MAPY PRÍRODNEJ RÁDIOAKTIVITY

Transcript

1 Príloha: D 7 MINISTERSTVO ŽIVOTNÉHO PROSTREDIA SLOVENSKEJ REPUBLIKY ŠTÁTNY GEOLOGICKÝ ÚSTAV DIONÝZA ŠTÚRA Súbor máp geofaktorov životného prostredia Ľubovnianska vrchovina a Spišská Magura MAPY PRÍRODNEJ RÁDIOAKTIVITY Výtlačok č.

2 MINISTERSTVO ŽIVOTNÉHO PROSTREDIA SLOVENSKEJ REPUBLIKY ŠTÁTNY GEOLOGICKÝ ÚSTAV DIONÝZA ŠTÚRA Názov geologickej úlohy: Názov čiastkovej úlohy: Súbor máp geofaktorov životného prostredia Ľubovnianska vrchovina a Spišská Magura Mapy prírodnej rádioaktivity Číslo geologickej úlohy: Druh geologických prác: Etapa geologického prieskumu: Zodpovedný riešiteľ geologickej úlohy: Riešiteľ čiastkovej úlohy: geologický prieskum životného prostredia orientačný prieskum RNDr. Silvester Pramuka RNDr. Augustín Gluch Ing. Branislav Žec, CSc. riaditeľ ŠGÚDŠ November 2010

3 ROZDEĽOVNÍK 1. Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, odbor Geofondu, Bratislava 2. Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, odbor Geofondu, Bratislava

4 OBSAH Rozdeľovník Zoznam obrázkov, tabuliek, grafických a textových príloh Úvod 1 1. Cieľ geologickej úlohy a údaje o území Identifikačné údaje geologickej úlohy 2 Vymedzenie záujmového územia 2 Cieľ geologickej úlohy Údaje o projekte a jeho zmenách 3 2. Charakteristika skúmaného územia a doterajšia rádiometrická preskúmanosť Súvisiace geologické práce Geografická a geologická charakteristika územia Rádiometrická preskúmanosť 5 Celková prírodná rádioaktivita, spektrometria gama 5 Radón v pôdnom vzduchu 6 Rádiohydrochémia vôd 7 3. Postup riešenia geologickej úlohy Údaje o realizovaných geologicko-geofyzikálnych prácach a použitej metodike 8 Fyzikálne základy 8 Základné veličiny a jednotky 8 Prevodné a výpočtové vzťahy 10 Rádioaktivita hornín 10 Rádioaktivita pôdneho vzduchu 11 Rádioaktivita vôd 12 Metodika prieskumných prác 13 Mapy koncentrácií K, eu, eth a hodnôt eut a D a 13 Mapa prognózy radónového rizika 17 Mapa prírodnej rádioaktivity vôd Výsledky riešenia geologickej úlohy Výsledky a nové geologické poznatky Koncentrácie K, eu, eth a hodnoty eut a D a 21 Kvartér 22 Terciér 27 Mezozoikum Prognóza radónového rizika Prírodná rádioaktivita vôd 36 Hydrogeologický rajón P Hydrogeologický rajón P Hydrogeologický rajón PQ Hydrogeologický rajón QP Mapa prognózy radónového rizika a Mapa koncentrácií ekvivalentného uránu Mapa celkovej prírodnej rádioaktivity a Mapa prírodnej rádioaktivity vôd Mapa dávkového príkonu gama žiarenia a Mapa rizikových faktorov Mapy koncentrácií draslíka a ekvivalentného tória Hodnotenie výsledkov z hľadiska cieľov geologickej úlohy Ekonomický prínos riešenia vo vzťahu k odôvodneniu geologickej úlohy v projekte Závery a odporúčania Údaje o uložení geologickej dokumentácie Zoznam použitej literatúry 51

5 ZOZNAM OBRÁZKOV: Obr. č. 1 - Preskúmanosť regiónu meraniami prírodnej rádioaktivity, M = 1 : Obr. č. 2 - Regresná závislosť terénnych meraní a laboratórnych analýz K, eu, eth Obr. č. 3 - Koncentrácie draslíka K [%], M = 1 : Obr. č. 4 - Koncentrácie ekvivalentného uránu eu [ppm], M = 1 : Obr. č. 5 - Koncentrácie ekvivalentného tória eth [ppm], M = 1 : Obr. č. 6 - Celková prírodná rádioaktivita eut [ur], M = 1 : Obr. č. 7 - Dávkový príkon gama žiarenia D a [ngy.h -1 ], M = 1 : Obr. č. 8 - Prírodná rádioaktivita v horninách regiónu Obr. č. 9 - Histogramy rozdelenia hodnôt K, eu, eth a eut v sedimentoch Kvartéru Obr. č Histogramy rozdelenia hodnôt K, eu, eth a eut v sedimentoch Terciéru Obr. č Histogramy rozdelenia hodnôt K, eu, eth a eut v sedimentoch Mezozoika Obr. č Histogramy rozdelenia hodnôt K, eu, eth a eut v horninách regiónu Obr. č Histogram rozdelenia hodnôt D a v horninách regiónu Obr. č Prognóza radónového rizika, M = 1 : Obr. č Histogram rozdelenia hodnôt objemovej aktivity radónu v pôdnom vzduchu v horninách regiónu Obr. č Histogramy rozdelenia hodnôt U nat, 226 Ra, 222 Rn a ph vo vodách regiónu Obr. č Plošná aktivita 137 Cs [Bq.m -2 ], M = 1 : ZOZNAM TABULIEK: Tab. č. 1 - Klasifikácia hodnôt D a [ngy.h -1 ], resp. koncentrácií eu [ppm]v horninách Tab. č. 2 - Vyhodnotenie kontrolných stanovení K, eu, eth, eut a D a Tab. č. 3 - Zatriedenie základových pôd podľa percentuálneho podielu jemných častíc Tab. č. 4 - Hranice kategórií radónového rizika Tab. č. 5 - Vyhodnotenie výsledkov kontrolných meraní OAR v pôdnom vzduchu Tab. č. 6 - Výsledky kontrolných stanovení koncentrácií U nat, 226 Ra a 222 Rn vo vodách Tab. č. 7 - Hodnotenie prírodnej rádioaktivity vôd podľa obsahov U nat, 226 Ra, 222 Rn Tab. č. 8 - Základné štatistické charakteristiky spektrometrie gama v horninách regiónu Tab. č. 9 - Komplexné štatistické spracovanie spektrometrie gama vo vybraných geologických jednotkách Tab. č Vyhodnotenie celkovej prírodnej rádioaktivity podľa D a [ngy.h -1 ] v horninách regiónu Tab. č Štatistické charakteristiky meraní objemovej aktivity radónu v pôdnom vzduchu v horninách regiónu Tab. č Základné štatistické charakteristiky prírodnej rádioaktivity vôd v regióne Tab. č Základné štatistické charakteristiky prírodnej rádioaktivity vôd v regióne podľa typu zdroja Tab. č Hodnotenie rizika rádioaktivity vôd podľa obsahov U nat, 226 Ra a 222 Rn

6 ZOZNAM TEXTOVÝCH PRÍLOH: Textová príloha č. 7/1 - Databáza výsledkov terénnych meraní spektrometrie gama Textová príloha č. 7/2 - Databáza výsledkov terénnych meraní OAR v pôdnom vzduchu Textová príloha č. 7/3 - Databáza výsledkov stanovení prírodnej rádioaktivity vôd ZOZNAM GRAFICKÝCH PRÍLOH: M = 1 : D 17/1 - Mapa prognózy radónového rizika a mapa koncentrácií ekvivalentného uránu D 17/2 - Mapa celkovej prírodnej rádioaktivity a mapa prírodnej rádioaktivity vôd D 17/3 - Mapa dávkového príkonu gama žiarenia a mapa rizikových faktorov

