পরিবেশে অ্যাক্টিনাইড

অ্যাক্টিনাইড সিরিজ একটি রাসায়নিক উপাদান এর দল, যার পারমাণবিক সংখ্যা ৮৯ থেকে ১০২ এর মধ্যে। এতে উল্লেখযোগ্য উপাদানগুলি যেমন ইউরেনিয়াম এবং প্লুটোনিয়াম। নিউক্লাইড (অথবা আইসোটোপ) থোরিয়াম-২৩২, ইউরেনিয়াম-২৩৫, এবং ইউরেনিয়াম-২৩৮ প্রাচীন নিউক্লাইড হিসেবে পাওয়া যায়, যখন অ্যাকটিনিয়াম, প্রোট্যাকটিনিয়াম, নেপ্টুনিয়াম, এবং প্লুটোনিয়াম এর পরিমাণ খুব সামান্য পরিমাণে থাকে যা রেডিওঅ্যাকটিভ ক্ষয় এবং (নেপ্টুনিয়াম ও প্লুটোনিয়ামের ক্ষেত্রে) নিউট্রন শোষণ এর ফলস্বরূপ উৎপন্ন হয়। এই উপাদানগুলি প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া থোরিয়াম এবং ইউরেনিয়ামের তুলনায় অনেক বেশি রেডিওঅ্যাকটিভ, এবং তাই তাদের অর্ধ-জীবন অনেক ছোট। ৯৪ এর চেয়ে বড় আণবিক সংখ্যা সম্পন্ন উপাদানগুলি পৃথিবীতে প্রাকৃতিকভাবে বিদ্যমান নয়, এবং এগুলি একটি নিউক্লিয়ার রিঅ্যাক্টর এ উৎপন্ন করতে হয়। তবে, ক্যালিফোর্নিয়াম (আণবিক সংখ্যা ৯৮) পর্যন্ত কিছু উপাদানের আয়নগুলি এখনও তাদের রেডিওঅ্যাকটিভ গুণাবলীর সুবিধা গ্রহণ করে কিছু ব্যবহারিক প্রয়োগে ব্যবহৃত হয়।
যদিও সব অ্যাক্টিনাইড রেডিওঅ্যাকটিভ, তবুও অ্যাক্টিনাইড এবং অ্যাক্টিনাইড যৌগগুলি পৃথিবীর খনিজভাণ্ডারের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ গঠন করে। পৃথিবীর খনিজভাণ্ডারে থোরিয়াম এবং ইউরেনিয়াম পরিমাণে যথেষ্ট রয়েছে, যেগুলি বাণিজ্যিকভাবে খননযোগ্য, যেখানে থোরিয়ামের সংমিশ্রণ পৃথিবীর খনিজভাণ্ডারে ইউরেনিয়ামের চেয়ে প্রায় চার গুণ বেশি। ২০২১ সালে বিশ্বব্যাপী ইউরেনিয়ামের উৎপাদন ছয় মিলিয়ন টনেরও বেশি ছিল, এবং অস্ট্রেলিয়া ছিল প্রধান সরবরাহকারী। থোরিয়াম মোনাজাইট থেকে টাইটানিয়াম, জিরকোনিয়াম, টিন এবং দুর্লভ ধাতুর সহিত একটি উপপণ্য হিসেবে নিষ্কাশিত হয়, যেখান থেকে থোরিয়াম প্রায়শই একটি বর্জ্য পণ্য হয়। পৃথিবীর মাটির শিলা স্তরে এর উচ্চ পরিমাণ থাকা সত্ত্বেও, থোরিয়ামের তুলনায় অন্যান্য ধাতুর চাহিদা কম হওয়ার কারণে বিশ্বব্যাপী থোরিয়ামের অতিরিক্ত পরিমাণ সৃষ্টি হয়েছে।
