منبع پایان نامه با موضوع آلاینده ها، نفوذپذیری، محیط زیست

نوامبر 30, 2018 0 By admin4

هیدروسفر
شاره های مایع حاصل از تاسیسات هسته ای می توانند تحت شرایطی در هیدروسفر (شامل رودخانه ها، دریاها و غیره) رها شوند. همچنین، پسماندهای جامد یا جامد شده ای را که دارای مشخصه های دور هشت در محیط های آبی می باشند، می توان در هیدروسفر دفع کرد.
زمانیکه شاره های مایع در یک توده مایع رها می شوند، شاره ها در تمام جهات مخلوط و رقیق می شوند. در این فرآیند نقش عوامل هیدرودینامیک (که توسط جریان ها، بادها، موانع طبیعی و غیره ایجاد می شود) نسبت به پدیده پخش، مهم تر است. عناصر رادیواکتیو می توانند بر روی مواد معلق در آب با مبادله یونی، یا جذب سطحی بر روی رسوبات، بچسبد. به این ترتیب، وجود مقدار زیادی مواد جامد معلق در آب، جذب سطحی نوکلئیدهای قابل حل و غیر قابل حل را، مستعد می سازد.
عناصر رادیواکتیو همچنین می توانند بر بعضی موجودات زنده در آب بچسبد. نرخ این فرآیند به: طبیعت، تراکم موجودات زنده، غلظت و حالت فیزیکی- شیمیایی رادیوایزوتوپ های رها شده در بسترآبی، بستگی دارد.
پسماندهای مایع رها شده در هیدروسفر، آب های سطحی، زیر زمینی و همچنین بستر آنها را، آلوده می کنند. به این ترتیب آلاینده های رادیواکتیو از طریق آب جذب گیاهان، از طریق گیاهان وارد چرخه غذائی دام ها و طیور و در نهایت از طریق آب، گیاه و گوشت، وارد چرخه غذائی انسان می شوند (تصویر 1-3) (قنادی مراغه و همکاران، 1388).
1-11-2-1- مسیرهای بحرانی پرتوگیری از آب
ریسک پرتوگیری خارجی حاصل از شاره های مایع تاسیسات هسته ای در اکثر موارد، خیلی پایین است.
راه های مهم بحرانی قابل تصور عبارت اند از:
الف) استفاده از آب آلوده به رادیواکتیو برای مصارف خوراکی: این مستقیم ترین راه برگشت رادیواکتیویته به انسان از طریق آب های سطحی می باشد .این فرآیند برگشت به انسان، از طریق دریا وجود ندارد.
ب) مصرف غذاهای دریائی آلوده : مصرف غذاهای دریائی (مانند ماهی، خرچنگ دریایی و غیره) بدلیل یک تاخیر زمانی بین رهاسازی آلاینده های رادیواکتیو و برگشت به انسان، یک راه نیمه مستقیم آلودگی19 می باشد. با این وجود، عمده ترین مسیر انتقال آلاینده های رادیواکتیو از آب های دریا به انسان را تشکیل می دهد.
ج) آبیاری با آب آلوده: آلودگی سبزیجات، کم و بیش سریع انجام شده و سرعت آن به روش آبیاری، طبیعت خاک و کود مورد استفاده، بستگی دارد. در عمل (غیر از مورد آبیاری چراگاه ها با آب آلوده به تریتیوم) عناصر رادیواکتیو با نیمه عمر طولانی مشکل سازتر هستند.
د) تغذیه جانوران از آب و یا عوامل آلوده: تهیه آب شرب برای احشام از رودخانه، و یا تولید غذای ماکیان با آرد ماهیان آلوده، از جمله این موارد هستند.
ه) استفاده از رسوبات آلوده به عنوان کود: در این صورت راه آلودگی بسیار مستقیم است. در این فرآیند تنها مواد رادیواکتیو با نیمه عمر طولانی باید مدنظر قرار گیرند.