7 ÚVOD Hodnotenie a riešenie problematiky životného prostredia si vyžaduje predovšetkým hodnoverne zdokumentovať jeho skutočný stav, ktorý je v nezanedbateľnom rozsahu ovplyvňovaný aj geologickými faktormi. Medzi významné geofaktory životného prostredia s negatívnym dopadom na živé organizmy nesporne patrí prírodná (ale aj umelá) rádioaktivita. Potvrdzujú to aj výsledky výskumov renomovaných svetových vedeckých inštitúcií (ICRP Medzinárodná komisia pre rádiologickú ochranu; Vedecký výbor OSN), ktoré uvádzajú, že viac ako 80 % radiačnej záťaže populácie pochádza práve z prírodných zdrojov žiarenia. Potreba venovať náležitú pozornosť tomuto závažnému negatívnemu fenoménu v životnom prostredí je teda dôležitá a opodstatnená. Naplnenie takýchto cieľov geologickej úlohy je náplňou predkladanej čiastkovej záverečnej správy, ktorá rieši časť projektu geologických prác Súbor máp geofaktorov životného prostredia Ľubovnianska vrchovina a Spišská Magura mapy prírodnej rádioaktivita v mierke 1 : , v etape orientačného prieskumu. Úlohou projektovaných prác v zmysle návrhu novelizovanej Smernice (Gluch A., 2008) bolo zhodnotenie prírodnej rádioaktivity a jej jednotlivých zložiek v horninovom prostredí a vo vodách regiónu s cieľom zostavenia požadovaných máp v uvedenej mierke. Čiastková úloha mapy prírodnej rádioaktivity bola zrealizovaná v období rokov 2008 až 2010 pracovníkmi oddelenia informatiky a geologického oddelenia ŠGÚDŠ regionálne centrum (RC) Spišská Nová Ves. Prakticky celý objem laboratórnych prác zabezpečovali Geoanalytické laboratóriá (GAL) ŠGÚDŠ RC Spišská Nová Ves a iba časť laboratórnych stanovení ( 226 Ra vo vzorkách hornín) bola subdodávateľsky zadaná Regionálnemu úradu verejného zdravotníctva (RÚVZ) v Banskej Bystrici. Pri plnení projektovaných cieľov úlohy boli okrem nových terénnych, laboratórnych a vyhodnocovacích prác využité aj všetky dostupné relevantné archívne podklady a výsledky rádiometrického prieskumu z oblasti predmetného regiónu. Autor predkladanej čiastkovej záverečnej správy by sa aj touto cestou chcel poďakovať za spoluprácu najmä M. Petriščákovej, RNDr. S. Pramukovi, Mgr. P. Šestákovi a V. Talpašovi, ktorí komplexne zvládli terénne geologicko-geofyzikálne práce, Mgr. M. Procházkovej za spoluprácu pri analýze a spracovaní údajov a RNDr. Ľ. Kucharičovi CSc. za cenné návrhy a pripomienky k zhodnoteniu výsledkov prieskumných prác, ale aj ostatným kolegom, ktorí v rôznom rozsahu participovali pri riešení predmetnej geologickej úlohy. 1

8 1. CIEĽ GEOLOGICKEJ ÚLOHY A ÚDAJE O ÚZEMÍ 1.1. Identifikačné údaje geologickej úlohy Názov geologickej úlohy: Súbor máp geofaktorov životného prostredia Ľubovnianska vrchovina a Spišská Magura Číslo geologickej úlohy: Druh geologických prác: Etapa geologického prieskumu: Objednávateľ prác: Vykonávateľ prác: regionálny geologický výskum orientačný prieskum Ministerstvo životného prostredia SR sekcia geológie a prírodných zdrojov Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava regionálne centrum Spišská Nová Ves Zodpovedný riešiteľ úlohy: RNDr. Silvester Pramuka Názov čiastkovej úlohy: Autor čiastkovej správy: Mapy prírodnej rádioaktivity RNDr. Augustín Gluch Vymedzenie záujmového územia Záujmovým územím v zmysle zadania geologickej úlohy bola oblasť o rozlohe cca 1022 km 2, v rôznom rozsahu pokrývajúca základné mapy Slovenskej republiky v mierke 1 : číslo: 27-13_14, 27-23, 27-31, 27-32, 27-34, 27-41, 27-42, a Záujmové územie je v prehľadnej mierke 1 : zobrazené na obr. č. 1, ktorý dokladujeme v časti OBRÁZKY predkladanej čiastkovej správy. Z hľadiska územno-správneho usporiadania sa predmetný región nachádza na území prešovského samosprávneho kraja. Najväčšou plochou do skúmanej oblasti spadajú okresy Stará Ľubovňa (prakticky v celej jeho rozlohe), Kežmarok (severná časť okresu) a Sabinov (sv. časť okresu). V malom rozsahu do regiónu zasahuje aj okres Poprad. Cieľ geologickej úlohy Cieľom geologickej úlohy v zmysle jej zadania je zostavenie súboru máp geofaktorov životného prostredia regiónu Ľubovnianska vrchovina a Spišská Magura v mierke 1 : Cieľom čiastkovej úlohy Mapy prírodnej rádioaktivity je zostavenie máp jednotlivých zložiek prírodnej rádioaktivity (K, eu a eth), celkovej prírodnej rádioaktivity, dávkového príkonu gama žiarenia, prírodnej rádioaktivity vôd a prognózy radónového rizika v 2

9 oblasti skúmaného regiónu v súlade s návrhom novelizovanej Smernice (Gluch A., 2008). Obsahom riešenia predkladanej správy čiastkovej úlohy je zhodnotenie prírodnej rádioaktivity hornín a vôd regiónu s grafickým výstupom súhrnných máp M = 1 : : mapa prognózy radónového rizika a mapa koncentrácií ekvivalentného uránu, mapa celkovej prírodnej rádioaktivity a mapa prírodnej rádioaktivity vôd, mapa dávkového príkonu gama žiarenia a mapa rizikových faktorov. Súčasťou vytvorených máp sú grafické a textové vysvetlivky, čiastková záverečná správa úlohy a databázy nameraných údajov v textovej a elektronickej forme Údaje o projekte a jeho zmenách Údaje o projekte a jeho zmenách sú v plnom rozsahu uvedené v rovnomennej kapitole vypracovanej Záverečnej správy geologickej úlohy. 2. CHARAKTERISTIKA SKÚMANÉHO ÚZEMIA A DOTERAJŠIA RÁDIOMETRICKÁ PRESKÚMANOSŤ 2.1. Súvisiace geologické práce Geologicko-geofyzikálne prieskumné práce, realizované v rámci tejto geologickej úlohy, nadväzujú na staršie práce, ktoré sa tiež zaoberali problematikou prírodnej, resp. umelej rádioaktivity. Rádiometická preskúmanosť predmetného regiónu (letecké i pozemné merania spektrometrie gama, radónový prieskum a rádiohydrochemické vzorkovanie) s rôznym zameraním a mierkach prieskumných prác, bola v minulosti budovaná pri riešení geologických úloh, ktoré uvádzame v nasledovnom prehľade: Bezák J., 2001: Radónový prieskum nových okresných miest a vybraných kúpeľných miest, Čížek P., Smolárová H., Gluch A., 1992: Odvodené mapy radónového rizika Slovenska v mierke 1 : , Čížek P., Smolárová H., Gluch A., 1995: Podklady pre digitalizáciu mapy radónového rizika územia Slovenska v mierke 1 : , Čížek P., Gluch A., Smolárová H., 2001: Atlas geofyzikálnych máp a profilov, časť prírodná rádioaktivita (in Kubeš P. et al., 2001), Daniel J., Lučivjanský L., Stercz M., 1997: Geochemický atlas Slovenskej republiky, časť prírodná rádioaktivita, Daniel J. at al., 1999: Slovensko geologické faktory životného prostredia, Gluch A., Smolárová H. Čížek P., 2005: Reambulácia máp rádioaktivity 137 Cs územia Slovenska v mierkach 1 : a 1 : , Gnojek I., Janák F., Nemček J., 1992: Letecký geofyzikálny výskum Levočských 3

