Antalya ili Boğaçay sediment örneklerinde doğal ve yapay radyonükleotitlerin aktivite konsantrasyonunun belirlenmesi ve elementel analizi
Determination of activity concentration of natural and artificial radionuclides and elemental analysis in Boğacay sediment samples of Antalya province
Yazar: REYHAN ÖZAYDIN ÖZKARA
Danışman: PROF. DR. İSMAİL BOZTOSUN ; DOÇ. DR. CANEL EKE
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Boğaçay, 25 kilometre uzunluğunda ve 830 kilometrekarelik bir alandan su toplayarak Antalya'da su temini ve tarım sulamasında önemli rol oynayan bir nehirdir. Boğaçay, suyunu dünyaca ünlü Konyaaltı plajına ulaştırır ve debisi yıl içinde değişir; özellikle yağışlı dönemlerde taşkın riski bulunmaktadır. Tez çalışması kapsamında, Antalya Boğaçay'dan Temmuz ve Mart aylarında toplanan toplam 40 sediment örneği üzerinde, yüksek saflıkta germanyum (HPGe) gama spektrometre sistemi kullanılarak elde edilen veriler detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Temmuz ayında toplanan örneklerde, doğal 226Ra, 232Th ve 40K ile yapay 137Cs radyonükleotitlerinin aktivite konsantrasyonlarının ortalamaları sırasıyla 12,92 (5,62 - 22,40) Bq/kg, 14,78 (7,98 - 25,29) Bq/kg, 194,52 (91,81 - 392,82) Bq/kg ve 3,76 (3,16 - 4,99) Bq/kg olarak belirlenmiştir. Mart ayında toplanan örneklerde ise, aynı sırayla 9,45 (4,25 - 18,36) Bq/kg, 8,06 (3,34 - 14,07) Bq/kg, 104,54 (53,57 - 173,16) Bq/kg ve 1,72 (0,00 - 3,42) Bq/kg olarak tespit edilmiştir. Elde edilen ölçüm sonuçları, 226Ra, 232Th ve 40K için UNSCEAR (2000) raporunda belirtilen ortalama değerlere (226Ra için 32 Bq/kg, 232Th için 45 Bq/kg ve 40K için 420 Bq/kg) kıyasla daha düşük seviyelerde olduğunu göstermektedir.
Radyolojik tehlike parametreleri incelendiğinde, Temmuz ayında soğurulan gama doz hızı (D) 23,01 nGy/h, radyum eşdeğer aktivitesi (Raeq) 49,04 Bq/kg, yıllık gonadal doz eşdeğeri (AGDE) 162,79 µSv/y, maruziyet oranı (ER) 101,05 µR/h, yıllık etkin doz eşdeğeri toplamı (AEDEtoplam) 0,85 mSv/y ve toplam yaşam boyu kanser riski (ELCRtoplam) 2,96 olarak hesaplanmıştır. Mart ayında ise bu değerler sırasıyla D: 13,60 nGy/h, Raeq: 29,03 Bq/kg, AGDE: 95,74 µSv/y, ER: 59,41 µR/h, AEDEtoplam: 0,50 mSv/y ve ELCRtoplam: 1,75'tir. Elde edilen bu sonuçlar, bölgedeki radyoaktivite konsantrasyonlarının ve radyolojik tehlike parametrelerinin genel olarak dünya ortalama değerlerinin altında olduğunu göstermektedir. Ancak, yaşam boyu kanser riski ve yıllık etkin doz eşdeğeri toplamı gibi parametrelerde, bölgedeki sedimentlerin dünya ortalamasının üzerinde olduğu belirlenmiştir. Bu bulgular, bölgedeki radyasyon etkilerinin detaylı bir şekilde değerlendirilmesi için önemli bir kaynak sağlamaktadır.
Ayrıca, Boğaçay'ın sediment yapısı XRF yöntemi ile incelenmiş ve ana oksitlerin MgO, Al2O3, SiO2, CaO ve Fe2O3 olduğu belirlenmiştir. Ana oksitlere ek olarak; Na2O, P2O5, SO3, K2O, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO, CoO, NiO, CuO, ZnO, As2O3, Rb2O, SrO, ZrO2, Nb2O5, SnO2, Sb2O5, Ta2O5, WO3, PbO oksitleri de tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında belirlenen iz elementlerin (Cl, Ga, Se, Br, Y, Mo, Ag, Te, I, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Hf, Hg, Tl, Th) konsantrasyonları da değerlendirilmiştir.

Abstract:
Boğaçay is a river that is 25 kilometers long and collects water from an area of 830 square kilometers, playing an important role in water supply and agricultural irrigation in Antalya. Boğaçay carries its water to the world-famous Konyaaltı beach and its flow rate changes throughout the year; There is a risk of floods, especially during rainy periods. In the thesis study, the data obtained using a high-purity germanium (HPGe) gamma spectrometer system on a total of 40 sediment samples collected from Antalya Boğaçay in July and March were analyzed in detail. In the samples collected in July, the average activity concentrations of natural radionuclides 226Ra, 232Th and 40K and artificial 137Cs radionuclides were determined; 12.92 (5.62 - 22.40) Bq/kg, 14.78 (7.98 - 25.29) Bq/kg, 194.52 (91.81 - 392.82) Bq/kg and 3.76 (3.16 - 4.99) Bq/kg, respectively.  In the samples collected in March, in the same order, 9.45 (4.25 - 18.36) Bq/kg, 8.06 (3.34 - 14.07) Bq/kg, 104.54 (53.57 - 173, 16) Bq/kg and 1.72 (0.00 - 3.42) Bq/kg. The measurement results obtained show that 226Ra, 232Th, and 40K are at lower levels compared to the average values stated in the UNSCEAR (2000) report (32 Bq/kg for 226Ra, 45 Bq/kg for 232Th and 420 Bq/kg for 40K).
When radiological hazard parameters are examined, absorbed gamma dose rate (D) is 23.01 nGy/h, radium equivalent activity (Raeq) is 49.04 Bq/kg, annual gonadal dose equivalent (AGDE) is 162.79 µSv/y, exposure rate (ER) was calculated as 101.05 µR/h, annual effective dose equivalent total (AEDEtotal) as 0.85 mSv/y, and total lifetime cancer risk (ELCRtotal) as 2.96 in July. In March, these values are respectively: D: 13.60 nGy/h, Raeq: 29.03 Bq/kg, AGDE: 95.74 µSv/y, ER: 59.41 µR/h, AEDEtotal: 0.50 mSv/y. and ELCRtotal: 1.75. These results show that radioactivity concentrations and radiological hazard parameters in the region are generally below the world average values. However, it has been determined that the sediments in the region are above the world average in parameters such as lifetime cancer risk and annual effective dose equivalent total. These findings provide an important resource for detailed evaluation of radiation effects in the region.
Additionally, the sediment structure of Boğaçay was examined by the XRF method and the main oxides were determined to be MgO, Al2O3, SiO2, CaO and Fe2O3. In addition to the main oxides Na2O, P2O5, SO3, K2O, TiO2, V2O5, Cr2O3, MnO, CoO, NiO, CuO, ZnO, As2O3, Rb2O, SrO, ZrO2, Nb2O5, SnO2, Sb2O5, Ta2O5, WO3, PbO oxides were also detected. Concentrations of trace elements (Cl, Ga, Se, Br, Y, Mo, Ag, Te, I, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Hf, Hg, Tl, Th) determined within the scope of the study were also evaluated.