روش های ریاضی برای محاسبه میزان آلودگی انسان از مسیرهای مختلف وجود دارد که در این مختصر نمی گنجد (قنادی مراغه و همکاران، 1388).
1-11-3- مسیرهای پرتوگیری از خاک
راه های احتمالی برگشت مواد رادیواکتیویته به انسان عبارتند از:
الف) راه مستقیم، مانند استفاده مجدد از زمین های آلوده به مواد رادیواکتیو.
ب ) راه غیر مستقیم، استنشاق گرد و خاکی که دوباره وارد اتمسفر می شود. همچنین با انتقال در زنجیره غذائی (بخصوص از طریق سبزیجات) برگشت رادیواکتیویته به انسان، محتمل است. لازم به ذکر است که بعضی عناصر رادیواکتیو که بر سطح سبزیجات می نشینند، با شستشوی ساده حذف می شوند. برخی دیگر، در بافت گیاه نفوذ کرده و در بعضی اعضای آن به صورت انتخابی جذب شده و ماندگار می شوند. در جریان این فرآیندها، عناصر رادیواکتیو دستخوش تغییر و تبدیل فیزیک و شیمیایی شده و یا حتی در اثر کاهش رادیواکتیویته، ناپدید می شوند (قنادی مراغه و همکاران، 1388).
1-12- رفتار عناصر رادیواکتیو در محیط زیست
1-12-1- رفتار عناصر رادیواکتیو در خاک
خاک توده ای متخلخل، متشکل از ذرات ریز می باشد، که دارای سطح بسیار وسیع در واحد جرم است. مواد آلی و معدنی خاک دارای پتانسیل قابل توجهی برای واکنش شیمیایی، با رادیونوکلئیدها است. مهم ترین آنها، مکانیسم تعویض یونی است، که در آن، مواد جامد با بارمنفی، یون های مثبت در محلول را ربایش می کنند و می توانند بطور برگشت پذیر بدون ایجاد تغییر اساسی در ساختار یک نوع را جایگزین نوع دیگر، کنند. یون هیدروژن که دارای بار مثبت است، در فرآیند تعویض یونی در رقابت قرار گرفته و به طور قابل ملاحظه ای تشکیل گونه های بعضی از رادیونوکلئیدها را تحت تاثیر قرار می دهد. در این صورت، میزان جذب رادیونوکلئیدها بطور کامل تابع pH محیط می باشد. این مکانیسم، به ویژه در: خاک رس، زئولیت و کمپلکس آلومینا – سیلیکات، دارای اهمیت است. گروه آخر، دارای منافذ بزرگی در ساختمان کریستالی خود بوده، که آب و یون های فلزی می توانند در آنها انباشته شوند.
این مکانیسم تا حدودی با مواد دیگر مانند اکسید آهن و منگنز (که سطح ذرات خاک را پوشانده اند) نیز اتفاق می افتد. هرچند، مکانیسم های متفاوت تر دیگری مانند ایجاد پیوندهای هیدروژنی و احتمالا اتصالات اکسیژنی (بخصوص در موارد تماس های طولانی مدت) می توانند دارای اهمیت باشند. این برهم کنش بویژه برای اغلب عناصر فلزی، به غیر از قلیایی ها و قلیایی های خاکی (که ترکیبات یونی آنها گرایش به هیدرولیز شدن در pH عملا خنثی حاکم به شرایط طبیعی دارند) اتفاق می افتد.
خاک می تواند در اثر عملیات کشاورزی یا حفر تونل توسط حیوانات و حشرات (مانند کرم خاکی) بصورت انبوه جابجا شود. در این فرآیند، در یک دوره زمانی چند ساله، حتی مواد غیر قابل حل در سطح و اعماق زمین، در عمل بصورت یکنواخت توزیع می شوند.
