بررسی پرتوزایی محیطی در خاک‌های مرزی منطقه هویزه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران *(مسوول مکاتبات)

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد فیزیک هسته‌ای، گروه فیزیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

10.22034/jest.2019.14543

چکیده

زمینه و هدف: هسته­های پرتوزا به صورت طبیعی و مصنوعی در آب، خاک، سنگ و هوا وجود دارند و همه انسان­ها در معرض تابش­های هسته­ای قرار دارند. برخی از فعالیت­های بشری مانند استفاده از سلاح­های حاوی اورانیوم ضعیف شده در جنگ­ها و یا سوانح هسته­ای باعث افزایش پرتوزایی محیطی می­شوند.  با توجه به نزدیکی هویزه به مناطق جنگی کشور عراق، مطالعه پرتوزایی خاک این منطقه از اهمیت بالایی برخوردار است.
روش بررسی: در این پژوهش 10 نمونه خاک از منطقه هویزه در نزدیکی مرز عراق مورد مطالعه قرار گرفتند. فعالیت ویژه هسته­های پرتوزا با روش بیناب­نمایی گاما و با استفاده از آشکارساز فوق خالص ژرمانیومی(HPGe) مدل GCD30195 با بازدهی نسبی 30% تعیین گردید. مقدار فعالیت معادل رادیوم، شاخص خطرپذیری داخلی و خارجی و کمیت­های دزسنجی و همچنین ضریب همبستگی پیرسون بین مقادیر رادیوم، توریوم وپتاسیم محاسبه شد.
یافته­ها: مقادیرمیانگین فعالیت ویژه هسته­های238U  ،226Ra ، 232Th ،40137Cs در نمونه­های خاک مورد مطالعه به ترتیب 09/34، 96/34، 84/34، 68/384 و 64/5 برحسب Bqkg-1  بدست آمد. مقادیر Hinو Hextدر نمونه­ها به ترتیب از 37/0تا 49/0 و 25/0 تا37/0 تغییر می­کند. ضریب همبستگی پیرسون بین تغییرات  226Ra و 232Th  برابر 59/0  به­دست آمد که همبستگی متوسطی را نشان می­دهد.
بحث و نتیجه گیری: مقدار میانگین Raeq درنمونه­های مورد مطالعه  Bqkg-1 39/114 به دست آمد که از مقدار میانگین جهانی    (Bqkg-169/131)  کم­تر است.همه کمیت­های رادیولوژیکی نمونه­ها درسطح مجاز می­باشند و نزدیک به میانگین جهانی است. آثاری از اورانیوم ضعیف شده  در این منطقه مشاهده نگردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و یک، شماره سه، خرداد ماه 98

                                        

 

بررسی  پرتوزایی محیطی در خاک­های مرزی منطقه هویزه

 

رضا پورایمانی[1] *

r-pourimani@araku.ac.ir

سیّد محسن مرتضوی شاهرودی[2]

 

تاریخ دریافت:4/9/95

تاریخ پذیرش:28/1/96

 

چکیده

زمینه و هدف: هسته­های پرتوزا به صورت طبیعی و مصنوعی در آب، خاک، سنگ و هوا وجود دارند و همه انسان­ها در معرض تابش­های هسته­ای قرار دارند. برخی از فعالیت­های بشری مانند استفاده از سلاح­های حاوی اورانیوم ضعیف شده در جنگ­ها و یا سوانح هسته­ای باعث افزایش پرتوزایی محیطی می­شوند.  با توجه به نزدیکی هویزه به مناطق جنگی کشور عراق، مطالعه پرتوزایی خاک این منطقه از اهمیت بالایی برخوردار است.

روش بررسی: در این پژوهش 10 نمونه خاک از منطقه هویزه در نزدیکی مرز عراق مورد مطالعه قرار گرفتند. فعالیت ویژه هسته­های پرتوزا با روش بیناب­نمایی گاما و با استفاده از آشکارساز فوق خالص ژرمانیومی(HPGe) مدل GCD30195 با بازدهی نسبی 30% تعیین گردید. مقدار فعالیت معادل رادیوم، شاخص خطرپذیری داخلی و خارجی و کمیت­های دزسنجی و همچنین ضریب همبستگی پیرسون بین مقادیر رادیوم، توریوم وپتاسیم محاسبه شد.

یافته­ها: مقادیرمیانگین فعالیت ویژه هسته­های238U  ،226Ra ، 232Th ،40137Cs در نمونه­های خاک مورد مطالعه به ترتیب 09/34، 96/34، 84/34، 68/384 و 64/5 برحسب Bqkg-1  بدست آمد. مقادیر Hinو Hextدر نمونه­ها به ترتیب از 37/0تا 49/0 و 25/0 تا37/0 تغییر می­کند. ضریب همبستگی پیرسون بین تغییرات  226Ra و 232Th  برابر 59/0  به­دست آمد که همبستگی متوسطی را نشان می­دهد.

بحث و نتیجه گیری: مقدار میانگین Raeq درنمونه­های مورد مطالعه  Bqkg-1 39/114 به دست آمد که از مقدار میانگین جهانی    (Bqkg-169/131)  کم­تر است.همه کمیت­های رادیولوژیکی نمونه­ها درسطح مجاز می­باشند و نزدیک به میانگین جهانی است. آثاری از اورانیوم ضعیف شده  در این منطقه مشاهده نگردید.

واژه­های کلیدی: آشکارساز HPGe، اورانیوم ضعیف شده، پرتوزایی محیطی، فعالیت معادل رادیوم.

