Transfer izotopów radu z wodami kopalnianymi

Chałupnik, S.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Transfer izotopów radu z wodami kopalnianymi

Autorzy

Chałupnik S.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Theoretical study of Radium behaviour in aquifers

Języki publikacji

Abstrakty

Praca jest próbą odpowiedzi na pytanie, dlaczego słone wody w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego dzieli się na dwa typy w zależności od stosunku stężeń izotopów radu (226Ra i 228Ra), co prawdopodobnie jest związane z obecnością lub brakiem jonów baru. Poza tymi cechami wody te charakteryzują się brakiem lub obecnością jonów siarczanowych (co jednoznacznie można łączyć z obecnością czy brakiem baru) i są to jedyne różnice w ich składzie chemicznym. Wody bez jonów baru zawierają znacząco mniej izotopów radu od wód, w których jony baru występują. Wydaje się, że spowodowane to jest różnicami we wtórnej sorpcji radu na powierzchni ziaren fazy stałej w warstwie wodonośnej, a nie ma to nic wspólnego z szybkością przechodzenia radu z fazy stałej do ciekłej (odrzutem jąder radu przy ich powstawaniu wskutek rozpadu izotopów toru). Należy podkreślić, że występowanie zwiększonych stężeń radu w wodach kopalnianych, czy nawet gruntowych, nie ma zazwyczaj żadnego związku ze zwiększonymi stężeniami uranu czy toru w skałach, tworzących warstwę wodonośną, czy w ich sąsiedztwie (de Jezus 1984). Można to natomiast wiązać ze zwiększoną mineralizacją wód (Kraemer i inni 1984, Dickson 1985), a zwłaszcza obecnością baru (Martin i Akber 1999, Langmuir i Riese 1985). Drugim aspektem problemu jest fakt, że okres połowicznego zaniku 228Ra (około 6 lat) pozwala na znaczące ograniczenie czasu zachodzących zjawisk. Potwierdza on, że przechodzenie tego izotopu radu do wód zachodziło w okresie co najwyżej kilkunastu czy kilkudziesięciu lat od chwili obecnej. Nie można jednak wykorzystywać tego zjawiska do prób interpretacji pochodzenia słonych wód kopalnianych (Pluta i Zuber 1989).

In the paper, a theoretical approach to the problem of radium presence in mineralized mine water, is presented. Two main types of radium-bearing waters have been found in Polish coal mines. In type A waters, radium isotopes are present together with barium, while concentrations of sulphate ions are very low. Additionally, in these waters a ratio of 226Ra:228Ra activity is usually higher than 1. In type B waters, no barium can be fund, but radium together with sulphate ions. Contrary, in such waters the isotopic ratio of radium 226Ra:228Ra is below 1, and activities of both isotopes of radium are lower as in type A waters. No other differences in chemical composition of mine waters have been observed. Analysis shows, that the activity ratio of radium isotopes is related to the dynamics of radium adsorp-tion on the grains of solid phase in the aquifer. During analysis must be taken into account, that the radium build up in formation water due to recoil effect, is stable in time. Additionally, no correlation with elevated concentrations of uranium and thorium in rocks, have been observed. Therefore the enhanced radium content in formation waters must be caused by its mineralization. The relatively short half life of 228Ra (6 years) shows, that the process of radium transfer from solid into liquid phase is a short term process for geological scale. Therefore radium content in mine waters must be related to the concentration of natural radionuclides in the close vicinity of the aquifer or the water reservoir.

Słowa kluczowe

wody kopalniane rad migracja radu bar

mine waters radium radium migration graoundwaters barium

Wydawca

Główny Instytut Górnictwa

Czasopismo

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

Rocznik

2004

Tom

nr 2

Strony

65--78

Opis fizyczny

bibliogr. 46 poz.