অ্যাক্টিনাইডগুলির প্রধান বিপদ হলো তাদের বিকিরণ, তবে তারা যদি সংবহন তন্ত্র শোষিত হয়, তবে তারা ভারী ধাতুর বিষক্রিয়া ঘটাতে পারে। সাধারণভাবে, খাওয়া অদ্রাব্য অ্যাক্টিনাইড যৌগগুলি, যেমন ইউরেনিয়াম ডাইঅক্সাইড এবং মিশ্র অক্সাইড (এমওএক্স) জ্বালানি, পাচনতন্ত্র দিয়ে অল্প প্রভাবসহ চলে যাবে, কারণ এগুলির দীর্ঘ অর্ধায়ু থাকে এবং এগুলি দ্রবীভূত হয়ে রক্তপ্রবাহে শোষিত হতে পারে না। তবে, শ্বাস প্রশ্বাসের মাধ্যমে গ্রহণ করা অ্যাক্টিনাইড যৌগগুলি আরও ক্ষতিকর হবে কারণ সেগুলি ফুসফুস রয়ে যায় এবং ফুসফুসের টিস্যুকে বিকিরণ করে।
অ্যাক্টিনিয়াম প্রাকৃতিকভাবে ইউরেনিয়াম খনিজে খুব কম পরিমাণে পাওয়া যায় যেমন Ac, যা একটি α এবং β বিকিরণকারী মৌল যার অর্ধজীবন ২১.৭৭৩ বছর। ইউরেনিয়াম খনিজে প্রতি টনে প্রায় ০.২ মিলিগ্রাম অ্যাক্টিনিয়াম থাকে। এটি সাধারণত নিউক্লিয়ার রিঅ্যাক্টরে Ra এর নিউট্রন বিকিরণের মাধ্যমে মিলিগ্রাম পরিমাণে উৎপন্ন করা হয়। প্রাকৃতিক অ্যাক্টিনিয়াম প্রায় সম্পূর্ণরূপে একটি স্থিতিশীল কণিকা, Ac গঠিত, অন্য সংক্ষেপিত অর্ধজীবনের আইসোটোপগুলি (Ac এবং Ac) বিভিন্ন ক্ষয় চেনেলে পাওয়া যায়।
ভারতে, একটি বৃহৎ পরিমাণ থোরিয়াম খনিজ মনাজাইট আকারে পশ্চিমী এবং পূর্বী উপকূলীয় ডিউন বালুর প্লেসার অবস্থানগুলিতে পাওয়া যায়, বিশেষ করে তামিলনাড়ু উপকূলীয় এলাকায়। এই এলাকার বাসিন্দারা প্রাকৃতিকভাবে সৃষ্ট রেডিয়েশন ডোজের সম্মুখীন হন, যা বিশ্বব্যাপী গড়ের দশ গুণ বেশি।
থোরিয়াম প্রায় সব রক এবং মাটিতে নিম্ন মাত্রায় পাওয়া যায়, যেখানে এটি ইউরেনিয়াম থেকে প্রায় তিন গুণ বেশি এবং সীসার মতো প্রায় একই পরিমাণে রয়েছে। গড়ে, মাটিতে প্রায় ৬ অংশ প্রতি মিলিয়ন (পিপিএম) থোরিয়াম থাকে। থোরিয়াম বিভিন্ন খনিজ পাওয়া যায়; সবচেয়ে সাধারণটি হল বিরল মাটি-থোরিয়াম-ফসফেট খনিজ মনাজাইট, যা থোরিয়াম অক্সাইডের ১২% পর্যন্ত ধারণ করে। বেশ কয়েকটি দেশে উল্লেখযোগ্য মজুদ রয়েছে। থোরিয়াম অত্যন্ত ধীরে গলে (এর অর্ধজীবন পৃথিবীর বয়সর প্রায় তিন গুণ)। অন্যান্য থোরিয়ামের আয়সোটোপ থোরিয়াম এবং ইউরেনিয়াম পতন শৃঙ্খলায় পাওয়া যায়। এগুলি কম সময়ের জন্য স্থায়ী এবং তাই থোরিয়ামের চেয়ে অনেক বেশি তেজস্ক্রিয়, তবে ভরের দিক থেকে এগুলি অপ্রাসঙ্গিক।
থোরিয়ামকে যকৃৎ ক্যান্সারের সাথে সম্পর্কিত করা হয়েছে। অতীতে, থোরিয়া (থোরিয়াম ডাইঅক্সাইড) চিকিৎসাগত এক্স-রে রেডিওগ্রাফির জন্য একটি কনট্রাস্ট এজেন্ট হিসেবে ব্যবহার করা হতো, তবে এর ব্যবহার এখন বন্ধ করা হয়েছে। এটি থোরোট্রাস্ট নামে বিক্রি করা হতো।