10 vrchov, Kubeš P. et al., 2001: Atlas geofyzikálnych máp a profilov, Matolín M., 1973: Interpretace aeroradiometrické mapy ČSSR, 1 : , II. etapa Západní Karpaty, Pramuka S., et al., 1997: Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu Vysoké Tatry a Ružomberok Liptovský Mikuláš v mierke 1 : , Pramuka S., et al., 2004: Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu povodia Popradu a hornej Torysy v mierke 1 : V oblasti regiónu boli doposiaľ zrealizované letecké (spektrometria gama SG) a pozemné rádiometrické (spektrometria gama, radónový prieskum) merania a rádiohydrochemické vzorkovanie podzemných a povrchových vôd v rozsahu: letecká spektrometria gama (SG) SG prírodná rádioaktivita radónový prieskum rádiohydrochemické vzorkovanie 696 km 2 územia, 145 meraných bodov, 37 referenčných plôch, 115 vzoriek, ktoré boli v plnom rozsahu využité pri riešení predkladanej čiastkovej záverečnej správy Geografická a geologická charakteristika územia V zmysle regionálneho geomorfologického členenia (Mazúr E. et al., 1986) je región na západe tvorený Spišskou Magurou, na severe Pieninami a Ľubovnianskou vrchovinou a na juhu až juhovýchode Spišsko-šarišským medzihorím a Čergovom. Z juhu do skúmanej oblasti zasahuje Popradská kotlina a Levočské vrchy a zo západu Podtatranská brázda. Najvyššie kóty sa nachádzajú na južnej hranici regiónu v oblasti Levočských vrchov (kóty: Čierna hora 1289 m a Siminy 1289 m). Najnižše položená je oblasť sv. od obce Mníšek nad Popradom na severe regiónu (údolie rieky Poprad) v Ľubovnianskej vrchovine, kde nadmorská výška dosahuje úroveň cca 370 m n.m. Podľa regionálneho geologického členenia (Vass D. et al., 1988), majú v skúmanej oblasti dominantné postavenie horniny vnútrokarpatského spišsko-šarišského paleogénu a v malom rozsahu (sv. od obce Výborná) paleogénu Popradskej kotliny. Flyšové pásmo je zastúpené čergovsko-beskydským flyšom. Bradlové pásmo a pribradlová oblasť (pieninský a šarišský úsek) oddeľuje od seba horniny vnútrokarpatského paleogénu a flyšového pásma. Okrajovo (pri obci Lendak) do regiónu zasahujú horniny jadrových pohorí (Belianske Tatry). Podrobná geologická stavba územia regiónu v mierke 1 : je znázornená v Účelovej geologickej mape (Pramuka S., 2008), ktorá je súčasťou celého súboru máp tejto 4

11 správy. Pri vyhodnocovaní a popise prírodnej rádioaktivity horninového prostredia bola použitá legenda (číselné indexy a názvy geologických jednotiek) tohto autora Rádiometrická preskúmanosť Doterajšia rádiometrická preskúmanosť bola budovaná prevažne v rámci geologických úloh, realizovaných s cieľom získať základné informácie o rádioaktivite územia v regionálnych mierkach prieskumných prác (letecké merania v mierke 1 : , pozemné prevažne v M = 1 : , v malom rozsahu aj v mierke 1 : ). Na obr. č. 1 (všetky zostavené obrázky dokladujeme v časti OBRÁZKY predkladanej čiastkovej správy) v M = 1 : dokumentujeme rádiometrickú a rádiohydrochemickú preskúmanosť regiónu spolu so situáciou meraní a vzorkovaní v rámci tejto úlohy. Celková prírodná rádioaktivita, spektrometria gama Prvé merania prírodnej rádioaktivity v oblasti skúmaného regiónu boli zrealizované v prvej polovici 60-tych rokov minulého storočia, kedy bola záujmová oblasť súčasťou aerorádiometrického mapovania Západných Karpát v M = 1 : Nalietavalo a meralo sa v sieti paralelných S-J profilov z výšky 100 m pri rýchlosti letu lietadla 150 km.h -1. Výsledky leteckého prieskumu boli spracované formou máp profilov gama žiarenia hornín (Mašín J. et al., 1959, 1960). Aerorádiometrická mapa bývalej ČSSR bola vydaná Ústredným geologickým ústavom v roku 1965 ako celok v mierke 1 : a taktiež po jednotlivých listoch základnej mapy tej istej mierky. Mapa bola neskôr reinterpretovaná v rámci úlohy Interpretace aeroradiometrické mapy ČSSR, 1 : , II. etapa Západní Karpaty (Matolín M., 1973). Publikácia Rádioaktivita hornín Západních Karpat (Matolín M., 1976), ktorej súčasťou je okrem iného aj mapa celkovej rádioaktivity hornín v mierke 1 : , obsahuje prvé hodnotenie zákonitostí distribúcie rádioaktívnych prvkov v horninách Západných Karpát. Využiteľnosť uvedených prác pri riešení cieľov predkladanej úlohy je minimálna. Významná časť regiónu (696 km 2, cca 68 % rozlohy, M = 1 : ) bola spektrometriou gama zmapovaná pri leteckom geofyzikálnom výskume Levočských vrchov (Gnojek I. et al., 1992). Merania celkovej prírodnej rádioaktivity (eut) a jej jednotlivých prírodných zložiek (K, eu, eth), boli realizované leteckým gamaspektrometrom Exploranium DiGRS-3001, v sieti súbežných, 250 m od seba vzdialených profilov. Táto základná 5

12 sieť bola vzájomne previazaná priečnymi profilmi s krokom 2,5 km. Generálny smer nalietavaných profilov bol sv.-jz., s krokom zápisu na profile (v závislosti na rýchlosti letu a morfológii terénnu) v rozmedzí m. Výsledky aerogamaspektrometrie sú spracované formou máp izolínií koncentrácií draslíka K [%], ekvivalentného uránu eu [ppm], ekvivalentného tória eth [ppm] a celkovej prírodnej rádioaktivity eut [ur] po jednotlivých listoch základnej mapy Slovenskej republiky mierky 1 : Pozemné gamaspektrometrické merania regionálneho charakteru s priemernou hustotou cca 1 bod / 10 km 2, boli zrealizované za účelom hodnotenia stavu životného prostredia z hľadiska prírodnej rádioaktivity v rámci riešenia širšie koncipovanej geologickej úlohy Geochemický atlas a geochemicko-ekologické mapovanie územia Slovenska v mierke 1 : Výsledky meraní prírodnej rádioaktivity územia sú spracované v časti Prírodná rádioaktivita hornín (Daniel J. et al., 1996). Z výsledkov týchto meraní (používali sa terénne gamaspektrometre typu GS-256, vyrábané Geofyzikou a.s., Brno, ČR) boli pre celé územie Slovenska zostavené mapy úhrnnej prírodnej rádioaktivity (eut) a koncentrácií prírodných rádionuklidov (K, eu a eth) vo vyššie uvedenej mierke. Okrajovo do regiónu na západe zasahujú gamaspektrometrické merania, realizované pri riešení úlohy Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu Vysoké Tatry a Ružomberok Liptovský Mikuláš v mierke 1 : (Pramuka S., et al, 1997). Všetky výsledky aerogamaspektrometrického mapovania za obdobie rokov , vrátane súboru pozemných gamaspektrometrických meraní (ktoré boli k termínu spracovania k dispozícii), boli numericky, graficky a v GIS elektronickej podobe spracované v rámci širokokoncipovanej geologickej úlohy Atlas geofyzikálnych máp a profilov (Čížek P., et al, 2001, in Kubeš P., et al., 2001). Z výsledkov riešenia týchto geologických úloh spadá do danej oblasti 145 meraných bodov, nerovnomerne rozmiestnených v skúmanom regióne. Radón v pôdnom vzduchu Merania objemovej aktivity radónu (OAR) v pôdnom vzduchu boli v skúmanej oblasti realizované, resp. prehodnotené v rámci viacerých úloh regionálneho charakteru: Čížek P. et al., 1992: Odvodená mapa radónového rizika Slovenska v mierke 1 : , Čížek P. et al., 1995: Podklady pre digitalizáciu mapy radónového rizika územia Slovenska v M = 1 : , Daniel J. et al., 1996: Geochemický atlas Slovenskej republiky časť prírodná rá- 6

