Статьи - Статьи

ВЕСТНИК ДАГЕСТАНСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА. 2006. № 24. С. 62-69.

УДК 546.791:631.4

 

РАДИОАКТИВНОСТЬ ПРИРОДНЫХ ВОД И ИСКУССТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ В ОБЪЕКТАХ БИОСФЕРЫ ДАГЕСТАНА

А.М.Бутаев, А.С.Абдулаева, М.А.Гуруев

Приводятся результаты определения естественной радиоактивности речных и родниковых вод Дагестана, а также содержания искусственных радионуклидов в почвах, донных отложениях и природных водах. Установлено, что дозовая нагрузка, получаемая населением за счет употребления питьевой воды, значительно меньше гигиенических нормативов по радиационной безопасности.

 

В продолжение исследований, начатых в [1, 2] в данной работе приводятся результаты определения содержания естественных и искусственных радионуклидов в природных водах Дагестана.

Методы исследования

Методики определения удельной концентрации общей b-активности (Sb) и общей a-активности (Sa) описаны в [2]. Счетный образец природной воды готовили путем выпаривания 5-10 литров предварительно отфильтрованной через бумажный фильтр «синяя лента» воды при температуре 90°С до сухого остатка и последующего его прокаливания при 350°С в течение часа. Прошедшие через фильтр «синяя лента» соединения, куда входят и коллоидные соединения, рассматривались как растворенные. Для извлечения из воды радиоактивного цезия использовался целлюлозно-неорганический сорбент «Анфеж», стронция – селективное осаждение его сульфида и сорбцию на катионите КУ-2 в Na-форме в среде комплексообразователя трилона Б. Элементный анализ природных вод выполнен методом индуктивно связанной плазмы (ICP-MS техника) на хромато-масс-спектрометре фирмы “Hewlett Packard” (лаборатория «Центрводресурс», г. Владикавказ, аттестат аккредитации № POCC RU.001.511743).

 

Естественная радиоактивность речных и родниковых вод

Естественная радиоактивность природных вод обусловлена, прежде всего, присутствием радона-222, радона-220 (торона), радия-226, радия-228, радия-224, урана-234, урана-238, калия-40, полония-210, свинца-210; техногенная – стронция-90 и цезия-137 [3-5]. Впервые требования по ограничению населения от облучения за счет содержания природных и техногенных радионуклидов в питьевой воде, были введены в России в 1996 году. Согласно Нормам радиационной безопасности (НРБ) от 1996 г., вклад питьевой воды в суммарную дозу облучения взрослого человека не должен был превышать 0.2 мЗв/год. Через три года [6] этот дозовый предел был трансформирован в уровень вмешательства (УВ) – уровень радиационного фактора, превышение которого является основанием для рассмотрения вопроса о необходимости проведения определенных мероприятий по снижению содержания отдельных радионуклидов в питьевой воде. НРБ-99 определяет УВ питьевой воды годовой эффективной дозе облучения взрослого населения, равной 0.1 мЗв/год при стандартном водопотреблении 2 кг воды в сутки. Это, однако, привело к необходимости отнесения некоторых питьевых вод к категории жидких радиоактивных отходов со всеми вытекающими последствиям. В последних Санитарных правилах [7] принята трехуровневая система радиационно-гигиенической оценки питьевой воды: если годовая эффективная доза при употреблении воды ниже 0.1 мЗв/год, то контроля не требуется; если лежит в интервале от 0.1 до 1.0 мЗв/год, то требуется проведение оптимизации; если выше 1.0 мЗв/год, то необходимо нормирование. Иными словами, при содержании природных и искусственных радионуклидов в питьевой воде, создающих эффективную дозу облучения населения менее 0.1 мЗв/год, не требуется проведения мероприятий по снижению ее радиоактивности в целях радиационной безопасности, следовательно, нет необходимости определять ее радионуклидный состав. При совместном присутствии в воде нескольких радионуклидов, чтобы доза облучения населения не превысила 0.1 мЗв/год, необходимо выполнения условия: åi/УВi) £ 1, где Аi – удельная активность i-го радионуклида в воде, Бк/кг; УВi - соответствующий уровень вмешательства, Бк/кг.

Однако в определении единых нормативов оценки качества природных вод по радиационным признакам (установление УВi) до сих пор существует большой произвол, что лишний раз указывает на сложность проблемы. Как видно из табл. 1, значения величин объемной активности конкретного радиоактивного изотопа в питьевой воде и уровня ее альфа- и бета-активности по разным нормативам различаются в разы.

