Wpływ składowiska fosfogipsów w Wiślince na środowisko (Część I)

• Autorzy: Boryło A. , Skwarzec B. , Olszewski G. , Nowicki W.

Warianty tytułu

EN

Impact of the phosphogypsum disposal site in Wiślinka on the environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było oznaczenie zawartości izotopów 210Po oraz 234U i 238U, jak również metali ciężkich w próbkach wód, fosfogipsów oraz wybranych roślin uprawnych i łąkowych, zebranych w bliskim sąsiedztwie hałdy fosfogipsów w Wiślince. Głównym źródłem radionuklidów na terenie Wiślinki są fosforyty oraz fosfogips, produkowany jako odpad po produkcji kwasu fosforowego przez Gdańskie Zakłady Nawozów Fosforowych. Otrzymane wyniki stężeń radionuklidów polonu i uranu w wodach bezpośrednio otaczających hałdę są znacząco wyższe niż wartości, które otrzymano dla wód Martwej Wisły. Procesy wypłukiwania uranu, pionowa dyfuzja tego nuklidu, jak również opad atmosferyczny są odpowiedzialne za wysokie stężenie uranu w wodzie powierzchniowej ze zbiornika retencyjnego i przepompowni. Stosunkowo niskie stężenia radionuklidów polonu i uranu w wodzie powierzchniowej pobranej wzdłuż głównego nurtu Martwej Wisły wskazują natomiast, że procesy uwolnienia tych radionuklidów do rzeki są powolne. Wartości stosunku aktywności 234U/238U w wodach zbiornika retencyjnego i przepompowni są zbliżone do jedności i mieszczą się w przedziale od 0,92š0,01 do 0,99š0,08, podczas gdy w wodach Martwej Wisły są wyraźnie wyższe od jedności i wynoszą od 1,03š0,07 do 1,17š0,06. Wartości ilorazu izotopów uranu 234U i 238U w wodach zbiornika retencyjnego są charakterystyczne dla próbek glebowych i skalistych, natomiast wartości obliczone dla wód Martwej Wisły są niższe od tych dla wód słodkich pochodzenia opadowego. Najwyższe stężenie polonu i uranu zmierzono w wodach zbiornika retencyjnego, gdzie wynosiło ono odpowiednio 166š1 mBqźdm-3 oraz 14430š69 mBqźdm-3. Próbki fosfogipsów z terenu Wiślinki są bardziej wzbogacone w izotop polonu 210Po, podczas gdy izotopy 234U i 238U wiążą się z wodami otaczającymi hałdę. Stężenie uranu 238U w próbkach fosfogipsów mieściło się w szerokim zakresie od 48,1š1,0 Bqźkg-1 w próbkach z 1997 roku do 8š0,5 Bqźkg-1 w próbkach z roku 2007, natomiast stężenie polonu było znacząco wyższe 613š13 and 695š9 Bqźkg-1, co związane jest z różną separacją tych nuklidów podczas produkcji kwasu fosforowego, bowiem izotopy uranu dążą do wiązania się z frakcją produkowanego kwasu fosforowego, podczas gdy izotopy polonu 210Po trafiają do frakcji fosfogipsów. Stosunek aktywności 234U/238U w próbkach fosfogipsów był zbliżony do jedności (0,90š0,06 i 1,03š0,03). Dla większości analizowanych roślin zmierzono również bardzo duże zawartości żelaza oraz nieco wyższe stężenia pozostałych metali w stosunku do roślin z innych obszarów Polski, nie narażonych bezpośrednio na zanieczyszczenia metalami ciężkimi. Wiąże się to prawdopodobnie z bezpośrednią emisją z hałdy, jak też pokryciem jej wierzchniej warstwy osadem ściekowym. Duża zawartość żelaza jest natomiast związana z dużą zawartością tego pierwiastka w wodach Żuław Gdańskich.

