| Date post: | 29-Oct-2015 |
| Category: |
Documents |
| Upload: | vanea-bodarev |
| View: | 64 times |
| Download: | 0 times |
UNIVERSITATEA „BABEŞ-BOLYAI” CLUJ-NAPOCA
FACULTATEA DE ŞTIINŢA MEDIULUI
RADIUL ÎN APE ȘI APLICAȚII
Coordonator academic:
Prof. Univ. Dr. Constantin Cosma
Coordonator științific:
Dr. Dan Constantin Niţă
Masterand:
Ion Bodarev
CLUJ-NAPOCA
2013
CUPRINS
Abstract............................................................................................................................3
Introducere.......................................................................................................................4
I. Familii radioactive........................................................................................................7
1.1. Radioactivitatea/ legea dezintegrării radioactive..........................................7
1.2.. Echilibrul secular.........................................................................................8
1.3. Tipuri de dezintegrare...................................................................................9
1.3.1 Dezintegrarea alfa (α).....................................................................10
1.4. Radioactivitatea naturală, serii radioactive...................................................11
II. Radiul şi metoda de măsură........................................................................................13
2.1. Radiul în natură.............................................................................................13
2.1.1 Proprietățile radiului.......................................................................13
2.2 Doze și limite de radiu recomandate în apa potabilă.....................................15
2.2.1. Radiul și apa minerală....................................................................17
2.2.2. Recomandările Organizațiilor Internaționale.................................18
2.2.3. Radiul și riscul asupra sănătății .....................................................19
2.3. Metoda de măsurare a radiului şi a radonului din ape……………………….21
2.3.1. Aparatul LUK 3C cu celula Lucas, Metoda Celula Lucas……….22
2.3.2. Descrierea metodei experimentale..................................................24
2.3.3. Limite detecție a aparatului LUK-3C în apă …………...…………25
2.3.4. Procedurile folosite pentru prelevarea, prepararea și măsurarea
probelor…………………………………………………………………………..26
1
III. Apa potabilă................................................................................................................29
3.1 Importanța apei potabile..............................................................................29
3.2. Consumul de apă........................................................................................30
IV. Măsurători de radon în apă şi aplicaţii........................................................................32
Concluzii..........................................................................................................................36
Bibliografie.......................................................................................................................37
2
ABSTRACT
Radium in water measurement are very important for radiological protection purposes of
the population who consume it, and is actually justified in many applications in geophysical
research.
We used for our work a method for radium in water measurement based on “secular”
equilibrium between radon and radium obtained after a period of 30-35 days using the Radon
Detector LUK 3C device.
In this case we observed with Lucas cell methtod, hat the radium content in majority of
waters samples we studied like in the tap water, spring water, well water, is generally not high,
usually between 10 – 100 mBq/l.
This work presents the concentrations of radium in drinking water in the city of Cluj-
Napoca, and the effects that it could have on the human population who consumes it.
3
INTRODUCERE
Elementul radioactiv radiu a fost descoperit de către savanta poloneza Marie-
Sklodovska Curie, și este caracterizat ca având o abundență relativ redusă în scoarța terestră,
unde poate fi găsit sub diferite forme de săruri de radiu.
Extragerea sa prin numeroase procese chimice și fizice necesită multă vigurozitate în
ceea ce privește protecția radioactivă, radiul fiind un element natural radioactiv. În general,
acest element se găsește în minereul numit pechblendă, alături de alte elemente (metale) cum ar
fi bariul, uraniul și toriul (http://ro.wikipedia.org/wiki/Radiu).
Radiul are trei izotopi radioactivi naturali, cel mai abundent fiind 226 Ra. Acesta se
dezintegreaza cu emisa de radiatii alfa, primul urmas fiind gazul radioactiv numit radon 222Rn.
Rn 222 are un timp de înjumătățire mare, de 3,8 zile,
(http://apmdj.anpm.ro/upload/76282_Capitolul%208.pdf), în comparatie cu timpul de
înjumătațire a celorlalți 2 izotopi ai radonului(thoron si action).
Astfel radonul, fiind un gaz nobil și neluând parte la reacții chimice, este prezent peste
tot în roci în soluri în apele superficiale și de adâncime, se degaja din materialele solide sau
lichide fiind prezent și în aer, în atmosfera locuințelor și de asemenea în gazele naturale în
concentrații foarte diferite. În multe ape și gaze naturale apare chiar fără prezența radiului
părinte datorita procesului de difuzie sau transport prin crăpăturile și fisurile rocilor,
dizolvându-se în apele subterane. În atmosferă ajunge prin difuzie de la suprafaţă din sol,
această exhalaţie formând ceea ce se numește fluxul de radon al scoarţei terestre (Cosma și
Jurcuț, 1996, Vukotich et al 2002).
Există cateva aspecte diferite de mare importanţă în ceea ce priveşte studiile legate de
radiu și radon, de răspândirea şi migrarea lor.
Un prim aspect este legat de determinarea radonului şi radiului din apele
subterane (fântâni, ape minerale, ape geotermale, ape de zăcământ etc.). Pe lângă necesitatea
cunoaşterii dozei de iradiere naturala primite de populația umană prin folosirea acestor surse de
4
apă e necesar a cunoaște că apa cu un conținut ridicat de radiu-radon folosită în gospodării sau
în cadrul unor tratamente medicale (balneo-climatrerice), poate fi o doză suplimentară de
iradire naturală.
Al doilea aspect este legat de potenţialul de radon și radiu din sol şi fluxul de radon de
la suprafaţa pământului. Astfel potențialul de radon din sol este direct proporțional cu
cantitatea atât de radiu cât și de uraniu existente în substratul geologic. Astfel la suprafața
solului apare un flux de radon (generat de radiu); flux determinat de numeroase procese. În
zonele cu anomalii ale scoarței terestre cu ajutorul radonului pot fi puse în evidență aglomerari
de substanțe radioactive și deasemnea pot fi identificate faliile tectonice (Cosma și Jurcuț,
1996).
În ultimul timp s-a luat în calcul şi se experimentează cu posibilitatea prevederii
cutremurelor de pământ cu epicentre localizate pe baza determinărilor variațiilor temporale ale
fluxului de radon și a concentrației de radon din sol și din apele de adâncime (Cosma și Jurcuț,
1996; Del Pezzo, 1981; Toutain si Baubron, 1999).
Un alt aspect este de asemenea de mare importanță, fiind legat de radonul din
interiorul locuinţelor. Radonul se poate acumula în diferite locuințe construite pe un sol cu un
potențial ridicat de radon, acest potențial poate fi datorat radiului existent în substratul geologic
(Cosma și Jurcuț, 1996).
Valori mărite se pot observa de asemenea în mediul lucrărilor din subteran, a celor din
minele de uraniu şi toriu, în industria materialelor fosfatice etc. Studiile efectuate pe diferite
eşantioane de mineri au pus în evidenţă o legătură cauzală sigură între concentraţia de radon şi
riscul de cancer pulmonar. Conform statisticelor, radonul este al doilea factor de risc în apariția
cancerului pulmonar dupa fumat. Pericolul radiului pentru om a fost prima dată evidenţiat la
muncitorii din industria de ceasuri care utilizau gura pentru încărcarea pensulelor la aplicarea
materialelor luminiscente pe cadranele ceasornicelor (Cosma, 2009). Cu această ocazie au fost
observate mai multe cazuri de “falcă de radiu” (Wayne, 1990), iar după 1920 au fost introduse
norme de lucru şi doze tolerate pentru muncitorii din acest domeniu (Cosma și Jurcuț, 1996).
5
Lucrarea de față își propune determinarea concentrației de radiu din apă (rețele
publice, fântâni, izvoare) din zona Clujului. Scopul principal pe care îl urmărim fiind acela de a
determina dozele de iradiere primite de populația care consumă aceste ape.
