Date of Award

11-2017

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

Department

Aridland Agriculture

First Advisor

Dr. Mohammed Abdul Mohsen Alyafei

Abstract

The United Arab Emirates (UAE) has initiated the first civilian nuclear power plant, and it will be operating four reactors between (2018-2020). The establishment of Barakah Nuclear Power Plant, which will employ the nuclear power to generate clean energy, is a significant step forward minimizing the UAE carbon footprint. Before the construction of any regulated nuclear facility, it is essential to investigate the environmental background radiation level in the country. Such an investigation is critical for providing the background data for the environmental impact assessment of the nuclear facility. The present study represents the first research effort in the (UAE) to build a database of agricultural topsoil radioactivity concentrations established using standard sampling and analytical procedures. This study determines the primordial radionuclides concentrations obtained from 145 soil samples collected from multiple agriculture farms in the United Arab Emirates. Collected soil samples were analyzed to establish radioactivity concentration levels associated with 226Ra, 232Th and 40K. High-resolution gamma-ray spectrometry measured the activity concentrations. The results indicate that the mean specific activity concentrations (in BqKg-1) were 15.34 ± 2.8, 4.18 ± 1.4 and 310.74 ± 63.9 for 226Ra, 232Th, and 40K, respectively. Besides, the study determines the anthropogenic radionuclides concentration. Cesium-137 was detected in a little number of samples with a specific activity of 0.75 ± 0.01 BqKg-1. All study collected sample activities and radiation parameters were found to be below maximal admissible values established in various international recommendations and standards. Also, the present study represents the first documented baseline concentration of the UAE soil minerals, trace, and heavy metals contents. The mean values (mg Kg-1) were: Al - 8,539.7, As - 2.17, B - 47.68, Ca - 86,264.5, Cd - 0.35, Co - 10.30, Cr - 111.20, Cu - 14.32, Fe - 9,839.80, K - 2,026.80, Mg - 26,688.30, Mn - 237.40, Mo - 0.02, Na - 470.40, Ni - 60.90, P - 450.60, Pb - 4.25, S - 2,393.50, Si - 795.68, Sr - 593.70, V - 20.90 and Zn - 24.90. Further, study results were compared against international recommended levels. Also, we provided recommendations to the UAE concerned entities regarding regulating the concentrations of these elements found in the agricultural soil. Future research recommendations include extending the study scope to cover all the agricultural farms in the UAE including organic farms. The study results supported radioactivity concentration and mineral mapping of the UAE soils using the Geographic Information System (GIS).

Arabic Abstract


دراسة تراكيز العناصر المشعة الطبيعية والصناعية في التربة الزراعية في دولة الإمارات العربية المتحدة باستخدام كاشف جرمانيوم عالي النقاوة

بدأت دولة الإمارات العربية المتحدة بناء أول محطة لها للطاقة النووية السلمية، وستعمل على تشغيل أربع مفاعلات خلال الفترة (2017-2020). إن إنشاء محطة براكه للطاقة النووية التي ستعمل على استخدام الطاقة النووية لتوليد الطاقة النظيفة تعد خطوة جوهرية لتقليل الانبعاثات الكربونية في دولة الإمارات العربية المتحدة. إن هذه الدراسة هي أول بحث علمي في دولة الإمارات العربية المتحدة لبناء قاعدة بيانات لتركيز المواد المشعة في التربة الزراعية وذلك من خلال العينات القياسية و العمليات التحليلية، حيث أنه من خلال هذه الدراسة تم قياس تركيز المواد المشعة الطبيعية لعدد 145 عينة من التربة الزراعية تم جمعها من عدة أراضي زراعية من مناطق مختلفة في الدولة. كما تم تحليل نتائج قياس تركيز المواد المشعة الطبيعية لهذه العينات وتحديد مستويات تركيز المواد المشعة الطبيعية الموجودة بها (226Ra, 232Th, 40K). تم قياس تركيز المواد المشعة الطبيعية في هذه العينات باستخدام جهاز مطيافية قياس أشعة غاما عالي الدقة حيث كانت النتائج: 63.90310.74 ± ، Bq/kg 1.40±4.18، 2.80 ± 15.34 على التوالي لـ: (226Ra, 232Th, 40K). تم قياس نسبة ضئيلة من عنصر السيزيوم-137 وكان متوسط تركيزها بحوالي Bq/kg 2.2±1.5. بالإضافة إلى المواد المشعة الطبيعية، تم قياس نسبة تركيز المواد المشعة الصناعية (137Cs)، كان متوسط النتائج Bq/kg-1 0.01±0.7 . إن نتائج قياس تركيز المواد المشعة الطبيعية للعينات موضوع الدراسة كانت أقل من الحد الأعلى المقبول في مختلف التوصيات والمعايير الدولية، بالإضاقة لذلك فقد وثقت هذه الدراسة أول مرجعية لتركيز المعادن في التربة الزراعية في دولة الإمارات العربية المتحدة وتشمل المعادن الثقيلة ايضاً، فكانت النتائج كالتالي بوحدة mg/Kg: Al - 8,539.7 ، As - 2.17، B - 47.68، Ca - 86,264.5، Cd - 0.35، Co - 10.30، Cr - 111.20، Cu - 14.32، Fe - 9,839.80، k-2,026.80، Mg - 26,688.30، Mn - 237.40، Mo - 0.02، Na - 470.40، Ni - 60.90، P - 450.60، Pb - 4.25، S - 2,393.50، Si - 795.68، Sr - 593.70، V - 20.90 و Zn - 24.90. بالإضافة لذلك تمت مقارنة نتائج هذه الدراسة مع المستويات الدولية الموصى بها، كما تم تقديم توصيات إلى الجهات المعنية في دولة الإمارات العربية المتحدة لتنظيم تركيز هذه العناصر التي وحدة في التربة الزراعية، وعلى أن تتضمن البحوث المستقبلية توسيع نطاق الدراسة ليشمل جميع الأراضي الزراعية في دولة الإمارات العربية المتحدة بما في ذلك المزارع العضوية. كما دعمت نتائج هذه الدراسة بخرائط تركيز المواد المشعة الطبيعية و المعادن في التربة الزراعية في دولة الإمارات العربية المتحدة باستخدام نظام المعلومات الجغرافية (GIS).

Download
COinS