title: Χωρική κατανομή φυσικών και τεχνητών ραδιονουκλεϊδίων σε εδάφη της Ελλάδας
title: Spatial distribution of natural and artificial radionuclides in soils in Greece
Creators: name: Τερζιδης Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η συμπεριφορά φυσικών και τεχνητών ραδιονουκλεϊδίων σε εδάφη της Ελλάδας. Σκοπός της εργασίας είναι να πραγματοποιηθεί η χωρική κατανομή των ραδιονουκλεϊδίων στις υπό μελέτη περιοχές και ταυτόχρονα να γίνει η εκτίμηση του περιβαλλοντικού κινδύνου που προκύπτει από τα συγκεκριμένα ραδιονουκλεΐδια υπολογίζοντας τους απαραίτητους περιβαλλοντικούς δείκτες.
Οι περιοχές μελέτης για τις οποίες είχαμε εδαφικά δείγματα είναι η Λέσβος, η Χίος και η Θεσσαλία. Πιο συγκεκριμένα, για την Λέσβο είχαμε εδαφικά δείγματα σε 18 περιοχές, για την Χίο σε 8 περιοχές ενώ στην Θεσσαλία είχαμε μετρήσεις για 19 περιοχές.
Τα ραδιονουκλεΐδια τα οποία μελετήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία είναι το Ράδιο (226Ra, 228Ra), το Ουράνιο (238U), το Θόριο (228Th, 232Th), το Κάλιο (40K) και το Καίσιο (137Cs). Από τα προαναφερθέντα ραδιονουκλεΐδια, το Ράδιο, το Ουράνιο, το Θόριο και το Κάλιο ανήκουν στα φυσικά ραδιονουκλεΐδια, ενώ το Καίσιο στα τεχνητά. Στην συγκεκριμένη εργασία, μελετάται ακόμη η συσχέτιση μεταξύ των υπό μελέτη ραδιονουκλεϊδίων εφαρμόζοντας Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (PCA) και υπολογίζοντας τους Pearson’s correlation coefficients.
Για να πραγματοποιηθεί η χωρική κατανομή των ραδιονουκλεϊδίων στις περιοχές μελέτης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των σταθμισμένων αντίστροφων αποστάσεων (IDW). Πιο συγκεκριμένα, οι χάρτες χωρικής κατανομής που προέκυψαν, βασίστηκαν στην παραδοχή πως τα χαρακτηριστικά των σημείων του δείγματος τα οποία βρισκόντουσαν πιο κοντά το ένα με το άλλο είναι περισσότερο όμοια από ότι τα χαρακτηριστικά εκείνων των σημείων του δείγματος που απέχουν μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ τους.
Όσον αφορά στην εκτίμηση του περιβαλλοντικού κινδύνου που προκύπτει από τα υπό μελέτη ραδιονουκλεΐδια έγινε χρήση των απαραίτητων περιβαλλοντικών δεικτών. Αναλυτικότερα, υπολογίστηκαν ο Geo-accumulation Index (IGEO), ο Enrichment Factor (EF) και ο Pollution Index για τον προσδιορισμό της ρύπανσης των εδαφών από το κάθε ραδιονουκλεΐδιο ξεχωριστά. Στην Λέσβο παρατηρήθηκαν αυξημένες τιμές του Enrichment Factor και του Pollution Index ενώ για την Χίο και την Θεσσαλία οι προαναφερθέντες δείκτες παρουσίασαν μικρές τιμές. Γενικά, παρατηρείται μικρή ρύπανση από τα ραδιονουκλεΐδια στις εξεταζόμενες περιοχές, με μεσαία ρύπανση στη Λέσβο λόγω της επίδρασης των ειδικών τοπικών γεωλογικών συνθηκών.