Determinarea radiului din probele lichide s-a facut prin determinarea radonului. Radiu și
radonul ajung în echilibru secular după o perioada mai mare de 30 de zile, ceea ce însemnă că
activitatea măsurată de radon este egala cu activitatea radiului.
Activitatea radonului se poate determina prin mai multe metode: scintilație lichida,
scintilație solida, spectrometrie alfa și gama, detectori de urme (Moldovan et al, 2009; Baykara și
Dogru, 2006; Schmidt et al., 2008; Bonotto et Mello, 2006; Kitto et al., 2008; Marques et al.,
2004; Khattak et al., 2011). Metoda folosita în lucrarea de față este metoda scintilației solide,
care are ca și camere scintilatoare celule Lucas (Cosma și Jurcuț, 1996) . S-a ales aceasta metoda
datorita costurilor reduse de utilizare cât și datorita eficientei ridicate si limitei de detecție ale
aparatului.
În acest studiu se vor prezenta concentrații de radiu măsurate prin intermediul
radonului din apele cartierelor din Cluj-Napoca inclusiv apele suburbiilor municipiului Cluj.
Măsuratorile de radiu s-au facut în cadrul laboratorului de Radioactivitate Naturală a Mediului
din cadrul Facultații de Știința și Ingineria mediului sub îndumarea grupului format din: Dr.
Dan Constantin Niță, Dr. Mircea Moldovan, Prof. Dr. Univ. Constantin Cosma.
6
I. FAMILII RADIOACTIVE
Cercetând fluorescenţa diferitelor materiale, în scopul producerii razelor X puse în
evidenţă anterior de W.Roentgen, H. Becquerel descoperă în 1896 fenomenul de
radioactivitate, care se dovedeste a fi un fenomen fizic prin care nucleul unui atom instabil,
numit și radioizotop, se transformă spontan (se dezintegrează) degajând energie sub formă de
radiații diverse (alfa, beta sau gama s.a.), într-un atom mai stabil. La început, aceste radiaţii au
fost denumite radiaţii uranice (ele proveneau din sărurile de uraniu) iar apoi, după descoperirea
altor elemente cu proprietăţi asemănătoare, Th, Ra, Po, fenomenul ia numele de
radioactivitate, termenul fiind datorat faptului că radiul emite spontan si frecvent astfel de
radiaţii(http://ro.wikipedia.org/wiki/Radiu).
După separarea radiului de către soţii Curie care au prelucrat mari cantităţi de minereu
de uraniu (pechblendă), F. Dorn descoperă în 1902 emanaţia de radiu (un gaz radioactiv
generat de acest element - radon). În 1908 Ramsay şi Grey denumesc această emanaţie niton,
iar termenul de radon a fost utilizat numai după 1920 (Cosma și Jurcuț, 1996).
Sunt cunoscuţi astăzi peste 20 de izotopi ai radonului, toţi radioactivi, dintre care mai
importanţi sunt Rn-222 sau radonul, Rn-220 cunoscut sub denumirea de thoron şi izotopul Rn-
219 numit şi atinon. Ei apar ca produşi intermediari în familiile radioactive naturale ale U-238,
Th-232 şi U-235 (Cosma și Jurcuț, 1996).
1.1. Radioactivitatea/ legea dezintegrării radioactive
Prin radioactivitate se înţelege proprietatea nucleelor de a se dezintegra spontan prin
emisia unor radiaţii de tip alfa (α), beta (β), gamma (γ) sau captarea de electroni pe păturile
interioare (Muscalu, 1975).
Radioactivitatea poate fi clasificată în două categorii: naturală şi artificială. Cea
naturală constă în emisia spontană a radiaţiilor, pe când cea artificială, este provocată prin
bombardarea unor nuclee stabile cu neutroni sau cu particule încărcate și a fost descoperită
mai târziu, abia în 1934 (Muscalu, 1975).
7
Conform statisticilor, probabilitatea de dezintegrare a unui nucleu într-o unitate de
timp este independentă de factorii exteriori, fiind aceeaşi pentru toate nucleele aceleiaşi specii.
Dacă N este numărul total de nuclee, iar dN este numărul de nuclee ce se dezintegrează în
timpul dT atunci (Cosma și Jurcuț, 1996):
dN = - λ N dt
unde: - dN – număr de radionuclizi ce se dezintegrează;
- N – numărul total de nuclee radioactive;
- t – timpul;
- λ – constanta radioactivă.
Prin integrare obţinem legea dezintegrării radioactive:
N = N0 e -λt
unde: - N – numărul de nuclee radioactive rămase nedezintegrate după timpul t;
- N0 – numărul iniţial de radionuclizi.
Timpul de înjumătăţire este timpul T1/2 în care cantitatea iniţială de radionuclizi scade
la jumătate şi este definit astfel(Cosma si Jurcut, 1996):
T1/2 = ln 2
λ
Aceasta se măsoară de obicei în Becquereli (1Bq), fiind echivalenta unei dezintegrări
pe secundă. Există şi o altă unitate de măsură, Curiul (1Ci), definit ca activitatea unui gram de
radiu (1 Ci = 3,7 1010 Bq) (Cosma și Jurcuț, 1996).
1.2. Echilibrul secular
Echilibrul secular este fenomenul pe care îl putem evidenția după un anumit interval
de timp, atunci când activitățile speciei tată și fiică devin echivalente. Un exemplu foarte
concret reese și din lucrarea noastra, mai exact este cazul echilibrului secular Ra-226 – Rn-222.
De notat este ca Ra-226 are timpul de injumatatire de 1620 ani iar Rn-222 de 3,82 zile.
Reprezentarea grafica a acestui echilibru este ilustrata in figura 1.1 (Cosma, 1996).
8
Ca exemplu se poate considera secvenţa:
Fig. 1.1. Echilibrul secular pentru secvenţa de mai sus
1.3. Tipuri de dezintegrare
La origine, radiaţia nucleelor radioactive a fost studiată cu ajutorul experimentelor
de deviere a acesteia în câmpuri electrice şi magnetice. Ca rezultat al acestor experimente s-a
stabilit că substanţele radioactive emit trei tipuri de radiaţie (Daraban, 2006):
a) Radiaţia alfa (α) – formată din nuclee de He24 care au o viteză de
aproximativ107m/s2. Acestea sunt absorbite într-o foiţă de aluminiu de câţiva microni.
9
b) Radiaţia beta (β) – formată din particule uşoare (electroni sau pozitroni) care au
viteze apropiate de viteza luminii. Acestea sunt absorbite de o foiţă de aluminiu cu grosimea de
1 mm.
c) Radiaţia gamma (γ) – foarte penetrantă, nu prezintă deviaţii nici în câmp magnetic
şi nici în câmp electric. Aceasta este o radiaţie electromagnetică dură.
1.3.1 Dezintegrarea alfa (α)
În 1903 Villard şi Rutherford au stabilit că radiaţia alfa constă din nucleul de heliu
dublu ionizat (He++), în urma devierii în câmp magnetic a radiaţiilor provenite de la
radionuclizi.
O trăsătură specifică radiaţiilor alfa este capacitatea mică de penetrare, aceasta fiind
măsurabilă în solide şi în lichide în microni, iar în aer în centimetri.
Pentru a înțelege mai bine, dezintegrarea poate fi reprezentată astfel:
unde: - A – numărul de masă;
- Z – numărul atomic;
- X – nucleul iniţial ce se dezintegrează;
- Y – nucleul după dezintegrare.
Timpul de înjumătăţire pentru dezintegrarea alfa variază pe o marjă foarte largă, între
1 μs şi 1012 ani, iar energia particulelor este între 4 şi 9 MeV.
