Zdroje a migrace radionuklidu 226Ra v povodí Rychvaldské stružky (Ostrava-Poruba)

Bc. Radek Morcinek

Master's thesis

Sources and migration of 226Ra radionuclide in the Rychvald creek catchment (Ostrava-Poruba)

Abstract:

Tato závěrečná práce se zaměřuje na vypouštěnou důlní vodu z vodní jámy Žofie, která se nachází v petřvaldské dílčí pánvi v české části hornoslezské černouhelné pánve. Vypouštěné důlní vody mohou ovlivňovat svým složením povrchové toky, zejména se jedná o jejich sedimenty, které mohou mít zvýšenou hmotnostní aktivitu radia 226Ra. Cílem diplomové práce bylo vymezit oblasti zvýšené aktivity 226Ra, identifikovat možné zdroje 226Ra, zjistit vliv fyzikálně-chemických parametrů a složení vod na mobilitu 226Ra. Z výsledků je patrné, že důlní vody vypouštěné z vodní jámy Žofie výrazně ovlivňují vody svou mineralizací a zvyšují obsahy 226Ra v Rychvaldské stružce. Radium 226Ra se poté zachytává v dnových a břehových sedimentech. Ke zvýšení aktivit radia 226Ra ve vodách a v břehových sedimentech až na několik stovek Bq/kg docházelo pouze na měrných profilech, situovaných po zaústění vypouštěných důlních vod. Vyšší hodnoty 226Ra v břehových sedimentech a ve vodách Rychvaldské stružky se objevovaly jen po čističku odpadních vod, která pravděpodobně zřetelně ředí vody stružky. Důsledkem je změna parametrů prostředí migrace radia, které se poté v břehových sedimentech stružky již nezachytává. Naopak vyšší hmotnostní aktivity 226Ra v dnových sedimentech byly dosahovány až v oblasti 700 m od vypouštění důlních vod do Rychvaldské stružky. Tento posun odpovídá určité době, která je patrně nutná pro průběh sorpce a mírnému rozšíření dnového sedimentu ve směru toku. Naměřené vyšší hodnoty 226Ra v sedimentech, nepředstavují pro lidské zdraví riziko a ani významně neovlivňují životní prostředí. Hlubší sedimenty v okolí Rychvaldské stružky jsou prakticky bez ovlivnění 226Ra. Hmotnostní aktivita 226Ra byla výrazně pod limitem detekce <300 Bq/kg. Vývoj hodnot hmotnostních aktivit 226Ra v sedimentech směrem od povrchu neprokázal výraznější korelaci s hloubkou. Většina koncentrací nepravidelně klesala nebo se zvyšovala s hloubkou. Jediným prokazatelným zdrojem aktivity 226Ra na této lokalitě jsou důlní vody vypouštěny z Vodní jámy Žofie do Rychvaldské stružky, které se patrně sorbuje na jílové minerály dnových sedimentů a na organický detrit obsažený ve dnových sedimentech.

Abstract:

The final work deals with discharged mine water from the Žofie watershaft, which is located in Petrvald basin in Czech part of Upper Silesian coal basin. Mine water may affect surface watercourses, especially their sediments, which can have increased activity of radium 226Ra. The aim of the diploma thesis was to determine the areas of increased activity 226Ra, identify possible sources 226Ra, evaluate the influence of physico-chemical parameters and composition of water on mobility 226Ra. From the result, it is evident that discharged mine water from the Zofie watershaft affects mainly conductivity and increases the content of 226Ra in Rychvald creek. Radium 226Ra is then captured in bottom and bank sediments. Increasement of 226Ra activity in waters and bank sediments up to several hundred Bq/kg occurred on the profiles located after the drainage of the mine waters. Higher values of 226Ra in bank sediments and in the water appeared only up to wastewater treatment plant, which considerably diluted water and this have consequence influencing migration abilities of radium, which in the bank sediments after that does not catch. On the other hand, higher activity of 226Ra at the bottom sediments were reached up to 700 m from the mine water discharge into the Rychvald creek. This shift corresponds to a certain amount of time that is necessary for the course of sorption and the slight expansion of the bottom sediment in the direction of flow. The measured increased activities of radium 226Ra will not represent neither substantial risk for human health nor important risk for environment. Depth sediments around the river are without any influence of 226Ra. The activity of 226Ra was significantly below the detection limit of <300 Bq/kg. The relation between greater depths and the development of 226Ra mass activities in the sediments did not show any significant correlation. The only proven source of 226Ra activity in this location is the mine water discharged from the Žofie watershaft into Rychvald creek, which is probably sorbed on the clay minerals of the bottom sediments and on the organic detritus contained in the bottom sediments.

Keywords

Důlní vody, Hornoslezská pánev, Petřvaldská dílčí pánev, Rychvaldská stružka, Aktivita radia, Mine water, The Hornoslezska basin, The Petrvald basin, Rychvald creek, Activity of radium

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 14. 6. 2018
• Supervisor: doc. RNDr. Josef Zeman, CSc.
• Reader: Mgr. Dalibor Všianský, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geology / Applied and Environmental Geology