DOCSLIB.ORG

Sociobrains ISSN 2367-5721 (Online), JOURNAL HOMEPAGE: Publisher: SMART IDEAS – WISE DECISIONS, Ltd., Sofia, Bulgaria

Total Page：16

File Type：pdf, Size：1020Kb

Download full-text PDF Read full-text
Sociobrains ISSN 2367-5721 (Online), JOURNAL HOMEPAGE: Publisher: SMART IDEAS – WISE DECISIONS, Ltd., Sofia, Bulgaria SocioBrains ISSN 2367-5721 (online), JOURNAL HOMEPAGE: WWW.SOCIOBRAINS.COM Publisher: SMART IDEAS – WISE DECISIONS, Ltd., Sofia, Bulgaria ISSUE 78, FEBRUARY 2021 RADON ACTIVITY CONCENTRATIONS IN SELECTED CAVES IN THE WESTERN RHODOPES WITH DIFFERENT VENTILATION REGIME Abstract: The studies of the activity of radon in the karst caves and the seasonal variations of its concentration are applicable in studies of the speleoclimate, the circulation of the air masses and the determination of the cave ventilation regime. Radon monitoring is also important for the radiation safety of staff serving show caves. Another topical aspect is the relationship between radon and seismic activity. The study is aimed at the Western Rhodopes region (8,732 km2 area), which are part of the Rila-Rhodope Mountains in Bulgaria. Karstic marble participates in their geological structure. More than 600 karst caves have been explored. Monitoring of radon activity is organized in 14 of them, incl. 5 show caves. Passive measurements have been carried out since 2012, using solid state track detectors (placed in plastic chambers) sensitive to alpha particles. The measuring points correspond to the morphological and speleoclimatic character of the caves. The irradiation time of the detectors is on average approx. 4/four months. Long-term measurement of the concentration of radon activity revealed for most of the caves a periodically recurring trend of a maximum in summer and early autumn. In 7 of the caves, incl. 3 of the show caves, the average concentration is over 1000 Bq/m-3. Maximum concentrations above 4000 Bq/m-3 were measured in two of the caves. A direct connection has been established between the seasonal fluctuations in the radon concentrations and the ventilation regime, which depends on the speleoclimatic and morphological features of each cave. The calculated seasonal maximum and average values of the radon concentration were used to estimate the effective doses for the cave guides in two of the tourist caves: Snezhanka and Uhlovitsa. The calculation took into account both the total time and the seasonal distribution of the time of the guides' stay in the caves. Author information: Karel Turek Keywords: Department of Radiation Dosimetry, Nuclear Physics Karst caves, Western Rhodopes, Rn-222 Institute of the Czech Academy of Sciences monitoring, Track etch detectors, Radon [email protected] activity concentration, Radiation risk, Czech Republic Effective doses, Speleoclimate, Natural Petar Stefanov ventilation regime, Seasonal variability. Experimental Laboratory of Karstology in the National Institute of Geophysics, Geodesy and Geography of the Bulgarian Academy of Sciences [email protected] Bulgaria Stoyan Kyurkchiev PhD student in the National Institute of Geophysics, Geodesy and Geography of the Bulgarian Academy of Sciences [email protected] Bulgaria Увод адонът (222Rn) е радиоактивен инертен (благороден) газ, по-тежък от въздуха. Той е продукт от разпадането на атомните ядра на изотопа на радия 226Ra, който е Р дъщерен продукт на урана (238U) и присъства в почти всички скали, изграждащи земната кора. Естествено срещани в природата са само три от изотопите на радона, като най- RADON ACTIVITY CONCENTRATIONS IN SELECTED CAVES KAREL TUREK, PETAR STEFANOV, IN THE WESTERN RHODOPES WITH DIFFERENT VENTILATION STOYAN KYURKCHIEV 52-84 REGIME 52 разпространен е