اندازه گیری غلظت رادیونوكلیدها در دو نوع از محصولات سبزیجات خوردنی (جعفری و تره) کشت داده شده در استان تهران با استفاده از سیستم بیناب نمائی گاما

کارشناسی ارشد
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته بیوفیزیك اندازه گیری غلظت رادیونوكلیدها در دو نوع از محصولات سبزیجات خوردنی (جعفری و تره) کشت داده شده در استان تهران با استفاده از سیستم بیناب نمائی گاما چکیده منابع تشعشع یونیزان همیشه در محیط اطراف ما وجود دارند و می توانند از طریق زنجیره غذایی وارد بدن انسان شوند. چرخة خاك- گیاه- انسان، یك مسیر اصلی برای انتقال رادیونوكلیدها می باشد[12]. پرتوگیری ناشی از مواد غذایی، حتی با درجه خیلی كم، سبب اثرات سوء بلند مدت بر روی سلامت انسان می گردد[18]. در این پژوهش غلظت رادیونوكلید های 226Ra ، 228Ra ،40K و 137Cs در دو نمونه از محصولات سبزیجات خوردنی (جعفری و تره) کشت داده شده در استان تهران با استفاده از سیستم بیناب نمائی گاما HPGe تعیین شده است. نتایج به دست آمده با مقادیر مرجع استاندارد و سایر اندازه گیریها ی پرتوزایی در دیگر كشورها مقایسه شده است.با توجه به مقادیر به دست آمده ، غلظت متوسط رادیونوكلید 226Ra، در نمونه های این پژوهش 2.63 برابر میزان مرجع، و غلظت متوسط رادیونوكلید 228Ra ، 6.78 برابر میزان مرجع است.غلظت متوسط رادیونوكلید 40K در نمونه های این تحقیق، تقریبا برابر غلظت متوسط رادیونوكلید 40K در نمونه های كشورهای مصر و كره است. غلظت متوسط رادیونوكلید 137Cs در نمونه های این تحقیق، 66.3 برابر كوچكتر از میانگین غلظت متوسط رادیونوكلید 137Csدر نمونه های كشور مصر است. در میان غلظت رادیونوكلیدها در نمونه های این تحقیق، رادیونوكلید 40K بیشترین غلظت را دارا است.غلظت رادیونوكلیدها در نمونه های جعفری نسبت به نمونه های تره بالاتر است. کلمات کلیدی: منابع تشعشع یونیزان سیستم بیناب نمائی گاما مواد رادیو اكتیو و آشكارسازها اندازه گیری غلظت رادیونوكلیدها مقدمه آگاهی از توزیع رادیونوکلیدها و میزان تشعشع آن ها در محیط، برای ارزیابی اثرات پرتوگیری تابشی ناشی از منابع زمینی و خارج زمینی موثر است [43]. اطلاعات رادیواکتیویته محیطی می تواند منبعی باشد که با توجه به آن تصمیمات اقتصادی، حقوقی یا محیطی گرفته می شود. این اطلاعات همچنین در تجارت بین المللی، حفاظت محیطی، اقدامات قانونی و حفاظت از سلامت انسان ضروری هستند[91]. پایش محیط به منظور به دست آوردن اطلاعاتی راجع به میزان رادیونوکلیدها در محیط و حفاظت رادیولوژیکی و ارزیابی اثرات رادیولوژیکی روی گیاهان و جانوران هر منطقه ضروری است [53]. چنین تحقیقاتی موجب می شود که آلودگی های محلی و جهانی با رادیونوکلیدها مشخص شود. از جمله یک چشم انداز از تراکم رادیونوکلیدها در گروه های مختلف گیاهی به دست آید [38].برنامه های کنترل محیطی در بسیاری از کشورها، به منظور اطمینان از پایین بودن پرتوگیری از منابع رادیواکتیو طبیعی و مصنوعی، انجام می پذیرد و به صورت قانون ملی این کشورها تدوین شده است[98]. نمونه برداری و آنالیز رژیم های غذایی، یك روش مستقیم در تعیین جذب رادیونوكلیدها از غذا توسط انسان می باشد[18]. با توجه به مطالب ذکر شده و لزوم سنجش میزان رادیواکتیویته محیطی، ما بر آن شدیم که میزان غلظت رادیونوكلیدها را در دو نوع از محصولات سبزیجات خوردنی کشت داده شده در استان تهران اندازه گیری نموده و از نظر ایمنی مورد بررسی قرار دهیم. هدف اصلی ما در این تحقیق تعیین میزان غلظت رادیونوكلیدها در این دو نوع سبزی خوردنی بود. برای رسیدن به این هدف بیناب مواد رادیواكتیو در این نمونه ها باید تعیین می شد. در نهایت هدف ما مقایسه مقادیر به دست آمده با مقادیر استاندارد اعلام شده بود. فهرست عناوین چكیده. 