Calculul Incertitudinii de Masurare Pentru Analizele de Radioactivitatate Beta Global In Probe de Apa

Cuprins

Rezumat 2

Introducere 2

Capitolul 1. Radioactivitatea mediului ambiant 2

1.1. Radiația și radioactivitatea 2

1.2. Răspândirea elementelor radioactive în mediul înconjurător 2

1.3. Radioactivitatea naturală a mediului. Radioactivitatea artificială 2

1.4. Mărimi și unităti dozimetrice 2

1.5. Efectele biologice ale radiațiilor 2

1.6. Radioprotecția 2

Capitolul 2. Poluarea apelor și efectele poluării apelor 2

2.1. Principalele tipuri de surse si poluare a apei 2

2.2. Poluarea radioactivă a apelor de suprafață 2

2.3. Rolul protecției mediului 2

2.4. Protecția apelor 2

Capitolul 3. Validarea metodei de analiză a activității beta globale 2

3.1. Procedură pretratare 2

3.1.1. Recoltarea 2

3.1.2 Preparare probe 2

3.2. Descriere echipament de măsurare- radiometrul model MPC 9300 2

3.3. Măsurarea activității radionuclizilor beta globali în probe de mediu 2

3.3.1. Procedeul de măsurare 2

3.4. Metoda de calcul utilizată pentru determinarea activității beta globale 2

3.4.1. Calculul concentrației de activitate 2

3.4.2. Calculul incertitudinii de măsurare 2

3.4.3. Rezultate experimentale 2

Capitolul 4. Concluzii 2

Bibliografie 2

Rezumat

Prezenta lucrare de licență prezintă determinarea activității beta globale în probe de apă, precum și validarea metodei de analiză în vederea determinării activității beta globale în probele de apă de suprafață, prin evaluarea componentelor incertitudinii datorate etapelor de măsurare.

Măsurătorile beta globale sunt cele mai frecvent întâlnite în activitățile de monitorizare a radioactivității factorilor de mediu. Prin măsurarea beta globală, se determină activitatea specifică a unei probe datorată tuturor radionuclizilor existenți în acea probă, care emit radiații beta.

Incertitudinea de măsurare este asociată rezultatului unei măsurări, iar fără specificarea acestui parametru rezultatele măsurătorilor nu pot fi comparate nici între ele și nici cu valorile de referință date în specificații tehnice sau standarde.

Noțiunile fundamentale care stau la baza studiului de caz, sunt prezentate în primul capitol care cuprinde aspecte despre radioactivitate, tipurile de radioactivitate, mărimile și unitățile dozimetrice, efectele biologice ale radiațiilor.

Capitolul al doilea prezintă principalele tipuri de surse și tipuri de poluare a apelor de suprafată, rolul protecției mediului, precum și modul in care putem proteja apele.

Capitolul al treilea face referire la partea experimentală și este dedicat procedurii de lucru și aparaturii folosite; sunt prezentate procedura de lucru, operațiile de prelevare și preparare a probelor de apă de suprafață și de asemenea descrierea aparaturii de măsurare. Contribuția proprie constă în deplasarea pe teren pentru recoltarea probelor pe care am realizat-o conform procedurilor standard de prelevare probe, prepararea probelor recoltate, urmărind procedura standard de preparare a probelor de apă de suprafață, calculul incertitudinii de măsurare, a pragului de decizie și a limitei de detecție.. Prepararea și analiza probelor de mediu am realizat-o în laboratorul de radioactivitate al INC-DTCI-ICSI- Rm. Vâlcea, iar interpretarea rezultatelor am evidențiat-o prin tabele și grafice.

Introducere

La sfârșitul secolului al XIX- lea nu se știa nimic despre nucleul atomic: atomul era considerat ca cea mai mică componentă a materiei. Descoperirea în anul 1895 a razelor catodice și roentgen, iar în anul 1896 a radioactivității naturale a arătat că atomii tuturor elementelor chimice au o structură care este responsabilă de anumite proprietăți caracteristice noi. [Marius Stamate, Gabriel Lazăr, 2007]

Există în natură aproximativ 340 de radionuclizi, din care aproximativ 70 sunt radioactivi. Cei 70 de radionuclizi apar în mod natural, și se găsesc mai ales în elementele grele în calitate de izotopi ai acestora. Uraniul și toriul, de exemplu, cunoscuți cu mult înainte de descoperirea radioactivității pot fi găsiți în starea lor naturală, distribuiți în diferite straturi ale scoarței Pământului și în toate tipurile de roci și soluri (Paschoa și Steinhäusler, 2010), precum și în râuri, apele marine și în organismele biologice [Ouseph, 1975].

În anul 1934, soții Irene și Frederic Joliot – Curie au descoperit radioactivitatea artificială provocată la elemente care, în mod natural, sunt stabile, prin iradierea lor, în special cu neutroni.

Toți nuclizii radioactivi, naturali și artificiali, suferă transformări spontane prin una sau mai multe dezintegrări succesive, în unul sau altul din cei 274 nuclizi stabili existenți în natură. [Ioan Ursu, 1973]

Astăzi fizica nucleară a pătruns în aproape toate domeniile de activitate umană: agricultură, industrie, medicină, energetică, geologie, chimie, biologie etc. Deci, cu alte cuvinte descoperirea radioactivității (termenul provine de la elementul chimic radiu) a semnat certificatul de naștere al fizicii nucleare.

Capitolul 1. Radioactivitatea mediului ambiant

1.1. Radiația și radioactivitatea

Radiația este reprezentată de deplasarea particulelor sau undelor electromagnetice. Radiația are aplicații foarte importante în viața de zi cu zi. Astfel, microundele sunt folosite în bucătărie pentru pregătirea mâncării. Undele radio sunt utilizate în radio și televiziune, iar radiațiile X sunt utilizate foarte mult în medicină și în tehnică.

Radioactivitatea reprezintă modificarea spontană a compoziției nucleului atomic, care are loc într-un timp mult mai mare decat timpul nuclear (s). Această modificare spontană a compoziției nucleului se numește dezintegrare radioactivă. [Viorel Malinovchi, 2014].

Clasificarea radiațiilor

Radiațiile emise de o substanță radioactivă se propagă rectiliniu în toate direcțiile (izotrop). Suspuse unui câmp magnetic sau electric, ele sunt descompuse în trei componente, care au fost denumite radiații alfa, beta și gama.

Un anumit nucleu radioactiv nu poate emite toate cele trei tipuri de radiații.

Radiațiile alfa (α) sunt nuclee de atomi de heliu (deci ioni de heliu dublu ionizați) și se caracterizează prin capacitatea mică de pătrundere în substanțe și o putere de ionizare ridicată. Sunt slab deviate de un câmp electric sau magnetic care nu le dispersează, fapt ce arată că radiațiile alfa emise de o anumită substanță au aceeași energie.

Radiațiile afla pot fi oprite de o simplă coală de hârtie.

Radiațiile beta (β) sunt alcătuite din electroni și, deci, sunt analoage radiațiilor catodice. Au o putere de pătrundere mai mare și o acțiune de ionizare mai scăzută decât radiațiile alfa. Sunt deviate în câmpuri electrice sau magnetice în sens opus deviației radiațiilor alfa, dând un fascicul puternic dispersat. Acest fapt demonstrează că fluxul de particule sau radiații beta emis de elementul radioactiv se compune din electroni cu un spectru continuu de energii.

Radiațiile beta pot fi oprite de o folie de aluminiu.

Radiațiile gama (γ) sunt unde electromagnetice asemănătoare radiației Roentgen, dar cu o lungime de undă mult mai mică și cu o putere de pătrundere mai mare. Ca și celelalte unde electromagnetice , ele sunt deviate în câmpuri magnetice sau electrice. [Ioan Ursu, 1973].

Radiațiile gama sunt mai penetrante și pot fi oprite doar de o folie de plumb sau de un strat de apă, de sol, sau de beton cu grosime mai mare.

