РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗУЧЕНИЕ РАДОНА 222 В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ СУРХАНДАРЬИНСКОЙ ОБЛАСТИ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты определение наличия радионуклидов Rn-222 в атмосферном воздухе Сурхандарьинской области Республики Узбекистан радиометрическим методом. Выявлено повышенное количество Rn-222 в атмосферном воздухе сел Пашхурт и Шураб Шерабадского района, потому что эти кишлаки находятся близости и по направлению ветра от карбидного и гранитных заводов Байсунского района. Из-за раскопок каменных руд просочивался радон из недр в атмосферный воздух. По этой причине концентрация радона намного выше, чем в других точках.

ABSTRACT

The article presents the results of determining the presence of Rn-222 radionuclides in the atmospheric air of the Surkhandarya region of the Republic of Uzbekistan by the radiometric method. An increased amount of Rn-222 was revealed in the atmospheric air of the villages of Pashkhurt and Shurab, Sherabad region. Because these villages are, also close to the direction of the wind from the carbide and granite factories of the Baysun region. Due to the excavation of stone ores, radon seeped from the depths into the atmospheric air. For this reason, the concentration of radon is much higher than at other points.

Ключевые слова: радиоактивность, бета-излучения, радионуклид, блок детектирования, радиометр, спектрометр, сосуд Маринелли.

Keywords: radioactivity, beta and gamma radiation, radionuclide, detection unit, radiometer, spectrometer, Marinelli vessel.

Введение. В связи с беспрецедентным ростом отраслей национальной экономики (металлургия, авиация, машиностроение, ракетостроение и т.д.) в мире сокращаются запасы невозобновляемых энергоресурсов в недрах. Поэтому скорость добычи, переработки и использования активного урана, перспективного ядерного топлива, которое считается основным энергоносителем, также увеличивается. Определение, оценка и контроль воздействия руд на окружающую среду и обезвреживание руд являются актуальными проблемами в процессе добычи руды [3, с. 124].

Ученые подтверждает, что радон-222 входит в состав радиоактивных рядов ²³⁸U, ²³⁵U и ²³²Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7⋅10^–16% по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решетку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырех природных изотопов радона (218, 219, 220, 222) является 222, именно его содержание в этих средах максимально. В.И. Уткин и А.К. Юрков утверждают, что концентрация радона в воздухе зависит в первую очередь от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдается повышение концентрации радона в воздухе благодаря сейсмической активности [6, с. 67].

В своей монографии ученые обобщали 40-летний опыт проведения радиоэкологического мониторинга крупных пресноводных экосистем Урала и Западной Сибири, подверженных воздействию предприятий ядерного топливного цикла. Изучены закономерности миграции, накопления и распределения ⁶⁰Со, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и ^239,240Pu по основным компонентам пресноводных биогеоценозов. Рассмотрен радиоэкологический мониторинг речных экосистем и, прежде всего, рек Теча, Исеть, Тура, Иртыш и Обь, относящихся к Обь-Иртышской системе, загрязненной радиоактивными веществами различного генезиса в основном в результате деятельности Производственного объединения «Маяк» на Южном Урале. Второй крупномасштабный радиационный инцидент на этом предприятии был связан с тем, что конструкционные недостатки первых емкостей для хранения жидких высокоактивных отходов привели к радиационному перегреву одной из них. 29 сентября 1957 г. произошел взрыв содержащихся в емкости нитратно-ацетатных солей. Взрывом в окружающую среду было выброшено около 740 ПБк (20 млн Кu) радиоактивных веществ, из которых 74 ПБк (2 млн Кu) были рассеяны ветром в северо-восточном направлении, обусловив радиоактивное загрязнение северной части Челябинской, южной части Свердловской и небольшой территории Тюменской областей. Названная Восточно-Уральским радиоактивным следом (ВУРС) эта территория в границах минимально детектируемых уровней радиоактивного загрязнения – 0,1 Кu (3,7 ГБк) стронция-90 на квадратный километр имела площадь около 20 тыс. км², а в границах плотности загрязнения 2 Кu (74 ГБк) стронция-90 на квадратный километр, принятой за допустимый уровень безопасного проживания населения, – 1000 км² [2, с. 28].