Traseul pe care îl poate parcurge o particulă alfa se află în dependență cauzală cu
energia pe care o are şi care se pierde în urma proceselor de ionizare pe care le produce pe
parcursul traiectoriei (Cosma și Jurcuț, 1996).
10
Parcursul este supus unor variaţii statistice. Dacă înregistrăm numărul de particule alfa
în funcţie de distanţa sursă-detector, vom obţine o scădere a numărului de particule de la
distanţa la care ele nu mai au energie cinetică necesară să ajungă la detector, astfel obţinându-
se două rezultante: parcursul mediu şi parcursul extrapolat (Daraban, 2006).
1.4. Radioactivitatea naturală, serii radioactive.
Există substanţe radioactive care sunt legate genetic, în special cele ale căror nuclee
grele emit radiaţii alfa. Prin dezintegrarea radioactivă a unor nuclee de acest gen iau naştere
altele, care la rândul lor sunt radioactive şi procesul continuuă în acelaș sens. În cazul în care
realizăm că aceast ase întâmplă vorbim de dezintegrări succesive sau familii radioactive
(Daraban, 2006).
Trecerea de la un element la altul în cadrul aceleiaşi familii radioactive se realizează
prin dezintegrări alfa sau beta în lanţ, acesta terminându-se cu un element al fiecărei familii în
stare stabilă.
Câteva din elementele radioactive cu viaţă mai mare în comparaţie cu vârsta
Pământului sunt și astăzi prezente în toate corpurile din sistemul solar.
Cele mai multe elemente radioactive naturale conform cercetărilor, s-a demonstrat că
provin din elementele grele, uraniu şi toriu, și care nu au izotopi stabili. S-a stabilit că aceștia
pot fi cauza îmbonăvirii cu leucemie de exemplu (Auvinen, 2008).
În prezent sunt cunoscute trei familii radioactive naturale (serii naturale) şi o familie
radioactivă obţinută pe cale artificială, astfel cum acestea sunt reprezentate în tabelul 1.1. de
mai jos:
11
Tabelul 1.1 – Serii radioactive/familii radioactive - capi de serie împreună cu nucleul
stabil rezultat, precum şi timpul de înjumătăţire al capului seriei. (Cosma și Jurcuț, 1996)
Numerele de masă ale acestor familii radioactive se pot evidenția după formula
(Cosma și Jurcuț, 1996):
A = 4 n + a
unde: - n – număr întreg.
Aceste serii au capul de serie de formatul:
i. 4 n cu n = 0;
ii. 4 n + 1 cu n = 1;
iii. 4 n + 2 cu n = 2;
iv. 4 n + 3 cu n = 3.
Ultima dintre aceste serii, fiind seria neptuniului este anume acea serie produsă
artificial.
Această serie are timpul de înjumătăţire foarte mic, și anume de 2 milioane de ani, şi
nu se mai găseşte în natură decât în cantităţi extrem de mici fiind obţinută mai mult pe cale
12
Numele Ti
pu
Nucleul Cap
ul
T1/2
seriei Final seri
ei
(ani)
Thoriul 4n 208 Pb 23
2Th
1.41 1010
Uraniul 4n
+
206 Pb 238U 4.47 109
Actiniul 4n
+
207 Pb 235U 7.04 108
Neptuniul 4n
+l
209 Bi 25
7Np
2.14 106
artificială decât pe cale naturală. Capul de serie al acestei familii este considerat primul
element transuranian acesta fiind Np93237 (Cosma și Jurcuț, 1996).
II. RADIUL ȘI METODA DE MĂSURĂ
2.1. Radiul în natură
Acest element se găsește destul de greu în în scoarța terestră și extragerea sa întampină
probleme, mai mult grație radioactivității sale mari decât din alte motive. În mod natural, acest
element se găsește în minereul numit pechblendă, alături de alte elemente (metale) cum ar fi
bariul, uraniul și toriul. La fel mai putem adăuga radiu se gasește în mod natural în minereuri
de uraniu, cum ar fi oxid de uraniu nativ (cea mai mare parte UO2). Dintr-o tonă de oxid de
uraniu nativ s-ar putea produce aproximativ 0,15 g de radiu
(http://ro.wikipedia.org/wiki/Radiu).
2.1.1. Proprietățile radiului
13
Radiul este radioactiv în mod natural, ca aspect fizic proaspăt tăiat arată alb-argintiu metalic,
Fig. 2.1. Proprietățile radiului (http://ro.wikipedia.org/wiki/Radiu)
înnegrindu-se la orice contact cu aerul. Radiul pur și unii compuși ai lui stralucesc în întuneric.
Radiația emisă de radiu poate provoca, de asemenea, anumite materiale, numite
"fosfor", pentru a emite lumină. Amestecuri de săruri de radiu și fosfor corespunzătoare au fost
utilizate pe scară largă pentru cadranele și indicatoarele de ceas, îninte ca riscul de expunere de
radiu să fie înteles. Radiul metalic este foarte reactiv chimic. Se formează compuși care sunt
foarte asemănători cu compușii de bariu, făcând separarea celor două elemente gazde.
Diferiti izotopi ai radiului provin din dezintegrarea radioactiva a uraniului si a toriului.
Radiu-226 se găsește în seria de dezintegrare a Uraniului 238 și radiu-228 și -224 se găsesc în
seria de dezintegrare a toriului 232.
Radiu-226, este cel mai des intalnit izotop, este un emițător alfa, și are un timp de
înjumătățire de aproximativ 1600 ani. Radiu-228, este în general un emițător beta și are un
timp de înjumătățire de 5.76 ani. Radiu-224, este un emițător alfa care are un timp de
14
înjumătățire de 3,66 zile. Radiu se dezintegrează pentru a forma izotopii de radon, gaz
radioactiv, care nu este reactiv chimic. Plumbul este produsul final și stabil al acestor serii
lungi de dezintegrare radioactivă (238 U si 232 Th) (http://ro.wikipedia.org/wiki/Actiniu).
Radiul este prezent în cantități mici în toate minereurilor de uraniu. Radiu este prezent
în concentrații foarte mici în apa de mare. Cel mai răspândit izotop al său 226Ra, rezultă din
degradare abundentă a izotopului 238U prin urmare, radiul se obține din reziduurile de la
producția de uraniu.
În crusta pământului abundența de izotopi a radiului se caracterizează în următoarele
cifre: 1 parte la un trilion de greutate și 0,1 părți pe un trilion de moli. În general în sistemul
solar abundența acestora e confirmată de următoarele date: o parte pe miliard per greutate, o
parte pe miliarde de moli (http://www.chemicool.com/elements/radium.html).
15
Fig. 2.2. Familia radioactivă a 238U (http://en.academic.ru/pictures/enwiki/68/Decay_chain%284n
%2B2,_Uranium_series%29.PNG)
Cei doi izotopi ai radonului, 222Rn numit radon şi 220 Rn numit thoron, apar în seriile de
dezintegrare ale uraniului şi thoriului, izotopi ce sunt urmasi ai izotopilor de interes in lucrarea
de fata : 226 si 224.
Familiile radioactive ale uraniului (238U) şi thoriului (232Th) sunt prezentate în figura
2.2. şi respectiv figura 2.3.
Fig.2.3. Familia radioactivă a 232Th
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/Decay_chain%284n,Thorium_series
%29.PNG)
2.2. Doze și limite recomandate pentru radiu în apa potabilă
16
Prezența radionuclizilor naturali de 238 U și 232Th în apa potabilă a fost obiectul al
mai multor studii ample și extinse. Cele mai multe dintre aceste studii au fost intentate pentru
stabilirea standardelor de apă potabilă de către Agenția pentru Protecția Mediului și
Organizația Mondiale a Sănătății.
Aceste cercetări au fost efectuate și pentru evaluarea dozei de substanțe periculoase și
riscul care rezultă din consumul acestui tip de apă
(http://www.greenagenda.org/eco-aqua/potabil.htm).
