Kubica, Barbara

Skiba, Michał

Skiba, Stefan

Polish

Jagiellonian Univeristy Repository

ROCZNIKI BIESZCZADZKIE 13 (2005), str. 325-332Stefan SkibaInstytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ ul. Gronostajowa 7, 30-387 Kraków s. skiba@iphils. uj. edu. plBarbara KubicaInstytut Fizyki Jądrowejul. Radzikowskiego 152, 31-342 KrakówMichał SkibaInstytut Nauk Geologicznych UJul. Oleandry 2A, 30-063 KrakówReceived: 14. 07. 2005Reviewed: 20. 07. 2005ZAWARTOŚĆ GAMMA RADIONUKLIDÓW 137Cs i 40K W GLEBACH PÓŁNOCNO-ZACHODNIEJ CZĘŚCI CZARNOHORY, KARPATY WSCHODNIE, UKRAINAContent of the y-radionuclides of 137Cs and 40K in the soils of north-western part of the Czarnohora Mts., Eastern Carpathians, UkraineAbstract: The presented results concern the soils of the Czarnohora Mts in the area: Pozyzevska (1822 m a. s. l. ) - Zaroślak (1250 m a. s. l. ). The results show a considerably small contamination of the researched soils with radionuclides. Higher ratio of the studied radionuclides was determined in the summit part of the Pozyzevska and smaller amount was found in the spruce forest of the Breskul slopes over Zaroślak. WprowadzenieŚrodowisko przyrodnicze często ulega zanieczyszczeniom, zarówno chemicz­nym jak i mechanicznym. Szczególny rodzaj skażeń stanowią pierwiastki promie­niotwórcze. Niektóre z nich znalazły się w środowisku Ziemi w momencie jej tworzenia i część z nich pozostała do chwili obecnej. Stanowią one grupę natu­ralnych izotopów promieniotwórczych, istniejących i tolerowanych w środowisku biologicznym, np. 40K. Istotnym problemem w aspekcie ochrony środowiska są sztuczne radioizotopy, czyli te wyprodukowane przez człowieka, np. 137Cs, l34Cs, 9°Sr, 239+24opu, 238pu, 241pu j 24iĄm yy wyniku badań jądrowych prowadzonych przez supermocarstwa w latach sześćdziesiątych ubiegłego stulecia, a także po awarii elektrowni atomowej w Czarnobylu, tereny położone w Europie (zwłasz­cza wschodniej i środkowej) zostały skażone a, P i y-radioizotopami. 326 ROCZNIKI BIESZCZADZKIE 2005 (13)W skorupie ziemskiej znajduje się 60 naturalnych radionuklidów, a dodatko­wych kilkanaście jest wytworzonych przez promieniowanie kosmiczne (Hrynkie­wicz 1993). Oprócz tego typu radioizotopów otoczenie ulega także skażeniom pierwiastkami promieniotwórczymi, powstającymi wskutek działalności człowie­ka. Głównym źródłem ich obecności są: wybuchy jądrowe prowadzone w atmos­ferze, katastrofy reaktorów, przeróbka i składowanie paliwa jądrowego. W wyniku wybuchu, a następnie pożaru reaktora jądrowego w Czarnobylu, do atmosfery przedostało się kilkadziesiąt izotopów promieniotwórczych o łącznej aktywności przekraczającej 10l9Bq. Po katastrofie czamobylskiej można rozróżnić dwa rodzaje składu izotopowego skażeń promieniotwórczych: opad „typu paliwo­wego” i „typu kondensacyjnego” (Krasnov 1998). Typ paliwowy charakteryzuje się obecnością izotopów promieniotwórczych trudnotopliwych, nielotnych pierwiastków takich jak pluton i inne transuranow- ce oraz cer, europ, niob, cyrkon, ruten i stront. Skład ten związany jest z obecno­ścią znacznych ilości drobnych fragmentów paliwa jądrowego - tzw. „gorących cząstek typu paliwowego” (Broda 1987; Broda i inni 1989). W