Environmental impact of radionuclides and trace elements in the thorium rich Fen area in Norway | Miljøkonsekvenser knyttet til radionuklider og sporelementer i det thoriumrike Fensfeltet i Norge

Fensfeltet, lokalisert i Sør Norge, representer et magmatisk berggrunnsområde beriketmed thorium (Th), jern (Fe), niob (Nb) og sjeldne jordelementer (REE). Det ervelkjent for forhøyet nivå av naturlig ioniserende stråling. Fensfeltet har vært avoffentlig interesse siden 1600-tallet da gruvedriften av Fe begynte i sentral skogkleddsone. Det ble drevet intensiv gruvedrift av Fe frem til 1900-tallet, mens gruvedrift ogproduksjon av ferro-niob ble gjennomført på 1950-tallet i Søve gruver, i den vestligedelen av komplekset. Nylig ble fokus igjen rettet mot Fensfeltet og store estimertekonsentrasjoner av Th og REE, deres verdi og muligheter for fremtidig bruk, samtmot miljøproblematikk knyttet til historiske NORM områder som eksisterer iområdet. Det har blitt publisert flere studier som forsket på forskjellige aspekter avspesifikk berggrunnsgeologi, samt helserisiko for mennesker relatert til forhøyedenivåer av forhøyet ioniserende stråling i område. Fortsatt har ingen omfattendeforskning på forskjellige miljøaspekter og påvirkning av planter i verken tidligeregruveområder eller uforstyrrede NORM områder i Fensfeltet blitt gjennomført.Dette arbeidet ble initiert som en integrert studie for miljøvurdering. Hovedmålet varå få til risikovurdering av av Fensfeltet fra radioaktivitet og metaller blant annet ved åse på påvirkning av biota og stråledoser for mennesker gjennom utendørseksponering. Fensfeltet, bestående av både tidligere gruveområder med NORM oguforstyrrede områder rike på 232Th, ble brukt som naturlige laboratorier hvor jord,vann, luft og biota kunne undersøkes under realistiske forhold. Basert på tidligerepubliserte data og opplysninger om området, ble hovedfokus rettet mot radionuklidersom 232Th, uran (238U) og deres døtre samt sporelementer som arsen (As), krom (Cr),kadmium (Cd) og bly (Pb). Genererte data ga opplysninger om nåværende miljøstatusi både uforstyrrede og historiske NORM områder. Disse dataene kan bli brukt tilplanlegging av eventuelle aktiviteter for utbedring og fremtidig overvåkning. For åvurdere radionukliderelatert påvirkning av økosystemet og mennesker, var detnødvendig å gjøre karakterisering av forskjellige prøver, undersøke mobilitet ogbiologisk opptak av radionuklider og sporelementer, samt deres eksponeringsvei ogpåvirkning av biota og mennesker. Disse aspektene ble studert og presentert i femvitenskapelige artikler som denne doktoravhandlingen er basert på.

English. The Fen Complex which is situated in the south of Norway, represents a magmaticbedrock area enriched in thorium (Th), iron (Fe), niobium (Nb) and rare earthelements (REE), and is well known for the elevated levels of natural ionizingradiation. This area has been of public interest from the 17th century when Fe miningstarted in the central wooded zone of the Fen Complex. Intensive mining of Fecontinued until the 20th century, while mining and the production of ferro-niobiumwere conducted at the site Søve in the western part of the Complex in 1950s.Recently, intensive focus has been directed to the estimated large quantities of Th andREE ores, their value and possibility for future use, but also to environmental issueslinked to the legacy enhanced naturally occurring radioactive materials (NORM) inthe area. Many studies investigating different aspects of specific bedrock geology, aswell as human health risk related to elevated ionizing radiation levels in the area, havebeen published. Still, no comprehensive investigation of different environmentalcompartments and radionuclides impact on biota at both legacy enhanced andundisturbed NORM sites in the Fen Complex has been undertaken.The present work was initiated as an integrated ecological and human impactassessment whose main objectives were to assess the possible radionuclide and traceelements contamination of the Fen Complex environment, impact on biota andradiation doses to humans due to outdoor radiation exposure. The Fen Complex areawhich is comprised of both legacy NORM and undisturbed 232Th-rich sites served as anatural laboratory where environmental compartments and biota could be investigatedin the natural state, under realistic conditions. With respect to the specific Fen areaand previously published data, the main focus of this work was on radionuclides suchas 232Th and uranium (238U) and their progenies, as well on trace elements such asarsenic (As), chromium (Cr), cadmium (Cd) and lead (Pb). The generated dataprovided information on the current environmental status at both undisturbed andlegacy NORM sites in the area, and could be used in planning of eventual remediationactivities or for future monitoring.To assess the impact of radionuclides and trace elements on the ecosystem andhumans, information was needed regarding the characterization, mobility andbiological uptake of radionuclides and trace elements, as well as their differentexposure pathways. These aspects were studied and presented in five scientific paperson which this thesis is based on.