СТАТЬИ
ТЯЖЕЛЫЕ ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ В ВОДАХ СЕВЕРО-ВОСТОКА
ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ
Научные интересы: радиоэкология, миграция искусственных и естественных радионуклидов в системе почва – растение В результате протекания комплекса геологических, геохимических, биогеохимических и других процессов тяжелые естественные радионуклиды (ТЕРН) поступают в биосферу из земной коры. Основная часть этого потока тесно связана с добычей и переработкой урана, неуранового минерального сырья и ископаемого топлива, в состав которых ТЕРН входят в качестве примесных компонентов. Соответственно промышленные предприятия, связанные с переработкой сырья (уран, редкоземельные металлы и фосфаты), а также тепловые электростанции являются наиболее значимыми источниками загрязнения окружающей среды различными изотопами естественных радионуклидов [2, 5, 6]. Наибольшую дозу человек получает именно от естественных источников радиации [4]. Сжигание угля, использование воздушного транспорта, постоянное пребывание в маловентилируемых помещениях, использование в питьевых целях подземных вод (артезианские скважины) с более высоким содержанием ТЕРН могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации. Приблизительно 45% общей популяционной дозы от природных источников радиации обусловлено воздействием только радона и короткоживущих продуктов его распада [5]. Отмечено [10], что попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом представляет большую опасность облучения, чем питьевое потребление воды, содержащей радон. Рекомендовано [9] уделять большое внимание радону в питьевой воде и связанным с ним радиоактивной цепочкой радионуклидам (в частности, радию-226 и полонию-210), так как проведенные исследования показали существование положительной корреляции между количеством людей, у которых развивается рак легкого, и концентрацией радона в питьевой воде, при этом корреляция более заметна с увеличением времени воздействия. Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из некоторых источников, особенно из глубоких колодцев и артезианских скважин, содержит значительное количество радионуклида. Очевидная экологическая значимость естественных радионуклидов позволяет считать актуальной задачей контроль загрязнения ТЕРН не только почвенно-растительного покрова, но и природных вод. На территории Северо-Востока России проведен мониторинг содержания радия-226, радия-228, полония-210, свинца-210 и радона-222 в различных типах вод. Всего обследовано 307 источников питьевого водоснабжения. Объектами исследований явились питьевые воды артезианских скважин, частных и общественных колодцев, ключей, поверхностных вод (реки). ПВ представляют собой достаточно сложную систему, содержащую разнообразные органические и неорганические соединения. Почвенно-геологические условия региона способствуют формированию в основном мало минерализованных вод и лишь на участках, где наблюдают выходы коренных пород, возможно повышение минерализации [14]. Все ПВ — гидрокарбонатно-кальциевого состава. Средняя минерализация колеблется в пределах 80.4-129 мг/л. Среди анионов доминируют гидрокарбонатные ионы (HCO3–) до 50-70%, катионов — ионы кальция (5.1-31.1 мг/л). Сравнительно невысокая цветность (14-50%), значения перманганатной (3.1-11.8 мг/л) и бихроматной окисляемости (7.1-31.2 мг/л) свидетельствуют о преобладании неустойчивого органического вещества [3, 13]. Удельную объемную активность радона-222 определяли в воде непосредственно в полевых условиях. Отбор проб воды является одной из наиболее ответственных операций при определении радона. Поэтому при отборе воды из естественных водоемов соблюдали условия, приведенные в работах [12, 16]. Поскольку измерения содержания радона проводили в полевых условиях практически сразу после отбора пробы (в течение 40 минут, а период полураспада радона-222 — 3.8 дня), то уменьшением активности нуклида за счет радиоактивного распада пренебрегали. Измерение концентрации радона проводили с помощью импульсной ионизационной камеры радиометра "Alpha-GUARD". Чувствительность детектора — 1 импульс/мин при концентрации радона 20 Бк/м3. Предел основной погрешности измерений в зависимости от значения измеряемой величины при времени измерения 30 мин составляет (при доверительной вероятности 0.95): при концентрации радона в ионизационной камере 10 Бк/м3 — 56%, 20 —39%, 50 — 25%, 100 — 18%, 200 — 14%, 500 — 10%, 1000 — 9%. Определение свинца-210 и полония-210 проводили из 1 л воды радиохимическим методом [1]. Радий-226, 228 определяли из 10 л воды, которые в лабораторных условиях упаривали до 300 мл и определяли радий-226 [11]. Раствор из барбатера после определения радия-226 