opadzie kondensacyjnym, obserwowanym na znacznym obszarze Polski, dominującym „długo życiowym izotopem” jest l37Cs. W Pracowni Chemii i Radiochemii IFJ PAN w Krakowie prowadzone są od 2000 roku badania określające stężenie gamma radionuklidów sztucznego l37Cs i naturalnego 40K w próbkach gleby i wybranych roślin, zebranych na całym ob­szarze Tatrzańskiego Parku Narodowego (Kubica i inni 2002, 2004). Podobnie, jak w badaniach tatrzańskich brano pod uwagę zmiany koncentra­cji wyżej wymienionych radioizotopów w zależności od wysokości n. p. m. miej­sca, z którego była pobierana próbka, formy terenu, jak i właściwości gleby. Materiał i metodykaPrzeprowadzono badania stężenia gamma emiterów cezu i potasu w próbkach gleby, pobranych na terenie Czarnohory (Ryc. 1) (Skiba i in. 2005). Badane próbki gleby były pobrane z profili glebowych: odkrywka nr 1 (ranker butwinowy - Umbric Leptosoi) reprezentuje roślinność Juncetum trifidi-Vaccinietum myrtilli kopuły szczytowej Pożyżewskiej (1822 m n. p. m. ); odkrywka nr 4 (gleba brunat­na kwaśna - Dystric Cambisol) reprezentuje bór gómoreglowy Plagiothecio-Pi- ceetum myrtilli stoków Breskuła (1250 m n. p. m. ). Badano również stropowe po­ziomy gleb zarośli kosodrzewiny Pinetum mughi - odkrywka nr 2; Ojh (0-6 cm), oraz zarośla olchy kosej Pulmonario-Alnetum - odkrywka nr 3; A (0-10 cm). Rankery butwinowe (odkrywka nr 1) charakteryzują się miąższym poziomem organicznym Ofh+Oh mierzącym łącznie 25 cm, a poniżej występuje zwietrzałyS. Skiba, M. Kubica, M. Skiba - Zawartość gamma radionuklidów... 327Ryc. 1. Czarnohora na tle podziału Karpat (Kondracki 1989). Fig. 1. Czarnohora Mts in the Carpathians (after Kondracki 1989).regolit skały macierzystej (A/C/R).Gleba brunatna kwaśna (odkrywka nr 2) roz­poczyna się płytszym (0-3 cm) poziomem ektohumusowym (butwinowym Ofh) i następnie poziomem próchnicznym (endohumusowym -A) o miąższości 3-12 cm, poniżej występuje wietrzeniowy poziom brunatnienia (cambic - Bbr), który stopniowo przechodzi w wietrzeniowy poziom skały macierzystej Bbr/C.Do badań gamma spektrometrycznych próbki były poddane typowej procedu­rze: usuwano makroszczątki roślinne, suszono w temperaturze 105° C i przesiewa­no przez sita mechaniczne o średnicy oczek 1 mm. Następnie były analizowane na spektrometrze gamma wyposażonym w detektor Silena HPGe (wydajność 10%, FWHM = 1.8 keV przy 1173 keV). Próbki analizowano w reżimie 72 godzinnym. W trakcie pomiarów stosowane były standardy Agencji Atomistyki w Wiedniu IAEA i IAFA-154.Pomiary spektrometryczne pozwoliły na określenie rozkładu badanych radio­izotopów w poszczególnych poziomach badanych gleb. Wyniki badań przedsta­wiono w tabeli 1 oraz na wykresach (Ryc. 2^4).328 ROCZNIKI BIESZCZADZKIE 2005 (13)1. Pożyżewska 1822 m n.p.m., Juncetum trifidi- Vaccinietum myrtilliOfh (0-7 cm) 172,5±3,1 268±12 25,3 0,56Oh (0-25 cm) 13,45±1,1 455,9±19 45,2 0,78A/C/R (5-35 cm) 5±1 674,7±28 43,6 1,064. stoki {slopes) Breskula, 1250 m n.p.m., Plagiothecio-Piceetum myrtilliOfh (0-3 cm) 811,23±6,1 12,3±2 20,6 0,17A (0-12 cm) 12,9±1,2 382,7±16 39,5 0,69Bbr (2-48 cm) 6,7±1,2 508±21 36,65 0,73Bbr/C (8-60 cm) 4,3±1 507,24±21 M=45,85 0,802. Pożyżewska, 1700 m n.p.m., Pinetum mughiOfh (0-6cm) 505,6±5,14 <12 17,35 0,143. Pożyżewska, 1650 m n.p.m., Pulmonario-AlnetumACgg (0-10cm) 20,05±2 882,76±38 72,85 1,04gęstość density [g/cm3]Ryc. 2. Zależność aktywności l37Cs i 40K od gęstości gleby dla profilu nr 4.Fig. 2. Content of l37Cs and 4°K and bulk density of soil in profile no. 4.S. Skiba, M. Kubica, M. Skiba - Zawartość gamma radionuklidów... 