Fig. 1. Puterea de penetrare a radiațiilor [www.agentianucleara.ro]

În natură există radiații de diferite tipuri, câteva exemple sunt: lumina vizibilă, infraroșie sau ultravioletă, undele radar, microundele, undele radio sau de televiziune (VHF, UHF, unde lungi, unde scurte, etc.), razele X și razele gama, electronii, protonii, neutronii, particulele alfa și neutrinii. Toate aceste radiații sunt naturale: unele din ele sunt emise de sol (radiația telurică), altele vin din cer (razele cosmice, lumina solară, lumina stelelor și chiar neutrinii din exploziile stelare). Se pot produce anumite radiații în mod involuntar folosind echipamente corespunzătoare: lămpi electrice (lumina), tuburi cu raze catodice (electroni), instalații pentru raze-X medicale și emițătoarele de radio sau TV cu antenele lor. Radiația este emisă de asemenea în timpul reacțiilor nucleare, dintr-un accelerator de particule sau dintr-o centrală nuclearo-electrică. Există numeroase aplicații ale radiației de diferite tipuri în toate sectoarele industriei și ale vieții cotidiene: televiziunea, radioul, electricitatea, calculatoarele, telecomunicațiile, sateliții, cinematograful, video, detectorii de mișcare, sistemele casnice de alarmă și de securitate și telecomenzi TV sau video. Pe scurt, întreg universul și lumea modernă sunt pline de radiații. [Bruno Comby, 2001]

În figura 2. este prezentată interacțiunea radiațiilor emise de Soare cu câmpul magnetic al Pământului

Figura 2. Interacțiunea radiațiilor solare cu magnetosfera terestră ((http://www.antena3.ro/externe/polii-magnetici-ai-pamantului-se-inverseaza-calatorie-in-centrul-terrei-54825.html)

1.2. Răspândirea elementelor radioactive în mediul înconjurător

Planeta noastră a moștenit încă de la formare o zestre apreciabilă de radioactivitate terestră, din care s-a păstrat o parte, respectiv elementele și izotopii radioactivi de viață lungă cu timpi de înjumătățire foarte mari: 238U (T 4,47·109 a), 235U (T 7,04·108 a ) și 232Th (T 1,4·1010 a), generatori ai celor trei familii radioactive naturale și descendenții lor radioizotopi ai elementelor cu Z=81-92, dintre care cei mai importanți sunt 226Ra (T 1600 a), Io (230Th)(T 7,7·104 a) și 231Pa (T3,25·104 a). Aceste radioelemente nu sunt decât niște resturi care ne reamintesc de o vreme în care aproape toate speciile nucleare erau radioactive. Dintre ele, cel mai răspândit în scoarța terestră și cel mai important sub toate aspectele este uraniul (3·10-4 %), element dispers, mai răspândit decât aurul, argintul și mercurul, urmat de toriu (8·10-4 %) și de radiu (2,0·10-10 %). Ele sunt prezente într-o măsură mai mică sau mai mare în rocile eruptive, metamorfice și sedimentare, în hidrosferă și în troposferă. În unele zone ale scoarței terestre, concentrația lor în rocile de suprafață poate atinge valori de ordinul zecimilor și chiar al câtorva procente. Sub acțiunea agenților atmosferici (vânturi, precipitații și variații de temperatură ), mineralele radioactive sunt parțial alterate, solubilizate și transportate de ape, contribuind la poluarea mediului. Fenomene de acest gen se remarcă mai ales în procesele de exploatare minieră a uraniului, când acesta se oxidează și solubilizează, trecând în apele de mină sub formă de săruri de uranil (10-6 – 10-2 g/l) și de aerosoli în aerul atmosferic. În același timp în atmosferă se mai concentrează și o cantitate apreciabilă de radon, gaz radioactiv degajat prin transformările succesive ale uraniului, care intră în echilibru cu radonul din apele de mină, eliberat de sărurile de uranil solubilizate. [Marcu, GH., 1996]

1.3. Radioactivitatea naturală a mediului. Radioactivitatea artificială

Substanțele din natură care emit radiații se numesc radioactive, iar procesul de emisie spontană al radiațiilor îl numim radioactivitate naturală, pentru a o deosebi de emisia radiațiilor de către unele substanțe care sunt produse de om pe diferite căi.

Radioactivitatea naturală mediului. Prin radioactivitatea mediului înțelegem totalitatea fenomenelor radioactive care au loc în mediul înconjurător. Componentele mediului ambiant sunt: atmosfera, hidrosfera, litosfera și biosfera. Există o radioactivitate a fiecăreia din aceste componente, caracterizată cantitativ prin concentrația radioactivă în substanțele care alcătuiesc acea componentă, mărime exprimată în Becquerel pe kilogram sau becquerel pe metru cub. Practic, aceasta se referă la toate substanțele radioactive care sunt prezente în mediu. Datorită efectului pe care radiațiile emise de substanțele radioactive îl au asupra omului, în toate tările există un sistem de supraveghere a nivelului acesteia. Despre un anumit radionuclid spunem că este natural, atunci când existența lui este rezultatul unor procese care au (sau au avut) loc în natură, fără intervenția omului.

Radiația din cauze naturale se datorează:

razelor cosmice ce vin din cer; ele depind de altitudine și reprezintă circa 0,5 mSv pe an la nivelul mării și 40 mSv pe an la 12.000 metri;

radiația emanată de sol; de la 0,5 la 400 mSv pe an în funcție de regiune;

inhalarea radonului; în medie 1,3 mSv pe an;

ingestia de radioizotopi din alimente; în medie 0,2 mSv pe an, provenind în special din carbonul 14 care se găsește în toate materiile vii și potasiul 40, care se găsește în fructe, vegetale, carne, animale marine, apă minerală, etc. [Bruno Comby, 2001]

Radonul atmosferic este un produs de dezintegrare radioactivă a uraniului 238 (timpul de înjumătățire de 4,5 miliarde de ani) din sol; în lanțul de dezintegrare găsindu-se radonul 222, un gaz radioactiv cu timp de înjumătățire de 3,8 zile. El este prezent pretutindeni în sol și în atmosferă, în diferite proporții. Radonul difuzează prin porii și fisurile rocilor, iar o parte este eliberată în atmosferă, de unde îl inhalăm. Când presiunea atmosferică scade, radonul este eliberat mai rapid din sol. Astfel, radioactivitatea naturală a atmosferei variază de la o zonă la alta în funcție de conținutul de uraniu al solului și de vreme. [Karin Popa și colab., 2000]

Radioactivitatea naturală este constituită din radionuclizii prezenți în mediul înconjurător (aer, sol, apă, vegetație, organisme animale, inclusiv în om) din cele mai vechi timpuri, încă de la formarea planetei Pământ. Doza radiației pe care o primește omul din surse naturale se datorează atât radionuclizilor din organism, cât și celor aflați în mediul înconjurător. [Mihaela Vladu și colab. 2011 ]

Sursele naturale de radiații pot fi clasificate în:

surse aflate în exteriorul organismului uman,

radiația cosmică,

de origine terestră.

surse din organism, reprezentate de radionuclizii pătrunși în organism prin inhalare, ingestie și prin piele.

Fondul natural de iradiere sau radioactivitatea naturală este constituită din radionuclizii prezenți în mediul înconjurător (aer, sol, apă, vegetație, organisme animale, inclusiv în om) din cele mai vechi timpuri, încă de la formarea planetei Pământ. Așa cum s-a explicat mai sus, doza radiației pe care o primește omul din surse naturale se datorează atât radionuclizilor din organism, cât și celor aflați în mediul înconjurător.

Pentru România, fondul natural de iradiere, adică doza efectivă totală datorată radiațiilor de origine naturală primite de om, are valoarea medie de 2,27 mSv pe an, mai mică decât valoarea similară calculată pentru întreaga populație a planetei – 2,4 mSv pe an.

Radiațiile gamma, emise de radionuclizii naturali existenți mai ales în sol, aer, și materialele din care sunt construite locuințele, iradiază întregul organism al omului cu o doză efectivă care a fost calculată la valoarea medie de 0,46 mSv pe an pentru fiecare cetățean din România. Această valoare poate cunoaște variații foarte mari în funcție de o serie de factori: geologia solului, structura clădirilor și timpul de staționare în locuință. http://www.anpm.ro/surse-naturale-si-artificiale-de-radioactivitate

[Toma Aexandru și colab., 2010]

Totuși este de reținut faptul că nivelul de expunere la radiația naturală poate varia foarte mult, în principal datorită tipului de roci din care este format substratul geologic. În unele zone din India, Brazilia, Congo sau Suedia, fondul natural de iradiere este de până la 10 ori mai ridicat. [www.revista-informare.ro]

Radioactivitatea artificială- reprezentată de radionuclizii produși artificiali de către acțiunea omului.

