Skażenia promieniotwórcze środowiska i człowieka w Polsce

Radioactive contamination of the environment and man in Poland

Abstract: Concentrations of natural radionuclides (²³⁸U, ²³⁴U, ²³⁰Th, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb, ²¹⁰Po, ²³²Th, ²²⁸Th) and of ^134,137Cs in soil, surface waters, and in air near ground level were presented. Annual intakes of these radionuclides with foodstuffs and resultant annual effective doses were given for adult population.

1. Wstęp

Radionuklidy obecne w środowisku są źródłem zarówno zewnętrznej jak i wewnętrznej ekspozycji na promieniowanie jonizujące wszystkich żywych organizmów: roślin, zwierząt i człowieka. Z roślinami i artykułami pochodzenia zwierzęcego oraz z wodą radionuklidy dostają się do człowieka i mogą być inkorporowane w tkankach. Poza nielicznymi wyjątkami, łańcuchy pokarmowe są główną drogą przechodzenia radionuklidów do człowieka. Do wyjątków tych należy pluton i gazy promieniotwórcze takie jak radon i toron, dla których główną drogą jest droga inhalacyjna. Stopień inkorporacji w tkankach i narządach zależy od rodzaju radionuklidu, właściwości chemicznych i na ogół jest różny w różnych tkankach.

Poziom izotopów promieniotwórczych naturalnych w danym rejonie jest na ogół stały, chociaż może ulegać pewnym wahaniom wynikającym z działalności człowieka, takich jak przemysł wydobywczy, spalanie kopalin, stosowanie nawozów fosfatowych, odprowadzanie wód kopalnianych do zbiorników wodnych.

Izotopy pochodzenia sztucznego wprowadzone zostały do środowiska głównie na skutek próbnych wyników jądrowych, które zakończyły się na dużą skalę na początku lat sześćdziesiątych, oraz w wyniku awarii jądrowych, z których najpoważniejszą była awaria czarnobylska w 1986 roku. Poziom tych radionuklidów w środowisku ulega zmniejszaniu w miarę upływu czasu od ich uwolnienia do atmosfery, co wiąże się z ich rozpadem.

W niniejszej pracy omówiono ważniejsze izotopy naturalne (²³⁸U, ²³⁴U, ²³⁰Th, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb, ²¹⁰Po, ²³²Th i ²²⁸Th) i dwa izotopy pochodzenia sztucznego (¹³⁷Cs, ¹³⁴Cs).

2. Skażenia gleby

Stężenia naturalnych izotopów promieniotwórczych w glebach polskich jest dość zróżnicowane, ale nie odbiega od poziomów normalnych. Stężenie ²²⁶Ra na większości obszaru Polski jest mniejsze od 20 Bqkg-1 gleby. Najniższa stężenie tego radionuklidu wynosi 4.2 Bqkg-1, a najwyższe - 124 Bqkg-1 i jest zlokalizowane w rejonie jeleniogórskim. Stężenia ²¹⁰Pb w glebach Polski mieszczą się w zakresie od 7,9 do 91,2 Bq kg-1, natomiast stężenia ²²⁸Ac od 3,7 do 86 Bq kg-1 [1].

Średnie skażenie ¹³⁷Cs gleby w Polsce, określone w 1990 roku w warstwie od 0-10 cm wynosiło średnio 4,72 kBq m-2 i mieściło się w granicach od 0,76 do 54,5 kBq m-2, w 1996 roku średnie skażenie gleby tym radionuklidem było niższe (3,65 kBq m-2); spadek skażenia spowodowany był rozpadem promieniotwórczym ¹³⁷Cs i w pewnym stopniu jego migracją do głębszych warstw. Średnie skażenie ¹³⁴Cs gleby w 1990 roku wynosiło 0,51 kBq m-2, z zakresem od 0,02 do 6,82 kBq m-2, natomiast w 1996 poziom tego radionuklidu w glebie niewiele przekraczał tło [2].

