Kars ili, Digor ilçesi topraklarında ve mera bitkilerinde doğal radyoaktivite seviyelerinin belirlenmesi
Determination of natural radioactivity levels in soil and pasture grass plants samples of Digor district, Kars
Yazar: EBRU ÖZTANRIÖVER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLÇİN BİLGİCİ CENGİZ
Kafkas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Doğal radyoaktivite = Natural radioactivity

Özet:
Atmosferdeki, sudaki ve topraktaki radyoaktif elementler insanlara, hayvanlara ve bitkilere doğrudan veya dolaylı olarak geçer. Radyoaktif elementlerin topraktan bitkilere geçişi, bitki yüzeyindeki atmosferden gelen radyonüklidlerin toplanması ve ayrıca radyoaktif elementlerin bitkiye kökleri tarafından taşınması gibi işlemlerle gerçekleşir. Topraktaki bu radyoaktif elementler genellikle insanlara ve hayvanlara solunum ve yiyecek yoluyla geçirilir. Bitkilerin gövdesinde topraktaki radyoaktif elementlerin içeriğine ve büyüme mevsiminin diğer koşullarına bağlı olarak potasyum, uranyum, radyum ve diğer elementler bulunabilir. Gıda olarak radyoaktif elementler içeren bitkilerin tüketimi insan ve hayvan sağlığı için tehlikeli olabilir.

Çevresel radyasyon ölçümlerinin temel amacı, insanların yaşadığı alanın doğal radyasyon açısından sağlıklı yaşam için uygun olup olmadığını araştırmaktır. Bu nedenle bu çalışmada,  Digor ilçesi ve çevresinden toplanan mera bitkileri ve toprak örneklerindeki 226Ra, 232Th ve 40K doğal radyonüklidlerinin aktivite konsantrasyonlarını ve yapay radyonüklid 137Cs'in aktivite seviyesini ve radyolojik indisleri hesaplamak, ayrıca bunların yöre insanları üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla yapılmıştır.
Kars'ın Digor ilçelerinde ekilmemiş alanlardan toplanan topraklardaki doğal radyoaktivitenin dağılımı NaI(Tl) gama ışını spektrometrisi kullanılarak incelenmiştir. İncelenen alanlardaki 55 toprak numunesindeki doğal radyo çekirdeklerinin 226Ra, 232Th, 40K ve 137Cs konsantrasyonu sırasıyla, 21.6 ± 7.0 ile 55.7 ± 8.2 Bqkg-1, 45.0 ± 14.7 ile 94.7 ± 15.3 Bqkg-1, 474.5 ± 0.0 ila 666.5 ± 9.2 Bqkg-1 ve BDL (Tespit Sınırının Altında), 13.3 ± 1.5 Bqkg-1 arasında değişmektedir. Toprak örneklerinde radyasyon tehlikesi endekslerini hesaplamak için belirlenen 226Ra, 232Th ve 40K aktivite konsantrasyonlarının ortalama değerleri kullanılmıştır. Çalışılan alanda, radyum eşdeğeri aktivite (Raeq) ve açık hava soğurulan gama doz oranı (ADR) ortalama değerleri sırasıyla 171.5 Bqkg-1 ve 79.0 nGyh-1 olarak bulundu. Radyonüklidlerin varlığına bağlı olarak, yıllık etkin doz eşdeğeri (AED) 96,8 μSv olarak bulundu. Ortalama bir insan ömrü boyunca kanser oluşumu riskinin (YFKR) ortalama değeri 0.34x10-3 olarak belirlenmiştir. 

Mera bitkilerindeki 226Ra, 232Th ve 40K aktiviteleri sırasıyla, 21,8 ± 6,3-49,6 ± 13,4, 51,9 ± 13,2–127,7 ± 23,8 ve 309,5 ± 33,5–807,3 ± 64,4 Bqkg −1 aralıklarında değişmektedir. 226Ra ve 232Th'in mera otunun farklı bölümlerinde dağılımı, kök> gövde> yaprak sıralamasına göre azalma eğiliminde olduğu saptanmıştır. 40K, ağırlıklı olarak mera otlarının saplarında birikir ve bunu takip eden eğilim ise sapı> yaprak> kök'tür. Bu çalışmada sunulan sonuçlar, dünyanın farklı bölgelerinde yapılan benzer çalışmaların ortalama değerleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonuçları gelecekteki değerlendirmeler için referans olarak kullanılabilinir.

Abstract:
Radioactive elements in the atmosphere, in water and in soil, pass directly or indirectly to humans, animals and plants. The transition of radioactive elements from soil to the plants takes place in such processes as the collection of the radionuclides coming from the atmosphere on the plant surface and also the transport of the radioactive elements to plant bodies by the roots of the plants. These radioactive elements in the soil are generally passed through to humans and animals by respiration and food. In the body of the plants, depending on the content of the radioactive element in the soil and other conditions of the growing season, potassium, uranium, radium and other elements can be found. Consumption of plants containing radioactive elements as food can be dangerous to human and animal health. 

The main purpose of environmental radiation measurements is to investigate whether the area in which humans live is suitable for healthy living in terms of natural radiation. Therefore, the relationship between radionuclides in the environment and the amount of radiation doses that humans are exposed to from environmental sources must be determined, as well as the biological effect of this radiation on humans. The present work purposed to calculate the activity concentration of natural radionuclides 226Ra, 232Th and 40K and the activity level of artificial radionuclide 137Cs in pasture grass plants and in soil samples were collected from Digor district, and to interpret the radiological indices and their effects on the population who live in this environment.

The distribution of natural radioactivity in soils collected from uncultivated areas in Digor districts of Kars was investigated by using NaI(Tl) gamma-ray spectrometry. The concentration of the natural radio nuclides 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs in the 55 soil samples from the studied areas range from 21.6±7.0 to 55.7±8.2 Bqkg-1, 45.0±14.7 to 94.7±15.3 Bqkg-1, 474.5±0.0 to 666.5±9.2 Bqkg-1 and BDL (Below Detection Limit) to 13.3±1.5 Bqkg-1, respectively. The determined mean values of activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K were used to calculate the radiation hazard indices in soil samples. In the studied area, the mean values of radium equivalent activity (Raeq) and the open air absorbed gamma dose rate (ADR) were found to be 171.5 Bqkg-1 and 79.0 nGyh-1, respectively. Depending on the presence of radionuclides, the annual effective air dose ratio (AED) was found to be 96.8 μSv. The mean value of risk for cancer formation (LCR) during an average human lifetime was determined to be 0.34x10-3. 

The activities of 226Ra, 232Th and 40K in pasture-grass were in the range of 21.8 ± 6.3–49.6 ± 13.4, 51.9 ± 13.2–127.7 ± 23.8 and 309.5 ± 33.5–807.3 ± 64.4 Bq kg−1, respectively. The distribution of 226Ra and 232Th in different parts of pasture-grass indicated a decreasing tendency in order of root > stem > leaf. 40K mainly accumulated in stem of pasture-grass and is followed by declining trend stem > leaf > root.
The results presented in this study, has been compared with the average values of similar studies conducted in different regions of the world. The results of the study can be used as a reference for future evaluations.