радон-222 (222Rn). Газообразната природа на радона му позволява да дифузира, поради което се отличава с висока подвижност и миграционна способност и формира около 70% от естествения радиационен фон в природата. Радонът причинява и 49% от естественото радиационно облъчване на населението на Земята [1, 2]. Радонът е алфа-източник (E = 5,6 MeV) и има период на полуразпад (T1/2) 3,8 дни, при който се образуват краткоживеещи 218 214 дъщерни продукти. Между тях са и Po (E = 6 MeV) и Po(E = 7.7 MeV), които са с период на полуразпад под 30 минути. Те са опасни радиоактивни източници, разпространяващи се полепнали по аерозолни частици или самостоятелно като необвързана фракция [3]. При продължителното им вдишване се натрупват в дихателната система на човека и увеличават вероятността от поява на рак на белите дробове [4]. Като потенциално опасен за човешкото здраве, радонът е включен в Наредбата за радиационна защита [5]. Типичната средна концентрация на радон в приземния атмосферен въздух на открито е 10 Bq/m3. Като член на уран-радиевото семейство, той е разпространен навсякъде по Земята, но в най-високи концентрации, опасни и за здравето на човека, се натрупва в подземните пространства, каквито най-често са рудниците и карстовите кухини (естествени природни резервоари). Проникването на радона в тях става най-често от почвената покривка и се обуславя от два процеса – еманация и ексхалация. Отделянето (еманацията) на радон от съдържащия се радий-226 в почвата варира от 1% до 80% в зависимост от нейните характеристики. Част от радона, отделен в почвата, дифундира през въздушните пори, достига до нейната повърхност и постъпва в приземния атмосферен въздух (ексхалация). Друга значителна част обаче прониква в дълбочина, особено активно в карстови терени, в които са формирани гъсти мрежи от разядени от корозията пукнатини. Трябва да се има предвид, че радонът, както и въглеродният диоксид (СО2) са газове, по-тежки от въздуха. Това предполага, че в подземните карстови резервоари, особено ако те са лошо вентилирани, може да се натрупат значителни количества радон. Миграцията на радона в дълбочина зависи от структурата и влажността на почвата, напукаността на скалите, хидроклиматичните условия и др. [6, 7]. Допълнителен дълбочинен източник на радон могат да бъдат и активните разломни зони. Поради това, мониторингът на радона в пещери, развити в такива зони, може да бъде използван и като индикатор за тектоно-сеизмични движения [8, 9]. Концентрацията на радон в карстовите пещери зависи от тяхната морфология, разположението и надморската височина на входа/входовете, спелеоклиматичните зони и режима на вентилация, който определя сезонната динамика на обемната активност на радона. През последните десетилетия в света се провеждат голям брой изследвания върху концентрацията на радон в пещерите, насочени към две важни области: а) изследвания на радона във връзка със спелеоклимата и проследяване на въздушната циркулация в пещерните системи (напр. [10, 11]); б) радиационна защита на лицата, работещи или престояващи дълго в пещери (напр., [12, 13, 14, 15]). Нова актуална изследователска област са колебанията в концентрацията на радона в пещери при тектоно-сеизмична активност, каквито случаи вече са установени и в България [8, 9]. Тези три научно-приложни направления в изследванията на радона в пещерите са акценти и в настоящата публикация. На територията на България не е провеждан систематичен мониторинг на радона в пещерите, въпреки че техният брой вече надхвърля 6000. Има само едно изследване на естествената радиоактивност в 9 пещери, което включва и радона. То е проведено през далечната 1975 г. от екип на Института по радиобиология и радиационна хигиена, София [16]. От Западните Родопи