ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ЗОНЕ РАДИАЦИОННО-ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается состояние поверхностных и подземных вод в зоне радиационно-загрязненных производств Навоийской области. Исследованы особенности поведения ²²²Rn в различных подземных водах и выявлено, что подземная вода обогащается ²²²Rn в результате поступления через поры земных капилляров и как только подземная вода поднимается на поверхность, растворенный в нем радон покидает воду и переходит в атмосферный воздух загрязняя окружающую среду и воздействуя отрицательно на организм человека.

ABSTRACT

The article discusses the state of surface and groundwater in the zone of radiation-contaminated industries in the Navoi region. The features of the behavior of ²²²Rn in various ground waters were studied and it was found that underground water is enriched with ²²²Rn as a result of entering through the pores of the earth's capillaries, and as soon as the groundwater rises to the surface, the radon dissolved in it leaves the water and passes into the atmospheric air, polluting the environment and negatively affecting human organism.

Ключевые слова: питьевая вода, радон, антропогенная деятельность, подземные воды урановое производство, радиоактивный распад, сорбционная колонка, барботер, деэманирование радона.

Keywords: drinking water, radon, anthropogenic activity, groundwater, uranium production, radioactive decay, sorption column, bubbler, radon de-emanation.

Введение

Острая проблема для населения Узбекистана - плохой доступ к чистой питьевой воде, особенно в пустынях Центрального Кизилкумского региона. Хотя для улучшения этой ситуации прилагаются серьезные усилия, основная часть населения Центрального Кизилкумского региона все еще пользуется питьевой водой, не соответствующей нормам качества. В результате техногенной и антропогенной деятельности промышленных предприятий находящихся в районе Центрального Кизилкумского региона из 40% известных источников подземных вод стали непригодны для питьевых целей, при этом проблема питьевого водоснабжения особенно остра в гг. Учкудук, Зарашан, Зафарабад, Шалкар, Мурунтау и Даугузтау.

Поскольку радиационные факторы и техногенно-загрязнённые объекты уранового производства являются радиоактивными, а при анализе их состава часто приходиться иметь дело с очень небольшими навесками, для решения радиоэкологических задач. Для этой цели наиболее подходящими методами являются радиометрические, рентгенофлуоресцентные, альфа-, бета- и гамма-спектрометрические, дозиметрические и радиоизотопные методики анализа [2; 3; 4].

Проведенные в последние годы исследования показывают, что наиболее весомый вклад в годовой индивидуальной эффективной дозе дает не имеющий вкуса и запаха тяжелый радиоактивный газ радон (в 7,5 раза тяжелее воздуха). По оценке НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада занимает примерно 75 % годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации [2].

Радоновая аномалия - область, характеризующаяся многократно повышенной концентрацией радона в окружающей среде предприятий [1].

Концентрация радона в используемой поверхностной воде чрезвычайно мала, но вода из некоторых источников, особенно из глубоких колодцев или артезианских скважин, содержит очень много радона.

Исследование поведения радона представляет особенный интерес в различных подземных водах, где фунцианирует урановое производства, так как при анализе водных проб в большом количестве выявляется общая закономерность его образования и распределения, а также попадание и влияние на окружающую среду.

Методология и результаты

При исследовании вод было выполнено более 100 анализов по определению радона в различных подземных водах, многофункциональным измерительным комплексом для мониторинга радона «КАМЕРА». Методика основана на деэманировании радона из пробы воды путем барботажа и переводе его в сорбционную колонку СК-13 с активированным углем и последующем измерении в лабораторных условиях активности радона, сорбированного в активированном угле (активности радона в угле).

Минимально измеряемые значения объемной активности радона в воде составляют, не более: - при использовании для измерения активности радона в угле блока детектирования бета - излучения БДБ-13 – 0,5 Бк/л; - основная погрешность измерений объемной активности радона в воде не превышает 30 %.

Отбор проб воды в барботер производят с помощью пробки для отбора, которая плотно навинчивается на барботер. Вода в барботер должна поступать через длинную трубку внутри барботера, нижний конец которой расположен в непосредственной близости от его дна, что позволяет максимально снизить возможное деэманирование радона из отбираемой пробы.

Подготовка к проведению барботажа отобранной пробы воды заключается в регенерации активированного угля, засыпке его в сорбционную колонку СК-13, проверке качества регенерации и настройки стенда для барботажа. Продолжительность барботажа должна составлять 25 мин, со скоростью V= 0,2 л/мин.

По окончании барботажа отсоединяют «основную» сорбционную колонку СК-13 и плотно закрывают ее крышками, а уголь из «защитной» сорбционной колонки СК-13 высыпают для последующей регенерации. В журнале фиксируют дату и время отбора пробы, окончания барботажа, номер барботера и «основной» сорбционной колонки СК-13, а также место отбора пробы.

