Sudaki Radyoaktif Maddeler

Bazı elementlerin çekirdekleri kararsız olup tabii olarak bozunurlar. Bu bozunmalar (nükleer reaksiyonlar) sırasında üç çeşit radyasyon yayılır: (1) Alfa (α) ışınları +2 yüklü helyum atomlarıdır. (2) Beta (β) ışınları –1 yüklü elektronlardır. (3) Gama (γ) ışınları ise röntgen (X) ışınları gibi bir tür ışıktır. Nükleer radyasyon maddelerin içinden geçerken iyonlaşmaya ve kimyevi değişikliklere sebep olur.

Radyoaktivite genellikle curie, roentgen, rad veya rem birimleriyle ölçülür. Radyoaktivitenin insan sağlığına olan etkileri ile ilgili literatürü ve standartları anlayabilmek için bu birimlerin tanımlarını anlamak gerekmektedir.

Radyoaktif bir maddenin radyoaktivitesi curie (Ci) birimiyle ölçülür. 1 Ci saniyede 3.7×10¹⁰ parçalanmaya (bozunmaya) tekabül eder. Bir gram saf radyumun radyoaktivitesi yaklaşık olarak 1 Ci’dir. Buna kıyasla 1 gr uranyum-238’in radyoaktivitesi 0.36×10^-6 Ci kadardır. (pCi (‘picocurie’) birimi 10^-12 Ci’ye eşittir.) Bu rakamlar kullanılarak Ci cinsinden radyoaktivitesi bilinen bir radyum veya uranyum numunesinin gram olarak miktarı hesaplanabilir. Ayrıca pCi/L radyoaktif maddelerin sudaki konsantrasyonlarını belirtmek için kullanılan bir birimdir.

Roentgen (“röntgen”) birimi gama ve X ışınlarının yoğunluğunu belirtmek için kullanılır. 1 atm basınçta ve 0 ^oC sıcaklıktaki 1 santimetre küp havada 1 esu miktarında (1 esu artı ve 1 esu eksi) elektrik yükünün meydana gelmesine sebep olan ışın miktarı 1 roentgen olarak tanımlanır (esu = ‘elotrostatic unit’; 1 esu = 3.336×10^-10 coulomb). Bu miktardaki elektrik yükü 2.1×10⁹ iyon çiftine eşdeğerdir. Roentgen birimi gama ve X ışınlarının sebep olduğu iyonlaşmanın miktarını gösterir. Alfa ve beta ışınlarının sebep oldukları iyonlaşmaları da ölçmek için başka birimlere ihtiyaç duyulmuş, rad ve rem birimleri tanımlanmıştır.

Bir rad (radiation-absorbed-dose), 1 gr malzeme (insan dokusu vb.) tarafından emilen 100 erg enerjiyi ifade eder. Rad birimi emilen enerji miktarını belirtir ve her türlü (alfa, beta, gama) radyasyon için kullanılır. Belli bir miktar radyasyonun tekabül ettiği rad miktarı radyasyonu emen maddenin türüne bağlı olarak değişir.

Rad birimi ile ifade edildiğinde aynı miktarda olan fakat değişik türdeki ışınların insan vücuduna etkilerinin değişik olduğu görülmüştür. Yani, 1 rad miktarındaki alfa radyasyonu ile 1 rad gama radyasyonunun canlı dokulara olan etkileri farklıdır. Bu farklılığı hesaba katmak içim rem (roentgen-equivalent-man) birimi kullanılır. 1 rem miktarındaki herhangi bir tür radyasyonun insan vücudundaki etkisi 1 roentgen gama ışınının etkisine eşdeğerdir. 1 milirem (mrem) 0.001 rem’e eşittir. Bir tahmine göre 0.1 mrem/sene miktarındaki radyasyon kanser ihtimalini milyonda bir (10^-6) oranında artırmaktadır. Çeşitli dozlardaki radyasyonun etkileri aşağıda özetlenmiştir:

• 600 rem: Kısa bir sürede buna maruz kalanların %50’si ölür
• 50 rem: Kısa vadede görünür etkisi olmayan azami miktar
• 5 rem/sene: Nükleer teknoloji sektöründe çalışanlar için azami doz
• 500 mrem/sene: Ayrı ayrı her şahıs için endüstriyel kaynaklı azami doz
• 170 mrem/sene: Bütün nüfus için endüstriyel kaynaklı azami ortalama doz
• 100-150 mrem/sene: Ortalama olarak her insanın maruz kaldığı tabii radyasyon (radon hariç)
• 10 mrem: Tipik bir göğüs röntgeni çekimi

İçme suyu kaynaklarında bulunma ihtimalleri ve sağlığa zararları açısından önemli radyoaktif maddeler şunlardır: radyum-226, radyum-228, uranyum-238, radon-222, radyum-224, polonyum-210. Bunların hepsi tabii olarak var olan izotoplardır. Genellikle yeraltı sularında bulunma ihtimalleri daha yüksektir. Radyum-228 beta ışınları çıkarır, radyum-228’in bozunmasından meydana gelen ürünler ve burada adı geçen diğer radyoaktif maddelerin hepsi alfa parçacıkları yayarlar. Alfa parçacıkları derinin altına nüfuz edemedikleri için alfa ışınlarının harici olarak fazla tehlikesi yoktur. Yiyecek veya içecekler vasıtası ile vücut içine girince büyük miktarda iyonlaşmaya ve iç organlarda hasara yol açabilirler. Bütün radyoaktif maddelerin kansere sebep olabileceği kabul edilmektedir ve içme sularında aşağıda yazılı olan konsantrasyonların üzerinde bulunmamalıdır:

• Bütün alfa yayıcıları: 15 pCi/L
• Ra-226 ve Ra-228 toplamı: 5 pCi/L
• Beta yayıcıları: 4 mrem/sene
• Radon-222: 300 pCi/L
• Uranyum-238: 0.03 mg/L (yaklaşık 10 pCi/L)

Bütün alfa yayıcılarının üzerindeki üst sınır (15 pCi/L) iki maksadla kullanılır: (1) Bu sınır ihlal edilirse daha teferruatlı bir su tahlili yapılması gerekir. (2) Polonyum-210 ve radyum-224’ün toplamı bu sınırı aşmamalıdır.

Radon-222 gazı suyun ev içinde kullanımı sırasında ve bilhassa su ısıtıldığında (banyoda, duşta) havaya geçer. Havadaki radonun teneffüs yoluyla vücuda girmesi akciğer kanseri riskini artırdığı için içme suyunda yüksek miktarda bulunması arzu edilmez. (Radon dışındaki diğer bütün alfa yayıcılarının toplamının 15 pCi/L’nin altında olması istenir.)

Yukarıdaki rakamların hepsi izin verilebilecek azami miktarlar olarak görülmelidir; ekonomik şartlar müsaade ettiği oranda her türlü radyoaktif maddenin konsantrasyonun sıfır olması hedeflenmelidir.

Radyasyon ve radyoaktif madde nedir?

Uranyum, radyum gibi bazı doğal maddelerin (elementlerin) atom çekirdeklerinden, bir dış etken olmadan, kendiliğinden yayılan, enerjileri yüksek, alfa, beta ve gama adlarındaki ışınlara ‘iyonlaştırıcı radyasyonlar’, bunları yayan maddelere de radyoaktif maddeler ve bunların farklı atom çekirdeklerine de radyoizotoplar diyoruz. Radyasyona, yerine göre ‘ışınım’ ya da ‘ışın’ da diyoruz. Her çeşit ışının, cinsine göre az ya da çok enerji içerdiğini, ya gama ışınları gibi kütlesiz foton taneciklerinden (elektromanyetik dalgadan) ya da alfa, beta’lar gibi kütleli tanecik akımından oluştuğunu son yüzyıldır biliyoruz. Radyasyonun frekansı (saniyedeki titreşim sayısı) ne kadar büyükse (ya da buna bağlı olarak dalga boyu ne kadar küçükse) radyasyonun enerjisi de o kadar büyüyor.

