DOI: https://doi.org/10.58629/mjms.v41i1.439
تاريخ النشر: 2026-06-29
المؤلف: Huda R. Algayyim وآخرون
الموضوع الرئيسي: الاشعاع وقياسات الرادون
نظرة عامة
تقييمت هذه الدراسة تركيزات اليورانيوم ($^{238}\text{U}$) والراديوم ($^{226}\text{Ra}$) في عينات الرواسب من المنطقة الساحلية للخليج العربي في رأس البش، البصرة، العراق، بهدف تحديد الامتثال للمعايير الدولية للسلامة. تم تحليل ما مجموعه ستة وثلاثين عينة من الرواسب باستخدام كواشف مسار نووي صلبة من نوع CR-39، مما كشف عن مستويات اليورانيوم تتراوح بين 8.587 جزء في المليون إلى 18.340 جزء في المليون ومستويات الراديوم بين 6.177 بيكريل·كجم⁻¹ و 13.192 بيكريل·كجم⁻¹. أشارت النتائج إلى تباين مكاني كبير وترابط ملحوظ بين تركيزات النظيرين المشعين. تجاوزت معظم القيم المقاسة الإرشادات التي وضعتها اللجنة الدولية لحماية الإشعاع (ICRP)، مما يشير إلى مخاطر صحية محتملة للسكان المحليين بسبب زيادة التعرض للإشعاع.
تمثل هذه الدراسة أول إنشاء لقاعدة بيانات محلية لتوزيعات اليورانيوم والراديوم في هذه المنطقة، باستخدام تقنيات الكشف CR-39 داخل حاويات أسطوانية محكمة الإغلاق. تسلط النتائج الضوء على أن تركيزات هذه النظائر المشعة في الرواسب مرتبطة بتكوين مياه البحر، مما يؤثر على مستويات تلوث الرواسب. أظهرت مواقع أخذ العينات المحددة تركيزات مرتفعة، خاصة حيث كانت مستويات اليورانيوم مرتفعة، مما يشير إلى خطر صحي محتمل للسكان القريبين بسبب التعرض للإشعاع ألفا وبيتا وغاما. تشير المقارنات مع الدراسات السابقة إلى أن مستويات النظائر المشعة في هذه المنطقة مرتفعة نسبيًا، مما يبرز الحاجة إلى مراقبة مستمرة وتقييم للسلامة الإشعاعية في المنطقة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث المواد المشعة الطبيعية (NORM)، وهي نظائر غير مستقرة تطلق إشعاعًا مؤينًا من خلال عمليات التحلل، مما يشكل مخاطر كبيرة على كل من البيئة وصحة الإنسان، خاصة في زيادة خطر الإصابة بالسرطان. تشمل النظائر المشعة الشائعة نظائر اليورانيوم (U-238 و U-235)، والثوريوم-232، والبوتاسيوم-40، والكربون-14، ومنتجات تحللها. يمكن أن تؤدي الأنشطة البشرية، مثل توليد الطاقة النووية، والتعدين، والعمليات الصناعية، إلى تفاقم تعرض الإنسان لهذه المواد الخطرة، بينما يمكن أن تهاجر النظائر المشعة الطبيعية إلى وسائط بيئية متنوعة، بما في ذلك الهواء والتربة والماء.
تركز الدراسة على قياس تركيزات اليورانيوم والراديوم في عينات الرواسب من منطقة رأس البش على طول ساحل الخليج العربي في البصرة، العراق. تعتبر هذه المنطقة ذات أهمية بيئية بسبب نظامها البيئي الساحلي الديناميكي وتأثير الأنشطة الصناعية، مما قد يؤدي إلى ارتفاع مستويات الإشعاع في الرواسب. تستخدم الدراسة كواشف مسار نووي صلبة (SSNTDs) لتحديد تركيزات النظائر المشعة، مما يوفر بيانات أساسية ضرورية لتقييم النشاط الإشعاعي البيئي والمخاطر الإشعاعية المحتملة في منطقة تفتقر سابقًا إلى دراسات إشعاعية شاملة. تهدف النتائج إلى معالجة الفجوات الموجودة في البيانات وإبلاغ التقييمات البيئية المستقبلية وتحليلات مخاطر الإشعاع.
الطرق
في هذه الدراسة، تم جمع عينات الرواسب من 36 موقعًا متميزًا في منطقة رأس البش في أكتوبر 2024، حيث تم أخذ كل عينة من عمق حوالي متر واحد تحت السطح. خضعت العينات لعملية تجفيف، حيث تم تجفيفها في الهواء لمدة ثلاثة أيام تليها تجفيف في الفرن عند 180 درجة مئوية لمدة أربع ساعات. لضمان حجم حبيبات موحد، تم طحن العينات ميكانيكيًا ونخلها من خلال شبكة 300 ميكرومتر. تم وضع كل عينة في حاويات بلاستيكية أسطوانية، مصممة بقطر داخلي يبلغ 2.1 سم وارتفاع 16.5 سم، حيث تم وضع كتلة معروفة من الرواسب في القاع. تم تثبيت كاشف مسار نووي صلب من نوع CR-39 على غطاء الحاوية، موضوعة على ارتفاع 8 سم فوق العينة.
