BADANIE AKTYWNOŚCI RADIOCEZU NA OBSZARZE TRANSGRANICZNYM POLSKO-CZESKIM

Transkrypt

1 Proceedings of ECOpole Vol. 1, No. 1/ Agnieszka DOŁHAŃCZUK-ŚRÓDKA 1, Zbigniew ZIEMBIK 1 Maria WACŁAWEK 1 i Ludmila HYŠPLEROVA 2 BADANIE AKTYWNOŚCI RADIOCEZU NA OBSZARZE TRANSGRANICZNYM POLSKO-CZESKIM INVESTIGATION OF RADIOCESIUM ACTIVITY IN THE POLISH-CZECH BORDER REGION Streszczenie: Na skutek awarii reaktora EJ w Czarnobylu do środowiska przedostało się wiele izotopów promieniotwórczych. Skażenia te objęły m.in. terytoria Polski i Czech. W ramach projektu współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (Inicjatywa Wspólnotowa INTERREG IIIA Czechy- -Polska) przeprowadzono badania, których celem było określenie aktualnych rozkładów terytorialnych depozycji izotopów cezu w powierzchniowej warstwie gleby oraz mocy dawki promieniowania gamma na obszarze transgranicznym polsko-czeskim. Słowa kluczowe: 137 Cs, gleba leśna, aktywność powierzchniowa Sztuczne izotopy radioaktywne, które zostały wprowadzone do środowiska w wyniku wybuchów jądrowych przeprowadzonych przez supermocarstwa w latach 50. i 60. ubiegłego stulecia oraz po awarii w Czarnobylu (1986 r.), stanowią zagrożenia dla środowiska naturalnego. Po tej katastrofie poziom skażenia terytorium Polski był bardzo zróżnicowany. Według danych z 1996 roku, największe koncentracje radioaktywnego cezu wystąpiły w województwie opolskim, w którym średnia aktywność powierzchniowa wynosiła 16,6 kbq/m 2 przy średniej w Polsce - 4,67 kbq/m 2 [1-3]. Obszar zwiększonych koncentracji radioaktywnego cezu nazwano Anomalią Opolską. Wykracza on poza granice województwa w pasie ciągnącym się od Krzepic i Kłobucka w kierunku południowo-zachodnim, poprzez Kotlinę Kłodzką do okolic Jesenika i Opavy. Na obszarze tym znajdowano i nadal znajduje się miejsca, w których aktywność powierzchniowa radiocezu przekracza 100 kbq/m 2, mimo że upłynęło 21 lat od czarnobylskiej awarii. Głównym celem badań, prowadzonych w ramach projektu współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Inicjatywy Wspólnotowej INTERREG IIIA Czechy-Polska, była ocena aktualnej sytuacji radiologicznej na obszarze transgranicznym polsko-czeskim. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów aktywności powierzchniowej 137 Cs (a) w glebie oraz mocy dawki promieniowania gamma, ( H & ) na obszarze transgranicznym polsko-czeskim. Metoda pomiaru Aktywność powierzchniową radiocezu w glebie oraz moc dawki promieniowania gamma określono za pomocą przenośnego spektrometru scyntylacyjnego InSpector Zakład Badań Fizykochemicznych, Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 4, Opole, tel , agna@uni.opole.pl 2 Katedra Chemii, Uniwersytet w Hradec Králové (CZ), Rokitanskeho 60, Hradec Králové (CZ)

