Cs-137 v lesním ekosystému ve vybraných lokalitách

Pavlína SEBEROVÁ

Bachelor's thesis

Content of cesium-137 in forest ecosystem in selected locations

Abstract:

Člověk i celé životní prostředí jsou ozařovány z různých zdrojů. Jedná se o přírodní nebo umělé zdroje. Cs-137 je uměle vytvořený radioaktivní izotop, který se do přírodního prostředí dostal lidskou činností. Prvním zdrojem Cs-137 se staly jaderné pokusy a válečné použití jaderné pumy. Už v 60. letech minulého století, v souvislosti se zkouškami jaderných zbraní, bylo zjištěno ukládání cesia v povrchových vrstvách půdy. Při mírovém využití jaderné energie v jaderných elektrárnách dochází k haváriím s únikem radioaktivních látek. Dodnes jednou z nejhorších havárií byla havárie na jaderné elektrárně Černobyl. Tato havárie kontaminovala zejména Ukrajinu a přilehlé státy, ale i severní Evropu. Závažnost kontaminace povrchu území Evropy Cs-137 z havárie v Černobylu značně závisela na dešťových srážkách během průchodu kontaminovaných vzdušných mas přes naše území. Člověk není kontaminován radioaktivními prvky pouze při radioaktivním spadu, ale i po uplynutí delší doby od havárie. Lesní ekosystémy se ukazují jako místa, kde je deponováno nejvíce Cs-137. Cs-137 se může do lidského organismu dostat prostřednictvím potravního řetězce, protože Cs-137 má dlouhý poločas rozpadu (30 let). Dochází k jeho ukládání do svrchních vrstev půdy a odtud se prostřednictvím kořenového systému rostlin dostává do rostlin a hub.. Cílem bakalářské práce je stanovit a porovnat obsah Cs-137 ve vybraných komoditách v lesním ekosystému ve vybraných lokalitách na Šumavě pomocí polovodičové spektrometrie gama. Byla stanovena výzkumná otázka: Je obsah Cs-137 ve vybraných komoditách lesního ekosystému v oblastech Šumavy významně rozdílný? Na základě konzultace na Státním úřadě pro jadernou bezpečnost byly vytipovány oblasti, kde byl spad na Šumavě nejvyšší. Proto byly odebrány vzorky z oblasti Kvildy, Zadova a Churáňova. Dále byly některé komodity lesního ekosystému odebrány v lokalitách Bavorov, Svinětice a Baranaviči. Jde o vzorky půdy, mechu, kůry, šišek a lišejníků. Ovšem ne všechny komodity mohly být odebrány ve všech lokalitách, protože bylo odebíráno na malém území a ne všechny komodity se tam vyskytovaly. Pro stanovení hmotnostní aktivity Cs-137 v odebraných vzorcích byla použita polovodičová spektrometrie gama. Získaná spektra byla vyhodnocena pomocí softwaru GAMAT. Rozmezí hodnot hmotnostní aktivity Cs-137 ve všech vzorcích se pohybuje od 3 do 700 Bq.kg-1. Nejvyšší aktivita byla naměřena u půdy, kde hodnoty dosáhly až 700 Bq.kg-1. Vysoká aktivita byla změřena i v mechu v lokalitě Kvilda, 513 Bq.kg-1. Vzorky smrkové kůry, šišek a lišejníků měly hodnoty hmotnostní aktivity nižší a v žádném z případů nepřesáhly hodnoty 300 Bq.kg-1. Odpovědí na výzkumnou otázku tedy je, že kontaminace Šumavy Cs-137 ve vybraných komoditách lesního ekosystému je výrazně nerovnoměrná.

Abstract:

The human and the whole environment are irradiated from the different sources (natural or artificial). The natural sources of radiation are cosmic and sun rays or the natural radiation of the Earth. The artificial sources mean cyclotrons, X-rays, particle accelerators, nuclear reactors and others. Natural cesium is located very rarely on Earth, but it has many artificial isotopes (for example Cs-137 and Cs-134). The Cs-137 is an artificial isotope produced by human. The first source of the Cs-137 became the nuclear tests and attacks used in the World War Two. In the 1960s (related a study of nuclear weapons) there were found out storing of Cs-137 in the surface soil layers. Even the peaceful use of the nuclear energy could cause the nuclear crash accompanied by a leakage of radioactive substances. The most tragic crash was an explosion of the nuclear power station Chernobyl in Ukraine. That crash contaminated the whole Ukraine and close states, but also Scandinavia. The spread of the Cs-137 depended on the rainfall and the air flow. Human has been affected by the radioactive elements even after the long time since the crash. Forest ecosystem seems to be the place with the largest amount of Cs-137 located. The Cs-137 may get into the human body though food; it has a very long half-time (30ys), it is stored in the top soil layers and through the root system of plants gets into the plants or mushrooms. The aim of this thesis is to determine and compare the content of the Cs-137 in the selected commodities in the forest ecosystem of Šumava using semiconductor gamma spectrometry. The research question was specified: Is the content of the Cs-137 in the selected commodities of the Šumava forest area significantly different? Based on an analysis of literature and consultation with the State Office for Nuclear Safety there were chosen areas, where was the highest fallout of radioactive elements. Therefore I sampled the area called Kvilda, Zadov and Churáňov. Further locations with the commodities of the forest ecosystem are Bavorov, Svinětice and Baranaviči. There are samples of soil, moss, spruce bark, cones and lichen. Not all commodities could be collected in all locations because there were picked in a small area and not all commodities occurred there. To determine the mass activity of the Cs-137 samples I used a semiconductor gamma spectrometry. The obtained spectra were evaluated through software GAMAT. The range of the values of mass activity of the Cs-137 in all samples is between 3-700 Bq.kg-1. The highest activity was measured in soil, where values reached up to 700 Bq.kg-1. High activity was also measured in moss in Kvilda, 513 Bq.kg-1. Samples of spruce bark, cones and lichens have low values activity. It was not reached out the value of 300 Bq.kg-1. Answer to the research question is that contamination of Sumava Cs-137 in selected commodities forest ecosystem is significantly uneven.

Keywords

cesium, draslík, lesní ekosystém, polovodičová spektrometrie gama, ionizující záření

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2015

Accessible from:: 5. 5. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Renata Havránková, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Health and Social Studies

Bachelor programme / field:
Protection of Inhabitants / Protection of Inhabitants Focused on Chemical, Biological, Radiological and Nuclear Noxa and Explosives