ABSTRAKT
Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) se zabývá systematickým sledováním a hodnocením radiologických ukazatelů v povrchových vodách. V příspěvku jsou popsány změny hodnot radiologických ukazatelů v povrchových vodách v časové řadě od roku 1967 do současnosti. Vývoj celkové objemové aktivity alfa i beta, koncentrace uranu a aktivity radia (226Ra) je popsán na charakteristických profilech v místě těžby surovin s obsahem uranu, v okolí Stráže pod Ralskem, kde těžba radioaktivních surovin již byla utlumena. Řeka Ploučnice protéká tímto dobývacím územím a ústí do řeky Labe v Děčíně nedaleko hraničního přechodu Hřensko, kde jsou aktivity radiologických ukazatelů též sledovány a dokumentovány. Po ukončení těžby uranu na ložisku Stráž pod Ralskem poklesly koncentrace uranu o dva řády a povrchové vody na profilu Ploučnice – Mimoň v posledních pěti letech jsou řazeny do třídy I – neznečištěná voda. Hodnoty Kendallova korelačního koeficientu τ pro hodnocené profily na vybraných profilech v období těžby charakterizují rostoucí trend (+0,7) pro ukazatel celkové objemové aktivity beta, po ukončení těžby je indikován trend klesající (-0,5).
ÚVOD
V příspěvku jsou prezentovány výsledky dlouhodobého sledování radiologických ukazatelů v povrchových vodách v povodí řeky Ploučnice. V této oblasti povodí v okolí Stráže pod Ralskem probíhala v minulosti těžba uranu. Zjištěné hodnoty radiologických ukazatelů jsou předurčeny geologickou stavbou území s výskytem uranového zrudnění a způsobem těžby surovin s obsahem uranu.
Cílem příspěvku je prezentovat vývoj aktivity radiologických ukazatelů v povrchových vodách za celé sledované období 1967–1989 a po roce 1990 s využitím archivních dat uložených ve sběrné databázi informačního systému Monitoringu kvality vod na území ČR (IS ARROW), který zajišťuje a vyhodnocuje ČHMÚ [1, 17].
Charakteristika ložiska
Uranové zrudnění v sedimentech české křídové pánve bylo prozkoumáno v první polovině šedesátých let. Ložiskové akumulace uranu jsou spojeny se sedimenty spodního (sladkovodního) a svrchního (mořského) cenomanu. Metodou hlubinného hornického dobývání byla těžena ložiska Hamr a Břevniště, ložisko Stráž bylo těženo metodou podzemního vyluhování vrty z povrchu. Dobývací prostor „Stráž“ byl postupně rozšířen až na 24,1 km2 [11]. Popisné údaje o uranovém ložisku jsou uvedeny v řadě zpráv organizace provádějících těžbu (DIAMO, s. p.) a dalších publikací [8, 10, 11, 13, 16, 27]. Usnesením vlády z roku 1990 se změnila koncepce těžby energetické suroviny a na základě následných vládních rozhodnutí a usnesení [23–26] nastal útlum těžby uranu, k zastavení chemické těžby na ložisku Stráž došlo k 1. dubnu 1996, v dalším období byl uran získáván ze sanace chemické těžby.
Obr. 1. Mapa zájmového území s vyznačenými profily v povodí Ploučnice (detailně hodnocené jsou zvýrazněny)
Metodika
Radiologické ukazatele ve vzorcích povrchové vody v oblasti povodí Ploučnice jsou laboratorně analyzovány od roku 1967, shodně se zahájením těžby uranu v okolí Stráže pod Ralskem, které se nachází v tomto povodí.
V dílčím povodí Ploučnice jsou dokumentovány odběry vzorků povrchové vody na profilech vodních toků Ploučnice, Ještědského potoka, Ploužnického potoka, Mlýnského náhonu, Robečského potoka, Dobranovského potoka a Svitávky. Vzorky důlních vod byly odebírány v době aktivní těžby uranu na ložisku Stráž pod Ralskem.
Obsahy uranu jsou stanoveny jako koncentrace kovu v rozpuštěných látkách (RL), v nerozpuštěných látkách (NL) a ve veškerých látkách podle ČSN 75 7614 [6].
Sledování radioaktivní zátěže je provedeno na základě stanovení radioaktivních ukazatelů, tj. celkové objemové aktivity beta v rozpuštěných (RL) i nerozpuštěných látkách (NL). V RL je provedena korekce celkové objemové aktivity beta na obsah izotopu 40K. Sledování radiologických ukazatelů je též rozšířeno a doplněno o stanovení celkové objemové aktivity alfa (RL, NL) a aktivity izotopu 226Ra (RL, NL) [4, 5, 7].