2 114 Agnieszka Dołhańczuk-Śródka, Zbigniew Ziembik, Maria Wacławek i Ludmila Hyšplerova firmy Canberra. Spektrometr ten jest łatwym w użyciu, podręcznym, cyfrowym, wielokanałowym analizatorem, idealnie przystosowanym do monitorowania środowiska. Może on być używany we wszystkich polowych zastosowaniach pomiarowych, wymagających określenia dawki i mocy dawki, lokalizacji źródeł, identyfikacji nuklidów wraz z pomiarem aktywności oraz akwizycji widma i analizy. Do analizy widma wykorzystano pakiet oprogramowania Genie-2000 (Gamma Analysis Option model S501C). Wyniki i ich analiza Do badań wybrano lasy znajdujące na obszarach przygranicznych, należące do Anomalii Opolskiej, która charakteryzuje się zwiększoną aktywnością 137 Cs w glebie, oraz na terenie Republiki Czeskiej, który jest przedłużeniem Anomalii Opolskiej. Otrzymane wyniki pomiarów i zależności pomiędzy nimi były analizowane za pomocą metod statystycznych. Do obliczeń wykorzystano język R w wersji [4]. Obliczono wartości parametrów charakteryzujących rozkład aktywności i mocy dawki promieniowania gamma. Za pomocą testów Lillieforsa i Shapiro-Wilka badano istotność hipotezy normalności rozkładu zmiennej losowej. Obliczano poziomy istotności α L (test Lillieforsa) i α SW (test Shapiro-Wilka), umożliwiające odrzucenie lub akceptację przypuszczenia o normalności badanego rozkładu. Do rozważań przyjęto krytyczną wartość α kr równą 0,05. Wykorzystując metodę krigingu, sporządzono mapki pokazujące rozkład a i H & na badanym obszarze. Za pomocą regresji liniowej zbadano wpływ aktywności powierzchniowej radiocezu na moc dawki promieniowania gamma. W tabeli 1 zamieszczono dane charakteryzujące rozkład aktywności powierzchniowej 137 Cs [kbq/m 2 ] oraz moc dawki promieniowania gamma [µsv/h] na badanym obszarze. Przedstawiono wartości minimalne (Min.), maksymalne (Max), kwartyle dolne (Q1), mediany (Q2), kwartyle górne (Q3). Dane charakteryzujące rozkład aktywności 137 Cs i mocy dawki na badanym terenie Tabela 1 Aktywność powierzchniowa 137 Cs (a) [kbq/m 2 ] Moc dawki promieniowania gamma ( H & ) [µsv/h] Min. > 0,01 0,010 Q1 3,85 0,030 Q2 9,20 0,042 Q3 22,23 0,058 Max 77,59 0,095 Na rysunku 1 przedstawiono rozkład aktywności powierzchniowej 137 Cs. Pokazano także krzywą rozkładu normalnego o wartości średniej i odchyleniu standardowym obliczonymi z danych pomiarowych. Można zauważyć, że rozkład ten znacznie odbiega od normalnego. Dalsze obliczenia wykazały, że rozkład logarytmów z aktywności powierzchniowej 137 Cs jest zbliżony do normalnego. Potwierdziły to obliczenia, w wyniku których otrzymano α L = 0,846 i α SW = 0,169, znacznie przekraczające krytyczną wartość α kr. Można przyjąć, że rozkład logarytmów z aktywności powierzchniowych 137 Cs jest rozkładem normalnym.

3 Badanie aktywności radiocezu na obszarze transgranicznym polsko-czeskim 115 0,06 p a 2 [m /kbq] 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0, a [kbq/m 2 ] Rys. 1. Histogram rozkładu gęstości prawdopodobieństwa aktywności powierzchniowej 137 Cs na badanym obszarze ,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 H [ µ Sv/h] Rys. 2. Histogram rozkładu gęstości prawdopodobieństwa mocy dawki promieniowania gamma na badanym obszarze Rozkład mocy dawki promieniowania gamma przedstawiono na rysunku 2. Stwierdzono, że rozkład ten jest zbliżony do normalnego. Jednak przypuszczenia o normalności tego rozkładu nie potwierdzają obliczone wartości α L i α SW, znacznie mniejsze od α kr. Zlogarytmowanie wartości mocy dawki zwiększa wartości poziomów istotności, które wynoszą α L = 0,053 i α SW = 0,130. Porównując te wartości z α kr, można przyjąć, że rozkład logarytmów z mocy dawki jest normalny. Uzyskane wyniki pomiarów aktywności powierzchniowej 137 Cs (a) i mocy dawki promieniowania gamma ( H & ) przedstawiono w postaci map (rys. rys. 3, 4).