প্রোট্যাকটিনিয়াম-২৩১ প্রাকৃতিকভাবে ইউরেনিয়াম আকরিক যেমন পিচব্লেন্ডে ঘটে, কিছু আকরিকের মধ্যে ৩ পিপিএম পরিমাণে। প্রোট্যাকটিনিয়াম প্রাকৃতিকভাবে মাটি, শিলা, পৃষ্ঠের পানি, ভূগর্ভস্থ পানি, উদ্ভিদ এবং প্রাণীতে অত্যন্ত কম ঘনত্বে উপস্থিত থাকে (যা প্রায় ১ পিপিটি বা ০.১ পিকোকিউরি প্রতি গ্রাম (পি সি / জি) পরিমাণে)।
ইউরেনিয়াম একটি প্রাকৃতিক ধাতু যা ব্যাপকভাবে পাওয়া যায়। এটি প্রায় সমস্ত মাটিতে উপস্থিত এবং অ্যান্টিমনি, বেরিলিয়াম, ক্যাডমিয়াম, সোনালী, পারদ, রূপা, বা টাঙ্গস্টেন এর চেয়ে বেশি পরিমাণে পাওয়া যায়, এবং এটি আর্সেনিক বা মলিবডেনাম এর মতোই সাধারণ। ইউরেনিয়ামের উল্লেখযোগ্য পরিমাণ কিছু পদার্থে পাওয়া যায় যেমন ফসফেট শিলা সঞ্চিতি, এবং খনিজ যেমন লিগনাইট, এবং মনাজাইট বালুতে ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধ খনিজ (এটি এই উৎসগুলি থেকে বাণিজ্যিকভাবে পুনরুদ্ধৃত করা হয়)।
সমুদ্রজলে প্রায় ৩.৩ অংশ প্রতি বিলিয়ন ইউরেনিয়াম থাকে ওজন অনুযায়ী।
যেহেতু ইউরেনিয়াম (VI) দ্রবণীয় কার্বনেট জটিলগুলির সঙ্গে যুক্ত হয়, সমুদ্রজল থেকে ইউরেনিয়াম নিষ্কাশন একটি উপায় হিসাবে বিবেচিত হয়েছে এই উপাদানটি অর্জনের জন্য। ইউরেনিয়ামের খুব কম নির্দিষ্ট কার্যকলাপ থাকার কারণে এর রেডিওঅ্যাকটিভিটির প্রভাবের চেয়ে জীবন্ত দেহে এর রাসায়নিক প্রভাব অনেক সময় বেশি হতে পারে। কিছু এলাকায় অতিরিক্ত ইউরেনিয়াম পরিবেশে যোগ করা হয়েছে পারমাণবিক জ্বালানি চক্র এবং অপচয় ইউরেনিয়াম অস্ত্র ব্যবহারের মাধ্যমে।
যেমন প্লুটোনিয়াম, নেপচুনিয়াম মাটির জন্য উচ্চ প্রবণতা প্রদর্শন করে। তবে, এটি দীর্ঘমেয়াদে তুলনামূলকভাবে গতিশীল, এবং নেপচুনিয়াম-২৩৭ এর জলধারায় বিস্তার গভীর ভৌগোলিক ভাণ্ডার ডিজাইন করার ক্ষেত্রে একটি প্রধান সমস্যা, যা ব্যবহৃত পারমাণবিক জ্বালানী স্থায়ীভাবে সঞ্চয়ের জন্য। এনপির অর্ধজীবন ২.১৪৪ মিলিয়ন বছর, এবং এটি অতএব একটি দীর্ঘমেয়াদী সমস্যা; তবে এর অর্ধজীবন ইউরানিয়াম-২৩৮, ইউরানিয়াম-২৩৫, অথবা ইউরানিয়াম-২৩৬ এর তুলনায় অনেক সংক্ষিপ্ত, এবং এনপি এর ফলে এর বিশেষ কার্যকলাপ ঐ নিউক্লাইডগুলির চেয়ে বেশি। এটি শুধুমাত্র একটি পরীক্ষাগারে নিউট্রন দ্বারা আঘাত প্রাপ্ত হলে প্লুটোনিয়াম-২৩৮ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।
