| Abstract | Given that most mineral resources and raw materials contain radionuclides of natural origin, the exploitation of these resources, mining and mineral processing can result in an increased concentration of radionuclide activity in NORM (naturally occurring radioactive material) waste and residues, which can lead to potential exposure to ionizing radiation. This research focused on activities associated with potential radiation exposure, including coal combustion and natural gas processing. Since the generated waste and residues can contain significant amounts of NORM with often long-lived radionuclides and can adversely affect human health, safety and the environment, environmental monitoring and assessment of the impact of these industrial activities are immensely important. Radiological risk assessment is imperative to assess the possible radiological effects of these industrial processes on the environment. The ERICA Assessment Tool was used to quantify the radiological risk at three research locations related to the mining and oil and gas industry in Croatia. In all samples collected, radioactivity was determined using high-resolution gamma-spectrometry with a method accredited in compliance with the HRN EN ISO/IEC 17025 standard. The performed assessments focused on different spatial and temporal data sets, considering the specifics of each research location. The results of radiological risk assessments confirmed that the overall radiological risk is negligible at all three selected research locations. In all risk assessment scenarios conducted by this research, lichens and bryophytes were the most sensitive organisms with generally the highest predicted dose rates. Indoor exposure was the most significant contributor to the total dose rate in all scenario assessments, with 226Ra as the key factor. The overall results of this spatial assessment suggest that the use of surface soil samples, as opposed to the use of samples from deeper layers, is reasonable since the radiological risk assessment results did not exceed the ERICA Assessment Tool dose rate limit of 10 μGyh−1. A time assessment based on data from the location of a natural gas processing facility showed that neither singular time assessments nor assessments based on time-averaged radiological data resulted in a significant risk to the environment. The results suggest that reliable monitoring and assessment should be used to continuously confirm radiological protection and environmental protection on the site. The results indicate the importance of environmental monitoring in ensuring long-term radiological protection and safety and environmental protection, and also demonstrate the applicability of the ERICA Assessment Tool to confirm the effects of remediation. |
| Abstract (croatian) | S obzirom da većina mineralnih resursa i sirovina sadrži radionuklide prirodnog podrijetla, uglavnom iz lanaca raspada urana i torija, eksploatacija ovih resursa, rudarstvo i oplemenjivanje mineralnih sirovina mogu rezultirati povećanom koncentracijom aktivnosti radionuklida u NORM (engl. naturally occuring radioactive material) otpadu i reziduima, što može dovesti do potencijalne izloženosti ionizirajućem zračenju. Ovo se istraživanje usredotočilo na aktivnosti povezane s potencijalnom izloženošću biote zračenju, uključujući spaljivanje ugljena te proizvodnju i preradu plina. S obzirom da nastali otpad i rezidui mogu sadržavati značajne količine NORM-a, a sadržani radionuklidi često su dugovječni i mogu negativno utjecati na ljudsko zdravlje, sigurnost i okoliš, monitoring okoliša i procjena radiološkog utjecaja ovih industrijskih aktivnosti od iznimne su važnosti. Procjena radiološkog rizika imperativ je za procjenu mogućih radioloških učinaka ovih industrijskih procesa na okoliš.
Ciljevi i hipoteze
Glavni ciljevi ovog istraživanja bili su utvrditi moguću vezu između kvantifikacije radiološkog rizika i dubine uzorkovanja tla, utvrditi moguću vezu između kvantifikacije radiološkog rizika i učestalosti uzorkovanja tla te istražiti potencijalne učinke vrsta proizvodnih aktivnosti na odabranim lokacijama istraživanja na rezultate procjene ukupnog radiološkog rizika. Ovi su se ciljevi temeljili na dvije glavne hipoteze: (i) dubina s koje se uzima uzorak tla za analizu utječe na rezultat procjene radiološkog rizika zbog mehanizama transporta radionuklida u okolišu, (ii) učestalost uzorkovanja (jednokratno ili povremeno praćenje) na određenoj lokaciji, unatoč dugovječnosti radionuklida, utječe na rezultat procjene radiološkog rizika zbog mehanizama transporta radionuklida u okolišu.
Znanstveni doprinos
Rezultati ovog istraživanja korištenjem ERICA Assessment Tool-a omogućuju bolje razumijevanje ovisnosti rezultata procjene radiološkog rizika o dubini i učestalosti uzorkovanja tla na različitim lokacijama istraživanja. U okviru rada, na lokacijama rudarske i naftne i plinske industrije u Hrvatskoj po prvi put je istražen odnos između dubine i učestalosti uzorkovanja tla i rezultirajućeg radiološkog rizika za okoliš (biotu). Dobiveni rezultati doprinose području zaštite od zračenja i daju uvid u pristup odabiru uzoraka, planiranju budućih istraživanja procjene radiološkog rizika i interpretaciji dobivenih rezultata.
