Polonium, uranium and plutonium radionuclides in aquatic environment of Poland and Southern Baltic

• Autorzy: Skwarzec B.

Warianty tytułu

PL

Radionuklidy polonu, uranu i plutonu w środowisku wodnym Polski i południowego Bałtyku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper were presented the results of study for determination of natural (polonium 210Po, uranium 234U and 238U) and artificial (plutonium 238Pu, 239+240Pu and 241Pu) alpha radionuclides in aquatic environment of Poland and southern Baltic Sea as well as the recognition of their accumulation in marine trophic chain. The obtained results indicated that Vistula and Odra as well as Rega, Parsęta and Słupia are important sources of analyzed radionuclides in southern Baltic Sea. Total annual runoff of polonium, uranium and plutonium from Vistula, Odra and Pomeranian rivers to the Baltic Sea was calculated as about 95 GBq of 210Po, 750 GBq of 234+238U and 160 MBq of 238+239+240Pu. Investigation on the polonium 210Po, uranium 234U and 238U, as well as and plutonium 238Pu, 239+240Pu and 241Pu. concentration in Baltic biota revealed that these radionuclides, especially polonium and plutonium, are strongly accumulated by some species. The results indicate that the Baltic organisms accumulate polonium and plutonium from environment and the bioconcentration factors (BCF) range from 25 to 27 000. The Baltic Sea algae, benthic animals and fish concentrate uranium only to a small degree. In Baltic sediments, the concentration of uranium increases with core depth and it is connected with the diffusion of 234U, 235U and 238U from sediments via intersticial water to bottom water. The values of 234U/238U activity ratio in the sediments indicated that the possible reduction process of U(VI) to U(IV) and the removing of autogenic uranium from seawater to sediments in the Gdańsk Deep and Bornholm Deep constitutes a small part only.

PL

W pracy przestawiono wyniki badań nad występowaniem naturalnych (polon 210Po, uran 234U i 238U) i sztucznych (pluton 238Pu, 239+240Pu i 241Pu) radionuklidów alfa promieniotwórczych w środowisku wodnym Polski i południowego Bałtyku, jak również rozpoznanie procesu ich nagromadzania w morskim łańcuchu troficznym. Wyniki badań wykazały, że Wisła i Odra oraz Rega, Słupia i Parsęta są ważnymi źródłami analizowanych radionuklidów w południowym Bałtyku. Całkowity roczny spływ polonu, uranu i plutonu wodami Wisły, Odry i rzek Przymorza został obliczony na 95 GBq dla 210Po, 750GBq dla 234+238U oraz 166 MBq dla 238+239+240Pu. Badania zawartości polonu 210Po, uranu 234U i 238U, jak również plutonu 238Pu, 239+240Pu oraz 241Pu w organizmach bałtyckich wykazały silne nagromadzanie w nich radionuklidów, szczególnie polonu i plutonu. Wartości współczynnika nagromadzania (BCF) polonu i plutonu w organizmach południowego Bałtyku mieszczą się w szerokim przedziale wartości od 25 do 27000. Bałtyckie wodorosty i organizmy zwierzęce nagromadzają uran w niewielkim stopniu. Z kolei w osadach bałtyckich stężenie uranu wzrasta z głębokością rdzeni, co związane jest z dyfuzją izotopów 234U, 235U i 238U za pomocą wody porowej do wody naddennej. Analiza wartości stosunku aktywności 234U/238U w osadach wykazała, że możliwa redukcja U(VI) do U(IV) i usuwanie autogenicznego uranu z wody morskiej do osadów w redukcyjnych rejonach Bałtyku: Głębi Gdańskiej i Głębi Bornholmskiej zachodzi w niewielkim stopniu.

Słowa kluczowe

EN

polonium; uranium; plutonium; radionuclide; determination; marine trophic chain; aquatic environment; Poland; Baltic Sea; river; Odra River; Vistula River; Pomeranian region; trophic chain; river catchment

• Wydawca: -
• Czasopismo: Baltic Coastal Zone. Journal of Ecology and Protection of the Coastline
• Rocznik: 2009
• Tom: 13 part II
• Opis fizyczny: p.127-166,fig.,ref.

Twórcy

autor

Skwarzec B.

