بررسی پرتوهای غیر قابل رویت گاز رادیو آکتیو رادن و اثرات بیولوژیکی و خطرات زیست محیطی آن در زمین

  مقدمه :

زندگى روزانه ما از تعداد بى‌شمارى حوادث مخاطره‌آمیز تشکیل شده است که ما کم یا بیش آماده هستیم با آنها روبرو شویم.

لذا انسان به همان صورت هم تحت تاثیر ریسک‌هایى نسبت به مواد رادیواکتیو قرار مى‌گیرد که شامل مواد رادیو آکتیو طبیعى و مصنوعى (ساخت دست انسان) مى‌باشد. از این رو رادیو ایزوتوپ‌هاى  گازهاى نجیب Rn^۲۲۲ و Rn^۲۲۰ با محصولات جانبى کوتاه عمر در حد متوسطه %۶۰ و در منطقه معینى با بیشتر از %۹۳ قسمت اعظم پرتوگیرى انسان را تشکیل مى‌دهد. و ضرورت دارد، که این پرتوهاى غیر قابل رویت را، که ما را احاطه کرده است، از نزدیک مورد  توجه قرار دهیم.

در این مقاله یک چشم‌اندازى نسبت به منشاء و خواص رادن و همچنین آنالیز و اندازه‌گیرى آن معرفى مى‌شود

خواص و فراوانى

رادن برادر رادیو آکتیو Xenon (زنون) است و بنابراین یک گاز نجیب بى‌اثر است. خواص فیزیکى و شیمیایى آن کمتر شناخته شده است. از این رو کمتر هم درباره انتقال آن به ارگانیسم‌ها پرداخته شده است. از آنجائیکه حلالیت در آب، نسبت به گاز رادن بى‌اهمیت نمى‌باشد، آب زمینه انتقال مطمئنى را براى مکانیسم آن تهیه مى‌کند، که در منابع ذخیره آبهاى زیر زمینى از طریق سرب- ۲۱۰ و پلونیم- ۲۱۰ به زنجیره مواد غذایى مربوطه مى‌شود، بخصوص زمانیکه از آب چشمه بعنوان آبهاى سطحى استفاده شود. از این رو قابل توضیح است، که در نتیجه سه سرى فروپاشى طبیعى (Rn^۲۱۹) U^۲۳۵ و (Rn^۲۲۰) Th^۲۳۲ و (Rn^۲۲۲) U^۲۳۸ رادن تشکیل مى‌شود، که ساطع کننده پرتوهاى رادیو آکتیو آلفا مى‌باشند. از آنجائیکه Rn^۲۱۳ (Actinon) با نیمه عمر T_۱/۲=۴_s و (Thoron) Rn^۲۲۰ با نیمه عمر شش ثانیه، نسبتاً نیمه عمر کوتاهى دارند. و یک درصد فراوانى ایزوتوپی کمى را نشان مى‌دهند. در اغلب حالات Rn^۲۲۰ از اهمیت بسیار بالائى برخوردار است.

ضمن فروپاشى آن با کمترین مدت نیمه عمر ۸/۳ روز تشکیل یک تعادل رادیواکتیو با محصولات جانبى را مى‌دهد.

بصورت ذرات معلق وابسته شده از طریق رسوب‌گیرى و جابجائى هوا بصورت خشک انباشته مى شود یا از طریق نزولات جوّى مثل آب باران، برف یا شبنم،  یا رستنى‌ها. (تصویر شماره یک و دو).

سپس عمدتاً محصولات جانبى با طول عمر بالا مثل Pb^۲۱۰ و Po^۲۱۰ که خود را غنى کرده‌اند، بوسیله مواد غذائى بطور مستقیم یا از طریق بى‌راهه بوسیله گیاهان و حیوانات به بدن انسان وارد مى شود..

ضمن استنشاق هواى نزدیک به زمین، رادن به همراه محصولات جانبى‌اش در گستره برونش ‌هاى انسان انباشته مى شود.

بدلیل خواص گازهاى نجیب، رادن از نظر شیمیایى وابسته نمى شود، اما بوسیله حلالیت خوب آن در آب و حلالیت در چربى از طریق شش بوسیله خون گرفته مى‌شود از آنجا به مایع سلولى نفوذ پیدا مى‌کند.