Radioactivitatea artificială, apărută mai ales după descoperirea fisiunii nucleare, în anul 1939, a dus rapid la implicații și consecințe uluitoare pentru omenire; arma nucleară, motorul pentru propulsie, centrala nucleară electrică. În urma fisionării care se referă la scindarea în două, a unui atom greu de uraniu 235 sau plutoniu 239 produsă de un neutron, rezultă energie și peste 250 radionuclizi. Aceeași reacție de fisiune intervine și în cazul reactoarelor unei centrale nucleare – unde este controlată și în cazul exploziei unei bombe atomice – situație unde se desfășoară rapid. [http://rnges.anpm.ro/surse_naturale_si_artificiale_de_radioactivitate-25852]

Energia degajată într-un timp foarte scurt din explozia unei bombe nucleare sau al unui accident nuclear produce imediat mari distrugeri, iar radionuclizii de fisiune și uraniul sau plutoniul nefisionați produc contaminarea zonei respective; victimele care scapă de primele efecte ale bombei sau accidentului: unda de șoc, incendiu, dărâmarea construcțiilor, etc, dar sunt imediat supuse unei doze ridicată de iradiere cauzată de acești radionuclizi din acest motiv în urma accidentului nuclear de la Fukushima evoluția centralelor nucleare a suferit un declin, și multe țări au adoptat programe de stopare a energiei nucleare susținând energiile regenerabile. [ Marin Constantin, 2013 ]

În mod obișnuit, elementele chimice radioactive se pot întâlnii în aer, apă și sol. Ele se pot găsi de asemenea în interiorul corpului omenesc, omul fiind un produs al mediului înconjurător. În fiecare zi, înghițim și inhalăm radionuclizi care se găsesc in aerul înconjurător sau în hrană sau apă, în materialele de construcție sau în casele noastre. Nu există loc pe Pământ unde sa nu existe radioactivitate naturală.

Elementele chimice radioactive se mai numesc și izotopi radioactivi sau radionuclizi sau nuclizi. Se cunosc astăzi peste 2300 de nuclee atomice din care peste 2000 sunt radioactive. Dintre acestea, în natură se întâlnesc ceva mai mult de 70 de radionuclizi, restul fiind nuclizi artificiali, creați de om.

1.4. Mărimi și unităti dozimetrice

Activitatea unei surse radioactive reprezintă numărul de nuclee care se dezintegrează în unitatea de timp. Unitatea de măsură, în sistemul internațional, este Becquerel-ul (Bq). Un Bq reprezintă activitatea unui radionuclid care se transformă în mod spontan o singură dată pe secundă. Unitatea de măsură mai veche, utilizată și în prezent este Curie-ul (Ci):

1Ci = 3,7 1010Bq.

Doza absorbită (D):. energia cedata de radiatia ionizanta unitatii de masa a substantei prin care trece.

D = dE / dm

Unitatea de măsură este Gray-ul: 1Gy = 1J Kg-1. Vechea unitate pentru doza absorbită era Rad-ul.

1 Gy = 100 Rad

Doza echivalentă: doza absorbită într-un țesut, ponderată de “periculozitatea” radiațiilor:

Luarea în considerație a efectului biologic se efectuează deci, ponderând doza absorbită într-un organ prin factorul de ponderare al radiației „w”.

Atunci doza echivalentă (H) pentru țesutul este:

H = D·wR

unde: D este doza absorbită (Gy) de către țesutul de la tipul de radiație R, iar WR este factor de ponderare al radiației pentru tipul de radiație R. Unitatea de măsură este Sievert-ul.

1Sv = 1J kg-1.

Întrucât pentru razele X factorul de ponderare este 1, atunci doza absorbită exprimată în Gray este egală cu doza echivalentă exprimată în Sievert.

Doza efectivă (E): reprezintă suma dozelor echivalente ponderale provenită din expunerea internă și externă, efectuată pe toate țesuturile și organele corpului. Unitatea de măsură este Sievert-ul (Sv).

unde WT este factorul de ponderare corespunzător țesutului T.

Doza maximă admisibilă (Dmax.adm): este doza pe care un organism, supus profesional iradierii, o poate primi în condiții corespunzătoare de lucru, fără a apărea un efect biologic vătămător, într-un anumit timp.La noi in tara,doza totala, maxima permisa,acumulata la nivelul gonadelor, organelor hematopoetice, cristalinului și întregului organism se calculează după relația:

Dmax.adm = 2 10-2 (N – 18)

unde Dmax.adm este doza acumulată în țesut, exprimată în Sv, iar N este vârsta organismului. Conform acestei relații, doza maximă permisă, nu poate depăși 20 mSv/an sau 1,6 mSv/lună.

Radioprotecția vizează de asemenea și ameliorarea evaluării efectelor care pot rezulta după expunerea la doze slabe de iradiere. În absența efectelor direct măsurabile, riscurile au fost până în prezent estimate plecând de la extrapolarea datelor obținute pentru doze mari (în special, Hiroshima și Nagasaki).

1.5. Efectele biologice ale radiațiilor

Indiferent de urmările provocate de impactul radiațiilor ionizante cu organismul viu, acțiunea biologică prezintă unele particularități și anume:

– organismul omenesc nu este dotat cu un organ de simț care să sesizeze prezența radiațiilor ionizante, iar efectul biologic nu este vizibil în momentul iradierii;

– efectele biologice sunt cumulative și nu au un caracter particular care să ne permită deosebirea de efectele apărute altfel decât prin iradiere;

– modificările și simptomele evoluează lent după iradiere. Unele sunt imediate sau precoce și apar după un răgaz care variază de la câteva ore, la câteva săptămâni. Altele sunt întârziate și survin după mai mulți ani (leucemia), după mai multi zeci de ani (cancerul fatal) sau pot provoca efecte genetice.

În realitate, efectele biologice produse de acțiunea radiațiilor ionizante asupra ființelor, în special a omului, sunt rezultatul unei lungi serii de fenomene care se declanșează la trecerea radiațiilor prin organismele vii. Evenimentele inițiale, sunt ionizari și excitări ale atomilor și moleculelor din mediul de interacțiune de-a lungul traiectoriilor particulelor ionizante. Ulterior aceste perturbări fizice antrenează reacții fizico-chimice, urmate de reacții chimice, generând în final efecte biologice. Schematic cronologia acestor evenimente este dată în figura 3.

Unele efecte biologice sunt produse prin acțiune directă, adică efectul biologic este datorat distrugerii celulei prin ionizarea atomilor aflați în celula respectivă. O parte apreciabilă a efectelor biologice se datorează interacțiunii directe a radiațiilor nucleare. Acțiunea directă a radiațiilor nu depinde de temperatura sau compoziția chimică a mediului înconjurător.

Efectele biologice se pot datora și acțiunii indirecte. Radiațiile nucleare ionizează apa, iar radicalii ionizați acționează asupra diverselor molecule din substanța vie. Randamentul, viteza de reacție și reacțiile produșilor disocierii apei, ca urmare a iradierii, depind de compoziția chimică a țesutului și de condițiile fizice. Din această cauză, există variații mari ale sensibilității față de acțiunea radiațiilor, datorate temperaturii, pH-ului, compoziției chimice etc. Dacă se introduc în țesut substanțe care reacționează cu radicalii liberi, apăruți ca rezultat al iradierii, atunci se observă o micșorare a acțiunii nocive a radiațiilor. Acesta este principiul protecției radiobiologice.

Prin acțiune la distanță se produc efecte biologice ale organelor neiradiate, dacă în organismul respectiv s-au iradiat alte organe sau țesuturi. Această acțiune se explică prin răspândirea unor substanțe toxice care apar în țesuturile supuse direct iradierii. Pe baza interdependenței dintre organe și țesuturi se poate explica de ce un organism poate suporta o doză parțială mult mai mare decât doza generală. În cazul unei doze parțiale, organele și țesuturile neiradiate ajută în acțiunea de regenerare a organelor și țesuturilor iradiate, micșorând astfel intensitatea și durata efectului biologic respectiv.

Efectele biologice produse de radiațiile nucleare sunt de două tipuri:

efecte nestohastice (deterministe);

efecte stohastice (întâmplătoare).

Un efect biologic nestohastic este determinat univoc de iradierea țesutului, adică de doza absorbită primită. Există o relație deterministă între efect și doză. Un astfel de efect apare când doza absorbită primită depășește o anumită “valoare de prag”. Există o probabilitate mică pentru ca efectul considerat să apară la o doză absorbită primită mai mică decât valoarea de prag. Pentru un efect biologic nestohastic dat, valoarea pragului variază de la un individ la altul și este funcție de doza absorbită și de durata iradierii. Exemple de efecte biologice nestohastice: leziunile nemaligne ale pielii, cataracta, hipoplazia medulară care produce modificări ale sângelui etc. Dacă valoarea dozei absorbite depășește valoarea de prag, atunci cu cât este mai mare doza absorbită cu atât este mai mare efectul biologic produs. Efectul biologic nestohastic apare, de regulă la scurt tip după iradiere. [Viorel Malinovschi, 2009]

Existența valorii de prag pentru doza absorbită se explică prin procesul de regenerare a celulelor asupra cărora acționează radiațiile. Procesul de regenerare este specific tuturor organelor de simț ale organismului. Regenerarea celulelor afectate de radiațiile nucleare nu este o funcție specifică acestor celule. Regenerarea are loc lent și inegal, ea depinzând de starea fizică, psihică și ereditară a individului și de o serie de alți factori greu controlabili. Pentru organele la care există proces de regenerare și valoarea dozei absorbite nu depășește valoarea de prag, efectele biologice nu apar. Se consideră că pentru valori ale dozelor absorbite aflate în apropierea valorii de prag, durata regenerării variază între câteva săptămâni și câteva luni. Din această cauză, efectele biologice produse de iradieri de scurtă durată în comparație cu ritmul regenerării se însumează în timp.

