Вариации радиационного фона естественных водных источников

По данным многочисленных исследований отечественных и зарубежных ученых известно, что основными источниками радиационного фона на земле являются природные [1-4]. Неверно полагать, что развитие науки и техники является единственной причиной воздействия радиации на живые организмы. На нашей планете с момента ее возникновения существовал и существует естественный радиационный фон, который заметно меняется в зависимости от ряда факторов: географических координат, состава основных подстилающих пород, высоты местности над уровнем моря и метеоусловий [1, 5].

Природные радионуклиды, космическое излучение и вторичная радиация, так же как и техногенные радионуклиды, оказывают вредное влияние на биоту экосистем, в том числе – на человека [6]. Следует отметить, что в отличие от химических веществ, радиоактивные вещества не включаются в процесс самоочищения экосистемы и представляют существенную опасность даже в малых дозах. Пренебрежение ими создает реальную угрозу генетическому фонду человеческой популяции [7]. Поэтому одним из важнейших компонентов концепции анализа и управления экологическим риском является оценка радиационной опасности плотно заселенной территории, которая предполагает проведение мониторинга, прогнозирования, превентивных мероприятий и принятие управленческих решений [6-9].

Известно [10-12], что основной вклад порядка 54% от естественных источников в общую радиационную дозу вносит радон и дочерние продукты (ДПР) его распада. Интерес к радону появился с момента его открытия. Это связано с тем, что источником радона является радий, распространенный в различных типах почвы, грунтах и как следствие строительных материалах, что приводит к непрерывному облучению населения, находящегося в жилых или служебных помещениях.

Миграция радона определяется в основном пористостью породы. Выше уровня грунтовых вод, в так называемой зоне аэрации, пористая порода заполняется в основном воздухом, в результате чего миграция изотопов радона происходит за счет эксхаляция, т.е. подчиняется законам турбулентной диффузии как любой другой газ. В случае пористого пространства пород, лежащего ниже уровня грунтовых вод, поры и трещины заполняются водой, либо нефтью и газом, что приводит к эксхаляции вместе с водой. Дальность миграции радона напрямую зависит от его периода полураспада (3,82 сут.) и не может быть больше. Следовательно, концентрация радона в подземных водах и в водах источников и скважин будет зависеть от концентрации 226Ra в породе водосборной площади. Как правило, скважины не бурят на глубину геологических горизонтов, содержащих большое количество радия. Тем не менее, радон и его ДПР могут наблюдаться в значительных количествах даже в неглубоких скважинах и колодцах, что говорит о необходимости проведения исследований. При этом интенсивность радиационного фона, создаваемого эксхаляцией, величина непостоянная, непрерывно меняющаяся во времени: возможны суточные колебания, сезонные, годовые и более сложные временные циклы. Важными факторами, оказывающими влияние на радиационный фон, являются климатические параметры [13]. Давно известно, что резкие изменения значений величин температуры, давления и влажности атмосферы отрицательно сказываются на здоровье людей. Совпадение же во времени радиационных и неблагоприятных климатических факторов увеличивает медицинский риск населения, в связи с возникновением эффекта синергизма – величина суммарного последствия от нескольких воздействий оказывается выше, чем формальная сумма каждого последствия.

Не смотря на важность данной темы работы, посвященные изучению флуктуации величины радиационного фона природных водных источников Саратовской области, практически отсутствуют. В связи с этим, цель нашей работы – определение радиационного фона, создаваемого природными источниками воды и установление параметров, влияющих на его величину – является актуальной.

Проведены сравнительные исследования проб воды нескольких природных источников Ртищевского района Саратовской области. Источник 1: нисходящий родник в 3 км от п. Таптулино; источник 2 : восходящий родник в 1 км от с. Курган, питающий р. Хопёр; источник 3 : колодец в с. п. Таптулино; источник 4 : родник в 2 км от п. Петропаловка. Вода источников 2, 3, 4 используется для питьевых и технических нужд, источника 1 – технических. Для измерения уровня ионизирующего излучения применялись приборы: индикатор радиоактивности РАДЭКС РД 1503 (Россия) и дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01-02 «СОСНА» (Россия), позволяющие оценивать радиационную обстановку по величине мощности амбиентного эквивалента дозы γ-излучения с учетом загрязненности объектов источниками β-частиц или по величине мощности экспозиционной дозы с учетом загрязненности объектов источниками β-частиц. На рис. 1 представлены типичные зависимости Ф от ряда метеопараметров, характерные для всех исследуемых источников.

Установлено, что на величину фоновой мощности экспозиционной дозы (Ф), создаваемой водными источниками, оказывает влияние температура воздуха. Так в интервале температуры (+3т+23)0 С Ф линейно увеличивается от 0,08 до 0,20 мЗв/ч (рис. 1 а). При более высоких температурах (+260 С) Ф практически не меняется. С ростом относительной влажности интенсивность фона практически не меняется, понижается незначительно (рис. 1 б). Незначительные изменения Ф наблюдаются в интервале влажности от 65 до 70 % влажности [5]. Кроме этого установлено, что при увеличении суточного давления фоновая мощность экспозиционной дозы уменьшается (рис. 1 в), что обусловлено увеличением толщины атмосферы, которая в свою очередь обеспечивает более эффективную защиту от солнечной радиации, являющейся одной из составляющей радиационного фона.

25    Т, 0С

а

0,1

0,15

0,05

0,2   Ф, мЗв/ч      0,25

120%	W
100%	♦
80%	♦ * ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
60%	♦ ♦ ♦ ♦ ♦     ♦                                    б

40%

20%

0% П                         I                         I                         I                         I

0,05            0,1             0,15            0,2            0,25

,                   ,                  ,                   , Ф, мЗв/ч ,

750     Р, мм.рт.ст.

0,05

0,1

0,15

0,2 Ф, мЗв/ч 0,25

в

Рис. 1. Зависимость величины фоновой экспозиционной дозы излучения от температуры (а), влажности (б), атмосферного давления (в).

Прибор РАДЭКС. n≥10, P=0,95. Источник 1.

Согласно нормам радиационной безопасности, мощность эффективной дозы гамма-излучения на открытой местности не должна превышать 0,2 мкЗв/ч [14]. Установлено, что мощность эффективной дозы излучения исследуемых нами источников не превышает установленную нормами величину. Следовательно, источники безопасны для человека и не нуждаются в проведении защитных мероприятий, направленных на снижение поступления радона и его дочерних продуктов в воздух.