رادیونوکلیدها در آب آشامیدنی

زمان مورد نیاز برای مطالعه: 5 دقیقه

رادیونوکلیدها در آب آشامیدنی

نوکلیدهای (nuclide, nuclear species) یک عنصر شیمیایی، گونه های مختلف هستۀ اتم آن عنصر هستند که هر کدام از آنها دارای ترکیب خاصی از تعداد پروتون ها (proton) و نوترون ها (nrutron) هستند. در واقع نوکلید شبیه به ایزوتوپ است، با این تفاوت که ایزوتوپ روی خواص شیمیایی، ولی نوکلید روی خواص هسته ای تأکید دارد. نوکلیدها یا ایزوتوپ های هر عنصر شیمیایی، تعداد پروتون های یکسان و تعداد نوترون های متفاوتی دارند؛ برای مثال، کربن -12 (C12)، -13 (C13) و کربن -14 (C14)، سه نوکلید (ایزوتوپ) عنصر کربن هستند که هر سه دارای عدد اتمی 6 و عدد جرمی، به ترتیب، 12 (با 6 نوترون)، 13 (با 7 نوترون) و 14 (با 8 نوترون) هستند. با توجه به اختلاف مفهومی بین نوکلید و ایزوتوپ، در علوم و فناوری هسته ای، بهتر است که از اصطلاح نوکلید استفاده شود.

 

رادیونوکلیدها در آب آشامیدنی

 

رادیونوکلید (radionuclide, radioactive nuclide) (نوکلید پرتوزا) به اتمی گفته می شود که هستۀ ناپایدار دارد و پرتوزاست. در فرآیند پرتوزایی (radioactivity, radioactive decay) (واپاشی پرتوزا)، هستۀ اتم ناپایدار، به طور خود به خود، با تابش یوننده (ionizing radiation, ionization radiation) (شامل نشر ذرات زیراتمی (ذرات آلفا و ذرات بتا)و تابش امواج الکترومغناطیسی پر انرژی (پرتو گاما)، جرم و انرژی از دست داده و به هستۀ دیگری تغییر می کند. در نتیجۀ این واپاشی (از دست دادن انرژی)، نوکلید مادر به نوزاد تبدیل می شود؛ برای مثال کربن -14 (نوکلید مادر)، در نتیجۀ نشر ذرات بنا، به نیتروژن -14 (نوکلید نوزاد) تبدیل می شود.

فعالیت پرتوزایی رادیونوکلیدها، در دستگاه بین المللی یکاها (SI) بر حسب بکرل (Bq) و در دستگاه آمریکایی یکاها بر حسب کوری (Ci) بیان می شود. یک کوری، فعالیت g 1رادیم -226  (Ra226) و یک بکرل معادل یک واپاشی (تبدیل هسته ای) در ثانیه (1 Bq=1S-1) است؛ به طوری که 1 Ci=3/7×1010 Bq و 1Bq=2/7*10-11Ci.

پرتوزایی، واکنشی با مرتبۀ یک است که به معنای متناسب بودن آهنگ واپاشی با مقدار مواد پرتوزاست؛ بنابراین

که در آن، A مقدار مادۀ پرتوزا در زمان t (Bq با تعداد هسته های پرتوزا)، t زمان و k ثابت آهنگ واپاشی است. با انتگرال گیری از معادله بالا در محدودۀ t=0 تا t=t و A=A0 تا A=A داریم

که در آن، A0 مقدار مادۀ پرتوزای اولیه (Bq) یا تعداد هسته های پرتوزای اولیه است.

طبق تعریف، نیم عمر (t1/2) هر رادیونوکلید مدتی است که نیمی از اتم های آن واپاشی و به نوکلید نوزاد تبدیل شود. هر رادیونوکلید، نیم عمر خاصی دارد؛ برای مثال، نیم عمر رادیم -228 (Ra228) 5/75 سال و نیم عمر رادیوم -226 (Ra226) 1600 سال است. گسترۀ نیم عمر رادیونوکلیدها از نانو ثانیه تا میلیارد سال متغیر است.

پس از سپری شدن نیم عمر (t1/2)، تعداد اتم های رادیونوکلید مادر به نصف (A=0/5A0) می رسد؛ در این حالت، معادله بالا به صورت زیر در می آید:

 در نتیجه

با جایگزینی دو معادله بالا داریم

بعد از مدت ده نیم عمر (10t1/2)، 99/9 درصد از پرتوزایی هر رادیونوکلید کاسته شده و فقط 0/1 درصد آن باقی می ماند. مدت بقای رادیونوکلیدهای با نیم عمر طولانی، در سیستم های آبرسانی شهری (انتقال، تصفیه و توزیع)، آن قدر زیاد است که از پرتوزایی آنها به طور مؤثر کاسته نمی شود و بنابراین مصرف کنندگان، به طور جدّی، در معرض تابش آنها قرار نمی گیرند.

