نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• ابوالفضل سلطانی ¹
• امین مرادی ²

¹ دانشیارگروه ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

² کارشناسی ارشد ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران.

چکیده

هدف از این تحقیق، تعیین شدت رادیواکتیویته طبیعی و شاخص­های خطر سنگ­های گرانیتی ایران است که به عنوان مصالح ساختمانی به صورت نما و سنگ­فرش کف و پلکان در فضاهای مسکونی استفاده می­شود. به منظور تعیین کاربری سنگ­های گرانیتی در راستای اهداف زیست­محیطی و توسعه پایدار، مقدار دوز مؤثر تشعشع این گرانیت­ها محاسبه شد. روش تحقیق براساس تعیین مقادیر ایزوتوپ های ²²⁶Ra، ²³²Th و ⁴⁰K توسط دستگاه اسپکترومتر جرم بر روی 62 نمونه از سنگ­های گرانیتوئیدی که از 13 منطقه ایران جمع آوری شده، صورت گرفته است. به­منظور صحت سنجی اطلاعات ایزوتوپی، مطالعات پتروگرافی شامل بافت، رنگ، نوع کانی­های اصلی و فرعی و تعیین نام دقیق گرانیت با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان بر روی نمونه­های سنگی نیز انجام شد. یافته­های این تحقیق نشان می­دهد که مشاهدات میکروسکوپی و داده­های ایزوتوپی با یکدیگر تطابق خوبی دارند. به عبارت دیگر هرچه نمونه­های گرانیتی مورد مطالعه رنگ روشن تری دارند و از کانیهای فرعی (مانند زیرکن، آپاتیت و تیتانیت) غنی تر هستند، غلظت عناصر رادیواکتیو در آنها بالاتر است. بیشترین مقدار میانگین، فعالیت هسته­های ²²⁶Ra، ²³²Th و ⁴⁰K به­ترتیب عبارتند از  128،6/118 و Bq kg^-1 46/1385برای گرانیت­های کردستان، بیرجند و زنجان. میانگین غلظت سه ایزوتوپ فوق­الذکر برای ایران به­ترتیب عبارت از60.39   78.47,و Bq kg^-1 884.72 است. ضمن اینکه هریک از این مقادیر از حد استاندارد جهانی تعیین شده برای گرانیت­ها بالاتر است. با استفاده از نرم­افزار Excel و فرمول­های استاندارد، مهمترین شاخص­های خطر برای 62 نمونه گرانیت محاسبه شد و میانگین اطلاعات تحت عناوین فعالیت معادل رادیوم Bq kg^-1) 240.72)، میزان دوز پرتوگیری خارجی و داخلی در هوای باز (0.0-32506.65012)، دوز پرتوگیری داخلی (0.81334)، نرخ دوز مؤثر سالانه 0.13759 mSv/yr))، دوز احتمال ابتلا به خطر سرطان Sv/yr) 0.48155) و شاخص تشعشع گاما (0.88856) محاسبه گردید. نتایج نشان می­دهند که میانگین شاخص­های خطر در گرانیت­های مورد مطالعه برای اماکن عمومی کمتر از حد مجاز است که توسط استاندارد UNSCEAR تعیین شده است، اما به دلیل احتمال خطر تشعشع زیاد، کاربرد این گرانیت­ها در فضاهای داخلی ساختمان به ویژه برای فضاهای بسته مانند بیمارستان­ها، فضاهای آموزشی، زندان­ها، آسایشگاه­ها، دکوراسیون و تجهیزات زینتی جایز نیست. همچنین به دلیل بالابودن شاخص­های خطر به ترتیب اولویت در گرانیت­های بیرجند، کردستان، زنجان، آذربایجان و تکاب، کاربری این نمونه­ها در فضاهای بسته و اماکن خصوصی جایز نیست و رعایت احتیاط جدی­تری لازم است. باتوجه به اینکه محیط زیست یکی از شاخص­های اصلی توسعه پایدار است، رعایت استانداردهای این تحقیق در خصوص دوز پرتوگیری هریک از شاخص­های خطر، سبب کاهش بیماری­های ناشی از رادیواکتیویته طبیعی می­شود و در جهت رسیدن به توسعه پایدار کمک قابل توجهی به ارکان توسعه (اقتصاد، جامعه و محیط زیست) خواهد بود. 

چکیده تصویری

کلیدواژه‌ها

• سنگ گرانیت
• رادیواکتیویته
• شاخص خطر
• مصالح ساختمانی

عنوان مقاله [English]

Microscopic Observations and Natural Radioactivity Hazzard Indices in Granites Used in Dwelling

نویسندگان [English]

• ABOLFAZL SOLTANI ¹
• A. Moradi ²

¹ Asociate Prof., Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training Uni., Tehran, Iran.

² M.Sc. of Civil, Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training Uni., Tehran, Iran.

چکیده [English]

The purpose of this paper is to determine the natural radioactivity indices of some Iranian granitites used in dwellings and to prevent the natural environmental hazards towards the sustainable development. A total of 62 samples were taken from 13 plutons of Iran; all were microscopically and isotopically studied in detail. The concentration of ²²⁶Ra, ²³²Th and ⁴⁰K in granitic samples were obtained by mass spectrometer in Arak and Tabriz universities. Microscopic observations and systematic data analyses are consistent and reveal the presence of radioactive minerals (e.g. zircon, apatite and titanite) particularly for samples rich in radioactive elements concentration. The average activities of the measured radionuclides varied up to 128 Bq kg^-1 for ²²⁶Ra, up to 118.6 Bq kg^-1 for ²³²Th, and up to 1385.46 Bq kg^-1 for ⁴⁰K, with mean values of 60.39, 78.47, and 884.72 Bq kg^-1, respectively. These values are higher than the standard values given for granites worldwide. To assess the radiation hazards associated with granite samples, average radium equivalent activity (240.72 Bq kg^-1), outdoor and indoor external hazard indices (0.65012, 0.325061), internal hazard index (0.81334), annual effective dose rate (0.13759 mSv/yr), excess life cancer risk (0.48155 mSv/yr.), and gamma radiation index (0.88856) were calculated. The average hazard indices of Iranian granites are smaller than the permitted limit given by UNSCEAR for public purposes, however there is some radiological risk from the usage of samples studied as internal decorative and ornamental building materials in dwellings. Due to the higher radiological hazard indices in granites of Birgand, Kordestan, Zanjan, Azerbayjan and Takab, certain caution is required when using these granites in private locations. In particular, these rocks are not authorized to be used as construction materials for hospitals, dormitories, educational spaces, kindergartens, jails and decorative. Application of standard recommendations of this research reduces the radioactive disease and helps the sustainable development aims (economic, society and environment), fundamentally.

کلیدواژه‌ها [English]

• Granitic rocks
• Radioactivity
• Argon
• Thorium
• Potassium
• Building Materials