Таблица 1. Некоторые радиоэкологические показатели качества питьевых вод

Нормируемый

параметр

Нормативная

величина, Бк/л

Литера-

тура

Уран-238

0.433

0.037

0.730

3.1

[8]

[9]

[10]

[6]

Уран-234

0.433

2.9

[8]

[6]

Торий-232

0.6

[6, 11]

Радий-226

0.185

0.111

0.5

[8]

[12]

[6]

Калий-40

22

[6, 11]

Стронций-90

0.300

1.000

[10, 13]

[12]

Цезий-137

1.1

[6]

Радон-222

60

[6]

Sa

0.1

0.555

[6, 11, 14]

[11]

Sb

1.85

1.00

[11, 13]

[6, 11]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимо подчеркнуть, что Санитарные правила 2.6.1.1292-2003 рассматривают значения суммарной алфа- и бета-активности не как критерии ограничения радиационной безопасности воды, а как критерии предварительной оценки ее соответствия УВ. Анализ воды на содержание радионуклидов считается нецелесообразным, если åa < 0.1 Бк/л и åb < 1.0 Бк/л. В случае же превышения указанных уровней, предлагается проводить анализ воды на содержание 238U, 234U, 232Th, 226Ra, 228Ra, 210Po, 210Pb, 222Rn и 40K, причем определение 40K обязательно при åb > 1.0 Бк/л. В большинстве случаев именно эти ЕРН определяют реальные дозы облучения населения за счет потребления питьевой воды. Другие же a- и b-излучатели отнесены к категории низкой токсичности. Зарубежные исследователи [8, 12, 14] также рассматривают уровень суммарной a-активности 0.1 Бк/л не как предельно допустимый параметр, а как указание на необходимость проведения поэлементного радиохимического анализа воды. Однако установление норм радиационной безопасности питьевой воды еще далеко не завершено. Так, новая Директива ЕС по качеству питьевой воды включает и тритий в список контролируемых радиоактивных свойств. Вызвано это тем, что тритий, являясь основным радиоактивным компонентом жидких сбросов и газообразных выбросов АЭС, практически не поддается фильтрации, а это приводит к загрязнению почв, поверхностных и грунтовых вод.

Радионуклидный состав природных вод Дагестана (табл. 2) варьирует в очень широком диапазоне и зависит: от типа вод (речные, грунтовые, подземные); литологопетрографического состава комплексов горных пород; характера циркуляции подземных вод в зонах интенсивного и затрудненного водообмена; композиции общей минерализации (ионно-солевого состава); водородного показателя и окислительно-восстановительного потенциала. Главной причиной, определяющей химический состав родниковых вод, является их связь с горными породами. Исключительное разнообразие состава вмещающих пород, разная интенсивность их растворения и выщелачивания, а также разная длительность контакта воды с ними в процессе выхода на дневную поверхность предопределяют пестроту радиохимического состава питьевых вод Дагестан.

Однако такое радиоэкологическое разнообразие дагестанских питьевых вод не является исключением. Как справедливо отмечают авторы [4, 15-17], говорить о каких-либо конкретных фоновых значениях радиоактивности природных вод затруднительно, поскольку «диапазон вариаций содержания одного конкретного радионуклида даже в водах одного типа в пределах единой климатической зоны может достигать одного порядка, а в разных климатических зонах – три и более порядка». В качестве подтверждения в табл. 2 приведены радиохимические составы рек и подземных вод Европейской части России. Отмечается также, что в водах артезианских скважин и минеральных источников аридных областей содержание 238U и 226Ra может достигать несколько сот и даже несколько тысяч Бк/л.

Таблица 2. Объемная активность некоторых радионуклидов в водах Дагестана, Бк/л

№п/п

Река, родник

238U

232Th

226Ra

40K

232Th/238U

Реки, радиохимический анализ

1

Терек

<2.4

<0.05

<0.3

<0.3

<0.02

2

Шура-Озень

<2.4

<0.05

<0.3

<0.3

<0.02

3

Сулак

<2.4

<0.05

<0.3

<0.3

<0.02

4

Самур

<2.4

<0.05

<0.3

<0.3

<0.02

Реки, хромато-масс-спектральный анализ

1

Терек

0.0370

<0.0008

-

0.292

<0.02

2

Шура-Озень

0.0154

<0.0008

-

0.234

<0.05

3

Сулак

0.0104

<0.0008

-

0.352

<0.07

4

Самур

0.0569

<0.0008

-

0.075

<0.01

Родники, хромато-масс-спектральный анализ

1

Гунибский

0.0323

<0.0004

н.о.

