.●♥ تقارير علمية ♥●.

[قزمة كول]

بـ،،،ـم الله الرحمن الرحيم

الـ،،،ـلاأم عليكوؤم و رحمة الله و بركاأته

.,.

مجموعة تقارير للكيمياء

.,.

الكيمياء الطبيعية

لقد ازداد حجم التلوث الإشعاعي خلال الخمسين عاما الماضية ، فبعد أن كانت مصادر الإشعاع مقصورة على الاشعه الكونية والمصادر الطبيعية الأخرى ، مثل الاشعه المنبعثة من الصخور والاشعه المنبعثة من العناصر الطبيعية ، مثل البوتاسيوم ، تدخلت يد الإنسان لتضيف كما من الإشعاعات التي لوثت الهواء والماء والغذاء .

ولقد اتضحت خطورة الإشعاعات الذرية بعد عام 1940 م ، حينما اكتشف الباحثون والأطباء العلاقة بين تعرض النساء الحوامل للاشعه السينية (x -ray ) وحدوث تشوهات للاجنحه .ويعتبر الانشطار النووي وإنشاء أول مفاعل نووي في عام 1942م هما البداية الحقيقية لتلوث البيئة بالإشعاعات النووية, ولقد ازداد حجم هذا التلوث على اثر إنتاج الأسلحة الذرية, وذلك في نهاية الحرب العالمية الثانية, وما أعقباها من حروب وانفجارات نووية, حيث شهد العالم في الفترة ما بين 1945م إلى عام 1963 نطاقاً واسعاً من تجارب الانفجارات الذرية, ولعل انفجار قنبلة هيروشيما ونجازاكي وما خلفه من غبار ذري قد إلى تلوث البيئة بالإشعاع وسبب الكثير من الأمراض والتشوهات والكوارث.

وإذا كانت الانفجارات النووية تعد من اخطر مصادر التلوث الإشعاعي, فان هناك مصادر أخرى أدت إلى زيادة حجم هذا التلوث, وتشتمل هذه المصادر على المفاعلات النووية وما ينجم عنها من تلوث إشعاعي بسبب استخدامها على نطاق واسع, وبسبب انفجارها في بعض الأحيان, مثلما حدث من تلوث على اثر انفجار مفاعل تشر نوبل النووي.

كما وتشمل مصادر التلوث على استخدام الذرة كمصدر للطاقة واستخدام النظائر المشعة في التجارب العلمية في مجال العلوم الطبية والعلوم البيولوجية, وتشخيص الأمراض وعلاجها إشعاعيا, بالإضافة إلى الإشعاعات الصادرة من أجهزة التليفزيون والكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى,وبعضا لأجهزة الطبية وأجهزة القوى الكهربائية لأعمال وأبحاث الفضاء والطائرات. وتنتقل المواد المشعة إلى جسم الإنسان عن طريق تلوث الغذاء والماء بالنظائر المشعة إلى جسم الإنسان أو الغبار الذري المتساقط على النباتات والحيوانات والماء, أو عن طريق استنشاق المواد المشعة أو الغبار الذري الملوث للهواء.

وتكمن خطورة الإشعاعات في أنها تسبب إصابات وأمراضا كثيرة وجسمية للإنسان والحيوان, وبخاصة الأمراض السرطانية وأمراض الدم والجلد والنخاع العظمي والجهاز الهضمي والجهاز العصبي والجهاز التنفسي. بالإضافة إلى الأمراض الوراثية والتشوهات الجنينية. وحينما تفاقمت مشكلة التلوث الإشعاعي, تزايد اهتمام العلماء من مختلف دول العالم بالدراسات والأبحاث التي تختص بصفات المواد المشعة وكيفية انتقالها إلى جسم الإنسان, بالإضافة إلى دراسة أثرها الضار على الكائنات الحية ووسائل الوقاية من هذا الضرر.

ومن أهم الدراسات التي أوليت عناية فائقة دراسة الصفات الطبيعية والكيميائية للنظائر المشعة, وكيفية تلوث الغذاء والماء والهواء بها, بالإضافة إلى دراسة تأثير الإشعاع الذري في الخلية وعلاقته بالأمراض وتأثيره في الصفات الوراثية. وهناك دراسات أخرى تعني بالأسس البيولوجية للوقاية من أخطار الإشعاع, ودراسات تختص بتنظيم قواعد ووسائل نقل المواد المشعة. ولقد اهتمت العديد من الدول بدراسة وسائل التخلص من نفايات المواد المشعة, بالإضافة إلى مراقبة التلوث الإشعاعي في الإنسان, وذلك نسب الإشعاع في أجسام الأفراد الذين يتعرضون للتلوث, وبخاصة الأفراد العاملين في المجالات الطبية والبيولوجية, وعمال المفاعلات الذرية التعدين والمناجم والصناعات التي تدخل فيها المواد المشعة.

مصادر التلوث الإشعاعي

تشمل مصادر التلوث الإشعاعي مصادر طبيعية وأخرى ناتج عن أنشطة الإنسان , وتضم الإشعاعات الطبيعية الاشعه الكونية وأشعة اكس ألا رضيه وأشعة جاما المنبعثة من الصخور والبوتاسيوم المشع . أما المصادر الناتجة عن أنشطة الإنسان فتشمل أشعة اكس ولادويه المشعة المستخدمة في المجالات الطبية والمواد المشعة المستعملة في العلوم البيلوجيه , بالاضافه إلى الاشعه الصادرة من المفاعلات النووية والاسلحه النووية والاجهزه الاليكترونيه .