منابع رادیونوکلیدها در آب ها، طبیعی یا انسان زادی اند. منابع طبیعی پرتوزاها شامل عناصر پرتوزای موجود در پوستۀ زمین (همچون پتاسیم -40) و عناصر پرتوزای موجود در جوّ (همچون تریتیم، H3) هستند. منابع انسان زادی پرتوزاها عبارت اند از:

  • ساخت، آزمایش و کاربرد تسلیحات هسته ای،
  • مصارف پزشکی و داروسازی،
  • فراوری، کاربرد و دفع سوخت های هسته ای در راکتورهای هسته ای برای تولید انرژی.

معمولاً بخش عمدۀ پرتوگیری انسان مربوط به رادیونوکلیدهای طبیعی است؛ به طوری که هر انسان در طول زندگی خود، حدود 87 درصد از منابع طبیعی و حدود 13 درصد از منابع انسان زادی پرتو می گیرد. از بین منابع طبیعی، 32 درصد کل پرتوگیری انسان مربوط به رادون (Rn) است. اکثر نشر دهنده های بتا از منابع انسان زادی و اکثر نشر دهنده های آلفا از منابع طبیعی منشأ می گیرند.

پتاسیم -40 حدود 0/0118 درصد کل پتاسیم پوستۀ زمین را تشکیل می دهد و حضور آن در آب های طبیعی معمولاً کمتر از mBq/L 148 (معادل 4pCi/L) است. هر فرد حدود Bq/d 85 (معادل 2300pCi/L) پتاسم -40 مصرف می کند که 0/35 تا 0/7 درصد آن از طریق آب آشامیدنی است.

کربن -14 در اثر بمباران جوّ توسط پرتوهای کیهانی به وجود می آید و بخشی از کربن موجود در CO2 جوّ را تشکیل می دهد. وقتی که کربن -14 توسط فرایند فوتوسنتز تثبیت شود، به شکل کربن آلی در می آید. مقدار کربن -14 در آب های شیرین در حدود mCi/mg C 0/22 (pCi/C 0/006) و در اقیانوس ها در حدود mCi/mg C 3/7 (pCi/C 0/1) است. با توجه به برقراری شرایط تعادل برای تولید و واپاشی C14 در جوّ، در طول صدها هزار سال، غلظت C14 در جوّ و نیز نسبت C14/C12 در جوّ (یا در CO2 جوّ) ثابت بوده است؛ بنابراین موجودات فوتوسنتزی که کربن خود را از جوّ کسب می کنند، تا مادامی که زنده هستند، نسبت C14/C12 آنها ثابت است؛ ولی چون پس از مرگ دیگر قادر به جذب C14 نیستند، به مرور زمان از غلظت C14 موجود در لاشه آنها کاسته می شود. بدین دلیل، باستان شناسان با اندازه گیری C14 موجود در لاشۀ مواد آلی که کربن آنها از جوّ تأمین شده است، به عمر آنها پی می برند.

از واپاشی اورانیوم موجود در پوستۀ زمین، ابتدا رادیوم (Ra) و سپس رادون (Rn) تولید می شود. رادون، گاز بدون طعم، بدون بو و بدون رنگ است و از داخل زمین وارد جوّ می شود. گاز رادون در جوّ، به واسطۀ فرایند پراکنش، رقیق شده و معمولاً غلظت آن به حدّی می رسد که مخاطره آمیز نیست. رادون در آب حل پذیر است و وقتی به سطح آب زیرزمینی می رسد، در آن به خوبی حل می شود. میانگین محتوای رادون در آب های زیرزمینی آمریکا pCi/L 900 و در برخی مناطق بیش از pCi/L 10.000 مشاهده شده است. گاز رادون سرطان زاست و استنشاق آن باعث سرطان ریه و بلع آن از طریق آب آشامیدنی باعث سرطان معده می شود.

میانگین غلظت اورانیوم در آب های زیرزمینی آمریکا µg/L 1/86 و در حدود 3 درصد موارد، بیش از µg/L 10 است. برای مثال، در یکی از آبخوان های ایالت کارولینای جنوبی آمریکا، غلظت اورانیوم آب زیرزمینی تا مقدار µg/L 620 نیز مشاهده شده است. جدول 1، رادیونوکلیدهای مخاطره آمیز از نظر بهداشتی که در آب های آشامیدنی مشاهده شده اند را نشان می دهد.

رادیونوکلیدها در آب آشامیدنی

 

از نظر مخاطره بهداشتی، رادیونوکلیدها در گروه مواد سرطان زا طبقه بندی می شوند؛ برای مثال، از رادیونوکلیدهای نشر دهندۀ آلفا، رادیوم -226 خطر مبتلا شدن به سرطان استخوان و سر و اورانیوم -234 و اورانیوم -238 خطر مبتلا شدن به سرطان استخوان را افزایش می دهند. استاندارد آب آشامیدنی ایران، حداکثر مجاز فعالیت های نشردهنده های آلفا را pCi/L 3 و نشر دهنده های بتا را pCi/L 30 تعیین کرده است.