329Ryc. 3. Zależność aktywności l37Cs i 40K od gęstości gleby dla próbek profilu nr 1.Fig. 3. Content of the 137Cs and 40K and bulk density in profile no. 1.Ryc. 4. Zależność aktywności l37Cs i 40K od gęstości gleby dla wszystkich badanych próbek.Fig. 4. Content of the l37Cs and 40K and bulk density in all investigated samples.330 ROCZNIKI BIESZCZADZKIE 2005 (13)Uzyskane wyniki (Tab. 1) przedstawiają zawartość l37Cs i40K w badanych glebach, zarówno w poziomach stropowych, jak i ich rozmieszczenie w profilu glebowym. Największe ilości badanych radionuklidów oznaczano w poziomach powierzchniowych (stropowych) badanych gleb. Podwyższone wartości tych pier­wiastków w poziomach organicznych podkreślają z jednej strony ich stropowość, czyli możliwość bezpośredniej ich akumulacji z atmosfery na tzw. powierzchni zbiorczej, jaką jest gleba. Uzyskane wartości nie przekraczają dopuszczalnych norm przyjętych dla tych pierwiastków.Na rycinie 2 i 3 przedstawiono zmiany aktywności l37Cs i 40K w badanych gle­bach, w zależności od gęstości objętościowej. Z danych tych wynika, że stężenie radionuklidu cezu maleje w obu badanych profilach wraz ze wzrostem gęstości oraz ze wzrostem głębokości, z jakiej próbka była pobierana. Sztuczny radionuklid cezu chętnie wiązany jest przez substancję organiczną budującą poziomy akumulacyjne badanych gleb. W miarę wzrostu gęstości gleby, co jest równoznaczne ze zmniej­szaniem się ilości materii organicznej, zawartość cezu ulega wyraźnemu obniżeniu. Potas zachowuje tendencję proporcjonalną; ze wzrostem gęstości gleby rośnie za­wartość naturalnego potasu, bowiem w częściach mineralnych gleby występują składniki np. skalenie potasowe, miki, minerały ilaste, które zawierają lub sorbują potas.Wszystkie badane próbki gleby, zarówno te pobrane z profili jak i próbki analizowane z powierzchniowych (stropowych) poziomów (Ryc. 4) potwierdzają fakt sorpcji radionuklidu cezu w poziomach powierzchniowych. Wynika to z roz­winiętych zdolności sorpcyjnych i jonowymiennych związków humusowych.Wyższe wartości potasu w poziomach mineralnych wskazują na większe możliwości sorpcyjne mineralnej części gleby (minerały ilaste).Potwierdza się prawidłowość sorpcji radionuklidu cezu w warstwach po­wierzchniowych, zawierających w przewadze substancje organiczne. Im gęstość badanej próbki gleby wzrastała, to koncentracja cezu malała, zaś wyraźnie rosło stężenie potasu. Ten sam model obserwowany był dla próbek gleb pobranych na terenie Tatrzańskiego Parku Narodowego (Kubica i in. 2002, 2004).Wnioski1. Badania zawartości radionuklidów glebach Czarnohory wykazały niewiel­kie stężenie tych pierwiastków w glebach badanego terenu.2. Podwyższone ilości radionuklidów w stropowych poziomach badanych gleb wynikają z jednej strony z udziału materii organicznej o dużych zdol­nościach sorpcyjnych i jonowymiennych, z drugiej zaś z gęstości objęto­ściowej badanej próbki organicznej.3. Ocena zawartości tych pierwiastków w glebie musi być oparta na gęstości objętościowej badanej próbki gleb.S. Skiba, M. Kubica, M. Skiba - Zawartość gamma radionuklidów... 