În cazul efectului biologic stohastic relația doză absorbită-efect este de natură probabilistică. La iradierea unui grup de indivizi efectele biologice stohastice pot apare numai la unii indivizi. Efectele biologice somatice (afecțiunile maligne și efectele ereditare) sunt stohastice pentru valori ale dozei absorbite din domeniul radioprotecției. S-a stabilit prin studii statistice faptul că în cazul efectelor biologice stohastice există o probabilitate de apariție naturală, care depinde de mediul înconjurător și de ereditate. La indivizii care lucrează în mediul radioactiv, probabilitatea de apariție a afecțiunilor maligne crește cu creșterea dozei absorbite. Relația doză absorbită-efect biologic este cunoscută pentru efectele biologice stohastice numai pentru doze absorbite destul de mari. Pentru valori mici ale dozei absorbite, forma relației doză-efect nu este cunoscută. Dacă există efect al iradierii, atunci acesta poate fi mascat de incertitudinea statistică care afectează probabilitatea de apariție naturală a efectului biologic. Datorită numărului mic de indivizi care pot fi studiați, incertitudinea statistică este mare. Dacă există un prag al efectelor biologice stohastice, acesta este neglijat

1.6. Radioprotecția

Radioprotecția trebuie să asigure protecția omului în cazul activităților justificate cu surse de radiații. Principalele sale obiective constau în prevenirea efectelor dăunătoare asupra sănătății omului și în limitarea probabilității de apariție a cancerului sau efectelor ereditare, la nivele considerate acceptabile. Un sistem de radioprotecție nu trebuie să ia în considerare omul numai ca individ, ci să asigure în același timp protecția și altor categorii, cum ar fi populația.[ CIRP, 1990].

Fig.4. Simbol de Avertizare a existenței substanțelor reactive depozitate în recipienți protectori [www.agentianucleara.ro]

CIRP a stabilit principiile sistemului de limitare a dozelor acceptate în prezent în radioprotecție:

• Nici o activitate nu trebuie acceptată dacă nu produce un beneficiu net (principiul justificării).

• Toate expunerile trebuie menținute la un nivel cât se poate de mic accesibil, în mod rezonabil din punct de vedere economic și social (optimizarea radioprotecției).

• Echivalentul de doză individual nu trebuie să depășească limitele recomandate de CIRP pentru cazurile respective (limitarea dozelor individuale).

Materialele radioactive eliminate în mediul înconjurător constitue surse de expunere a omului la radiatii. Cerințele de limitare a emisiilor sunt consecințe directe ale principiilor de baza ale radioprotecției, enunțate mai sus. Având în vedere principiul optimizării, dozele rezultate trebuie menținute la un nivel cât se poate de scăzut astfel încât eforturile economice și sociale necesare să fie rezonabile. Criteriul ”cât se poate de scăzut, în mod rezonabil” poate fi satisfăcut pornind de la limita de doză primară. Deoarece limitele primare sunt stabilite pentru indivizi, indiferent de sursă, trebuie să se țină seama și de prezența altor surse, de efectele acestor surse în viitor precum și de eventualitatea apariției unor noi surse. Din aceste motive autoritatea competentă trebuie să fixeze o limită pentru fiecare sursă, mai mică decât doza limită individuală, numită limită superioară pentru sursa respectivă. [ CIRP, 1990]

Fig. 5. Simbolul de pericol nou de averitzare pentru elemente deosebit de radioactive [www.zf.ro]

În cazul unor activități care se întind pe perioade lungi de timp, radionuclizii de viață lungă eliminați în mediu pot duce la expuneri care să crească în timp, astfel că doza anuală maximă trebuie limitată în raport cu limita superioară pentru sursa respectivă. Acest fapt se poate realiza prin limitarea angajamentului de doză pentru grupul critic și un an de funcționare. [ Toma Alexandru și colab, 2010]

Grupul critic este format dintr-o mulțime de indivizi omogenă în raport cu expunerea de la o singură sursă. Persoanele din grup sunt cele mai expuse de la sursa respectivă. CIRP a efectuat analiza asupra limitării expunerii populației recomandând o valoare de 1mSv/an. Valori mai mari pot fi acceptate doar dacă media anuală pe 5 ani nu depășește 1mSv/an. Valoarea respectivă se referă doar la expunerile continue rezultate în urma unei practici deliberate a cărei aplicare este o problemă de opțiune. Aceasta nu înseamnă că doze mai mari, datorate altor surse, precum radonul din încăperi, ar fi inacceptabile. Existența acestor surse poate fi nedorită dar nu constitue obiectul unei opțiuni, dozele fiind controlabile doar printr-o intervenție, care la rândul său poate avea efecte negative greu de evaluat. [ CIRP, 1990]

Radioprotecția = totalitatea metodelor și mijloacelor de reducere a efectelor nocive ale radiațiilor.

Sursele de iradiere pot fi:

• surse externe – aflate în afara organismului

• surse interne – aflate în interiorul organismului.
Protecția împotriva efectelor nocive ale radiațiilor, produse de sursele externe, poate fi: 
• protecție fizică – realizată prin mijloace de reducere a dozei de expunere, ca: distanța, ecranarea, timpul de expunere;

• protecție chimică – prin folosirea unor substanțe chimice (cistamina, gamofos, etc.), care se administrează înainte sau după iradierea persoanei;

• protecție biochimică – realizată prin folosirea unor preparate sau macromolecule biologice (sânge, plasmă, etc.) care administrate imediat după iradiere, ajută la refacerea celulară;

• protecție biologică – se realizează prin transplantul de celule viabile în măduvă (hematoformatoare).
Reducerea gradului de contaminare radioactivă se poate realiza prin:

• decontaminare – îndepărtarea izotopilor radioactivi din tubul digestiv (cu alginat de sodiu, fosfat de aluminiu, etc.) și din arborele traheobronșic (prin spălări cu ser fiziologic; • decorporare – eliminarea izotopilor radioactivi fixați în diferite organe (cu sare de Zn sau Ca a acidului dietilen – triamino – pentaacetic);

• diluție izotopică – administrarea iodurii de potasiu împotriva Iodului – 131, consumarea unor cantități mari de apă pentru reducerea fixării tritiului în organism, etc.
măsuri de limitare și lichidare. măsuri de supraveghere; măsuri preventive;

Măsurile de radioprotecție, pot fi grupate în: măsuri preventive; măsuri de supraveghere; măsuri de limitare și lichidare
Efectul nociv al radiațiilor asupra materiei vii este datorat proprietății de a ioniza mediul prin care trec, ionizarea fiind modul dominant de pierdere a energiei de către radiații când traversează mediul material. Materia vie este caracterizată prin existența unor molecule deosebit de mari ale căror proprietăți și funcționalitate biochimică pot fi ireversibil perturbate. Astfel, un act de ionizare, de trecere a unui electron pe un alt nivel în acest ansamblu, sau de smulgere a lui, provoacă mari schimbări în caracteristicile moleculei respective, schimbări care acumulate la nivelul celulei se pot traduce prin grave dereglări ale metabolismului, culminând cu moartea celulei sau cu erori de structură și funcționare a aparatului genetic celular, de tip cancerigen sau mutagen. [http://pwffy.blogspot.ro/2012/08/radiatiile-si-radioprotectia.html]

Normele fundamentale de securitate radiologică stabilesc următoarele limite de doză:

pentru persoane expuse profesional:

limita dozei efective este de pe an;

cu respectarea acestei valori, sunt valabile și următoarele limite de doză echivalentă:

pe an pentru cristalin;

pe an pentru piele;

pe an pentru extremitățile mâinilor și picioarelor.

pentru populație:

limita dozei efective este de pe an; în situații speciale, CNCAN poate autoriza o limită superioară anuală de până la pe an, cu condiția ca valoarea medie pe 5 ani consecutivi a dozei efective să nu depășească pe an;

cu respectarea acestei valori, sunt valabile și următoarele limite de doză echivalentă:

pe an pentru cristalin;

pe an pentru piele;

Legislație

Rețeaua Națională de Supraveghere a Radioactivității Mediului (RNSRM) face parte din sistemul integrat de supraveghere a poluării mediului pe teritoriul Romaniei, aflată în subordinea Ministerului Mediului și Padurilor (MMP).

Deoarece poluarea radioactivă a mediului este una dintre cele mai grave poluări, cu efectele cele mai grave asupra omului și naturii, trebuie creată o structură organizatorică a Rețelei Naționale de Supraveghere a Radioactivității.