использовали для радиохимического определения радия-228. Из раствора с определенной кислотностью осаждали гидроксиды лантана вместе с радием-228. Осадок прокаливали в муфельной печи при температуре 800 оС и измеряли активность актиния-228 на малофоновой установке УМФ-2000 [7]. Каждая точка отбора характеризует целый административный район. В каждом районе в среднем исследовано около 15 источников различного типа (табл. 1). Фактором, влияющим на концентрацию радона в питьевой воде, является температура водо-воздушной среды — при понижении температуры активность радона возрастает и наоборот. С учетом этих характеристик радона в расчетах применяли калибровочный коэффициент R (м3/л), который зависит от соотношения Vводы и Vвозд., температуры водо-воздушной среды, атмосферного давления и в меньшей мере от химического состава анализируемой пробы воды. Для исследуемых проб в нашем случае этот коэффициент варьировал в пределах от 0.64 до 1.3 м3/л. Результаты показали, что максимальная удельная активность радона в артезианских скважинах составляет 21.05 Бк/л, а минимальная — 0.14 Бк/л. Эти значения отличаются в 150 раз. Удельные активности радиоактивного газа в подземных водах в разных точках отбора проб различались в 4, 6, 9, 15 раз. Среднее содержание радона-222 в разных типах источников составляет: ключи и минерализованные источники — 1.44±1.15 Бк/л, колодцы — 0.59±0.86 Бк/л, артезианские скважины — 0.94±1.23 Бк/л и поверхностные воды — 0.21±0.26 Бк/л. Эти значения показывают, что артезианские скважины в среднем содержат несколько больше радона, чем воды колодцев, хотя эти различия по сравнению с радоном в поверхностных водах незначительны (в 1.5 раза). Ключи и минерализованные источники отличаются повышенным содержанием радона-222. Глубина отбора проб воды из этих водоемов достигала 800 м. Наблюдаемые вариации удельных активностей радона в питьевых водоисточниках скорее всего зависят от подстилающих пород. В административных районах с повышенными значениями радона почвообразующими породами являются в основном четвертичные отложения, преобладают двучленные породы: песчаные и супесчаные наносы, подстилаемые моренными суглинками. В этих песчано-глинистых отложениях выделяют горизонты с повышенным содержанием естественных радионуклидов [15]. Предположение о том что почвообразующие породы действительно влияют на удельную активность радона-222 в воде подтверждают результаты дисперсионного анализа (табл. 2). Вклад фактора "Район" и "Вид источника" в варьировании концентрации радионуклида оказался высоким и статистически достоверным. Выявленные на исследуемой территории удельные активности радионуклида намного меньше значений, установленных гигиеническими нормативами (60 Бк/л). Среднее содержание радия-226 в источниках разного типа варьирует в незначительных пределах. Максимальная удельная активность радионуклида в водах ключей составляет 44.8x10–3 Бк/л, в водах колодцев ѕ 36.5±12.1x10–3 Бк/л, в поверхностных водах ѕ 119.0x10–3 Бк/л, в артезианских скважинах ѕ 38.0x10–2 Бк/л. В разных точках отбора в пределах административного района 11 существует наибольший разброс определяемых концентраций радия-226 в воде: содержание радионуклида здесь различается в 826 раз в источниках одинакового типа. Вода из минерализованного источника, используемая в лечебных целях как минеральная вода, в 320 раз превышает минимальные значения удельной активности радионуклида в целом по району исследований. Анализ средних данных радия-226 в исследуемых водах показывает, что в колодцах его содержание минимально (5.6±8.2x10–3 Бк/л). Повышенным содержанием этого радионуклида отличаются поверхностные воды (8.91±24.7x10–3 Бк/л). Пределы варьирования удельных активностей свинца-210 и полония-210 в исследуемых источниках меньше, чем для радия-226. Незначительное превышение концентрации полония-210, по сравнению с остальными результатами, найдено в минерализованном источнике (17.5x10–3 Бк/л). В точках отбора 3 и 16 содержание полония-210 на порядок выше среднего значения этого радионуклида в водах колодцев в других точках отбора. Поверхностные воды и воды артезианских скважин содержат низкие концентрации полония-210. В целом более высокие уровни полония-210 в питьевых водах наблюдали в административном районе 6. Все значения удельных активностей полония-210 в питьевых водах намного ниже значений гигиенических нормативов (0.12 Бк/л). Удельные активности свинца-210 определенные радиохимическим методом не обнаруживают существенных различий в питьевых водах всех типов источников. Исключение составляет артезианская скважина (0.34 Бк/л) в точке отбора 13, где найдено превышение допустимых уровней в воде для населения в 1.7 раза. Удельная активность радия-228 в