Geri Dön

Akdeniz ve Marmara Denizi sedimentlerinde doğal ve yapay radyoaktivitenin gama ışını spektrometresi ile belirlenmesi

Determination of natural and artificial radioactivity in sediments of the Mediterranean and Marmara Sea by gama ray spectrometry

PDF İndir

  1. Tez No: 923451
  2. Yazar: ANIL ORTA
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE NUR ESEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Nükleer Mühendislik, Nuclear Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Enerji Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Radyasyon Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 111

Özet

Bu çalışma, Türkiye'nin Adana, Fethiye, İskenderun ve İstanbul Tuzla sahalarından alınan deniz sediment numunelerinde 226Ra, 232Th, 40K ve 210Pb doğal radyonüklitlerinin ve 137Cs yapay radyonüklitinin aktivite konsantrasyonlarını ölçmeyi amaçlamaktadır. Sediment numuneleri, 2022 yılında Van Veen grabı ile 19 farklı noktadan deniz tabanı yüzeyinden alınmış olup, sediment numunelerinin derinliklerinin belirlenmesi amacı ile tek bimli iskandil kullanılarak batimetri ölçümü yapılmıştır. Deniz tabanı sediment numunelerinin alındığı tarih olan 2022 yılındaki derinlikleri belirlenmiştir. Fethiye sahasından alınan dokuz adet, Adana sahasından alınan üç adet, İskenderun sahasından alınan dört adet ve İstanbul Tuzla sahasından alınan üç adet deniz tabanı sediment numunesi bulunmaktadır. Fethiye ve İstanbul Tuzla sahaları gemi trafiğinin ve tersane faaliyetlerinin yoğun olmasından kaynaklı seçilmiştir. Her noktada alınan deniz tabanı sediment örneklerinin bir kısmında jeolojik değerlendirme için zemin laboratuvarında dane çapı dağılımı, hidrometre, likit limit, plastik limit, plastisite indisi ve zemin sınıfı sonuçları elde edilmiştir. Numunelerin XRF analizi ile kimyasal bileşimleri belirlenmiştir. Numuneler radyoaktivite ölçümleri için nemin giderilmesi amacıyla 105°C'de 15 saat boyunca fırında kurutulmuştur. Kurutma işleminden sonra numuneler öğütülmüş, homojen hale getirilmiş ve silindirik plastik kaplara yerleştirilmiştir. Ardından, numuneler tartılmış ve radon gazının sızmasını engellemek için parafilm ile kapatılmıştır. 226Ra bozunma ürünlerinin seküler dengeye ulaşmasını sağlamak amacıyla, ölçümler yapılmadan önce örnekler en az 30 gün süreyle bekletilmiştir. Aktivite konsantrasyonları, GÜTMAM Radyoaktivite Ölçüm ve Analiz Laboratuvarı'nda bulunan %40 bağıl verimli p-tipi HPGe dedektörlü bir yüksek çözünürlüklü gama ışını spektrometrisi kullanılarak ölçülmüştür. 226Ra'nın aktivite konsantrasyonu, 214Pb (295,2 keV ve 351,9 keV) ve 214Bi (609,3 keV) gama ışını enerjilerinden hesaplanmıştır. 210Pb radyoaktivitesi 46,5 keV gama ışını enerjisinden hesaplanmıştır. 232Th'nin aktivite konsantrasyonunun hesaplanmasında ise 208Tl (583,2 keV) ve 228Ac (338,4 keV ve 911,2 keV) gama ışını enerjileri kullanılmıştır. 40K'ın radyoaktivitesi 1460,8 keV, 137Cs'nin radyoaktivitesi 661,7 keV gama ışını enerjisinden hesaplanmıştır. Numunelerin radyum eşdeğer aktiviteleri hesaplanmış ve sonuçlar radyolojik risk açısından değerlendirilmiştir. Adana sahasında 226Ra, 232Th, 40K, 210Pb ve 137Cs aktivite konsantrasyonları derinlik ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Adana sahasından alınan numunelerin ortalama radyum eşdeğer aktivitesi 41,6 Bq·kg-1 olarak hesaplanmıştır. Fethiye sahasından alınan numunelerin ortalama 226Ra aktivitesi 5,5 Bq·kg-1, 232Th aktivitesi 10,6 Bq·kg-1, 40K aktivitesi 149,9 Bq·kg-1, 210Pb aktivitesi 62,1 Bq·kg-1 ve 137Cs aktivitesi 2,4 Bq·kg-1 olarak belirlenmiştir. Ortalama radyum eşdeğer aktivitesi 32,2 Bq·kg-1'dır. İskenderun sahasından alınan numunelerin ortalama 226Ra aktivitesi 3,2 Bq·kg-1, 232Th aktivitesi 6,3 Bq·kg-1, 40K aktivitesi 111 Bq·kg-1, 210Pb aktivitesi 20,9 Bq·kg-1 ve 137Cs aktivitesi 1,0 Bq·kg-1 olarak belirlenmiştir. Ortalama radyum eşdeğer aktivitesi 20,6 Bq·kg-1'dır. İstanbul Tuzla sahasından alınan numunelerin ortalama 226Ra aktivitesi 15,1 Bq·kg-1, 232Th aktivitesi 34,8 Bq·kg-1, 40K aktivitesi 491,7 Bq·kg-1, 210Pb aktivitesi 99,3 Bq·kg-1 ve 137Cs aktivitesi 11,6 Bq·kg-1 olarak belirlenmiştir. Ortalama radyum eşdeğer aktivitesi 102,7 Bq·kg-1'dır. En yüksek ortalama 226Ra, 232Th, 40K, 210Pb ve 137Cs aktiviteleri ile radyum eşdeğer aktivitesi İstanbul Tuzla sediment numunelerinde, en düşük ortalama 226Ra, 232Th, 40K, 210Pb ve 137Cs aktiviteleri ile radyum eşdeğer aktivitesi ise İskenderun sediment numunelerinde bulunmuştur. Dünya ortalamalarıyla kıyaslandığında, sadece İstanbul Tuzla sediment numunelerindeki ortalama 40K aktivitesi dünya ortalamasından (420 Bq·kg-1) göreceli olarak yüksek bulunmuştur. Bütün sahalarda ortalama radyum eşdeğer aktiviteleri sınır değer olan 370 Bq·kg-1'dan düşük hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