( أولا ) : المصادر الطبيعية :

تشمل المصادر الطبيعية ما يلي :

( 1 ) الاشعه الكونية

تختلف كمية الإشعاعات الكونية باختلاف ارتفاع المكان عن سطح البحر وباختلاف الموقع الجغرافي , حيث يقل مقدارها في الأماكن القريبة من سطح البحر , وتزداد كلما ارتفعنا عنه , فنجد كلما ارتفعنا عنه بمقدار عشرة آلاف قدم كلما تضاعف مقدار الاشعه الكونية ثلاث مرات .

وتجد الاشاره إلى أن الغلاف الجوي يعتبر حاجزا واقيا من الاشعه الكونية , ويتكون في الغلاف الجوي بعض المواد المشعة نتيجة تفاعل مواد أخرى مع مكوناتها , حيث يتكون الكربون 14 المشع مثلا نتيجة تفاعل الاشعه الكونية مع النيتروجين 14 .

( 2 ) الإشعاعات الناتجة من التربة :

تحتوي القشرة الخارجية للكره ألا رضيه على كميات ضئيلة من عناصر مشعة , مثل اليورانيوم والثوريوم , ويختلف تركيز العناصر المشعة بالتربة باختلاف نوعها , فنجد أن تركيزها يزداد بالصخور الجرانيتيه ويقل في التربة الرملية . تحتوي التربة أيضا على نسبه ضئيلة من الكالسيوم 48 المشع . تتكون الإشعاعات الصادره من التربة أساسا من إشعاعات جاما , حيث تمتص ألفا وبيتا داخل القشرة الخارجية للتربه .

( 2 ) المواد المشعة الموجودة في الطعام وداخل جسم الإنسان :

توجد بعض العناصر المشعة الطبيعية مثل الكربون 14 والبوتاسيوم 40 في طعام الإنسان وداخل جسمه . ويوجد بجسم الإنسان أيضا الراديوم 226 والبولونيوم 210 والاسترونشيوم 90 . وتختلف كمية ألا شعاع من عضو لاخر بجسم الإنسان , فمثلا تزداد كمية الإشعاعات الطبيعية في الرئة عنها في نخاع العظام , وتجدر الاشاره إلى أن رئات المدخنين تحتوي على قدر اكبر من المواد المشعة وذلك بالمقارنة برئات غير المدخنين , ويعتبر ارتفاع نسبة المواد المشعة في رئة المدخن من أهم أسباب الاصابه بسرطان الرئة .

( ثانيا ) الإشعاعات المستخدمة أو الاصطناعية :

( 1 ) الإشعاعات المستخدمة في مجال العلوم الصحية :

تستخدم الاشعه السينية أو النووية في مجال تشخيص الأمراض وعلاجها , كما تستخدم ألا دويه التي تحتوي على عناصر ضئيلة في علاج بعض الأمراض مثل التسمم الدرقي الذي يستخدم اليود المشع في علاجه .

وتشير الدراسات إلى أن استعمال ألا دويه المشعة يتزايد عاما بعد عام , ولذلك فان هذه ألا دويه تعتبر مصدرا هاما من مصادر تعرض الإنسان للإشعاع .

( 2 ) المفاعلات النووية :

بعد اكتشاف الانشطار النووي , أقيم أول مفاعل نووي في عام 1942 , ثم أعقبه مشروع مانهاتان بإنشاء أول أسلحه ذريه , وذلك في نهاية الحرب العالمية الثانية . ولقد استخدمت المفاعلات النووية , وما زالت تستخدم , لتوليد الطاقة , وينجم عن استعمال هذه المفاعلات تلوث البيئة بالإشعاع , وبخاصة البيئة المحيطة بالمفاعلات , وقد ترتفع نسبة التلوث البيئي ارتفاعا كبيرا بسبب حوادث انفجار المفاعلات النووية , مثل حادث انفجار تشرنوبل النووي .

تنقسم المواد المتسربة من المفاعلات النووية بسبب الحوادث إلى مواد طياره وأخرى غير طياره , وتمثل المواد الطيارة المشعة , مثل اليود والترتيوم والأجزاء المتناثرة من عنصر البلوتونيوم , خطورة على الإنسان , حيث يستنشق المواد المشعة مع هواء البيئة الملوث .



( 3 ) ألا سلحه النووية :

فجر أول سلاح من ألا سلحه النووية عام 1945 م في هيروشيما ونجازاكي في اليابان , ثم توالت تجارب ألا سلحه النووية بعد ذلك على نطاق واسع حتى عام 1963 , حيث أجريت عدة تجارب نووية في الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي والمملكة المتحدة .

ولقد اتفقت القوى الثلاث في عام 1963 على منع إجراء التجارب النووية فوق سطح الأرض , إلا أن هذه التجارب لم تتوقف على المستوى العالمي حيث أجريت في فرنسا والصين تجارب محدودة بعد هذه الفترة .