 

 

J. Env. Sci. Tech., Vol 21, No.3,May, 2019

 

 

 

 

 


Investigation of environmental radioactivity of soils in Hoveizeh border region

 

Reza Pourimani[3] *

r-pourimani@araku.ac.ir

Seyed Mohsen Mortazavi Shahroudi[4]

 

Admission Date: April 17, 2017

Date Received: November 24, 2016

 

Abstract

Background and objective: Natural and artificial radioactive nuclei exist in water, soil, stone and air, and all humans are exposed to nuclear radiation. Some human activities, such as application of the weapons containing depleted uranium in wars or nuclear accidents, cause an increased environmental radioactivity. Due to proximity of Hoveizeh region to the war zones in Iraq, it is important to study the radioactivity of soil in this region.

Method: In this study, 10 soil samples were collected from Hoveizeh region near the Iraqi border. The specific activities of radionuclides were determined using the gamma ray spectrometry method employing a high purity germanium detector (HPGe), GCD30195 model with 30% relative efficiency. The radium equivalent activity, internal and external hazard indices (Hin and Hext) and radiological parameters and Pearson correlation coefficient among the values of radium, thorium and potassium were calculated.

Findings: The mean specific activities of 238U, 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs in the soil samples were obtained as 34.09, 34.96, 34.84, 384.68 and 5.64 in Bqkg-1 respectively. The values of Hin and Hext in the samples varied from 0.37 to 0.49 and from 0.25 to 0.37, respectively. Pearson correlation coefficient between 226Ra and 232Th was obtained as 0.59 showing a moderate correlation.

Discussion and Conclusion: The average radium equivalent of the studied samples was obtained as 114.39 Bqkg-1 which is less than the world average value (131.69 Bqkg-1). All the quantities of radiological parameters were within the permissible level and close to the global average. No traces of depleted uranium were observed in the region.

 

Keywords: HPGe detector, Depleted uranium, Environmental radioactivity, Radium equivalent activity.

 

مقدمه


تابش­های یون­ساز جزء تفکیک ناپذیر طبیعت محسوب می­گردند. عمده این پرتوها ناشی از پرتوزایی طبیعی و مصنوعی حاصل از فرایندهای بشری هستند. هسته­های پرتوزای طبیعی موجود در پوسته زمین شامل سری­های واپاشان 235U،  232Thو  238Uو دختران پرتوزای آن­ها و ویژه­هسته­های پرتوزای منفرد مانند 40K می­باشند(1). این ویژه هسته­ها از بدو شکل­گیری کره زمین وجود داشته و برحسب نوع خاک، سنگ و یا منطقه جغرافیایی، مقدارشان متفاوت است(2). در حالت طبیعی مقدار میانگین اورانیوم در پوسته زمین mgkg-1 7/2 تخمین زده شده است(3). در مورد توریم مقدار میانگین برآورد شده mgkg-16/9 می­باشد(4). مقدار پتاسیم به عنوان هشتمین عنصر از نظر فراوانی در پوست زمین 8/2 درصد برآورد شده است(5). اورانیوم طبیعی به عنوان یک فلز سنگین به صورت ترکیبات شیمیایی مختلف در سنگ­ها، خاک­ها، دریاها و اقیانوس­ها و از جمله در آب آشامیدنی، هوا و غذا وجود دارد. بدن انسان به طور متوسط حاوی µg 90 اورانیوم می­باشد که از طریق آب، هوا و غذا دریافت شده است و تقریبا 66% آن در استخوان­ها، 16% در کبد، 8% در کلیه­ها و 10% در بقیه بافت­ها توزیع گردیده است(6). پرتوزایی مصنوعی و طبیعی در برخی از مناطق تحت تاثیر سوانح هسته­ای و جنگ­های متعارف که در آن­ها از اورانیوم ضعیف­شده در گلوله­ها برای نفوذ در ادوات زرهی استفاده می­گردد، دچار تغییرات اساسی می­شود. استفاده از اورانیوم ضعیف­شده باعث بالا رفتن سطح پرتوزایی منطقه می­گردد(7). عناصر پرتوزای موجود در خاک به صورت مستقیم از طریق گرد و غبار حاصله و استنشاق گاز رادن و یا این ­که به صورت غیرمستقیم از طریق مصرف محصولات کشاورزی وارد بدن انسان می­شوند. این عناصر دارای رفتار­های متفاوتی در بدن انسان می­باشند. تعدادی از آن­ها در یک عضو تجمّع بی­ش­تری پیدا می­کنند و تعداد دیگری به طور یکنواخت در بدن توزیع می­گردند. تابش­های هسته­ای گسیل شده از این عناصر برای بافت­های بدن مضر می­باشد و ممکن است باعث بیماری­هایی مانند سرطان و یا ناهنجاری­های ژنتیکی گردند. علاوه­براین، بافت­های بدن در معرض تابش­های گامای تولیدشده در محیط­زیست قرار دارند و باعث پرتوگیری خارجی بدن می­گردند(8). در مناطقی که از اورانیوم ضعیف شده استفاد گردیده است بین ویژه فعالیت رادیوم و اورانیوم اختلال ایجاد می­شود و بین مقادیر آن­ها اختلاف زیادی وجود دارد(9). به دلایل مختلف اعم از نزدیکی  منطقه هویزه به کشور عراق و جنگ ایران و عراق  و همچنین جنگ خلیج فارس و جنگ عراق و کویت بسیار محتمل است که غبار حاصل از کاربرد اورانیوم ضعیف­شده باعث بر هم خوردن تعادل بین عناصر سری­ واپاشان اورانیوم گردد. طبق گزارش سازمان بین المللی انرژی اتمی در سال 2010، ارتش­های ایالات متحده آمریکا و انگلیس در جریان جنگ 2003 بر علیه کشور عراق، مقادیر زیادی از سلاح­های حاوی اورانیوم ضعیف­شده را بکار بردند که هنوز مقدار دقیق آن مشخص نیست ولی تخمین زده می­شود که مقدار آن در محدوده 170 تا 1700 تن ­باشد(10). در این پژوهش مقادیر ویژه فعالیت هسته­های پرتوزای 238226Ra، 232Th، 40K و 137Cs و همچنین ضریب همبستگی بین مقادیر فعالیت ویژه 238226Ra، 232Th و 40K و سایر کمیت­های دزسنجی در نمونه­های خاک منطقه مرزی هویزه در جنوب غربی ایران اندازه­گیری گردید.  