13 dioaktivita, M = 1 : , Bezák J., 2001: Radónový prieskum nových okresných a vybraných kúpeľných miest, Pramuka S., et al., 1997: Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu Vysoké Tatry a Ružomberok Liptovský Mikuláš v mierke 1 : , Pramuka S., et al., 2004: Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu povodia Popradu a hornej Torysy v mierke 1 : Celé územie Slovenska bolo z hľadiska prognózy radónového rizika zhodnotené v mierke 1 : aj v rámci riešenia významného VTP projektu: Čížek P., et al., 2001 (in Kubeš P., et al, 2001): Atlas geofyzikálnych máp a profilov časť prírodná rádioaktivita. Z výsledkov riešenia vyššie uvedených geologických úloh spadá do daného regiónu 37 referenčných plôch (RP), z čoho 26 RP je situovaných v okolí Starej Ľubovne a 11 RP nepravidelne rozmiestnených vo zvyšku regiónu. Rádiohydrochémia vôd Rádiohydrochemické vzorkovanie podzemných, v malom rozsahu aj povrchových vôd, na zistenie obsahov uránu, rádia a radónu v starších, skôr realizovaných geologických úlohách, bolo urobené prevažne v regionálnej mierke 1 : s priemernou hustotou cca 1 vzorka / 10 km 2 v rámci úlohy: Lučivjanský L., 1997: Rádiohydrochemické vzorkovanie Slovenska, ktorý zasiahol do skúmaného regiónu v rozsahu 113 vzoriek podzemných vôd. Výsledky rádiohydrochemického vzorkovania sú spracované aj v úlohe: Daniel J. et al., 1996: Geochemický atlas SR časť prírodná rádioaktivita, mierka 1 : Z detailnejších meraní (M = 1 : , hustota 1 vzorka / 10 km 2 ) do oblasti hodnoteného regiónu spadá po jednej vzorke z geologických úloh: Pramuka S., et al., 1997: Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu Vysoké Tatry a Ružomberok Liptovský Mikuláš v mierke 1 : , Pramuka S., et al., 2004: Súbor máp geofaktorov životného prostredia regiónu povodia Popradu a hornej Torysy v mierke 1 : Z výsledkov riešenia vyššie uvedených geologických úloh spadá do danej oblasti 115 odobraných a analyzovaných vzoriek rádiohydrochemického vzorkovania, nepravidelne situovaných v hodnotenom regióne. 7

14 3. POSTUP RIEŠENIA GEOLOGICKEJ ÚLOHY 3.1. Údaje o realizovaných geologicko-geofyzikálnych prácach a použitej metodike FYZIKÁLNE ZÁKLADY S prihliadnutím k skutočnosti, že je možné predpokladať širšie využitie máp prírodnej rádioaktivity, považujeme za účelné uviesť niekoľko základných informácií o fyzikálnych základoch rádioaktivity, ktoré môžu prispieť k lepšiemu pochopeniu súboru vyhotovených máp. Rádioaktivita je vlastnosť prvkov s tzv. nestabilným atómovým jadrom samovoľne sa rozpadať a meniť sa na jadrá iné, so vznikom rádioaktívneho žiarenia. Prírodná rádioaktivita je rádioaktivita spôsobená prírodnými rádionuklidmi, ktoré v prírode existujú, vznikli alebo vznikajú nezávisle od ľudskej činnosti. Rádionuklidy sú prvky, ktoré podliehajú samovoľnej premene zloženia a stavu atómových jadier. Rádioizotopy niektorých prvkov draslík, urán, tórium a produkty ich rozpadu sú trvalo prítomné vo všetkých zložkách životného prostredia a tak podmieňujú aj rádioaktivitu hornín, vôd a ovzdušia. Základné veličiny a jednotky Q = hmotnostná koncentrácia je definovaná ako pomer hmotnosti rádionuklidu k jednotkovej hmotnosti. Pre prírodné rádionuklidy draslík, urán, tórium sa používa tiež označenie Q K, Q U, Q Th. Jednotkou hmotnostnej koncentrácie je gram na gram [g.g -1 ], častejšie sa používa vyjadrenie v percentách, alebo aj v ppm: 1 ppm = 10-4 % = 10-6 g.g -1 Hmotnostná koncentrácia jednotlivých prírodných rádioaktívnych prvkov v horninách, stanovená in situ gamaspektrometrickými meraniami je udávaná: eu eth - ekvivalentná koncentrácia uránu v [ppm], - ekvivalentná koncentrácia tória v [ppm], K - koncentrácia draslíka v [%], eut - ekvivalentná celková prírodná rádioaktivita v [ur]. Jednotka ur bola zavedená pre terénne gamaspektrometrické merania podľa doporučení Medzinárodnej komisie pre atómovú energiu v roku 1976 (Unit of Radioelement Concentracion). 8

15 1 ur je pole žiarenia gama odpovedajúce koncentrácii 1 ppm uránu v hornine o Z ef = 13,5. Platí teda, že 1 ur = 1 ppm eu. 1 ppm = 10-4 % = 10-6 g.g -1. Vyjadrenie hmotnostnej koncentrácie uránu vo vodách (laboratórne stanovenia): U nat. hmotnostná koncentrácia prírodného uránu v [mg.l -1 ] A = aktivita veličina, ktorou sa meria rádioaktivita, je parameter udávajúci počet premien v danom množstve rádionuklidu za jednotku času. Jednotkou aktivity je becquerel, Bq [s -1 ]. A = λ.n, kde N je počet atómov, λ = rozpadová konštanta. a v = objemová aktivita charakterizuje počet rádioaktívnych premien za jednotku času v jednotkovom objeme; veličina je využívaná na vyjadrenie koncentrácie 222 Rn počet premien izotopu 222 Rn za 1 sekundu v 1 kubickom metri v pôdnom vzduchu [kbq.m -3 ], resp. vo vode [Bq.l -1 ] a koncentrácie 226 Ra vo vode [Bq.l -1 ]. a m = hmotnostná aktivita je aktivita vztiahnutá na jednotkovú hmotnosť rádionuklidu; hmotnostná aktivita rádia a 226 m Ra veličina používaná pri hodnotení rádioaktivity hornín. Jednotka becquerel na kilogram [Bq.kg -1 ]. a 226 ekv Ra ekvivalentná hmotnostná aktivita [Bq.kg -1 ] je váženým súčtom hmotnostnej aktivity 226 Ra, 232 Th a 40 K (a mra, a mth, a mk ) a 226 ekv Ra = a mra + 1,25 a mth + 0,086 a mk Tento parameter sa využíva pri hodnotení horniny ako stavebného materiálu. X = expozícia je definovaná podielom náboja dq uvoľnených iónov jednej polarity, podmienených nepriamo fotónmi (žiarením gama) vo vzduchu o hmotnosti dm a tejto hmotnosti, X = dq/dm. Jednotkou je coulomb na kilogram [C.kg -1 ]. Expozícia je definovaná výhradne pre fotóny a vzduch. Staršia jednotka je roentgen [R]. X = expozičný príkon je definovaný ako prírastok expozície dx v časovom intervale dt; X = dx/dt, jednotka ampér na kilogram [A.kg -1 ]. Expozičný príkon X [pa.kg -1 ] je možné využiť pre popis rádioaktivity hornín. Staršia jednotka [R.s -1 ], resp. [µr.h -1 ]. D = dávka, absorbovaná dávka je mierou účinku žiarenia na látku, je definovaná ako podiel energie dε odovzdanej ionizujúcim žiarením látke v danom objemovom elemente a hmotnosti dm látky v tomto objemovom elemente, D = dε/dm. Jednotkou dávky je gray, Gy [m 2.s -2 ]. 1 Gy sa rovná energii 1 joule [J] absorbovanej v 1 kg látky. Staršou jednotkou dávky bol 1 rad. V názve veličiny sa uvádza k akej látke sa dávka vzťahuje, napr. dávka vo vzduchu D a, tkanivová dávka D t. 9