ولقد استمرت التجارب النووية بعد الاتفاقية التي عقدت بين الدول الكبرى الثلاث , وذلك بأجرائها تحت الأرض بهدف حماية البيئة من التلوث , وبالرغم من هذه الاحتياطات , إلا أن التجارب التي أجريت تحت الأرض اضافت قليلا من الغبار الذري المحمل بالمواد المشعة للبيئة .

من النظائر التي مثلت خطورة على الإنسان على اثر الانفجارات النووية استونشيوم 89 واسترونشيوم 90 وزوركونيوم 95 وروثينيوم 106 وروثينيوم 193 وسيزيوم 134 وسيزيوم 141 وسيزيوم 144 .

( 4 ) مصادر أخرى :

بالاضافه إلى المصادر السابقة , التي تشكل الجزء الأكبر من تلوث البيئة بالإشعاع , هناك مصادر أخرى مثل التلفزيون والكمبيوتر والاجهزه الالكترونيه , كما تشمل المصادر الأخرى ماكينات الاشعه السينية المستخدمة في الصناعة الطائرات ورحلات الفضاء , بالاضافه إلى استعمال النظائر المشعة كمصدر لقوة ناظمة إيقاع القلب .



.,.



إن التزايد المطرد فى استخدام المصادر والنظائر المشعة فى مختلف الأغراض فى حياة الإنسان سواء زراعية - صناعية - عسكرية أو طبية، قد تزيد من فرص التلوث الإشعاعى وكذلك كمية التعرض للأشعة المؤينة خارجياً وداخلياً وعليه تتزايد الحاجة إلى معرفة طرق تقدير العناصر المشعة، وقياس النشاط الإشعاعى فى عينات الغذاء الصلبة والسائلة ومياه الشرب . كذلك تزايد استخدامات التكنولوجيا النووية (سلمياً وعسكرياً) يؤدى بالطبع إلى زيادة احتمالات وقوع الحوادث النووية، والتى تؤدى إلى كوارث تلوث إشعاعي لا يعترف بالحدود الجغرافية، وإنما يشمل العديد من البلاد على مستوى الكون ولعل أبلغ ما حدث فى مفاعل تشرنوبيل فى أبريل 1986 ، فلقد دفع هذا الانفجار بكميات ضخمة من النواتج المشعة إلى الجو فى صورة سحابة هائلة من الغاز والغبار المشع حملتها الرياح فى دورة شملت الكثير من الدول الأوربية حيث وصلت آثار الإشعاع إلى فنلندا والسويد بعد يومين من الحادث ثم وصلت لألمانيا وفرنسا وبريطانيا في 29/4/1986 ثم استدارت السحابة مع الرياح حيث وصلت إلى إيطاليا ثم شمال البحر الأبيض المتوسط خاصة تركيا وقد تم التعرف على كثير من النظائر المشعة والتى كونت هذه السحابة وشملت الاسترانشيوم 90 ، والروثنيوم103، واليود 131، التليريوم 132، السيزيوم 134و137 ، الباريوم 140.

وقد تسببت السحابة المشعة فى تلوث المزارع ومختلف المحاصيل وتبعها تلوث الألبان ولحوم الحيوانات التى تغذت على غذاء ملوث إشعاعياً. ومما يؤسف له أن بعض الدول الأوربية قامت بالتخلص من بعض الأغذية الملوثة إشعاعياً بإرسالها للدول الفقيرة فى العالم الثالث، وهو عمل لا يتسم بالأمانة ولا بالإنسانية. ولقد كان لهذا الحادث وقع سيئ فى كل أنحاء العالم فقد أدى الانفجار إلى وفاة 32 ألف شخص فى الحال، وتم تجهيز13.500 من سكان المنطقة وتعرضت أعداد كبيرة من الأفراد لجرعات مختلفة من الإشعاع خاصة فى الاتحاد السوفيتى السابق والدول المجاورة له ، كذلك فإن نحو مليونى هكتار من الأراضى الزراعية فى أوكرانيا وبيلاروسيا قد أصبحت ملوثة بالإشعاع نتيجة تساقط المواد المشعة مع الأمطار . ولذلك اهتمت الدول بالرقابة البيئية على الواردات للتأكد من عدم تلوثها إشعاعياً وللتأكد من خلوها من النشاط الإشعاعى ووضعت المعايير التى تحكم كمية الملوثات الإشعاعية الطبيعية التى لابد وأن تصاحب بعض الأغذية بحيث ألا تكون الجرعة الإشعاعية المتكاملة والتى يتعرض لها السكان تتعدى المستوى الآمن المتفق عليه دولياً (طبقاً للوكالة الدولية للطاقة الذرية ومنظمة الصحة العالمية والفاو) .ودون أن يعوق هذا الحد حركة الأغذية وتجارة الغذاء بين دول العالم ، وعموماً فقد تم وضع هذا الحد بناءً على دراسات وبحوث علمية فمثلاً يجب ألا يزيد النشاط الإشعاعى للألبان عن 370 بيكريل Becquerel / كجم ألبان ومنتجاته، ويجب ألا يزيد النشاط الإشعاعى لأى نوع من الأطعمة الأخرى عن. 600 بيكريل / كجم (البيكريل يساوى تفكك إشعاعى واحد فى الثانية الواحدة). ويجب أن نعلم أن تلوث الأغذية بالمواد المشعة يمكن أن يحدث نتيجة لمصادر بيئية طبيعية مثل محتوى التربة أو الماء الجوفى من البوتاسيوم 40 ، والثوريوم 232 ، واليورانيوم 238 . ويوضح جدول رقم ، كمثال ما تم رصده من نظائر مشعة انطلقت نتيجة كارثة مفاعل تشرنوبيل عام 1986 . كما يوضح جدول رقم تركيزات بعض العناصر المشعة الطبيعية في التربة .

