Hydrogeochemical Characteristics, Occurrence, and Distribution of Natural Radioactive Materials (Uranium and Radon) in Groundwater of Gyeongnam and Gyeongbuk Provinces

The occurrence, distribution, and hydrogeochemical characteristics of uranium and radon in groundwater within different lithologies in Gyeongnam and Gyeongbuk provinces were investigated. A total of 201 groundwater samples from sedimentary rocks taking a large portion of the geology and from igneous rocks taking a small portion of the geology were analyzed and examined using factor analysis. Their radionuclide levels were used to construct detailed concentration maps. The groundwater types, defined using a Piper diagram, are mainly Ca-$HCO_3$ with less Na-$HCO_3$. Among the samples, one site exceeds $30{\mu}g/L$ of uranium (i.e., the maximum contaminant level of the USEPA) and three sites exceed 4,000 pCi/L of radon (i.e., the alternative maximum contaminant level). No samples were found to exceed the 15 pCi/L level of gross alpha or the 5 pCi/L level of radium. The concentration of uranium ranges from 0.02 to $53.7{\mu}g/L$, with a mean of $1.56{\mu}g/L$, a median of $0.47{\mu}g/L$, and a standard deviation of $4.3{\mu}g/L$. The mean concentrations of uranium for the different geological units increase in the following order: Shindong Group, Granites, Hayang Group, Yucheon Group, and Tertiary sedimentary rocks. The concentration of radon ranges from 2 to 8,740 pCi/L, with an mean of 754 pCi/L, a median of 510 pCi/L, and a standard deviation of 907 pCi/L. The mean radon concentrations for the investigated geological units increase in the following order: Granites, Yucheon Group, Tertiary sedimentary rocks, Hayang Group and Shindong Group. According to the factor analysis for each geological unit, uranium and radon behave independently of each other with no specific correlation. However, radionuclides show close relationships with some components. Regional investigations of radionuclides throughout the country require an integrated approach that considers the main lithological units as well as administrative districts.

경상남북도 지하수 중 자연방사성물질 우라늄과 라돈의 산출특징과 함량분포에 대한 수리지화학적 연구

중생대 경상누층군(Gyeonsang Super Group)의 백악기 퇴적암과 화성암류가 분포하는 경상남북도 지역의 201개 지하수공을 대상으로 자연방사성물질인 우라늄과 라돈의 함량특징과 수리지질학적 관련성을 규명하였다. 이를 위하여 요인분석을 통하여 방사성물질과 주요 수질성분과의 상관성을 해석하였으며, 또한 이들의 함량분포와 지질을 고려하여 자연방사성물질의 함량분포도를 작성하였다. 경상남북도지역의 지하수는 대부분 Ca-Na-$HCO_3$가 우세한 유형을 보여 전형적인 칼슘-나트륨-중탄산형의 수리화학적 특징을 보인다. 우라늄의 함량이 미국 EPA의 MCL $30{\mu}g/L$를 넘는 지점은 1개소, 라돈함량이 미국 EPA의 AMCL 4,000 pCi/L를 넘는 지점은 3개소였으며, 전알파의 함량이 15 pCi/L 또는 라듐함량이 5 pCi/L를 넘는 지점은 없었다. 우라늄의 함량범위는 $0.02{\sim}53.7{\mu}g/L$, 평균 $1.56{\mu}g/L$, 표준편차 $4.3{\mu}g/L$이고, 중앙값은 $0.47{\mu}g/L$로서 매우 낮다. 우라늄의 평균치는 신동층군 > 중생대 화강암 > 하양층군 > 유천층군 > 신생대 제3기 퇴적암의 순으로 높다. 전체지역의 라돈의 함량범위는 2~8,740 pCi/L, 평균 754, 중앙값 510, 표준편차는 907 pCi/L이다. 라돈의 평균치는 중생대 화강암 > 유천층군 > 신생대 제3기퇴적암 > 하양층군 > 신동층군의 순으로 높다. 경상남북도의 주요 지질단위를 구분하여 요인분석을 실시한 결과, 우라늄과 라돈의 상관성은 매우 낮았으나, 우라늄과 라돈은 일부 중요 수질항목과 높은 상관관계를 보인다. 요인분석 결과에 의하면 특정한 요인이 자연방사성원소의 거동특성에 크게 영향을 주지 않으므로 이들은 다소 독립적인 거동특성을 하는 것으로 볼 수 있다. 광역적인 방사상물질 연구에서는 행정구역단위 외에도 주요 지질별로 구분하여 방사성원소의 함유특징을 해석할 필요가 있다.