Ordin nr. 1978/19.11. 2010 privind aprobarea regulamentului de organizare si funcționare a rețelei Naționale de Supraveghere a Radioactivității Mediului

Având în vedere prevederile art. 47 alin(2) din Ordonanța de urgență a Guvernului nr 195/2005 privind protecția mediului, aprobată cu completări prin Legea 265/2006, cu modificările și completările ulterioare ale art.1 și art.5 alin. (2) din Hotărârea Guvernului nr. 439/2005 privind laboratoarelor naționale de referință din structura organizatorică

și din administrarea Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecția Mediului-ICIM București în structura organizatorică și în administrarea Agenției Naționale pentru Protecția Mediului, precum și alte art. 4 pct. 1 lit. c), pct.2 lit. f), pct. 3 lit a), b), c) și e), pct. 5 lit. a) și pct. 6 lit. a) și b) din Hotărârea Guvernului nr. 918/2010 privind reorganizarea și funcționarea Agenției Naționale pentru Protecția Mediului și a instituțiilor publice aflate în subordinea acesteia. [ www.anpm.ro]

Legea nr.111/ 1996, privind desfășurarea în siguranță a activităților nucleare

Legea nr.111/ 1996, privind desfășurarea în siguranță a activităților nucleare a fost republicată în Monitorul Oficial al României, partea I, nr. 78 din 18 februarie 1998 și a fost republicată prin Legea nr. 549/ 2004 pentru modificarea art. 41 din Legea nr. 111/ 1996 privind desfășurarea în siguranță a activităților nucleare, publicată în Monitorul Oficial al României , Partea I, nr.. 1.164 din 8 decembrie 2004.

Norme/ Octombrie 2006 privind expertul în fizica medical.

Aceste norme sunt emise ca urmare a implementării cerințelor prevederilor Normelor privind radioprotecția persoanelor în cazul expunerii medicale, care constituie transpunerea Directivei Consilului Uniunii Europene 97/43 EURATOM.

Norme/ septembrie 2005 privind monitorizarea radioactivității mediului în vecinătatea unei instalații nucleare sau radiologice

Aceste norme stabereilesc cerințele privind monitorizarea în mediile receptoare a efluenților radioactive rezultați în urma unei activități nucleare autorizate, în condițiile de operare normală și în situații de urgență nuclear sau radiologică, în conformitate cu prevederile Legea nr. 111/1996 privind desfășurarea în siguranță a activităților nucleare, republicată, cu modificările și completările ulterioare, și ale Normelor fundamentale de securitate radiologică, aprobate prin Ordinul președintelui Comisiei Naționale pentru Controlul Activităților Nucleare nr. 14/2000.

Ordin nr.184 din iulie 2006 pentru aprobarea Normelor de securitate radiologică privind dezafectarea instalațiilor de minerit și/sau preparare a minereurilor de uraniu și/sau toriu

Norme de securitate radiologică privind dezafectarea instalațiilor de minerit și/sau preparare a minereurilor de uranium și/sau toriu

Normele sunt emise de CNCAN în baza prevederilor din Legea nr. 111/1996 privind desfășurarea în siguranță, reglementarea, autorizarea și controlul activităților nucleare, republicată.

Scopul prezentelor norme este de a completa prevederile Normelor fundamentale de securitate radiologică, aprobate prin Ordinul președintelui Comisiei Naționale pentru controlul Activităților Nucleare nr. 14/ 2000, publicate în Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 404 bis din 29 august 2000, cu cerințele privind dezafectarea instalațiilor de minerit și/sau preparare a minereurilor de uranium și/sau toriu. [Ștefănescu Ioan, 2013]

Capitolul 2. Poluarea apelor și efectele poluării apelor

Calitatea apei = ansamblul caracteristicilor fizice chimice, biologice și bacteriologice, exprimate cuantificat, care permit încadrarea probei într-o categorie, căpătând astfel însușirea de a servi unui anumit scop. Planul mondial de supraveghere a mediului înconjurător GEMS, al Națiunilor Unite prevede urmărirea calității apelor prin trei categorii de parametri [Uttomark, P., Wall, P., 1975]

1. parametrii de bază: temperatura, pH-ul, conductivitatea, oxigenul dizolvat, comținut de colibacili;

2. parametrii indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuși organo-halogenați și uleiuri minerale;

3. parametri opționali: carbon organic total, consum biochimic de oxigen, detergenți anionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi.

Apa este una dintre cele mai importante resurse pentru om. Ea reprezintă viața, dar și calitatea vieții. Apa, element indispensabil vieții este, în același timp, resursa naturală fundamentală, fără de care nu ar fi posibilă desfășurarea activităților omului. Calitatea apei se apreciază în raport cu utilizarea acesteia, prin determinarea unor indicatori fizici, chimici și bilogici.[ Florina Bran, 1999]

2.1. Principalele tipuri de surse si poluare a apei

Multa vreme s-a crezut – sau în orice caz s-a acționat ca și cum s-ar fi crezut – că apa, prin imensitatea volumului ei, “digeră" tot ce se poate arunca în ea; cu alte cuvinte, întinderile de apă ar fi o imensă ladă de gunoi care se știe purificatoare. Au fost necesari 50 de ani – în cursul cărora s-au aruncat în mare mai multe deșeuri de toate felurile decât în cursul celor 20 de secole precedente – pentru ca aceasta iluzie să se spulbere.
A trebuit să se producă o serie de catastrofe până să se descopere greșeala care s-a facut. Savanții cunoșteau primejdia, dar avertismentele lor au trecut, de cele mai multe ori, neluate în seamă. Astăzi suntem aproape neputincioși în fața anumitelor fenomene de impurificare.
Poluarea se produce atunci când, în urma introducerii unor substanțe determinate – solide, lichide, gazoase, radioactive – apele suferă modificări fizice, chimice sau biologice, susceptibile de a le face improprii sau periculoase pentru sănătatea publică, pentru viața acvatică, pentru pescuitul industrial, pentru industrie și turism.

Tipuri de poluare a apei:  

1. Poluarea naturală se datorează  surselor de poluare naturale  și se produce în urma interacției apei cu atmosfera (când are loc o dizolvare a gazelor existente în aceasta), cu litosfera (când se produce dizolvarea rocilor solubile)  și cu organismele vii din apă.  

2. Poluarea artificială se datorează surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, nămolurilor, reziduurilor, navigației etc.

În funcție de natura poluantului:  

poluare fizică

termică  deversarea în apele naturale a unor lichide calde utilizate ca refrigeratoare în diferite industrii (nucleară, metalurgie, siderurgie, centrale termice) sau a apelor menajere.

cu substanțe radioactive: deșeuri provenite din industria nucleară  sau din depozitele de roci radioactive

poluare chimică: cea mai frecventă formă de poluare; se produce cu o mare varietate de substanțe, unele biodegradabile, altele cu grad ridicat de persistență și nivel ridicat de toxicitate.  

poluarea cu compuși ai azotului (azotați, azotiți, amoniac)

poluarea cu compuși ai fosforului

poluarea cu pesticide

poluarea cu produse petroliere

poluarea cu produse tensioactive

poluare biologică: cu microorganisme patogene de origine umană  sau animală  (bacterii, viruși) sau a unor substanțe organice care pot fermenta.

Principalele surse de poluare:

Surse de poluare naturale

Sursele  naturale de poluare ale apelor provoacă modificări importante ale caracteristicilor calitative ale apelor, influențând negativ folosirea lor. Termenul de poluare a apei se referă la pătrunderea în apele naturale a unor cantități de substanțe străine, care fac apele respective improprii folosirii. Sursele de poluare accidentală naturale sunt în general rare, ele datorându-se în special unor fenomene cu caracter geologic. Principalele condiții în care se produce poluarea naturală a apelor sunt : trecerea apelor prin zone cu roci solubile    (zăcăminte de sare, de sulfați) sau radioactive ƒ trecerea apelor de suprafață prin zone cu fenomene de eroziune a solului ƒ prin intermediul vegetației de pe maluri, care produce o impurificare prin căderea frunzelor sau plantelor întregi în apă.