روش انجام تحقیق

معرفی منطقه تحت بررسی

محل نمونه­برداری در منطقه مرزی هویزه واقع در استان خوزستان در جنوب غربی ایران در مختصات طول و عرض جغرافیا­یی­°43194/31 و­°13892/48 قرارگرفته است. موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در این پژوهش در شکل(1) نمایش داده شده است.

 

 

 

 

 

شکل1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه واقع در هویزه

Figure1. Geographical map of studied region in Hoveizeh


نمونه­برداری و نمونه­سازی

 

در این تحقیق 10 نمونه خاک از قسمت­های مختلف منطقه هویزه و از سطح تا عمق 3 سانتی­متری سطح زمین به روش نمونه­برداری تصادفی، و روش سامان­یافته دایره­ای تهیه گردید. برای تهیه هرنمونه از مرکز دایره­ای به قظر 2 متر و محل تلاقی دو قطر متعامد با محیط آن خاک­برداری انجام و مخلوط گردیدند. این نمونه­ها پس از انتقال به کارگاه نمونه­سازی دانشگاه اراک با استفاده از دو نوع آسیاب فکی و گلوله­ای خرد و سپس به منظور تهیه نمونه یکنواخت از مش شماره 20 و سپس از مش شماره 40 عبور داده شدند(11). پودرهای آماده شده در کوره با دمای 200 درجه سانتی­گراد به مدت 6 ساعت
به منظور ازدست دادن رطوبت احتمالی خشک گردیدند. سپس نمونه­ها در ظروف استاندارد مارینلی­بیکر[5] با وزن خالص 950 گرم بسته­بندی و به منظور برقراری تعادل بین هسته­های 226Ra - 222Rn و 238U-234Th  و ممانعت از خروج گاز رادن کاملا آب بندی شدند. بعد از گذشت مدت 168 روز از  هر یک از نمونه­ها به مدت یک شبانه­ روز (86400 ثانیه) طیف­گیری به­عمل آمد(11). در جدول(1) مشخصات نمونه­ها شامل کد نمونه­ها همراه با مختصات جغرافیایی محل نمونه برداری درج شده است.


جدول1- کد و مختصات جغرافیایی نمونه­های خاک جمع آوری شده از منطقه هویزه

Table 1. Geographical Coordinate and code of collected soil samples of Hoveizeh region

کد نمونه

طول جغرافیایی

عرض جغرافیایی

Irshv1

43194/31

13892/48

Irshv2

43175/31

13882/48

Irshv3

43157/31

13877/48

Irshv4

43134/31

13883/48

Irshv5

43135/31

13856/48

Irshv6

43114/31

13857/48

Irshv7

43117/31

13837/48

Irshv8

43107/31

13860/48

Irshv9

43091/31

13859/48

Irshv10

43072/31

13877/48

 

 

بیناب­­نگاری نمونه­ها و ارایه نتایج

 

طیف نمونه­ها با استفاده از آشکارساز فوق خالص ژرمانیمی(HPGe) هم­محور نوع P مدل GCD-30195BSI ساخت شرکت BSI (Baltic Scientific Instrument LTD (005- Latvia))  با قدرت تفکیک انرژی 95/1 کیلو الکترون­ولت برای خط گامای 520/1332 کیلو الکترون­ولت مربوط به 60Co و ولتاژ کاری 3000 ولت ثبت شد. کالیبراسیون انرژی و بازدهی طیف­سنجی گاما با استفاده از چشمه­استاندارد مخلوط حاوی رادیونوکلوئیدهای 241Am، 152Eu، 137Cs با اکتیوتیه مشخص انجام شد. طیف­گیری با استفاده از نرم­افزار lsrmBSI به عمل آمد. تجزیه و تحلیل طیف­های ثبت شده با استفاده از نرم­افزار Maestro II Gamma Vision 32 محصول شرکت EG&G Ortec انجام گردید. به منظور کاهش اثرات تابش زمینه، آشکارساز در مرکز یک حفاظ سربی به ضخامت 10 سانتی­متر با یک لایه درونی مسی به ضخامت 2 میلی­متر قرار داده شد که پرتوهای نرم کیهانی شامل فوتون­های کم­انرژی و الکترون­ها به وسیله حفاظ سربی به سطح بسیار پایینی کاهش می­یابند(12). تصحیح تابش زمینه با استفاده از طیف ثبت شده برای ظرف خالی در تحت شرایط یکسان صورت گرفت. بر مبنای طیف­های ثبت شده ویژه­فعالیت هسته­های 226Ra، 232Th و 40K در نمونه­ها تعیین گردید. بازدهی مطلق آشکارساز با استفاده از رابطه 1 محاسبه شد(11).

(1)               

ε(%) = 

در این رابطه Ni شمارش خالص زیر قله فوتوپیک متناظر با انرژی Ei،  Act ویژه فعالیت هسته­های پرتوزای موجود در ظرف استاندارد برحسب Bq، Pn(Ei) احتمال انتشار فوتون گاما با انرژی Eiبه ازای هر واپاشی بر حسب درصد و T زمان طیف­گیری از نمونه بر حسب ثانیه است(12). منحنی مقیاس­بندی بازدهی بر حسب انرژی اشعه گاما در شکل(2) نشان داده شده است. این منحنی توسط نرم­افزار Gamma vision 32 برای خطوط گاماهای چشمه­­های استاندار مذکور با انتخاب بهترین مقدار R2 (نزدیک به مقدار یک) برای داشتن تصویری از منحنی بازدهی آشکارساز به­دست آمد. 