обект на изследването е само пещерата Снежанка. Концентрацията на радон-222 е измервана по йонизационния метод с еманометър СГ-11, а нивото на скритата енергия от разпадните му продукти е определяна посредством аерозолен радиометър РВ-4. RADON ACTIVITY CONCENTRATIONS IN SELECTED CAVES KAREL TUREK, PETAR STEFANOV, IN THE WESTERN RHODOPES WITH DIFFERENT VENTILATION STOYAN KYURKCHIEV 52-84 REGIME 53 Според авторите на проучването, „Получените резултати в 97% от изследваните пунктове са по-високи от приетата норма за полиметалните рудници – 1.10-10 к/л. В някои случаи измерените стойности многократно надвишават ПДК за урановите рудници – 0,3.10-10 к/л” 1 (с. 493). Въпреки обнародваните констатации, през следващите години не са предприети нови изследвания, дори в туристическите пещери, които са рискови за здравето на обслужващия ги персонал [17, 18, 19]. През 2007 г. екип от карстолози на Географския институт на БАН (дн. Деп. География на НИГГГ-БАН) в рамките на двустранното академично сътрудничество между БАН и Чешката академия на науките (AS CR) инициира радиологично изследване на пещери в моделни карстови райони в България. То е част от научна програма за изследване на съвременния карстогенезис на основата на системния анализ [61, 62, 63], която включва и експериментално разработване на интегриран мониторинг на карстови геосистеми, в т.ч. спелеорадиологичен мониторинг (фиг. 1). [19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26]. Той е разработeн, тестван и приложен в партньорство с Department of Radiation Dosimetry, Nuclear Physics Institute - AS CR (DRD NphI – AS CR) [21, 22, 23, 26]. Спелеомониторингът на радона (222Rn) се провежда от 2011 г, като от 2012 г. включва и пещери в Западните Родопи. Създадена е и специализирана научна мрежа BGSpeleo-RadNet (http://www.prokarstterra.bas.bg/lab/sci-networks.html)[66], която се поддържа съвместно от Експерименталната лаборатория по карстология (ЕЛК) в НИГГГ-БАН [64] и от DRD NphI – AS CR. През 2020 г. мрежата включва 46 пещери (в т.ч. 13 туристически) с общо 77 пункта за мониторинг на радона [17, 19, 65]. Провеждането и разширяването на проучванията на радона, вкл. в нови пещери в Западните Родопи, се реализира чрез проектите ProKARSTerra (2009-2013) и ProKARSTerra-GlobalChange (2018-2021) на ФНИ [64]. Фиг. 1. Елементи на спелеорадиологичния мониторинг. Горе вдясно: двата варианта на ползваните дифузни камери (А) за мониторинг на радона: с централен отвор (Б) и с 4 странични отвора (В). 1 1.10-10 к/л = 3,7 kBq/m3
Load more

Recommended publications
  • Eurospeleo Forum 2019 Is Financially Supported by Caving Club
    TH EuroSpeleo 13 Forum 2019 Sofia, Bulgaria CONTENTS 90 YEARS OF ORGANIZED SPELEOLOGY The longest lava tube caves of Southeast Asia IN BULGARIA - Tan Phu and Krong No Volcanic in southern (A brief history and main achievements Vietnam .............................................................39 of Bulgarian cavers and speleology) .................5 Speleological research in Thailand, Rebuilding of the organization, founding of the 2006-2019 .........................................................40 register and the rescue team (1959 – 1979) ....8 Baishan 2018/19 - Reconnaissance expedition Towards new deeper underground horizons with to Jilin and Heilongjiang provinces, NE China ....42 the SRT ............................................................10 Exploration of the caves in Banski suhodol Bulgaria in the international caving circus in North Pirin, SC Helictit - Sofia and organizations .....................................................16 SCC Akademic – Sofia ....................................43 Some significant scientific and applied Exploration of the caves in the region of the achievement of the Bulgarian speleology .......17 village of Karlukovo by the cavers of the caving club Helictit - Sofia ...............................44 Issued by: 45 YEARS OF CAVE RESCUE IN BULGARIA ...19 Recent speleological explorations in Bulgarian Federation of Speleology First Period (1964 – 1973) ................................21 NW Vratsa Mountain .........................................45 www.speleo-bg.org Second Period (1973 – 1985)