2. Surse de poluare artificială 

2.1 Apele  uzate: constituie principala sursă de poluare permanentă. După proveniența lor, există următoarele categorii de ape uzate:  

ape uzate orășenești, care reprezintă  un amestec de ape menajere  și industriale, provenite de la gospodăriile centrelor populate, precum  și de la diferitele unități industriale;  

ape uzate industriale,  rezultate din apele folosite în procesul tehnologic industrial;  

ape uzate de la ferme de animale și păsări care, au în general caracteristicile apelor uzate orășenești, poluanții principali fiind substanțele organice în cantitate mare  și materialele în suspensie;

ape uzate meteorice, care înainte de a ajunge pe sol, spală din atmosferă poluanții existenți în aceasta. Aceste ape de precipitații care vin în contact cu terenul unor zone sau incinte amenajate sau al unor centre populate, în procesul scurgerii,   antrenează  atât ape uzate de diferte tipuri, cât  și deșeuri, îngrășăminte chimice, pesticide,  astfel încât în momentul ajungerii în receptor pot conține un număr mare de poluanți.  

ape uzate radioactive, care conțin ca poluant principal substanțele radioactive rezultate de la prelucrarea, transportul  și utilizarea acestora; o apele uzate provenite de la navele maritime sau fluviale, conțin impurități deosebit de nocive cum ar fi: reziduuri lichide  și solide, pierderi de combustibil, lubrifianți etc;
[Constantin Munteanu, 2011]

Consecințele poluării:

Asupra mediului:

• posibilitatea contaminării sau poluării chimice a animalelor acvatice;

• contaminarea bacteriologică sau poluarea chimică și radioactivă a legumelor, fructelor sau a zarzavaturilor;

• Distrugerea florei microbiene proprii apei ceea ce determină micșorarea capacității de debarasare față de diverși poluanți prezenți la un moment dat.

Asupra sănătătii:

Majoritatea bolilor din organism sunt cauzate de faptul că oamenii nu beau suficientă apă sau apă băuta nu are cele mai bune calități.

Asupra calitatii apelor:

În viața colectivităților umane, apele sunt utilizate zilnic atât ca aliment cât și în asigurarea igienei personale. În medie, în 24 de ore, un om adult consumă în scopuri alimentare 2-10 l de apă. [Gabriela Dumitran – Poluarea apelor de suprafata]

2.2. Poluarea radioactivă a apelor de suprafață

Poluarea radioactivă este produsă de substanțele radioactive și reprezintă contaminarea artificială a mediului cu radiații ce depășesc anumite niveluri. Poluarea radioactivă afectează toate componentele mediului contaminând atât mediul natural cât și cel artificial. Astfel, sunt supuse poluării radioactive factorii naturali (ai mediului cu rol existențial: apa, atmosfera, solul.

Monitorizarea radiațiilor este o componentă de bază a radioprotecției, care asigură mijloacele de evaluare a expunerii individuale sau a grupurilor critice și cuprinde ansamblul activităților întreprinse pentru supravegherea, controlul și estimarea expunerii la radiații și materiale radioactive. O bună parte din aceste acivități sunt dedicate măsurării propriu-zise a radiațiilor, dar cel puțin la fel de importantă este interpretarea datelor obținute prin măsurari.

In funcție de obiective monitorizarea radiațiilor poate fi clasificată în următoarele categorii:

Monitorizarea sursei – se realizează prin măsurarea directă a sursei respective și a emisiilor sale radioactive.

Monitorizarea mediului – are drept obiective măsurarea nivelului radiațiilor în probe de mediu reprezentative pentru căile de expunere a populației.

Scopul monitorizării radioactivității mediului este determinarea distribuției spațiale și temporale a radioactivității, variațiilor și proceselor de acumulare, evaluarea impactului instalațiilor nucleare asupra mediului și a dozelor de iradiere a populației din surse naturale și artificiale.

2.3. Rolul protecției mediului

Este deja acceptat faptul că prin protecția mediului se înțelege totalitatea acțiunilor menite să asigure conservarea resurselor naturale și protejarea calității componentelor mediului inconjurător. Din această definiție rezultă și rolul protecției mediului înconjurător în etapa actuală de dezvoltare a statelor lumii. [Oprean C., Suciu O., 2005]

2.4. Protecția apelor

Leagănul vieții pe Terra, apa, continuă sa aibă și astăzi un rol esențial și preponderent pentru menținerea vieții, fiind prin aceasta indispensabilă și având o valoare intrinsecă, inestimabilă în bani.

Se apreciază că, în ultimele decenii, nivelul de poluare a apelor a crescut îintr-un mod îngrijorător, în special în zonele de pe glob în care dezvoltarea industrială și creșterea populației s-a făcut intr-un ritm rapid și necontrolat, ceea ce nu a permis luarea din timp a unor măsuri de protejare a apelor. În general, se constată, în afara unei poluări naturale permanente sau accidentale ( trecerea apelor prin zone cu roci solubile, peste soluri erodate, inundate vegetal, amestecate cu ape puternic mineralizate ca urmare a erupțiilor vulcanice, cutremurelor sau spălării de falii), asupra cărora nu există practic un control și poluări artificiale, datorate activităților umane industriale (practic nu există ramură a industriei care să nu genereze ape uzate, cu conținut adeseori mult peste limita admisă, în substanțe considerate de legislatia actală ca fiind poluante sau chiar toxice), menajere, agrozootehnice sau de altă natură.

Ca urmare a formelor extrem de diverse pe care le îmbracă poluarea apelor, au fost stabilite strategii multiple de protecție împotriva poluării acestora:

prin identificarea surselor de poluare (indiferent dacă acestea sunt permanente, nepermanente sau accidentale), stabilirea indicatorilor de calitate, reglementarea nivelurilor de la care se consideră că apele ( în funcție de natura lor) devin poluante și legiferarea la nivel local, zonal, național, comunitar și internațional a măsurilor adecvate de protecție a acestora;

prin crearea de atitudini, responsabilități, motivații, conștientizări, comunicări și, în special a unor cadre juridice adecvate și favorabile gestiunii și protecției apelor, și asceasta într-un acord strâns cu condițiile de mediu diferite, existente in diverse regiuni ale globului;

prin aplicarea pe scară largă, în mod preventiv, a unor biotehnologii neplouante în procesele industriale saui din altă ramură a economiei care contribuie la poluarea apelor;

prin generalizarea utilizării tehnologiilor de recuperare, reciclare și revalorificare a apelor uzate și prin îmbunătățirea continuă a tehnicilor de epurare a acestora;

prin instituirea în jurul surselor de apă importante a unor zone de protecție sanitară. [Letiția Oprean, 2012]

Capitolul 3. Validarea metodei de analiză a activității beta globale

3.1. Procedură pretratare

3.1.1. Recoltarea

Bidoanele de plastic (5 l) pentru transport, sunt tratate înainte de a se recolta proba, cu HCI 10%, spălate cu soluție de detergent 10% și spălate apoi cu apă distilată până la înlăturarea completă a acidului și detergentului.

Probele de apă de suprafată se recoltează de pe firul apei, sau dacă este posibil de acolo unde viteza curentului apei este mai mare.

La punctul de recoltare se procedează astfel:

– se scufundă găleata de capacitate 10 L, recoltarea făcandu-se dintr-un strat de apă de 5-10 cm adâncime.

– se ridică găleata la suprafață și se rastoarnă conținutul ei în bidonul de plastic.

– proba se eticheteaza cu data prelevării, locația și numele/prenumele persoanei care efectuează recoltarea.

3.1.2 Preparare probe

Prepararea probelor de apă de suprafață în vederea analizei beta globale:

Din proba de apă identificată se ia pentru preparare un volum măsurat V(l) utilizându-se un cilindru gradat, astfel încat după calcinare valoarea lui ρ să fie cel puțin 0,1. De obicei cantitatea de apa procesată este de 5 litri.

Se pune vasul Berzelius cu proba la evaporare până ce volumul de apă este redus la aproximativ 50 ml pe baia de nisip evitându-se fierberea.

Pentru a se evita depunerea de material solid pe pereții capsulei, pe măsură ce nivelul probei scade, se spală din timp în timp partea de deasupra nivelului probei cu soluție de apă și alcool, prin stropire cu piseta și frecare cu bagheta de sticlă.

Proba este lasată să se răcească.

Soluția concentrată este apoi transferată într-o capsulă de porțelan care a fost pregatită prin incalzire în prealabil la 3500 C.

Ne asigurăm că proba din capsulă este rece.

Cu atenție se evaporă conținutul capsulei pâna la sec (evaporare totală). Pentru a evita stropirea, capsula se expune sub lămpile cu infraroșu și se continuă încalzirea până ce fumul de acid sulfuric este evaporat.

Capsula cu proba se transferă în cuptorul de calcinare timp de o oră la temperatura de (350 ± 10)0 C, se lasă la răcit la temperatura camerei, după care se mojarează.

Se cântarește o taviță de măsurare, curățită în prealabil cu alcool etilic și se notează masa.

Proba se fixează picurând câteva picături de solvent organic volatil, după care este lăsată să se usuce pâna la o masă constantă.

Se cântarește tăvița cu proba.