1 مقدمه 2 1- فصل اول: مقدمه 4 1-1- بیان مساله 4 1-2- پیشینه تحقیق 8 1-3- مواد رادیو اكتیو و آشكارسازها 11 1-3-1- عناصر رادیواکتیو 11 1-3-2- رادیواکتیویته طبیعی 11 1-3-3- رادیواکتیویته مصنوعی 17 1-3-4- فعالیت 17 1-3-5- تعادل رادیواکتیو 18 1-3-6- بررسی اثرات پرتو های گاما بر روی مواد 20 1-3-7- اثرات زیست شناختی پرتوهای یونیزان 21 1-3-8- اثرات تابش بر بدن 23 1-3-9- آشکار سازی پرتوها 23 1-3-10- آشکارسازهای نیمه رسانا 25 1-3-11- نیمه رساناهای ذاتی و غیرذاتی 25 1-3-12- پیوند p-n 26 1-3-13- پیوند p-n به عنوان یک آشکارساز 27 1-3-14- آشکار سازهای ژرمانیوم فوق خالص به عنوان طیف سنج های پرتوهای گاما..................................... 27 1-3-15- بازدهی آشکار سازهای ژرمانیوم فوق خالص (HPGe) 28 1-3-16- ماژول های الکترونیکی مورد استفاده در یك سیستم آشکارسازی ژرمانیومی فوق خالص........................ 30 فصل2- مواد و روش ها 34 2-1- روش های استاندارد نمونه برداری 34 2-2- فنون عمومی نمونه برداری 34 2-2-1 جستجو 34 2-2-2- انتخاب مکان و طرح‌های نمونه برداری 35 2-2-3- نمونه برداری کامل 35 2-2-4- نمونه برداری تجربی 35 2-2-5- نمونه برداری تصادفی ساده 36 2-2-6- نمونه برداری سامان یافته 36 2-2-7- نمونه برداری طبقه‌بندی شده 38 2-3- انتخاب و حذف نقاط نمونه برداری 39 2-4- میزان نمونه برداری 39 2-5- نمونه‌های مرکب 39 2-6- انتخاب نوع نمونه و مكان نمونه برداری 40 2-7- استراتژی و شرح عملیات نمونه برداری : 41 2-8- مراحل آماده سازی نمونه 44 3- فصل سوم: یافته ها 48 3-1- مشخصات آشکارساز 48 3-2- کالیبراسیون انرژی آشکارساز مورد نظر 48 3-3- استخراج تابع بازدهی آشكارساز HPGeبرای نمونه های استاندارد گیاهی در پیكربندی مارینلی و در محدوده انرژی 60 تا 1500 كیلو الكترون ولت 50 3-3-1- آماده سازی پایه غیر اکتیو نمونه استاندارد گیاهی با استفاده از گیاه 50 3-3-2- آماده سازی پایه اکتیو نمونه استاندارد گیاهی با استفاده از Al2O3 اکتیو و تهیه استاندارد نهائی......... 51 3-4- طیف گیری از استانداردهای گیاهی ساخته شده با استفاده ازآشکارساز HPGe(38.5%)..................... 51 3-5- آنالیز داده ها و استخراج منحنی بازدهی آشکارساز HPGe(38.5%) برای استانداردهای مارینلی گیاهی 53 3-6- تضمین کیفی نمونه های استاندارد ساخته شده با استفاده از نمونه های شاهد اکتیو در همان ساختار................ 