Радиоэкологические исследования территорий некоторых поселков Акмолинской области

В работе приведены результаты радиоэкологических исследований территорий некоторых поселков Зерендинского района Акмолинской области. Представлена концентрация радионуклидов в пробах почвы, растений и пищевых продуктов (молоко, мясо, картофель) и результаты измерений радона в жилых помещениях. Определены природно-аномальные участки с превышением мощности эквива­лентной дозы по сравнению с контрольным участком. 

В районах, где проводится добыча и переработка урановой руды, актуальным является исследо­вание концентрации естественных радионуклидов в объектах окружающей среды и пищевых продук­тах. Самыми распространенными естественными радиоактивными элементами в почве, как и в при­роде, являются калий и тяжелые элементы — уран, торий, полоний, радий, свинец.

Большое влияние на уровни загрязнения почвы оказывают выбросы в атмосферный воздух вредных веществ, которые осаждаются вблизи источников загрязнения и накапливаются в поверхно­стных горизонтах почвенного покрова, они обусловливают его быструю антропогенную трансформа­цию [1-6].

Радиоактивность почв обусловлена присутствием в них широкого набора радиоактивных эле­ментов естественного и техногенного происхождения. Через почву они могут поступать в воздух, во­ду, растительные и животные организмы и по пищевым цепям — в организм человека. Это делает актуальными анализ и изучение путей поступления радионуклидов в почву, основных закономерно­стей их поведения, накопления и миграции по трофическим цепям [1-5].

Целью исследования являлось изучение концентрации радионуклидов в почве, растительности, пищевых продуктах и измерение эквивалентной равновесной объемной активности радона (ЭРОА) в некоторых населенных пунктах Зерендинского района Акмолинской области.

Материал и методы

Объектами исследования явились: почва, растения, пищевые продукты, ЭРОА радона в жилых помещениях поселков Васильковка, Гранитный, Ондирис и Приречный Зерендинского района Акмо­линской области.

Гамма-съемка производилась площадная — по сети. Разбивка сети проводилась предварительно с учетом особенностей застройки территории площадок. Сеть площадной гамма-съемки слагалась из профилей и точек измерения гамма-фона. Сеть закреплялась по ориентирам местности, расстояние между профилями на территории не превышало 5 м. Фиксированные измерения гамма-фона по про­филю производились через каждые 10 м — по территории. Время измерения гамма-фона в фиксиро­ванной точке составляло не менее 10 с. При интенсивности излучения более 2-кратного фона время измерения увеличивали до 25-30 с, а расстояние между точками уменьшали до 1 м. Расстояние де­тектора «РКС-01-Соло» от измеряемой поверхности на фиксированной точке не превышало 1-2 см, при движении 5-10 см. Перед отбором проб проводилось измерение мощности эквивалентной дозы (МЭД) ү-излучений на высоте 1 м и на поверхности земли, плотности потока альфа- и бета-частиц. С помощью навигатора GPS «Garmin» снимались географические координаты.

Поверхностные пробы почвы отбирались внутри населенных пунктов, а также с мест выпаса до­машних животных методом конверта. С мест отбора проб почвы была собрана пастбищная расти­тельность. В лабораторных условиях проводилась пробоподготовка почвы: высушивание, измельче­ние, просеивание, отделение инородных частиц. Пробы растительности высушивались, измельча­лись, обугливались в сухожаровом шкафу при 105 °С, озолялись в муфельной печи при 400-450 °С. Был проведен расчет коэффициента биологического накопления (КБП) радионуклидов в растениях.

Измерение эквивалентной равновесной объемной активности изотопов радона (ЭРОА) проводи­лось радоновым монитором «Рамон-02». С помощью воздухозаборного устройства производился от­бор аэрозолей альфа-излучающих дочерних продуктов радона и торона, на аэрозольные фильтры, измерение активности а-излучателей (RaA, RaC¹) и (ThC¹), где RaA — дочерний продукт радона ²¹⁸Ро, RaC¹ — дочерний продукт радона ²¹⁴Ро, ThC¹ — дочерний продукт торона ²¹²Ро. Захват дис­персной фазы аэрозолей выполнялся фильтрами типа АФА-РСП-20. Регистрация импульсов альфа-частиц от дочерних продуктов, содержащихся на фильтре, осуществлялся с помощью полупроводни­кового детектора альфа-частиц площадью 20 см². Радоновое обследование населенных пунктов Зе-рендинского района Акмолинской области было проведено методом случайного выбора домов. Доля домовладельцев, отказавшихся от сотрудничества, была незначительна (менее 2 %).

