[论文解读] Investigations of Natural Radioactivity levels and Assessment of radiological hazard of Tea samples collected from local market in Ethiopia

Tadelech Sisay, Tilahun Tesfaye|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2020

Radioactivity and Radon Measurements被引用 4

一句话总结

本研究使用高纯锗（HPGe）伽马能谱法测量了埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴市场中六种茶叶品牌的天然放射性核素（²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K）和人工放射性核素¹³⁷Cs。结果显示，²³⁸U、²³²Th和⁴⁰K的平均活度浓度分别为3.66 ± 0.47 Bq/kg、18.28 ± 2.4 Bq/kg和582.59 ± 29.64 Bq/kg，所有辐射危害指数均低于安全限值，表明在埃塞俄比亚茶叶消费不会带来显著的辐射风险。

ABSTRACT

In this study, the activity concentration of natural ( 238 U, 232 Th, 40 K) and artificial radionuclides (137 Cs) were measurements in six different brands of tea have been collected from local market in Ethiopia (Addis Ababa city). have been analyzed by a detection system consisting of High Purity Germanium (HPGe) detector and multichannel analyzer. The average activity concentrations were nuclide M D A report 238U, 232Th and 40 K respectively. The mean values were found 3.66$ \\pm$0.47, 18.28$\\pm $2.4 and 582.59$ \\pm $29.64 Bq/kg respectively. The activity concentration of 40K is increasing faster than the other NORM for Tea. In order to evaluate the radiological hazard of the natural radioactivity, radium equivalent (Raeq ), the external hazard index (Hex), internal hazrd index (Hin) , the total absorbed dose rate (D), the annual effective dose equivalent (AEDE) have been calculated and compared with the international acceptable value.

研究动机与目标

• 测量亚的斯亚贝巴市场茶叶样品中天然放射性核素（²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K）和人工放射性核素（¹³⁷Cs）的活度浓度。
• 利用标准辐射危害指数评估茶叶消费相关的辐射危害。
• 将测得的活度浓度和危害指数与国际安全标准进行比较。
• 基于实证数据评估埃塞俄比亚茶叶消费的辐射安全性。
• 确定茶叶是否因天然或人工放射性而对健康构成风险，特别是在当地食物链中的影响。

提出的方法

• 从亚的斯亚贝巴当地市场采集六份茶叶样品，并在150 °C下干燥至恒重。
• 将样品密封于0.5 L的Marinelli烧杯中，静置30天以达到与²²⁶Ra衰变产物的长期平衡。
• 使用高纯锗（HPGe）探测器配合多道分析仪及Genie 2000软件进行伽马射线能谱分析。
• 通过净计数率、伽马跃迁概率、探测器效率和样品质量，利用公式 A = N / (Pγ × ε × W) 计算活度浓度。
• 计算辐射危害指数：镭当量（Raeq）、外照射危害指数（Hex）和内照射危害指数（Hin）、吸收剂量率（D）以及年有效剂量当量（AEDE）。
• 应用标准公式：D = 0.427ARa + 0.623ATh + 0.043AK；AEDE = D × 0.7 Sv/Gy × 0.2 × 8760 h/y；Raeq = ARa + 1.43ATh + 0.077AK。

实验结果

研究问题

• RQ1 亚的斯亚贝巴市场茶叶样品中²³⁸U、²³²Th、⁴⁰K和¹³⁷Cs的活度浓度是多少？
• RQ2 测得的辐射危害指数（Raeq、Hex、Hin）与国际安全阈值相比如何？
• RQ3 茶叶消费的年有效剂量当量是多少？是否超过1 mSv/年的限值？
• RQ4 不同茶叶品牌之间的放射性水平是否存在显著差异？
• RQ5 茶叶样品中是否存在如¹³⁷Cs等人工放射性核素？

主要发现

• 茶叶样品中²³⁸U的平均活度浓度为3.66 ± 0.47 Bq/kg，远低于推荐的35 Bq/kg限值。
• ²³²Th的平均活度浓度为18.28 ± 2.4 Bq/kg，低于40 Bq/kg的可接受限值。
• ⁴⁰K的平均活度浓度为582.59 ± 29.64 Bq/kg，虽高于世界平均值400 Bq/kg，但仍处于安全辐射限值范围内。
• 镭当量活度（Raeq）的平均值为75.53 Bq/kg，显著低于国际限值370 Bq/kg。
• 外照射危害指数（Hex）的平均值为0.19，内照射危害指数（Hin）的平均值也为0.19，均远低于1.0的安全阈值。
• 年有效剂量当量（AEDE）范围为43.43至48.82 μSv/y，平均值为46.62 μSv/y，远低于1 mSv/年的公众剂量限值。
• 所有茶叶样品中均未检测到人工放射性核素，包括¹³⁷Cs。