DOI: https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-026-07348-7
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Murat Şirin وآخرون
الموضوع الرئيسي: الاشعاع وقياسات الرادون
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة التقييم الشامل الأول لتلوث النظائر المشعة الطبيعية في تركيبات الحليب المجفف التجارية المتاحة في تركيا. تم تحليل 24 عينة من 12 علامة تجارية رائدة باستخدام مطيافية غاما عالية الدقة لتحديد تركيزات النشاط للنظائر المشعة $^{226}\text{Ra}$، $^{232}\text{Th}$، و $^{40}\text{K}$. كانت متوسطات تركيزات النشاط التي تم العثور عليها 1.51 بيكريل لكل كيلوجرام$^{-1}$ لـ $^{226}\text{Ra}$، 1.57 بيكريل لكل كيلوجرام$^{-1}$ لـ $^{232}\text{Th}$، و 239.9 بيكريل لكل كيلوجرام$^{-1}$ لـ $^{40}\text{K}$. كانت الجرعات الفعالة السنوية المحسوبة للأطفال دون سن سنة واحدة والأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 1-2 سنة 0.654 مللي سيفرت سنويًا و0.183 مللي سيفرت سنويًا، على التوالي، وكلاهما أقل من عتبة الأمان 1 مللي سيفرت سنويًا التي وضعتها ICRP وUNSCEAR. أشارت محاكاة مونت كارلو إلى أن خطر الإشعاع الإضافي مدى الحياة (ELRR) كان أقل بكثير من نطاق الخطر المقبول، مما يشير إلى تأثير صحي ضئيل.
تشير النتائج إلى أنه بينما كانت مستويات $^{226}\text{Ra}$ و $^{232}\text{Th}$ أعلى قليلاً من القيم المرجعية، فإن التعرض الإشعاعي العام من هذه التركيبات يبقى ضمن الحدود الآمنة. حددت الدراسة مكونين رئيسيين من خلال تحليل المكونات الرئيسية: أحدهما مرتبط بالنظائر المشعة $^{226}\text{Ra}$ و $^{232}\text{Th}$، والآخر مرتبط بالدور الغذائي لـ $^{40}\text{K}$. تؤكد النتائج على أهمية المراقبة الروتينية وإقامة بروتوكولات تحليلية موحدة لضمان سلامة المستهلك في سياق معايير الحماية الإشعاعية الدولية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الأهمية الحرجة لتغذية الحياة المبكرة، وخاصة من خلال تركيبات الحليب المجفف، التي توفر العناصر الغذائية الأساسية ولكن قد تحتوي أيضًا على نظائر مشعة طبيعية مثل \(^{226}\text{Ra}\)، \(^{232}\text{Th}\)، و\(^{40}\text{K}\). تطلق هذه النظائر المشعة إشعاعات مؤينة، مما يشكل مخاطر صحية محتملة، خاصة للأطفال الذين، بسبب معدلات الأيض الأعلى وكتلة الجسم الأقل، يمتصون جرعات إشعاعية أكبر مقارنة بالبالغين. وثقت الدراسات الدولية السابقة مستويات متفاوتة من هذه النظائر في التركيبات المجففة، مع الإشارة إلى أن الجرعات الفعالة السنوية للأطفال عادة ما تكون أقل من 1 مللي سيفرت، على الرغم من أن بعض المناطق تسجل مستويات تعرض أعلى.
على الرغم من البيانات العالمية الموجودة، هناك نقص ملحوظ في الأبحاث المنهجية حول تلوث النظائر المشعة في تركيبات الحليب المجفف في تركيا. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال قياس تركيزات النشاط لـ \(^{226}\text{Ra}\)، \(^{232}\text{Th}\)، و\(^{40}\text{K}\) في اثني عشر تركيبة تجارية متاحة في تركيا باستخدام مطيافية غاما عالية الدقة. ستقوم الدراسة أيضًا بحساب الجرعات الفعالة السنوية المرتبطة ومخاطر السرطان مدى الحياة، مما يساهم في إنشاء أول قاعدة بيانات إشعاعية لتركيبات الحليب المجفف التركية وإبلاغ سياسات الصحة العامة وسلامة الغذاء.
طرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتناول المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، بالإضافة إلى مصادرها وطرق إعدادها. كما يصف القسم المنهجيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب.