Результаты расчетов ученых показали, что суммарная годовая доза облучения населения от выбросов Ленинградской АЭС составляет 1,6 мкЗв/год и формируется в основном за счет потребления местных сельхозпродуктов. Основные дозообразующие радионуклиды – ²¹⁰Pb (36%), ¹³⁷Cs (30%), ⁹⁰Sr (24%) и ²¹⁰Po (8%) [4, с. 45]. Наиболее значимый радионуклид, формирующий дозу внешнего облучения, – ¹³⁷Cs (99%). Доза внутреннего облучения населения за счет ингаляции сформирована за счет содержания ²³⁹Pu в воздухе (68%). Доза внутреннего облучения населения за счет потребления местных продуктов питания составляет 1,4 мкЗв/год. Критическим продуктом для взрослого населения является молоко, критический радионуклид – ²¹⁰Pb (40%) [5, с. 145].

М.Б. Масаев в своей работе с помощью радиоспектрометрического аэрозольного фильтра, большого кристалла NaI (TI) 20×20см², 4-π геометрии, методом гамма спектрометрии аэрозольных частиц с ДПР радона решена задача количественного определения содержания радона в воздухе с контролируемой точностью на уровне 15–20%. Изучены вопросы, связанные с диффузией ДПР радона до их захвата и накоплением аэрозольных частиц с ДПР на фильтре с учетом влажности и обводнения [1].

По мнениям авторов, интенсивность излучения – это число радиоактивных распадов в единицу времени. За единицу интенсивности принято 1 кюри – это составляет 3,7·10¹⁰ распадов в секунду. Такую радиоактивность имеет 1 г радия. В аналитической практике пользуются объектами, излучение которых не превышает сотни микрокюри [1].

По литературному обзору данных ученые в основном провели испытания по зараженности радионуклидов ⁶⁰Со, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и ^239,240Pu в почве, воде и сельскохозяйственных продуктах.

Нашей целью является определение наличия радионуклида радона-222 в атмосферном воздухе Сурхандарьинской области Республики Узбекистан и изучение его миграции.

Методы определения. В исследованиях были использованы радиометрические методы анализа с помощью радиометра-спектрометра МКГБ-01. Спектрометр-радиометр гамма-, бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК» предназначен для измерения энергетического распределения гамма- и бета-излучения и активности гамма-, бета- и альфа-излучающих радионуклидов. Спектрометр относится к стационарным средствам измерения и предназначен для эксплуатации в лабораторных условиях. Спектрометр применяется для измерения активности (удельной активности) природных (ПРН) ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K,²²²Rn и искусственных радионуклидов (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr–⁹⁰Y и др.) в пробах почв, горных пород, растительности, воды, продуктах питания, строительных материалах, материалах химических производств, сплавах, металлоломе и других технологических продуктах, а также альфа и бета-излучающих радионуклидов в продуктах питания, биологических пробах и других материалах. Метод основан на улавливании вспышки импульсов бета- или гамма-радиации с помощью сцинтилляционного счетчика и передаче данные в компьютер в качестве спектров.

Экспериментальная часть. В статье описаны исследования, проведенные по определению наличия радионуклида радон-222 в атмосферном воздухе Шерабадского района Сурхандарьинской области с использованием радиометра МКГБ-01.

Рисунок 1. Радиометр-спектрометр МКГБ-01 Радэк

Для проведения измерений пробы воздуха растворяются в дистиллированной воде и помещаются в сосуд Маринелли (рис. 2).

Рисунок 2. Сосуд Маринелли

 Из атмосферного воздуха поселков Пашхурт и Зарабаг, которые находятся недалеко от Гранитного завода в Шерабадском районе, были отобраны пробы воздуха из 6 точек с помощью портативного аспиратора марки АПВ 4-12 (рис. 3).