Metode i postupci
U svrhu kvantifikacije radiološkog rizika i moguće povezanosti rezultata radiološkog rizika i dubine te učestalosti uzorkovanja tla korišten je ERICA Assessment Tool koji provodi probabilističku kvantifikaciju radiološkog rizika za okoliš kombinirajući radiološke podatke i podatke o prijenosu radionuklida, pritom se oslanjajući se na dostupne baze podataka o referentnim organizmima i radionuklidima (Beresford i dr., 2007; Brown i dr., 2008; Brown i dr., 2016). ERICA Assessment Tool oslanja se na upotrebi referentni organizama (Brown i dr., 2008; Larsson, 2008) što je u skladu s preporukama International Commission on Radiological Protection (ICRP, 2007). Primjena ERICA Assessment Tool-a uključuje širok raspon mogućih izloženosti biote, uključujući izloženosti koje proizlaze iz odobrenih sustava za ispuštanje, potencijalnih ispuštanja radionuklida iz skladišta radioaktivnog otpada, proizvodnje i procesa sanacije koji uključuju rezidue i prirodne radioaktivne materijale te scenarije koji uključuju moguće radiološke ili nuklearne nesreće (Brown i dr., 2008.; Brown i dr., 2016.). Na svim uzorcima s lokacija istraživanja, s obzirom na način prisutnosti ili odlaganje prirodno nastalih radioaktivnih materijala i/ili rezidua, provedena je radiološka karakterizacija metodama visokorezolucijske gamaspektrometrije.
Rezultati i zaključci
Procjene radiološkog rizika, korištenjem ERICA Assessment Tool-a, koje su provedene u sklopu ove disertacije, uključile su tri lokacije povezane s NORM-om u Hrvatskoj, uključujući lokacije na kojima se odlažu rezidui, i to na tzv. legacy odlagalištu ili na saniranom odlagalištu te postrojenje za preradu prirodnog plina. Rezultati provedenih procjena radiološkog rizika potvrdili su da je ukupni radiološki rizik zanemariv na sve tri odabrane lokacije istraživanja. U svim scenarijima procjene rizika provedenim ovim istraživanjem, lišajevi i briofiti su bili najosjetljiviji organizmi s općenito najvećim predviđenim brzinama doze. Unutarnja izloženost najviše je pridonijela ukupnoj brzini doze u svim scenarijima procjene, s 226Ra kao ključnim čimbenikom. Budući da ERICA Assessment Tool-a omogućuje provođenje procjene radiološkog rizika s obzirom na specifičan prostorni i vremenski kontekst pojedinih istraživačkih lokacija, izvršene procjene usmjerene su na različite prostorne i vremenske skupove podataka, s obzirom na specifičnosti svake lokacije. Procjena koja se odnosi na tzv. legacy odlagalište ugljenog pepela i šljake koristila je različite dubine uzorkovanja tla kao ulazne podatke za procjenu u prostornom kontekstu. Ovisno o referentnim organizmima uključenim u procjenu i njihovom staništu, kao što je bio slučaj s dubinom korijena mediteranske flore, dubina uzorka tla može neznatno utjecati na rezultate procjene rizika i akumulaciju radionuklida, ali VI potrebna su daljnja terenska istraživanja kako bi se razjasnio utjecaj dubine s koje je uzet uzorak u unosu radionuklida korijenjem. Vrijednosti koncentracijskih omjera (CR) korištene u procjeni rizika značajno su utjecale na rezultate procjene, pri čemu su procjene ukupne brzine doze bile veće kada je procjena uključivala zadane konzervativne vrijednosti CR alata ERICA Assessment Tool, za razliku od CR vrijednosti specifičnih za lokaciju. Ukupni rezultati ove prostorne procjene upućuju na to da je korištenje površinskih uzoraka tla, za razliku od korištenja uzoraka iz dubljih slojeva, razumno budući da rezultati procjene radiološkog rizika nisu premašili graničnu brzinu doze za procjenu ERICA Assessment Tool-a od 10 μGyh−1. U kontekstu procjena radiološkog rizika na temelju različitih vremenskih skupova podataka, rezultati procjene koji se odnose na sanirano odlagalište ugljenog pepela i šljake pokazali su da su procijenjeni radiološki rizik i odgovarajuće brzine doze za referentne organizme nakon sanacije lokacije bili značajno niži u usporedbi s razdobljem prije sanacije lokacije. Rezultati ukazuju na važnost monitoringa okoliša u osiguravanju dugoročne radiološke zaštite i sigurnosti i zaštite okoliša te također ukazuju na primjenjivost ERICA Assessment Tool-a za potvrdu učinaka sanacije. Vremenska procjena temeljena na podacima s lokacije postrojenja za preradu prirodnog plina pokazala je da niti pojedinačne vremenske procjene niti procjene temeljene na vremenski usrednjenim radiološkim podacima nisu rezultirale značajnim rizikom za okoliš. U svim scenarijima procjene nije uočen određeni trend u procijenjenim brzinama doza. Međutim, rezultati sugeriraju da radiološka zaštita i zaštita okoliša trebaju biti kontinuirano potvrđivani pouzdanim monitoringom i s njim povezanom procjenom. Učinak učestalosti uzorkovanja na odabranim istraživačkim lokacijama na rezultate procjene radiološkog rizika može se smatrati neznatnim, s obzirom na specifičnu lokaciju istraživanja, tj. bez fluktuacija u ispuštanju ili razinama kontaminacije i odsutnosti organizama s kratkim životnim vijekom koji bi mogli biti pogođeni izlaganjem zračenju. U kontekstu vrste industrijskih aktivnosti koje se provode na određenoj lokaciji istraživanja, rezultati procjene radiološkog rizika pokazali su da su predviđanja ukupne brzine doze veća na lokacijama povezanim sa sagorijevanjem ugljena u usporedbi s preradom prirodnog plina, posebno u kontekstu legacy odlagališta ugljenog pepela i šljake koje se ne nadzire. Industrijske aktivnosti prerade prirodnog plina, iako imaju značajan potencijal za izloženost zračenju, zbog primijenjenih strogih standarda zaštite okoliša utvrđene procijenjene ukupne brzine doze nisu bile značajne. |
