بخشی از مقاله
مقدمه
انسانها غالباً در معرض تششع مواد رادیواکتیو طبیعی میباشند که اساساً ناشی از تمرکز فعالیت رادیونوکلوئیدهای موجود در پوسته زمین همانند سری
Ra-226 ) U-238 )، سری Th-232 و K-40 هستند، این مواد ممکن است در مواد مصنوعی و در هوا، آب و غذا و حتی در درون بدن وجود داشته باشند .(UNSCEAR, 2000; Nasr et al., 2006) رادیواکتیو طبیعی بطور وسیعی در محیط زمین و در سازندهای زمین شناسی مختلف و در خاک، سنگ، رسوب، گیاه، آب و هوا پراکنده میباشند ( Ajayi and Kuforiji
2001; Matiullah et al. 2004 ; Xinwei 2004; Yang et al. .(2005 تمرکز و پراکندگی رادیونوکلوئیدهای طبیعی Ra-226، Th-232،
U-235 ، Cs-137 و K-40 در سنگ و خاک در سراسر جهان یکنواخت نیست و بطور گسترده در مکانهای مختلف تغییر میکند. اغلب رسوباتی که در رودخانهها ته نشین مییابند سیلتها و شن هایی هستند که از هوازدگی و فرسایش سنگ و خاک نشات میگیرند ( Singh et al. 2005; Veiga et .(al. 2006 این امکان وجود دارد که منشاء مواد رادیواکتیو موجود در رسوبات محدوده مرداب بندر انزلی رودهای متعددی باشند که به مرداب میریزند که در این راستا ممکن است منشاء نا به هنجاری را به رودهای ورودی نسبت دهند که باید این موضوع بررسی گردد.
تالاب بندر انزلی در محدوده طول جغرافیایی 345000 -377500 E و عرض جغرافیایی 4136500 -4157500 N واقع می باشد (شکل.(1
رسوبات جلگه های ساحلی خزر( چه در دوران اخیر و چه در دوره پلیوستوسن)، تراسهای قدیمی و باقیمانده شنهای قدیم ساحلی اکثریت منطقه را می پوشاند و ساحل فعال همراه با شنهای ساحلی روان در شمال محدوده نمونه برداری دیده می شود، همچنین در فواصل دورتر و نزدیک به
شروع توپوگرافیهای موجود در موازات دریای خزر (دامنههای البرز) سنگهای با سیمان آهکی و سنگ ریزهها و واریزههای خاک که اساساً با منشاء پلیستوسن هستند نیز در منطقه دیده میشوند (دارابی، .(1391 محدوده تالاب انزلی شامل تالاب های آبکنار، سیاکشی م، شیجان و مرکزی می باشند که هر کدام از چندین رود تغذیه میکنند. تالاب آبکنار نیز در شمال ارتفاعات و جنوب دریاچه خزر واقع شده است (شکل(2 که از رودهایی همچون چافرود و آبهای زیرزمینی
منطقه و دریاچه خزر تغذیه میکند .(Ganjidoust et al., 2009)
رودهای م رغک، بهمبر، خالکایی، اسفند و کلسر از رودهایی هستند که به
تالاب سیاکشیم می ریزند. رودهای پسیخان و هندخاله به تالاب مرکزی و
بیجرود، تشرود، خمام و فرشکی نیز به تالاب شیجان می ریزند. هر کدام از این رودها ممکن است مقداری از مواد رادیواکتیو را در خود داشته باشند و یا تا حدودی باعث ایجاد تغییر غلظت عنصری در پوشش سطحی منطقه گردند که منبع آن در بالادست رود باشد که این نوع آلودگی آبها اهمیت خاص خود را داشته و آن را نمیتوان نادیده گرفت چرا که ممکن است عامل آنومالی کاذب باشد (Babaie et al., 2009)، از طرف دیگر کارخانههای صنعتی بسیاری نیز
در قسمت جنوب، جنوب غربی و غرب تالاب وجود دارند که ممکن است پساب ها و آلودگی های خود را وارد رودهایی کنند که روانه تالاب سیاکشیم و یا انزلی می شوند همچنین دفع فاضلاب بسیاری از شهرهای جنوب و غرب تالاب توسط بعضی از این رودها صورت میگیرد (شکل.(3
بنابراین با توجه به نوع آنومالی عنصری، آب و هوای منطقه، سنگهای پوشاننده منطقه، توپوگرافی و جهت جریان رودها، پساب کارخانه ها و افق نمونه برداری از عوامل مهم و تاثیرگذاری هستند که واقعی بودن و یا کاذب بودن یک آنومالی را میتوان مشخص نمود.