Επιπρόσθετα, υπολογίστηκαν κάποιοι παράμετροι ασφαλείας ραδιενέργειας με σκοπό την εκτίμηση του κινδύνου για την ανθρώπινη υγεία από την ύπαρξη των ραδιονουκλεϊδίων. Πιο συγκεκριμένα, οι δείκτες που υπολογίστηκαν είναι ο External Hazard Index (Hex), ο Radium equivalent activity (Raeq), η δόση (D) και η δραστική δόση (DE). Η Λέσβος παρουσίασε μεγαλύτερες τιμές για τις παραπάνω παραμέτρους συγκριτικά με την Χίο και την Θεσσαλία. Μάλιστα, στην Άργεννο και στην Αρίσβη οι τιμές του Hex και του Raeq υπολογίστηκαν μεγαλύτερες από τα βιβλιογραφικά αποδεκτά όρια. Τέλος, έγινε ξεχωριστός υπολογισμός της δόσης Καισίου (DCs) και της δραστικής δόσης Καισίου (DE(Cs)), διότι το Καίσιο ανήκει στα τεχνητά ραδιονουκλεΐδια, και η εκτίμηση του κινδύνου από αυτό παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον. Η Λέσβος και η Θεσσαλία παρουσίασαν παρόμοιες τιμές για τις παραμέτρους που αφορούν το Καίσιο, ενώ στην Χίο οι τιμές αυτές ήταν μικρότερες. Συμπερασματικά, ο κίνδυνος για την ανθρώπινη υγεία στις εξεταζόμενες περιοχές, τόσο από τα φυσικά ραδιονουκλεΐδια όσο και από το Καίσιο είναι πολύ μικρός.

description: In the present thesis the behavior of natural and artificial radionuclides in Greek soils is examined. The aim of the thesis is to accomplish the spatial distribution of the radionuclides in the examined areas and simultaneously evaluate the environmental danger which occurs from these radionuclides, by calculating the appropriate environmental indices.
The areas from which we had soil samples are Lesvos, Chios and Thessaly. More precisely, we had 18 soil samples from Lesvos, 8 soil samples from Chios and 19 soil samples from Thessaly.
The radionuclides examined for this thesis are Radium (226Ra, 228Ra), Uranium (238U), Thorium (228Th, 232Th), Potassium (40K) and Caesium(137Cs). From the aforementioned radionuclides Radium, Uranium, Thorium and Potassium belong to natural radionuclides, whereas Caesium belongs to artificial. Furthermore, the correlation between these radionuclides is studied by applying PCA and calculating the Pearson’s correlation coefficients.
In order to carry out the spatial distribution of the radionuclides in the studied areas, the method of Inverse Distance Weighting (IDW) was used. Namely, the resulting spatial distribution maps were based on the assumption that the characteristics of the samples closer to each other are more similar than the characteristics of those further apart.
Regarding the assessment of the environmental danger resulting from the examined radionuclides, the necessary environmental indices were used. In more detail, the Geo-accumulation Index (IGEO), the Enrichment Factor (EF) and the Pollution Index (PI) were calculated for the determination of the pollution of the soils from each radionuclide separately. In Lesvos, increased Enrichment Factor and Pollution Index values were observed whereas in Chios and Thessaly these indices presented small values. Generally, little pollution is found by radionuclides in the examined areas, with medium pollution levels in Lesvos due to the effect of specific local geological circumstances.  
Moreover, several safety radiation parameters were found in order to assess the danger on human health by the radionuclides. Specifically, these parameters are the External Hazard Index (Hex), the Radium equivalent activity (Raeq), the dose (D) and the effective dose (DE). Lesvos, presented higher values for the above parameters compared to Chios and Thessaly. It is important to highlight that in Argennos and in Arisvi Hex and Raeq values were found to be higher than the acceptable limits. Finally, there was a separate calculation of the Caesium dose (DCs) and the effective dose of Caesium (DE(Cs)) because Caesium belongs to the artificial radionuclides and its danger assessment is of big interest. Lesvos and Thessaly, presented similar values when it comes to Caesium parameters, whilst in Chios those values were smaller. In conclusion, the danger for human health in the examined areas both from natural radionuclides and Caesium is minor.