EN

The aim of the study was to determine the content of the 210Po, 234U and 238U isotopes as well as heavy metals in samples of water, phosphogypsum, crop and meadow plants collected in a close vicinity of the phosphogypsum heap in Wiślinka. The main sources of radionuclides at the Wiślinka site include phosphorite and phosphogypsum - waste from the processes of phosphoric acid production at the Phosphorous Fertilisers Plant in Gdańsk. The data of polonium and uranium radionuclides concentrations in water directly surrounding the waste heap are considerably higher than the values determined in the water of the Martwa Wisła River. High concentration of uranium in the surface water of the retention reservoir and the pumping station is attributed to the washout processes and a vertical diffusion of this nuclide as well as atmospheric precipitation. At the same time a relatively low concentration of uranium and polonium detected in the surface water of the Martwa Wisła River sampled along its main current indicates that the release of these radionuclides to the river is slow. The values of the 234U/238U activity rate in waters of the retention reservoir and the pumping station are close to one and fall in the range of 0,92š0,01 to 0,99š0,08, whereas in the Martwa Wisła water they are significantly above one i.e. in the range of 1,03š0,07 to 1,17š0,06. The values of the uranium 234U and 238U quotient in the water of the retention reservoir are typical for soil and rock samples while the values calculated for the Martwa Wisła water are below the typical values for fresh water of precipitation origin. The highest polonium and radium concentration was measured in the water of the retention reservoir : 166š1 mBqźdm-3 and 14430š69 mBqźdm-3, respectively. The phosphogypsum samples from the Wiślinka site are more enriched with polonium isotope 210Po, whereas isotops 234U and 238U are bound with waters surrounding the waste heap. The concentration of uranium 238U in phosphogypsum samples was in the range of 48,1š1,0 Bqźkg-1 in samples collected in 1997 to 8š0,5 Bqźkg-1 in samples collected in 2007. Polonium concentration was significantly higher i.e. 613š13 and 695š9 Bqźkg-1, due to a different separation of these nuclides in the phosphoric acid production process. Uranium isotopes tend to bind with the fraction of the produced phosphoric acid while the isotopes of polonium 210Po bind with the phosphogypsum fraction. The activity rate of 234U/238U in phosphogypsum samples was close to one (0,90š0,06 and 1,03š0,03). In majority of plant samples, a very high Fe content as well as elevated concentrations of other metals were observed compared to plants originating from other regions of Poland without a direct exposure to heavy metals contamination. This can be attributed to a direct emission from the waste heap as well as its covering with a sewage sludge top layer. High content of iron may result from its high concentration in waters of the Żuławy Gdańskie area.

Słowa kluczowe

PL

zanieczyszczenie środowiska; ochrona środowiska; osady ściekowe; zanieczyszczenie metalami ciężkimi

EN

environmental pollution; environmental protection; sewage sludge; heavy metals contamination

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Przemysłu Hutniczego w Polsce, Zarząd Główny
• Czasopismo: Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 45, nr 2
• Strony: 70--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Boryło A.

autor

Skwarzec B.

autor

Olszewski G.

autor

Nowicki W.

• Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, Katedra Analityki i Radiochemii Środowiska, ul. Sobieskiego 18/19, 80-952 Gdańsk

