Natural background gamma radiation in the urban space of Walbrzych

• Autorzy: Nowak K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2016.10(1)006

Warianty tytułu

PL

Naturalne tło promieniowania gamma w przestrzeni miejskiej Wałbrzycha

• Konferencja: ECOpole’15 Conference (14-16.10.2015, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Walbrzych is the second most populous city of dolnoslaskie voivodeship, with the population of over 117 000 inhabitants. It is one of the largest cities within the Sudety Mountains with the area of approximately 85 km2. From the geological point of view it is situated at the junction of three units: the Gory Sowie Massif, the Swiebodzice Basin and the Intra-Sudetic Basin. Each of this unit consists of various rocks which are characterised by various natural radionuclides content, resulting in various gamma dose rates in air within Walbrzych area. The landscape of the city largely is formed by an anthropogenic activity, mainly coal mining. Within the city there are thirty two heaps of wastes after the coal mining. The gamma spectrometric research of natural background gamma radiation in the urban space of Walbrzych was carried out. In situ measurements were performed by means of portable gamma spectrometer RS 230 with a BGO detector and dimensions of 259 mm × 81 mm × 96 mm. The device displays potassium K [%], equivalent uranium eU [ppm] and equivalent thorium eTh [ppm] contents, as well as absorbed gamma dose rate in air at the height of 1 meter generated by these radionuclides [in nGy/h]. The investigations were divided into two stages. In the first one, the content of K, eU and eTh in various types of rocks was examined. Measurements were performed on 14 outcrops of various aged rocks within all the three units (from Proterozoic gneisses of the Gory Sowie Massif to Pleistocene sands and gravels covering the Swiebodzice Basin) and on a heap. In the second stage the spatial distribution of natural radionuclides and gamma dose rate within the city was examined. Forty measurements were performed in the nodes of regular grid with the mesh size of 1.5 km. Taking into account that gamma dose rate in air mostly is formed by radionuclides present in the top 30-centimetres ground surface, the type of material covering the ground in measurement points was noted. Performed investigations showed that among rocks occurring within Walbrzych city, late Carboniferous trachyandesites, outcropping in the old quarry in Podgorze II district (the Intra-Sudetic Basin), were the most radioactive. The mean content of K, eU and eTh was 3.8%, 4.0 and 18.3 ppm, respectively which generated absorbed gamma dose rate equal to 121.2 nGy/h. Late Carboniferous conglomerates and sandstones of the Glinik Formation (the Intra-Sudetic Basin) are characterised by the lowest radioactivity. The mean content of K, eU and eTh was 0.6%, 1.5 and 5.1 ppm, respectively which generated absorbed gamma dose rate equal to 29.6 nGy/h. The analysis of spatial distribution of absorbed gamma dose rate showed that Srodmiescie district and the vicinity of Ksiaz Castle are characterised by the highest natural background gamma radiation. Absorbed dose rates with values of over 100 nGy/h were noted in places where the ground was covered by granite cobblestone. The lowest natural background gamma radiation was observed in points situated on the outskirts of the city, in places with relatively natural soils.