تخریب و تجزیه بقایای بافت های موجودات زنده، گستره وسیعی از ترکیبات با وزن مولکولی از چند صد تا چند صد هزار را بوجود می آورند. این ترکیبات، اغلب به علت دارا بودن گروه های متعدد عامل کربوکسیلیک و فنولیک، دارای خاصیت اسیدی می باشند. آنها می توانند به عنوان عامل احیا کننده برای یون های فلزی با ظرفیت بالا، عمل کنند. ممکن است آنها: غیر قابل حل، قابل حل در محیط های قلیایی تا شرایط اسیدی ضعیف (اسید هیومیک) و یا قابل حل در تمام pH ها (اسید فولیک)، باشند. حتی آنهایی که قابل حل هستند، به شدت توسط سطوح جامد از نوع آلی یا معدنی، جذب می شوند. خاصیت پلی اسیدی، آنها را به عوامل کمپلکس دهنده قوی برای یون های فلزی حساس به لیگاند اکسیژن تبدیل می کند. در محلول، این کمپلکسها میتوانند با ایجاد مانع در مقابل فرآیند تبادل یونی مهاجرت رادیونوکلئیدها را تسهیل کرده و یا با جذب بر روی جامدات یا لخته و رسوب کردن، از حرکت آنها جلوگیری کنند. یون های فلزی (بخصوص یون های چند ظرفیتی) باعث ارتقا فرآیند لخته شدن، می گردند. این خاصیت از یک عنصر رادیواکتیو به عنصر دیگر و شرایط محیطی، تغییر می کند.
تاثیر کلی فرآیند جذب (حتی در حالت برگشت پذیری) ایجاد کندی حرکت آب حاوی مواد نسبت به خود آن، است. هرچه میزان جذب بیشتر باشد، مقدار تاخیر بیشتر خواهد بود. مقدار این جذب نه تنها به pH، بلکه به پتانسیل احیایی بعضی از رادیونوکلئیدها نیز بستگی دارد. مقدار گزارش شده برای نسبت توزیع، عبارتند از: صد برای استرانسیوم، چندین هزار برای سزیم، هفت هزار برای رادیوم و حدود صدهزار برای پلوتونیوم.
مرتبه تحرک نسبت معکوس با مرتبه جذب دارد، که برای تعداد کمی از مهترین رادیونوکلئیدها به صورت زیر است:
آمرسیوم ≈ پلوتونیوم سزیوم استرانسیوم ید
به هر حال، با در نظر گرفتن طبیعت خاک و مدت زمان تماس با ذرات جاذب، سزیم می تواند کم تحرکترین عنصر باشد. بعد از انفجارات هسته ای، بررسی ها نشان داد که میزان نفوذ عناصررادیواکتیو حاصل شده، در خاک 30 سانتی متر بوده است و حداکثر میزان استرانسیوم نشست کرده، در این ناحیه قرار دارد.
بنابر این، موادی که در مایعات رادیواکتیویته محلول هستند، به هنگام ورود به خاک با اجزای آن (به خصوص با خاک رس و مواد آلی موجود در آن) واکنش می دهند. براساس تحقیقات به عمل آمده، انتخاب بعضی از عناصر معدنی توسط یون ها برای واکنش، به اثبات رسیده است. همچنین، تمام واکنش های جذب سطحی، فقط با نوع کاتیونیک انجام می شوند. از سوی دیگر، عناصر رادیواکتیو می توانند از نظر: فیزیکی، فیزیک و شیمیایی و بیوشیمی (بسته به مشخصه های آنها و شرایط محیطی) دچار تغییر و تبدیل شوند. تمام این مکانیسم های تاخیر در جابجایی مواد رادیواکتیو نسبت به حلال را، سبب می شوند. با توجه به اینکه این تاخیر، کاهش رادیواکتیویته مواد دفع شده را به دنبال دارد، می تواند در فرآیند تاخیر در بازگشت به انسان، مفید واقع شود. ارزیابی دقیق این تاخیر برای برآورد پی آمدهای احتمالی بعدی برای انجام عملیات دفع، بسیار حائز اهمیت است.