Measuring radioactivity in marine sediments is crucial in various domains, including environmental monitoring, human health assessments, nuclear accident evaluations, and scientific exploration. These measurements are instrumental in detecting and assessing the levels of radioactive contaminants that may be present in marine environments, ensuring that we clearly understand potential threats to ecological and human health. In the aftermath of nuclear accidents, for instance, monitoring radioactivity in sediments to track the movement and accumulation of radioactive materials through coastal and oceanic ecosystems becomes vital. This process concerns immediate safety and understanding the long-term implications for marine life and human communities relying on these waters. Moreover, radionuclides found in sediments serve as valuable tracers that shed light on various oceanographic and sedimentological processes. By studying these substances, researchers can gain insights into historical pollution events, thus revealing contamination patterns over time and providing context for the current state of marine health. From a public health perspective, ongoing monitoring of radioactive substances is critical for assessing potential risks, particularly for communities that rely heavily on seafood as a staple in their diets. Regular assessments ensure that these populations are protected from the possible accumulation of harmful radionuclides in marine life. Lastly, maintaining a vigilant eye on radioactivity levels in marine sediments is essential for ensuring compliance with international and national regulations to safeguard marine environments. This regulatory oversight helps to protect not only the ecosystems themselves but also the people who depend on them for survival and well-being. Materials that we might call environmental - soil, water, plants, and the like - are measured to determine the natural levels of radiation or to assess the level of contamination due to human activities. The radionuclides usually measured by gamma spectrometry are cosmogenic nuclides such as potassium-40 (40K), uranium-235 (235U), uranium-238 (238U), and thorium-232 (232Th). Product radionuclides accompany uranium isotopes and 232Th. Natural materials containing these radionuclides are often called“Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM).”The artificial radionuclide 137Cs is essential because of its relatively long half-life (~30 years) and potential impacts on human health. This study evaluated the activity levels of various natural and artificial radionuclides in marine sediment samples collected from four regions in Türkiye: Adana, Fethiye, İskenderun, and İstanbul Tuzla. The radionuclides of focus included the naturally occurring isotopes 226Ra, 232Th, 40K, and 210Pb, as well as the artificial radionuclide 137Cs. Sediment samples were taken from the seabed surface at 19 different points with Van Veen grabs in 2022, and bathymetry measurements were made using a single-bar sounder to determine the depths of the sediment samples. The depths of the seabed sediment samples in 2022 were determined. Nine seabed sediment samples were taken from the Fethiye region, three from the Adana region, four from the Iskenderun region, and three from the Tuzla region of Istanbul. The selection of the Fethiye and Istanbul Tuzla regions was mainly influenced by the high volume of ship traffic and the proximity of shipyards, underscoring the potential impact of human activity on sediment characteristics and marine ecosystems. Grain diameter distribution, hydrometer, liquid limit, plastic limit, plasticity index, and soil class results were obtained in the soil laboratory for geological evaluation in some seabed sediment samples taken at each point. The chemical compositions of the samples were determined by XRF analysis. The samples were oven-dried at 105°C for 15 hours to remove moisture for radioactivity measurements. After drying, the samples were ground, homogenized, and placed in cylindrical plastic containers. The samples were then weighed and sealed with parafilm to prevent leakage of radon gas. The samples were kept for at least 30 days before measurements were performed to allow 226Ra decay products to reach secular equilibrium. A high-resolution gamma-ray spectrometer was employed to obtain precise measurements of the radioactivity concentrations within the samples. This instrument has a p-type HPGe detector featuring a 40% relative efficiency, which was utilized at the GÜTMAM Radioactivity Measurement and Analysis Laboratory. The activity concentration of 226Ra was calculated from the gamma-ray energies of 214Pb (295.2 keV and 351.9 keV) and 214Bi (609.3 keV). The radioactivity of 210Pb was calculated from a gamma ray energy of 46.5 keV. The activity concentration of 232Th was calculated from the gamma-ray energies of 208Tl (583.2 keV) and 228Ac (338.4 keV and 911.2 keV). The activity concentration of 40K was determined with a gamma ray energy of 1460.8 keV. The radioactivity of 137Cs was calculated from a gamma ray energy of 661.7 keV. The radium equivalent activities of the samples were calculated, and the results were evaluated in terms of radiological risk. In the Adana region, the activity concentrations of 226Ra, 232Th, 40K, 210Pb, and 137Cs increase directly to the depth. The average radium equivalent activity of the samples taken from the Adana region was calculated as 41.6 Bq·kg-1. The average 226Ra activity of the samples taken from Fethiye region was 5.5 Bq·kg-1, 232Th activity was 10.6 Bq·kg-1, 40K activity was 149.9 Bq·kg-1, 210Pb activity was 62.1 Bq·kg-1 and 137Cs activity was 2.4 Bq·kg-1. The average radium equivalent activity is 32.2 Bq·kg-1. The average 226Ra activity was 3.2 Bq·kg-1, 232Th activity was 6.3 Bq·kg-1, 40K activity was 111 Bq·kg-1, 210Pb activity was 20.9 Bq·kg-1 and 137Cs activity was 1.0 Bq·kg-1. The average radium equivalent activity is 20.6 Bq·kg-1. The average 226Ra activity was 15.1 Bq·kg-1, 232Th activity was 34.8 Bq·kg-1, 40K activity was 491.7 Bq·kg-1, 210Pb activity was 99.3 Bq·kg-1 and 137Cs activity was 11.6 Bq·kg-1. The average radium equivalent activity is 102.7 Bq·kg-1. The sediment samples collected from Tuzla, Istanbul, exhibited the highest average activity levels of 226Ra, 232Th, 40K, 210Pb, and 137Cs. In contrast, the sediment samples from Iskenderun demonstrated the lowest average activities for the same radionuclides, indicating significant regional variation in radionuclide concentration. Compared to world average values, only the average 40K activity in sediment samples from Tuzla, Istanbul was relatively higher than the world average (420 Bq·kg-1). In all sampling locations, the mean values of radium equivalent activities remained below the established safety threshold of 370 Bq·kg-1. This finding suggests that, while there are variations in radionuclide presence in the sediments, the overall levels in each region do not pose a risk concerning the radium equivalent activity. This study presents data on the distribution of radionuclides found in marine sediments across various regions of Türkiye. By analyzing these radionuclide concentrations, we can gain deeper insights into environmental radioactivity and its potential implications for human health and marine ecosystems. The findings highlight the levels of radioactive materials present, which is crucial for assessing risks associated with contamination in these vital aquatic environments.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    932067