لتأسيس توازن علماني بين الراديوم ($^{226}\text{Ra}$) والرادون ($^{222}\text{Rn}$)، تم إغلاق العينات لمدة 22 يومًا قبل تثبيت الكاشف، مما يسمح بتحقيق توازن محسوب بناءً على علاقة التحلل الإشعاعي (عزام وآخرون، 1995). بعد تحقيق التوازن، تم إعادة إغلاق الحاويات مع كواشف CR-39 وتعرضها للإشعاع لمدة 60 يومًا لجمع مسارات كافية من جزيئات ألفا من اليورانيوم ومنتجات تحلله. بعد التعرض، خضعت الكواشف لعملية حفر كيميائي في محلول هيدروكسيد الصوديوم، تلتها العد البصري لمسارات جزيئات ألفا باستخدام ميكروسكوب ضوئي بتكبير 200×. تم حساب كثافات مسارات جزيئات ألفا الكلية ($\rho$) باستخدام المعادلة $\rho = \frac{A_G}{G}$، حيث يمثل $A_G$ المساحة العالمية للرؤية.
النتائج
في قسم النتائج، تم تحديد تركيزات اليورانيوم-238 ($C_U$، بوحدة ppm) والراديوم-226 ($C_{Ra}$، بوحدة Bq·kg⁻¹) باستخدام المعادلتين 9 و 11. أظهرت قياسات كثافة مسارات جزيئات ألفا درجة عالية من الدقة، حيث بقيت الشكوك أقل من 2% عبر جميع العينات التي تم تحليلها.
تلخص الجدول 1 النتائج لكل عينة، موضحًا رقم العينة، وكثافة مسارات جزيئات ألفا الكلية المسجلة على كاشف CR-39 ($\rho_{CR}$)، وكتلة كل عينة بالجرامات، وتركيزات اليورانيوم-238 والراديوم-226 المحسوبة. توفر هذه النتائج رؤى حاسمة حول الخصائص الإشعاعية للعينات التي تم تحليلها.
المناقشة
في هذا القسم، تناقش الدراسة المنهجيات والنتائج المتعلقة بتركيزات اليورانيوم (²³⁸U) والراديوم (²²⁶Ra) في عينات الرواسب من ساحل الخليج العربي في رأس البش، البصرة، العراق. تم تأسيس الإطار النظري لحساب تركيز الرادون من خلال معادلات متنوعة، بما في ذلك تلك الخاصة بكثافة المسار، وثوابت الانتشار، وثوابت تحلل الرادون. تشير النتائج إلى أن تركيزات اليورانيوم في عينات الرواسب تراوحت بين 8.029 جزء في المليون إلى 18.34 جزء في المليون، متجاوزة المستويات الموصى بها التي وضعتها اللجنة الدولية لحماية الإشعاع (ICRP). تسلط الدراسة الضوء على أن التغيرات في مستويات النظائر المشعة تتأثر بعوامل مثل تكوين مياه البحر وعمق الرواسب.
تكشف النتائج عن ارتباط مقلق بين تركيزات اليورانيوم والراديوم العالية، حيث تم تسجيل أعلى محتوى راديوم عند 13.192 بيكريل•كجم⁻¹. تؤكد الدراسة على المخاطر الإشعاعية المحتملة المرتبطة بالتعرض المطول لهذه النظائر المشعة، خاصة في المناطق ذات التركيزات المرتفعة. تمثل هذه البحث جهدًا رائدًا لإنشاء قاعدة بيانات محلية للنظائر المشعة في هذه المنطقة، مما يشير إلى أن الوجود الطبيعي للمواد المشعة في قشرة الأرض، جنبًا إلى جنب مع تأثير مياه البحر، يسهم في المستويات الملحوظة. يحذر المؤلفون من أن التركيزات المكتشفة قد تشكل مخاطر صحية للسكان المحليين، مما يزيد من تعرضهم لمشاكل صحية مرتبطة بالإشعاع، بما في ذلك السرطان.
DOI: https://doi.org/10.58629/mjms.v41i1.439
Publication Date: 2026-06-29
Author(s): Huda R. Algayyim et al.
Primary Topic: Radioactivity and Radon Measurements
Overview
This study assessed the concentrations of uranium ($^{238}\text{U}$) and radium ($^{226}\text{Ra}$) in sediment samples from the coastal region of the Arabian Gulf at Raas Al-Besha, Basrah, Iraq, with the objective of determining compliance with international safety standards. A total of thirty-six sediment samples were analyzed using CR-39 solid state nuclear track detectors, revealing uranium levels ranging from 8.587 ppm to 18.340 ppm and radium levels between 6.177 Bq·kg⁻¹ and 13.192 Bq·kg⁻¹. The results indicated significant spatial variability and a notable correlation between the concentrations of the two radionuclides. Most measured values exceeded the guidelines set by the International Commission on Radiological Protection (ICRP), suggesting potential health risks for local populations due to increased exposure to radiation.