    [Show full text]
  • Influence of the Solar Activity on Cave Air Temperature Regimes
    “Physics of Auroral Phenomena”, Proc. XLI Annual Seminar, Apatity, pp. 168-171, 2018 Polar Geophysical © Polar Geophysical Institute, 2018 Institute DOI: 10.25702/KSC.2588-0039.2018.41.168-171 INFLUENCE OF THE SOLAR ACTIVITY ON CAVE AIR TEMPERATURE REGIMES Penka Stoeva and Alexey Stoev Space Research and Technology Institute - BAS, Stara Zagora Department, P.O. Box 73, 6000 Stara Zagora, Bulgaria; e-mails: [email protected], [email protected] Abstract. Caves and their evolution are influenced by solar activity as all the natural processes. The study of this influence needs constant monitoring of the air temperature and physical parameters of the cave – rock temperature, condense processes, heat exchange etc. We consider cave air temperature response to climate and solar and geomagnetic activity for four show caves in Bulgaria (latitude φ=42.50°, longitude λ=25.30°) for a period of 46 years (1968 – 2013). Everyday noon measurements in Ledenika, Saeva dupka, Snezhanka and Uhlovitsa cave have been used. Cave temperatures in the zone of constant temperatures (ZCT) are compared with surface temperatures recorded at meteorological stations situated near about the caves – in the towns of Vratsa, Lovech, Peshtera and Smolyan, respectively. The Hansen cave, Middle cave and Timpanogos cave from the Timpanogos Cave National Monument, Utah, USA have also been examined for comparison (latitude φ=40.27°, longitude λ=111.43°). It has been found that the correlation between cave air temperature time series and sunspot number is better than that between the cave air temperature and Apmax indices; that tZCT is rather connected with the first peak in geomagnetic activity, which is associated with transient solar activity (CMEs) than with the second one, which is higher and connected with the recurrent high speed streams from coronal holes.
    [Show full text]
  • Tagne Avec Une Formation Générale D’Alpinisme
    La Bulgarie a toute la diversité de terrains et de paysages dont un passionné d‘aventure et d‘activités de plein air peut rêver. Des sommets de plus de 2900 mètres de haut, plus de 200 refuges et plus de 300 lacs d‘altitude, des rivières et DE LA MONTAGNE des canyons limpides, des milliers de kilomètres de sentiers balisés, un système développé d‘aires protégées et plus de 300 km de littoral. À LA MER TOURISME D’ AVENTURE TOURISME D TOURISME ’ AVENTURE Au printemps au rendez-vous le rafting, le kayak et le canyoning mais aussi le spectacle LA BULGARIE des grandes migrations d‘oiseaux et la collecte des roses. L’été est un moment propice aux randonnées dans les anciennes forêts et sur les grandes crêtes dénudées, à l’escalade, au vélo, EN QAUTRE et aux activités nautiques et aux sports aériens. L‘automne venu, période de vendange bien sûr, mais où nous nous retrouvons encore quelques semaines en haute montagne pour quelques SAISONS belles courses et randonnées. En hiver, avec l’arrivée de la neige que de mieux que le ski et le snowboard et les eaux thermales ? bulgariatravel.org 1 TOURISME D‘AVENTURE bulgariatravel.org 360mag.bg hiking-bulgaria.com stenata.com 2021 TOURISME D’AVENTURE EN BULGARIE - AIR - SOMMAIRE 74 PARAPENTE Sopot 75 SAUT EN PARACHUTE Montana - RUBRIQUES - 76 SAUT À L’ÉLASTIQUE 6 DE LA MER A LA MONTAGNE 77 MONTGOLFIÈRE QUATRE SAISONS 8 - MONTAGNES - - VÉLOTOURISME - 32 DIVERSITÉ NATURELLE 58 ITINÉRAIRES DESTINÉS AU VÉLO TOURISME ET VTT 34 REFUGES ET CENTRE DE SPORT EN MONTAGNE Rudopia Belmeken Itinéraire cyclable Trans