 

 

 

 

 

شکل2- منحنی مقیاس­بندی بازدهی آشکارساز  HPGe GCD30195برای پیکربندی استاندارد مارینلی خاکی

Figure 2. Efficiency curve versus energy of HPGe GCD30195 detector for Marinelli Beaker standard container

 

 

 

اندازه­گیری ویژه فعالیت هسته­های پرتوزا در نمونه­های مورد مطالعه

تحلیل بیناب­های ناشی از هر نمونه به منظور برآورد فعالیت ویژه هسته­های پرتوزای موجود در نمونه­ها، به کمک نرم­افزار GammaVision32 Ortec Software با زیربرنامه ENV32 به عنوان موتور آنالیزگر و سطح [6]MDA با زیربرنامهReg. Guide 4.16 Method محاسبه گردیده­اند. در تجزیه و تحلیل تمامی بیناب­ها، برای تصحیح مربوط به تابش­های زمینه، بیناب ظرف خالی مارینلی، در شرایط هندسی و زمان یکسان اندازه­گیری، و ازبیناب نمونه­ها کسر گردیده است. برای محاسبه فعالیت ویژه از معادله 2 استفاده شد:

(2)

 

در این معادله،Act  فعالیت نمونه بر حسب Bqkg-1، Net Area سطح زیر پیک تمام­انرژی متناظر با انرژی خاص، e بازدهی آشکارساز در آن­انرژی،  [7]B.R نسبت انشعابی بر حسب درصد، t زمان بیناب­نگاری از نمونه بر حسب ثانیه و m جرم
نمونه بر حسب کیلوگرم می­باشد(13). برای تعیین ویژه­فعالیت 238U از دو خط گامای 234Th، با انرژی­های keV 35/92 و keV 78/92 به ترتیب با احتمال واپاشی­های 72/2% و 69/2% و مجموع 41/5% استفاده شد(9). برای تعیین ویژه­فعالیت 226Ra در نمـونــه­هــا، از پرتــو گامـــای 214Pb بــا انــرژی  keV93/351 و پرتو­­گامای 214Bi با انرژی keV 31/609 استفاده شده است. همچنین برای تعیین ویژه­فعالیت 232Th از دو خط گامای 228Ac، یکی با انرژی keV 21/911 و احتمال واپاشی 6/26% و دیگری با انرژی keV 97/968 و احتمال واپاشی 4/17% استفاده شده است. ویژه­فعالیت­های 40K و 137Cs با استفاده از خطوط گاماهای این هسته­ها به ترتیب با انرژی­های keV 70/1460 و  keV66/661 تعیین گردیدند (11). در شکل(3) طیف نمونه با کد Irshv1 نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

شکل3- طیف ثبت شده پرتو­های گاما حاصل از نمونه Irshv1 با مدت زمان طیف­گیری 86400 ثانیه

Figure 3. Registered spectrum of gamma rays of Irshv1 samples for 86400 s

 

 

 


فعالیت معادل رادیوم(Raeq)

5/98 درصد از اثرات رادیولوژیکی سری اورانیوم مربوط به 226Ra و ویژه­هسته­های پرتوزای دختر آن می­باشد، بنابراین برای تعیین سطح پرتوزایی محیط زیست و امکان مقایسه نمونه­ها، کمیتی به نام فعالیت ویژه معادل رادیوم(Raeq) که بیان­گر اثرات رادیولوژیکی 226Ra و 232Th و دختران آن­ها و 40Kمی­باشد تعریف و طبق رابطه 3 محاسبه می­گردد(14).

(3)

Raeq = ARa + 1.43ATh + 0.077Ak

مقدار میانگین جهانی آن برای خاک و سنگ  برابر 69/131  برحسب Bqkg-1 می­باشد(15).

 

شاخص­های خطرپذیری خارجی(Hex) و داخلی(Hin)

برای تعیین میزان پرتوگیری داخلی و خارجی ناشی از پرتوهای گاما و استنشاق گاز رادن از معیاری به نام شاخص خطرپذیری خارجی(Hex) و شاخص خطرپذیری داخلی(Hin) استفاده می­شود. مقدار این شاخص­ها برای ناچیز بودن مخاطرات و ایمن بودن محیط، باید کم­تر از یک باشد. این شاخص با استفاده از روابط 4  و 5 محاسبه می­گردد(16).

(4)

Hex = ARa/370 + ATh/259 + AK/4810 < 1

(5)

Hin = ARa/185 + ATh/ 259 + AK/4810 <1

 

شاخص گاما (𝐼𝛾)

از این شاخص برای برآورد خطر تابش گامای مربوط به رادیونوکلئید­های طبیعی موجود در نمونه­خاک­های مورد مطالعه، استفاده می­شود. و مقدار آن از رابطه 6 بدست می­آید.در مورد این کمیت نیز برای ایمن بودن محیط زیست می­بایست کوچک­تر از یک باشد(17).

(6)

Iγ=ARa/150+ ATh/100+ AK/1500≤ 1

آهنگ دز جذبی(D)

آهنگ دز جذبی در هوا ناشی از پرتو­های گامای گسیل­شده از ویژه­هسته­های پرتوزای موجود در خاک، سنگ و آب در ارتفاع یک متر بالاتر از سطح زمین با استفاده از رابطه 7 محاسبه می­گردد (15).

