مطالعه رادیونوکلئیدهای طبیعی در آب و رسوب نقشه ۱:۱۰۰۰۰۰ تهران (برگه های ۱:۵۰۰۰۰ تهران، کرج و شهریار) (با نگرش زمین شناسی پزشکی)
| دسته | زمین شناسی زیست محیطی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | پریسا پیروزفر |
| تاريخ برگزاری | ۰۲ اسفند ۱۳۸۵ |
مقدمه :
مواد پرتوزاى طبیعى از بدو تشکیل کره زمین وجود داشته و در کلیه اجزای محیط زیست اطراف ما از قبیل آب، خاک، هوا و بدن موجودات زنده حضور دارند. منابع تولید رادیونوکلئیدهاى طبیعى، زنجیره هاى اورانیوم و توریوم موجود در کانیها و سنگهاى گوناگون پوسته زمین مى باشند [۲]. اثرات جسمى پرتوهاى یونیزان از اختلال جزئى و موقتى در اعمال فیزیولوژیک تا خطرات جدى مانند کاهش عمر، کاهش مقاومت بدن در مقابل بیماریها، کاهش قدرت تولید مثل، آسیب به جنین و ابتلا به انواع سرطان ها متفاوت مى باشد [۸]. امروزه مطالعه و تعیین دُز دریافتى مردم از منابع پرتوزا از اهمیت خاصى برخوردار شده است. در این راستا واحد اجراى پژوهش هاى زمین شناسى پزشکى سازمان زمین شناسی با همکاری سازمان انرژى اتمى کشور، اقدام به بررسى عناصر پرتوزای طبیعى با منشاء ژئوژنیک در آب و رسوبات برگه های تهران، کرج و شهریار نمود.
ناحیه مورد مطالعه شامل برگه های ۱:۵۰۰۰۰ تهران، کرج، شهریار (واقع در نقشه زمین شناسی ۱:۱۰۰۰۰۰ تهران) مى باشد (شکل ۱). لازم به ذکر است که از برگه ۱:۵۰۰۰۰ تجریش (گوشه شمال شرقى نقشه) نمونه بردارى به عمل نیامده است. از لحاظ تقسیمات زون های ساختاری، این محدوده به دو بخش البرز مرکزى (شمال) و ایران مرکزى (جنوب) تقسیم مى گردد. برونزدهای مربوط به پالئوزوئیک، مزوزوئیک و سنوزوئیک در بخش شمالی نقشه رخنمون دارند و بخش جنوبی نیز عمدتاً از نهشته هاى کوارترنرى و برونزدهاى سازندهاى کهن تر (کوه بى بى شهر بانو ) و سنگ هاى آتشفشانى ائوسن تشکیل شده است[۱] . شهر تهران در جنوب شرق نقشه، بیشترین تراکم جمعیتی این محدوده را به خود اختصاص داده است.
|
|
با توجه به ارتباط تنگاتنگ میان ژئوشیمی آب و خاک و تأثیر مستقیم هر دوی آنها بر سلامتی انسان و سایر جانداران، مطالعه بر روی آب و رسوب بطور توأم در این محدوده انجام شده است. این مطالعات شامل مراحل زیر می باشد:
_ نمونه برداری: در کل تعداد ۱۳۲ نمونه آب جمع آوری گردید. از این میان تعداد ۹۲ نمونه مربوط به آب های سطحی برگه های کرج و شهریار می باشد که از محل آبراهه ها، رودخانه ها و چشمه ها جمع آورى و در ظروف پلى اتیلنى ۴ لیترى ذخیره گردید. تعداد ۴۰ نمونه نیز از چاه ها و مخازن آب شرب شهر تهران جمع آورى شد.
تعداد ۸۰ نمونه رسوب از آبراهه هاى برگه های کرج و شهریار و از محل نمونه برداری نمونه های آب برداشت گردید. نمونه هاى رسوب از عمق ۵ سانتى مترى جمع آورى شدند. سپس در مرحله آماده سازى کلیه نمونه ها در حرارت ۱۰۵ درجه سانتى گراد خشک شده و پس از عبور از الک هاى فلزى (۸۰ مش) در ظروف پلى اتیلنى درب دار با حجم تقریبی۳۰۰ سانتیمتر مکعب جمع آوری شدند.