Далее вместо «защитной» сорбционной колонки СК-13 устанавливают сорбционную колонну, состоящую из двух последовательно соединенных сорбционных колонок СК-13 с регенерированным углем, и производят дополнительный барботаж пробы воды в течении 60 мин для деэманирования оставшегося в сосуде радона. Затем доливают в сосуд раннее вытесненную воду (если воды оказалось недостаточно, то для полного заполнения сосуда рекомендуется использовать дистиллированную воду или воду с содержанием радия не более 0,05 Бк/л), закрывают его герметичной пробкой и выдерживают (по возможности в течение 20 дней) для накопления радона из радия.

Измерение активности радона в угле «основной» сорбционной колонки СК-13 проводилось, как правило, в интервале времени от 3 до 12 часов после окончания пробоотбора, чтобы избежать снижения точности измерений из-за распада сорбированного радона. В тех случаях, когда ожидаемая активность радона в угле более 2 Бк (измеряемая с использованием блока детектирования бета-излучения БДБ-13 объемной активности радона в пробе воды более 2 Бк/л), временной интервал увеличивалось до 48-72 часов.

Пробы воды были отобраны из скважин подземных вод. Расстояние между скважинами составила более 400 км. Одновременно выполнялось 6 анализов, так как установка имеет шесть блоков детектирования. Полученные результаты по определению объемной активности радона в различных подземных водах приведены в таблице 1.

 Таблица 1.

Результаты объемной активности радона в пробах в различных подземных водах

Из полученных результатов выявлено, что объемная активность радона определенная сразу после отбора в несколько раз больше чем установленная норма (60 Бк/л) для питьевых вод. После 24 часов задержки водных проб объемная активность радона в них снижается в 100-200 раз.

В отобранных пробах вместе с радоном определяли содержание радия, так как радон образуется при следующем ядерном превращении:

Как показывают полученные результаты, объемная активность радона не зависит от содержания радия в этой воде. Данное подтверждение относится только для подземных вод.

Для детального исследования поведения радона проводили барботаж каждые 2 часа. На основании полученных результатов построили зависимость изменения объемной активности радона от времени. Полученные зависимости приведены на рис 1.

Рисунок 1. Зависимость изменения объемной активности радона от времени

Проба №1 отобрана из скважины глубиной 180 м. Данная скважина находится в урановом рудном поле г. Нурабад и используется для водоснабжения отопительных систем поселка.

Проба №2 отобрана из скважины глубиной 250 м, которая находится в урановом рудном поле г.Учкудук. Расстояние между этими скважинами составляет более 400 км.

Заключение

Из полученных результатов выявлено, что в обоих случаях уменьшение объемной активности радона происходит одинаковой закономерностью (Рис.1). То есть подземная вода обогащается радоном в результате поступления через поры земных капилляров. Как только подземная вода поднимается на поверхность и происходит контакт с атмосферным воздухом растворенный в подземной воде радон дегазируется и переходит в атмосферный воздух. Причиной происхождения этого процесса вероятно является разница плотности среды вода-воздух. Радон всегда выходит из более плотной среды (в нашем случае из воды) в менее плотную среду (в нашем случае атмосферный воздух). Здесь самым главным фактором является время контакта радоносодержащей воды с атмосферным воздухом.

Таким образом в результате проведенного исследования по изучению особенности поведения радона в различных подземных водах выявлено, что подземная вода обогащается радоном в результате поступления через поры земных капилляров и как только подземная вода поднимается на поверхность растворенный в нем радон покидает воду и переходит в атмосферный воздух. Кроме этого в подземных водах объемной активности радона не зависит от концентрации материнского радия. Также надо отметить, попадая в организм человека, радон способствует образованию рака различных органов, особенно лёгких. Распад ядер радона и его дочерних изотопов в лёгких вызывает микро ожоги, поскольку вся энергия α-частиц поглощается практически в точке распада. Радон может проникать в организм и через неповрежденную кожу. При распаде радона образуются нелетучие радиоактивные радионуклиды - ²¹⁸Po, ²¹⁴Bi и ²¹⁴Рb, которые с большим трудом выводятся из организма.

Список литературы:

1. Ахмедова Н.М. и др. Воздействие урана на организм человека. Universum: технические науки, Москва, 2023, Февраль, 2(107), Часть 1, с. 22-25
2. Бекман И.Н. Радиоэкология и экологическая радиохимия. - Москва «Юрайт». 2019. – 496 с.
3. Арустамов Э.А., Левакова И.В., Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования: 5-е изд. Перераб. и доп., - М.: Издательский Дом «Дашковик», 2008. – 320 с.
4. Гальперин М.В. Экологические основы природопользования. Учебник – 2-е издание, испр. - М.: ФОРУМ: ИНФА - М, 2007. – 256 с.