• Chair of Analytics and Environmental Radiochemistry, Faculty of Chemistry, University of Gdansk, Sobieskiego 18/19, 80-952 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• Aarkrog A., 1988. The radiological impact of the Chernobyl debris compared with that from weapons fallout. J. Environ. Radioactivity, 6, 151-162.
• Andersson P.S., Wasserburg G.J., Chen J.H., Papanastassiou D.A., Ingri J., 1995. 238U, 234U and 232Th, 230Th in the Baltic Sea and river water. Earth Planet. Sci. Lett., 124, 217-234.
• Baxter M.S., 1996. Technologically enhanced radioactivity: An overview. J. Environ. Radioactivity, 32, 3-17.
• Bem H., 2005. Radioaktywność w środowisku naturalnym. (Radioacivity in the natural environment). PAN, Łodź, Komisja Ochrony Środowiska, (in Polish).
• Bolivar J.P, Garcia-Tenorio R., Garcia-Leon M., 1995. Fluxes and distribution of natural radionuclides in the production and use of fertilizers. Appl. Radiat. Isot., 46(6/7), 717-718.
• Boryło A., Nowicki W., Skwarzec B., 2009. Isotopes of polonium (210Po) and uranium (234U and 238U) in the industrialized area of Wiślinka (North Poland). Intern. J. Environ. Anal. Chem., 89, 677-685.
• Carvalho F.P., 1995. 210Pb and 210Po in sediments and suspended matter in the Tagus estuary, Portugal. Local enhancement of natural levels by wastes from phosphate ore processing industry. Sci. Total Environ., 159, 201-214.
• Carvalho F.P., 1997. Distribution, cycling and mean residence time of 226Ra, 210Pb and 210Po in the Tagus estuary, Portugal. Sci. Total Environ., 196, 151-161.
• Carvalho F.P., Oliveira J.M., Lopes I., Batista A., 2007. Radionuclides from post uranium mining in rivers in Portugal. J. Environ. Radioactivity, 98, 298-314.
• Chałupnik S., Molenda E., 2002. Oczyszczanie wod kopalnianych z radu. (Purification of the coal mining water from radium). Aura, 4, (in Polish).
• Chałupnik S., Michalik B, Wysocka M., Skubacz K., Mielnikow A., 2001. Contamination of setting points rivers as a discharge of radium-bearing waters from Polish coal mines. J. Environ. Radioactivity, 54, 85-98.
• Coughtrey P.J., Jackson D., Jones C.H., Kane P., Thorne M.C., 1984. Radionuclide distribution and transport in terrestrial and aquatic ecosystems. A critical review of data. A.A. Balkema, Rotterdam.
• Daish S.R., Dale A.A., Dale C.J., May R., Rowe J.E., 2005. The temporal variations of 7Be, 210Pb and 210Po in air in England. J. Environ. Radioactivity, 84, 457-467.
• Danielsen E.F., 1981. Trajectories of the Mount St. Helens plume. Science, 211, 819-821.
• Flues M., Morales M., Mazzilli B.P., 2002. The influence of a coal-fired plant operation on radionuclides in soil. J. Environ. Radioactivity, 63, 285-294.
• Hardy E.P., Krey P.W., Volchok H.L., 1973. Global inventory and distribution of fallout plutonium. Nature, 241, 444-445.
• Jahnz A., 2007. Spływ polonu, uranu i plutonu z dorzecza Wisły. (Inflow of polonium, uranium and plutonium from Vistula River catchments area). Doctoral thesis, University of Gdańsk, Faculty of Chemistry, Gdańsk, (in Polish).
• Jasińska M., Mietelski J.W., Pociask-Karteczka J., 1996-1997. Wpływ gornictwa na zawartość radionuklidow naturalnych w osadach gornej Wisły (od Goczałkowic do Niepołomic). (Influence of coal mines for content of natural radionuclides in sediments from Upper Silesia (from Goczałkowice to Niepołomice). Fol. Geogr., Ser. Geogr.-Phys., 28, (in Polish).
• Jaworowski Z., 1969. Radioactive lead in the environment and human body. Atom. Energy Rev., 7, 3-45.
• Jaworowski Z., Kownacka L., 1976. Lead and radium in the lower stratosphere. Nature, 263, 303-304.
• Ku T.L., Knauss K.G., Mathieu G.G., 1977. Uranium in open ocean: concentration and isotopic composition. Deep-Sea Res., 24, 1005-1017.