(7)

D(nGyh-1) =0.427ARa + 0.662ATh + 0.0432AK

مقدار میانگین جهانی آهنگ دز جذبی ناشی از مواد زمینی  nGyh-155 می­باشد(14).

 

دز معادل سالیانه غدد Annual Gonadal Equivalent Dose))AGED

یک دسته از اعضای بدن شامل غدد تیروئید، ریه، مغز قرمز استخوان، سلّول­های سطح استخوان، بیضه­ها و پستان توسط کمیته علمی سازمان ملل متحد در مورد تاثیر تابش­های هسته­ای(UNSCEAR) مورد مطالعه قرار گرفته است که بر طبق نظر این کمیته مقدار دز معادل سالیانه غدد مذکور از رابطه 8 محاسبه می­شود(14).

(8)

 

 

در روابط 3، 4، 5، 6، 7 و 8 ARa، ATh و AK به ترتیب ویژه­فعالیت 226Ra، 232Th و 40K برحسب Bqkg-1 هستند.  مقدار میانگین جهانی  برابر µSvy-1 300  است (15).

 

آهنگ دز موثر سالیانه داخلی و خارجی در ارتفاع 1 متری از سطح زمین

 با محاسبه مقادیر مربوط به آهنگ دز جذبی در هوا، آهنگ دز موثر سالیانه داخلی محیط زندگی ناشی از تابش­های هسته­ای طبیعی در ارتفاع 1 متری از سطح زمین بر طبق رابطه 9 محاسبه گردید(14).

(9)

AED indoor (mSvy-1) = Dose rate(nGyh-1) 8766(hy-1)0.80.7(SvGy-1)10-6

در این رابطه، عدد 8766 مدت زمان قرارگیری در معرض پرتو در طول یک سال، 8/0 فاکتور قرارگیری در معرض پرتودهی در فضای داخلی محل زندگی و عدد 7/0 فاکتور تبدیل دز جذبی به دز موثر می­باشد. واحد آهنگ دز موثر سالیانه میلی­سیورت بر سال است. مقدار میانگین جهانی دز موثر جذبی سالیانه داخلی و خارجی به ترتیب برابر 93/234 و 73/58 برحسب میکروسیورت می­باشد، همچنین آهنگ دز موثر سالیانه در فضای بسته باید کوچک­تر از یک   mSvy-1باشد(15). آهنگ دز موثر سالیانه خارجی محیط زندگی در ارتفاع 1 متری سطح زمین نیز از رابطه 10 محاسبه می­شود­(14).

(10)

AED outdoor (mSvy-1) = Dose rate(nGyh-1) 8766(hy-1)0.20.7(SvGy-1)10-6

که در این رابطه عدد 2/0 فاکتور قرارگیری در معرض پرتو در فضای خارج از محیط زندگی می­باشد.

یافته­ها

نتایج اندازه­گیری ویژه فعالیت هسته­های پرتوزا و فعایت معادل رادیوم در خاک منطقه هویزه در جدول(2) درج شده است. نتایج محاسبات پارامتر­های رادیولوژیکی خاک شامل شاخص­های خطرپذیری داخلی و خارجی، شاخص گاما، دز معادل سالیانه غدد، آهنگ دز جذبی در هوا و دز موثر سالیانه داخلی و خارجی، در جدول (3) نشان داده شده است.

 

 بحث و نتیجه­گیری

 مقادیر متوسط فعالیت ویژه 238226Ra، 232Th، 40K و 137Cs در نمونه­های خاک مورد مطالعه به ترتیب 09/31، 96/34، 84/34، 38/384 و 64/5 برحسب Bqkg-1 بدست آمد. 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2- نتایج اندازه­گیری ویژه فعالیت هسته­های پرتوزا در خاک منطقه هویزه

Table 2. Results of measurement of specific activities of radionuclides in soil in Hoveizeh region

فعالیت ویژه  هسته­های پرتوزا و فعالیت معادل رادیوم برحسب  Bqkg-1

کد نمونه

137Cs

40K

232Th

226Ra

238U

 

62/2± 24/0

45/413 ± 08/4

19/35 ± 11/1

78/31±77/0

72/26± 07/1

Irshv1

06/9 ± 27/0

84/424 ± 35/4

89/34 ± 07/1

18/34± 78/0

31/39± 16/1

Irshv2

34/9 ± 27/0

73/466± 36/4

96/37 ± 14/1

78/32± 81/0

49/34±24/1

Irshv3

09/5 ± 23/0

43/132± 18/4

75/22 ± 05/1

46/32± 94/0

42/26± 36/1

Irshv4

89/7 ± 26/0

10/431± 36/4

59/36 ±  06/1

53/34± 79/0

97/29 ± 67/1

Irshv5

90/0 ± 17/0

42/160± 88/3

20/27 ± 19/1

02/35± 05/1

64/64± 54/1

Irshv6

65/1 ± 24/0

56/443± 37/4

59/34 ± 01/1

22/35± 81/0

11/18± 39/1

Irshv7

< 45/0

37/422 ± 42/4

71/35 ± 06/1

41/35± 76/0

67/26± 20/1

Irshv8

23/6 ± 26/0

74/485± 58/4

86/42 ± 15/1

09/39 ± 83/0

30/45± 93/1

Irshv9

97/7 ± 27/0

18/466± 48/4

61/40 ± 15/1

09/39 ± 49/0

24/29± 23/1

Irshv10

64/5±74/0

38/384±63/13

84/34±48/3

96/34±57/2

09/34±43/4

میانگین

 

جدول3- شاخص­های خطرپذیری و پارامترهای رادیولوژیکینمونه­های خاک

Table 3. Hazard indices and radiological parameters of soil samples

کد نمونه

Raeq

(Bqkg-1)

Hin

Hex

𝐼𝛾

AGED

(µSvy-1)

D

(nGyh-1)

