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

اندازه گیری های لجن فعال

اندازه گیری های لجن فعال پارامترهاي مختلفي در سامانه اندازه گیری های لجن فعال باید كنترل شوند. تا عملكرد آن در حد مطلوب باقي بماند. برخي ميكروارگانيزم هاي موجود در حوض هوادهي را بر حسب شرايط عملياتي نشان ميدهد. بايد توجه نمود كه باكتريها مهمترين نقش را در سامانه لجن فعال ايفا ميكنند و به […]

بررسی کیفیت لجن

بررسی کیفیت لجن بررسی کیفیت لجن ، بستگی به عمليات موثر تغليظ لجن همانند ساير فرايندهاي تصفيه به مشاهدات بهره بردار و اندازه گيريهاي لازم، بستگي دارد. در اين خصوص بايد، پارامترهايي مانند؛ PH ، دما، عمق بستر لجن، بار مواد جامد ورودي و اكسيژن محلول اندازه گيري شوند. كنترل زمان ماند لجن در روش تغليظ ثقلي ضروري […]

تری هالومتان در آب

تری هالومتان در آب ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺮرﺳﻲ ﺳﺎزﻣﺎن ﺣﻔﺎﻇﺖ ﻣﺤﻴﻂ زﻳﺴﺖ آﻣﺮﻳﻜﺎ در ﻣﻮردتری هالومتان در آب در ﺳﺎل 1997اﻧﺘﺸﺎر ﻳﺎﻓﺖ. ﺑﻪ ‫ﺻﻮرت ﭘﻴﻮﺳﺘﻲ ﺑﻪ ﻣﻘﺮرات ﻣﻠﻲ آب آﺷﺎﻣﻴﺪﻧﻲ آﻣﺮﻳﻜﺎ ﺿﻤﻴﻤﻪ ﺷﺪ. ﻫﻴﺞﮔﻮﻧﻪ ﺳﻨﺪي ﻛﻪ دﻻﻟﺖ ﺑﺮ آﺛﺎر زﻳﺎﻧﺒﺎر ﻛﻮﺗﺎه ﻣﺪت ﺗﺮيﻫﺎﻟﻮﻣﺘﺎﻧﻬﺎ ﺑﺮ ﺳﻼﻣﺖ اﻓﺮاد ﻛﻨﺪ، ﺑﻪ دﺳﺖ ﻧﻴﺎﻣﺪ. وﻟﻲ ‫در اﺳﺘﻔﺎده از آب آﻟﻮده ﺑﻪ […]

آزمایشگاه آب میکروب شناسی

آزمایشگاه آب میکروب شناسی آزمایش های میکروبی آب شامل توتال کلیفرم ، کلیفرم گوارشی ، باکتری های هتروتروف در آزمایشگاه آب میکروب شناسی شرکت آبرام قابل انجام است. این آزمایش ها برای نمونه های آب معدنی، آب آشامیدنی، آب شرب ، آب چاه یا خروجی تصفیه خانه های آب و فاضلاب که باید این تست […]

میزان استاندارد کلر در آب استخر

میزان استاندارد کلر در آب استخر : میزان استاندارد کلر در آب استخر چگونه باید باشد؟ ماده اي كه به گونه اي متداول براي گندزدايي به كار ميرود كلرين  (Cl2) است. كارآيي گاز كلر براي كلرزني به علت اثرات ذرات اين فرآورده است كه پس از افزودن مقدار معيني از آن به آب ميكرو ارگانيسم هاي مضر […]

حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی

حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی نيترات يكي عوامل شيميايي مهم آب است. حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی حداکثر 50 میلیگرم بر لیتر ( بر اساس استاندارد شماره 1053 سازمان ملی استاندارد) می باشد. نیترات ميتواند سلامت آب شرب را تحت تأثير قرار دهد و باعث ايجاد عوارض و اثرات سوء بهداشتي در مصرف […]

اندازه گیري فلز آرسنیک

اندازه گیري فلز آرسنیک : برای اندازه گیري فلز آرسنیک ، به روش دي اتیل دي تیوکاربامات نقره با دستگاه HACH برند DR5000 که در محدود قابل اندازخ گیری دستگاه ۰تا۲ PPM  می باشد.  این روش براي آب ، فاضلاب و آب دریا ، نیازبه تقطیردارد؛سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا این روش را براي آنالیز آب […]

محيط کشت باکتری های hpc

محيط کشت باکتری های hpc محيط کشت باکتری های hpc در پلیت هایی به منطور شمارش باکتری های هتروتروف در محیط کشت pca اندازه گیری می گردد. پليت ها براساس تعداد نمونه ها، رقت ها و هرگونه مفروض هاي لازم قبل از آزمايش، بایستی آماده شود. براي حجمي از نمونه يا رقت مورد آزمايش مي […]

تفاوت آب آشامیدنی با آب معدنی

تفاوت آب آشامیدنی با آب معدنی تفاوت آب آشامیدنی با آب معدنی ، در میزان کل املاح محلول در آب از جمله تفاوت در میزان غلطت سختی کل، کلسیم، منیزیوم، سدیم، پتاسیم،سولفات ،کلراید، نیترات، نیتریت، و سایر پارامتر های تعیین کننده است. اما اینکه آب آشامیدنی بهتر است یا آب معدنی باید میران این پارامتر […]

اندازه گیری BOD

اندازه گیری BOD

اندازه گیری BOD بدون شک تعیین اندازه گیری BOD گسترده ترین و کاربردیترین پارامتر سنجش آلودگی مواد آلی هم برای فاضلاب و هم برای آبهای سطحی است. برای اندازه گیریBOD , 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 […]

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