• Kumru M.N., 1997. Possible uranium rich in the Aegean of Turkey. Appl. Radiat. Isot., 48, 295-299.
• Langmuir D., 1978. Uranium solution – mineral equilibria at low temperature with applications to sedimentary ore deposits. Geochim. Cosmochim. Acta, 42, 547-569.
• Lambert G., Buisson A., Sanak J., Ardouin B., 1979. Modification of the atmospheric polonium-210 to lead-210 ratio by volcanic emissions. J. Geophys. Res., 84, 6980-6986.
• Makinia J., Dunnette D., Kowalik P., 1996. Water pollution in Poland, European Water Poll. Cont., 6(2), 26-33.
• McDonald P., Fowler S.W., Heyraud M.W., Baxter M.S., 1986. Polonium-210 in mussels and its implications for environmental alpha-autoradiography. J. Environ. Radioactivity, 3, 293-303.
• Moore H.E., Martell E.A., Poet S.E., 1976. Source of polonium-210 in the atmosphere. Environ. Sci. Technol., 10, 586-591.
• Nakaoka A., Fukushima M., Takagi S., 1984. Environmental effects of natural radionuclides from coal-fired power plants. Health Phys., 3, 407-416.
• Ochrona środowiska w 2005. Informacje i opracowania statystyczne. (Environmental protection. The statistical description and information), 2005. GUS, Warszawa, (in Polish).
• Pietrzak-Flis Z., Rosiak L., Suplińska M.M., Chrzanowski E., Dembinska S., 2001. Daily intakes of 238U, 234U, 232Th, 230Th, 238Th and 226Ra in the adult population of central Poland. Sci. Total Environ., 273, 163-169.
• Pietrzak-Flis Z., Suplińska M.M., Rosiak L., 1997. The dietary intake of 238U, 234U, 232Th, 230Th, 238Th and 226Ra from food and drinking water by inhabitants of the Wałbrzych region. J. Radioanal. Nucl. Chem., 222, 189-193.
• Pociask-Karteczka J., Jasińska M., Mietelski J.W., 2001. Wpływ stopni wodnych na stężenie radu 226Ra w Wiśle. (Influence of rivers setting points on concentration of radium 226Ra in Vistula River waters). Gosp. Wod., 5, (in Polish).
• Ray S.B., Mohanti M., Somayajulu B.L.K., 1995. Uranium isotopes in the Mahandai River –estuarine system, India. Estuar. Coast. Shelf S., 40, 635-645.
• Rodriguez-Alvarez M.J., Sanchez F., 1995. Behavior of uranium along Jucar river (eastern Spain). Determination of 234U/238U and 235/238U ratios. J. Radioanal. Nucl. Chem., 190, 113-120.
• Shaheed K., Somasundaram S.N., Hameed P.S., Iyengar M.A., 1997. A study of polonium- 210 distribution aspects in the riverine ecosystem of Kaveri Tiruchirappalli, India. Environ. Pollut., 95(3), 371–377.
• Skwarzec B., 1988. Accumulation of 210Po in selected species of Baltic fish. J. Environ. Radioactivity, 8, 111-118.
• Skwarzec B., 1995. Polon, uran i pluton w ekosystemie południowego Bałtyku. (Polonium, uranium and plutonium in the southern Balic ecosystem). Rozpr. i monogr., IO PAN, 6, Sopot, (in Polish).
• Skwarzec B., 1997a. Radiochemical methods for the determination of polonium, radiolead, uranium and plutonium in environmental samples. Chem. Anal., 42, 107-115.
• Skwarzec B., 1997b. Polonium, uranium and plutonium in the southern Baltic Sea. Ambio, 26(2), 113-117.
• Skwarzec B., 2002. Radiochemia środowiska i ochrona radiologiczna. (Environmental radiochemistry and radiological protection). Wydawnictwo DJ, Gdańsk, (in Polish).
• Skwarzec B., 2009. Determination of radionuclides in aquatic environment. In: Analytical measurement in aquatic environments. (Eds) J. Namieśnik, P. Szefer, CRC Press, Tylor & FrancisGroup, 241-258.
• Skwarzec B., Bojanowski R., 1988. The 210Po content in sea water and its accumulation in southern Baltic plankton. Mar. Biol., 97, 301-307.
• Skwarzec B., Bojanowski R., 1992. Distribution of plutonium in selected components of the Baltic ecosystem within the Polish economic zone. J. Environ. Radioactivity, 15, 249-263.
