Natural radioactivity in Cambrian-Vendian groundwater – analytical procedures, monitoring of drinking water treatment technology, and associated changes in groundwater quality
| dc.contributor.advisor | Kiisk, Madis, juhendaja | |
| dc.contributor.author | Suursoo, Siiri | |
| dc.contributor.other | Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond | et |
| dc.date.accessioned | 2019-08-30T12:34:27Z | |
| dc.date.available | 2019-08-30T12:34:27Z | |
| dc.date.issued | 2019-08-30 | |
| dc.description | Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone | et |
| dc.description.abstract | Kambrium-Vendi (Cm-V) põhjaveekiht on üks peamisi joogiveeallikaid Põhja-Eestis. Uraani- ja tooriumirikka kristalse aluskorra peal asuv Cm-V on kurikuulus oma kõrge radionukliidide sisalduse poolest. 2009. a hinnangute põhjal tarbib ligi 18% Eesti elanikkonnast (230 000 inimest) joogivett, mille radioloogilised näitajad ületavad määruses kehtestatud viitetaset. Kui nõuded joogivee radioloogiliste näitajate kohta Eesti seadusandlusesse üle võeti, oli Eestis vähe võimalusi radioloogiliste parameetrite määramiseks veeproovides. Lünga täitmiseks arendati ja valideeriti käesoleva töö raames metoodikaid raadiumi mõõtmiseks. Akrediteeriti gammaspektromeetriline analüüs Ra-226 ja Ra-228 määramiseks, mis võimaldab nüüd pakkuda usaldusväärselt analüüsiteenust. Veebruaris 2012 avati Viimsis esimene veepuhastusjaam Eestis, mis kasutab spetsiaalselt raadiumi eemaldamiseks mõeldud tehnoloogiat. Kolme aasta jooksul kogutud seiretulemused näitavad, et Cm-V põhjavee kasutamise puhul on väga keeruline vältida NORM-jäätmete (Naturally Occurring Radioactive Material) teket. Kuigi põhjavees tekitavad kiirguskaitse seisukohast muret vaid Ra-226 ja Ra-228, tuleb vee töötlemise protsessis tähelepanu pöörata ka radoonile (Rn-222) ja tooriumile (Th-228), mis tekivad filtermaterjalides Ra-226 ja Ra-228 radioaktiivsel lagunemisel. Viimsis kasutatav tehnoloogia on tänaseni suutnud tagada vastavuse joogivee kvaliteedinõuetega, kuid intensiivne põhjavee kasutus võib kutsuda esile muutusi sisendvee kvaliteedis. Võtmenäitajateks Cm-V põhjavee kvaliteedi jälgimisel osutusid kloriidid ja Ra. Intensiivse veevõtu tulemusel võib põhjavee Cl-sisaldus muutuda kas merevee sissetungi tagajärjel või kristalses aluskorras sisalduva kõrge soolsuse vee sissetungi tõttu, millega kaasneb meteoorse vee sissetung läbi uhtorgude. Ra-sisalduse kasvu taga võib olla kas raadiumirikka vee sissetung või muutused põhjaveekihi geokeemilistes tingimustes, mis põhjustavad Ra lahustumist setete pinnalt põhjavette. Doktoritöö tulemused näitavad, et sotsiaalministri määrusega „Joogivee kvaliteedi- ja kontrollinõuded ning analüüsimeetodid“ kehtestatud seiresagedus radioloogilistele näitajatele – kord 10 aasta jooksul – ei Cm-V põhajvee puhul piisav. | et |
| dc.description.abstract | One of the most important public water supplies in North-Estonia, the Cambrian-Vendian (Cm-V) aquifer system, lays on the uranium and thorium rich crystalline basement rock and is known to be contaminated with naturally occurring radionuclides. It has been estimated that ca. 18 % of Estonian inhabitants (230 000 peoole) consume drinking water where radiological parameters exceed parametric values given by regulations. The capacity to conduct radiological analysis of water in Estonia was very limited when the requirements for radiological parameters in drinking water where adopted into local legislation. To fill the gap, analytical procedures for radium measurements were developed and validated. As a part of this thesis, procedures based on simultaneous determination of Ra-226 and Ra-228 by gamma spectrometry were accredited. This now enable to offer a reliable measurement service. In February 2012, the first Estonian water treatment plant specially designed for radium removal started operation in Viimsi. The facility was monitored for three years. The thesis demonstrated clearly that NORM (naturally occurring radioactive material) generation is difficult to avoid when Cm-V groundwater is used for drinking water production. In addition to Ra isotopes, which are the only radionuclides of concern in groundwater, radon-222) and thorium-228) become of interest in the treatment process because they are generated by the decay of Ra-226 and Ra-228 in the filter material. As for now, the treatment facility has been able to provide water compliant with the drinking water requirements. Yet the intensive use of groundwater brings about changes in its quality. Cl and Ra are critical parameters to monitor for sustainable management of the Cm-V groundwater. Possible explanations for the increase of Cl are intrusion of sea water into the aquifer or inflow of highly saline water from the crystalline basement accompanied by inflow of meteoric water. Ra concentration may rise either because of migration of Ra into the system or by changes in geochemical conditions that may lead to desorption of Ra from sediment surface. The present study proved that the monitoring frequency set for radiological parameters in local regulation is not sufficient for ensuring stable drinking water quality in case of aquifer systems as sensitive as Cm-V. | en |
| dc.description.uri | https://www.ester.ee/record=b5252147~S1 | |
| dc.identifier.isbn | 978-9949-03-160-3 | |
| dc.identifier.isbn | 978-9949-03-161-0 (pdf) | |
| dc.identifier.issn | 1406-0310 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10062/65145 | |
| dc.language.iso | eng | et |
| dc.relation.ispartofseries | Dissertationes geophysicales Universitatis Tartuensis;30 | |
| dc.rights | openAccess | et |
| dc.rights | Autorile viitamine + Mitteäriline eesmärk + Tuletatud teoste keeld 3.0 Eesti | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ee/ | * |
| dc.subject | põhjavesi | et |
| dc.subject | kambrium | et |
| dc.subject | vend (geol.) | en |
| dc.subject | looduslik radioaktiivsus | et |
| dc.subject | veeseire | et |
| dc.subject | joogivesi | et |
| dc.subject | veekvaliteet | et |
| dc.subject.other | dissertatsioonid | et |
| dc.subject.other | ETD | et |
| dc.subject.other | dissertations | et |
| dc.subject.other | väitekirjad | et |
| dc.subject.other | groundwater | en |
| dc.subject.other | Cambrian | en |
| dc.subject.other | Vendian | en |
| dc.subject.other | natural radioactivity | en |
| dc.subject.other | water monitoring | en |
| dc.subject.other | drinking water | en |
| dc.subject.other | water quality | en |
| dc.title | Natural radioactivity in Cambrian-Vendian groundwater – analytical procedures, monitoring of drinking water treatment technology, and associated changes in groundwater quality | en |
| dc.title.alternative | Looduslik radioaktiivsus Kambrium-Vendi põhjavees – mõõtemetoodikad, veetöötlustehnoloogia seire ja veekasutusega kaasnevad muutused põhjavee kvaliteedis | et |
| dc.type | Thesis | et |