পরিবেশে প্লুটোনিয়াম বিভিন্ন উৎস থেকে আসে। এগুলোর মধ্যে রয়েছে:
প্লুটোনিয়াম, অন্যান্য অ্যাক্টিনাইডের মতো, সহজেই একটি প্লুটোনিয়াম ডাই অক্সাইড ("প্লুটোনাইল") মূল (PuO) গঠন করে। পরিবেশে, এই প্লুটোনাইল মূল সহজেই কার্বনেট এবং অন্যান্য অক্সিজেন অংশ (OH, NO, NO, এবং SO) এর সঙ্গে যুক্ত হয়ে আধানযুক্ত যৌগ তৈরি করে, যা সহজে গতিশীল হতে পারে এবং মাটির সঙ্গে দুর্বল সংযোগ গঠন করে।
PuO, যা অত্যন্ত অম্লীয় নাইট্রিক অ্যাসিড দ্রবণের নিরপেক্ষীকরণের ফলে তৈরি হয়, সাধারণত পলিমেরিক PuO গঠন করে, যা কমপ্লেক্স গঠনের প্রতি প্রতিরোধী। প্লুটোনিয়াম সহজেই +3, +4, +5 এবং +6 অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে এবং দ্রবণে এটি সাধারণত এই সব অবস্থার মধ্যে একটি সাম্যাবস্থায় থাকে।
প্লুটোনিয়াম মাটির কণার সাথে অত্যন্ত দৃঢ়ভাবে যুক্ত হতে পারে; মাটি এবং কংক্রিটে প্লুটোনিয়ামের এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপিক গবেষণার জন্য উপরে দেখুন।
যদিও কেজিয়াম অ্যাক্টিনাইডগুলির থেকে খুব আলাদা রসায়ন রয়েছে, তবুও এটি সুপরিচিত যে কেজিয়াম এবং অনেক অ্যাক্টিনাইড মাটির খনিজগুলির সাথে শক্তিশালীভাবে যুক্ত হয়। Cs-চিহ্নিত মাটি ব্যবহার করে প্লুটোনিয়াম এবং কেজিয়াম মাটিতে চলাচলের অধ্যয়ন করা সম্ভব হয়েছে। এটি প্রদর্শিত হয়েছে যে কোলয়েডাল পরিবহন প্রক্রিয়া কেজিয়াম (এবং প্লুটোনিয়ামের) মাটিতে চলাচল নিয়ন্ত্রণ করে ওয়েস্ট আইসোলেশন পাইলট প্ল্যান্ট-এ।
অ্যামেরিসিয়াম প্রায়শই ফেলে দেওয়া ধোঁয়া সনাক্তকারী যন্ত্র থেকে ল্যান্ডফিলে প্রবাহিত হয়। বেশিরভাগ পৌরসভায় ধোঁয়া সনাক্তকারী যন্ত্র নিষ্কাশনের নিয়ম খুবই শিথিল। উদাহরণস্বরূপ, যুক্তরাজ্য-এ এটি অনুমোদিত যে অ্যামেরিসিয়ামযুক্ত ধোঁয়া সনাক্তকারী সাধারণ গৃহস্থালি আবর্জনায় ফেলা যাবে, তবে প্রতি আবর্জনার ডাস্টবিনে মাত্র একটি ধোঁয়া সনাক্তকারী রাখার বিধি রয়েছে। অ্যামেরিসিয়ামযুক্ত পণ্য (যেমন ধূমপান সনাক্তকারী) উৎপাদন, পারমাণবিক রিঅ্যাক্টর এবং বিস্ফোরণগুলিও পরিবেশে অ্যামেরিসিয়াম মুক্তি দিতে পারে।
১৯৯৯ সালে, ফ্রান্সে ৯০০টি স্মোক ডিটেক্টর বহনকারী একটি ট্রাকে আগুন লাগে; দাবি করা হয় যে এর ফলে পরিবেশে আমেরিসিয়াম মুক্তি পায়। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, "রেডিওঅ্যাকটিভ বয় স্কাউট" ডেভিড হান হাজার হাজার স্মোক ডিটেক্টর কম দামে কিনতে সক্ষম হয়েছিলেন এবং সেগুলো থেকে আমেরিসিয়াম সংগ্রহ করেছিলেন।
