تهتم البشرية بالوقاية من الاشعاعات المؤينة (المؤينة بشكل مباشر ,والمؤينة بشكل غير مباشر(تخسر طاقتها تدريجيا عند تصادمها مع المادة محولة عدد من ذرات الاخيرة الى ايونات))نظرا لتزايد مصادرها في حياتنا اليومية ولما تسببه من ضرر للخلايا الحية.وحتى نستطيع اتخاذ اجراءات الوقاية يجب علينا بداية معرفة مصادر الاشعاع , الطبيعية منها والصنعية, إضافة لمعرفة ماهيتها وأثرها على الانسان.
وقد يحدث هذا الاشعاع تغييرات جزيئية في الخلايا الحية او في البنية البلورية للمواد الصلبة ,ويتوقف هذا التخريب على طبيعة المادة الماصة للاشعاع وطاقته وشدته.وتكون الاثار عظيمة في الجزيئات العضوية المعقدة كالانسجة الحية.
ويتعرض الانسان للاشعاع من مصدرين اساسين هما:
النظائر المشعة الطبيعية توجد على سطح الارض بتراكيز متفاوتة تخلف من منطقة لاخرى منذ ان تكونت الارض والنظائر المشعة الصنعية.وقبل ان ندخل بصدد هذا الموضوع علينا توضيح فكرة الخلفية الاشعاعية ذات المنشا الكوني,خلفية الاشعاع الارضي
لنتحدث اولا عن الاشعة الكونية :
وهي إما اولية او ثانوية .
الاشعة الكونية الاولية (الاصلية):وهي مكونة من جسيمات نووية ذات طاقات عاليةوالاتية من المجرات الفضائية من حولنا وتتكون تقريبا مما يلي:
-70%بروتونات
-20%جسيمات الفا
-0.7%شوارد الليتيوم والبيريليوم والبورون
-1.7%شوارد الكربون والنترجين والاكسجين
-0.6%يتالف من ايونات ذرات اعدادها الذرية اعلى من ذلك (الكالسيوم والحديد)
وعندما تدخل الجسيمات الكونية الى الغلاف الجوي تتفاعل مع مكوناته,وينجم عن ذلك عدد كبير من الجسيمات لها طاقة اقل من طاقة الجسمات الاساسيةواهمها البيونات حيث تتابع طريقها الى الارض ليصل منها القليل لانها تتفكك اشعاعيا الى ميونات.
وعلى ذلك تكون الاشعة الكونية الثانوية:
-مكونات خفيفة مثل الالكترونات والميزونات والفوتونات.
-مكونات ثقيلة مثل النيترونات والبروتونات ومختلف الايونات.
كما يمكننا تقسيم هذه الجسيمات حسب طاقتها الى قسمين:والاول طاقته اقل من 1غيف(غيغاالكترون فولت) وتتالف بشكل اساسي من بروتونات مصدرها الشمس وتتغير شدتها تبعا للانفجارت التي تحدث على سطح الشمس.أما القسم الثاني فبطاقات اعلى والتي تبلغ1010غيف.وتبلغ سطح الارض قادمة إما من داخل مجرتنا أو من خارجها تبعا لطاقتها.
والجرعة الاشعاعية الناجمة عن الاشعة الكونية تتبع للارتفاع عن سطح الارض فهي تبلغ عند سطح الارض بما يقارب لاكثر من ربع الحد المسموح لعموم الناس(الجرعة الكلية المسموحة) وهي تتزايد مع ازدياد الارتفاع لتتضاعف عند الارتفاع 2000متر.
ولنوضح الجرعة الكلية وهي الناجمة عن الاشعاع الارضي والاشعاع الكوني وبذلك فمن الواضح ان المسيطر عند سطح البحر هو الاشعاع الارضي وبذلك تنخفض الجرعة اولا مع الارتفاع عن سطح البحرحتى يبلغ الارتفاع 1000متر ومع الاستمرار بالارتفاع يضعف اثر اشعاعات غاما الارضية ويزيد اثر الاشعة الكونية ,وبذلك بعد الارتفاع المذكورتتزايد الجرعة بدلا من التناقص ولهذا فان الذين يسافرون كثيرا بالطائرات يتعرضون الى جرعة اضافية من الاشعة الكونية اثناء وجودهم في الجو.
فنستنتج مما ذكر ان الاشعاع الارضي الطبيعي هو المسيطر عند سطح الارض وكلما ارتفعنا تبدا سيطرة الاشعة الكونية الثانوية لنصل على ارتفاع 20كم(وفيها تقع مستويات الطيران) ثم يدخل تاثير الاشعة الكونية الاولية وعند ارتفاع 50كم فاكثر يكون تاثير الاشعة الاولية فقط.