• Skwarzec B., Boryło A., Kosińska A., Radziejewska S., 2009a. Polonium (210Po) and uranium (234U and 238U) in water, phosphogypsum and their bioaccumulation in plants around phosphogypsum waste heap in Wiślinka (northern Poland). Nukleonika, (in press).
• Skwarzec B., Boryło A., Strumińska D.I., 2002. Isotopes of 234U and 238U in sediments of the southern Baltic. J. Environ. Radioactivity, 61, 345-363.
• Skwarzec B., Boryło A., Strumińska D.I., 2004. Activity disequilibrium between 234U and 238U isotopes in southern Baltic. Water, Air and Soil Poll., 159, 165-173.
• Skwarzec B., Falkowski L., 1988. Accumulation of 210Po in Baltic invertebrates. J. Environ. Radioactivity, 8, 99-109.
• Skwarzec B., Jahnz A., 2007. The inflow of polonium 210Po from Vistula River catchments area. J. Environ. Sci. Health, A, 42, 1-6.
• Skwarzec B., Kabat K., Astel A., 2009b. Seasonal and spatial variability of 210Po, 238U and 239+240Pu levels in the river catchments area assesed by application of neutal-network based classification. J. Environ. Radioactivity, 100, 167-175.
• Skwarzec B., Strumińska D.I., 2001. Bioaccumulation and distribution of plutonium in fish from Gdańsk Bay. J. Environ. Radioactivity, 55, 167-178.
• Skwarzec B., Strumińska D.I., Boryło A., 2001. The radionuclides 234U, 238U and 210Po in drinking water in Gdańsk agglomeration (Poland). J. Radioanal. Nucl. Chem., 250, 315-318.
• Skwarzec B., Strumińska D.I., Boryło A., 2003a. Radionuclides of 210Po, 234U and 238U in drinking bottled mineral mater in Poland. J. Radioanal. Nucl. Chem., 256, 361-363.
• Skwarzec B., Strumińska D.J., Boryło A., 2006. Radionuclides of iron (55Fe), nickel (63Ni), polonium (210Po), uranium (234U, 235U, 238U) and plutonium (238Pu, 239+240Pu) in Poland and Baltic Sea environment. Nukleonika, 51, 45-51.
• Skwarzec B., Strumińska D.I., Prucnal M., 2003b. Estimates of 239+240Pu inventories in Gdańsk Bay and Gdańsk Basin. J. Environ. Radioactivity, 70, 237-252.
• Skwarzec B., Tuszkowska A., 2008. Inflow of 210Po from the Odra River catchments area to the Baltic Sea. Chem. Anal., 53, 809-820.
• Skwarzec B., Ulatowski J., Strumińska D.I., Falandysz J., 2003c. Polonium 210Po in the phytobenthos from Puck Bay. J. Environ. Monitoring, 5, 308-311.
• Strumińska D.I., Skwarzec B., 2004. Plutonium concentration in water from the southern Baltic Sea and their distribution in cod (Gadus morhua) skin and girls. J. Environ. Radioactivity, 72, 355-361.
• Strumińska D.I., Skwarzec B., 2005. Plutonium isotopes 238Pu, 239+240Pu and 241Pu in the Baltic Sea ecosystem. Nukleonika, 50, 45-48.
• Strumińska D.I., Skwarzec B., 2006. Plutonium 241Pu concentrations in southern Baltic Sea ecosystem. J. Radioanal. Nucl. Chem., 268, 59-63.
• Szefer P., 2002. Metals, metaloids and radionuclides in the Baltic Sea ecosystem. Elsevier, Amsterdam-London-New York-Oxford-Paris-Shannon-Tokyo, Vol. 5.
• Tuszkowska A., 2009. Spływ radionuklidow polonu, uranu i plutonu z dorzecza Odry. (Inflow of polonium, uranium and plutonium radionuclides from Odra River catchments area). Doctoral thesis, University of Gdańsk, Faculty of Chemistry, (in Polish).
• Użytkowanie gruntow, powierzchnia zasiewow i pogłowie zwierząt gospodarskich w 2005 roku. Informacje i opracowania statystyczne. (The using of soils, sowings area and stock of farm animals. The statistical description and information). 2005, GUS, Warszawa (in Polish).
• Vargas M.J., Tome F.V., Sanchez A.M., 1995. Behaviour of uranium, thorium and 226Ra in surface waters from a river passing through a granitic region in the southwest of Spain. Nucl. Geophys., 9, 567-578.