0.302

<0.01

2

Гунибский

0.1505

<0.0004

н.о.

0.102

<0.02

3

Гунибский

0.0373

<0.0004

н.о.

0.380

<0.01

4

Гунибский

0.0273

<0.0004

н.о.

0.092

<0.01

5

Гумбетовский

0.0012

<0.0004

н.о.

0.034

<0.03

6

Гумбетовский

0.0150

<0.0004

н.о.

0.067

<0.03

7

Гумбетовский

0.0024

<0.0004

н.о.

0.092

<0.02

8

Гумбетовский

0.0111

<0.0004

н.о.

0.143

<0.04

9

Ахтынский

0.4582

<0.0008

н.о.

0.185

<0.01

10

Ахтынский

0.1061

<0.0008

н.о.

0.563

<0.01

11

Ахтынский

0.0248

<0.0008

н.о.

0.145

<0.03

12

Ахтынский

0.0336

<0.0008

н.о.

0.395

<0.03

Реки и подземные воды Европейской части России (min – max) [2, 3, 14, 15]

Реки

0.005 – 1.85

4×10-5 – 4×10-4

0.004 – 0.155

0.037 – 0.37

 

Подземные воды

0.003 –123

2×10-4 – 1.80

0.004 – 18.5

1.11 –3.70

 

Примечание: н.о. – не обнаружено, прочерк – не определялось, < – определение на пороге чувствительности метода. Уровни вмешательства для питьевых вод: 238U – 3.0 Бк/кг; 232Th – 0.6 Бк/кг; 226Ra – 0.5 Бк/кг.

 

Естественные радионуклиды переходят из пород и почв в воду, как правило, за счет растворения минералов и выщелачивания, техногенные – за счет глобальных выпадений. Однако в природных водах, из-за различия миграционных способностей радиоактивных элементов и их изотопов, происходит нарушение радиоактивного равновесия в рядах урана и тория, а потому соотношения между разными изотопами одного элемента могут отличаться от равновесных в десятки и сотни раз. Кроме того, состав природных вод Дагестана, подчиняясь явлениям климатической зональности и под влиянием физико-химических и микробиологических воздействий, претерпевает (за счет окисления, осаждения, сорбции, улетучивания) серьезные изменения при переходе от зоны, где осадки преобладают над испарением (высокогорный Дагестан), к зоне, где испарение преобладает над осадками (равнинный Дагестан). Вместе с тем, радиоактивность родниковых вод Дагестана достаточно отчетливо отражает строение геологических структур, в которых они формируются. Наименее радиоактивными являются (табл. 2) родниковые воды известнякового Дагестана (Гумбетовский р-он), наиболее радиоактивными – воды сланцевого Дагестана (Ахтынский р-он). Так, различие в содержании 238U в этих водах достигает 20 и более раз, но не превышает уровня вмешательства для питьевой воды (3.0 Бк/кг). Промежуточное положение занимают воды, формирующиеся в глинистых сланцах с массивными пластами известняков и доломитов (Гунибский р-он).

Согласно литературным данным (табл. 3), суммарная a-активность речных вод средней полосы Европейской части России изменяется в пределах 0.04-0.25 Бк/л, суммарная b-активность – в пределах 0.35-0.85 Бк/л, подземных вод соответственно в пределах 0.04-0.36 Бк/л и 1.2-4.2 Бк/л. Из табл. 3 следует, что общая a- и b-активность природных вод Дагестана находится в пределах обычных природных вариаций.

Таблица 3. Общая a- и b-активность природных вод Дагестана, Бк/л

Река, родник

Общая a-активность

Общая b-активность

Терек

0.13±0.10

0.92±0.80

Шура-Озень

0.09±0.05

0.65±0.43

Сулак

0.06±0.06

1.33±0.88

Самур

0.27±0.19

0.31±0.32

Родник, Гунибский р-он

0.11±0.09

1.46±0.95

Родник, Гумбетовский р-он

0.03±0.03

0.64±0.51

Родник, Ахтынский р-он

0.19±0.15

0.72±0.47

По данным [3, 4, 15, 16]

Реки (min – max)

0.04 – 0.25

0.35 – 0.85

Подземные воды (min – max)

0.04 – 0.36

1.2 – 4.2

Питьевые воды Москвы (min – ср– max)