Radiu-226 și produsele sale fiice sunt responsabile pentru o fracțiune importantă a
dozei interne primite de oameni din radionuclizi în mod natural. De asemenea este de
notorietate faptul că multe izvoare de apă minerală conțin concentrații relativ mari de radiu și
radon (http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html).
2.2.1 Radiul și apa minerală
Din datele publicate în diferite studii, reiese că valorile de 226 Ra din apele minerale
înregistrate de-a lungul timpului au variat de la 3,7 Bq.L la 1 (100 pCi.L-1), și prin urmare sunt
de mai multe ori mai mari decât valorile înregistrate în mod normal pentru aprovizionarea cu
apă a populației (Moldovan et al, 2008).
În ultimii ani, consumul de apa minerala imbuteliata pe scară largă a crescut în toate
țările din lume precum și în România. Consumul mediu individual de apă minerală îmbuteliată
din Europa este de 0,36 LD/l (Moldovan et al, 2008).
De exemplu, în perioada 1990-2000, consumul de apă minerală a crescut cu 50% în
Germania și cu 130% în Statele Unite ale Americii. În prezent, aproximativ 9.000 de milioane
de litri anual sunt vândute în Italia iar consumul mediu individual este de 160 l / an. Producția
braziliană de apă minerală îmbuteliată este de aproximativ 18.109 l/an. În Ungaria, consumul
mediu de apă minerală a fost stabilit ca fiind de 28 l/persoană/an. Conform sondajelor anuale
cei mai importanți consumatori de apă minerală sunt persoanele din grupa de vârstă 20-59 ani,
și aproximativ 18% din acestă grupă bea apă minerală în fiecare zi (Moldovan et al, 2008).
Consumul de apă minerală îmbuteliată a devenit recent popular și în România, în
perioada 1989-2000, crescând de aproape șapte ori. Consumul mediu de apă minerală în 1999 a
fost de 28 l/persoană/an, în timp ce în 2006 această sumă a ajuns la aproape 50 l/persoană/an.
17
Din cauza ridicării standardelor de viață, există și un anumit grup al populației care își
îndeplinește nevoia de apă potabilă aprope exclusiv cu apă minerală îmbuteliată. Consumul
variază în jurul valorii de 1l/persoană/zi. Ca obiect al cerecetărilor, a fost demonstrat că în
multe cazuri și chiar în diferite țări că concentrația de 226 Ra în apă minerală este mai mare
decât cea din apa de la robinet. Îmbogățirea cu radiu a apei potabile și a alimentelor crește doza
zilinică ingerată datorită timpului lung fizic și biologic de înjumătățire a acestuia (Moldovan et
al, 2008).
Ingestia crescută de 226 Ra ar putea oferi doza internă anuală de aproape 0,1/mSv./an,
care este nivelul de referință recomandat de Organizația Mondială a Sănătății. De aceea,
determinarea concentrației izotopului 226 Ra în apă minerală a devenit importantant
(Moldovan et al, 2008).
Concentrațiile de 226 Ra în apele minerale îmbuteliate comercializate în România au
fost măsurate prin metoda celula Lucas. La invesitgare, probele cu momente diferite de
îmbuteliere (2006-2007) reprezentând diferite tipuri de apă minerală, au aratat că concentraâia
de 226Ra este mai mare de 100 mBq/l. Concentrația de radiu a fost stabilită pentru 23 de tipuri
de ape minerale îmbuteliate disponibile în România. (Moldovan et al, 2008)
Distribuția concentrației 226 Ra în diferitele tipuri de apă minerală îmbuteliată se
poate reprezenta astfel: (Moldovan et al, 2008)
WHO IAEA
Adulți 2.2.10–7 Sv.Bq–1 2–7 ani 6.2.10–7 Sv.Bq–1
12-17 ani 1.5.10–6 Sv.Bq–
17-12 ani 8.0.10–7 Sv.Bq–1
Tabel 2.1 Distribuția concentrației de radiu în apa minerală și valorile admise
(Moldovan et al, 2008)
2.2.2 Recomandările Organizațiilor Internaționale
Potrivit fostei O.M.S.(Organizația Mondială a Sănătății) e recomandată limita de 100
18
mBq./l a concentrație de 226Ra în apă, noua O.M.S. recomandă însă o concentrație mai mică
de 0,1 mSv. Acesta din urmă valoare mai este recomandat și de Uniunea Europeană (prin
Directiva 98/83/CE a Consiliului, 1998). Având în vedere valoarile medii calculate de mai sus
pentru apă românească, doza corespunzătoare totală alocată și efectiv obținută este 6.7.10-2
mSv/l/an, ceea ce reprezintă mai puțin de 2,8% din doza medie efectivă atribuite anual, de la
radiațiile naturale. Pentru acest calcul sa considerat că producția românească de apă minerală
este de aproximativ 11.109 l/an.
Conform rezultatelor acestui studiu, este evident faptul că concentrația activității de
radiu și radon măsurată în apă minerală în raportul asumat prezintă un risc nosignificant pentru
populația românească. Concentrațiile și dozele efective datorate aportului de 226 Ra în apa
potabilă minerală sunt comparabile cu rezultatele de lucrări similare în alte părți ale lumii, după
cum se poate observa în imaginea următoare (Moldovan et al, 2008):
Fig.2.4. Radonul în apele din Europa
(http://homepage.univie.ac.at/harry.friedmann/Radon/onrap_e.htm)
2.2.3. Radiul și riscul asupra sănătății
19
Radiu este un metal alcalin puternic radioactiv. El se dezintegrează radioactive prin
emisia unei radiatii alfa. În cazul în care o persoană se află în fața unei surse de radiu, sau în
cazul în care acesta îl înghite sau îl respiră, el se va comporta extrem de distructiv cu țesuturile
direct expuse la radiații (Szabo, 2011). Trebuie de asemenea menționat ca produșii de
dezintegrarea ai radiului sunt și ei, la rândul lor emițători alfa, expunerea crescând datorită
timpului mic de înjumătățire al acestora. Astfel , atunci când un individ este expus atât la radiu
și implicit la dezintegrarea radiului (pe lângă că se pot provoca și alte daune biologice), se va
confrunta cu un dublu risc de iradiere (http://wiki.answers.com).
Oamenii pot înghiți radiul odată cu alimentele și apa sau îl mai pot inhala prin
respirație el găsindu-se și în praful din aer. Radiu, poate fi de asemenea, produs în organism,
de către radionuclizii "părinți" (uraniu și toriu), care au fost inhalati sau înghițiti, cu toate că
din acest proces natural nu rezultă o doză periculoasă (concentratiile de uranium si toriu prin
inhalare si/sau ingestie sunt relative reduse
(http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html).
Cea mai mare cantitate de radiu care este înghițită (aproximativ 80%) părăsește prompt
organismul prin fecale. Restul rămas de 20% intră în sânge și se acumulează în mod
preferențial în oase. O parte din acest radiu, până la urmă va fi excretată prin fecale și urină
într-o perioadă mai lungă de timp, cu toate acestea o parte totuși va rămâne în oasele persoanei
contaminate pe tot parcursul existenței sale
(http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html).
Radiu emite mai multe tipuri diferite de radiație, în special, particule alfa și raze
gamma. Particulele alfa în general sunt dăunătoare doar în cazul în care sunt emise în interiorul
corpului. Cu toate acestea, atât expunerea internă cât și cea externă la radiațiile gamma este
dăunătoare. Razele gamma au proprietatea de a penetra corpul uman și alte obiecte și atunci
când sursa radiației este la o distanță mare.
(http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html).