AEDEin

(mSvy-1)

AEDEout (mSvy-1)

Irshv1

93/113

39/0

31/0

84/0

12/375

24/1±28/67

33/0

08/0

Irshv2

80/116

41/0

32/0

86/0

86/384

23/1±05/56

28/0

07/0

Irshv3

00/123

42/0

33/0

91/0

52/406

29/1±29/59

29/0

07/0

Irshv4

18/75

29/0

20/0

53/0

98/236

28/1±64/34

17/0

04/0

Irshv5

05/120

42/0

32/0

88/0

01/395

93/0±59/57

28/0

07/0

Irshv6

27/86

33/0

23/0

61/0

28/272

40/1±89/39

20/0

05/0

Irshv7

87/118

42/0

32/0

88/0

69/392

20/1±11/57

28/0

07/0

Irshv8

00/119

42/0

32/0

87/0

31/391

18/1±01/57

28/0

07/0

Irshv9

78/137

48/0

37/0

01/1

47/452

31/1±04/66

32/0

08/0

Irshv10

06/133

47/0

36/0

98/0

92/436

17/1±71/63

31/0

08/0

میانگین

39/114

41/0

31/0

84/0

41/374

22/1±86/55

27/0

07/0

 


نتایج اندازه­گیری فعالیت ویژه 238U و 226Ra در نمونه­های تهیه شده به ترتیب در محدوده 11/18 تا 64/64 و 78/31 تا 09/39 برحسب بکرل برکیلوگرم محاسبه شد که در محدوده مقدار میانگین جهانی می­باشد. با توجه به مقادیر ذکر شده تفاوت معنی­داری بین مقدارمیانگین اورانیوم و رادیوم وجود ندارد. بنابراین اختلالی بین مقادیر دو ویژه­هسته مذکور مشاهده نمی­شود که دلالت بر عدم استفاده از اورانیوم ضعیف­شده در این منطقه دارد. فعالیت ویژه 232Th و 40K برای این نمونه­ها به ترتیب در محدوده 75/22 تا 86/42 و 43/132 تا 74/485 بر حسب بکرل برکیلوگرم می­باشد که تقریبا در حد مقدار میانگین جهانی می­باشد. مقدار متوسط جهانی ارایه شده برای 226Ra و 232Th و 40Kدر خاک توسط UNSCAER به ترتیب برابر35، 45 و420 بر حسب Bqkg-1 است(14). مقدار کمیت Raeq برای این نمونه­ها از 75/18 تا 78/137 با میانگین 39/114 بکرل برکیلوگرم بدست آمد که  از مقدار میانگین جهانی کم­تر می­باشد. مقدار ویژه فعالیت 137Cs در نمونه­ها از  45/0>  تا  34/9 بر حسب Bqkg-1    تغییر می­کند که به جز یک مورد در بقیه نمونه­ها مشاهده گردید  لذا نتایج این پژوهشنشان می­دهد که خاک این منطقه آلوده به سزیوم پرتوزا می­باشد  و آلودگی آن درسطح آلودگی خاک­های استان­مرکزی است (18). مقادیر  Hinو Hextدر نمونه­ها به ترتیب از 37/0 تا 49/0 و 25/0 تا 37/0 تغییر می­کند و میزان فعالیت معادل رادیوم و سایر شاخص­های خطر­پذیری داخلی و خارجی برای تمامی نمونه­های خاک مورد مطالعه در محدوده میانگین جهانی می­باشند. به منظور مقایسه نتایج به دست آمده در این پژوهش، در جدول(5) نتایج اندازه­گیری فعالیت ویژه­ ویژه­هسته­های پرتوزا در خاک برخی کشورها درج شده است. که نتایچ این پژوهش توافق خوبی با نتایج مطالعات سایر کشور­ها و میانگین جهانی دارد. با توجه به نتایج به­دست آمده می­توان نتیجه گرفت که میزان پرتوزایی منطقه مورد مطالعه در سطح طبیعی می­باشد و از این نظر خطری سلامتی افراد را تهدید نمی­کند.

 

 

جدول5- مقایسه نتایج ویژه فعالیت هسته­های پرتوزای طبیعی در این پژوهش و خاک بعضی از کشورها

Table 5. Comparison the results of specific activities of natural radionuclides in this research with soil of some countries

نام کشور

238U (Bqkg-1)

226Ra (Bqkg-1)

232Th (Bqkg-1)

40K(Bqkg-1)

مراجع

یونان

110-29

81-19

88-19

1593-152

(19)

مصر

-

48-4

50-8

187-16

(20)

فرانسه

62-9

62-9

55-16

1026-120

(21)

آلبانی

27-8

23-13

40-13

675-266

(22)

اسپانیا

-

14-9

16-11

460-220

(23)

الجزایر

25-11

-

32-6

607-56

(24)

ایتالیا

70-42

-

37-31

475-410

(25)

ایران-هویزه

38-30

45-31

64-18

549- 168

[این پژوهش]

مقدار میانگین خاک هویزه

09/34

96/34

84/34

68/384

[این پژوهش]

 

 

تشکر و قدردانی

 

این تحقیق توسط معاونت پژوهشی دانشگاه اراک تأمین مالی گردیده است بنابراین نویسندگان بر خود لازم می­دانند از معاونت مذکور کمال­سپاسگزاری را داشته باشند.