64
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته زمستان 92، شماره 10
شکل .1 موقعیت جغرافیایی تالاب بندر انزلی و رودهای واریز شده به تالاب
شکل .2 موقعیت جغرافیایی تالاب بندر انزلی، سیاکشیم، شیجان و مرکزی
شکل .3 موقعیت رودهای منتهی شده به تالاب انزلی و موقعیت نمونههای رسوب و نمونههای خاک برداشت شده در منطقه مورد مطالعه
65
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته
با مطالعات پیشین صورت گرفته در مناطق مختلف دنیا منشاء ناهنجاری های رادیواکتیو به عوامل متعددی نسبت داده شده است. کودهای تجاری استفاده شده در کشور برزیل حاوی عناصر رادیواکتیو بوده است ( Yamazaki and ( Geraldo, 2003; Saueia et al., 2004 که میزان محتویات وابسته به
سنگ منشاء بوده است .(Becegato et al., 2008)
مرداب انزلی به شدت متاثر از رودهای آلوده ای می باشد که به آن وارد می شوند و اصلی ترین فعالیت جهت جلوگیری از افزایش آلودگی، ممانعت از ورود آبهای آلوده صنعتی و فاضلابهای شهری به آن رودها میباشد. با هدف سنجش میزان رادیواکتیویته در بخش های مختلف کشور در کارهای مشابه ( Saghatchi 2010 ) در استان زنجان با اسپکترومتری اشعه گاما به این نتیجه رسیدند که غلظت متوسط فعالیت عناصر Ra-226 و K-40 در خاک منطقه به ترتیب برابر 88/5-22/9 Bqkg-1 و 497/4-162/6 Bqkg-1 بوده است که از مقدار متوسط جهانی بالاتر بوده است. کارهای مشابه دیگری در
قسمت های مختلف دنیا صورت گرفته است که هدف و مبنای آنها نشان دادن
میزان اکتیویته عناصر Ra-226 ، Th-232 ، U-235 ، Cs-137 و K-40
بوده است از این جمله تحقیقات می توان به حوضه اقیانوسی Patras-Rion در جنوب یونان (Papaefthymiou et al., 2011)، محدوده هیماچال در هند ( Rani et al., 2005) و محدوده دریاچه بارولوس در کشور مصر El-) ( Reefy et al., 2006 و بسیاری از تحقیقات دیگر بر روی نمونههای رسوب و خاک در کشورهای مختلف دنیا اشاره کرد.
مواد و روش ها
به منظور تعیین میزان غلظت عناصر پرتوزای طبیعی اورانیوم (U-235)، توریوم (Th-232) ، پتاسیم K-40) )، رادیوم ( Ra-226) و سزیم (Cs-137) در محدوده تالاب انزلی نمونه برداری صورت پذیرفت. غلظت هر پنج عنصر نامبرده با واحد (Bq/Kg) تعیین شده است. نوع نمونه ها، 26 نمونه رسوب و 7 نمونه آبی با حجم بالا ( 100 لیتر) بصورت پراکنده و فاقد نظم خاص (بصورت تصادفی) بوده است. آنالیز با استفاده از روش طیف نگاری گاما با آشکارسازهای
با قدرت تفکیک بالا صورت گرفته و دستگاههای آنالیز، با استفاده از آشکارسازهای ژرمانیومی فوق خالص (HPGe) ثابت هممحور از نوع P، با بازدهی های نسبی 38/5 و 55 درصد و همچنین آشکارسازهای ژرمانیومی فوق خالص (HPGe ) قابل حمل هممحور از نوع P، با بازدهی نسبی 41/3 درصد بوده است. نمونه ها پس از جمع آوری، به آزمایشگاه نمونه سازی خاک و رسوب منتقل شده و به مدت 72 ساعت در دمای محیط قرار گرفتند تا در این مرحله آب نمونه ها تبخیر گردد. سپس تحت دمای 150 درجه سانتی گراد و در مدت 24 ساعت در درون کوره قرار گرفتند. سپس با استفاده از آسیاب های فکی و
گلوله ای به صورت کامل خرد و نرم شده و از مش 50 عبور داده شدند. در
ادامه مقدار 950 گرم از هر نمونه در درون ظروف استاندارد مارینلی قرار
گرفتند و درب ظروف آب بندی شدند. پس از گذشت یک ماه و سپری شدن زمان تعادل رادیواکتیو، نمونهها با استفاده از آشکارسازهای مورد نظر تحت طیف نگاری گاما قرار گرفتند . قلههای 143، 163 و 185 کیلوالکترون ولت در طیف نمونهها نمایانگر حضور U-235 در هر نمونه می باشد. با توجه به منحنی کالیبراسیون بازدهی آشکارسازهای بکار گرفته شده و سطح خالص زیر هر انرژی از U-235، میزان فعالیت U-235 از هر نمونه مورد نظر ارزیابی شده است.