Expunerea pe termen lung la radiu crește riscul de apariție și dezvoltare al mai multor
boli. Radiu inhalat sau ingerat crește riscul de a dezvolta așa boli, cum ar fi limfomul, cancerul
20
osos și acele afecțiuni care afectează formarea sângelui, cum ar fi leucemie și anemie aplastică.
Aceste efecte nu se produc imdiat ci au nevoie de ani buni pentru a evolua. Expunerea externă
la radiațiile gamma a radiului mai a crește și riscul de cancer în diferite țesuturi și organe
(http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html).
Cu toate acestea, cel mai mare risc pentru sănătate ca consecință a efectelor radiului
este expunerea la radon radioactiv sau la produsele sale în stare de degradare. Radonul este
ușor de găsit în multe soluri și se poate aduna în cantități nesemnificative în case și alte clădiri,
ceea ce până la urmă crește periculozitatea sa este expunerea la diferite surse de radiu
(http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html).
2.3. Metoda de măsurare a radiului si radonului din ape
În scopul cercetării probelor de apă din mun. Cluj-Napoca, am utilizat aparatul L-UK-
3C, unul dintre cele mai sensibile la radiu, care utilizează metoda celulei Lucas și care are
următorele componente:
21
Fig. 2.5. Detectorul LUK-3C (Plch, 2008)
- Orificiu de intrare aer în camera de detecție - intrare proba, prin acest orificiu se
injecteaza proba propriu-zisă,. Tot prin acest orificiu se videază și camera de detecție.
- Capac camera de detecție - acoperă fotomultiplicatorul care e sensibil la lumină.
Datorită contactului dintre scintilator şi emisiile alfa ale dezintegrărilor se produc fotoni ce sunt
transformaţi în semnal electronic (impulsuri) de către fotomultiplicator
- Camera de detectie - se împarte in 2 sectoare/parti. Partea din față este închisă cu
un capac de estanșarea din jurul fotomultiplicatorului. Aceasta partea poate fi evacuată cu
ajutorul unei pompe manuale. Are același volum ca și volumul seringei Janet.
- Seringa “Janet ” - este o seringa voluminoasă, cu ajutorul acesteia se colectează
probele care sunt transferate în camera de detecție evacuată atunci cand e deschisă valva.
- Sursa de calibrare
- Celula Lucas : - are o formă cilindrică, acoperite doar la un capăt. Partea
interioară a fiecărei celule este acoperită cu un strat subţire de sulfură de zinc (ZnS) –
scintilatorul. Volumul fiecărei celule este de 145 ml.
- Pompa de vid : Cu ajutorul popei evacuam tot din camera de detecție (Plch,
2008).
Fig. 2.6. Celula Lucas( Plch, 2008)
2.3.1 Aparatul LUK 3C cu celule Lucas, Metoda- celula Lucas
22
Detectorul de radon, Luk 3C, funcționează cu ajutorul celulelor Lucas, unde are loc
contactul dintre scintilator şi emisiile alfa ale dezintegrărilor prin care se produc fotonii ce
sunt transformaţi în semnal electronic (impulsuri) de către fotomultiplicator.
Fig. 2.7. Schema procesului de detecție al particulelor alfa.
Aparatul mai funcționează și prin detectarea particulelor alfa, așa cum se poate observa în
schema de mai sus:
Metoda celulei Lucas presupune următoarele particularități:
se masoară fondul unei celule Lucas necontaminate
în Scrubber (epurator) se transferă un volum de proba (astfel încât raportul apa-
aereste de 60% apa 40%aer)
Scrubber-ul este agitat timp de 1 min., timp în care una dintre intrari este
conectata la seringa “Janet” umpluta cu apa distilata
a doua intrare/iesire este conectată la aparatul LUK 3C
se transferă proba (145 ml) din Scrubber în LUK 3C concomitent cu transferul
unui volum de 145 ml de apă distilată din seringă în scrubber.
se utilizează protocolul de masurare a impulsurilor (imp./ 3 x 1000 sec.).
23
Formula utilizata pentru calcularea concentratiei de radon este:
C(Rn) = (1+ Va / α Vw )(α / Vl ε η)ns,
2.3.2. Descrierea metodei experimentale (145 ml celula Lucas)
Metoda experimentală folosită este bazată pe detecția particulelor alfa emise prin
dezintegrarea radioactiva a 222Rn în 226Ra, dupa 30 de zile, utilizând un aparat de
proveniența ceha LUK 3C.
Principiul de funcționare al acestui aparat se bazeaza pe determinarea concentrației de
radiu/radon din apa prin extragerea lui în aer care va fi supus operației de măsurare folosind
celula Lucas și poate fi folosit pentru măsuratori ale concentrației de radon din sol, apă și din
locuințe (pentru valori de peste 200 Bq/m3).
Aparatul este portabil fiind alimentat de 6 acumulatori reâncărcabili de NiCd care
totalizeazâ 1,5 Ah și pot asigura o funcționare continuă a aparatului timp de 60 de ore.
Rezultatele măsurătorilor sunt afișate pe un ecran și pot fi stocate în memoria internâ a
aparatului, iar de acolo pot fi transferate într-un computer.
Un fotomultiplicator intern dotat cu cristale de NaI(Tl) este folosit pentru detecția
scintilațiilor produse de particulele rezultate din dezintegrarea radonului.
Microprocesorul aparatului LUK 3A controlează procesul de măsurare permițând
efectuarea a patru tipuri de determinâri:
- Counter Mode – folosit pentru măsurarea radonului în apă sau în locuințe;
- Radon Fast – recomandat când se știe că avem o concentrație mică de toron;
- Radon-Toron plus – folosit pentru concentrații mari ale torului
24
Fig. 2.8. Tipul de determinare “Counter Mode”
Tipul de determinare folosit în cazul acestui studiu este “Counter Mode”. La aceasta
metoda se utilizeaza o proba de apă cu volumul de 0,3 litri introdusă într-un vas de sticlă care
se agita un minut pentru ca radiul/radonul dizolvat în apa sa fie difuzat în cantitatea de aer din
partea superioara a vasului de sticlă. Acesta va fi conectat, o parte la celula Lucas vidată în
prealabil, iar cealaltâ parte la o seringâ de 150 ml ce conține apă distilatâ. Montajul este
reprezentat în figura de mai sus.
Astfel, o parte din aerul din vas pătrunde după deschiderea robinetului în celula Lucas.
Se fac 3 măsurători, cu specificația că fiecare măsurătoare durează 100 secunde. Vom obține 3
valori, semnificând numarul de impulsuri /100 sec din a căror medie aritmeticâ se scade
valoarea de fond a celulei Lucas, măsurată în prealabil. Concentrația de Radiu/radon din apâ se
va determina cu formula (Cosma et al, 2010):
C = k Å~ N [Bq/l]
unde k = 10 este constanta de calibrare a aparatului și N se măsoară în impulsuri / sec
(Cosma et al, 2010).
Datorită activității relativ scăzute a radiului în apă cu activitatea comparabilă a radonului
în apa potabilă, această metodă a fost inițial adaptată de C. Cosma pentru a aduce la cele mai
corecte rezultate, astfel că au fost necesare de limitele de cuantificare și detectare mai mici. În
consecință, prin creșterea timpului de măsurare la 2,400 de secunde limita de cuantificare a fost
coborâtă, iar o nouă etalonare constantă de 5,3 a fost determinată prin experimente în
laboratorul nostru (Nita, 2013).