331LiteraturaBroda R. 1987. Gamma spectroscopy analysis of hot particles from the Chernobyl fallout, Acta Physica Polonica vol. B 18, No 10: 935-950.Broda R., Kubica B., Szeglowski Z., Zuber K.,1989. Alpha Emitters in Chernobyl Hot Particles, Radiochemica Acta 48, p. 89-96.Hrynkiewicz A. 1993. Dawki i działanie biologiczne promieniowania jonizującego. Państwowa Agencja Atomistyki JFJ.Kubica B., Mietelski J. W., Gołaś J., Skiba S., Tomankiewicz E., Gaca P., Jasińska M., Tuteja-Krysa M. 2002. Concentration of 1J7Cs, JIIK, 23BPu and 2”»-',0Pu radionuclides and some heavy metals in soil samples from two main valleys from the Tatra National Park: Polish Journal of Environmental Studies Vol. 11: 537-545.Kubica B., Skiba S., Mietelski J. W., Gołaś J., Kubica M., Stobiński M., Tuteja-Krysa M., Tomankiewicz E., Gaea P., Krzan Z. 2004. Transect survey artificial 137Cs and natural 40K in moss and bilberry leaf samples from Two main Valleys from Tatra National Park, Polish Journal of Environmental Studies no. 2, Vol. 13: 153-159.Krasnov W. P. 1998. Radioekologia lisiw Polissja Ukrainy. Wyd. Wolyn - Zhytomyr, 112 ss.Skiba S., Skiba M., Pozniak S. 2005. Gleby północno-zachodniej części Czarnohory, Karpaty Wschodnie, Ukraina. Roczniki Bieszczadzkie 13: 311-324.SummaryRadionuclides are a special kind of chemical pollution. They were released to the atmosphere after the Tschernobyl disaster (Ukraine). The soils of the highest mountain range of the Eastern Carpathians (Czarnohora) were studied in connec­tion to the pollution with those elements. The results (Table 1) show considera­bly small amounts of radionuclides (l37Cs and *K) in the soils. Bigger amounts of those elements can be found in the surface horizons of the soils studied and they are a result of the organic matter content in those horizons. The evaluation of those elements content must be based on the bulk density analysis of the soil (Figs l^t).

Content of the \gamma-radionuclides of $^{137}Cs$ and $^{40}K$ in the soils of north-western part of the Czarnohora Mts., Eastern Carpathians, Ukraine

https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/bitstream/handle/item/65113/skiba_kubica_skiba_zawartosc_gamma_radionuklidow_2005.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Content of the \gamma-radionuclides of $^{137}Cs$ and $^{40}K$ in the soils of north-western part of the Czarnohora Mts., Eastern Carpathians, Ukraine

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jagiellonian Univeristy Repository

Content of the \gamma-radionuclides of 137Cs^{137}Cs137Cs and 40K^{40}K40K in the soils of north-western part of the Czarnohora Mts., Eastern Carpathians, Ukraine

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jagiellonian Univeristy Repository

Content of the \gamma-radionuclides of $^{137}Cs$ and $^{40}K$ in the soils of north-western part of the Czarnohora Mts., Eastern Carpathians, Ukraine