ويدخل عنصر البوتاسيوم ضمن المكونات الطبيعية للغذاء ويحتوى عنصر البوتاسيوم طبيعياً على 0.0119% من وزن النظير المشع للبوتاسيوم 40 ويحتوى الجسم البشرى (الوزن العيارى 70 كجم) على حوالى 140 جم من البوتاسيوم والتى تحتوى بدورها على حوالى 0.1 ميكروكورى من البوتاسيوم 40 . وتوجد بعض أنواع من الصخور التى تحتوى على تركيزات عالية من المواد المشعة مثل صخور الفوسفات (فلوريدا) حيث يصل تركيز اليورانيوم إلى 270 بيكوكورى / جم وعليه فإن سماد الفوسفات المستخلص من تلك الصخور يحتوى على نسبة عالية من اليورانيوم وبإضافة هذا السماد إلى الأراضي الزراعية يتم انتقال جزء بالغسيل مع مياه الصرف إلى الأنهار والمجارى المائية أو خزانات المياه الجوفية كما يتم امتصاص جزء بواسطة النباتات النامية وبالتالى يتداخل فى سلسلة الغذاء ويرفع من نسب تواجد اليورانيوم فى الأغذية أو مياه الشرب . والبيتش بلند أو الرمال السوادء هى أحد الخامات الأساسية لليورانيوم ويحتوى على أكسيد اليورانيوم الأسود U3O3. وقد لوحظ كلاً من مارى كورى وبير كورى أن شدة الإشعاع تختلف حسب نوع مصدر الخام فمثلاً الخام الناتج من منجم جوشيمستال كان أقوى أربع مرات من خام كورنوول واستنتجوا أن هذه الخامات تحتوى على مصدر أكثر فعالية ، وقد أدى ذلك إلى اكتشاف البولونيوم ثم الراديوم والذى تم تحضيره واستخلاص كبريتاته ثم فصلها عن الباريوم باستخدام الفصل التجزيئى للكلوريد وهذا أنتج 0.3 جم راديوم من كل طن رمال سوداء ، ومعلوم أن الراديوم يزيد نشاطه عن اليورانيوم مليون مرة . ويبين الرسم المرفق سلسلة الانحلال النووى لليورانيوم حتى يستقر فى صورة الرصاص ، وتختلف درجة الانحلال وفترات نصف العمر من نظير لآخر حيث يستغرق السلسلة آلاف السنين .






ومن الأسباب الرئيسية لتلوث البيئة بالمواد المشعة إجراء التفجيرات النووية والحوادث الإشعاعية والتى تؤدى فى النهاية إلى تعرض الإنسان لجرعة خارجية أو داخلية حتى وإن كانت ضعيفة إلا أن العدد الكبير من الأفراد الذين يتعرضون لهذه الجرعة يؤدى إلى جرعة مجمعة عالية ذات مردود صحى محسوس .

ويتسبب الانفجار النووى الذى تصل قوته إلى واحد ميجا طن فى إنتاج قدر كبير من الغبار الذرى الحامل بين طياته الكربون 14 ، والاسترانشيوم 90 ، والسيزيوم 134 و137 ، البلوتونيوم 239 وهى نظائر مشعة يستمر نشاطها الإشعاعى مدة طويلة (بالإضافة لليود 131 القصير العمر) . وتتساقط هذه النظائر على سطح التربة وتتسبب فى تلوث الهواء والماء والغذاء وتدخل فى دورة الغذاء فتنتقل إلى الحشرات والطيور والحيوانات ثم فى النهاية إلى الإنسان . وتعتبر سلسلة الغذاء من أهم المسارات الحرجة والهامة فى سرعة انتقال الملوثات الإشعاعية من مكونات البيئة للإنسان ويتوقف تأثيرها على العوامل الآتية :

1- الخواص الكيميائية والهيدروفزيقية والبيولوجية للتربة بالمنطقة .

2- الخواص الكيميائية للملوثات الأكثر انتشاراً من الملوثات .

3- مستوى التلوث الإشعاعى .

4- العلاقات المتبادلة بين مكونات البيئة بالمنطقة (أرض - ماء - هواء - .. الخ) .

5- مكونات السلسلة الغذائية بالمنطقة والعادات الغذائية للسكان .

ويبين الجدول دور العادات الغذائية على مدى التعرض الإشعاعى فى إنجلترا .