    [Show full text]
  • MIT SUMMIT from Skiing, Snowboarding and Mountaineering Experiences
    Bulgaria boasts the full range of terrains, landscapes and opportunities for adventure any outdoor enthusiast may dream of. Mountains rising over 2,900 m, more FROM SUMMIT than 200 mountain lodges and over 300 alpine lakes, clearwater rivers and canyons, tens of thousands of kilometres of marked hiking trails, a well-developed system of TO SEA protected areas, and more than 300 km of coastline. ADVENTURE TRAVEL ADVENTURE TRAVEL ADVENTURE Every time of the year brings new adventure. In spring we open the rafting, kayaking and FOUR canyoning season along high-water rivers, we climb old and new routes, we marvel at the sheer scale of bird migration, and we pitch camp for a long, nine-month season that’s also great for SEASONS cycling throughout. In summer we hike through cool ancient forests, we balance on challenging rocky arêtes, we fly, we surf, we dive and enjoy plunging in water. In autumn we are still high up in the mountains, hiking and trekking, and we continue camping. Winter rewards us with great skiing, snowboarding and mountaineering experiences. bulgariatravel.org ADVENTURE TRAVEL bulgariatravel.org 360mag.bg hiking-bulgaria.com stenata.com 2021 ADVENTURE TRAVEL IN BULGARIA - AIR - CONTENTS 74 PARA-/ HANG GLIDING Sopot 75 SKYDIVING Montana - HIGHLIGHTS - 76 BUNGEE 6 FROM SEA TO SUMMIT 77 HOT-AIR BALLOONS FOUR SEASONS 8 - MOUNTAINS - - CYCLING - 32 NATURAL DIVERSITY 58 MARKED/TRACKED ROAD AND MOUNTAIN BIKE ROUTES 34 MOUNTAIN LODGES AND SPORTS CENTRES Rudopia Belmeken High-Altitude Sports Complex Trans- Rhodope Bike Trail Malyovitsa
    [Show full text]
  • Checklist of Isopoda Oniscidea (Crustacea) of Bulgaria
    Ecologica Montenegrina 38: 227-244 (2020) This journal is available online at: www.biotaxa.org/em http://dx.doi.org/10.37828/em.2020.38.32 To the memory of my friend Stoitse Andreev (1937 – 2018) Bulgarian carcinologist and caver Checklist of Isopoda Oniscidea (Crustacea) of Bulgaria PETAR BERON National Museum of Natural History, 1, Bld Tsar Osvoboditel, 1000 Sofia, Bulgaria. E-mail: [email protected] Received 24 November 2020 │ Accepted by V. Pešić: 9 December 2020 │ Published online 24 December 2020. Abstract A checklist of Isopoda Oniscidea (Crustacea) from Bulgaria (16 families, 33 genera, 81 sp.) is provided, together with an analysis of the cave species and of the inhabitants in the neighbouring territories. Key words: Isopoda Oniscidea, Bulgaria, Checklist. Introduction The research on Isopoda Oniscidea in Bulgaria First data on the terrestrial Isopoda from Bulgaria we find in the article of Hristovich (1892) where two species are mentioned (Oniscus murarius = O. asellus and Porcellium scaber). None of these are included in the modern list of Oniscidea from Bulgaria. Chichkoff (1912) mentions one more species among the inhabitants of the Bulgarian littoral of Black Sea. The specialized study of this suborder in Bulgaria started with K. Verhoeff, who published several articles on it (Verhoeff, 1926, 1929, 1936), arriving to a number of 27 species and describing five new genera and 15 new species (now valid). Méhely (1929) added Hyloniscus rilensis from Rila. The material has been sent to these authors by Dr Ivan Buresch, collected by him and by his team mostly from caves. Some myrmecophilous isopods, together with ants, have been collected by N.