نمونههای رسوب با استفاده از واریوگرامهای ترسیم شده برای آنها در آزیموت های مختلف اقدام به تخمین شبکه در ابعاد 1000 m × 1000 m گردیده شده است. تخمین شبکه نمونه برداری با دقت بالا و با هدف کاهش
زمستان 92، شماره 10
هزینههای نمونهبرداری و آنالیز یکی از راهکارهای مفید و سازنده در اکتشاف عناصر میباشد .(Webster et al., 2001) دادههای حاصل شده از تخمین شبکه را جهت تعیین منطقه آنومال و امیدبخش مورد استفاده قرار داده و با روش هندسه فراکتالی تفکیک زمینه از آنومالی به عمل آمده است و این مرحله از مهمترین مراحل اولیه اکتشاف اورانیوم و تعیین منطقه امید بخش کانیزایی در مقیاس ناحیهای می باشد .(Bruce et al., 2004) نمودار جریان مراحل کار جهت جدایش و تفکیک زمینه از آنومالی بصورت (شکل (4 ترسیم شده
است.
به منظور انجام مطالعات اکتشافی مواد رادیواکتیو Ra-226 , U-235, Th-232, Cs-137, K-40، نمونههای رسوب از کناره های آبهای سطحی و مرداب بندر انزلی و محل برخورد تعدادی از آبراههها و رودها نشات گرفته است (شکل .(5 نرمالسازی دادهها در نرمافزار WinGslib و با روش گوسی صورت گرفته است و محاسبات ترسیم واریوگرام ها و تخمین آنومالی بر روی نرمال شده عناصر انجام گردیده است. در توصیف گام به گام (شبکهای) و کمیسازی تغییرات فضایی خاک واریوگرامها اهمیت بسزایی دارند. از این رو، ضروری است که برای داشتن مدلی که فرایند تغییرات فضایی را توصیف نماید از تکنیکهای مناسب جهت تخمین پارامترها استفاده گردد .(Minasny et al., 2005) واریوگرامها با یک دانش ریاضیاتی صریح ترسیم می گردند و قادر به توصیف کمی تغییرات فضایی خاک (McBratney and Pringle, 1999)، تعیین ناهمسانگردی در یک منطقه (Bohling, 2005)، پیش بینی خصوصیات خاک در مقیاس محلی و یا منطقه ای با روش کریجینگ، و همچنین طراحی تعداد بهینه نمونهها جهت برداشت می باشند. از این رو یک مدل خوب و تکنیک مناسب برای تخمین پارامترهای واریوگرام ضروری است ( Minasny et al., .(2005 معمولاً یک واریوگرام از داده هایی مخصوص و یا روشهای ممانی و برازش نمودن متعاقب یک مدل تئوری بر روی یک واریوگرام اجرا شده با
استفاده از روش حداقل مربعات غیر خطی بوجود میآید ( Webster and .(Oliver, 2001 جهت ترسیم واریوگرامها در ابتدا باید فاصله گام، تلورانس، شعاع تاثیر، حداقل و حداکثر تعداد نمونه جهت تخمین مشخص گردد و سپس با روش کریجینگ و از روی نمودار وریوگرامهای عناصر به تعیین راستای روند بیشترین و کمترین تغییرات پرداخته شود . جهت تخمین شبکه نمونه برداری با دقت بالا و با هدف کاهش هزینههای نمونه برداری و آنالیز این عمل بسیار مفید واقع خواهد شد .(Darabi et al., 2012)
با توجه به اینکه مبنای سنجش و میزان غلظت در نمونههای رسوب و نمونه های خاک با هم متفاوت است از این رو نمی توان آنالیز دادههای نمونههای برداشت شده از رسوبات منطقه را با دادههای نمونه های خاک مخلوط کرد بنابراین جهت نرمال سازی و تخمین آنومالی و همچنین اعمال روش هندسه فراکتالی تنها دادههای غلظت نمونههای رسوب را به کار میگیریم، از طرفی جامعه آماری نمونههای خاک که 7 نمونه را شامل میگردد تعداد نمونههای
کافی جهت تخمین و یا بررسی جداگانه را ندارد. در بررسی نمونههای رسوب مشاهده شده است که کمترین غلظت U در نمونهها 1/05(Bq/Kg) و بیشترین آن 13/49 (Bq/Kg) است که انحراف معیار کل مقادیر غلظت 2/28 بدست آمده است. با نرمالسازی داده ها انحراف معیار دادهها از 2/28 به 0/9582 و میانگین آنها از 3/7462 به -0/4916 میرسد که به مقادیر ایدهآل نرمال شده یعنی انحراف معیار برابر 1 و میانگین صفر نزدیک شده است همانگونه که ملاحظه میگردد با نرمالایز سازی دادهها به توزیع نرمال نزدیکتر میشوند (شکل .(6
66
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته زمستان 92، شماره 10
شکل .4 نمودار جریان مراحل واریوگرافی، تخمین و اجرای روش فراکتالی
شکل . 5 نمودار هیستوگرام عنصر U و نرمال شده آن NS) منظور نرمالایز شده غلظتها میباشد)
67
مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته زمستان 92، شماره 10
شکل .6 تشریح تلورانس h برای مجموعهای از جفت داده ها در فاصله پراکندگی با طول .h تلورانس با طول - 400 m در دامنه h و - 15 درجه در جهت مورد نظر پوشش داده میشود و هر نمونه در محدوده سایه زده شده میتواند جفت نمونه (x,y) باشد