ويعد عامل الارتفاع عن سطح البحر العامل الاكبر في معدل الجرعة للاشعاع الكوني اضافة الى نوعه وطاقته ويعود ذلك لتفاعله مع جزيئات الغلاف والتي تقلل طاقته وتغير نوعه.كما أن هذه الجرعة الانفة الذكر تتبع لخطوط العرض ,نظرا لتاثير المجال المغناطيسي الارضي على الجسيمات المشحونةالقادمة من خارج الارض والتي تخضع سرعة حركتها لقوة لورنز التي تدفعها بالاتجاه المعامد لخطوط الحقل الارضي وعلى ذلك فان منطقة خط الاستواء تعتبر اقل المناطق تركيزا للاشعاعات الكونية .ويزداد التعرض للاشعاع مع ازدياد خطوط العرض شمالا او جنوبا.
العناصر المشعة ذات المنشا الكوني
تتفاعل الاشعة الكونية مع مكونات الجو هيدرجين-اوكسجين نيترجين وغيرها مشكلة عدة نوى مشعة تسقط على الارض ويتعرض لها الانسان:وسنبدا ببعض النكليدات ذات النشاط الاشعاعي كالكربون14والبيريليوم7والتريتيوم3ثم لنعود لنكليدات المشعة الطبيعية الناجمة عن التربة والصخور
: (3Hلنبدأ بالتريتيوم (الهيدرجين3,
وهو نظير المشع للهيدرجين (عمر نصفه 12.3سنة) ينتج عن تفاعلات كثيرة بين الاشعة الكونية والغازات الموجودة بالطبقة السطحية للغلاف الجوي.ويتواجد هذا النظير على شكل بخار ماء ويسقط إلى الارض مطرا او ثلجا.و ينتج ايضا من التفجيرات النووية كما الكربون 14,الشيئ الذي يزيد تركيزه في الجو.
وقدر سقوطه السنوي الطبيعي بنحو0.19ذرة بكل سم2 خلال ثانية واحدة أي ما يقارب 26 ميغا كوري(1016 بكرل)موزعة على سطح الارض ,وقدر تركيزه في مياه البحيرات والانهار ومياه الشرب 0.944 بكرل/لتر قبل اجراء التجارب النووية والتي ترتفع حتما وخاصة في مناطق التفجير.
وأما الجرعة الاشعاعية التي يتلقاها الجسم من هذا العنصر قليلة نسبيا عند مقارنتها بالجرعة الاشعاعية التي يتلقاها الجسم من المصادر الاخرى.
14C,الكربون14
ويتشكل هذا النظير عندما تأسر نواة النترجين14 نترونا قادما من الاشعة الكونية في الغلاف الجوي العلوي .وفقا للتفاعل التالي:
714N+01n→614C+11H
ويدخل الكربون 14 في تركيب المواد العضوية ,فيدخل بالنباتات والكائنات الحية كافة بتركيز شبه ثابت قدره 0.222بكرل لكل غ من الكربون(اي بما يعادل 15 تفككا بالدقيقة الواحدة لكل غ من الكربون) .
وبعد الوفاة يبدأ الكربون14 بالتفكك فاقدا الاتصال والتبادل مع الكربون الخارجي الذي كان متوازنا معه .وهذا الشيئ يجعله وسيلة لتحديد الاعمار السحيقة للمستحاثات .
ان محتوى الكربون الكلي بجسم الانسان هو18% من وزنه الكلي (أي بما يعادل 12.6 كغ في شخص يزن 70كغ وبذلك يكون مقدار الكربون14 في جسمه نحو 2790 بكرل)
والجرعة الاشعاعية الناتجة عن جسيمات بيتا الصادرة عن هذا النظير,والبالغة طاقتها 0.01ميغا الكترن فولت(ميف)تساوي تقريبا لانسجة الهيكل العظمي 5اضعاف الجرعة بالنسبة للغدد.حيث يتفكك الكربون مصدرا بيتا السالب وفقا للمعادلة:
614C→714N+e-
:7Beالبيريلوم 7,
عمر نصفه56يوما ويتبع تركيزه لفصول السنة اولشهور السنة كما يتبع الموقع الجغرافي والهاطل المطري ويعود ذلك لتواجده في الهواء ومياه الامطار.فيترسب على أوراق النبات فيدخل جسم الانسان عن طريق الجهاز الهضمي.(دلت الدراسات ان تركيزه يزيد على النباتات ذات السطوح الورقية الكبيرة مثل البقدونس),وينتقل هذا النظير إلى النظام المائي العام بواسطة مياه الامطار والتي تغسله من الجو.