جدول تأثير العادات الغذائية على مدى التلوث الاشعاعى للإنسان :

المنطقة بانجلترا
عدد الأشخاص
نوع الغذاء
التلوث بالنظير المشع
كمية الغذاء جم/يوم/شخص
المستوى الإشعاعى بيكوكورى*/جم غذاء

وندسيكل
100
أعشاب بحرية روتينيوم 106
80
300

برادويل
50
قواقع بحرية
زنك 65
75
2900

هنكلى
100
أسماك وجمبرى
سيزيوم 137
90
490


*بيكوكورى = 0.037 بيكريل



وهناك العديد من الدراسات عن سلوك بعض النظائر المشعة الأكثر خطورة على الإنسان والتى يحتمل وجودها ضمن ملوثات البيئة المحيطة منها على سبيل الخصوص بعض النويات الحرجة مثل الاسترانشيوم 90 ، السيزيوم 137 ، والسيريوم 144 ومن العناصر المتطايرة والمؤثرة على صحة الإنسان اليود 131 والروثينيوم 106 ، وتتحدد دورة انتقالها إلى الإنسان طبقاً لخواص كلاً منها على الوجه التالى :



الاسترانشيوم 90 :

يشكل الاسترانشيوم 90 خطراً نظراً لطول فترة نصف العمر (28 سنة) كذلك لارتباطه الوثيق مع الكالسيوم والذى يؤدى إلى تراكمه فى العظام كما يشكل غباره خطراً على الرئة . وكما شاهدنا فى حادثة الاورال وذلك فى عام 1985 تواجد الاسترانشيوم بمستوى 34 كورى/هكتار وانتشر خلال سلسلة الغذاء وكذلك الحيوانات الثديية الصغيرة . ويوضح الشكل انتقال الاسترانشيوم عبر سلسلة الغذاء ويشكل الاسترانشيوم خطراً على الأطفال حيث يصل تركيزه فى أجسامهم من 10-15 مرة أكثر من البالغين مما يجعل ضرر هذا العنصر يتركز على الأجيال القادمة ، ويتم انتقال الاسترانشيوم مع زيادة تركيزه مع كل مرحلة من مراحل هذه السلسلة لدرجة أن تركيزه وصل فى أجسام السكان الشماليين الذين يتغذون على لحوم الأبل إلى 40 مرة أكثر منه لدى السكان الجنوبيين الذين لا يتغذون على لحوم الأبل .





السيزيوم 137 :

يتشابه السيزيوم مع البوتاسيوم فى خواصه الكيميائية حيث يدخل الأنسجة مشكلاً خطورة على العضلات ، وقد تسرب السيزيوم فى حادثة مفاعل الطاقة فى ويندسكال حيث بلغ أقصاه عند مستوى 1.3 × 410 كورى/شهر فى عام 1975 وأوضحت البحوث أن ذلك أدى إلى ارتفاع نسبة السيزيوم 137 فى الأسماك التى تم صيدها بالأماكن القريبة حيث وصلت 10 بيكوكورى/جم بالمقارنة بالمستوى العادى فى أسماك بحر الشمال حوالى
0.1 بيكوكورى/جم .



اليود 131 :

كما حدث فى كارثة ويندسكال عام 1975 حيث تلوثت أعشاب المراعى باليود المشع مما أدى إلى تركيزه فى ألبان الماشيه التى ترعى عليها وبالتالى انتقلت للإنسان ويتحد مع المركبات فى الغدة الدرقية .



الروثينيوم 106 :

أثبتت الدراسات أن متوسط تركيزه فى الأعشاب البرية يبلغ 200 بيكوكورى/جم ويرتفع هذا التركيز إلى 200 ضعف فى الأعشاب البحرية .



البلوتونيوم :

لا يدخل عنصر البلوتونيوم ضمن السلسلة الغذائية حيث أنه أحد العناصر المصنعة من المفاعلات الانشطارية . وتناول الصور الذائبة من هذا العنصر يشكل خطورة كبيرة على العظام والكبد أما الصور غير الذائبة والتى قد تستنشق مع هواء الشهيق فإنها تسبب سرطان الرئة . وعندما تتساقط النويدات المشعة أو الغبار الذرى على سطح النباتات المنزرعة سواء بالترسيب أو سقوط الأمطار وعندما يتغذى الإنسان عليها (فى حالة الخضروات والفاكهة الملوثة) فإنها قد تشكل خطراً بسيطاً نظراً لسهولة إزالة التلوث إلا فى حالة اليود إذا استهلك فور تساقطه على النبات ويتوقف مدى امتصاص النبات لمثل هذه المواد المشعة على الخواص الطبيعية والكيميائية والتفاعلات المتبادلة بين التربة والنويدات المشعة المختلفة .

ويبين الجدول المرفق تركيز بعض النظائر المشعة فى بعض أنواع الأطعمة جدول تركيز بعض النظائر المشعة فى بعض أنواع الطعام بيكوكورى/كجم .



الصنف
الاسترنشيوم 90
الراديوم 220
البولونيوم 210
السيزيوم 137

البقول
15-60
1.5-4
1-4
50

المسكرات
3-120
0.5-2000
-
-

اللحم
1-3
0.3-0.9
3-300
100-500

الماء
-
2-3
-
-





الشكل انتقال الاسترانشيوم عبر سلسلة الغذاء



إن هذه النويدات المشعة غالباً ما تسلك مسارات معقدة فى البيئة - كما فى الرسم المرفق - قبل وصولها للإنسان فعلى سبيل المثال تقوم الأشنة بتركيز الرصاص 210 والبولونيوم 210 وتقوم حيوانات الأبل بالتغذية عليه فيتركز فى لحومها ولذلك عندما يتناول الآلاف من الأفراد فى شمال الكرة الأرضية لحوم هذه الحيوانات فإنهم يتناولون جرعات البولونيوم 210 وتزيد 35 ضعفاً عن المستويات العادية.