مطابق آنچه ذکر شد، شاره های مایع بعد از ورود به خاک قدری پخش شده و به این ترتیب رقیق می شوند. سرعت حرکت و تغییر مکان شاره ها تابع عوامل: زمین شناسی، مشخصه های تخلخل و نفوذپذیری خاک، ترکیب شیمیایی محلول، وجود سایر منابع آبدار، است. در اینجا نیز (مانند مورد هوا) شناخت کامل و دقیق شرایط پخش در خاک، قبل از اقدام جهت هرگونه تصمیم برای تخلیه، ضرورت دارد (قنادی مراغه و همکاران، 1388).
1-12-2- رفتار رادیونوکلئیدها در حیوانات و گیاهان
رسوبات بر روی برگ گیاهان ممکن است از طریق منافذ برگ ها به درون بافت آنها نفوذ نمایند. همچنین رسوبات بر سطح زمین ممکن است توسط باد یا قطرات باران بر روی گیاه پاشیده و جذب آن شوند. قسمتی از این رسوبات ، در آب حل شده و از طریق ریشه گیاهان جذب می شوند.
رادیونوکلئیدهای موجود در گیاهان، از طریق تغذیه حیوانات علف خوار وارد بدن آنها می شوند. مقداری از مواد جذب بدن آنها، و بقیه از طریق مدفوع دفع و دوباره به خاک بر می گردند.
میزان جذب عناصر رادیواکتیو مختلف در بدن حیوانات به صورت زیر است:
آمرسیوم پلوتونیوم سزیم استرانسیوم ≈ ید
(دامنه جذب از نزدیک به 1/0% تا 100%می باشد)
ارجحیت نشست انتخابی مواد رادیواکتیو فوق در اعضای بدن حیوانات و انسان ها به ترتیب:
ید در تیروئید، استرانسیوم در استخوان، پلوتونیوم و آمرسیوم در استخوان و کبد است. سزیم تقریبا به طور یکنواخت در تمام بافت های عضلانی بدن، با ارحجیت تجمع در بافت ماهیچه ها، پخش می شود. مواد رادیواکتیو با آهنگ متفاوت به تدریج دفع میشوند.
ورود مواد رادیواکتیو به بافت و بخصوص شیر حیواناتی که چرخه غذائی انسان را تشکیل می دهند، برای آلودگی انسان از طریق تغذیه، اهمیت دارد. ید، سزیم و استرانسیوم به سهولت، به شیر (که منبع اصلی تغذیه و مواجهه انسان است) منتقل می شوند. برای سزیم مسیر ثانویه، از طریق مصرف گوشت وجود دارد. پلوتونیوم و آمرسیوم در شیر وارد نشده و در گوشت تجمع نمی کنند. بیشترین تجمع آنها در کبد و جگر بوده، که مسیر انتقال به انسان از طریق زنجیره غذائی راتشکیل می دهند. اثر نامطلوب مواجهه آنها نسبت به پلوتونیوم طبیعی (که از طریق مصرف دخانیات وارد بدن انسان می شود) کمتر است (قنادی مراغه و همکاران، 1388).
1-13- پایش پسماندهای منتشر شده در محیط
در کلیه کشورهای جهان، دفع مواد رادیواکتیو طبق آئین نامه و مقرراتی زیر نظر یک تشکل نظارتی- کنترلی، انجام می شود. این تشکل، معمولا زیر مجموعه سازمان انرژی اتمی و یا وزارت بهداشت و درمان است. وظیفه این تشکل، تطبیق توصیه های کمیسیون بین المللی حفاظت در برابر پرتو20 در قالب مقررات برای تعیین حدود در استفاده و دفع مواد رادیواکتیو است. همچنین، این