57 3-7- تعیین مینیمم فعالیت قابل آشکارسازی در سیستم آشكارسازی HPGe برای ساختار استاندارد گیاهی مارینلی 58 3-8- محاسبه فعالیت نمونه 60 3-9- طیف نگاری از نمونه های آماده شده، به منظور تعیین سطح خالص زیر قله های مورد نظر........................... 60 3-10- آنالیز طیف های جمع آوری شده 61 3-11- محاسبه فعالیت هسته های پرتوزای موجود در نمونه ها 61 3-12- غلظت متوسط رادیونوكلیدها 67 4- فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری 70 پیشنهادات 74 منابع 75 Abstract 81 فهرست شکلها شکل (1-1) تولید پرتوهای گاما 11 شكل)1-2(: زنجیره واپاشی 232Th 13 شكل(1-3): زنجیره واپاشی 238U 14 شكل(1-4): زنجیره واپاشی 235U 15 شکل (1-5) اثر پرتوهای مختلف بر موجودات زنده 22 شکل(2ـ1 ): نمونه برداری تصادفی ( نقاط نمونه برداری) 36 شکل(2ـ2 ): نمونه برداری سامان یافته به صورت شبکه مربعی ( نقاط نمونه برداری) 37 شکل( 2ـ3): نمونه برداری سامان یافته به طور تصادفی ( نقاط نمونه برداری) 37 شکل (2ـ4): نمونه برداری سامان یافته به صورت شبکه دایره‌ای ( نقاط نمونه برداری) 38 شکل(2-5): مکان های نمونه برداری شده بر روی نقشه به صورت مثلث های تو پر نشان داده شده است. 41 شكل(2-6): وسایل و تجهیزات نمونه برداری 43 شکل(2-7): مرحله آسیاب کردن و وزن کردن نمونه 45 شکل(2-8): ظرف مارینلی حاوی نمونه 45 شکل(2-9): ظرف مارینلی آب بندی شده 46 شکل(3-1): طیف حاصل از نمونه استاندارد گیاهی 152Eu در ظرف مارینلی که به مدت 10500 ثانیه جمع آوری شده است. 52 شکل(3-2): طیف حاصل از نمونه استاندارد گیاهی 241Am+ 137Cs در ظرف مارینلی که به مدت 3600 ثانیه جمع آوری شده است. 52 شکل(3-3): طیف حاصل از نمونه گیاه(نشاندار نشده) در ظرف مارینلی که به مدت 6418 ثانیه جمع آوری شده است. 52 شکل(3-4):منحنی بازدهی آشکارساز HPGe(38%)برای ساختار استاندارد مارینلی گیاهی 55 شکل(3-5): بررسی کیفیت براز منحنی بازدهی 56 شكل ( 3-6 ) : نمایش احتمالات خطاهای نوع اول و دوم در حساسیت آشكارسازی سیستم های با پاسخ زمینه 58 شكل(3-7): طیف حاصل از یکی از نمونه ها به همراه مولد قله ها 60 فهرست جداول جدول (1-1): غلظت تعدادی از رادیو نوكلیدهای طبیعی موجود در سبزیجات برگی 9 جدول )1-2(: غلظت 137Cs و 40K موجود در سبزیجات برگی توسط بعضی كشورها 10 جدول (1-3) بعضی ازمشخصات سریهای واپاشی عناصر سنگین 12 جدول (1-4): عناصر رادیواکتیو طبیعی دیگر 16 جدول(2-1): مختصات جغرافیایی نقاط نمونه برداری شده 42 جدول(2-2): نام علمی و نسبت وزنی(تر/خشك) نمونه ها 43 جدول (3ـ1): مشخصات آشکارساز 5/38 درصد 48 جدول(3-2): تنظیمات در تقویت کننده آشکارساز 5/38% 49 جدول (3ـ3) نتیجه کالیبراسیون انرژی در آشکارساز 5/38% 50 جدول(3-4): داده های مربوط به نرم افزار OMNIGAM که در محاسبه بازدهی مورد استفاده قرار می گیرند. 53 جدول(3-5): داده های مربوط به بازدهی آشکارساز(HPGe(38% برای ساختار استاندارد مارینلی گیاهی 54 جدول(3-6): مقادیر پارامترهای تابع براز بازدهی و داده های حاصل شده 56 جدول(3-7): بررسی فعالیت نمونه شاهد 133Ba با استفاده از تابع بازدهی استخراج شده 57 جدول(3-8): MDA سیستم آشکارسازی HPGe برای ساختار استاندارد مارینلی گیاهی 59 جدول(3-9): غلظت رادیونوكلیدهای استفاده شده در تعیین غلظت متوسط عناصر رادیواكتیو ,226Ra, 228Ra 137Cs و40K در نمونه های جعفری 62 جدول(3-10): غلظت رادیونوكلیدهای استفاده شده در تعیین غلظت متوسط عناصر رادیواكتیو ,226Ra, 228Ra 137Cs و40K در نمونه های تره 63 جدول(3-11):غلظت متوسط226Ra, 228Ra , 40K و 137Cs در نمونه های تره و جعفری 67 جدول(3-12): غلظت متوسط رادیونوكلیدهای مختلف اندازه گیری شده در نمونه های شهرستانهای مختلف 68