الشكل المسالك التى تسلكها المواد المشعة فى البيئة حتى تصل للإنسان.



أما في حالة تساقط النويدات المشعة على أعشاب المراعى أو المسطحات المائية فإن التلوث الإشعاعي يكون أكثر تأثيراً من خلال مسارات الألبان ومنتجاتها والأسماك والمنتجات البحرية وكما هو معلوم فإن تركيز الملوث الإشعاعي يزداد داخل الكائنات الحية بما يسمى التراكم الحيوى . ويتمثل معامل الانتقال النسبة المئوية لانتقال المواد المشعة إلى الألبان فى كل لتر من اللبن المنتج مثلاً مجمل المستوى الاشعاعى لما يتناوله الحيوان من ضمن المواد الغذائية يومياً ومن البحوث يمكن إجمال حدود معامل الانتقال لمختلف النويدات المشعة
كما يلى :



اليود 131
0.12-2.4%

استرانشيوم 90
0.5-0.22%

سيزيوم 137
0.25-1.2%




وتزداد قيمة معامل الانتقال فى منتجات الألبان الملوثة إشعاعياً نتيجة لتركيزه فيصل إلى 2.7% لليود 131 فى اللبن منزوع الدسم والزبد والجبن والقشدة ، فى حين أن معامل انتقال الاسترانشيوم 90 بلغ حوالى 0.7% لكل جرام من الزبد ، 6.8% للجبن الحلوب ، 0.34 للجبن الشيدر ، وتزداد قيم معامل الانتقال فى حالة السيزيوم 137 لتصل إلى 0.104% لكل جرام من الزبد ، 6.02% للجبن الحلوب ، 1.4% للجبن الشيدر ، وكلما زادت قيم معامل الانتقال كلما زادت الخطورة على الإنسان والبيئة . ولسوء الحظ تتراكم العناصر المشعة فى الحيوانات البحرية والطحالب خاصة التى تعيش بالقرب من القاع وهى من أهم مصادر الغذاء الآدمى ويزداد التراكم فى الطحالب < القشريات والمحارات < الأسماك الكبيرة < الأسماك الصغيرة . وتم تحديد معامل التراكم الحيوى والذى يمثل معدل تركيز العنصر أو نظيره فى الأحياء المائية بالنسبة لتركيزه فى الوسط المائى ويمكن القول بصفة عامة - أن معظم العناصر تتركز فى العديد من الأسماك التى تعيش فى المياه العذبة عنها فى المياه المالحة بخلاف عناصر الحديد والكالسيوم والتليريوم واليود التى ثبت تركيزها فى الأسماك الأكثر تواجد فى المياه المالحة وبالطبع يتوقف معدل تركيز المواد المشعة فى الأسماك والمنتجات البحرية على مستوى التلوث الإشعاعى والكيميائي للمصادر المائية ونوع وطبيعة تغذية الأسماك . ومن بيانات حادثة تشرنوبيل بخصوص تلوث الأغذية فقد تراوح تلوث الأغذية تراوحاً كبيراً حيث أنه لم يعتمد على الظروف الجوية فحسب مثل المناطق التى هطلت عليها الأمطار عند مرور السحابة القادمة من تشرنوبيل فحسب وإنما اعتمد على الموسم الزراعى وعلى الممارسات الزراعية فى المنطقة ذاتها فعلى سبيل المثال أمكن الحفاظ على مستويات اليود 131 عند حدود منخفضة فى الألبان فى السويد حيث وقعت الحادثة قبل خروج الأبقار للرعى فى الربيع فقد أبقيت الأبقار فى الحظائر لعدة أيام حتى يتفكك اليود 131 المشع وبذلك أمكن المحافظة على جرعات أكثر انخفاضاً من الجرعات فى الدول الأخرى التى سمحت لأبقارها بالرعى فى الحقول الملوثة .






تابع

[قزمة كول]

وحدة تمييز الحدود العليا :

وهو يسمح بمرور النبضات التى حجمها أو طاقتها أعلى من E ويرفض الأقل ، أما تمييز الحدود السفلى فهو يسمح بمرور النبضات التى حجمها أو طاقتها أقل من E ويرفض الأعلى وتقوم هذه الوحدات بالعمل على تجانس النبضات طبقاً لأسس معينة ثم تمرر هذه النبضات على جهاز الـ Scaler الذى يحول هذه النبضات إلى عدات يمكن حسابها مع الزمن ومن الجدير بالذكر أنه فى حالة جسيمات بيتا ذات الطاقة العالية يتم قياسها بدون استخدام Liquid Scintillator ، ويستخدم أسلوب عد شيرنكوف Cerenkov Counting Technique ، وفيها تذاب العينة المشعة أو المتأنية فى الماء ويضع فيها محلول شيرنكوف وهذه الجزيئات المتأنية ترحل خلال الوسط (الماء) بسرعة أكبر من سرعة الضوء محدثة ومضة ضوئية تسمى Cerenkov light . ومن أهم مساوئ العدادات الوميضية هى قلة مقدرتها فى الفصل بين النويدات المشعة المختلفة فى العينة وتسوء هذه المقدرة كلما ازداد حجم بلورة الكاشف والذى يفضل استخدامه كلما ضعف تركيز التلوث فى العينة .