Вовлечение организованных групп населения. Измерения ЭРОА радона проводились в квартирах учителей и школьников, а также в общеобразовательных учреждениях. При этом школа и класс вы­бирались случайным образом.

Мясо, молоко, картофель для проб закупались у населения, проживающего в поселках, где про­водились исследования. Все пробы взвешивались непосредственно в момент после отбора. К таре прикрепляли этикетку с указанием названия пробы, места и даты взятия, ее массу. Мышцы отделяли от костей, измельчали, высушивали. После высушивания указывали массу сырой и высушенной про­бы. Затем высушенные кусочки мяса озоляли в муфельной печи до золы белого цвета. Каждая проба молока отдельно упаривалась и озолялась. Пробы картофеля очищались от кожуры, затем измельча­лись, высушивались и озолялись.

Расчет КБП радионуклидов и коэффициента накопления (К_н) тяжелых металлов растениями проводили по следующей формуле [6]:

Результаты и обсуждение

Поселок Приречный определен в качестве контрольного населённого пункта, где МЭД гамма-излучения (на уровне 1 м над почвой) колеблется от 0,17 до 0,43 мкЗв/час. Измерение ЭРОА в жилых и административных помещениях пос. Приречный в пределах, за исключением одного дома, где на­блюдалось превышение ПДК в 2,5 раза.

Расчет КБП радионуклидов растениями составил для ¹³⁷Cs 0,43; ⁴⁰K 0,8; ²²⁶Ra 0,11.

Поселок Ондирис расположен в 15 км от районного центра (Зеренды) и насчитывает 13 дворов, 90 % домов построены из дерева. Измерение МЭД территории поселка показало, что она находится в пределах 0,14-0,34 мкЗв/ч.

Исследование ЭРОА радона в жилых помещениях пос. Ондирис показало его увеличение в 1,5 раза по сравнению с ПДК только в одном.

С мест выпаса домашних животных были отобраны пробы почвы и собрана пастбищная расти­тельность для лабораторного анализа. Из пищевых продуктов отобраны пробы молока, мяса и карто­феля. В местах отбора проб почвы МЭД гамма-излучения составила 0,33 мкЗв/ч.

Содержание ⁴⁰K превышает в пробах молока в 1,5 раза, а суммарная альфа-активность в 6,5 раза по сравнению с контрольной пробой (табл. 2).

Проведенный расчет КБП радионуклидов растениями находится в пределах 0,08-0,52. Измерение МЭД гамма-излучения в жилых помещениях пос. Васильковка показало, что она варьирует от 0,11 мкЗв/ч до 0,58 мкЗв/ч, при фоновом уровне МЭД 0,11-0,13 мкЗв/ч. В пос. Васильковка было проведено 175 измерений ЭРОА радона, из них:

• в восьми жилых домах превышение ПДК (200 Бк/м³) от 1,5 до 3-х раз;
• в средней школе в двух кабинетах первого этажа превышение ПДК в 1,5 раза;
• в погребе в двух случаях ЭРОА радона превышает ПДК в 11 раз.

Результаты радиоспектрометрических исследований отобранных проб представлены в таблице 3.

Проведенные лабораторные исследования поверхностных проб почвы показали, что в аномаль­ных участках удельная активность ²³²Th до 4 раз, ²²⁶Ra и суммарная альфа-активность до 2-х раз пре­вышает фоновый уровень. В пробах растений отмечается тенденция к увеличению удельной активно­сти ⁴⁰K (табл. 3). Расчет КБП радионуклидов растениями для ¹³⁷Cs составил 2, а для ⁴⁰K — 0,8, что выше контрольного уровня соответственно в 5 раз и в 1,5 раза.

В пробе молока № 1 пос. Васильковка выявлено увеличение концентрации ⁴⁰K в 2 раза по срав­нению с контролем. Во 2-й пробе молока удельная активность ¹³⁷Cs в 3 раза, ⁴⁰K в 2 раза выше кон­трольного уровня.

Гамма-спектрометрические исследования картофеля пробы № 2 показали, что содержание ¹³⁷Cs превышало контрольный уровень в 2 раза.

Исследование МЭД гамма-излучения пос. Гранитный находится в пределах от 0,22 мкЗв/ч до 0,39 мкЗв/ч. Измерение ЭРОА радона в жилых помещениях пос. Гранитный показало, что только в одном случае концентрация радона превышает в 2 раза ПДК, при МЭД 0,23 мкЗв/ч.