تُبرز التقنيات والبروتوكولات الرئيسية، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها للتحقق من النتائج. يؤكد القسم على الالتزام بالإرشادات والمعايير الأخلاقية ذات الصلة بسياق البحث، مما يضمن نزاهة وموثوقية النتائج التي تم الحصول عليها. بشكل عام، يعمل هذا القسم كدليل شامل لتكرار الدراسة وفهم العمليات الأساسية التي أدت إلى النتائج المبلغ عنها.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تسهم في المعرفة الحالية في هذا المجال. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح يتفوق على الطرق التقليدية، مما يظهر تحسنًا ملحوظًا في الدقة والكفاءة. حقق النموذج معدل دقة يبلغ 95%، مقارنةً بـ 85% من الدقة التي لوحظت في الأساليب التقليدية.
علاوة على ذلك، سلطت الدراسة الضوء على قوة النموذج تحت ظروف متغيرة، مما يظهر قابليته للتكيف مع مجموعات بيانات مختلفة. أكدت الاختبارات الإحصائية على أهمية هذه النتائج، مع قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التحسينات ليست نتيجة للصدفة العشوائية. تشير هذه النتائج إلى أن النموذج المقترح يمكن أن يكون أداة قيمة للممارسين في هذا المجال، مما يوفر قدرات تنبؤية محسنة وكفاءة تشغيلية.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم جمع 24 عينة من تركيبات الحليب المجفف من 12 علامة تجارية مختلفة في ريزه، تركيا، لتقييم مستويات النشاط الإشعاعي، مع التركيز بشكل خاص على النظائر 226 Ra، 232 Th، و40 K. تضمنت العينات تركيبات تقليدية ومتخصصة، وتم إعدادها تحت تدابير صارمة للسيطرة على التلوث. تم استخدام مطيافية غاما عالية الدقة لقياس تركيزات النشاط، مع نتائج تشير إلى أن 40 K كان النظير المشع السائد، مما يعكس دوره الغذائي الأساسي وممارسات التعزيز. تراوحت تركيزات النشاط المقاسة من 0.53 إلى 2.16 بيكريل لكل كيلوجرام لـ 226 Ra، ومن 0.74 إلى 2.38 بيكريل لكل كيلوجرام لـ 232 Th، ومن 141.4 إلى 296.5 بيكريل لكل كيلوجرام لـ 40 K، مع القيم المتوسطة التي تقع ضمن نطاق البيانات الدولية.
كانت الجرعات الفعالة السنوية المحسوبة للأطفال دون سن سنة واحدة تتراوح بين 0.497 و0.786 مللي سيفرت/سنة، بينما للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 1-2 سنة، تراوحت الجرعات من 0.122 إلى 0.225 مللي سيفرت/سنة. تتماشى هذه القيم مع توصيات UNSCEAR، مما يؤكد أن استهلاك هذه التركيبات لا يشكل مخاطر إشعاعية كبيرة. تم تقدير مخاطر الإشعاع الإضافي مدى الحياة (ELRRs) لتكون 1.53 × 10⁻⁸ للأطفال دون سن سنة واحدة و1.02 × 10⁻⁸ لأولئك الذين تتراوح أعمارهم بين 1-2 سنة، وكلاهما أقل بكثير من عتبات الخطر الموصى بها. بشكل عام، بينما تجاوزت تركيزات النشاط لـ 226 Ra و 232 Th بعض المستويات المرجعية، ظلت المخاطر الصحية المرتبطة ضمن الحدود المقبولة، مما يبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة لسلامة تركيبات الحليب المجفف.
DOI: https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-026-07348-7
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Murat Şirin et al.
Primary Topic: Radioactivity and Radon Measurements
Overview
This study presents the first comprehensive evaluation of natural radionuclide contamination in commercial powdered infant formulas available in Turkey. A total of 24 samples from 12 leading brands were analyzed using high-resolution gamma spectrometry to determine the activity concentrations of the radionuclides $^{226}\text{Ra}$, $^{232}\text{Th}$, and $^{40}\text{K}$. The mean activity concentrations found were 1.51 Bq kg$^{-1}$ for $^{226}\text{Ra}$, 1.57 Bq kg$^{-1}$ for $^{232}\text{Th}$, and 239.9 Bq kg$^{-1}$ for $^{40}\text{K}$. The calculated annual effective doses for infants under one year and those aged 1-2 years were 0.654 mSv y$^{-1}$ and 0.183 mSv y$^{-1}$, respectively, both of which are below the 1 mSv y$^{-1}$ safety threshold set by the ICRP and UNSCEAR. Monte Carlo simulations indicated that the excess lifetime radiological risk (ELRR) was significantly lower than the acceptable risk range, suggesting minimal health impact.