3. Wody powierzchniowe

Od roku 1994 prowadzone są w Polsce oznaczenia ²²⁶Ra, 3H i ¹³⁷Cs w wodach powierzchniowych oraz ²²⁶Ra i ¹³⁷Cs w osadach dennych [3]. Próbki pochodzą z dorzecza Wisły i Odry, z rzek Przymorza oraz kilku jezior. Poziom ¹³⁷Cs w wodzie wykazuje niewielką tendencją malejącą, lecz nadal jest wyższy niż przed awarią czarnobylską. Stężenie tego radionuklidu w osadach dennych jest wyższe w rejonach, w których obserwowano wyższą depozycję tego radionuklidu po awarii czarnobylskiej. Pomiary stężeń Ra-226 w komponentach środowiska wodnego Wisły i Odry wskazują, że górna Wisła oraz środkowa Odra, a także Nysa Łużycka cechują się podwyższonymi stężeniami tego radionuklidu. W przypadku Wisły jest to wynik działalności przemysłu wydobycia węgla kamiennego na Górnym Śląsku oraz prawdopodobnie przemysłu miedziowego w przypadku Nysy Łużyckiej i Odry. W Wiśle stężenie Ra-226 maleje wzdłuż jej biegu.

Poziom zawartości trytu w wodach powierzchniowych jest dość stały; w roku 1998 średnie stężenie wynosiło 1,5 BqL-1 i jest ono około 3 razy wyższe od poziomu przed próbami wybuchami jądrowymi.

4. Przyziemna warstwa powietrza atmosferycznego

Wyniki pomiarów radioaktywności przyziemnej warstwy powietrza atmosferycznego prowadzone w sieci stacji ASS-500 wskazują, że w roku 1997 średnie roczne stężenie ²²⁶Ra wynosiło 10,1 ?Bqm-3, ²¹⁰Pb 430 ?Bqm-3, a średnie stężenie ¹³⁷Cs - 1,6 ?Bq m-3. Poziom izotopów naturalnych w warstwie przyziemnej powietrza atmosferycznego był na ogół stały, podczas gdy stężenie ¹³⁷Cs zmniejszało się w kolejnych latach po awarii czarnobylskiej [4].

5. Naturalne i sztuczne izotopy w pożywieniu ludności Polski

Znajomość zawartości radionuklidów w pożywieniu umożliwia ocenę wielkości ich dziennego i rocznego wchłonięcia, a stąd ocenę skażeń wewnętrznych i wielkość pochłoniętych dawek. Wielkość wchłonięć określano z analizy całodziennego pożywienia, pobieranego zazwyczaj w miejscach zbiorowego żywienia, oraz na podstawie oznaczenia stężeń radionuklidów w poszczególnych artykułach żywnościowych i statystycznych danych o spożyciu [5,6].

Na podstawie otrzymanych danych obliczono średnie roczne wchłonięcia izotopów uranu, toru, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb i ²¹⁰Po przez dorosłych mieszkańców Polski [7] (Tabela 1). Roczne wchłonięcia badanych izotopów w Polsce na ogół nie odbiegają od wchłonięć obserwowanych w innych krajach. Wyjątek stanowią ²¹⁰Pb i ²¹⁰Po, które w Japonii i Portugalii wchłaniane są w znacznie większych ilościach, co wiąże się z dużym spożyciem artykułów pochodzenia morskiego w tych krajach. Udział poszczególnych artykułów jako źródła izotopów w całodziennym pożywieniu jest różny, w przypadku uranu decydujące znaczenie ma woda (około 60% całkowitego wchłonięcia), a w przypadku ²¹⁰Po - ryby (ponad 30%).

Po awarii czarnobylskiej szczególną uwagę zwrócono na izotopy promieniotwórcze cezu. W pierwszym roku po awarii w rejonie północno-wschodniej Polski roczne wchłonięcie ¹³⁷Cs ocenione na podstawie analizy produktów żywnościowych wynosiło około 8000 Bq, natomiast ¹³⁴Cs - około 3000 Bq . Badania kontynuowano do roku 1992. W tym czasie wchłonięcia zmniejszały się wykładniczo, półokres dla ¹³⁷Cs wynosił 1,72 lat, a dla ¹³⁴Cs - 0,97 lat [8]. Według ocen przeprowadzonych w roku 1993, średnia roczna podaż ¹³⁷Cs wynosiła 518 Bq i pozostawała na podobnym poziomie do 1998 roku [9].