Bibliografia

• [1] Garcia-Leon M., Martinez-Aquirre A., Perianez R., Bolivar J.P., Garcia-Tenorio R., Levels and behavior of natural radioactivity in the vicinity of phosphate fertilizer plants, J. Radioanal. Nucl. Chem., 197, 173-184, 1995.
• [2] Timmermans C.W.M., Van der Steen J., Environmental and occupational impact of natural radioactivity from some non-nuclear industries in the Netherlands, Environ. Radioactivity, 32, 97-114, 1996.
• [3] Bem H., Radioaktywność w środowisku naturalnym, Polska Akademia Nauk, Oddział w Łodzi, komisja Ochrony Środowiska, Łódź, 2005.
• [4] Camplin W.C., Baxter A.J. Round G.D., The radiological impact of discharges of natural radiobuclides from a phosphate plant in the United Kingdom, Environ.Int., 22, S259-S270, 1996.
• [5] Source and effects of ionizing radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects off Atomic Radiation, UNSCEAR 1993 Report, United nations, New York, 1993.
• [6] Baxter M.S., Technologically enhanced radioactivity. An overview, J. Environ. Radioactivity, 32, 3-17, 1996.
• [7] Azouazi M., Quahidiy., Fakhi S., Anders Y., Abbe J.Ch., Benmansour M., Natural radioactivity in phosphates, pgosphogypsum and natural waters in Marocco, J. Environ. Radioactivity, 54, 231-242, 2001.
• [8] Betti M.L., Aladave de las Heras, Janssens A., Henrich E., Hunter G., Gerchikov M., Dutton M., Van Weers A.W., Nielsen S., Simmonds J., Bexon A., Sazykina T., Results of the European Commission Marina II Study. Part II – effects of discharges of naturally occurring radioactive material, J. Environ. Radioactivity, 74, 255-277, 2004.
• [9] Hosseini S. A., Naturally occurring radioactivity in the city and across near by cities in Iran, Journal of Applied Sciences, 7(20), 3091-3095, 2007.
• [10] Einsbud M., Environmental radioactivity, Third edition, Academic Press, San Diego, 1987.
• [11] Pelegrina A. J. M., Martinez-Aguirre A., Natural radioactivity in groundwaters around a fertilizer factory complex in Spain. Appl. Radiat. Isot., 55, 419-423, 2001.
• [12] Makweba M.M., Holm E., The natural radioactivity of the rock phosphate, phosphatic products and their environmental implications, Sci. Total Environ., 133, 99-110, 1993.
• [13] Ahmed N.K., El-Arabi A.G.M., Natural radioactivity in farm soil and phosphate fertilizer and its environmental implications in Qena governorate, Upper Egypt, J. Environ. Radioactivity, 84, 51-64, 2005.
• [14] Skwarzec B., Radiochemia środowiska i ochrona radiologiczna, Wydawnictwo DJ s.c., 2002.
• [15] CLOR, Centralne laboratorium Ochrony Radiologicznej, Badania radiologiczne w otoczeniu składowiska fosfogipsów w Wiślince, Raport, Warszawa 2005.
• [16] Skwarzec B., Polon, uran i pluton w ekosystemie południowego Bałtyku, Rozprawy i monografie, 6, Instytut Oceanologii PAN, Sopot, 1995.
• [17] Boryło A., Nowicki W., Skwarzec B., Isotopes of polonium 210Po, uranium 234U and 238U for industrialized areas in Poland (Wiślinka), Int. J. Environ. Anal. Chem., 89, 8-12, 677-685, 2009.
• [18] Skwarzec B., Boryło A., Strumińska D., Activity disequilibrium between 234U and 238U isotopes in Southern Baltic, Water, Air and Soil Pollution, 159, 165-173, 2004
• [19] Hull C.D., Burnett W.C., Radiochemistry of Florida phosphogypsum, J. Environ. Radioactivity, 32(3), 213-238, 1996.
• [20] Bolivar J.P., García-Tenorio R., García-León M., On the fractionation of natural radioactivity in the production of phosphoric acid by the wet acid method, J. Radioanal. Nucl. Chem., 214, 77-88, 1996.
• [21] Bolivar J.P., García-Tenorio R., García-León M., Fluxes and distribution of natural radioactivity in the production and use of fertilizers, Appl. Radiat. Isot. 46, 6/7, 717-718, 1995.
• [22] Skwarzec B., Boryło A., Kosińska A., Radzajewska S., Polonium (210Po) and uranium (234U, 238U) in water, phosphogypsum and their bioaccumulation in plants around phosphogypsum waste heap in Wiślinka (northern Poland), Nukleonika, 55(2),187-193, 2010.
• [23] Skwarzec B., Jahnz-Bielawska A., Boryło A., The inflow of uranium 234U and 238U from the Vistula River catchment area to the Baltic Sea, Radiochimica Acta, 98, 367-375, 2010
• [24] WHO, Guidelines for drinking water quality. Geneva: World Health Organisation, 1993.
• [25] Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej Nr L 364 z dnia 20 grudnia 2006 r.
• [26] Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska, Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Chełmie, Uniwersytet Marii Curie - Skłodowskiej w Lublinie, „Metale ciężkie w środowisku i ich analiza”. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Chełm 1995.
• [27] Prace Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych pod redakcją Stanisława Hałwiczki, „Metale ciężkie w środowisku”. Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok, 2008.
• [28] Chruścielewski W., Olszewski J., Kamiński Z., Rozpoznanie zagrożenia radiacyjnego związanego z transportem, przeróbką i magazynowaniem fosforytów i wyrobów pochodzących z ich przerobu, Medycyna Pracy, 5, 391-401, 1999.
• [29] Olszewska-Wasiołek M., Estimates of the occupational radiological hazard in the phosphate fertilizers industry in Poland, Rad. Prot. Dosim, 58, 269-276, 1995.