 

Reference

  1. El-Taher A, Uosif M.A., Orabi A.A., 2007. Natural radioactivity levels and radiation hazard indices in granite from Aswan to Wadi El-Allaqi southeastern desert, Egyptian Radiation Protection Dosimetry, 124(2), 148-154
  2. El-Arabi, A.M., 2007.  226Ra, 232Th and 40K concentration in igneous rocks from eastern desert Egypt and its radiological implication. Radiation Measurement, 42, 94-100.
  3. Singh P, Rana N, Azam A, Naqvi A, Srivastava D., 1996.  Levels of uranium in waters from some Indian cities determined by fission track analysis. Radiation Measurements, 26(5), 683-687
  4. Firestone B R, Shirley S V, Bagalin M C, Frank Chu SY, Zipkin J. The  Edition of Table of isotopes, CD-ROM, John Wiley & Sons Inc
  5. Wedepohl  KH., 1995. The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59,1217-1239
  6. McClain DE, Benson KA, Dalton TK, Ejnik J, Emond CA, Hodge SJ et al. 2001. Biological Effects of embedded depleted uranium (DU): summary of Armed Forces Radiology Research Institute report. Science of The Total Environment. 274(1-3), 115-118.
  7. Harb S., E-Kamel A. H., Zahran A. M., Abbady A., Ahmed F.A. 2014 .  Assessment of Natural Radioactivity in Soil and Water Samples from Aden Governorate South Of Yemen Region,  International Journal of Recent Research in Physics and Chemical Sciences (IJRRPCS) Vol. 1(1) , 1-7.
  8. Stojanović M., Stevanović D., Milojković J., Mihajlović  M., Lopičić Z., Šoštarić, 2012.  Influence of soil type and physical–chemical properties on uranium sorption and Bioavailability. Water Air Soil Pollution. 223,135-144.
  9. Anagnostakis M J , Hinis E P, Karangelos D J, Petropoulosi N P, Rouni P K, Simopoulps S E et al., 2001. Determination of depleted uranium in environmental samples by gamma spectroscopic techniques. Archive of Oncology, 9(4), 231-236
  10. IAEA, International Atomic Energy Agency.  Radiological conditions in selected areas of southern Iraq with residues of depleted uranium. Report by an international group of experts. Printed by the IAEA in Austria, Vienna. 2010, STI/PUB/1434
  11. International Atomic Energy Agency.  Collection and      Preparation of bottom sediment sample for analysis of radionuclides an trace element. IAEA- TECDOC-1360, IAEA; VIENNA; 2003.
  12. Aziz A, 1981. International Atomic Energy Agency, Vienna, Methods of Low-Level Counting and Spectrometry Symposium. Berlin. Vol. 221.
  13. Gilmore GR, Practical Gamma-ray Spectrometry, 2nd Edition, Nuclear Training Services Ltd Warrington, UK, 2008; ISBN: 978-0-470-86196-7
  14. UNSCEAR, 2008. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Exposure from natural sources of radiation, United Nations publication sales No. 10.IX.3.
  15. UNSCEAR, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources, effects and risks of ionizing radiation. New York: United Nations; 2000
  16. Ahmed NK, Abbady A, El-arabi AM, Michel R, El-Kamel AH,  E.abbady AG., 2006. Comparative study of the natural Radioactivity of some selected rocks from Egypt and Germany. Indian Journal of Pure & Applied Physics, 44, 209-215.
  17. Avwiri G O, Ononugbo C P, Nwokeoji I E., 2014. Radiation hazard indices and exess lifetime cancer risk in soil, sediment and water around mini-okoro/oginigba creek, port harcourt, rivers stete, Nigeria. Comprehensive Journal of Environment and Earth Sciences. 3(1), 38-50
  18. Pourimani R., Asadpour F., 2016. Determination of Specific Activities of Radionuclides in Soil and Their Transfer Factor from Soil to Bean and Calculation of Cancer Risk for Bean Consumption in Iran.  Arak Medical University Journal (AMUJ), 19(107), 9-18 (In Persian).
  19. Florou H., Kriditis P., 1992. Gamma radiation measurements and dose rate in the coastal areas of a volcanic island, Aegan Sea, Greece, Radiation Protection Dosimetry. 45 (1), 277–279.
  20. Ibrahiem, N.M., Shawky, S.M., Amer, H.A., 1995. "Radioactivity levels in Lake Nasser sediments", Appl. Radiat. Isot. 46 (5), 297–299.
  21. Lambrechts A., Foulquier L., Garnier-Laplace J., 1992. "Natural radioactivity in the aquatic components of the main French rivers", Radiat. Prot. Dosim. 45 (1), 253–256.
  22. Tsabaris C., Eleftheriou G., Kapsimalis V., Anagnostou C., Vlastou R., Durmishi C., Kedhi M., Kalfas C.A., 2007. " Radioactivity levels of recent sediments in the Butrint Lagoon and the adjacent coast of Albania", Appl. Radiat. Isot. 65 (4), 445–453.
  23. Ligero R.A., Ramos-Lerate I., Barrera  M., Casas-Ruiz  M., 2001. Relationships between sea-bed radionuclide activities and some sedimentological variables. J. Environ. Radioact. 57, 7–19.
  24. Benamar  M.A., Zerrouki A., Idiri  Z., Tobbeche S., 1997. Natural and artificial levels in sediments in Algiers Bay. Appl. Radiat. Isot. 48 (8),1161–1164.
  25. Doretti L., Ferrar D., Barison G., Gerbasi R., Battiston G., 1992. Natural radionuclides in the muds and waters used in thermal therapy in Abano Terme, Italy. Radiat. Prot. Dosim. 45 (1), 175–178.

 

 


 



1- دانشیار گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران *(مسوول مکاتبات)

2- دانش آموخته کارشناسی ارشد فیزیک هسته­ای، گروه فیزیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

1- Associate Professor, Department of Physics, Faculty of Science, Arak University, Arak, Iran.*(Corresponding Author)

[4]- MSc. of Nuclear Physics, Department of Physics, Faculty of Science, Arak University, Arak, Iran.