16 D = dávkový príkon je podiel prírastku dávky dd v časovom intervale dt. D = dd/dt. Jednotkou dávkového príkonu je jeden gray za sekundu, Gy.s -1 [m 2.s -3 ]. Dávkový príkon žiarenia gama vo vzduchu D a je možné využiť na popis rádioaktivity hornín, nahradzuje parameter expozičný príkon. Prevodné a výpočtové vzťahy hmotnostná koncentrácia, Q : 1 ppm = 10-4 % = 10-6 g.g -1 1 ur = 1ppm eu aktivita, A : 1 Ci = 3, Bq expozícia, X : 1 R = 2, C.kg -1 expozičný príkon, X : 1 R.s -1 = 2, A.kg -1 1 µr.h -1 = 7, A.kg -1 = 71,7 pa.kg -1 dávka, D : 1 Gy = 1 J.kg -1 = 1 m 2.s -2 1 rad = 10-2 Gy dávkový príkon, D : 1 Gy.s -1 = 1 m 2.s -3 1 rad.s -1 = 10-2 Gy.s -1 absorbovaná dávka gama žiarenia vo vzduchu, D a : 1 R = 8, Gy dávkový príkon gama žiarenia vo vzduchu, D a : 1 µr.h -1 = 8,73 ngy.h -1 hmotnostná aktivita 40 K, a mk : hmotnostná aktivita 226 Ra, a mra : hmotnostná aktivita 232 Th, a mth : ekvivalentná hmotnostná aktivita 226 Ra, a ekv : príkon dávky žiarenia gama vo vzduchu, D a : 1 µr.h -1 = 2,425 pgy.s -1 1 pgy.s -1 = 3,6 ngy.h -1 1 pa.kg -1 = 121,814 ngy.h -1 1 % K = 313,0 Bq.kg K 1 ppm U = 12,35 Bq.kg Ra 1 ppm U = % U 1 ppm Th = 4,06 Bq.kg Th 1 ppm U = % Th a ekv = a mra + 1,25 a mth + 0,086 a mk D a = 13,139 K + 5,701 eu + 2,506 eth celková prírodná rádioaktivita eut : eut [ur] = 2,79 K [%] + eu [ppm] + 0,48 eth [ppm] Rádioaktivita hornín K najdôležitejším prírodným rádionuklidom, ktoré sa podieľajú na celkovej rádioaktivite hornín, patria rádioizotopy: draslík 40 K, urán 238 U a tórium 232 Th. Izotop draslíka 40 K (zdroj beta a gama žiarenia, polčas rozpadu 1, rokov) sa rozpadá na stabilný prvok a v prírodnej zmesi izotopov draslíka má podiel 0,012 %. Draslík je v litosfére veľmi rozšírený a spolu s kremíkom, sodíkom a vápnikom je hlavným horninotvorným prvkom. Pri určitých teplotných a tlakových podmienkach sa draslík stáva mobilným a k jeho akumulácii dochádza hlavne pri procesoch draselnej metasomatózy. Urán v prírodnej zmesi pozostáva z izotopov: 238 U, ktorého podiel je až 99,275 %, 235 U s podielom 0,72 % a 234 U v prakticky zanedbateľnom množstve 0,006 %. Urán tvorí 10

17 samostatné minerály, je prítomný izomorfne v iných horninotvorných mineráloch a vyskytuje sa aj v disperznej forme. Väčšina uránu v zemskej kôre je rozptýlená. Izotop 235 U má polčas rozpadu 7, rokov a vytvára rad aktinouránový, ktorý končí po pätnástich medzistupňoch rádioaktívnej premeny stabilným izotopom olova 207 Pb. Rádionuklid 238 U s polčasom rozpadu 4, rokov sa rozpadá na dcérske produkty premeny, ktoré sú tiež rádioaktívne. Tieto sa ďalej rozpadajú a vytvárajú dlhý rozpadový rad, končiaci stabilným izotopom olova 206 Pb. Tento tzv. uránový rozpadový rad má 19 medzistupňov rádioaktívnej premeny a obsahuje najvýznamnejšie a najsledovanejšie prírodné rádionuklidy rádium 226 Ra (zdroj alfa a gama žiarenia s polčasom rozpadu 1602 rokov) a radón 222 Rn (zdroj alfa žiarenia s polčasom rozpadu 3,825 dňa). Nakoľko je urán značne mobilný prvok, v prírodných podmienkach dosť často dochádza k porušeniu rádioaktívnej rovnováhy medzi 238 U a 226 Ra, ktorá je dôsledkom fyzikálnych či chemických zmien v horninovom prostredí. Tórium 232 Th (polčas rozpadu 1, rokov) je materským prvkom tóriového rozpadového radu, ktorý končí po desiatich medzistupňoch stabilným izotopom 208 Pb. Jedná sa o litofilný prvok, ktorý sa pri magmatickej diferenciácii koncentruje v neskorších štádiách a v mineráloch nahradzuje prvky vzácnych zemín. Hlavnou formou pohybu tória je mechanicky transport. Tórium sa vyznačuje geochemickou stabilnosťou. Priemerné koncentrácie prírodných rádioaktívnych prvkov v zemskej kôre dosahujú: draslík 2,5 %, urán 2-3 ppm, tórium 8-12 ppm (Matolín M., 1976). Rádioaktivita pôdneho vzduchu Rádioaktivitu pôdneho vzduchu spôsobujú rádioaktívne plyny (emanácie), vznikajúce rozpadom uránu a tória v horninách, predovšetkým radónu 222 Rn. Dominantným zdrojom radónu sú hlavne horniny so zvýšeným obsahom 226 Ra. Vo všeobecnosti platí, že obsah radónu v pôdnom vzduchu závisí hlavne od koncentrácie rádia v hornine, plynopriepustnosti a tektonickom porušení horninového prostredia a doplňujúcich faktorov klimatických a meteorologických (vlhkosť, teplota, tlak,...). Rádioaktívny plyn radón má tri izotopy: aktinón 219 Rn (polčas rozpadu 3,9 s), vzniká v rozpadovom rade aktinouránovom 235 U, torón 220 Rn (polčas rozpadu 54 s), vzniká v procese rozpadu 232 Th v rade tóriovom, radón 222 Rn (polčas rozpadu 3,825 dňa), vzniká premenou 238 U v rade uránovom. S ohľadom na veľmi krátke polčasy rozpadu aktinónu a torónu, hlavný radiačný význam v pôdnom vzduchu má radón 222 Rn (produkt rozpadu rádia 226 Ra). 11

