Природные альфа-излучающие радионуклиды в подземных водах Московской области

Лысенко Н. П. Гудыменко В. А. Гулынин А. В.1, Костюк С.С.2,

Куделькина В. В.1

(ФГОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина»). 1Кафедра радиобиологии, рентгенологии и ГО

2НИИ физиологии и экоиммунологии животных и птиц ЛНУВМ и БТ

имени С.З.Гжицкого

ПРИРОДНЫЕ АЛЬФА-ИЗЛУЧАЮЩИЕ РАДИОНУКЛИДЫ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

Исследовали содержание природных альфа-излучающих радионуклидов (и, Ra), в подземных водах Чеховского района Московской области.

В настоящее время важное значение приобретает проблема разведки, радиологического мониторинга и рационального использования подземных, в частности, артезианских, вод. Это связано с ростом промышленного загрязнения бассейнов рек и водохранилищ.

Особо актуальна эта проблема для Московского региона, в котором за счет подземных вод удовлетворяется более 93% потребности в воде хозяйственно-питьевого назначения (В.З. Крутова, 1999).

Мощность залегания зоны пресных вод на территории Московской области достигает 300 м (Ф.И. Кравчинский, 1999).

Вода из глубоких подземных источников, как правило, не несет в себе промышленных, сельскохозяйственных и других химических загрязнений, но может содержать повышенное количество природных альфа-излучающих радионуклидов, вследствие их выщелачивания из водовмещающих пород.

Необходимость определения альфа-излучающих радионуклидов в хозяйственно-питьевого назначения обусловлена их чрезвычайно высокой радиотоксичностью.

Материалы. Исследовали пробы питьевой воды из артезианских скважин населенных пунктов Чеховского района Московской области, водоносные горизонты которых сложены осадочными породами. Скважины относятся к Каширскому, Нарскому и Окско-Протвинскому водоносным горизонтам

Глубина артезианских скважин находилась в пределах от 60 до 80 м, объем проб составлял 1,5 - 2,0 л. Содержание минеральных солей в пробах находилось в пределах 0.15-0.22 г/л, что соответствует естественному их уровню для подземных вод Московской области.

Содержание изотопов урана определяли в 11 артезианских скважинах группового водозабора «Чехов», в которых ранее нами было установлено существенное (в 6-10 раз) превышение по суммарной альфа-активности

Лысенко Н. П., Гудыменко В. А., Гулынин А. В., Костюк С.С., Куделькина В. В., 2010

232

санитарных нормативов (Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.).

Контролем служила вода из скважины с невысоким значением суммарной альфа-активности..

Для сравнения определяли содержание изотопов урана в пробах грунтовых вод из родников (пос. Григорово Одинцовского района Московской области и Кузьминский парк ЮВАО г. Москвы).

Содержание 22бRa определяли в 8 из 11 артезианских скважин. группового водозабора «Чехов».

Методы исследования. Методика определения изотопов урана в пробах природных вод предусматривает радиохимическую подготовку проб, которая включает концентрирование изотопов урана из водной пробы с помощью гидроксида железа, экстракционное отделение от мешающих радионуклидов и железа, приготовление электролитическим способом препарата (счетного образца).

Все изотопы урана ( Ц, Ц, Ц, Ц) в процессе радиохимической подготовки ведут себя одинаково и выделяются одновременно. Мешающими альфа-излучателями в спектрометрии изотопов урана могут быть 210Ро (Е = 5.305 МэВ), 22бЯа (Е = 4.777 МэВ) и 23Т (Е = 4.685 МэВ).

Для определения радиохимического выхода в пробу вводили трассер - раствор 232Ц известной активности.

Электролитическое осаждение урана выполняли на подложку из коррозионно стойкой нержавеющей стали.

Для детектирования альфа-частиц использовали полупроводниковый альфа-спектрометр «Прогресс-альфа» производства НПП "Доза", (Россия). Время счета выбирали так, чтобы статистическая погрешность измерения не превышала 40 %, ( в нашем случае - 30 000 с). Каждая проба просчитывалась по пять раз, полученные результаты обрабатывали по методу Стьюдента для прямых измерений.

Методика определения активности 22бЯа в пробах природных вод основана на измерении гамма-спектра счетного образца, содержащего количественно выделенные (из объема водной пробы 5-10 дм3) изотопы радия. При этом на момент измерения изотопы радия находятся в равновесии с короткоживущими дочерними продуктами распада.

Количественное концентрирование 22бЯа основано на изоморфном соосаждении микроколичеств радия с сульфатом бария.

- лл<г ООО

При распаде Ra образуется Яп, и в результате чего эманирования значительная часть дочерних продуктов распада 214РЬ и 214В может быть потеряна, что приведет к занижению измеряемой активности. Влияние этого эффекта устраняется герметизацией концентрата и последующей выдержкой для установления радиоактивного равновесия между материнскими изотопами радия и их дочерних продуктов распада.

233

Для определения активности 226Ra выполняли гамма-спектрометрические измерения концентрата через двадцать три дня выдержки по гамма-линиям 214РЬ и 214Bi. Использовали сцинтилляционный гамма-спектрометр «Прогресс-БГ». Время измерения каждого образца составило три часа.

Результаты и обсуждение. Превышение контрольного уровня суммарной альфа-активности - обычное явление для многих глубинных скважин Подмосковья. Так, при исследовании 49 исследованных проб подземных вод из артезианских скважин того же Чеховского района Московской области в 2000 - 2002 гг. контрольный уровень суммарной альфа-активности (0.1 Бк/л) был достоверно превышен в 53% случаев (Н.П. Лысенко, В.А. Гудыменко и др., 2003).