4 116 Agnieszka Dołhańczuk-Śródka, Zbigniew Ziembik, Maria Wacławek i Ludmila Hyšplerova Rys. 3. Rozkład aktywności powierzchniowej 137 Cs na badanym obszarze Rys. 4. Rozkład mocy dawki promieniowania gamma Największe aktywności powierzchniowe radiocezu występują w okolicach Łambinowic i Olesna, co pokrywa się z mapą Anomalii Opolskiej, opracowaną przez PIG

5 Badanie aktywności radiocezu na obszarze transgranicznym polsko-czeskim 117 w 1996 roku [2]. Nieco większą od przeciętnej aktywność radiocezu zaobserwowano na obszarze pomiędzy Kłodzkiem a Jesenikiem. Na rysunku 4 przedstawiono rozkład mocy dawki promieniowania gamma na badanym obszarze. Stwierdzono, że miejsca o podwyższonej w stosunku do przeciętnej mocy dawki pokrywają się z miejscami o podwyższonej aktywności radiocezu. Można zauważyć liniową zależność pomiędzy aktywnością powierzchniową 137 Cs w glebie i mocą dawki promieniowania gamma (rys. 5). Parametry liniowej zależności log( H) & = mlog(a) b przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2 Parametry statystyczne liniowej zależności pomiędzy logarytmem mocy dawki i logarytmem aktywności powierzchniowej radiocezu. Symbolem σ oznaczono odchylenia standardowe parametrów, a symbolem α poziomy istotności m, b i współczynnika korelacji r m σ m α m b σ b α m r α r 0,263 0,036 > 0,001 1,643 0,040 > 0,001 0,631 > 0,001-1,0-1,2-1,4-1,6 log(h/[ µ Sv/h]) -1,8-2,0 0,5 1,0 1,5 2 log(a/[kbq/m ]) Rys. 5. Zależność pomiędzy logarytmem z mocy dawki promieniowania gamma i logarytmem aktywności powierzchniowej radiocezu. Linie krzywe pokazują 0,95 zakresy przedziałów ufności Podsumowanie Rozkład geograficzny aktywności powierzchniowej 137 Cs w glebie pokazuje, że skażenia tym radionuklidem były i są nierównomierne na badanym terenie. Wynika to ze skomplikowanych dróg przenoszenia się mas skażonego powietrza oraz występowania w końcu kwietnia i na początku maja 1986 r. lokalnych opadów deszczu, przy czym zależy także od miejsca pomiaru, m.in. od rodzaju (formy geologicznej) gleby. Uzyskane wyniki pomiarów aktywności powierzchniowej 137 Cs w glebie leśnej na obszarze transgranicznym polsko-czeskim pozwalają na stwierdzenie, że 21 lat po opadzie związanym z awarią w EJ w Czarnobylu aktywność powierzchniowa 137 Cs na niektórych

6 118 Agnieszka Dołhańczuk-Śródka, Zbigniew Ziembik, Maria Wacławek i Ludmila Hyšplerova obszarach jest nadal duża. Największe jej wartości odnotowano w okolicach Olesna i Łambinowic, co pokrywa się z mapą Anomalii Opolskiej, opracowaną przez PIG w 1996 roku [2]. Najmniejszymi wartościami aktywności 137 Cs charakteryzowały się obszary po stronie czeskiej, w okolicach Hradec Králové. Promieniowanie 137 Cs jest zauważalnym składnikiem łącznej dawki pochodzącej ze źródeł promieniowania gamma, na jakie narażony jest człowiek. Badania były realizowane w ramach projektu współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (Inicjatywa Wspólnotowa INTERREG IIIA Czechy-Polska). Literatura [1] Jagielak J., Biernacka M., Grabowski D. i Henschke J.: Zmiany sytuacji radiologicznej środowiska Polski w okresie 10 lat po awarii w Czarnobylu. PIOŚ, Biblioteka Ochrony Środowiska, Warszawa [2] Strzelecki R., Wołkowicz S. i Lewandowski P.: Mapa skażeń cezem obszaru Polski. PIG, Warszawa [3] Komunikat 12/S/96 - Skażenie gleb w gminach województwa opolskiego - PIOŚ (WIOŚ-Opole) [4] R Development Core Team (2007). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing,Vienna, Austria. ISBN , URL INVESTIGATION OF RADIOCESIUM ACTIVITY IN THE POLISH-CZECH BORDER REGION Summary: As the result of breakdown of the nuclear power plant in Chernobyl large quantities of radioactive substances were released to environment. Among others the territories of Poland and Czech were contaminated. The aim of the project was investigation of current local depositions of cesium isotopes close to soil surface and total dose of gamma radiation in the Polish - Czech border region. The work was partly supported by European Regional Development Fund (Community Initiative INTERREG IIIA Czech-Poland). Keywords: 137 Cs, forest soil, surface activity