источниках — ключи варьирует в пределах 2.6-332x10–2 Бк/л, колодцах — 0.5-184x10–2 Бк/л, артезианских скважинах — 0.54-120 Бк/л и в поверхностных водах — 0.54-119x10–2 Бк/л. Средние значения составляют — 53.5±92.3x10–2, 20.9±32.0x10–2, 17.7±21.6x10–2 и 19.0±27.2x10–2 Бк/л соответственно. Как свидетельствуют приведенные данные, удельная активность радия-228 в ключах в среднем превышает гигиенические нормативы в 3 раза. В 12 колодцах различных точек отбора найдено превышение удельной активности радия-228 по сравнению с гигиеническими нормативами для воды (НРБ-99). Поверхностные воды (реки) характеризуются превышением удельной активности радия-228 (в 5.9 раз) только в одном источнике. В 85 точках отбора жители потребляют воду из артезианских скважин, в 11 из них найдены превышения содержания радия-228 в исследуемых водах в среднем в 2.74 раза. Анализ данных показал, что наибольшее воздействие от радия-228 наблюдается при употреблении воды из ключей и колодцев и меньшие — из артезианских скважин, и поверхностных вод. Результаты исследований показали, что в артезианских скважинах, находящихся на довольно большом расстоянии друг от друга (~1 км), концентрация радия-228 статистически достоверно не отличается (30.2 и 34.7x10–2 Бк/л) и выше уровня вмешательства. Этот факт, а также то, что только удельная активность этого радионуклида существенно превышает гигиенические нормативы в водах источников различного типа говорит о связи между содержанием этого изотопа в исследуемых водах с геологическими особенностями региона. На исследуемой территории имеются участки, почвообразующие породы которых характеризуются повышенным содержанием тория-232 (участки ториевых аномалий). Исследуемые воды фильтруются через эти породы, обогащаясь при этом дочерним (радий-228), по отношению к торию-232, радионуклидом. Этот факт подтверждают и результаты дисперсионного анализа. Вклад факторов "Район", "Вид источника" и их совместное влияние на варьирование удельных активностей радия-228 оказался высоким и статистически достоверным (табл. 2). Исследования показали, что наличие достоверного влияния фактора "Район" и "Вид источника" на варьирование удельных активностей радионуклидов говорит о том, что в пределах административного района исследуемой территории выделяются локальные участки с повышенным содержанием тория-232 (радий-228) и зоны повышенной проницаемости земной коры, где горные породы раздроблены и эти участки подвержены проникновению различных газов (радон-222). ЛИТЕРАТУРА 1. Адамова Л.И., Таскаев А.И. Количественное определение 210Po и 210Pb в пробах почв и растительности // Миграция и биологическое действие естественных радионуклидов в условиях северных биогеоценозов. Сыктывкар, 1980. С. 64-71. 2. Алексахин Р.М. Некоторые достижения и задачи в исследовании естественных и искусственных радионуклидов в почвах и растительности // Почвоведение, 1982. № 6. С. 45-52. 3. Власова Т.А. Гидрохимия главных рек Коми АССР. Сыктывкар, 1988. 150 с. 4. Голубева И.А., Литвинов В.Ф., Зараковская Е.П. Радон как основной фактор естественной радиации на территории г. Новгорода // Изв. Акад. пром. экол., 1998. № 4. С. 3-5. 5. Дричко В.Ф. Поведение в природной среде тяжелых естественных радионуклидов // Итоги науки и техники (ВИНИТИ): Радиационная биология, 1983. № 4. С. 66-98. 6. Ионизирующее излучение. Источники и биологические эффекты // Доклады за 1982 г. Генеральной Ассамблее. Нью-Йорк, 1982. Т. 1. 821 с. 7. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды / Под ред. А.Н. Марея и А.С. Зыковой. М.: Медицина, 1980. 226 с. 8. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. М.: Центр санитарно-эпедимиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. 116 с. 9. Огилови Т.Д., Огилови Н.А., Вырубова А.В. Практическое руководство по измерению радона и растворимого радия в природных водах простейшими методами. М.: ГосГеолиздат, 1946. 64 с. 10. Радиация. Дозы, эффекты, риск. М.: Мир, 1988. 79 с. 11. Старик И.Е., Щепотьева Е.С. Методы определения радиоактивности природных образований. М.: Госгеолиздат, 1946. 230 с. 12. Токарев А.Н., Щербаков А.В. Радиогидрогеология. М.: Госгеолтехиздат, 1956. 264 с. 13. Хохлова Л.Г. Оценка качества воды водоемов Воркутинского промышленного комплекса. Сыктывкар, 1994. 24 с. — (Сер. Науч. докл. / Коми НЦ УрО РАН; Вып. 346). 14. Хохлова Л.Г. Сток химических веществ р. Печора. Сыктывкар, 1986. 24 с. — (Сер. Науч. докл. / Коми филиал АН СССР). 15. Шашкин В.Л. Методы анализа естественных радиоактивных изотопов. М.: Атомиздат, 1972. 16. Wilkening M. Radon in the environmental studies in environmental Science 40. Amsterdam: Elsеvier, 1990.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3723 посещений с 04.03.2002 |