از این رو ابداً خود رادن نیست، که براى پرتوگیرى داراى اهمیت است بلکه بیشتر رده‌هایى از آن به شکل ذرات آلفا با نیمه عمر کوتاه مانند Po^۲۱۸ و Pb^۲۱۴ مى‌باشد. از آنجائیکه گرفتن رادن از خون به بافت‌هاى بدن با نیمه عمرهایى از دقیقه تا ساعت اتفاق مى‌افتد، رادن به آکتیویته اشباع شده مى‌رسد، در حالیکه تورن (Thoron) بوسیله نیمه عمر کوتاهش فقط در شش داراى اهمیت است.

غلظت رادن (Rn^۲۲۲) و محصول فروپاشى آن در هوا از نظر فضائى و زمانى داراى نوساناتى مى‌باشد. که این نوسانات تابعى از موقعیت زمینى و زیر زمینى ساختمان، مصالح ساختمانى از محتوى رادیوم نسبت به استفاده از مواد ساختمانى و نرخ تبادل هوا، همچنین هوا دهى در فضاى موردنظر مى‌باشد.

بخصوص زمین‌هاى محتوى سنگهاى گرانیتى (بعنوان مثال منطقه گرانیتى در فرانسه منطقه Fichtel در شمال جنگل سیاه با منطقه آتش‌فشانى به همان صورت مثل منطقه محتوى سنگهاى Monozit، در هندوستان (Kevala) و برزیل، داراى محتواى بالائى نسبت به توریم، اورانیوم و رادن بصورت حبس شده (emanieren) در غلظت‌هاى بالا مى‌باشد.

این‌ موارد نه تنها فقط باعث پرتوگیرى (extern) خارجى بوسیله اجزاء گازها بابُرد بالا مى شود، بلکه همچنین باعث بالا رفتن غلظت رادن در آبهاى زیر زمینى و در ساختمانها مى‌گردند.

از این رو زیر زمین‌ها از اهمیت قابل توجهى بعنوان منبع گاز رادن برخوردار مى‌باشد. هواى کف اطاق بوسیله جارو کردن، حفره‌هاى دیوارها، پنجره‌ى زیر زمین یا انجام هدایت کننده‌ها به داخل خانه‌ها .

از این‌رو این مطلب داراى اهمیت مى‌باشد، که نسبت به ارقام براى خانه‌هایى که داراى زیر زمینى بخصوص ضمن ساختمانى باز است بایستى دقت صورت گیرد. تصویر شماره (۶) هر چه ارتفاع ساختمان از سطح زمین بیشتر باشد، حداقل بهتر مى‌توان زندگى کرد. البته نبایستى پرتوهاى کیهانى را بعنوان اجزاء طبیعى خارج از توجه قرار دارد، زیرا این پرتوها با ارتفاع بطرف بالا سریعاً افزایش پیدا مى‌کند.

تاثیرات بعدى غلظت رادن در خانه‌‌ها مربوطه به مواد ساختمانى در خانه‌ها مى‌باشد (جدول شماره ۱)

بر حسب قابلیت نفوذ مى‌توانند از طریق دیفوزیون و فرایند جابجایى، که بوسیله فروپاشى مواد ساختمانى محتوى رادیوم، تشکیل اتم‌هاى گازهاى نجیب را مى‌دهد، که به هواى اطاق داخل مى شود. چنانچه تهویه یا تعویض هواى اطاق به خوبى صورت نگیرد. غلظت رادن مى‌تواند بارقام قابل توجهى افزایش پیدا کند.

جدول شماره ۱

آنالیز و اندازه‌گیرى

تعیین رادن و تورون (Thoron) راههاى هوائى و آبى را شامل مى‌شود. در مواد غذایى محصولات جانبى با طول عمر بالا Po^۲۱۰ داراى اهمیت است روش‌ها را مى‌توان به سه دسته تقسیم‌بندى کرد. اندازه‌گیرى لحظه‌اى بصورت پیوسته یا روشهائى که به زمان نیاز دارد. ]۱[

هدف از تعیین آنها از استراتژى مهمى برخوردار است.

-          اندازه‌گیرى طویل‌‌المدت بمنظور پرتوگیرى بیولوژیکى

-          اندازه‌گیرى کوتاه مدت بمنظور شناسایى مکانهایى که غلظت رادن در آن بالا است.