_ آنالیز نمونه ها: کلیه نمونه های آب و رسوب جهت آنالیز عناصر رادیو اکتیو به آزمایشگاه سازمان انرژی اتمی ارسال گردیدند. در آزمایشگاه جهت تعیین کیفى و کمى رادیونوکلئیدهاى توریوم، رادیوم، پتاسیم و سزیم نمونه هاى رسوب از سیستم اسپکترومترى گاما استفاده گردید. در نمونه هاى آب نیز از شمارنده تناسبى گازى جهت اندازه گیرى آلفا و بتا ،سیستم سنتیلاسیون مایع جهت اندازه گیرى گاز رادون، روش لیزر فلوریمترى براى اندازه گیرى اورانیوم کل و سیستم آزاد سازى گاز رادون براى تعیین مقدار رادیوم استفاده شد.
_ پردازش داده ها: داده هاى حاصل از آنالیز، توسط نرم افزار Surfer به صورت نقشه منحنى هاى هم میزان عناصر ترسیم گردید. در مرحله بعد با تلفیق لایه هاى اطلاعاتى توسط نرم افزارArcview امکان تفسیر ارتباط میان این داده با واحدهای زمین شناسى میسر شد. در نهایت اعداد به دست آمده از آنالیز نمونه ها با ا-ستاندارد هاى EQGS کانادا (۲۰۰۳)، ۱۰۵۳ ایران و EPA آمریکا (۲۰۰۰) مقایسه گردیدند.
لازم به ذکر است که این تحقیق با توجه به وسعت زیاد منطقه مورد مطالعه و پارامترهای متنوع مطالعاتى (آب و رسوب) جزء اولین مطالعات در این مقیاس بوده و در فاز مقدماتی قرار دارد. بدیهی است که دستیابی به اطلاعات دقیق تر و کشف ارتباط ژئوژنیک میان عناصر پرتوزا و واحدهای زمین شناسی نیازمند انجام مطالعات تکمیلی در مقیاس های کوچکتر می باشد.
بحث:
الف _ مواد پرتوزاء در نمونه های رسوب کرج و شهریار :
از آنجایى که مواد پرتوزاى موجود در خاک و رسوبات سهم قابل ملاحظه اى در پرتوگیرى انسان از منابع زمینى دارند، مطالعه این عناصر مى تواند در شناسایى پتانسیل پرتوزایى یک منطقه موثر باشد. در کل مى توان گفت که پرتوزایى خاک یک منطقه ارتباط مستقیم با ترکیبات رادیونوکلئیدهاى موجود در خاک و سنگ آن منطقه دارد [۶]. از این میان رادیونوکلئیدهاى توریوم و اورانیوم و محصولات ناشى از واپاشى آنها سهم بسزایى در پرتوگیرى انسان دارند (شکل ۲ ).
در این تحقیق، حدود ۸۰ نمونه رسوب جهت اندازه گیری رادیونوکلئیدهاى طبیعى K ۴۰ Ra ۲۲۶ Th ۲۳۲ و رادیونوکلئید مصنوعى ۱۳۷Cs به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفتند:
Th ۲۳۲: یکی از عناصر پرتوزای مهم که بصورت طبیعی در محیط حضور داشته و به صورت زنجیره ای دچار واپاشی می شود توریوم-۲۳۲ با نیمه عمر ۱۰۱۰X ۴/۱ است که پس از واپاشی های متوالی در نهایت به ایزوتوپ پایدار سرب تبدیل می شود [۳]. مقدار میانگین Th ۲۳۲ در نمونه های رسوب برگه های کرج و شهریار حدود Bq/ Kg۳۰ است. مقدار حداقل و حداکثر این عنصر رادیواکتیو به ترتیب Bq/ Kg۹۴ و ۱۸/۲ می باشد (شکل ۳-الف و ب).
۱۳۷Cs : این رادیونوکلئید با نیمه عمر ۳۰ سال از هسته های پرتوزای مهم از دیدگاه اکولوژی است و بطور مصنوعی و از طریق فعالیت های هسته ای وارد محیط زیست می گردد. از سوى دیگر همولوگ بودن این عنصر رادیواکتیو با پتاسیم، اهمیت آن را دو چندان ساخته است [۲]. میانگین غلظت این رادیونوکلئید در نمونه های رسوب جمع آوری شده حدود Bq/ Kg ۸ می باشد. حداقل مقدار غلظت این عنصر کمتر از Bq/ Kg ۴۵/۲ ( حد تشخیص دستگاه) و مربوط به نمونه های رسوبات کواترنر برگه شهریار بوده و حداکثر آن Bq/ Kg ۵/۴۴ اندازه گیری شده است (شکل ۵ الف و ب).