The research represents the first establishment of a local database for uranium and radium distributions in this region, utilizing CR-39 detection techniques within sealed cylindrical containers. The findings highlight that higher concentrations of these radionuclides in sediment are associated with the composition of seawater, which influences sediment contamination levels. Specific sampling sites exhibited elevated concentrations, particularly where uranium levels were high, indicating a potential health hazard for nearby residents due to exposure to alpha, beta, and gamma radiation. Comparisons with previous studies indicate that the radionuclide levels in this area are relatively high, underscoring the need for ongoing monitoring and assessment of radiological safety in the region.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM), which are unstable isotopes that emit ionizing radiation through decay processes, posing significant risks to both environmental and human health, particularly in increasing cancer risk. Common radionuclides include uranium isotopes (U-238 and U-235), thorium-232, potassium-40, carbon-14, and their decay products. Anthropogenic activities, such as nuclear power generation, mining, and industrial processes, can exacerbate human exposure to these hazardous materials, while naturally occurring radionuclides can migrate into various environmental media, including air, soil, and water.
The study focuses on measuring uranium and radium concentrations in sediment samples from the Raas Al-Besha area along the Arabian Gulf coastline in Basrah, Iraq. This region is ecologically significant due to its dynamic coastal ecosystem and the influence of industrial activities, which may lead to elevated radioactive levels in sediments. The research employs solid-state nuclear track detectors (SSNTDs) to quantify radionuclide concentrations, providing essential baseline data for assessing environmental radioactivity and potential radiological hazards in an area previously lacking comprehensive radiological studies. The findings aim to address existing data gaps and inform future environmental assessments and radiation risk analyses.
Methods
In this study, sediment samples were collected from 36 distinct locations in the Raas Al-Besha area in October 2024, with each sample taken from approximately one meter below the surface. The samples underwent a drying process, first air drying for three days followed by oven drying at 180 °C for four hours. To ensure uniform grain size, the samples were mechanically ground and sieved through a 300 µm mesh. Each sample was placed in cylindrical plastic containers, designed with an inner diameter of 2.1 cm and a height of 16.5 cm, where a known mass of sediment was positioned at the bottom. A CR-39 solid-state nuclear track detector (SSNTD) was affixed to the lid of the container, positioned 8 cm above the sample.
To establish a secular equilibrium between radium ($^{226}\text{Ra}$) and radon ($^{222}\text{Rn}$), the samples were sealed for 22 days prior to detector installation, allowing for a calculated equilibrium based on the radioactive decay relationship (Azam et al., 1995). After achieving equilibrium, the containers were resealed with the CR-39 detectors and exposed to radiation for 60 days to collect sufficient alpha-particle tracks from uranium and its decay products. Post-exposure, the detectors underwent chemical etching in a sodium hydroxide solution, followed by visual counting of alpha-particle tracks using an optical microscope at 200× magnification. The total alpha-particle track densities ($\rho$) were calculated using the formula $\rho = \frac{A_G}{G}$, where $A_G$ represents the global area of view.
Results
In the results section, the concentrations of uranium-238 ($C_U$, in ppm) and radium-226 ($C_{Ra}$, in Bq·kg⁻¹) were determined using equations 9 and 11. The alpha-particle track density measurements exhibited a high degree of precision, with uncertainties remaining below 2% across all analyzed samples.
Table 1 summarizes the findings for each sample, detailing the sample number, total alpha-particle track density recorded on the CR-39 detector ($\rho_{CR}$), the mass of each sample in grams, and the calculated concentrations of uranium-238 and radium-226. These results provide critical insights into the radioactive properties of the samples analyzed.
Discussion
In this section, the study discusses the methodologies and findings related to the concentrations of uranium (²³⁸U) and radium (²²⁶Ra) in sediment samples from the Arabian Gulf Coast at Raas Al-Besha, Basrah, Iraq. The theoretical framework for calculating radon concentration is established through various equations, including those for track density, diffusion constants, and radon decay constants. The results indicate that uranium concentrations in the sediment samples ranged from 8.029 ppm to 18.34 ppm, exceeding the recommended levels set by the International Commission on Radiological Protection (ICRP). The study highlights that variations in radionuclide levels are influenced by factors such as seawater composition and sediment depth.
The findings reveal a concerning correlation between high uranium and radium concentrations, with the highest radium content recorded at 13.192 Bq•kg⁻¹. The study emphasizes the potential radiological risks associated with prolonged exposure to these radionuclides, particularly in areas with elevated concentrations. The research represents a pioneering effort to establish a local database of radionuclides in this region, suggesting that the natural presence of radioactive materials in the Earth’s crust, combined with the influence of seawater, contributes to the observed levels. The authors caution that the detected concentrations may pose health risks to local residents, increasing their susceptibility to radiation-related health issues, including cancer.