PL

Wałbrzych jest drugim najludniejszym miastem województwa dolnośląskiego, liczącym ponad 117 tys. mieszkańców. Jest jednym z największych miast Sudetów, o powierzchni ok. 85 km2. Pod względem geologicznym leży na styku trzech jednostek geologiczno-strukturalnych: bloku sowiogórskiego, depresji Świebodzic oraz niecki śródsudeckiej. Każdą z tych jednostek budują różnorodne skały, charakteryzujące się zróżnicowaną zawartością naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, co sprawia, że moc dawki promieniowania gamma w powietrzu pochodząca od naturalnych radionuklidów rozproszonych w skałach podłoża i glebie waha się w szerokich granicach na terenie Wałbrzycha. Krajobraz miasta w dużej mierze ukształtowany jest przez działalność człowieka. Pozostałością po eksploatacji węgla kamiennego są 32 hałdy. Przeprowadzono gamma spektrometryczne badania naturalnego tła promieniotwórczego w przestrzeni miejskiej Wałbrzycha. Pomiary in situ były wykonywane przy pomocy przenośnego spektrometru gamma RS 230 o wymiarach 259 mm × 81 mm × 96 mm, wyposażonego w detektor BGO. Urządzenie podaje zawartość potasu K [%] oraz równoważne zawartości uranu eU [ppm] i toru eTh [ppm], a także moc dawki pochłoniętej w powietrzu na wysokości 1 metra generowanej przez te radionuklidy [nGy/h]. Badania składały się z dwóch etapów. W pierwszym zbadano zawartość K, eU i eTh w różnych typach skał podłoża, wykonując pomiary na 14 wychodniach różnowiekowych skał w obrębie trzech jednostek geologiczno-strukturalnych (od proterozoicznych gnejsów bloku sowiogórskiego po plejstoceńskie piaski i żwiry pokrywające depresję Świebodzic) oraz na hałdzie odpadów powęglowych. W drugim etapie zbadano przestrzenny rozkład zawartości naturalnych radionuklidów oraz mocy dawki promieniowania gamma na terenie miasta, wykonując 40 pomiarów w węzłach regularnej siatki o wielkości oczek 1,5 km. Uwzględniając fakt, że moc dawki promieniowania gamma w powietrzu kształtują głównie radionuklidy znajdujące się w 30-centymetrowej wierzchniej warstwie podłoża, zanotowano rodzaj pokrycia gruntu w badanych punktach. Przeprowadzone badania wykazały, że wśród skał występujących na terenie Wałbrzycha najbardziej radioaktywne są późnokarbońskie trachyandezyty odsłaniające się w starym kamieniołomie w dzielnicy Podgórze II (niecka śródsudecka). Zawartość K, eU i eTh wynosi średnio 3,8%, 4,0 i 18,3 ppm, odpowiednio, generując moc dawki pochłoniętej w powietrzu równą 121,2 nGy/h. Najniższą radioaktywnością charakteryzują się późnokarbońskie zlepieńce i piaskowce formacji z Glinika (niecka śródsudecka). Zawartość K, eU i eTh wynosi średnio 0,6%, 1,5 i 5,1 ppm, odpowiednio, generując moc dawki pochłoniętej w powietrzu równą 29,6 nGy/h. Analiza przestrzennego rozkładu mocy dawki pochłoniętej wykazała, że najwyższym tłem promieniowania gamma charakteryzuje się dzielnica Śródmieście oraz rejon zamku Książ. Moc dawki pochłoniętej o wartości ponad 100 nGy/h odnotowano w miejscach, w których grunt pokryty został kostką granitową. Najniższe tło promieniowania gamma zaobserwowano natomiast w punktach znajdujących się na obrzeżach miasta, w miejscach występowania względnie naturalnej gleby.

Słowa kluczowe

EN

natural background gamma radiation; gamma radiation; potassium; uranium; thorium; Sudety Mts.

PL

naturalne tło promieniotwórcze; promieniowanie gamma; potas; uran; tor; Sudety

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 47--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowak K.