Результаты лабораторных исследований отобранных проб пос. Гранитный представлены в таблице 4.

Гамма-спектрометрические исследования проб почвы, отобранных в местах выпаса домашних животных, показали, что удельная активность ¹³⁷Cs в 8 раз выше контрольного уровня. В пробах поч­вы, отобранных на территории школы поселка, суммарная альфа-активность в 1,5 раза выше кон­трольного уровня. В пробах растений пос. Гранитный отмечается тенденция к увеличению концен­трации ¹³⁷Cs, ⁴⁰K, ²²⁶Ra по сравнению с контрольным значением. Проведенный расчет КБП радионук­лидов растениями для ⁴⁰K составил 1,2, что до 1,5 раза, ²²⁶Ra — 0,16, что в 2 раза превышает кон­трольный уровень.

Общеизвестно, что радиоактивные элементы, находясь в почвенной системе, способны мигриро­вать с почвенными растворами через корневую систему в ткани растений и накапливаться в них. Кроме того, при ветровом переносе загрязненных частиц почвы в виде аэрозолей происходит поверх­ностное загрязнение растений. При миграции через корневую систему размеры поступления радиоак­тивных веществ в растения и их накопление зависят от химических свойств радионуклидов, удельной активности почвы, видовых особенностей растений. Полученные данные свидетельствуют о значи­тельном выносе растениями радионуклидов из почвы, что согласуется с известными данными литературы [7]. Аналогичная направленность описана для Ро и Pb, содержание которых в травяни­стых дикорастущих растениях на территориях с техногенно-повышенным содержанием ТЕРН в ряде случаев более чем в 100 раз превышает концентрации этих ТЕРН в тех же видах растений, собранных на контрольных участках [8].

В пробах молока № 1 и № 2 суммарная альфа-активность в 9 раз и в 33 раза выше контрольного уровня. В пробе молока № 1 концентрация ⁴⁰K в 2 раза, в пробе № 2 содержание ¹³⁷Cs в 4 раза, ⁴⁰K в 2 раза, ²²⁶Ra в 30 раз выше по сравнению с контролем.

Таким образом, в ходе проведенных исследований установлено повышенное значение МЭД гамма-излучения до 0,58 мкЗв/ч в аномальных участках общей площадью около 239м² в пос. Василь-ковка. В дальнейшем необходимо комплексное проведение детальных исследований этих террито­рий.

Список литературы

1. Алексахин Р.М. Ядерная энергия и биосфера. — М.: Энергоиздат, 1982. — 215 с.
2. Ромоновский А.В. Трансформация почвенного покрова под воздействием кислотных аэротехногенных загрязнений // Структура почвенного покрова: Сб. докл. к междунар. симпозиуму. — М., 1993. — С. 287-290.
3. De Vries W., Kros J., Voogd C.H. Assessment of critical loads and their exceedance on Dutch forests using a mutli-layer steady-state model // Water, Air, and Soil Pollut. — 1994. — 76. — № 3-4. — Р. 407-448.
4. Пархоменко Н.А., Ермохин Ю.И. Научно-методические аспекты прогнозирования загрязнения почвы и растений тя­желыми металлами в придорожных полосах автомагистралей Омской области // Тяжелые металлы, радионуклиды и элемен­ты-биофилы в окружающей среде: МатериалыIII междунар. науч.-практ. конф. — Семипалатинск, 2004. — С. 430-435.
5. Казачёнок Н.Н. Имитационная модель вертикальной миграции радионуклидов в почве // МатериалыV междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 10-летию создания Северского биофизич. науч. центра ФМБА России. — Северск-Томск, 2010. — С. 127-128.
6. Новиков Ю.В. Гигиенические вопросы изучения содержания урана во внешней среде и его влияние на организм. — М.: Медицина, 1974. — 231 с.
7. Носкова Л.М., Шуктомова И.И., Рачкова Н.Г. Миграция естественных радионуклидов в системе почва-растение на территории радиевого промысла. — Сыктывкар, 2006. — С. 25-26.
8. Попова О.Н., Таскаев А.И. Пути поступления ²¹⁰Ро и ²¹⁰Pb в растения // Миграция и биологическое действие естест­венных радионуклидов в условиях северных биогеоценозов. — Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1980. — С. 43-51.