Рисунок 3. Аспиратор АПВ 4-12

Полученные образцы растворяли в 20 мл дистиллированной воды, заливали в емкость Маринелли и плотно закрывали крышку. Сосуд Маринелли с пробой поставили в блок детектирования радиометра и плотно закрыли крышку детектора. После нагрева радиометра измерение проводили в течение 40 минут. Радиометр соединен с портативным компьютером, который работает с программой ASW. Эта программа автоматически измеряет активность бета-излучения радионуклида радона-222 в беккереле. Результаты радиометрического определения радона-222 приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты радиометрического измерения бета-радиационной активности радионуклида радон-222 атмосферном воздухе Шерабадского района (t_изм = 30 мин, Е_max = 622 кЭв, ЧВ = 0,62 имп/ч *бк), 2020 г.

По данным таблицы 1 можно увидеть, что концентрация радона-222 в первой и третьей стационарных точках выше, чем у других. Потому что эти две точки находятся по направлению ветра от стороны (7 км) Гранитного завода, который изготавливает гранитные плиты. Но эти показатели намного ниже от предельно допустимой концентрации радона по нормативам НРБ-2354-95. Исследования проводили 4 раза в год в стационарных точках и обнаружили, что со стороны северо-востока и северо-запада от поселков Пашхурт зимой и осенью немного выше уровень бета-излучения радона-222, а в центре кишлака Пашхурт концентрация уменьшается. Это говорит о том, что зеленые насаждения и древесные растения улавливают радиоактивные вещества на своих листьях. Также проведено измерение бета-излучения радона-222 в поселке Зарабаг и установлены показатели радиометра: активность радона-222 колебалась от 0,03 до 0,07 бк/кг.

Для проведения мониторинга миграции радона-222 в атмосферном воздухе Шерабадского района были также выбраны контрольные точки в населенных пунктах Шураб и Дербент, которые находятся по направлению ветра от карбидного завода Байсунского района, и было проведено определение количества бета-излучения радона-222.

Согласно результатам исследований, количество бета-излучения радона-222 в атмосферном воздухе в поселке Шураб в 2020 г. колеблется в интервале 0,07–0,12 бк/кг, а в атмосферном воздухе поселка Дербенд – 0,04–0,09 бк/кг. Это означает, что из-за раскопок каменных руд находящийся под землей радон пробирался в атмосферный воздух и рассеялся по направлению ветра.

Вывод. Определено наличие радионуклида радона-222 в атмосферном воздухе четырех поселков Шерабадского района. Установлена повышенная концентрация в 2 стационарных точках по направлению ветра от Гранитного завода.

Список литературы:

1. Масаев М.Б. Определение содержания радона-222 в воздухе методом радиометрии атмосферных аэрозольных частиц: Автореф. ... дис. Нальчик : Высокогороный геофизический институт, 2013. – 30 с.
2. Радиоэкологический мониторинг пресноводных экосистем : монография. Т. I / А.В. Трапезников, В.Н. Трапезникова, А.В. Коржавин, В.Н. Николкин. – Екатеринбург : АкадемНаука, 2014. – 496 с.
3. Ростокин И.Н. Многочастотный микроволновый радиометрический метод обнаружения и контроля опасных атмосферных метеоявлений, устойчивый к изменяющимся условиям измерений: Автореф. ... дис. – Казань, 2018. – 48 с.
4. Спиридонов С.И., Куртмулаева В.Э., Карпенко Е.И. Сравнительная оценка дозовой нагрузки на население от атмосферных выбросов предприятий атомно-промышленного комплекса в регионе расположения Ленинградской АЭС // Актуальные вопросы радиологии. Труды ФГБНУ ВНИИРАЭ. – Обнинск, 2018. – Вып. 1. – С. 58–66.
5. Тураев Х.Х., Эшкараев С.Ч. Радиометрическое определение стронция-90 в почвах Сурхандарьинской области с помощью бета- и гамма-излучений // Т. НамДУ. – 2020. – № 6.
6. Уткин В.И., Юрков А.К. Радон как «детерминированный» индикатор природных и техногенных геодинамических процессов // Доклады РАН. – 2009. – Т. 426, № 6. – С. 816–820.