Baseline radiological assessment of soils in an active limestone mining environment in Ibese southwestern Nigeria

كل يوم، تنبعث من الأرض تحت أقدامنا همهمة خافتة وغير مرئية من الطاقة. هذه هي الإشعاعات الطبيعية، وهو وجود هادئ يوجد في الصخور والتربة وحتى في الهواء الذي نتنفسه. وهي تأتي من عناصر مثل البوتاسيوم واليورانيوم والثوريوم، التي كانت تتحلل منذ تشكل الأرض. وبينما يكون هذا الإشعاع الخلفي غير ضار عادةً، فإن الأنشطة البشرية التي تحفر في أعماق الأرض — مثل التعدين لاستخراج الحجر الجيري لصنع الإسمنت — يمكن أن تزعزع هذه الطبقات الطبيعية. فعندما يتم تفجير الصخور الضخمة وسحقها ونقلها، يمكن للمواد المشعة المختبئة بداخلها أن تخرج إلى السطح أو تنتشر في الغبار، مما قد يغير مستويات الإشعاع التي يتعرض لها العمال والسكان المجاورون. ولهذا السبب، يحتاج العلماء إلى معرفة مستويات الإشعاع "الطبيعية" في هذه المناطق الصناعية قبل حدوث أي مشكلات، وذلك لإنشاء خط أساس للقياس عليه في المستقبل.

في بلدة إيبيسي، في جنوب غرب نيجيريا، يعمل محجر ضخم للحجر الجيري كجزء رئيسي من صناعة الإسمنت المحلية. هذا الموقع، الذي يعد جزءًا من تكوين جيولوجي واسع يُعرف باسم حوض داهومي، هو المكان الذي قرر فيه الباحثون مؤخرًا إلقاء نظرة فاحصة على التربة. كان هدفهم بسيطًا ولكنه حيوي: قياس الإشعاع الطبيعي في الأرض حول موقع التعدين النشط وتحديد ما إذا كان العمل الصناعي الثقيل قد جعل البيئة غير آمنة للناس الذين يعيشون ويعملون هناك. لقد ركزوا على ثلاثة عناصر مشعة محددة توجد في الأرض: البوتاسيوم-40، واليورانيوم-238، والثوريوم-232. ومن خلال فهم كمية كل عنصر موجود، تمكنوا من حساب جرعة الإشعاع الإجمالية التي قد يتلقاها الشخص بمجرد الوقوف على التربة أو العيش في منزل مبني من مواد المحجر.

جمع الفريق ثلاثين عينة من تربة السطح من أماكن مختلفة حول المحجر. وقد اختاروا مواقع بجوار وجوه الحفر النشطة مباشرة، وفي مناطق الانتقال حيث يلتقي التعدين مع البرية، وفي الأحياء السكنية المجاورة للحصول على صورة كاملة. تم تجفيف كل عينة بعناية، وسحقها لتصبح مسحوقًا ناعمًا، ثم ختمها في حاوية. وانتظر الباحثون شهرًا قبل قياسها؛ وكانت فترة الانتظار هذه حاسمة للسماح للعناصر المشعة داخل التربة بالاستقرار في حالة مستقرة، مما يضمن دقة القياسات. وباستخدام كاشف متخصص محمي بطبقة سميكة من الرصاص لحجب الضوضاء الخلفية، قاموا بتحليل أشعة غاما المنبعثة من التربة. سمحت هذه العملية بتحديد التركيز الدقيق للعناصر الثلاثة في كل عينة.

رسمت النتائج صورة واضحة للبيئة. احتوت التربة على كميات متفاوتة من العناصر الثلاثة، ولكن الأكثر وفرة كان البوتاسيوم-40، الموجود طبيعيًا في أنواع عديدة من الصخور والتربة. كانت مستويات اليورانيوم والثوريوم عمومًا أقل من المتوسطات العالمية الموجودة في التربة حول العالم. في الواقع، كان متوسط كمية اليورانيوم الموجودة في تربة إيبيسي يمثل حوالي ثلث المتوسط العالمي فقط، بينما كان الثوريوم حوالي ثلثي المعيار العالمي. كانت مستويات البوتاسيوم أعلى قليلاً من المتوسط العالمي، وهو ما عزاه الباحثون إلى النوع المحدد من الطين وطبقات الصخور الموجودة في هذا الجزء من نيجيريا. وبالرغم من هذه الاختلافات، كانت صورة الإشعاع العامة مطمئنة؛ فعندما جمع العلماء البيانات لحساب خطر الإشعاع الإجمالي، وقعت كل عينة ضمن حدود السلامة الدولية للتعرض العام.