    Investigation of the changes in the phytoplankton production and pollution in the Marmara Sea by using sediment geochemistry

    Marmara Denizi'ndeki fitoplankton üretimi ve kirliliğindeki değişikliklerin sediman jeokimyası kullanılarak incelenmesi

    SILA BEDİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZLI OLĞUN KIYAK

  2. Tez No

    379750

    Akdeniz (Antalya körfezi) ve Ege denizi (Ayvalık ve Kuşadası) ostrakod dağılımı ve taksonomisi

    Ostracoda distribution and their taxonomy of deep sediments of the Mediterranean (Antalya bay) and Aegean sea (Ayvalik & Kuşadasi)

    DERYA PARLAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Jeoloji MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATİKE NAZİK

  3. Tez No

    310391

    Sulfate reducers and methanogens in Marmara sea sediments

    Marmara denizi sedimentlerindeki, sülfat indirgeyiciler ve methanojenler

    BAHAR ÖZTULUNÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORHAN İNCE

  4. Tez No

    24710

    Güney Karadeniz baseninin geç kuvaterner dönemi jeolojik evrimi

    Başlık çevirisi yok

    MUHAMMED DUMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Su ÜrünleriDokuz Eylül Üniversitesi

    Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. Y. TOSUN KONUK

  5. Tez No

    451027

    Gemlik Körfezi deniz seviyesi değişimlerinin jeofizik yöntemlerle incelenmesi

    Investigation of sea level changes in Gulf of Gemlik with geophysical methods

    ASEN SABUNCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE KAŞLILAR ŞİŞMAN

    DOÇ. DR. KÜRŞAD KADİR ERİŞ

Geri Dön