 

منبع:
  • تائبی، امیر (1398). کیفیت آب (مبانی و محاسبات)

مقالات پیشنهادی

آرسنیک در آب شرب

آرسنیک در آب شرب : ارتباط وجود آرسنیک در آب شرب با سرطان پوست در انسان از سال 1898شناخته شده است. مطالعاتی که در دهه 1960و 1970انجام شدند. وابستگی این اثر را به میزان حضور آرسنیک نشان دادند و حتی یکی از تحقیقاتی که  EPA آرسنیک را به عنوان یکی از عناصر غذایی ضروری پیشنهاد داده است. […]

تعیین BOD

تعیین BOD

تعیین BOD بدون شک تعیین BOD اکسیژن خواهی بیوشیمیایی گسترده ترین و کاربردیترین پارامتر سنجش آلودگی مواد آلی هم برای فاضلاب و هم برای آبهای سطحی است. برای تعیینBOD ,آزمایشی را روی یک نمونه ی فاضلاب یا آب را در مدت 5روز در محیط کشت مناسب در آزمایشگاه تحت شرایط کاملا مشابه شرایط طبیعی انجام […]

سموم ارگانوکلره

سموم ارگانوکلره اندازه گیری سموم ارگانوکلره با دستگاه کروماتوگرافی گازی بر اساس استاندارد های EPA قابل انجام است. ترکیبات سموم ارگانوکلره از مهمترین سموم آلی و دسته بزرگی از حشره کش های دفع آفات را تشکیل میدهند.استفاده از سمومارگانوکلره برای مقاصد کشاورزی و بهداشت عمومی در کشور ما ، موجب آلودگی گسترده محیط زیست شده است. […]

اندازه گیری بور در آب

اندازه گیری بور در آب اندازه گیری بور در آب با دستگاه جذب اتمی با منبع یونش شعله (Flame)قابل اندازه گیری است. بور (Boron) شبه فلزی می باشد که در وجود آن در آب و گیاهان باعث ایجاد سمیت می شود. بور بیشتر در صنایع شیشه و سرامیک ، حشره کش ها و در ترکیبات […]

آزمایش کیفیت آب سیستم های آب شیرین کن

آزمایش کیفیت آب سیستم های آب شیرین کن آزمایش کیفیت آب سیستم های آب شیرین کن یک امر ضروری برای آب شیرین کن ها محسوب می‌شود. امروزه تولید آب شیرین به یک دغدغه جهانی تبدیل شده است. با توجه به رشد جمعیت در جوامع، پیش بینی می‌شود که تقاضای آب از منابع موجود بیشتر شود. […]

ایمنی آزمایشگاه آب

ایمنی آزمایشگاه آب به منظور حفظ ایمنی آزمایشگاه آب هرگز در آزمایشگاه به تنهایی کار نکنید. همیشه حضور خود را در آزمایشگاه با شخص دیگری در میان بگذارید. از محیط آزمایشگاه جهت صرف غذا و مایعات نبایستی استفاده گردد. روی کلیه ظروف حاوی محلول های آزمایشگاهی برچسب بزنید، برچسب ها بایستی همراه با توضیحات و اخطارهای […]

کربنات و بی کربنات

کربنات و بی کربنات: کربنات، نمک یا اِستر کربنیک اسید است. کربنات آلی به ترکیب آلی حاوی گروه عامل –CO3، همچون اتیلن کربنات (C4H6O3) و پروپیلن کربنات (C4H6O3)، گفته می شود. اکثر نمک های کربنات (به استثنای کربنات های سدیم، پتاسیم و آمونیوم)، در دما و فشار استاندارد، در آب محلول اند (با Ksp< 1×10-8). […]

گاز های متداول در آب

گاز های متداول در آب یک دسته از ناخالصی های موجود در آب، گازهای متداول در آب هستند. گازهایی از قبیل O2,  CO2, CO, N2, CH4, HS و …. (گازهای متداول در آب) می توانند به علت های مختلف در آب وجود داشته باشند. همچنین با توجه به گاز های حل شده در آب می […]

آفت کش های ارگانو کلره

آفت کش های ارگانو کلره آفت کش های ارگانو کلره دسته ای از مواد سمی هستند که توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی با شناساگر ECD یا ELCD قابل اندازه گیری می باشد. آفت کش های ارگانو کلره از ترکیبات متفاوتی تشکیل شده اند که می توان آن را از نمونه های جامدات و مایعات با کروماتوگرافی استخراج […]

آزمایشگاه آنالیز آب

آزمایشگاه آنالیز آب آزمایشگاه آنالیز آب به منظور تعیین کیفیت آب از لحاظ میکروبی، فیزیکی- شیمیایی و فلزات سنگین ایجاد می شود. آنالیز آب با اهداف مختلفی از جمله حفظ سلامتی جامعه، حفاظت از محیط زیست، کشاورزی و … انجام پذیر است. در آزمایشگاه برای رسیدن به این اهداف آزمایش های مختلفی روی نمونه های […]

نظرات کاربران

ارسال دیدگاه
  • دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید در وب سایت منتشر خواهد شد.
  • پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • مجموع دیدگاهها: 3
  • در انتظار بررسی: 0
  • انتشار یافته: 0

هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.

سوالی دارید؟ منتظر تماس شما هستیم

برای دریافت مشاورۀ رایگان، همین حالا با کارشناسان ما تماس بگیرید