Concentrația radiu în apă (Bq / l) a fost determinată cu ajutorul următoarei ecuații:
A (Bq / l) = 5,3 N (c / s) (9)
unde N (c / s) este numărul de impulsuri măsurate / secundă (Niță, 2013)
2.3.3 Limite detecție a aparatului LUK-3C în apă
În recunoașterea acestor limite, ne vom folosi de această schiță simplificată (Nita, 2013):
25
Pentru 3 măsurători onsecutive de 100 sec. (i.e. 300s):
C(Rn) = 7.7 *(cps)
Pentru 3*100sec. măsurători:
- LoD = 0.01cps or 0.07 Bq/l
- LoQ = 0.05 cps or 0.35 Bq/l
- media a fost obținută prin 50 de măsurători în vid
- Concentrația de radiu în apă este în general nu foarte mare (10 – 100 mBq/L)
- se reduce limita de cuantificare prin creșterea timpului de măsurare
- noi constante de calibrare a fost determinată atât teoretice, cât și pe cale experimentală.
Pentru 3 măsurători consecutive de 800 sec. (de exemplu, 2400S):
- LC = 0,05 cps sau 0,27 Bq / l
- C (RN) = 5,3 * (CPS)
Pentru 3 măsurători consecutive de 1000 sec. (adică 3000s):
- LC = 0,05 cps sau 0,25 Bq / l
- C (RN) = 5,1 * (CPS)
Dacă rezultatul nu e îndeajuns atunci este necesară preconcentrarea probelor.
- Pentru un LC mai mic se va purcede la evaporarea probei de 3l la proba 300ml -> LC =
0,027 Bq / L
2.3.4. Procedurile folosite pentru prelevarea, prepararea și măsurare probelor
Prelevarea probelor:
S-a prelevat pentru fiecare proba un volum cel putin egal cu 3,5 L apa, în vase de plastic.
Acestea au fost aduse la un pH <1.5, cu acid azotic concentrat, pentru a evita depunerile de radiu
pe pereții vasului. Dupa acidifiere probele au fost închise etanș și transportate în laborator.
26
Prepararea probelor
Pentru fiecare proba a fost necesară o preconcentrare datorită limitei de detecții scăzute a
aparaturii. Astfel, un volum de 3.5 L din fiecare proba de apă prelevată, a fost evaporată, până
când s-a ajuns la un volum de 350ml, efectuându-se o concentrare de 10 ori față de concentrația
inițială. Majoritatea probelor au prezentat reziduu, dupa preconcentrarea amintită. Pentru
evitarea obținerii unor rezultate eronate, s-a adăugat acid azotic concentrat până când reziduul
format datorită preconcentrarii a fost dizolvat. Probele au fost mutate în sticle de sticla, cu un
volum de 350 ml, iar apoi acestea au fost închise pentru o perioadă mai lunga de 30 de zile. În
momentul măsurătorilor Ph probele nu a fost readus la unul normal deoarece pH-ul probei
lichide nu influențeaza coeficientul de emanație al radonului din apa. (Niță et al., 2013)
Masurarea probelor
Probele au fost pastrate închise ermitic penru o perioada mai îndelungata de 30 de zile
Dupa cele treizeci de zile proba s-a măsurat conform urmatoarelor puncte de mai jos;
În vasul Currie este transferată o cantitate de probă egală cu un volum de 300 ml. Vasul
amintit este închis ermetic, apoi agitat puternic timp de câteva minute..
Seringa Janet este umplută cu apă distilata şi conectată la vasul Currie, camera de detecție a
aparatului LUK 3C este evacuată de aer (se creaza vid).
Vasul Currie se conectează la supapa de închidere a aparatului de masura și la seringa
Janet, plină cu apă distilată. O cantitate de aer este absorbită în camera de detecție a aparatului
LUK 3C, iar presiunea din vasul Currie, ce tinde sa devina negativă, este controlată prin
injectarea apei distillate din seringa Janet..Metoda este descrisa in detaliu de Moldovan et al,
2011 și prezentată în figura 2.9 :
27
Fig. 2.9. Schema metodei de masura a radounului in apa (Niță et al 2012)
28
III. APA POTABILĂ
Apa potabilă se poate define ca H2O destinată consumului uman. Aceasta poate fi:
• orice tip de apă în stare naturală sau după tratare, folosită pentru băut, la
prepararea hranei ori pentru alte scopuri casnice, indiferent de originea ei și indiferent dacă este
furnizată prin rețea de distribuție, din rezervor sau este distribuită în sticle ori în alte recipiente;
• toate tipurile de apă folosită ca sursă în industria alimentară pentru fabricarea,
procesarea, conservarea sau comercializarea produselor ori substanțelor destinate consumului
uman.
În România apa potabilă este definită și reglementată prin Legea nr. 458 din 8 iulie
2002, privind calitatea apei potabile, completată și modificată prin Legea nr. 311 din 28 iunie
2004.
La nivelul Uniunii Europene, apa potabilă este reglementată prin Directiva 98/83/CE
privind calitatea apei destinate consumului uman
(http://www.cdep.ro/pls/legis/legis_pck.htp_act_text?idt=37178).
Consumul de apă potabilă contaminată duce la formare a boli grave cum e cancerul,
afirmație dovedită prin numeroase studii (Cantor, 1997).
3.1 Importanța apei potabile
Proporţia de apă din organism variază după vârstă: de la peste 97 % la embrionul de 7
zile, scăzând treptat la 80 % la nou-născut, 60-65 % la adult şi 50-55 % la vârstnic. Procentul
de apă variază după intensitatea proceselor metabolice. Acest fapt se reflectă şi în proporţia
diferită a apei în ţesuturi: smalţ dentar 0,2 %, dentină 10 %, ţesut osos 22 %, ţesut adipos 20 %,
ţesut cartilaginos 55 %, muşchi striat 75 %, ficat 75 %, rinichi 80 %, creier (substanţă cenuşie)
85 %, plasmă sangvină 90%. Femeile având o proporţie mai ridicată de ţesut adipos (relativ
sărac în apă), procentul de apă din organism depinde de sex: în medie 52 % la femei şi 63 % la
bărbaţi. La obezi, procentul de apă poate scădea astfel până la 40 %.
În organismul uman, apa totală (60% din greutatea corporală) se repartizează în mai
multe compartimente: Apa intracelulară (40 %) şi apa extracelulară (20 %), aceasta la rândul ei
reprezentată de apa circulantă = intravasculară (4- 4,5 %), apa interstiţială (15 % - majoritatea
29
legată în geluri) şi apa transcelulară (1%).
Rolurile apei în organism sunt multiple, cele mai importante fiind:
- rolul structural, ca şi principal component al organismului;
- rolul de mediu de reacţie pentru şi intervenţia în toate procesele metabolice; -
contribuţia la menţinerea homeostaziei (fiind esenţială pentru variate procese, ca absorbţia,
transportul, difuzia, osmoza, excreţia...);
- rol în metabolismul macronutrienţilor (din a căror degradare rezultă apă);
- sursă de Ca, Mg, Na, K şi alte substanţe utile pentru organism, dar uneori şi de
elemente nedorite (toxice, agenţi patogeni...).
Dinamica apei în corpul uman şi bilanţul hidric al organismului au fost îndelung
studiate în fiziologie şi sunt astăzi binecunoscute, având largi aplicaţii medicale. Deshidratarea
respectiv hiperhidratarea, cu numeroasele variante fiziopatologice, sunt întâlnite în cadrul
multor afecţiuni şi pun serioase probleme de diagnostic şi tratament.
(http://www.greenagenda.org/eco-aqua/potabil.htm)
3.2 Consumul de apă potabilă
Un om utilizeazaîn medie de circa 100 de litri de apă pe zi: 4 litri pentru nevoia
fundamentală, alimentară (2,5 litri pentru băut şi 1,5 litri prepararea hranei), 13 litri pentru
spălat vesela, 13 litri pentru spălat rufe, 70 de litri pentru nevoi sanitare (spălat pe mâini şi faţă,
duş, apa pentru clătirea toaletei etc.).