1- Marinelli Beaker

[6]- Minimum Detectable Activity

[7]- Branching Ratio

  1. El-Taher A, Uosif M.A., Orabi A.A., 2007. Natural radioactivity levels and radiation hazard indices in granite from Aswan to Wadi El-Allaqi southeastern desert, Egyptian Radiation Protection Dosimetry, 124(2), 148-154
  2. El-Arabi, A.M., 2007.  226Ra, 232Th and 40K concentration in igneous rocks from eastern desert Egypt and its radiological implication. Radiation Measurement, 42, 94-100.
  3. Singh P, Rana N, Azam A, Naqvi A, Srivastava D., 1996.  Levels of uranium in waters from some Indian cities determined by fission track analysis. Radiation Measurements, 26(5), 683-687
  4. Firestone B R, Shirley S V, Bagalin M C, Frank Chu SY, Zipkin J. The  Edition of Table of isotopes, CD-ROM, John Wiley & Sons Inc
  5. Wedepohl  KH., 1995. The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59,1217-1239
  6. McClain DE, Benson KA, Dalton TK, Ejnik J, Emond CA, Hodge SJ et al. 2001. Biological Effects of embedded depleted uranium (DU): summary of Armed Forces Radiology Research Institute report. Science of The Total Environment. 274(1-3), 115-118.
  7. Harb S., E-Kamel A. H., Zahran A. M., Abbady A., Ahmed F.A. 2014 .  Assessment of Natural Radioactivity in Soil and Water Samples from Aden Governorate South Of Yemen Region,  International Journal of Recent Research in Physics and Chemical Sciences (IJRRPCS) Vol. 1(1) , 1-7.
  8. Stojanović M., Stevanović D., Milojković J., Mihajlović  M., Lopičić Z., Šoštarić, 2012.  Influence of soil type and physical–chemical properties on uranium sorption and Bioavailability. Water Air Soil Pollution. 223,135-144.
  9. Anagnostakis M J , Hinis E P, Karangelos D J, Petropoulosi N P, Rouni P K, Simopoulps S E et al., 2001. Determination of depleted uranium in environmental samples by gamma spectroscopic techniques. Archive of Oncology, 9(4), 231-236
  10. IAEA, International Atomic Energy Agency.  Radiological conditions in selected areas of southern Iraq with residues of depleted uranium. Report by an international group of experts. Printed by the IAEA in Austria, Vienna. 2010, STI/PUB/1434
  11. International Atomic Energy Agency.  Collection and      Preparation of bottom sediment sample for analysis of radionuclides an trace element. IAEA- TECDOC-1360, IAEA; VIENNA; 2003.
  12. Aziz A, 1981. International Atomic Energy Agency, Vienna, Methods of Low-Level Counting and Spectrometry Symposium. Berlin. Vol. 221.
  13. Gilmore GR, Practical Gamma-ray Spectrometry, 2nd Edition, Nuclear Training Services Ltd Warrington, UK, 2008; ISBN: 978-0-470-86196-7
  14. UNSCEAR, 2008. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Exposure from natural sources of radiation, United Nations publication sales No. 10.IX.3.
  15. UNSCEAR, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources, effects and risks of ionizing radiation. New York: United Nations; 2000
  16. Ahmed NK, Abbady A, El-arabi AM, Michel R, El-Kamel AH,  E.abbady AG., 2006. Comparative study of the natural Radioactivity of some selected rocks from Egypt and Germany. Indian Journal of Pure & Applied Physics, 44, 209-215.
  17. Avwiri G O, Ononugbo C P, Nwokeoji I E., 2014. Radiation hazard indices and exess lifetime cancer risk in soil, sediment and water around mini-okoro/oginigba creek, port harcourt, rivers stete, Nigeria. Comprehensive Journal of Environment and Earth Sciences. 3(1), 38-50
  18. Pourimani R., Asadpour F., 2016. Determination of Specific Activities of Radionuclides in Soil and Their Transfer Factor from Soil to Bean and Calculation of Cancer Risk for Bean Consumption in Iran.  Arak Medical University Journal (AMUJ), 19(107), 9-18 (In Persian).
  19. Florou H., Kriditis P., 1992. Gamma radiation measurements and dose rate in the coastal areas of a volcanic island, Aegan Sea, Greece, Radiation Protection Dosimetry. 45 (1), 277–279.
  20. Ibrahiem, N.M., Shawky, S.M., Amer, H.A., 1995. "Radioactivity levels in Lake Nasser sediments", Appl. Radiat. Isot. 46 (5), 297–299.
  21. Lambrechts A., Foulquier L., Garnier-Laplace J., 1992. "Natural radioactivity in the aquatic components of the main French rivers", Radiat. Prot. Dosim. 45 (1), 253–256.
  22. Tsabaris C., Eleftheriou G., Kapsimalis V., Anagnostou C., Vlastou R., Durmishi C., Kedhi M., Kalfas C.A., 2007. " Radioactivity levels of recent sediments in the Butrint Lagoon and the adjacent coast of Albania", Appl. Radiat. Isot. 65 (4), 445–453.
  23. Ligero R.A., Ramos-Lerate I., Barrera  M., Casas-Ruiz  M., 2001. Relationships between sea-bed radionuclide activities and some sedimentological variables. J. Environ. Radioact. 57, 7–19.
  24. Benamar  M.A., Zerrouki A., Idiri  Z., Tobbeche S., 1997. Natural and artificial levels in sediments in Algiers Bay. Appl. Radiat. Isot. 48 (8),1161–1164.
  25. Doretti L., Ferrar D., Barison G., Gerbasi R., Battiston G., 1992. Natural radionuclides in the muds and waters used in thermal therapy in Abano Terme, Italy. Radiat. Prot. Dosim. 45 (1), 175–178.