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

COD اکسیژن خواهی شیمیایی

COD اکسیژن خواهی شیمیایی COD اکسیژن خواهی شیمیایی عبارتست از مواد شيميايی قابل اکسید شده (همچون مواد شيميايی کاهنده) که وارد آب طبيعی مي شوند. اين نوع واکنش های شيميايی باعث ايجاد نياز شيميايی به اکسيژن مي شوند که COD  اکسیژن خواهی شیمیایی ناميده مي شود. در نتيجه COD يک فاضلاب ، پساب و يا […]

آزمایش آب آکواریوم

آزمایش آب آکواریوم کیفیت آب آکواریوم بر اساس نوع ماهی هایی که در داخل آن نگهداری می شود متفاوت است. مثلاً ماهی های سرد آبی و ماهی های گرم آبی به آب با کیفیت مختلف نیاز دارد. ماهی های آب شرین نمی توانند در آب شور به دلیل شوری بالا و سایر ویژگی های آن […]

کیفیت آب استخر

کیفیت آب استخر:  آب استخر شنا ،  کیفیت آب استخر و مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب استخر، مواد حاصل از واکنش این مواد، بخصوص گندزداها با مواد آلی و معدنی مو جود در آب خام و مواد آزاد شده از شناگرها مانند باقیمانده مواد پاک کننده، مواد آرایشی، ترشحات بدن شناگران (عرق، ادرار و …) از جمله مواردی […]

مس و کروم آب آشامیدنی

مس و کروم آب آشامیدنی : امروزه، آلودگي مس و کروم آب آشامیدنی به دليل سخت تجزيه پذيري و مقاومت آنها تبديل به يكي از جديترين بحرانهاي زيست محيطي گرديده است. هدف از اين مطلب، بررسي كارايي حذف ساده و رقابتي +Cr6و+ Cu2با استفاده از منعقدكننده نـوين پليمريكي است. فلزات سنگين عناصر داراي وزنهاي اتمي […]

پارامترهای کیفی آب

پارامترهای کیفی آب پارامترهای کیفی آب را میتوان با سه مؤلفه اصلي هیدرودینامیكي، فیزیكي – شیمیایي و زیستي به طور کامل توصیف نمود. ارزیابیهای کیفي آب، بر مبناي پایش مناسب این مؤلفه ها صورت میگیرد.  هر بدنه آب شیرین داراي الگوي خاصي از ویژگیهای فیزیكي- شیمیایي است که عمدتاً ناشي از شرایط آب و هوایي ، […]

تعیین کلونی و ثبت نتايج

تعیین کلونی و ثبت نتايج: بلافاصله پس از پايان مدت گرماگذاري در انکوباتور ، تعیین کلونی را انجام دهيد. چنانچه اين كار امكان پذير نباشد، مي توانيد پليت ها را حداكثر تا 24 ساعت در دماي 10 درجه در يخچال نگه داري كنيد . با كمك يك كلني شمار مدرج با بزرگ نمايي مناسب كه […]

استاندارد BTEX آب

استاندارد BTEX آب : دستورالعمل های بهداشت ملی برای استاندارد BTEX آب آشامیدنی در آیین نامه آب آشامیدنی استرالیا موجود می باشند. ADWG;NHMRC 2004در هوا ، انواع مختلفی از آیین نامه ها برای هوای محیط و محیط های کاری در دسترس هستند. Air Toxics NEPM; EPHC 2004 بنزن یک ماده سرطانزای شناخته شده است( عامل سرطان). طبق آیین […]

آزمایش درصد حجمی لجن ته نشین شده

آزمایش درصد حجمی لجن ته نشین شده: آزمایش درصد حجمی لجن ته نشین شده ، به منظور اطلاع یافتن از قابلیت ته نشینی لجن فعال و محاسبه شاخص حجم لجن SVI انجام  می شود. شاخص حجم لجن عبارتست از حجم (حسب میلی لیتر ) لجن فعال حاو ی یک گرم مواد جامد خشک معلق پس […]

خوردگی در تاسیسات

خوردگی در تاسیسات خوردگی در تاسیسات ، بيانگر كاهش قابل توجه در ارزش يك جسم جامد است كه در معرض يك برخـورد شـيميايي مسـتقيم قـرار گرفته است. رايجترين تعريفي كه براي خوردگي بيان ميشود ” حمله به مـاده ي فلـزي بـا واكنشـي اسـت كـه در محيط پيرامون آن اتفاق ميافتد. زنگزدگي اصطلاحي است كه به خوردگي آهن و […]

اسیدیته (acidity) آب

اسیدیته (acidity) آب اسیدیته (acidity) آب، ظرفیت کمّی آب را برای واکنش با یک بازِ قوی برای رسیدن به یک pH نشان می دهد. رابطۀ بین pH و اسیدیتۀ یک محلول، شبیه به رابطۀ بین دما و محتوای گرمایی آن است. همان طور که برای کاهش دمای آب باید محتوای گرمایی آن کاسته شود، به […]

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