Twórcy

autor

Chałupnik S.

s.chalupnik@gig.katowice.pl

Główny Instytut Górnictwa Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice tel.: (32) 259 2815

Bibliografia

1. Benes P. (1990): Radium in continental surface water. Technical Report „The environmental behaviour of radium”. Vienna, IAEA STI/DOC/10/310.
2. Centeno L. i inni (2001): Radium-226 in coal-mine effluent, Perry County, Ohio. Proc. Of Geological Society of America. Annual Meeting, Boston.
3. Chałupnik S. (2002): Purification of mine water of radium. Vienna IAEA-Tecdoc-1271.
4. Chałupnik S. Wyniki badań wtórnego wymywania radu z osadów kopalnianych. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko (w druku)
5. Davidson M.R., Dickson B.L. (1986): A porous flow model for steady-state transport of radium in groundwater. Water Resources Journal Vol. 22.
6. de Jezus A.S.M. (1984): Behaviour of Radium In Waterways and Aquifers. Vienna, IAEA Tecdoc 301.
7. Dickson B.L. i inni (1972): Evaluation of the Radioactive Anomalies Using 226Radium Isotopes in Groundwaters – Journal of Geochemical Exploration Vol. 19.
8. Dickson B.L. (1990): Radium in groundwater. Technical Report “The environmental behaviour of radium”. Vienna, IAEA, STI/DOC/10/310.
9. Dickson B.L. (1985): Radium isotopes in saline seepages, south-western Yilgarn, Western Australia. Geochimica and Cosmochemica Acta Vol. 49.
10. Frissel M.J., Koster H.W. (1990): Radium in soil. Technical Report “The environmental behaviour of radium”. Vienna, IAEA, STI/DOC/10/310.
11. Frissel M.J., Reiniger P. (1974): Simulation of accumulation and leaching in soils. Wageningen, Netherlands, PUDOC.
12. Gafvert T., Sidhu R. (2003): Radium in formation waters from oil fields in Norway. Int. Conference ENOR III, Dresden (w druku).
13. Gans I. i inni (1981): Radium in waste water from coal mines and other sources in FRG. Second Symposium on Natural Radiation Environment. Bombay, India.
14. Gucalo L.K. (1964): O niekotorych zakonomiernostiach raspredielenija radia w podziemnych wodach sredniej czasti Dnieprowsko-Donieckoj Wpadliny. Gieochimja Vol. 12.
15. Humphreys C.L. (1987): Factors controlling uranium and radium isotopic distributions in groundwaters of the west-central Florida phosphate district. In Graves, B., ed. Radon, Radium and other Radioactivity in Groundwaters. Lewis Publishers.
16. Iordanidis A. (2002): Geochemical aspects of Amynteon lignites, Northern Greece. Fuel Vol. 81.
17. Jureczko J. i inni (1974): Radiochemiczne badania wód dołowych i osadu z przekopu Marklowickiego na poz. 600 m KWK Marcel w Radlinie. Dokumentacja GIG nr DNU 26/74, Katowice.
18. Kipko E.Y. i inni (1994): Environmental Projection during mining of diamond deposits of Yakutiya. Proc. of 5th Int. Mine Water Congress, Quorn Repro Ltd., Loughgorough, England.
19. Klessa D. (2001): Availabilities of radionuclides and non-radiological contaminants in sediments. Mine Water and the Environment. Katowice, Uniwersytet Śląski.
20. Koster H.W. i inni (1992): 210Po, 210Pb, 226Ra in Aquatic Ecosystems and Polders, Anthropogenic Sources, Distribution and Enhanced Radiation Doses in the Netherlands. The Natural Radiation Environment, Nuclear Technology Publishing, Vol. 45, Nos. 1–4.
21. Kraemer T.F., Reid D.F. (1984): The occurrence and behaviour of radium in saline formation water of the U.S. Gulf Coast region. Isotope Geoscience Vol. 2.
22. Krishnaswami S. i inni (1982): Radium, thorium and radioactive lead isotopes in groundwater. Water Resources Research Vol. 18. Górnictwo i Środowisko 77
23. Krishnaswami S., Turekian K.K. (1982): 238U, 226Ra and 210Pb in some vent waters of the Galapagos spreading center. Geophysical Research Letters Vol. 9.
24. Langmuir D., Riese A.C. (1985): The thermodynamic properties of radium. Geochemical and Cosmochemical Acta Vol. 49.