18 Radón patrí do skupiny tzv. vzácnych plynov, chemicky je takmer inertný. Má väčšiu hustotu než vzduch a je rozpustný v kvapalinách. Radón pomerne ľahko preniká geologickým prostredím a šíri sa difúznym a konvekčným prúdením. Difúzia je ovplyvnená fyzikálnymi vlastnosťami horninového prostredia a to hlavne pórovitosťou a vlhkosťou. Konvekčné prúdenie emanácií spôsobujú zmeny fyzikálnych podmienok prostredia (teplotné a tlakové gradienty). Najvýznamnejší prejav konvekcie je na tektonicky porušených zónach a poruchách a v prostredí s vysokým koeficientom difúzie (zvetraliny, pórovité horniny). Transport radónu konvekciou je rádovo vyšší než difúziou a preto anomálne koncentrácie môžu indikovať tektoniku, zóny mylonitizácie a drvenia hornín, ktoré sú dobrými komunikačnými cestami pre plyny. Koncentrácie radónu v horninách zväčša neprevyšujú 30 kbq.m -3. Vo voľnom prostredí sa tento rádioaktívny plyn rýchlo riedi atmosférickým vzduchom a jeho koncentrácie sú o tri rády nižšie ako v horninách. Rádioaktivita vôd Výskyt prírodných rádioaktívnych prvkov vo vodách je ovplyvňovaný predovšetkým ich obsahom v horninách, cez ktoré vody prechádzajú a hydrogeologickými či geochemickými podmienkami daného geologického prostredia (ph, oxydačno-redukčné potenciály a celkový chemizmus vody). Koncentrácie prírodných rádionuklidov vo vodách sú o 3 až 4 rády nižšie než v horninách. Z hľadiska prírodnej rádioaktivity vôd sú predmetom skúmania obsahy U nat, 226 Ra a 222 Rn, ktoré sú prítomné vo vodách v rozpustenom stave alebo ako nerozpustené, prípadne plynné častice. Prírodný urán je vo vodách zastúpený rádioizotopmi 238 U a 234 U z uránového radu a 235 U z radu aktinouránového. Zmes týchto izotopov uránu je označovaná U nat. Priemerné obsahy U nat v podzemných vodách sú obvykle v rozmedzí 0,0001 až 0,005 mg.l -1. Zvýšené koncentrácie sa môžu vyskytnúť v horninovom prostredí so zvýšeným výskytom primárnych a akcesorických U a Th minerálov. Anomálne obsahy U nat sa vyskytujú v okolí nálezísk uránových rúd. Podobne ako pri uráne aj koncentrácia 226 Ra vo vodách je podmienená prítomnosťou U-mineralizácie v horninovom prostredí, ich rozpustnosti a spôsobe cirkulácie podzemných vôd. Vody prechádzajúce horninami s klarkovými obsahmi uránu, majú obsahy 226 Ra väčšinou len do 0,05 Bq.l -1. Vyššie koncentrácie rádia získavajú vody prúdiace v 12

19 horninách s väčším množstvom rozptýlených rádioaktívnych prvkov, v horninách s výskytom sekundárnych koncentrácií rádia a hlavne v horninách s rudnými koncentráciami rádioaktívnych prvkov. Výnimočne vysoké anomálne obsahy rádia môžu byť v hydrotermálnych a horúcich roztokoch, obsahujúcich geologicky mladé minerály so samostatným rádiom niektoré baryty, pyromorfity a stroncianity. V podzemných vodách býva pomerne často porušená rádioaktívna rovnováha medzi uránom a rádiom. Významnou zložkou prírodnej rádioaktivity podzemných vôd je radón, ktorý vzniká rozpadom rádia obsiahnutého vo vodách, ale aj obohatením podzemných vôd počas ich cirkulácie horninami so zvýšenou emanačnou schopnosťou. Bežné koncentrácie radónu vo vodách nepresahujú 20 Bq.l -1. Metodika prieskumných prác Geologicko-geofyzikálne práce, ktorých cieľom bolo zostavenie máp prírodnej rádioaktivity vymedzeného územia, predstavovali významný objem terénnych výkonov, ktoré sa robili s určitou časovou náväznosťou jednotlivých druhov rádiometrických meraní a vzorkovania. Ich koordinácia a realizácia bola pomerne náročná, pretože podmienky merania boli limitované predovšetkým meteorologickými faktormi a dostupnosťou terénu. Terénne geofyzikálne práce prebiehali v období rokov (radónový prieskum v letných mesiacoch roku 2008, spektrometria gama s prestávkami od polovice roka 2008 do záveru roka 2009 a rádiohydrochemické vzorkovanie na prelome jari a leta 2009). Vyhodnocovacie a laboratórne práce prebiehali spravidla paralelne s výkonom terénnych geofyzikálnych prác. Mapy koncentrácií K, eu, eth a hodnôt eut a D a Východzím podkladom pre zostavenie máp koncentrácií prírodných rádionuklidov (K, eu a eth), celkovej prírodnej rádioaktivity (eut) a dávkového príkonu gama žiarenia (D a) boli výsledky terénnych meraní spektrometrie gama (SG). Metodika realizovaných prác a súvisiacich činností je založená na overených postupoch, používaných pri týchto druhoch meraní pre dané mierky výstupných máp. Terénne merania SG za účelom hodnotenia koncentrácií prírodných rádioaktívnych prvkov boli realizované prenosným terénnym gamaspektrometrom GS-512 (vyrábala Geofyzika a.s., Brno, ČR), ktorý vo svojej triede patrí medzi špičkové prístroje tohto typu. Gamaspektrometrické stanovenie koncentrácií draslíka je založené na detekcii gama žiarenia rádionuklidu 40 K, ktorý emituje gama kvantá o energii 1461 kev. Stanovenie 13

20 obsahov draslíka je priame a je vyjadrené v % K. Určenie obsahov uránu spektrometriou gama detekcia žiarenia gama o energii 1764 kev rádioizotopu 214 Bi rozpadového radu 238 U je nepriame a vyjadrené v obsahoch ekvivalentného uránu (ppm eu). Taktiež nepriamo sú v koncentráciách ekvivalentného tória (ppm eth) vyjadrené aj obsahy tória (meranie 208 Tl rozpadového radu 232 Th pri detekcii gama žiarenia o energii 2615 kev). Terénna SG v oblasti daného regiónu bola urobená v sieti meraných bodov s cieľom dosiahnuť priemernú hustotu 1 bod / km 2. Merané body (objekty) boli geologicky zadokumentované a ich pozícia s geografickými súradnicami WGS-84 (neskôr pri spracovaní prepočítané na S-JTSK) sa zaznamenávala prijímačom GPS (GARMIN Etrex). Nadmorské výšky jednotlivých meraných objektov boli dodatočne vygenerované z digitálneho modelu reliéfu terénu (DMR) územia Slovenska v M = 1 : Merania jednotlivých zložiek prírodnej rádioaktivity boli realizované priamo na povrchu (odstránený vegetačný pokryv, geometria merania 2π, čas merania 4 min.). Celková prírodná rádioaktivita, vyjadrená v ekvivalentných koncentráciách uránu (eut; ur), bola vypočítaná podľa vzťahu: eut [ur] = 2,79 K [%] + eu [ppm] + 0,48 eth [ppm] Z nameraných hodnôt bol vypočítaný aj dávkový príkon gama žiarenia vo vzduchu D a [ngy.h -1 ], ktorý sa využíva pri hodnotení rádioaktivity horninového prostredia: D a [ngy.h -1 ] = 13,139 K [%] + 5,701 eu [ppm] + 2,506 eth [ppm] V súlade s návrhom novelizovanej Smernice (Gluch A., 2008) je možné zatriediť horniny na základe hodnôt D a [ngy.h -1 ], resp. eu [ppm], do štyroch kategórií rádioaktivity v zmysle nasledovnej tab. č. 1. Tieto limitné hodnoty sa používali ako hodnotiace kritérium prírodnej rádioaktivity horninového prostredia v geologických jednotkách. Tab. č. 1 Klasifikácia hodnôt D a [ngy.h -1 ], resp. koncentrácií eu [ppm]v horninách ÚROVEŇ PRÍRODNEJ RÁDIOAKTIVITY D a [ngy.h -1 ] eu [ppm] 1 NÍZKA < 40 < 2 2 STREDNÁ ZVÝŠENÁ VYSOKÁ > 220 > 10 Hodnovernosť stanovenia koncentrácií K, eu a eth v terénnych podmienkach sa posudzovala kontrolnými meraniami v teréne a zrovnaním s výsledkami laboratórnych 14