Zatřídění profilů do tříd jakosti je provedeno podle ČSN 75 7221 [2] z října 1998, tato norma byla v roce 2017 aktualizována [3]. Charakteristická hodnota pro zařazení do tříd jakosti, případně kvality dle aktualizované normy, je hodnota s pravděpodobností nepřekročení 90 %. Četnost odběru vzorků za celé období více než 55 let se měnila v intervalu od 1× týdně až 1× měsíčně, výjimečně 1× za dva měsíce. Pro statistické zpracování byla použita charakteristická hodnota definovaná v uvedené normě, která představuje reprezentativní hodnotu pro jednotlivé roky. Pro výpočet byly použity hodnoty těch ukazatelů, jež byly na reprezentativních profilech analyzovány po celé hodnocené období v souvislé řadě.
Vzhledem k charakteru statistického rozdělení hodnot radioaktivních ukazatelů je při popisu roční hodnoty aktivity vypočtena střední hodnota výsledků měření aktivity a při zobrazení v grafech též znázorněna hodnota spodního (25%) a horního (75%) kvartilu.
Pomocí neparametrického Mann-Kendallova testu [12, 14] byly spočítány hodnoty korelačního koeficientu τ a míry pravděpodobnosti pro určení trendu zjištěných hodnot radiologických ukazatelů na vybraných profilech.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Přehled sledovaných profilů v povodí řeky Ploučnice (obr. 1) a časové rozmezí jejich sledování je uveden v tab. 1. U řady profilů nebyly v některém období (1 až max. 5 let) vzorky analyzovány.
Tab. 1. Časové rozmezí sledovaných profilů
Nejvyšší obsahy uranu až 15 mg/l byly zjištěny v důlní vodě v osmdesátých letech 20. století, kdy nejvyšší celková objemová aktivita beta byla až 684,5 Bq/l (obr. 2). Nejvyšší objemová aktivita beta na sledovaných profilech byla dokumentována v osmdesátých letech na Ploučnici na profilu Mimoň (81,64 Bq/l), ve Stráži pod Ralskem (19,1 Bq/l) a na Mlýnském náhonu na profilu Hamr (47,25 Bq/l). Zřetelné snížení celkové objemové aktivity beta, popř. tohoto ukazatele korigovaného na aktivitu izotopu 40K, bylo zaznamenáno od devadesátých let minulého století. Např. na již zmíněném profilu Mimoň na Ploučnici se v osmdesátých letech střední hodnoty celkové objemové aktivity beta pohybovaly v rozmezí 1,04–1,88 Bq/l, popřípadě v rozmezí 0,9–1,7 Bq/l po korekci na 40K. Po zastavení těžby v devadesátých letech se střední hodnota pro zmíněné ukazatele snížila na 0,22–0,4 Bq/l a na 0,05–0,29 Bq/l v případě korekce na 40K. Začátkem 21. století se hodnoty celkové objemové aktivity beta snížily, dle klasifikace podle normy ČSN 75 7221 kvalita povrchové vody již vyhovuje zařazení do třídy I (neznečištěných vod) až do třídy II (mírně znečištěných vod) v celé řadě po sobě jdoucích roků. V posledních letech se charakteristická hodnota aktivity beta pro zařazení do třídy kvality i střední hodnota sledovaného ukazatele již výrazně nesnižují.
Obr. 2. Celková objemová aktivita beta v důlní vodě (ložisko Hamr 3)
Dle ČSN 75 7221 charakteristická hodnota uranu řadí kvalitu povrchových vod na profilu Mimoň na řece Ploučnici v průběhu osmdesátých let do třídy V – velmi silně znečištěné vody. V průběhu devadesátých let, po změně využívání uranových ložisek, bylo i na tomto profilu zaznamenáno zlepšení o 1 kvalitativní třídu na třídu IV – silně znečištěné vody. Koncentrace uranu se snížily o 1 řád a v posledních 20 letech na tomto profilu nepřevýšily hodnotu 10 µg/l (obr. 3). Jen ve Stráži pod Ralskem na Mlýnském náhonu byla ještě po roce 2000 zjištěna koncentrace uranu ve výši 54,5 µg/l.