3.2. Descriere echipament de măsurare- radiometrul model MPC 9300

MPC 9300 este un instrument versatil de numărare alfa/beta, foarte potrivit pentru aplicațiile de numărare cu rare cerințe de prelevare. Eficiența mare a numărării alfa și fondul scăzut alfa dau o detecție ultra scăzută a activității alfa. Numărarea simultană și cea separată dă o eficiență mare a detecției beta. Multe aplicații de numărare beta nu necesită fonduri ultra scăzute, electronica asociată și ecranarea necesară pentru permiterea acesteia. MPC 9300 poate detecta particule beta de energii foarte scăzute cum sunt C14 și H3, cu eficiență foarte mare, limitată doar de către auto-absorția din matricea probei.

Figura 6. Radiometrul model MPC 9300

Probe de hârtie de filtru, pânză, vapori de apă sau sol sunt plasate în curieri ai planșelor de 1 sau 2 inch diametru și introduse în instrument pentru numărare. Mai mult decât a fi un numărător de bază, acest instrument combină simplitatea și fiabilitatea mare a detectorilor nucleari (un contor proporțional cu curgere de gaz) cu procesarea semnalului starea tehnică și convenția de operare controlată a microprocesorului. Calibrările fundamenatale care se folosesc pentru a măsura orele sunt acum realizate automat și nesupravegheat.

Operarea este controlată prin intermediul unei console cu panou cu afișaj cu cristale lichide (LCD). Rutinele de numărare, vizionare, tipărire, memorare, setare și calibrare sunt selectate folosind butoanele funcțiilor și o tastatură. Dacă se dorește, parametrii instrumentului și cei ai calibrării pot fi protejați cu ajutorul backup-ului bateriei și a unui cod de trecere (parolă). Un calendar/ceas din backup-ul bateriei urmărește fiecare numărare cu data și timpul curente. Un buffer circular de date menține o istorie a ultimelor o sută de probe numărate, în modul Memory al operării.

Detectorul MPC-ului 9300

Detectorul semisferic proporțional cu curgere de gaz folosit în MPC 9300 este destinat performanței și serviceabilității. Detectorul placat cu aur rezistă la atacuri de la chimicale caustice și este ușor de curățat. Operare cu ferestre permite eficiența energetică scăzută, dar minimizează efectele contaminării accidentale a detectorului. Fereastra de intrare ultra subțire folosită asigură eficiența maximă realizabilă cu operarea cu fereastră.

Mecanismul precis de transport al probei

Un mecanism precis de transport al probei transferă lin proba la detector pentru numărare. Mecanismul include întreținerea legăturilor libere și un absorber șoc pentru a minimiza disturbanța probei. Precizia toleranțelor mecanice elimină necesitatea reglărilor și alinierilor și asigură un timp de viață lung al operării.

3.3. Măsurarea activității radionuclizilor beta globali în probe de mediu

3.3.1. Procedeul de măsurare

Instrumentul recomandat pentru măsurarea globală a activității beta este radiometrul cu contor proporțional cu circulație de gaz, detector de gardă în anticoincidență și incinta de fond scăzut. Instrumentul la care se referă această procedură este marca PIC model MPC 9300.

Se pregătește aparatul ca pentru măsurarea unei probe (presiunea gazului P-10 va fi setată la 10 psi, iar debitul de curgere la 60 cc/min.), și se efectuează o purjare cu gaz P-10 timp de 15-30 minute.

Display-ul aparatului este cel de așteptare, afișând ora și data.

Determinarea ratei medii a fondului (Observație: această operație se face o dată pe zi, la începutul activităților de măsurare)

Se fac cel puțin patru măsurători ale fondului astfel:

Se plasează în suportul probei o taviță goală, curată, identică cu cea în care se află proba de măsurat, apoi se așează suportul probei cu tavița goală pe brațul de inserție după care, rotind și ridicând pârghia de acționare a brațului, se introduce proba sub detector, cât mai aproape de fereastra acestuia;

Se apasă butonul COUNT, pe ecran va apărea afișat „Alpha and Beta”, se apasă din nou butonul „COUNT” și pe ecran va apărea afișat „Psetmins” aparatul așteptând introducerea timpului presetat pentru un ciclu de numărare;

Se setează timpul de numărare la 15 min și se apasă butonul „ENTER”;

Se apasă butonul COUNT, pe ecran va apărea afișat „Enter to start”

Se apasă butonul ENTER, pe ecran va apărea afișat timpul scurs, indicând începerea secvenței de numărare

După încheierea ciclului de numărare, display-ul va afișa ecranul de așteptare (ora și data). Se apasă repetat butonul VIEW pentru a vizualiza și nota în caietul de lucru datele rezultate în ciclul de numărare, sau, prin apăsarea butonului „PRINT” pot fi tipărite la imprimantă. Aceste date apar pe rând, după cum urmează:

Timpul de numărare scurs (pentru un ciclu încheiat setat la 15 minute, valoarea afișată este „15”);

Timpul de numărare rămas din ciclu (pentru un ciclu încheiat, valoarea afișată este „0.00”);

Numărul de impulsuri (evenimente) numărate în platoul alfa, pe ecran apărând:

A CTS valoare

Numărul de impulsuri (evenimente) numărate în platoul beta, pe ecran apărând:

B CTS valoare

Rata de numărare în platoul alfa, pe ecran apărând:

A CPM valoare

Rata de numărare în platoul beta, pe ecran apărând:

B CPM valoare

Tensiunea de lucru, pe ecran apărând: VOLTS valoare

Se notează toate aceste date în caietul de lucru, la rubrica „Determinare Fond”;

Se repetă pașii (2) – (7) de cel puțin trei ori și se efectuează determinarea ratelor medii de numărare pentru fond în cele două platouri;

Măsurarea probei de interes

Odată ce fondul este determinat, se pot efectua măsurări de probe. Procedura de operare este identică cu cea pentru fond, pașii (1) – (7), cu urmatoarele excepții:

Tăvița goală cu care s-au efectuat măsurătorile pentru fond va fi înlocuită cu tăvița cu proba de analizat;

Datele rezultate din măsurători vor fi notate în caietul de lucru la rubrica „Măsurare probă: …codul probei…”

După efectuarea măsurătorilor, datele brute rezultate din măsurători și notate în caietul de lucru vor fi prelucrate pentru a efectua determinarea activității probelor.

3.4. Rezultate experimentale

3.4.1. Calculul concentrației de activitate

Activitatea beta:

Întrucât radiometrul marca PIC model MPC 9300 este dotat cu discriminator, concentrația de activitate beta a probei măsurate, cA (în Bq/l) se va calcula în acest caz cu ajutorul relației:

(1)

unde:

cA- concentrația de activitate beta a probei măsurate [Bq/l]

rg – rata de numărare brută (cu fond) a probei [cts/sec],

r0 – rata de numărare a fondului [cts/sec],

ε- eficacitatea de numărare pentru standardul radioactiv specificat

V–volumul echivalent cantității de probă din tăvița de măsurare [l]

(2)

(3)

unde:

Vt – volumul de probă recoltat [l]

m – masa de reziduu rezultat [mg]

mr – masa de reziduu depozitată pe tăvița de măsurare [mg]

(4)

unde:

rs – rata de numărare brută (cu fond) a sursei etalon [cts/sec]

A –activitatea beta a sursei de calibrare [Bq]

3.4.2. Calculul incertitudinii de măsurare

Incertitudinea standard

Incertitudinea standard funcție de concentrația de activitate beta u(c) în (Bq/l) ascociată rezultatelor se determină cu ajutorul relației:

(5)

Incertitudinea timpului de numărare este neglijată.

Incertitudinea relativă standard funcție de w, este calculată folosind ecuația:

(6)

unde:

incertitudinea relativă asociată eficienței : u

incertitudinea relativă funcție de volum

(7)

unde:

– incertitudinea relativă datorată repetabilității

– incertitudinea relativă ascociată măsurării cu balanța ABJ 220-4M

– incertitudinea relativă de etalonare cilindru

Pragul de decizie, este obținut din formula următoare:

Limita de detecție este calculată folosind ecuația următoare:

Limitele de încredere inferioară , și limita de încredere superioară se calculează folosind relațiile:

Dacă atunci În acest caz,

Unde și

3.4.3. Rezultate experimentale

Identificare probe:

Denumire probă: P1-Olt-ianuarie

Cantitate de apă de suprafață recoltată: 5 l

După aducere la sec, uscare la infraroșu și calcinare a rezultat o cantitate m = 0.8810 g

Din totalul probei s-a luat o cantitate mr= 0.4273 g pentru analiza beta global

Suprafața tăviței de măsurare: S=706,5 cm2

Denumire probă: P2-Olt- februarie

Cantitate de apă de suprafață recoltată: 5 l

După aducere la sec, uscare la infraroșu și calcinare a rezultat o cantitate m = 1.6570 g