الجهاز متعدد القنوات Multi Channel Analyzer :

ويستعاض عن الكاشف الوميضى بكواشف الحالة الصلبة مثل كواشف الجرمانيوم فى حالة التلوث بنظائر مشعة مختلفة ويكون المطلوب الحصول على تركيز كل نظير مشع على حده ، ويتميز هذا النوع من الكواشف بأن مقدرته على الفصل عالية جداً لمختلف النظائر المشعة إلا أن كفاءته النسبية لتسجيل أشعة جاما أقل فى حالة الكواشف الوميضية . ويتكون الجهاز من أربع أجزاء :

1- الكاشف Detector ، ويمثل وسيلة إدخال Inputs .

2- نظام التحكم الإلكترونى Electronic system .

3- المحلل Analyzer .

4- وسيلة العرض والإخراج Display / out .



أولاً : الكاشف ويتكون من ثلاثة أجزاء كما بالرسم :

أ- وعاء نيتروجين سائل Liquid Nitrogen Dewar .

ب- Cryostat وهو عبارة عن نظام تربيد وتفريغ يحفظ الكاشف من (الجرمانيوم ليثيوم أو الجرمانيوم فائق الحساسية) فى درجة حرارة 198 مئوية حتى لا يحدث شوشرة Trhermal Noises أو فقد وتسرب إليكترونى ويكون فى حالة مستقرة Ground State وأسعار هذه الكواشف باهظة وكذلك تكاليف التشغيل وتبلغ أضعاف مثيلتها فى حالة الكواشف الوميضية .

جـ- صندوق المكبر الابتدائي Preamplifier/Ekectronic Package وبها مكبرات ابتدائية بالإضافة إلى مرشح الضغط العالى Filter High Voltage بالإضافة إلى دائرة حساسة تبين درجة حرارة الـ Cryostat .



ثانياً : نظام التحكم الإلكتروني :

وفيه يتم التحكم بالجهد العالى High Voltage ونظام التحكم فى الـ Wodth الاتساع لفتحة القياس .



ثالثاً : المحلل متعدد القنوات Multi-Channel Analyzer :

وأهم جزء فيه هو المحول الرقمى المتناظر Analog to Digital converter (ADC) حيث تصل النبضات الخطية إلى الـ ADC فيقوم بتحويلها إلى أرقام تخزن فى ذاكرة الكمبيوتر ذات القنوات المتعددة حيث تكون هذه القنوات معرفة ومرقمة ومرتبة حسب طاقة هذه النبضات .



رابعاً : وحدة العرض Dsplay :

وهى إما طابعة أو كمبيوتر ذو شاشة حيث يمكن رؤية وطباعة رسوم المنحنيات للقمم فى القنوات الناتجة كلاً حسب طاقته ، كما يمكن أيضاً طباعته وحساب صافى المساحة لكل قمة عند طاقة معينة وبالتالى نسبة الـ Net area إلى تركيز العنصر بالشكل .

العوامل المؤثرة على العد الإشعاعى :

فعندما يحدث انحلال لذرة مشعة تنبعث فوتونات أو جسيمات ، فعلى سبيل المثال ذرة CO تشع جسيم بيتا أو فوتونين من الجاما وأحياناً واحد من كل منهما ويلزم انبعاث الجسيمات أو الفوتونات حوالى 10-10 من الثانية أو أقل بينما الاستجابة اللحظية لأسرع أجهزة العد تأخذ الرقم 10-7 من الثانية معنى هذا فلن يكون هناك أى أجهزة علمياً بها كفاءة 100% ، لذا فإن النسبة بين معدل العد إلى معدل التحلل يعرف بكفاءة جهاز العد :

كفاءة العد = عدد العدات فى الثانية

عدد الإضمحلالات الفعلية فى الثانية

لذا فإن فى معظم الأجهزة كفاءة العد أقل من 100% أى يمكن القول أن جزءاً فقط من الكمية الكلية المتحللة فى العينة هو الذى يتم عده عموماً فإن كفاءة العد فى الأجهزة المختلفة أيضاً يؤثر فيها عوامل مثل :



1- إمتصال العينة فى الوسط الداخلى :

يحدث أحياناً أثناء قياس عينة ما أن يمتص جزء من الإشعاع داخل العينة نفسها ، وتتناسب الكمية الممتصة داخل العينة تناسباً طردياً مع تركيز الذرات المشعة فى العينة مع ثبات جميع الظروف الأخرى مثل نوع مادة الامتصاص ووضعها الهندسى حيث أن الزاوية بين مصدر الإشعاع والكاشف مرتبة ومقسمة إلى 4p وعلى ذلك فإنه فى حالة المصادر الصغيرة المشعة تكون الزاوية أقل من 2p أى يكون العامل الهندسى هنا بمعدل النصف . كما أن الامتصاص الذاتى يتناسب عكسياً مع حجم العينة لذا فإنه لتقليل الخطأ الناتج عن الـ Self-absorption يجب أن تكون كل القياسات والأحجام ثابتة من العينات Constant Volume مع تقليل الحجم إلى أقل ما يمكن بالتبخير أو الترسيب الكيميائى . وتتضاعف كفاءة العد إذا كانت العينة فى وضع هندسى يغطى بلورة الكاشف بالكامل ويمكن الوصول لهذا الوضع باستخدام كأس (ميرينالى) وهو إناء من البلاستيك أو أية مادة ذات معامل امتصاص ضئيل لأشعة جاما هذا الكأس به ارتداد فى مركزه يكافئ حجم البلورة بحيث يجلس الكأس على البلورة وتصبح البلورة فى هذه الحالة كأسطوانة محورية متوازنة للجدار الخارجى للكأس ويمتلئ الكأس عادة بمادة متجانسة حجمها فى حدود اللتر كما بالشكل المرفق .