لفهم ما تعنيه هذه الأرقام بالنسبة لصحة الإنسان، حسب الباحثون عدة مؤشرات سلامة. فقد نظروا في جرعة الإشعاع التي قد يمتصها الشخص في السنة إذا عاش في الهواء الطلق بالقرب من المحجر، وخطر الإصابة بالسرطان على مدار العمر، والضرر المحتمل للأعضاء الداخلية من استنشاق الغبار. وُجد أن متوسط جرعة الإشعاع السنوية لشخص يعيش في الهواء الطلق في هذه المنطقة هو 0.045 ميلي سيفرت. ولوضع هذا في المنظور، فإن الحد الآمن الدولي للجمهور هو 1.0 ميلي سيفرت في السنة. وهذا يعني أن التعرض الإشعاعي في إيبيسي يقل عن خمسة بالمائة من الحد الأقصى المسموح به. وبالمثل، فإن خطر الإصابة بالسرطان المحسوب من هذا الإشعاع كان منخفضًا للغاية، وأقل بكثير من متوسط الخطر العالمي للإشعاع الخلفي الطبيعي. وحتى أكثر البقع إشعاعًا التي وجدوها، والتي تقع بالقرب من وجه المحجر النشط حيث تراكمت المعادن الثقيلة، لم تقترب من تشكيل أي خطر.

كشفت الدراسة أيضًا عن العنصر الذي يقود مستويات الإشعاع. فبينما كان البوتاسيوم هو العنصر الأكثر وفرة في التربة، كان الثوريوم هو الذي له التأثير الأكبر على جرعة الإشعاع الإجمالية؛ وذلك لأن الثوريوم ينبعث منه نوع أقوى من الإشعاع لكل وحدة وزن مقارنة بالآخرين. ووجد الباحثون أن المناطق ذات التركيزات الأعلى قليلاً من الثوريوم، والتي غالبًا ما تكون بالقرب من حواف المحجر حيث تستقر المعادن الثقيلة، أظهرت قراءات إشعاعية أعلى قليلاً. ومع ذلك، حتى في هذه "البؤر الساخنة"، ظلت المستويات آمنة. أما اليورانيوم، فقد ظهر في جيوب معزولة، على الأرجح حيث توجد طبقات غنية بالفوسفات، لكنه لم يغير بشكل كبير ملف السلامة العام للمنطقة. أظهرت البيانات نمطًا واضحًا: كانت مستويات الإشعاع متوقعة ومتسقة مع الجيولوجيا الطبيعية للمنطقة، وليست علامة على تلوث خطير ناتج عن أنشطة التعدين.

في نهاية المطاف، يوفر هذا البحث أساسًا متينًا لعمليات التعدين المستقبلية في إيبيسي. فمن خلال إثبات أن مستويات الإشعاع الحالية آمنة، تؤكد الدراسة أن الحجر الجيري المستخرج من هذا الموقع يمكن استخدامه لصنع الإسمنت للمنازل والمباني دون تشكيل تهديد إشعاعي للناس الذين سيعيشون في تلك المنشآت. تقدم النتائج معيارًا للمستقبل؛ فإذا توسعت أنشطة التعدين أو تغيرت، يمكن للعلماء مقارنة القياسات الجديدة بهذا الخط المرجعي لضمان الحفاظ على السلامة. وبالنسبة للعمال في المحجر والعائلات في البلدات المجاورة، توفر البيانات طمأنينة هادئة ولكنها قوية: إن الأرض تحت أقدامهم، حتى أثناء حفرها ومعالجتها، تظل مكانًا آمنًا للعيش والعمل.