• Institute of Geological Sciences, University of Wroclaw, pl. M. Borna 9, 50-204 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• [1] Orgün Y, Altinsoy N, Sahin SY, Güngör Y, Gültekin AH, Karahan G, et al. Natural and anthropogenic radionuclides in rocks and beach sands from Ezine region (Canakkale), Western Anatolia, Turkey. Appl Radiat Isotopes. 2007;65:739-747. DOI: 10.1016/j.apradiso.2006.06.011.
• [2] El Galy MM, El Mezayn AM, Said AF, El Mowafy AA, Mohamed MS. Distribution and environmental impacts of some radionuclides in sedimentary rocks at Wadi Naseib area, southwest Sinai, Egypt. J Environ Radioact. 2008;99(7):1075-82. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2007.12.012.
• [3] Joshuaa EO, Ademolaa JA, Akpanowoa MA, Oyebanjoa OA, Olorodeb DO. Natural radionuclides and hazards of rock samples collected from Southeastern Nigeria. Radiat Meas. 2009;44:401-404. DOI: 10.1016/j.radmeas.2009.04.002.
• [4] Rafiquea M, Khana AR, Jabbarb A, Rahmanc SU, Kazmia SJA, Nasird T, et al. Evaluation of radiation dose due to naturally occurring radionuclides in rock samples of different origins collected from Azad Kashmir. Russ Geol Geophys. 2014;55:1103-1112. DOI: 10.1016/j.rgg.2014.08.005.
• [5] Rani A, Mittal S, Mehra R, Ramola RC. Assessment of natural radionuclides in the soil samples from Marwar region of Rajasthan, India. Appl Radiat Isot. 2015;101:122-6. DOI: 10.1016/j.apradiso.2015.04.003.
• [6] Clouvas A, Xanthos S, Antonopoulos-Domis M. Extended survey of indoor and outdoor terrestrial gamma radiation in Greek urban areas by in situ gamma spectrometry with a portable Ge detector. Radiat Prot Dosim. 2001;94(3):233-246. DOI: 10.1093/oxfordjournals.rpd.a006495.
• [7] Cresswell AJ, Sanderson DCW, Harrold M, Kirley B, Mitchell C, Weirb A. Demonstration of lightweight gamma spectrometry systems in urban environments. J Environ Radioactiv. 2013;124:22-28. DOI:10.1016/j.jenvrad.2013.03.006.
• [8] Licínio MV, Freitas AC, Evangelista H, Costa-Gonçalves A, Miranda M, Alencar AS. A high spatial resolution outdoor dose rate map of the Rio de Janeiro city, Brasil, risk assessment and urbanization effects. J Environ Radioactiv. 2013;126:32-39. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2013.07.012.
• [9] Nowak KJ, Solecki AT. Factors affecting background gamma radiation in the urban space. J Elem. 2015;20(3):653-665. DOI: 10.5601/jelem.2014.19.4.755.
• [10] Stańczak J, Znajewska A, Cierniak M, Daniłowska A, Urbanowicz M, Kostrzewa Z, et al. Size and structure of population and vital statistics in Poland by territorial division in 2014. Warszawa: Central Statistical Institute; 2015. http://stat.gov.pl/download/gfx/portalinformacyjny/en/defaultaktualnosci/3286/3/8/1/p_population_size_structure_31-12-2013.pdf (in Polish and English).
• [11] Strzelecki R, Wołkowicz S, Nałęcz T. Radioactive elements and radioecological hazard in towns of the Sudetic region (SW Poland). Prz. Geol. 2000;48:1139-1150. https://geojournals.pgi.gov.pl/pg/article/view/15435/13029.
• [12] Koperski J. Exposure of urban populations to natural gamma background in Poland. Radiat Prot Dosim. 1984;8(3):163-17l. http://rpd.oxfordjournals.org/content/8/3/163.
• [13] Solecki AT, Śliwiński WR, Tchorz-Trzeciakiewicz DE. The Świebodzice and Intra-Sudetic basins - geosites of syn- and postorogenic Variscan molasse. In: Solecki AT, editor. Geoeducational Potential of the Sudety Mts. Wrocław: Drukarnia Argi Wrocła; 2008. http://geopark.org.pl/Rozne/geoeducationalpotential.pdf.
• [14] IAEA. Guidelines for radioelement mapping using gamma ray spectrometry data. IAEA-TECDOC-136. 2003. http://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/te_1363_web.pdf.
• [15] Haydukiewicz A, Olszewski S, Porębski S, Teisseyre A. Szczegółowa mapa geologiczna Sudetów w skali 1:25000 [Detailed geological map of Sudety Mts. in the scale of 1:25000]. Wałbrzych: Arkusz Wałbrzych (Walbrzych sheet). Państwowy Instytut Geologiczny; 1982. http://sudety.pgi.gov.pl/Arkusze/as77.htm.
• [16] Papastefanou C. Measurement of naturally occurring radionuclides with several detectors: advantages and disadvantages. In: Aycik GA, editor. NATO Science for Peace and Security. Series B: Physics and Biophysics 2009:221-246. http://www.australasiancancer.org/journal__/download-article.php?id=333.
• [17] http://www.um.walbrzych.pl/sites/default/files/statystyka_i_gospodarka_gminy.pdf.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.