মানুষের আমেরিসিয়ামের সংস্পর্শে আসার কিছু ঘটনা রয়েছে। সবচেয়ে গুরুতর ঘটনা ছিল হ্যারল্ড ম্যাকক্লাসকির, যিনি একটি গ্লাভ বক্স সম্পর্কিত দুর্ঘটনার পরে অত্যন্ত উচ্চ মাত্রার আমেরিসিয়াম-২৪১ এর সংস্পর্শে আসেন। পরবর্তীতে তাকে কিলেশন থেরাপি দ্বারা চিকিৎসা দেওয়া হয়। এটি সম্ভব যে, চিকিৎসা তিনি পেয়েছিলেন তা তার জীবন বাঁচিয়েছিল; প্লুটোনিয়ামের মতো একই ধরনের জৈব বণ্টন ও বিষাক্ততা থাকা সত্ত্বেও, এই দুটি রেডিওঅ্যাকটিভ মৌল দ্রবণ অবস্থায় ভিন্ন রাসায়নিক গঠন প্রদর্শন করে। আমেরিসিয়াম সাধারণত +৩ অক্সিডেশন অবস্থাতে স্থিতিশীল, তবে প্লুটোনিয়াম মানবদেহে +৪ অক্সিডেশন অবস্থা গ্রহণ করতে পারে।
সবচেয়ে সাধারণ সমস্থানিক আমেরিসিয়াম-২৪১ (অর্ধায়ু ৪৩২ বছর) ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে নেপচুনিয়াম-২৩৭ এ রূপান্তরিত হয়, যার অর্ধায়ু অনেক দীর্ঘ। ফলে দীর্ঘমেয়াদে, নেপচুনিয়ামের ক্ষেত্রে যে সমস্যা দেখা দেয়, তা এখানেও প্রযোজ্য।
পরিবেশে মুক্ত হওয়া আমেরিসিয়াম সাধারণত মাটি ও জলে অপেক্ষাকৃত অগভীর স্তরে অবস্থান করে এবং উদ্ভিদ ও প্রাণীর বৃদ্ধি চলাকালে তাদের দেহে প্রবেশ করতে পারে। চিংড়িসহ বিভিন্ন শামুক-ঝিনুক জাতীয় প্রাণী তাদের খোলসে আমেরিসিয়াম-২৪১ শোষণ করতে পারে, এবং শস্য উদ্ভিদের নির্দিষ্ট অংশ দূষিত হতে পারে। ২০২১ সালের একটি গবেষণাপত্রে, জে. ডি. চ্যাপলিন প্রভৃতি গবেষক পতলা চলচ্চিত্রে বিসরণগত প্রবণতা প্রযুক্তির উন্নতি সম্পর্কিত তথ্য প্রকাশ করেন, যা মাটি, মিঠাপানি এবং সমুদ্রের জলে জীবউপলব্ধ আমেরিসিয়াম পরিমাণ নির্ণয়ের একটি কার্যকর পদ্ধতি প্রদান করেছে।
মৌলিক কিউরিয়াম যৌগগুলি সাধারণ দ্রাবকগুলিতে কম দ্রবণীয় এবং মূলত মাটি কণায় আটকে থাকে। মাটি বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে বালিযুক্ত মাটির পানির তুলনায় কিউরিয়ামের ঘনত্ব প্রায় ৪,০০০ গুণ বেশি। এর পাশাপাশি, লোম মাটিতে এই অনুপাত আরও বেশি, প্রায় ১৮,০০০ গুণ।
ক্যালিফোর্নিয়াম পানি তে খুব বেশি দ্রবণীয় নয়, তবে এটি সাধারণ মাটির সাথে ভালোভাবে লেগে থাকে, এবং মাটির মধ্যে এর ঘনত্ব পানি থেকে ৫০০ গুণ বেশি হতে পারে যা মাটি কণাগুলোর চারপাশে থাকে।