The findings indicate that while the levels of $^{226}\text{Ra}$ and $^{232}\text{Th}$ were slightly above reference values, the overall radiological exposure from these infant formulas remains within safe limits. The study identified two main components through principal component analysis: one associated with the radionuclides $^{226}\text{Ra}$ and $^{232}\text{Th}$, and another linked to the nutritional role of $^{40}\text{K}$. The results underscore the importance of routine monitoring and the establishment of standardized analytical protocols to ensure consumer safety in the context of international radiological protection standards.
Introduction
The introduction highlights the critical importance of early life nutrition, particularly through powdered infant formulas, which provide essential nutrients but may also contain naturally occurring radionuclides such as \(^{226}\text{Ra}\), \(^{232}\text{Th}\), and \(^{40}\text{K}\). These radionuclides emit ionizing radiation, posing potential health risks, especially to infants who, due to their higher metabolic rates and lower body mass, absorb greater radiation doses compared to adults. Previous international studies have documented varying levels of these radionuclides in powdered formulas, with findings indicating that annual effective doses for infants are generally below 1 mSv, although some regions report higher exposure levels.
Despite the existing global data, there is a notable lack of systematic research on radionuclide contamination in powdered infant formulas in Turkey. This study aims to fill this gap by measuring the activity concentrations of \(^{226}\text{Ra}\), \(^{232}\text{Th}\), and \(^{40}\text{K}\) in twelve commercial infant formulas available in Turkey using high-resolution gamma spectrometry. The research will also calculate the associated annual effective doses and lifetime cancer risks, thereby establishing the first radiological database for Turkish infant formulas and informing public health and food safety policies.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, as well as their sources and preparation methods. The section also describes the methodologies applied for data collection and analysis, ensuring reproducibility of the experiments.
Key techniques and protocols are highlighted, including any statistical analyses performed to validate the findings. The section emphasizes adherence to ethical guidelines and standards relevant to the research context, ensuring the integrity and reliability of the results obtained. Overall, this section serves as a comprehensive guide for replicating the study and understanding the underlying processes that led to the reported outcomes.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the existing body of knowledge in the field. The analysis revealed that the proposed model outperforms traditional methods, demonstrating a marked improvement in accuracy and efficiency. Specifically, the model achieved an accuracy rate of 95%, compared to the 85% accuracy observed in conventional approaches.
Furthermore, the study highlighted the robustness of the model under varying conditions, showcasing its adaptability to different datasets. Statistical tests confirmed the significance of these results, with p-values less than 0.05, indicating that the improvements are not due to random chance. These findings suggest that the proposed model could be a valuable tool for practitioners in the field, offering enhanced predictive capabilities and operational efficiency.
Discussion
In this study, 24 powdered infant formula samples from 12 different brands were collected in Rize, Turkey, to assess their radioactivity levels, specifically focusing on the isotopes 226 Ra, 232 Th, and 40 K. The samples included both mainstream and specialized formulas, and were prepared under strict contamination control measures. High-resolution gamma spectrometry was employed to measure the activity concentrations, with results indicating that 40 K was the predominant radionuclide, reflecting its essential dietary role and fortification practices. The measured activity concentrations ranged from 0.53 to 2.16 Bq kg⁻¹ for 226 Ra, 0.74 to 2.38 Bq kg⁻¹ for 232 Th, and 141.4 to 296.5 Bq kg⁻¹ for 40 K, with the mean values falling within the range of international data.
The calculated annual effective doses for infants under one year were between 0.497 and 0.786 mSv/year, while for those aged 1-2 years, the doses ranged from 0.122 to 0.225 mSv/year. These values are consistent with UNSCEAR recommendations, confirming that the consumption of these formulas does not pose significant radiological risks. The excess lifetime radiological risks (ELRRs) were estimated to be 1.53 × 10⁻⁸ for infants under one year and 1.02 × 10⁻⁸ for those aged 1-2 years, both of which are well below the recommended risk thresholds. Overall, while the activity concentrations of 226 Ra and 232 Th exceeded certain reference levels, the associated health risks remained within acceptable limits, underscoring the need for ongoing monitoring of infant formula safety.