Variabilitatea este desigur foarte mare, în funcţie de disponibilitatea şi preţul apei, de
obiceiuri etc. Unde nu există apă curentă şi consumul casnic e mai mic, iar unde trebuie cărată
de la mari distanţe sau e foarte scumpă se face economie. Sunt şi situaţii, chiar ţări întregi,
unde consumul este sub minimul acceptabil şi duce la consecinţe negative asupra igienei şi
sănătăţii publice. A face baie în vană în loc de duş duce automat la un consum mult mai mare
30
de apă, la fel şi utilizarea frecventă de maşini se spălat haine, veselă etc. sau dacă aceste au
eficienţă redusă din punct de vedere al consumului de apă.
Pe plan mondial, în 1980, problema asigurării necesarului de apă pentru populaţie era
oficial rezolvată în procent extrem de diferit: Belgia 95%, Finlanda 79%, Sudan şi Bangaldesh
40%, Sri Lanka 37%, Angola 28%, Paraguay 25%, Uganda 16%, Mozambic 9%, Mali 6%....
Ţările socialiste pretindeau că situaţia lor e cea mai favorabilă - Ungaria 84%, Albania 92% şi
URSS chiar 100%, exagerare evidentă...
Având în vedere caracterul limitat al resurselor de apă în general şi de apă potabilă în
particular, consumul acesteia se normează şi uneori chiar se raţionalizează.
Pentru nevoile populaţiei, consumul admis în România pentru nevoi gospodăreşti şi
publice este prevăzut în STAS 1343 / 77 (valori în litri / zi / locuitor)
(http://www.greenagenda.org/eco-aqua/potabil.htm).
31
IV. MĂSURĂTORI DE RADIU ÎN APELE DIN CLUJ-
NAPOCA
Măsurătorile de radiu au fost efectuate pe un eșantion larg așa cum se poate observa pe
harta de mai jos.
Municipiul Cluj-Napoca este alimentat cu apă potabila de suprafața (de la exploatarea
Gilău) a carei concentrație de radon este de aproximativ 1 Bq/l și cu apă potabilă subterană
(exploatata în zona Florești) a carei concentrație de radon este de aproximativ 30-40 Bq/l. Cele
trei rețele de apă potabilă, a caror variație a concentrației de radon a fost urmarităă în perioada
martie-mai 2013, prezintă concentrații de radon/radiu diferite una fața de alta, așa cum se poate
observa în tabelul de la pagina următoare.
32
În conformitate cu directiva O.M.S. care recomandă ca nivelul radonului/ radiului să
nu depășească 100 mBq.l–1, ca urmare a studilor noastre am constata că, concentrația de 226
Ra a fost sub această limită recomandată.
Cea mai mică valoare a concentrației de radiu a fost găsită într-un eșantion din
Mănăștur,. Valoarea aceasta este sub limita de cuantificare a ambelor metode utilizate. În
acelaș timp cea mai mare valoare de 96,22± 9,62 mBq / L a fost obținută prin metoda celula
Lucas cu 1.000 ml și a dat rezultatul de 96,22 ± 9,62 mBq / L într-un eșantion de la Someșeni.
.
Tabel 4.1. Concentrația de radiu în probele colectate
În medie, concentrația de radiu al valorilor obținute sunt 12,6 mBq / l de 1000 ml Din cele 19
probe de apă, nici una nu a avut valori au avut valori mai mari de MCL, totuși nu am putut să nu
observăm diferența dintre conținutul atât de ridicat de radiu din apele de izvor spre deosebire de
cele de la robinet. În medie, concentrația de radiu al valorilor obținute sunt 12,6 mBq / l de 1000
ml.
33
LocațieTip
apamBq/l ±
Grigorescu robinet 3.53 2.83Ghiorgheni robinet N/A N/A
Mărăști robinet N/A N/A
Bună ziua robinet 0.34 0.27Faget/ferdinand izvor 8.84 7.07Borhanci izvor 4.08 3.26
Valea Chinteniului izvor N/A N/A
Mănăștur robinet 0.17 0.14Sănicoara izvor 0.34 0.27Apahida izvor 0.68 0.54Florești fântână 2.38 1.90Baciu fântână 9.18 7.34Gilău fântână 12.41 6.21Someșeni izvor 3 96.22 9.62
Someșeni izvor 9 9.1 5.4
Dacă este să vorbim de late studii similare putem adăuga că de exemplu în sudul New
Jersey, Statele Unite ale Americii, 33% din 170 de probe de apă, conform unor studii, au avut o
concentrația totală de radiu care a depășit CMA de 5 PCI / l .
Valorile raportate de activitate 226Ra in probele de apă ale studiului prezent, sunt mici
și sunt comparabile cu cele ale valorilor raportate în altă parte, (Yen-Chuan Kuo, 1997)
comparând de exemplu cu ecosistemului râului Cauvery, India unde intervalul de concentrație
radiu este între 0.82 și 1.06 mBq / l. În general, în cele mai multe râuri radiul atinge valori
mici, cum ar fi unele râuri din Rusia, media fiind de 155 mBq / l, (Kuptsov et al., 1969) și în
India, sau părți ale Gangelui (48,1 mBq / l)
În continuare am calculat doza anuală efectivă primită de populație care a și fost
scopul-țintă a proiectului nostru, după cum se poate observa în tabelul de mai jos:
Locatie probaTip apa
Doza anuala efectiva (mSv/an)WHO (1993) IAEA (1995)
Adulticopii 2-7 ani
7-12 ani
2-17 ani Adulti
Grigorescurobinet
0.0006 0.0008 0.0021 0.0039 0.0007
Ghiorghenirobinet
N/A
N/A
N/A N/A N/A
Mărăștirobinet
N/A
N/A
N/A N/A N/A
Bună ziuarobinet
0.0001 0.0001 0.0002 0.0004 0.0001
Făget/ferdinand
izvor 0.0014 0.0020 0.0052 0.0097 0.0018
Borhanci izvor 0.0007 0.0009 0.0024 0.0045 0.0008
Valea Chinteniului
izvorN/
A
N/A
N/A N/A N/A
Mănășturrobinet
0.00003 0.00004 0.0001 0.0002 0.00003
Sanicoara izvor 0.0001 0.0001 0.0002 0.0004 0.0001
Apahida izvor 0.0001 0.0002 0.0004 0.0007 0.0001
34
Floreștifântână
0.0004 0.0005 0.0014 0.0026 0.0005
Baciufântână
0.0015 0.0021 0.0054 0.0101 0.0019
Gilaufântână
0.0020 0.0028 0.0072 0.0136 0.0025
Someșeniizvor 3
0.0155 0.0218 0.0562 0.1054 0.0197
Someșeniizvor 9
0.0014 0.0020 0.0053 0.0099 0.0018
Tabel 4.2. Doza aferenta concentrației de radiu pentru probele studiate
Este de mentționat faptul că acestea sunt comparabile cu alte dozele anuale în milisiverts (mSv) din surse naturale de radiație, care vă sunt prezentate mai jos: (http://www.unscear.org/unscear/en/faq.html)
Sursă sau Mod Doza Medie Anuala (mSv)
Ratele tipice pt Dozele Anuale (mSv)
Comentarii
Inhalație(gaz Rn) 1.26 0.2-10 Doza este mult mai mare în unele locuințe
Terestru extern
0.48 0.3-1 Doza este mai mare în unele locuri.
Ingerare 0.29 0.2-1Radiație Cosmica 0.39 0.3-1 Doza crește odata cu
altitudinea.Total Naturale 2.4 1-13 Grupuri considerabile
de populații primesc 10-20 mSv pe an.
Tabel. 4.3. Doze anuale din radiații naturale
(http://www.unscear.org/unscear/en/faq.html)
Considerând dozele medii anuale, doza medie anuală a apelor studiate nu reprezintă
mai mult de: 1% si 5% din doza medie totală anuală pentru adulti si respectiv copii (2-7ani),
1% si 37% din doza medie anuala prin ingestie pentru adulți si respectiv copii (2-7ani).