شكل كأس ميرنيالى وبلورة الكاشف

باستخدام حجم معين من العينات المطحونة داخل هذا وقياس نشاطها الإشعاعى يمكن التعرف على العناصر المشعة الملوثة للعينة وكميتها فى حالة استخدام عينات عيارية تحتوى على نفس النظائر المشعة الموجودة فى العينات المراد قياسها ويراعى أن هذه العينات مماثلة لنفس حالة وحجم العينة المراد دراستها .



2- تأثير الـ Background أو الخليقة :

لا يمكن قياس النشاط الإشعاعى بدون اعتبار للخليفة أو الـ Background فعند عدم وضع مادة مشعة بالجهاز نلاحظ أن هناك قراءات تدل على وجود نشاط إشعاعى نتيجة لمصادر مشعة طبيعية أو صناعية تؤثر عليه بل وتتداخل فى قراءة الجهاز وهو ما يسمى بالخلفية B.C ويؤدى الـ B.G إلى خطأ فى العد ما لم يقدر ويطرح من العدات الكلية حتى يمكن الحصول على صافى العدات الفعلية Net count وقد يتغير الـ B.G أثناء العد لذا يجب تقدير الـ B.G فى بداية العد ونهايته أو بين عد العينات . ويمكن تقسيم المصادر الإشعاعية التى يتم لبعض الأجهزة قياسها بدون وضع المواد الإشعاعية بها إلى :

أ- مصادر طبيعية الإشعاع مثل :

? الأشعة الكوزمية Cosmic rays .

? النظائر المشعة الطبيعية المحيطة مثل : المواد الموجودة بالرصاص والكربون الموجود فى الخشب أو البوتاسيوم .

? المواد الكيميائية العادية مثل : أملاح اليورانيوم - الثوريوم - البوتاسيوم .



ب- مصادر صناعية للإشعاع مثل :

ساعات اليد حيث تحتوى العلامات المضيئة على مواد تشع إشعاعات طبيعية ، المواد المشعة المخزونة فى حجرات مجاورة ، تلوث أجهزة العد ، التساقط الذرى .

وفى حالة التركيزات متناهية الصغر للنظائر المشعة يجب الإقلال من الخلفية الإشعاعية قدر المستطاع لذلك تستعمل الدروع الواقية حول الكاشف الإشعاعى الوميضى وعادة يستخدم عنصر الرصاص فى هذه الدروع على أن يكون نقى وخالى من سلسلة اليورانيوم المشع ، فإن تكلفة هذه الدروع الواقية تكون عادة عالية .



التغلب على مشكلة الخليفة :

أ- وسائل صناعية : إحاطة أنبوبة الكاشف بكتل من الرصاص حيث يقل هذا الخطأ المحتمل بحوالى 15% .

ب- وسائل إحصائية حيث يمكن تقليل الخطأ المحتمل بزيادة زمن عد للعينة بالنسبة لزمن عد الخلفية فمثلاً إذا كانت تعطى 400 عدة/دقيقة وعدات الـ B.G هى 40 عدة/دقيقة أى أن النسبة بينهما تساوى عشرة فإن معنى ذلك أنه يجب أن يكون زمن عد العينة أكبر 10 مرات من زمن الـ B.G .





المراجع :

1- مجموعة محاضرات الأستاذ الدكتور/ أنس النجار فى مجابهة الحوادث الإشعاعية الدورة التدريبية فة مجابهة الحوادث الإشعاعية – المركز الإقليمي للنظائر المشعة (1992) .

2- الأمان النووي - الأستاذ الدكتور / ممدوح فتحي عبد الصبور مجلة أسيوط للدراسات البيئية – جامعة أسيوط ( 1997 ) .

3- المؤتمر العربي الرابع للاستخدامات السلبية للطاقة الذرية هيئة الطاقة الذرية العربية – تونس ( 1998 ) .

4- مصادر التلوث الإشعاعي ومساراته في البيئة - الأستاذ الدكتور / ممدوح فتحي عبد الصبور ندوة الإشعاع ماله وما علية – مركز الدراسات والبحوث البيئية بجامعة أسيوط( أبريل 1999) .

5- تلوث البيئة وصحة الإنسان - الأستاذ الدكتور / ممدوح فتحي عبد الصبور مكتبة النهضة المصرية – القاهرة 2000

6- A.M.EL-naggar. (1996): the Chernobyl accident , the aftermath in ten years, Atomic energy authority , Egypt, Cairo.
GooDLouK

[صاحي لهم]

جهد راائع .. تشكرين عليه ..

يثبت بواسطتي لفتره ..

[SuL6aN]

جهـد مميز

الف شكر ع الـ م ـوضوع