    [Show full text]
  • Response of Cave Microclimates to External Atmospheric Forcing
    Response of cave microclimates to external atmospheric forcing Processes and implications investigated in Totes Gebirge, Austria 1 Original abstract An investigation into the role of condensation in alpine cave microclimates carried out in the Northern Calcareous Alps, Austria. This project builds on work carried out in Russia and the Ukraine since the 80s, and addresses the ongoing debate. Data will be collected via a network of atmospheric sensors placed on the surface and underground. Condensation will then be estimated from data and spatial distributions analysed and verified by visual and experimental observation of condensation related features and condensation itself. Discussion will explore connections with speleogenesis, karst water balance, “cave breathing,” and cave thermal inertia (response to climate change). 2 Statement This document is essentially my own unaided work, and support I received has been documented in the Acknowledgements and Preface. It does not exceed 10,000 words. 3 Acknowledgements Approval and financial support from the British Cave Research Association (BCRA), the Royal Geographical Society with IBG (RGS), and the Cambridge Expeditions Com- mittee were vital to the success of this investigation. The BCRA awarded the project two grants, one from the Ghar Parau Foundation, and one from the Cave Science and Technology Research Initiative. The RGS awarded the project a Geographical Field- work Grant. Equipment and consumables were supplied by our corporate sponsors: Tunnocks, Peli, Princeton Tec, Silva, Hilti, Mickie’s Place, Mornflake, and Whitworths. Personal funding for my travel came from the Barts, Wortle and Mosely Fund, and a David Richards Grant. The 31 members of the Cambridge Austrian Cave Science Expedition 2008 each contributed in an important way to the collection of the data for this project.
    [Show full text]
  • Complete Bibliographic List on Karst Studies: Books
    Complete Bibliographic List on Karst Studies: Books: • Gradeshnishka cave. - С.: МТБ, Мед. и физкултура, 1959, 42 с. (in Bulgarian) • Ledenika cave. - С.: МТБ, Мед. и физкултура, 1966, 42 с.; 1968, 43 с. (in Bulgarian) • Pirin. - С.: Наука и изкуство, 1966, 146 с. (in Bulgarian) • Snezhanka. - С.: МТБ, Мед. и физкултура, 1967, 32 с.; 1971, 32 с. (in Bulgarian) • Saeva Dupka cave. - С.: МТБ, Мед. и физкултура, 1969, 36 с.; 1979, 27 с. (in Bulgarian) • Bacho Kiro cave. Киро /Vl. Popov, I. Vaptsarov // - С.: МТБ, Мед. и физкултура, 1972, 32 с. (in Bulgarian) • Geomorphology of the Bulgarian Black Sea Coast. /Vl. Popov, К. Mishev // - С.: БАН, 1974, 268 с. (in Bulgarian) • Ledenika cave - an album. - С.: Мед. и физкултура, 1976, 43 с. (in Bulgarian) • Pirin - guide book. - С.: Мед. и физкултура, 1979, 112 с. (in Bulgarian) • Travels under the ground. - С.: Наука и изк., 1982, 152 с. (in Bulgarian) • Caves with man-made facilities in Bulgaria. - С.: Мед. и физкултура, 1987, 79 с. (in Bulgarian) • Problems of the Bulgarian caves supplied with all necessary facilities. /Vl. Popov, R. Radushev // - С.: Мед. и физкултура, 1989 (in Bulgarian) • Karst morphosculpture - In: Geography of Bulgaria, С.: БАН, 1997; 2002 (in Bulgarian) In periodical and proceedings: • The Bulgarian Black Sea Coast of Dobrudja: geomorphological survey. - Изв. бълг. геогр. д-во, 1953, Т. І (ХІ), 87-108 (in Bulgarian) • The karst in Vrachanska mountain. /К. Mishev, Vl. Popov // - Природа, 1958 (in Bulgarian) • Karst morphology in the region between the valleys of the river Vit and river Batuliiska. - Изв. бълг. геогр. д.во, 1962, Т. ІІІ (ХІІІ), 21-34 (in Bulgarian) • Morphology of the Golemia Kazan cirque in Pirin Mountain.
    [Show full text]