يمكننا الان الانتقال للمصادر الاشعاع الارضية الطبيعية.
وقد يحدث هذا الاشعاع تغييرات جزيئية في الخلايا الحية او في البنية البلورية للمواد الصلبة ,ويتوقف هذا التخريب على طبيعة المادة الماصة للاشعاع وطاقته وشدته.وتكون الاثار عظيمة في الجزيئات العضوية المعقدة كالانسجة الحية.
ويتعرض الانسان للاشعاع من مصدرين اساسين هما:
النظائر المشعة الطبيعية توجد على سطح الارض بتراكيز متفاوتة تخلف من منطقة لاخرى منذ ان تكونت الارض والنظائر المشعة الصنعية.وقبل ان ندخل بصدد هذا الموضوع علينا توضيح فكرة الخلفية الاشعاعية ذات المنشا الكوني,خلفية الاشعاع الارضي
لنتحدث اولا عن الاشعة الكونية :
وهي إما اولية او ثانوية .
الاشعة الكونية الاولية (الاصلية):وهي مكونة من جسيمات نووية ذات طاقات عاليةوالاتية من المجرات الفضائية من حولنا وتتكون تقريبا مما يلي:
-70%بروتونات
-20%جسيمات الفا
-0.7%شوارد الليتيوم والبيريليوم والبورون
-1.7%شوارد الكربون والنترجين والاكسجين
-0.6%يتالف من ايونات ذرات اعدادها الذرية اعلى من ذلك (الكالسيوم والحديد)
وعندما تدخل الجسيمات الكونية الى الغلاف الجوي تتفاعل مع مكوناته,وينجم عن ذلك عدد كبير من الجسيمات لها طاقة اقل من طاقة الجسمات الاساسيةواهمها البيونات حيث تتابع طريقها الى الارض ليصل منها القليل لانها تتفكك اشعاعيا الى ميونات.
وعلى ذلك تكون الاشعة الكونية الثانوية:
-مكونات خفيفة مثل الالكترونات والميزونات والفوتونات.
-مكونات ثقيلة مثل النيترونات والبروتونات ومختلف الايونات.
كما يمكننا تقسيم هذه الجسيمات حسب طاقتها الى قسمين:والاول طاقته اقل من 1غيف(غيغاالكترون فولت) وتتالف بشكل اساسي من بروتونات مصدرها الشمس وتتغير شدتها تبعا للانفجارت التي تحدث على سطح الشمس.أما القسم الثاني فبطاقات اعلى والتي تبلغ1010غيف.وتبلغ سطح الارض قادمة إما من داخل مجرتنا أو من خارجها تبعا لطاقتها.
والجرعة الاشعاعية الناجمة عن الاشعة الكونية تتبع للارتفاع عن سطح الارض فهي تبلغ عند سطح الارض بما يقارب لاكثر من ربع الحد المسموح لعموم الناس(الجرعة الكلية المسموحة) وهي تتزايد مع ازدياد الارتفاع لتتضاعف عند الارتفاع 2000متر.
ولنوضح الجرعة الكلية وهي الناجمة عن الاشعاع الارضي والاشعاع الكوني وبذلك فمن الواضح ان المسيطر عند سطح البحر هو الاشعاع الارضي وبذلك تنخفض الجرعة اولا مع الارتفاع عن سطح البحرحتى يبلغ الارتفاع 1000متر ومع الاستمرار بالارتفاع يضعف اثر اشعاعات غاما الارضية ويزيد اثر الاشعة الكونية ,وبذلك بعد الارتفاع المذكورتتزايد الجرعة بدلا من التناقص ولهذا فان الذين يسافرون كثيرا بالطائرات يتعرضون الى جرعة اضافية من الاشعة الكونية اثناء وجودهم في الجو.
فنستنتج مما ذكر ان الاشعاع الارضي الطبيعي هو المسيطر عند سطح الارض وكلما ارتفعنا تبدا سيطرة الاشعة الكونية الثانوية لنصل على ارتفاع 20كم(وفيها تقع مستويات الطيران) ثم يدخل تاثير الاشعة الكونية الاولية وعند ارتفاع 50كم فاكثر يكون تاثير الاشعة الاولية فقط.