Radyoaktif maddelere ‘ışınetkin maddeler’ de deniyor. ‘Aktivite’ye de, ‘etkinlik’ denebileceği gibi, ‘radyoaktivite’ye ise ‘ışınetkinlik’ ya da radyoaktiflik de denebilir. Radyasyon, aslında, çok hızlı enerji akımından başka bir şey değildir.

İyonlama ve iyon çifti nedir?

Radyoaktif maddelerden yayınlanan girici ışınlar, atomların çevresindeki elektronlara çarparak enerjilerini elektronlara aktardıklarında, enerjileri, eşik enerji miktarından büyükse, elektronları yörüngelerinden kopararak serbest bırakıyorlar. Bu olaya iyonlama, serbest kalan eksi yüklü bir elektronla, arta kalan artı yüklü (bir elektronu eksik) atomun oluşturduğu çifte de bir ‘iyon çifti’ deniyor. Radyoaktif maddelerden yayınlanan girici ışınlara da bu nedenle ‘iyonlaştırıcı radyasyonlar’ ya da ‘iyonlaştırıcı ışınlar’ deniyor.

Radyasyon-madde etkileşimi: Radyasyon dozu nedir?

Radyoaktif maddelerden yayınlanan ışınlar ile çok hızlandırılan protonlar gibi başka bazı girici ışınların, hücrelerdeki atom ve moleküllere girerek, iyon çiftleri oluşturmaları sonucu maddeye aktardıkları enerji miktarına, vücudun veya belirli bir organın aldığı ya da soğurduğu ‘radyasyon dozu’ deniyor. Çoğunlukla bu çeşit girici ışınlar, atom çekirdeklerinde nötron fazlalığı bulunan uranyum, radyum, radyoiyot, trityum gibi ‘kararsız atom çekirdeklerinden’ (radyoaktif maddelerden) salınmakla birlikte, nükleer parçacık hızlandırıcılarından, röntgen aygıtlarından da kaynaklanabiliyor, ya da uzaydan gelen ‘kozmik ışınlardan’ oluşuyorlar.

Radyasyon doz birimi: Sievert

Radyasyonun insan vücudundaki hücrelere aktardığı Joule cinsinden enerji miktarının ölçüsü olarak Sievert birimi kullanılıyor. Örneğin gama ışınları için, vücudun kilogramı başına soğurulan enerji miktarı 1 Joule ise, buna 1 Sievert (Sv) diyoruz. Sievert hücreler için çok büyük bir enerji miktarı olduğundan pratikte, daha çok, bunun binde biri olan miliSievert (mSv) kullanılıyor. Sievert vücudun biyolojik etkinliğini de içeriyor. Aslında hücreler için çok büyük enerji olan 1 Joule, pratikte çok küçük bir enerji miktarıdır: Örneğin 100 gramlık bir çikolata paketini 1 metre yukarı kaldırmak için 1 Joule’lük bir enerji gerekiyor.

Türkiye’de İçme Suyundaki Radyoaktif Durumu Nedir

Ülkemizde şebeke sularındaki radyoaktivite ölçümleri sonuçları TAEK internet sayfalarında yayımlanıyor. Bu ölçümler, yukarıdaki çizelgelerde verilen uranyum, radyum, radon gibi ayrıntılı radyoizotop analizlerini değil, sadece toplam alfa ve toplam beta gösterge değerleriyle trityum ölçümlerini kapsıyor. Toplam alfa değeri, radyoaktivitesi ölçülen suda bulunan alfa tanecikleri yayınlayan tüm radyoizotopların toplam radyoaktivitesini Becquerel (Bq) olarak gösteriyor. Toplam Alfa radyoaktivitesinin yönlendirici gösterge sınır değeri, ilgili yönetmeliğe göre litrede 0,1 Bq’dir. Toplam Beta da benzer olarak sudaki beta yayınlayıcı radyoizotopların toplam radyoaktivitesini gösteriyor. Toplam Beta aktivitesinin gösterge sınır değeri ise litrede 1 Bq’dir. Trityum için gösterge sınır değer litrede 100 Bq’dir. İçme sularındaki her çeşit radyoaktif maddelerin toplamı yoluyla vücutta oluşabilecek radyasyon dozunun, ilgili yönetmeliğe göre 0,1 mSv’in altında kalması gerekiyor.