Obr. 3. Obsah uranu na profilu Ploučnice – Mimoň
Prokazatelné je snížení aktivity radiologických ukazatelů na profilech položených níže ve směru toku řeky Ploučnice. Na výše položeném profilu Mimoň na řece Ploučnici je v osmdesátých letech střední hodnota celkové objemové aktivity beta po korekci na 40K v rozmezí 0,6–1,66 Bq/l, na základě charakteristické hodnoty připadá do třídy V – velmi silně znečištěné vody (obr. 4). Na níže položeném profilu v Březinách je povrchová voda zařazena do třídy IV – silně znečištěné vody, střední hodnota je 0,182–0,405 Bq/l (obr. 5). Na hraničním profilu Hřensko pod vyústěním Ploučnice do Labe je střední hodnota 0,053–0,092 Bq/l a vody jsou v osmdesátých letech 20. století řazeny na základě charakteristické hodnoty do třídy III – znečištěné vody, v posledních 10 letech charakteristická hodnota vyhovuje pro zařazení do třídy I – neznečištěná voda (obr. 6).
Obr. 4. Celková objemová aktivita beta kor. 40K na profilu Ploučnice – Mimoň
Obr. 5. Celková objemová aktivita beta kor. 40K na profilu Ploučnice – Březiny
Obr. 6. Celková objemová aktivita beta kor. 40K na profilu Labe – Hřensko
Hodnota celkové objemové aktivity alfa nebyla před rokem 1990 zjišťována. Od cca poloviny devadesátých let aktivita alfa klesala, v posledních 10 letech jsou zaznamenány např. na profilu Ploučnice – Mimoň zvyšující se hodnoty objemové aktivity alfa (obr. 7).
Obr. 7. Celková objemová aktivita alfa na profilu Ploučnice – Mimoň
Aktivita izotopu 226Ra na sledovaných profilech v období intenzivní těžby dosahovala vysokých hodnot, na profilu Ploučnice – Mimoň až 9 104 mBq/l, dle zařazení odpovídala kvalita povrchové vody třídě V jako velmi silně znečištěná voda. Po ukončení intenzivní těžby se aktivity v devadesátých letech významně snížily. Po krátkém období přerušení sledování a po obnovení před zhruba 10 lety se aktivita izotopu radia 226Ra zvýšila a v posledních několika letech je kvalita vody na základě zjištění aktivity tohoto izotopu řazena do třídy II – mírně znečištěná voda (obr. 8, 9).
Obr. 8. Aktivita 226Ra na profilu Ploučnice – Osečná
Obr. 9. Aktivita 226Ra na profilu Ploučnice – Březiny
Tab. 2. Výsledky Mann-Kendallova testu
R = rostoucí, K = klesající
U vybraných profilů byla pro sledované ukazatele provedena trendová analýza. Výsledky Mann-Kendallova testu a hodnoty Kendallova korelačního koeficientu τ pro hodnocené profily a vybrané ukazatele jsou uvedeny v tab. 2.
Jako bod zvratu byl na základě předchozího vyhodnocení analytických dat zvolen rok 1990, kdy na základě celospolečenských změn došlo i ke změně vy-
užití zdrojů energetických surovin. Pro ukazatel celková objemová aktivita beta a celková objemová aktivita beta korigovaná na 40K byl před rokem 1990 potvrzen rostoucí trend na každém ze tří hodnocených profilů. Po roce 1990 byl u výše zmíněných ukazatelů potvrzen klesající trend, ale pouze u dvou profilů je možno potvrdit trend statistickým výpočtem s vysokou pravděpodobností. Pro izotop 226Ra klesající ani rostoucí trend v žádném z definovaných období nebyl potvrzen.
ZÁVĚR A HODNOCENÍ
Na základě monitoringu radioaktivních ukazatelů za období let 1967–2021 lze z výsledků laboratorních stanovení vzorků povrchových vod na profilech v povodí řeky Ploučnice vyhodnotit:
- významný vliv výskytu uranového zrudnění dobývaného v ložisku
Stráž pod Ralskem na kvalitu povrchových vod; - v době aktivní těžby v letech 1967–1996 byly zjištěny zvýšené hodnoty radioaktivních ukazatelů v povrchových vodách klesající ve směru toku;
- vzdálený profil Hřensko na řece Labi vykázal ovlivnění radioaktivními ukazateli v době aktivní těžby uranových rud;
- na základě statistického výpočtu byl potvrzen klesající trend pro ukazatel celková objemová aktivita beta a celková objemová aktivita beta po korekci
na 40K po ukončení těžby uranových rud; - v posledních 10 letech jsou zaznamenány zvyšující se hodnoty objemové aktivity alfa na profilu Mimoň na řece Ploučnici;
- směrodatný trend nebyl potvrzen pro aktivitu izotopu radia 226Ra.
Příspěvek prošel recenzním řízením.