ويعد عامل الارتفاع عن سطح البحر العامل الاكبر في معدل الجرعة للاشعاع الكوني اضافة الى نوعه وطاقته ويعود ذلك لتفاعله مع جزيئات الغلاف والتي تقلل طاقته وتغير نوعه.كما أن هذه الجرعة الانفة الذكر تتبع لخطوط العرض ,نظرا لتاثير المجال المغناطيسي الارضي على الجسيمات المشحونةالقادمة من خارج الارض والتي تخضع سرعة حركتها لقوة لورنز التي تدفعها بالاتجاه المعامد لخطوط الحقل الارضي وعلى ذلك فان منطقة خط الاستواء تعتبر اقل المناطق تركيزا للاشعاعات الكونية .ويزداد التعرض للاشعاع مع ازدياد خطوط العرض شمالا او جنوبا.
العناصر المشعة ذات المنشا الكوني
تتفاعل الاشعة الكونية مع مكونات الجو هيدرجين-اوكسجين نيترجين وغيرها مشكلة عدة نوى مشعة تسقط على الارض ويتعرض لها الانسان:وسنبدا ببعض النكليدات ذات النشاط الاشعاعي كالكربون14والبيريليوم7والتريتيوم3ثم لنعود لنكليدات المشعة الطبيعية الناجمة عن التربة والصخور
: (3Hلنبدأ بالتريتيوم (الهيدرجين3,
وهو نظير المشع للهيدرجين (عمر نصفه 12.3سنة) ينتج عن تفاعلات كثيرة بين الاشعة الكونية والغازات الموجودة بالطبقة السطحية للغلاف الجوي.ويتواجد هذا النظير على شكل بخار ماء ويسقط إلى الارض مطرا او ثلجا.و ينتج ايضا من التفجيرات النووية كما الكربون 14,الشيئ الذي يزيد تركيزه في الجو.
وقدر سقوطه السنوي الطبيعي بنحو0.19ذرة بكل سم2 خلال ثانية واحدة أي ما يقارب 26 ميغا كوري(1016 بكرل)موزعة على سطح الارض ,وقدر تركيزه في مياه البحيرات والانهار ومياه الشرب 0.944 بكرل/لتر قبل اجراء التجارب النووية والتي ترتفع حتما وخاصة في مناطق التفجير.
وأما الجرعة الاشعاعية التي يتلقاها الجسم من هذا العنصر قليلة نسبيا عند مقارنتها بالجرعة الاشعاعية التي يتلقاها الجسم من المصادر الاخرى.
14C,الكربون14
ويتشكل هذا النظير عندما تأسر نواة النترجين14 نترونا قادما من الاشعة الكونية في الغلاف الجوي العلوي .وفقا للتفاعل التالي:
714N+01n→614C+11H
ويدخل الكربون 14 في تركيب المواد العضوية ,فيدخل بالنباتات والكائنات الحية كافة بتركيز شبه ثابت قدره 0.222بكرل لكل غ من الكربون(اي بما يعادل 15 تفككا بالدقيقة الواحدة لكل غ من الكربون) .
وبعد الوفاة يبدأ الكربون14 بالتفكك فاقدا الاتصال والتبادل مع الكربون الخارجي الذي كان متوازنا معه .وهذا الشيئ يجعله وسيلة لتحديد الاعمار السحيقة للمستحاثات .
ان محتوى الكربون الكلي بجسم الانسان هو18% من وزنه الكلي (أي بما يعادل 12.6 كغ في شخص يزن 70كغ وبذلك يكون مقدار الكربون14 في جسمه نحو 2790 بكرل)
والجرعة الاشعاعية الناتجة عن جسيمات بيتا الصادرة عن هذا النظير,والبالغة طاقتها 0.01ميغا الكترن فولت(ميف)تساوي تقريبا لانسجة الهيكل العظمي 5اضعاف الجرعة بالنسبة للغدد.حيث يتفكك الكربون مصدرا بيتا السالب وفقا للمعادلة:
614C→714N+e-
:7Beالبيريلوم 7,
عمر نصفه56يوما ويتبع تركيزه لفصول السنة اولشهور السنة كما يتبع الموقع الجغرافي والهاطل المطري ويعود ذلك لتواجده في الهواء ومياه الامطار.فيترسب على أوراق النبات فيدخل جسم الانسان عن طريق الجهاز الهضمي.(دلت الدراسات ان تركيزه يزيد على النباتات ذات السطوح الورقية الكبيرة مثل البقدونس),وينتقل هذا النظير إلى النظام المائي العام بواسطة مياه الامطار والتي تغسله من الجو.
يمكننا الان الانتقال للمصادر الاشعاع الارضية الطبيعية.