21 analýz odobratých vzoriek zemín a hornín. Výpočet štandardnej odchýlky (σ) a relatívnej chyby merania (P) hodnotených súborov bol urobený podľa vzťahov: σ = ( Σ(x i - y i ) 2 / 2N ) 0.5 P = ( σ / ( Σ(x i + y i ) / 2N )) 100 % kde: x i, y i - hodnoty základného, resp. kontrolného merania N - počet dvojíc meraní (88 dvojíc, t.j. 10 % z počtu meraných bodov) V tabuľke č. 2 sú výsledky vyhodnotenia terénnych kontrolných opakovaných meraní SG jednotlivých zložiek prírodnej rádioaktivity hornín (K, eu, eth) a vypočítaných hodnôt eut, a D a. Tab. č. 2 Interval hodnôt Vyhodnotenie kontrolných stanovení K, eu, eth, eut a D a Interval hodnôt N AVG σ Koncentrácia draslíka K [%] P [%] < 1,0 % ,0 2,0 % ,0 % Celý súbor meraní (0,7 3,0 % K) Interval hodnôt Koncentrácia ekvivalentného tória eu [ppm] < 2,0 ppm ,0 3,0 ppm ,0 ppm Celý súbor meraní (0,9 6,3 ppm eu) Interval hodnôt Koncentrácia ekvivalentného tória eth [ppm] < 6,0 ppm ,0 10,0 ppm ,0 ppm Celý súbor meraní (1,6 12,1 ppm eth) Interval hodnôt Celková prírodná rádioaktivita eut [ur] < 8,0 ur ,0 14,0 ur ur Celý súbor meraní (5,0 17,9 ur eut) Interval hodnôt Dávkový príkon gama žiarenia D a [ngy.h -1 ] < 40 ngy.h ngy.h Celý súbor meraní (25,1-91,2 ngy.h -1 ) kde: N - počet dvojíc meraní v súbore σ - štandardná odchýlka súboru AVG - aritmetický priemer súboru P - relatívna chyba merania súboru [%] 15

22 Stredná relatívna chyba terénnych gamaspektrometrických stanovení K a eth pri používanej metodike a s používaným prístrojovým vybavením spravidla nepresahuje hranicu 10 %, čo dokumentujú aj údaje v predošlej tabuľke. Pri uráne celková relatívna chyba dosahuje úroveň 10,3 % (zrovnateľné s inými regiónmi), čo je prijateľné, nakoľko tento rádionuklid je v prírodnom geologickom prostredí v pripovrchovej vrstve významne ovplyvňovaný najmä epigenetickými procesmi, porušením rádioaktívnej rovnováhy medzi U a Ra, pohybom radónovej emanácie v dôsledku zmien vlhkosti pokryvných útvarov, klimatickými a meteorologickými podmienkami, premenlivosťou rádioaktívneho spádu, (...). Za účelom komplexného posúdenia celkovej kvality výsledkov meraní SG, s cieľom následného naviazania terénnych meraní na úroveň laboratórnych stanovení, bolo odobratých 15 vzoriek hornín (minimálny štatistický súbor) na laboratórne analýzy. Vzorky boli laboratórne spracované, zmerané a vyhodnotené v autorizovaných laboratóriách ŠGÚDŠ (GAL, RC Spišská Nová Ves) a subdodávateľsky v RÚVZ Banská Bystrica (koncentrácie 226 Ra). Výsledky laboratórnych stanovení boli konfrontované s terénnymi meraniami koncentrácií prírodných rádionuklidov. Vypočítané boli lineárne regresné závislosti a korelačné koeficienty pre draslík, urán a tórium: draslík: y = 0,721 x + 0,671 r xy = 0,833 urán: y = 1,089 x + 0,228 r xy = 0,899 tórium: y = 0,782 x + 3,561 r xy = 0,837 kde y je obsah príslušného rádionuklidu z terénnych meraní, x je koncentrácia toho istého rádionuklidu z laboratórneho stanovenia a r xy je koeficient korelácie medzi terénnymi a laboratórnymi meraniami (obr. č. 2). Spoľahlivosť korelácie bola testovaná t-studentovym testom pre hladiny významnosti 0,05 a 0,01. Kritická hodnota koeficientu korelácie (r kr ) pre daný počet vzoriek pre významnosť 0,05 je r kr = 0,514 a pre významnosť 0,01 je r kr = 0,641. Tieto kritické hodnoty pre pravdepodobnosť 95 % i 99 % sú nižšie ako vypočítané korelačné koeficienty pre všetky závislosti (K, eu, eth), preto je možné konštatovať, že medzi testovanými premennými existuje spoľahlivá lineárna závislosť. Pri zostavovaní máp prírodnej rádioaktivity boli vypočítané koncentrácie prírodných rádionuklidov prepočítané na úroveň laboratórnych stanovení s využitím koeficientov 16

23 získaných z lineárnych regresných závislostí medzi laboratórnymi stanoveniami a terénnymi meraniami a následne (vrátane výsledkov leteckých meraní) prepočítané na jednotnú rádiogeochemickú úroveň územia Slovenskej republiky, t.j. na úroveň údajov zjednotenej gamaspektrometrickej databázy v skúmanej oblasti. Pri samotnej interpretácii výsledkov meraní SG a konštrukcii jednotlivých máp prírodnej rádioaktivity bola ako podklad používaná Účelová geologická mapa predmetného regiónu v M = 1 : (Pramuka S., 2008) a v čo najširšom rozsahu využívaný princíp geologickej analógie. Mapa prognózy radónového rizika Základ pre zostavenie mapy prognózy radónového rizika predstavujú výsledky meraní objemovej aktivity radónu 222 Rn v pôdnom vzduchu (OAR; c A ; kbq.m -3 ) na referenčných plochách (RP). Referenčné plochy radónového prieskumu boli zadávané s hustotou priemerne cca 1 RP na 10 km 2, situovaných v súlade s projektom prednostne do intra, resp. extravilánov obcí a miest, s prihliadnutím na dostupnosť a charakter resp. mocnosť pokryvných útvarov. Samotná RP pozostáva zo 16-tich sond a jednej kontrolnej sondy, rozmiestnených v pravidelnej sieti s krokom m. Sonda sa hĺbi malopriemerovou (φ = 12 mm) dutou tyčou, zarazenou do hĺbky 0,7 až 0,8 m, z ktorej sa uskutočňuje odber pôdneho vzduchu pre meranie objemovej aktivity radónu. Vzorky pôdneho vzduchu sa odoberali do dekontaminovaných a evakuovaných scintilačných tzv. lucasovych komôr o objeme 125 ml. Objemová aktivita radónu v pôdnom vzduchu sa určovala meraním rádioaktivity odobratej vzorky vzduchu scintilačnou metódou. Vlastné meranie OAR v rovnováhe s jeho dcérskymi produktmi rozpadu (izotopy 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po), bolo realizované prístrojovými kompletmi typu LK-1 a LK-4, metrologicky overenými v radónovej komore Metrologického strediska pre radónové veličiny pri SZU Bratislava. Plynopriepustnosť miestnych zemín v oblasti konkrétnej RP bola hodnotená na základe posúdenia zrnitostného zloženia vzorky zeminy, odobratej z hĺbky do 0,8 m na základe výsledkov skrátenej granulometrickej analýzy v zmysle normy STN Priepustnosť zemín pre plyny je odvodená zo zrnitostného zloženia vzorky, vyjadreného percentuálnym podielom jemných častíc f (φ častíc pod 0,06 mm), piesčitej zložky s (φ 0,06-2,0 mm) a štrkovitej zložky g (φ 2,0-6,0 mm) v suchej zemine, pri použití klasifikačného 17