25. Lebecka J. i inni (1991): Skażenia promieniotwórcze na Górnym Śląsku powodowane przez wody kopalniane i wytrącające się z nich osady. Wiadomości Górnicze nr 6.
26. Lebecka J. i inni (1986): Influence of Mining Activity on Distribution of Radium in the Natural Environment. Proc. of 4th Working Meeting Isotopes in Nature, Leipzig.
27. Lebecka J. i inni (1993): Methods of Monitoring of Radiation Exposure in Polish Coal Mines. Nukleonika Vol 38.
28. Martel A.T. i inni (2001): Brines in the Carboniferous Sydney Coalfield, Northern Canada. Applied Geochemistry Vol. 16.
29. Martin R., Akber R.A. (1999): Radium isotopes as indicator of adsorption-desorption interactions and barite formation in groundwater. Journal of Environmental Radioactivity Vol. 46.
30. Michalik B., Chałupnik S., Skowronek J. (1986): Występowanie naturalnych izotopów promieniotwórczych w węglach na terenie GZW – metodyka i wstępne wyniki badań. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Górnictwo z. 149.
31. Moise T. i inni (2000): Ra isotopes and Rn in brines and groundwaters of the Jordan-Dead Sea Rift Valley: enrichment, retardation and mixing. Geochemica and Cosmochemica Acta Vol. 64.
32. Nathwani J.S., Phillips C.R. (1979): Adsorption of Ra-226 by soils in the presence of Ca2+ ions. Chemosphere Vol. 5.
33. Paridaens J., Vanmarcke H. (2002): Radium contamination of the Laak rivers bank as a consequence of phosphate industry in Belgium. Vienna, IAEA-Tecdoc-1271.
34. Paschoa A.S., Nobrega A.W. (1981): Non-nuclear mining with radiological implications in Araxa. Int. Conf. on Radiation Hazards in Mining, Golden, Co.
35. Peic T. i inni (1995): Formation waters from oil and natural gas production: potential polluting source by Radium-226. International Symposium on the Natural Radiation Environment (NRE-VI), Montreal.
36. Pluta I. (1988): Uran w wodach utworów karbońskich południowego obszaru GZW. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Górnictwo z. 172.
37. Pluta I., Zuber A. (1989): Uran i rad-226 a geneza solanek GZW. Prace Naukowe Instytutu Geotechniki Politechniki Wrocławskiej nr 58.
38. Sałdan M. (1965): Metalogeneza uranu w utworach karbońskich GZW. Biuletyn Instytutu Geologicznego Vol. 5.
39. Shangde L. i inni (2000): In-situ radionuclide transport and preferential groundwater flow at Idaho. Geochemica and Cosmochemica Acta Vol. 65.
40. Starik I.E. (1964): Principles of Radiochemistry. U.S. Atomic Energy Commission Report, AEC-tr-6314.
41. Tanner A.B. (1964): Radium migration In the ground: a review. Natura Radiation Environment Conference. Chicago, University of Chicago Press.
42. Taskayev A.I. i inni (1978): Forms of radium-226 in soil horizons containing it n high concentrations. Pochvovedenie Vol. 2.
43. Tomza I., Lebecka J. (1981): Radium-bearing waters in coal mines: occurrence, methods of measurements and radiation hazard. Int. Conf. on Radiation Hazards in Mining, Golden, Co. Mining and Environment 78
44. Wysocka M. i inni (1997): Rad w wodach kopalnianych w Polsce: występowanie i wpływ na wody rzeczne. Międzynarodowa Konferencja “Ecological Aspects of Coal Mining”, Katowice.
45. Wysocka M., Skowronek J. (1990): Analysis of natural radioactivity of coals from Upper Silesian Basin in aspects of geological structure. Int. Symp. on Nuclear Techniques in the Exploration and Exploitation of Energy and mineral resources. Vienna, IAEA-SM-308 IAEA.
46. Younger P.L. i inni (1994): Application of geochemical mineral exploitation techniques to the cataloguing of discharges from abandoned mines in north east England. Proc. of 5th Int. Mine Water Congress, Quorn Repro Ltd., Loughgorough, England

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSL5-0018-0004