-          روشهاى پیوسته براى بررسیهاى علمى و تحقیقاتى بمنظور بررسى مکانیسم یا اندازه‌گیرى تشخیصى، بخاطر اینکه، اقدامات ایمنى بر ضد آنرا بتوانیم هدایت و انجام دهیم.

ساده‌ترین روش بخاطر اینکه محصولات جانبى رادن را شامل شود، تیتراسیون هوا است. که با ذرات معلق و ذرات گرد و غبار از چندین متر مکعب هوا بوسیله فیلتر هوا بصورت ساده بوسیله شمارشگر گازى (شمارشگر تناسبى) در تابعیت از زمان اندازه‌گیرى مى شود. و مجموعه آکتیویته آلفا و بتا محاسبه مى‌گردد. این روش ساده را مى توان در هر کار عملى بخوبى انجام داد. ]۳[

بوسیله دستگاه جمع کننده هوا (بعنوان مثال جاروبرقى با اضافه کردن یک فیلتر) ۵۰ متر مکعب هوا را از طریق فیلتر مکش کرد. آکتیویته جمع شده را با یک شمارشگر با سطح بزرگ اندازه‌گیرى نمود. براى هر کدام یک دقیقه و یک دقیقه هم براى  نقطه شروع کار ارقام بدست آمده را در صفحه کاغذ نیمه لگاریتمى در مقابل زمان اندازه‌‌گیرى رسم مى‌کنیم. تصویر شماره ۵ بطور واضح فروپاشى رادیو اکتیویته مطابق با نیمه عمر متوسطه محصولات جانبى رادن را (بدون Po^۲۱۸) نشان مى‌دهد.

براى اندازه‌گیرى طولانى مدت از یک روش غیر فعال استفاده مى‌شود. این روش براساس جمع‌آورى نتایج اندازه‌یگرى بوسیله محصولات فروپاشى کوتاه عمر که عامل اصلى این اندازه‌گیرى مى باشد.

که روشهاى غیر فعال را شامل مى‌شود:

-          ردیابى هسته‌ها

-          جذب نسبت به زغال آکتیو

-          دوزیمترى ترمولومینسانس

ذرات آلفا روى سطح اجسام جامد ردى از خود بجا مى‌گذارد. بعنوان مثال پلى کربنات یا نیترات سلولز، چنانچه این صفحات ردیاب (تصویر شماره ۶) بوسیله قلیانى مورد آزمایش قرار گیرد. بطوریکه زیر یک میکروسکوپ رده‌هاى قابل رؤیت یا به عبارت دیگر حفره‌هاى بوجود آمده شمارش شود.

دُز زغال آکتیو را معمولا تا یک هفته در فضاى هوا در معرض پرتو قرار داده‌، سپس بمنظور اندازه‌گیرى نسبت به هوا بسته شود. مثل یک ابر ظرفشویى رادن جذب شده تشکیل تعادل رادیو اکتیو را مى‌دهد با محصولات جانبى Pb^۲۱۴ و Bi^۲۱۴، که سپس از طریق پرتوهاى گاماى مشخصى اندازه‌گیرى مى‌شوند. یک چنین طیف منحنى گاما تشکیل شده از انرژى گاما که انرژى نسبى را به پالس تبدیل مى‌کند. و سپس توسط مولتى کانال آنالیز پیک‌ها از هم تفکیک مى‌شوند تصویر شماره (۷) و از طریق برنامه‌ محاسباتى از نظر کمّى محاسبه مى گردد. بمنظور بازیابى زغال آکتیو آنرا چندین دقیقه در  با هواى گرم یادر  چندین ساعت در اتوکلاو حرارت داده مى شود.

دوزیمتر ترمولومینسانس: بدلیل تغییراتى که در ساختار کریستالى بعنوان مثال LIF یا CoF_۲ ضمن گرم کردن نقص‌هاى شبکه‌هاى کریستالى درمان مى‌شود که بمنظور آزاد شدن بصورت جرقه‌هاى نورى (لومینسانس) صورت مى‌گیرد.

نوع غلظت رادن هوا در جدول شماره (۲) تهیه شده است.

به طور مثال ارقام حد متوسط ساختما

کلید واژه ها: سایر موارد