Żyjemy w morzu promieniowania
Dr hab Dariusz Malczewski, geofizyk z Katedry Geologii Stosowanej na Wydziale Nauk o Ziemi UŚ, zajmuje się badaniami nad naturalną promieniotwórczością minerałów i skał w warunkach in situ oraz laboratoryjnych
Złe skojarzenia budzi już samo słowo ‘promieniotwórczość’. Wiele sprzecznych informacji, rozpowszechnianych przede wszystkim w mediach, sprawia, że pojęcie obrosło mitem, budząc najczęściej negatywne reakcje. Takie słowa, jak ‘promieniotwórczość’, ‘radioaktywność’ czy ‘uran’ kojarzą się wielu ludziom głównie z bombą atomową czy z katastrofą elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Tymczasem zaskakująca jest wszechobecność występowania pierwiastków promieniotwórczych. Nie ma naturalnej substancji, która nie zawierałaby uranu czy toru.
Promieniotwórczość mierzy się w jednostce aktywności promieniotwórczej, którą w układzie SI jest bekerel (Bq). Dana substancja ma aktywność jednego Bq/kg wówczas, gdy na kilogram masy owej substancji następuje jeden rozpad promieniotwórczy na sekundę. Typowa gleba charakteryzuje się stężeniem uranu rzędu 22 Bq/kg oraz toru rzędu 37 Bq/kg. W glebie na obszarze o wymiarach 100x100 m do głębokości 30 cm znajduje się około 9 kg uranu i 40 kg toru – wyjaśnia dr hab. Dariusz Malczewski. – Przykładem skały o naturalnie podwyższonej promieniotwórczości jest granit. Jeden kilometr sześcienny granitu zawiera około 9000 ton uranu i 46000 ton toru.
Pierwiastki promieniotwórcze znajdują się również w naszym ciele, jak na przykład węgiel 14C i potas 40K. Aktywność promieniotwórcza pochodząca od tych pierwiastków oraz śladowych ilości uranu i toru w naszych organizmach wynosi około 350 Bq/kg, w pewnym sensie więc sami jesteśmy materiałami promieniotwórczymi. Promieniotwórczość naturalna minerałów, skał, gleb i innych ośrodków geologicznych, którą mierzy geofizyk, jest nieszkodliwa, ponieważ jesteśmy do niej biologicznie przystosowani. Naturalne dawki promieniowania, które otrzymujemy rocznie, są kilka tysięcy razy niższe od tej potencjalnie zagrażającej życiu ludzkiemu i wynoszącej około 5 siwertów. Aby otrzymać powyższą dawkę, trzeba znaleźć się w sąsiedztwie wybuchu jądrowego lub ciężko uszkodzonego reaktora jądrowego. Taki przypadek miał miejsce w Czarnobylu, gdzie materiał promieniotwórczy został rozerwany.
Dr hab. Dariusz Malczewski kieruje Pracownią Promieniotwórczości Naturalnej. Dzięki unikatowej aparaturze, w tym dzięki przenośnemu systemowi spektrometrycznemu promieniowania gamma, możliwe stało się wykonywanie pomiarów nie tylko w warunkach laboratoryjnych, lecz również w warunkach in situ, czyli bezpośrednio w terenie. Zaletą takiego badania jest próbkowanie dużego obszaru, co jest w zasadzie niemożliwe w warunkach laboratoryjnych.
Badania nad właściwościami minerałów zawierających znaczne koncentracje uranu i toru mają szerokie zastosowania, np. w energetyce jądrowej, w problematyce składowania odpadów promieniotwórczych. Minerały takie, odkryte i nazywane od końca XIX wieku minerałami metamiktycznymi, tracą na ogół swoją krystaliczność na skutek rozpadów promieniotwórczych i stają się amorficzne w geologicznej skali czasu. Prowadzone badania służą wyjaśnieniu, w jaki sposób takie minerały radzą sobie z ogromną ilością rozpadów promieniotwórczych, zachodzących w ich strukturach w czasie od kilkuset milionów do nawet 2 miliardów lat. Dotychczasowe badania wykazały, że są one bardzo odporne na rozpady promieniotwórcze.
Skały zbudowane są z minerałów i ich promieniotwórczość uzależniona jest od składu mineralnego. Znamy wiele miejsc na świecie o naturalnie bardzo wysokim tle promieniotwórczym. Najbardziej znany jest stan Minas Gerais w Brazylii ze swoim wzgórzem Morro do Ferro, na którym znajduje się 30 tys. ton toru, a naturalne tło promieniotwórcze jest kilkaset razy większe niż to, które mamy w Polsce. – Żyją tam zwierzęta, nie są zmutowane, rośliny nie gryzą, nie zaobserwowano Godzilli – zapewnia geofizyk. – Do tego słynne plaże brazylijskie w stanach Espirito Santos i Rio de Janeiro, wyściełane piaskami monacytowymi, gdzie tło promieniotwórcze jest 1000 razy większe niż naturalne tło obserwowane w Polsce. Tylu ludzi jedzie na te plaże i są szczęśliwi – dodaje ze śmiechem.
Oprócz promieniotwórczości skał zespół dr. hab. Dariusza Malczewskiego zajmuje się również pomiarem stężenia radonu w powietrzu glebowym. Jest to najważniejszy składnik naturalnego promieniowania. Wykorzystywane są w tym celu specjalne sondy glebowe i przenośny detektor radonu. Jednym z najciekawszych dotychczas zmierzonych stanowisk okazała się, położona w województwie dolnośląskim, Pobiedna, gdzie w latach 50-tych znajdowała się największa kopalnia uranu na terenie Polski. Mieszkańcy tego regionu mają świadomość wyjątkowości swojego miejsca zamieszkania. Muszą zwrócić jednak szczególną uwagę przy budowaniu domów lub remontach już istniejących. W fundamencie nie mogą pojawić się pęknięcia, przez które mógłby migrować radon, jak tłumaczy geofizyk. Radą na to jest solidny fundament, sprawna wentylacja lub częstsze wietrzenie, wówczas stężenie radonu spada do poziomu normy.
Małgorzata Kłoskowicz
Artykuł ukazał się drukiem w numerze 7 (197) „Gazety Uniwersyteckiej UŚ” (kwiecień 2012)