: این عنصر از مهمترین هسته های طبیعی منفرد است و سهم قابل توجهی در پرتوگیری انسان و سایر موجودات ۴۰K
زنده دارد. رادیونوکلئید پتاسیم نیمه عمری طولانی داشته ( ۱۰۹X ۲۸/۱ سال) و ساطع کننده ذرات بتا می باشد [۷]. مقدار میانگین این رادیونوکلئید در نمونه های رسوب جمع آوری شده Bq/ Kg ۶۸۵ (حداقل Bq/ Kg ۵/۲۲ و حداکثر Bq/ Kg ۱۱۲۰ ) می باشد (شکل ۶ الف و ب).
ب _ مواد پرتوزاء در نمونه های آب سطحی کرج و شهریار و آب شرب تهران:
فرسایش زمین و انحلال اورانیوم و توریوم موجود در سنگ ها و رسوبات موجب ورود رادیونوکلئیدها به آب هاى سطحى و زیرزمینى منطقه شده و آنها را آلوده مى کند. این آبها در صورتى که به عنوان آب شرب یا آب مصرفى مورد استفاده قرار گیرند مى توانند مهمترین منبع پرتوگیرى داخلى انسان باشند [۲] . کلیه نمونه های آب جهت اندازه گیری عناصر Ra ۲۲۶ ۱۳۷Cs ۲۲۲Rn U total و ( β ، α) آنالیز شدند. نتایج آزمایش به شرح زیر می باشد:
U total_ میانگین اورانیوم در آب های سطحی کرج و شهریار g/L μ ۵/۲ (حداقل g/L μ ۰۳/۱ و حداکثر g/L μ ۹۱/۴ ) بوده (شکل ۷-الف و ب) و در آب های زیرزمینی تهران g/L μ ۴۴/۲ (حداقل g/L μ ۲۳/۱ و حداکثر g/L μ ۸۵/۳) می باشد (شکل ۸-الف، ب).
شکل۸- الف: نقشه پراکندگى U total در نمونه های مخازن آب شرب شهر تهران
رادون ۲۲۲Rn : رادون تنها گاز در زنجیره واپاشى اورانیم- ۲۳۸ می باشد بنابراین در تمامى خاکها و سنگ های حاوى اورانیوم وجود دارد. این گاز رادیواکتیو طبیعى بزرگترین عامل پرتوگیرى طبیعى بشر محسوب شده و استنشاق آن موجب ابتلا به سرطان ریه می گردد. رادون در مقادیر جزئى از طریق غذا و آب وارد بدن مى شود اما راه اصلى ورود آن به بدن تنفس است [۸]. گاز رادون بسیار فراراست و به سرعت از آبهای سطحی وارد هوای تنفسی می شود بنابراین غلظت این گاز در آب های سطحی پایین می باشد [۲]. به همین منظور در این تحقیق تنها غلظت گاز رادون در مخازن آب شرب تهران اندازه گیری شده است. میانگین ۲۲۲Rn در مخازن آب شرب تهران mB/L۵/۲۳ می باشد. حداقل غلظت mB/L ۳/۱۱ و حداکثر آن mB/L ۵/۴۴ اندازه گیری شده است (شکل۹ الف و ب).
۲۲۶Ra : با توجه به نتایج به دست آمده از آنالیز آب های سطحی کرج و شهریار و مخازن آب شرب تهران، متوسط غلظتی معادلmB/L ۲ برای رادیونوکلئید رادیوم بدست آمده است. حداقل غلظت این رادیونوکلئید کمتر از mB/L۲ و حداکثر آن mB/L ۸۲/۵ اندازه گیری شده است (شکل۱۰).
۱۳۷Cs : مقدار غلظت رادیونوکلئید سزیم در کلیه نمونه ها کمتر از mB/L ۲( حد تشخیص دستگاه) می باشد.
α و β : ذرات آلفا و بتا از مهمترین پرتوهایی هستند که بطور طبیعی انسان را تحت تاثیر قرار می دهند. ذره آلفا داراى جرم اتمى ۴ و دو بار الکتریکى مثبت است و در واقع یک اتم هلیوم دوبار یونیره شده می باشد. ذرات آلفا بوسیله رادیواکتیو سنگین منتشر مى شود . این ذرات قدرت یونسازى زیادى داشته ولى قدرت نفوذ آنها در بافت بسیار کم است (۴ تا ۸ سانتى متر). ذرات بتا دارای بار مثبت یا منفى مى باشند و در مقایسه با ذرات آلفا از قابلیت نفوذى زیادترى برخوردارند [۲].