Средняя величина активности 234U в скважинах исследованного водозабора составила 0.28 Бк/л, а 238U - 0.20 Бк/л.

Отмечена корреляция между величинами обемных активностей изотопов урана и величиной суммарной альфа-активности (0.66 для 234U и 0.56 для 238U соответственно).

При анализе полученных значений активности изотопов урана в пробах водозабора «Чехов» можно отметить существенные различия в

234 238

величине активности U и U, достигающие одного порядка.

Таким образом, диапазон вариаций природных активностей изотопов урана в пределах одного водоносного горизонта может быть значительным, ( диаграмма. 1, табл. 1).

Диагр. 1. Диапазон вариаций активностей изотопов урана.

Удельная активность U-234

1

0,9 0,8 0,7

/ Ж ^

¿5' SS

Л Л" ^ л*- ^

оУ

234

Диагр. 2. Диапазон вариаций активностей изотопов урана.

Удельная активность и-238

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

-

|-Ч—1 1-й гН , Г+1

\ л»'

Я>

ф>

(и

^ О^ О^ ^ /¿5* ^

/

Табл. 1.

Значения активностей изотопов урана.

ВЗУ 7 скв. 17 ВЗУ 7 скв.19 ВЗУ 7 скв.25 ВЗУ 7 скв. 33 родник Кузьми нки Родник д. Полушки но ВЗУ 8 скв.20 ВЗУ 7 скв. 14 скв. Мели хово

Активность 234и 0,06 0,06 0,61 0,34 0,01 0 0,55 0,36 0,26

Активность 238и 0,06 0,06 0,54 0,279 0,02 0,026 0,47 0,25 0,26

По данным изотопной лаборатории ВИМСа, активность 238и в подземных водах средней полосы европейской части России варьирует в пределах 0.006 - 0.06 Бк/ л, а активность 234и находится в пределах 0.008 - 0.09 Бк/ л соответственно.

Объемная активность 235и в исследованных пробах соответствовала

238 235

нормальному фоновому соотношению между изотопами и и и .

Таким образом, максимальные значения активности природных изотопов урана в исследованных подземных водах существенно превышены. Это свидетельствует о повышенном, содержании природных изотопов урана

235

в осадочных породах, формирующих Каширский, Нарский и Окско-Протвинский водоносные горизонты.

234 238

При этом уровни вмешательства для U и U, указанные в НРБ-99, (2.9 Бк/л и 3.1 Бк/ л соответственно), нигде не превышены, поэтому специальные меры контроля за данными скважинами не требуются.

234 238

Активности U и U в грунтовых водах (родник Кузьминки и родник около пос. Григорово) существенно ниже значений активностей в воде артезианских скважин, что можно объяснить малым содержанием изотопов урана в почве и грунтах, т.к. водоносные слои, питающие родники, обычно залегают неглубоко (на глубине нескольких метров).

234 238

Следует обратить внимание на изотопное соотношение U/ U (у), которое указывает на состояние радиоактивного равновесия в ряду радионуклидов (в данном случае - в ряду 238U).

Разделение генетически связанных изотопов урана идет на контакте твердой и жидкой фаз при их взаимодействии. В результате разделения изотопов радионуклида жидкая фаза обогащается дочерним изотопом (в нашем случае - 234U), а твердая испытывает его недостаток (Н.А. Титаева, 2000).

234 238

В итоге для природных вод характерно соотношение 234U/238U более 1.

234 238

Для подземных вод осадочных пород значение соотношения U/ U составляет 1.2-2.5 (Н.А. Титаева, 2000).

Для скважин водозабора «Чехов» нами получено среднее значение у, равное 1.26, что несколько ниже значений, характерных для вод осадочных пород.

Значения активности 226Ra для большинства проб колебались в интервале 0,02-0,03 Бк/л, при этом лишь две скважины показали превышение средних значений (0.08 и 0.09 Бк/л соответственно).

Как показано в работах изотопной лаборатории ВИМСа, активность 226Ra в подземных водах средней полосы Европейской части России находится в пределах 0.01 - 0.07 Бк/ л (А.Е. Бахур, 1996).

Как видно, значения активности 226Ra вполне согласуются с литературными данными. По результатам наших исследований, уровень вмешательства по НРБ-99 для 226Ra, (0.5 Бк/л), также нигде не превышен.

Объемную активность, наиболее жестко нормируемого естественного альфа-излучателя 210Po, определяли в лаборатории аналитического отдела ЦИПиТ МосНПО "РАДОН" для 7 из 11 исследованных скважин. Активность 210Po во всех пробах не првышала 0.02 Бк/л, при среднем значении 0.012 Бк/л.

Следовательно, уровень вмешательства НРБ-99 по 210Po (0.12 Бк/л) в исследованных скважинах не превышен.

Таким образом, основной вклад в величину суммарной альфа-активности артезианских вод группового водозабора «Чехов» вносят изотопы урана, и несмотря на превышение суммарной альфа активности, эту воду можно использовать без ограничений.

236

Литература

1..Бахур А.Е. Радиоактивность природных вод. АНРИ, № 2 (8), 1996/97, с. 32-39.

2.Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. - М: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.-103 с.

3. Кравчинский Ф.И. Минерализированные подземные воды в Московской области. Геологический вестник центральных районов России, №4, 1999(9).

4. Крутова В.З. Природные ресурсы Московской области и их состояние. Геологический вестник центральных районов России, №4, 1999(9).

5.Титаева Н.А. Ядерная геохимия. Московский университет, 2000.

Стаття надшшла до редакцИ 14.04.2010

237