6. Dawki skuteczne od izotopów promieniotwórczych w pożywieniu

Na podstawie średnich rocznych wchłonięć izotopów naturalnych przez dorosłych mieszkańców Polski obliczono roczne dawki skuteczne. Do obliczeń zastosowano współczynniki konwersji, określające dawkę pochodzącą od jednostkowego wchłonięcia radionuklidu drogą pokarmową podaną w Publikacji 67 ICRP (1994) oraz w Publikacji 69 ICRP [1995] (Tabela 2). Roczna dawka skuteczna od omawianych naturalnych izotopów promieniotwórczych wynosi 90,0 ?Sv. Dawka ta jest prawie dwukrotnie niższa od dawki od 40K obecnego w ciele osób dorosłych (165 ?Sv) i jest ona porównywalna z dawką od ^134,137Cs w pierwszym roku po awarii czarnobylskiej [ 8].

Literatura

[1] J.Jagielak, M.Biernacka, J.Henschke, A.Sosińska , Radiologiczny Atlas Polski 1977, (PAPIOŚ, CLOR, PAA, Warszawa 1998).
[2] J.Jagielak, M.Biernacka, J.Henschke, A.Sosińska, M.Baranowski, R.Jankowski, Radiologiczny Atlas Polski, (CLOR, PAA, Warszawa 1992).
[3] T.Wardaszko, I.Radwan, R.Klimkowski, Z.Pietrzak-Flis, Monitoring skażeń promieniotwórczych: pomiary skażeń promieniotwórczych wód i osadów dennych rzek i jezior, Sprawozdanie końcowe, CLOR, Warszawa 1999.
[4] M.Biernacka, M.Bysiek, Wyniki pomiarów radioaktywności przyziemnej warstwy powietrza atmosferycznego prowadzonych w 1997 r. w sieci stacji ASS-500, Raport CLOR nr 137, Warszawa , 1998.
[5] Z.Pietrzak-Flis, E.Chrzanowski, S.Dembińska, Sci. Total Environ., 203, 157 (1997).
[6] Z.Pietrzak-Flis, M.M.Suplińska, L.Rosiak, J.Radioanal. Nucl. Chem., 222, 189 (1997).
[7] Z.Pietrzak-Flis, Postępy Techniki Jądrowej, 42, 18 (1999).
[8] Z.Pietrzak-Flis, P.Krajewski, Health Phys., 67, 115 (1994).
[9] D.Grabowski, W.Kurowski, W.Muszyński, B.Rubel, G.Smagała, J.Świętochowska, Skażenia promieniotwórcze środowiska i żywności w Polsce w 1998 roku, Raport CLOR nr 139, Warszawa 1999. Tabela 1. Średnie roczne wchłonięcia z pożywieniem naturalnych izotopów promieniotwórczych, Bq

Izotop	²³⁸U	²³⁴U	²³²Th	²³⁰Th	²²⁸Th	²²⁶Ra	²¹⁰Pb	²¹⁰Po
Roczne wchłonięcie	6,12ą 0,53	8,37ą 2,34	1,09ą 0,13	1,74ą 0,34	4,92ą 1,12	18,6ą 1,48	43,4ą 7,81	44,0ą 11,3

Tabela 2. Średnie roczne dawki skuteczne od naturalnych izotopów promieniotwórczych pobieranych z pożywieniem przez dorosłych mieszkańców Polski, ?Sv

Izotop	²³⁸U	²³⁴U	²³²Th	²³⁰Th	²²⁸Th	²²⁶Ra	²¹⁰Pb	²¹⁰Po	Suma
Dawka skuteczna	0,28ą 0,02	0,42ą 0,12	0,25ą 0,03	0,37ą 0,07	0,35ą 0,08	5,20ą 0,418	30,4ą 5,47	52,8ą 13,6	90,0ą 14,6