پریسا پیروزفر ، فرح رحمانی ، عبدالمجید یعقوب پور ، علیجان آفتابی ، رحیمه عطاپور ، ناصر راستخواه ، جمشید عمیدی ، پوران بهنیا ، رسول نوبری
چکیده:
مواد پرتوزای طبیعی از بدو تشکیل کره زمین وجود داشته و در کلیه اجزای محیط زیست اطراف ما از قبیل آب، خاک، هوا و بدن موجودات زنده حضور دارند. امروزه مطالعه و تعیین دُز دریافتی مردم از منابع پرتوزا از اهمیت خاصی برخوردار شده است. در همین راستا واحد اجرای پژوهش های زمین شناسی پزشکی سازمان زمین شناسی با همکاری سازمان انرژی اتمی کشور، اقدام به بررسی عناصر پرتوزای طبیعی با منشاء ژئوژنیک در آب و رسوبات برگه های تهران، کرج و شهریار (واقع در نقشه زمین شناسی 1:100000 تهران) نمود. نمونه رسوب آبراهه ای جهت اندازه گیری رادیونوکلئیدهای طبیعی K 40 Ra 226 Th 232 و رادیونوکلئید مصنوعی Cs 137 و نمونه های آب جهت اندازه گیری عناصر Ra 226 Cs 137 Rn 222 U total و ( β ، α) در آزمایشگاه سازمان انرژی اتمی آنالیز شدند. اعداد به دست آمده از آنالیز نمونه ها با استاندارد های EQGS کانادا (2003)، 1053 ایران و EPA آمریکا (2000) مقایسه گردیدند. نتایج نشان می دهند که مقدار رادیونوکلئید Th 232 در نمونه های رسوب برگه های کرج و شهریار در مقایسه با مقدار استاندارد UNSCEAR در حد قابل قبول قرار دارد. مقدار میانگین عناصرK 40 و Ra 226 دو برابر حد استاندارد می باشد. مقدار میانگین Cs 137 در نمونه های رسوب مورد مطالعه حدود (Bq/ Kg) 8 می باشد. باید توجه نمود که این عنصر یک رادیوایزوتوپ مصنوعی بوده و از منابع آنتروپوژنیک (فعالیت های هسته ای) وارد محیط زیست گشته است. غلظت این رادیونوکلئید در رسوبات کواترنری برگه شهریار پایین بوده و در برگه کرج افزایش می یابد. مقدار میانگین عناصر پرتوزا در نمونه های آب سطحی و مخازن بسیار به هم نزدیک بوده و در مقایسه با مقادیر استاندارد مقادیر کلیه رادیونوکلئیدها بسیار کمتر از آستانه خطر بوده و از این نظر تهدیدی محسوب نمی شوند.
لازم به ذکر است که این تحقیق با توجه به وسعت زیاد منطقه مورد مطالعه و پارامترهای متنوع مطالعاتی (آب و رسوب) جزء اولین مطالعات در این مقیاس بوده و در فاز مقدماتی قرار دارد. بدیهی است که دستیابی به اطلاعات دقیق تر و کشف ارتباط ژئوژنیک میان عناصر پرتوزا و واحدهای زمین شناسی نیازمند انجام مطالعات تکمیلی در مقیاس های کوچکتر می باشد.
Studying natural Radionuclides in water and sediments of Tehran
1:100000 geologic map (Tehran, Karaj, and Shahryar 1:50000 sheets)
Abstract :
The natural Radionuclides have Longley existed in the Earth and in environment around us such as Water, Soil, air and body. Now it's very important to study and understand Radionuclides resources. The surveyed region includes Tehran, Karaj, Shahryar 1:50000 sheets (located on geologic map of Tehran 1:100000).
Regarding close relation between water and sediment geochemistry and their direct effect on human and other creatures' health, water and sediment have been simultaneously studied here. samples were analyzed in Atomic Energy organization laboratory for measuring natural Radionuclides 40 K 226Ra 232 Th and The artificial Radio Nuclides 137Cs for sediments and elements such as 226Ra 137Cs 222Rn U total And ( β ، α) for water samples. The results were compared with EQGS Canada (2003), 1053 Iran, and EPA American standards. The results indicates that 232 Th in sediment sampels of karaj and shahryar in comparision with UNSCEAR standard is normal but the average of 40 K and 226Ra are greater than standard . existence of 137Cs in sediments is from antropogenic resources ( nuclear activities). It indicated that average amount of Radionuclides is very close to each other in ground and surfacial water. Comparing the average concentration of this radionuclide with existing standards revealed that all measured samples are for less than risk limit and aren't deemed as a threat.
It should be mentioned that existing research is the first researches with such a vast realm and various survey parameters. Needless to say that accessing more meticulous data and finding geogetic relation between Radionuclides and geological units require complementary studies in smaller scales.