Singurul caz unde se depășeste doza recomandată este pentru proba din zona someșeni unde
doza ingestiei de Ra este de 0.105 mSv/an pentru copii.
35
CONCLUZII
Au fost prelevate 19 probe de apa potabila (izvoare, fântâni si apa de la robinet) din
diferite zone ale municipiului Cluj-Napoca pentru masuratori de radiu, prin radon, cu ajutorul
metodei cu scintilator solid.
Probele au fost recoltate în sticle de plastic, aduse la un pH < 1,5, transportate în
Laboratorul de Radioactivitate a Mediului, unde au fost preconcentrate (de 10 ori), iar după 30
de zile a fost determinată concentraţia de radiu. Măsurătorile au fost făcute cu ajutorul
detectorului LUK-3C.
Din sursele de apă de unde s-au recoltat probele (fântâni, izvoare, robinete), populaţia
din zonă consumă apă pentru uz casnic, inclusiv apă de băut. Din acest considerent s-a
determinat doza efectivă primită de persoane care consumă acest tip de apă (medie doi litri pe
an) folosind factorul de conversie utilizat de diferite foruri internaţionale, în cazul radonului
(10-8
SvBq-1
), iar în cazul radiului (2,2x10-7
Sv Bq-1
)
Măsurătorile de radiu din apele din zona Mun. Cluj-Napoca sugereaza faptul că
această regiune are un substrat geologic interesant și încă nedeplin cercetat din punct de vedere
radiologic, mai ales în apropierea Someșului. Concentraţia mai ridicată de radiu, comparata cu
alte masuratori ne indică prezenţa unor anomalii, fata de medie.
De asemenea, putem concluziona că populaţia care consumă apa potabilă din zonă nu
este supusă unei doze suplimentare, aceasta fiind nesemnificativă pe lângă alte surse cum ar fi
de exemplu radonul și radiul din aer.
36
BIBLIOGRAFIE
Anssi Auvinen, 2008, Uranium and other natural radionuclides in drinking water and risk of
leukemia:a case–cohort study in Finland, Kluwer Academic Publishers
Baykara O, Dogru M (2006), Measurements of radon and uranium concentration in water and
soil samples from East Anatolian Active Fault Systems (Turkey), Radiat Meas 41:362-367
Bonotto DM, Mello CB, 2006, A combined method for evaluating radon and progeny in waters
and its use at Guarani aquifer, Săo Paulo State, Brazil J Environ Radioact 86:337-353
C. Cosma, 1975, Radonul si cancerul pulmonar, Editura Quantum, Cluj- Napoca, 2009
C. Cosma T. Jurcuț, 1996, , Radonul și mediul înconjurător, Editura Dacia, Cluj-Napoca,
C. Cosma, C. Baciu, D. Ristoiu, Gh. Moisa, T. Jurcu_*, S. Morcovescu, RADONUL ÎN APELE
SUBTERANE DIN ROMÂNIA, Universitatea “Babes-Bolyai”, Facultatea de Fizica, 3400- Cluj
– Napoca
C.Cosma, 1996, Fizică atmică și nucleară, Universitatea Babeș Bolyai, Cluj-Napoca,
Dan Constantin NITA Mircea MOLDOVAN, Constantin COSMA, 2013, Radium in dirinking
water from Transilvania, in press
Dan Constantin Niţă, Mircea Moldovan, Cosma Constantin, 2013, RADON MEASUREMENT
IN CARBONATED WATER WITH THE LUCAS CELL AND CHARCOAL ADSORPTION
METHODS, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, accepted in press
Dan Niță, 2013, IMPROVEMENT OF LUCAS CELL METHOD FOR RADON AND
RADIUM IN WATER MEASUREMENT, Bolyai University, Faculty of Environmental
37
Science and Engineering, Cluj-7th Dresden Symposium "Hazards - Detection and Management"
March 3 – 8,
Dosefrom, 1997,Radium-226 in Food and DrinkingWater in Taiwan, Elsevier Science Ltd, 9/
E. Del Pezzo, P. Gasparini,M. S. Mantovani, M. Martini, G. Capaldi, Y. T. Gomes, R. Pece,
1981, A case of correlation between Radon anomalies and seismic activity on a volcano
(Vulcano Island, southern Tyrrehenian sea). Geophys. Res. Lett. 8 (9), 962–965
Ioan ENCIAN , Mircea MOLDOVAN , Dan Constantin NITA *, Constantin COSMA, (2013)
Determination of radium in mine water from the north of Transyilvania, Romania, Carpathian
Journal of Earth and Environmental Sciences 8 (2)
J. Toutain,J. C. Baubron, 1999, Gas geochemistry and seismotectonics: A review.
Tectonophysics 304, 1–27.
Jiri Plch M. Ing.,2008, Manual de instrucțiuni, Radon detector L UK 3C, Praga
Kenneth P. Cantor, 1997,Drinking water and cancer, Cancer Causes and Control, nr. 8
Kitto ME, Fielman EM, Haines DK, Menia TA, Bari A, 2008, J Environ Radioact 99:1255-1257
Liviu Daraban, 2006Curs de fizică nucleară, Universitatea Babeș- Bolyai, Facultatea de fizică,
Vol. II,
M. Moldovan, C, Cosma, I. Encian, Radium-226 concentration in Romanian bottled mineral
waters, în Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 279, 2008
Marques AL, dos Santos W, Geraldo PL, 2004, , Direct measurements of radon activity in water
from various natural sources using nuclear track detectors Appl Radiat Isot 60 (6):801-804 .
Khattak NU, Khan MA, Shah MT, Javed MW (2011) J Radioanal Nucl Chem 290:493-505
Mircea MOLDOVAN1, Dan COSTIN1, Constantin COSMA1, Teofana SFERLE,
MĂSURĂTORI DE RADON ŞI RADIU ÎN UNELE APE DIN ZONA MĂGURI RĂCĂTĂU,
CLUJ, in Ecotrra, nr. 28/ 2011
38
Moldovan M, Cosma C, Encian I, Dicu T., 2009, Radium-226 concentration in Romanian bottled
mineral waters J Radioanal Nucl Chem 279:487–491
Muscalu Stefan, 2008, Fizică atomică și nucleară, Editura Didactică și pedagogie, București
P. Vukotich, V. V. Uvarov, N. Antovich, S. Dapchevich, 2002, Radon concentrations in soil of
the city of Podgorica, Montenegro, Geofísica Internacional (2002), Vol. 41, No. 3, 277-280
Schmidt A, Schlueter M, Melles M, Schubert M., 2008, Contin- uous and discrete on-site
detection of radon-222 in ground-and surface waters by means of an extraction module Appl
Radiat Isot 66:1939-1944
WAYNE L. TURNBERG, 1990, Survey of Occupational Exposure of Waste Industry Workers
to Infectious Waste in Washington State, PUBLIC HEALTH BRIEFS, nr. 10
YEN-CHUAN KUO, SHU-YING LAI, Activity Concentrations and Population
Zoltan Szabo, 2011,Occurrence and geochemistry of radium in water from principal drinking-
water aquifer systems of the United States, Applied Geochemistry
http://www.unscear.org/unscear/en/faq.html
http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radium.html
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/Decay_chain%284n,Thorium_series
%29.PNG
http://www.chemicool.com/elements/radium.html
http://en.academic.ru/pictures/enwiki/68/Decay_chain%284n%2B2,_Uranium_series%29.PNG
http://www.cdep.ro/pls/legis/legis_pck.htp_act_text?idt=37178
http://wiki.answers.com
http://apmdj.anpm.ro/upload/76282_Capitolul%208.pdf
http://ro.wikipedia.org/wiki/Radiu
39