24 systému o zaradení zemín do tried G, S, F. Z tohto hľadiska sú jednotlivé zeminy zaradené do troch kategórií plynopriepustnosti v zmysle tab. č. 3. Tab. č. 3 Zatriedenie základových pôd podľa percentuálneho podielu jemných častíc Plynopriepustnosť Podiel jemných častíc Trieda podľa STN malá (nízka) f > 65 % F5, F6, F7, F8 stredná 15 % < f < 65 % F1, F2, F3, F4, S4, S5, G4, G5 dobrá f < 15 % S1, S2, S3, G1, G2, G3 Hodnotenie radónového rizika RP vychádza z princípu syntézy výsledkov zmeranej objemovej aktivity radónu v pôdnom vzduchu a plynopriepustnosti miestnych zemín a hornín. V tabuľke č. 4 sú uvedené hranice jednotlivých kategórií radónového rizika. Tab. č. 4 Hranice kategórií radónového rizika KATEGÓRIA OBJEMOVÁ AKTIVITA RADÓNU [kbq.m -3 ] RADÓNOVÉHO Plynoriepustnosť zeminy RIZIKA malá stredná dobrá nízke 1 < 30 < 20 < 10 stredné vysoké 3 > 100 > 70 > 30 Pri zaraďovaní RP radónového prieskumu do jednotlivých kategórií radónového rizika bol využívaný tzv. tretí kvartil (75 % percentil) zo súboru meraní OAR. Pre posúdenie kvality radónového prieskumu bola v každej RP robená kontrolná sonda s odberom i meraním za rovnakých podmienok. Súbor kontrolných meraní OAR v pôdnom vzduchu predstavuje 64 dvojíc sond. Výsledky dokladujeme v tab. č. 5. Tab. č. 5 Vyhodnotenie výsledkov kontrolných meraní OAR v pôdnom vzduchu kde: Interval hodnôt OAR [kbq.m -3 ] N AVG [kbq.m -3 ] σ [kbq.m -3 ] P [%] < ,0 1, < ,3 4,12 15,7 30 < ,0 3,17 8, ,5 4,64 5,5 Celý súbor meraní OAR - objemová aktivita radónu v pôdnom vzduchu N - počet dvojíc meraní v hodnotenom súbore AVG - aritmetický priemer hodnôt OAR zo súboru N σ - štandardná odchýlka hodnôt OAR zo súboru N P - relatívna chyba merania OAR Relatívna chyba stanovenia c A pre celý súbor meraných hodnôt je 12,1 %, čo je (s 18

25 prihliadnutím na tak variabilný prvok akým je radón v pôdnom vzduchu) veľmi dobrý výsledok. Je teda možné konštatovať, že radónový prieskum bol zrealizovaný kvalitne a výsledky prác sú hodnoverné a reprodukovateľné. Pri zostavovaní mapy prognózy radónového rizika daného regiónu boli okrem priamych výsledkov z meraní radónu v pôdnom vzduchu na referenčných plochách využité aj ďalšie doplňujúce geologické podklady. V rámci toho bol posudzovaný hlavne litologický typ, prírodná rádioaktivita hornín v oblasti RP, homogenita horninového prostredia, ako aj celková štruktúrno-tektonická situácia územia. Mapa prírodnej rádioaktivity vôd Pre zostavenie mapy prírodnej rádioaktivity vôd bolo v regióne urobené rádiohydrochemické vzorkovanie prevažne zdrojov podzemných vôd podľa projektu so základnou hustotou cca 1 vzorka na 10 km 2. Vzorky vôd boli odoberané prednostne z prameňov a studní, v malom rozsahu z povrchových tokov. Odberné miesta boli situované tak, aby doplnili výsledky starších prác na priemernú hustotu 1 vzorka na 5 km 2. V celkovom hodnotení je súbor obsahujúci 208 vzoriek. Počet odobratých a zmeraných nových vzoriek vôd predstavuje 93 vodných zdrojov (vrátane 3 kontrolných odberov). Pre stanovenie c 222 A Rn boli vzorky vody odoberané do sklenených 250 ml vzorkovníc so zbrúseným hrdlom (doplna, bez vzduchovej bubliny) a pre stanovenie U nat a 226 Ra do dvojlitrových PET fliaš. Za účelom zníženia adsorbčných vlastností materiálu PET fliaš sa vzorky vôd pre stanovovanie obsahu U nat fixovali 5 ml koncentrovanej HNO 3. Pri odbere bola súčasne meraná teplota odoberanej vody, vzduchu, výdatnosť zdroja, ph a zaznamenávali sa miestopisné, polohopisné a ďalšie doplňujúce údaje. Merania objemovej aktivity radónu (OAR) vo vzorkách vôd boli realizované v laboratórnych podmienkach druhý deň po odbere. Radón zo vzoriek vôd bol najskôr prebublaný do deemanovaných a evakuovaných Lucasovych komôr (LK) o objeme 600 ml. Pri týchto meraniach bol používaný merací komplet LK-4, okalibrovaný v radónovej komore Metrologického strediska pre radónové veličiny pri SZU Bratislava. Vzorky pre stanovenie U nat a 226 Ra boli transportované na pracoviská v Spišskej Novej Vsi na ich kvantitatívne stanovenie v laboratórnych podmienkach. Pre stanovenie obsahov U nat bola použitá metóda atómovej emisnej spektrometrie s indukčne viazanou plazmou s ultrazvukovým rozprašovačom. Vzorky vody sa pred stanovením koncentrácie uránu 10-krát zakoncentrovali odparením. 19

26 Správnosť metódy bola overená metódou štandardného prídavku a výpočtom výťažnosti uránu. Externá kontrola bola overená medzilaboratórnym porovnaním vo Výskumnom ústave vodného hospodárstva v Bratislave spektrofotometrickou metódou s delením na silikagéli. Výsledky stanovení v porovnaní s výsledkami meraní v GAL ŠGÚDŠ RC Spišská Nová Ves, dosiahli odchýlku 16 %, čo je prijateľná zhoda výsledkov. Detekčný limit, charakterizujúci najmenšie množstvo analytu, poskytujúceho analytický signál, je vyjadrený ako trojnásobok smerodajnej odchýlky signálu slepého pokusu. Z výsledkov 10-tich meraní rovnakej syntetickej vzorky bol pre túto metódu vypočítaný detekčný limit 0,0012 mg.l -1 pri medzi stanovenia 0,005 mg.l -1 a presnosti 5 %. Meranie koncentrácií rádia ( 226 Ra) bolo urobené s minimálne mesačným odstupom od času odberu vzorky vody, t.j. po dosiahnutí rovnovážneho stavu medzi 226 Ra a 222 Rn. Objemová aktivita rádia bola stanovená scintilačnou metódou pomocou 600 ml lucasovych komôr v prístrojovom komplete LK-4. Použitá metodika dovoľuje merať objemové aktivity rádia od cca 0,002 Bq.l -1. Za účelom posúdenia kvality stanovení koncentrácií U nat, 226 Ra a 222 Rn boli urobené kontrolné odbery vzoriek vôd z troch vodných zdrojov. Výsledky dokladujeme v nasledovnej tabuľke č. 6. Tab. č. 6 Výsledky kontrolných stanovení koncentrácií U nat, 226 Ra a 222 Rn vo vodách Prírodný rádionuklid U nat [mg.l -1 ] 226 Ra [Bq.l -1 ] 222 Rn [Bq.l -1 ] Základné štatistické parametre obsahy U nat sú pod medzou stanovenia min 0,030 max 0,086 AVG 0,048 min 0,4 max 10,3 AVG 4,1 N σ [Bq.l -1 ] P [%] ± 0,020 41,5 3 ± 1,5 35,8 kde: N - počet dvojíc kontrolných meraní min - minimálna hodnota zo súboru σ - štandardná odchýlka max - maximálna hodnota zo súboru P - relatívna chyba stanovenia AVG - aritmetický priemer hodnôt Zvýšené relatívne chyby stanovení môžu byť spôsobené skutočnosťou, že namerané údaje sú prevažne v oblasti nízkych hodnôt (hodnoty U nat sú pod medzou stanovenia) a nedostatočným súborom kontrolných odberov (3 vzorky). S prihliadnutím na uvedené skutočnosti je možné považovať relatívne chyby kontrolných stanovení za prijateľné. 20