Din totalul probei s-a luat o cantitate mr= 0.4709 g pentru analiza beta global

Denumire probă: P3-Olt- martie

Cantitate de apă de suprafață recoltată: 5 l

După aducere la sec, uscare la infraroșu și calcinare a rezultat o cantitate m = 0.5387 g

Din totalul probei s-a luat o cantitate mr= 0.3967 g pentru analiza beta global

Calculul concentrației de activitate și al incertitudinii de măsurare

Denumire probă: P1-Olt-ianuarie

densitatea probei:

volumul echivalent:

timpul de măsurare al probei: t = 900 sec.

numarul de impulsuri al fondului : F = 2 cts

numărul de impulsuri al probei: N = 44 cts

rata de numărare brută:

rata de numarăre a fondului :

eficiența de numărare: ε = 0.2521 (valoare obținută din certificatul de etalonare)

concentrația de activitate a probei:

incertitudinea standard:

(valoare calculată luându-se în calcul cumulul erorilor echipamentelor de masură principale și intermediare)

pragul de decizie:

Pragul de decizie, este obținut din formula următoare:

limita de detecție

Limita de detecție este calculată folosind ecuația următoare:

limitele de încredere

Limitele de încredere inferioară , și limita de încredere superioară se calculează folosind relațiile:

Dacă atunci În acest caz,

Unde și

P1-Olt-ianuarie: 0.08 ± 0.01 Bql

Denumire probă: P2-Olt- februarie

densitatea probei:

voumul echivalent:

timpul de măsurare al probei: t = 900 sec.

numărul de impulsuri al fondului : F = 2.5 cts

numărul de impulsuri al probei: N =22 cts

rata de numărare brută:

rata de numărare a fondului :

eficiența de numărare: ε = 0.2521 (valoare obținută din certificatul de etalonare)

concentrația de activitate a probei:

incertitudinea standard:

(valoare calculată luându-se în calcul cumulul erorilor echipamentelor de măsura principale și intermediare)

pragul de decizie:

Pragul de decizie, este obținut din formula următoare:

limita de detecție

Limita de detecție este calculată folosind ecuația următoare:

limitele de încredere

Limitele de încredere inferioară , și limita de încredere superioară se calculează folosind relațiile:

Dacă atunci În acest caz,

Unde și

P2-Olt- februarie: 0.06 ± 0.02 Bq/l

Denumire probă: P3-Olt- martie

densitatea probei:

voumul echivalent:

timpul de măsurare al probei: t = 900 sec.

numarul de impulsuri al fondului : F = 2.75 cts

numărul de impulsuri al probei: N =35 cts

rata de numărare brută:

rata de numărare a fondului :

eficiența de numărare: ε = 0.2521 (valoare obținută din certificatul de etalonare)

concentrația de activitate a probei:

incertitudinea standard:

(valoare calculată luându-se în calcul cumulul erorilor echipamentelor de masură principale ăi intermediare)

pragul de decizie:

Pragul de decizie, este obținut din formula următoare:

limita de detecție

Limita de detecție este calculată folosind ecuația următoare:

limitele de încredere

Limitele de încredere inferioară , și limita de încredere superioară se calculează folosind relațiile:

Dacă atunci În acest caz,

,

și

P3-Olt : 0.04 ± 0.01 Bq/l

Centralizare valori:

Fig.1 Concentrația activității beta globale în probe de apă din Râul Olt.

În figura de mai sus este reprezentată concentrația de activitate beta global în funcție de zona de prelevare, inclusiv incertitudinea de măsurare.

Capitolul 4. Concluzii

Poluarea radioactivă prezintă un interes deosebit în procesul de deteriorare a mediului care poate aduce prejudicii mari omenirii. În vederea realizării protecției mediului împotriva poluării radioactive, se impune cunoașterea surselor de contaminare și a căilor de expunere a organismului uman la acțiunea produșilor radioactivi pentru sănătatea populației, dar și o monitorizare permanentă pentru a se putea ține sub control calitatea mediului și pentru a se putea intervenii prin măsuri de reducere a cauzelor care produc expunerea suplimentară.

În urma monitorizării nu am constatat o poluare radioactivă. Valorile concentrației de activitate beta global a probelor de apă de suprafață se află sub limita maxim admisă.

Astfel se poate constata că suprafețele de unde au fost recoltate probele prezintă o radioactivitate naturală care nu crește concentrația radionuclizilor și nu are efecte negative majore, dovedindu-se a fi principala sursă de iradiere a populației. Aceasta provenind din: razele cosmice, radiația emanată de sol, etc.

Expunerea omului la radionuclizii prezenți în mediu se face prin inhalarea de aer, prin ingestia cu alimente sau apă sau în urma unei expuneri externe la radionuclizi aflați în suspensie în aer sau în depozitele din sol.

Activitatea corespunzătoare a unui radionuclid din mediu este, în general, mai slabă când deșeul se găsește în mediul marin. În acest caz, transferul la om se face exclusiv prin consumul de pește și fructe de mare. Dozele colective sunt puțin mai mari când radionuclidul este deversat într-un sistem de apă dulce, mai cu seamă dacă apa este folosită direct de către consumatori.

Poluarea apelor cu deșeuri radioactive este foarte periculoasă, motiv pentru care se impun măsuri majore la locul de deversare a acestora, precum și obligativitatea tratării apelor contaminate.

Algele concentrează de 1000 de ori mai multe substanțe radioactive decât se află în apă, fitoplanctonul de 5000 de ori, iar animalele acvatice le concentrează și mai mult. Plantele terestre le concentrează mai ales în frunze și tulpini, de aici pericolul pentru ierbivore, care le concentrează și mai mult, laptele fiind cel care vehiculează masiv aceste radiații.

Omul, ultima verigă a lanțului trofic, preia aceste elemente poluate ce pătrund în tubul digestiv după absorbția alimentelor animale și vegetale poluate radioactiv. Acest proces este posibil datorită fenomenului de substituire între elementele radioactive și cele de care organismul are nevoie.

Bibliografie

Marius Stamate, Gabriel Lazăr, 2007, „Radiația nucleară. Efecte și aplicații”, editura Pim, Iași;

Paschoa, A.S., Steinhäusler, F., 2010. “Terrestrial, Atmosphetic, and Aquatic Natural Radioactivity”;

Ouseph,P., 1975, “Introduction to Nuclear Radiation Detectors”, New York: Plenum Press;

Ioan Ursu, 1973, „Energia atomică”, editura Științifică, București;

Viorel Malinovchi, 2014, “Radioactivitatea și radiația”, editura Universității din Pitești;

Bruno Comby, 2001, “Energia nucleară și mediul”, Editura TNR, București, p 54-76;

Marcu, GH., 1996, “Elemente radioactive. Poluarea mediului si riscurile iradierii”, Editura Tehnică, București;

Karin Popa, Doina Humelnicu, Alexandru Cecal, 2000,ˮ Radioactivitatea mediului înconjurătorˮ, editura Matrix Rom, p 65-72.

Toma Alexandru, Cristian Nicolae Dulama, Valeca Șerban Constantin, Valeca Monica, 2010, “Transferul radionuclizilor în sisteme acvatice de suprafață”, editura Universității din Pitești”, p. 15-23.

Malinovschi Viorel, 2009, “Fizica și Atomică și Nucleară”, Editura Universității din Pitești, p 296-298.

Uttomark, P., Wall, P., 1975, „Lake classification for water quality management”, University of Wisconsin Water Research Center;

. Florina Bran, Ildikó Ioan, Marin Dinu, Carmen Mőckesch, 1999, „Mic lexicon de protecția mediului”, editura Economică, București;

Constantin Munteanu, Mioara Dumitrașcu, Romeo-Alexandru Iliuță, 2011, „Ecologie și protecția mediului”, Editura Balneară, București;

.Gabriela Dumitran – Poluarea apelor de suprafata

Letiția Oprean, 2012, „Apa- resursă fundamentală a dezvoltării durabile”, editura Academiei Române, București.

Ștefănescu Ioan, Dozimetrie și radioprotecție, note de curs, 2013, editura Universității din Pitești, 20-93.

Articole

Mihaela Vladu, G. Bubulașa, N. Bidica, 2011, Radioactivity Environment – Measurements of Gamma and Global Beta Activity Around Experimental Pilot Plant for Deuterium and Tritium Separation,Proceeding "A 17-a Conferință Națională cu participare internațională “Progrese în Criogenie și Separarea Izotopilor”, Călimănești – Căciulata, p 6-7.

Marin Constantin, 2013, ”Development of the small and modular reactors-a good aproach to manage the critical knowledge of nuclear energy sector”, Journal of Nuclear Research and Development, p.1-2.

Paschoa, A.S, Steinhäusler, F., 2010, “Terrestrial, Atmosphetic, and Aquatic Natural Radioactivity”, Radiactivity in the Environment Elsevier