0.03 – 0.17–1.43

0.02 – 0.36 – 0.98

 

Однако 57.1% проб воды превышает гигиенический норматив общей альфа-активности (0.1 Бк/л) и 28.6% – гигиенический норматив по общей бета-активности (1.0 Бк/л). Для оценки реальной опасности таких питьевых вод для здоровья населения требуется проведение углубленного изучения их радионуклидного состава с отбором проб во все сезоны года. Высокая åa исследованных нами родниковых вод, по-видимому, обусловлена большим подтоком обогащенных ураном и радием вод из зон затрудненного водообмена, а терской воды – попаданием в реку пластовых нефтяных вод, содержащих повышенные концентрации ЕРН, и развитием в бассейне горнорудной промышленности. Но вместе с тем, для природных вод, как и для пород и почв [2], выполняется связь между общей a-активностью и содержанием 238U, между общей b-активностью и содержанием 40К (рисунок). Полученные линейные уравнения регрессии имеют следующие коэффициенты:

åa = 0.0224 + 4.01×[238U] (r=0.899, уровень доверия 95%);

åb = 0.1714 + 3.17×[40K] (r=0.832, уровень доверия 95%).

Обращает внимание, что эти корреляционные зависимости для воды выполняются с меньшей силой связи, чем для пород и почв (см. [2]) и с иными коэффициентами. Помимо 238U, для которого характерна легкая выщелачиваемость из горных пород и высокая подвижность в подземных водах, вклад в суммарную a-активность могут внести такие естественные радионуклиды, как 234U, 228Ra, 226Ra, 224Ra, 210Po, 210Pb и 228Th. Надо заметить также, что полученные нами значения åa и åb не учитывают присутствие в водах 3H, 14C и некоторых других изотопов. Не учитывают они и сезонное изменение радионуклидного и общехимического состава природных вод, что сужает их прогностическую значимость. Поэтому, приведенные уравнения требуют корректировки в дальнейшем путем набора статистически значимых значений.

Другим нормируемым показателем радиационной безопасности воды является удельная активность природных изотопов радона – концентрация 222Rn в воде не должна превышать 60 Бк/л (табл. 1). Специальные исследования по содержанию радона и дочерних продуктов его распада в природных водах Дагестана нами не проводились, но достаточно уверенно можно констатировать, во-первых, что удельная активность 222Rn в речных водах будет (из-за сильной аэрации) существенно меньше, чем в родниковых и, во-вторых, что содержание радона, по меньшей мере, в 90% родниковых водах, определяющих дозовую нагрузку на население, будет (из-за небольшого содержания урана в почвах и породах) ниже нормативной величины.

Водная среда характеризуется низкими, по сравнению с почвами и породами, значениями торий-уранового отношения (табл. 2). Основная причина нарушения радиоактивного равновесия в водной фазе заключается в том, что уран в природных условиях существует в четырех U4+ и шести U6+ (в форме уранил-иона UО2+2) валентном состояниях, торий – только в шестивалентном состоянии Th6+ (ионы Th4+ устойчивы в кислых средах). Это обуславливает [18, 19] различную растворимость соединений тория и урана в воде (например, растворимость в воде Th(ОН)4 составляет примерно 10-14 моль/л, U(ОН)4 – ~ 10-12 моль/л, UО2(ОН)2 – ~ 10-9 мль/л), что и приводит к преобладанию содержания урана над торием. Такая закономерность (преобладание содержания урана над торием) характерна не только для воды, но и для растений и всего живого. В целом же выполнение неравенства (232Th/238U)вода < (232Th/238U)дон. отл. < (232Th/238U)почвы указывает, что в ряду почвы ® донные отложения ® вода миграционная способность урана увеличивается в большей степени, чем миграционная способность тория. Уменьшение миграционной способности тория, возможно, связано также с образованием карбонатных и сульфатных комплексов в водной среде.

На основании полученных данных можно заключить, что содержание ЕРН в питьевых водах Дагестана находится в пределах естественных вариаций и отношение суммы концентрации ЕРН к их уровням вмешательства существенно меньше единицы, а потому они (во всяком случае, подавляющая часть родниковых вод) не нуждаются ни в оптимизации, ни в нормировании. Вместе с тем, полученные нами значения суммарной альфа- и бета-активности указывают на необходимость определения поэлементного радиохимического состава некоторых речных и родниковых вод Дагестана.

Искусственные радионуклиды в объектах биосферы Дагестана

Химический состав аэрального миграционного потока формируется под воздействием многих факторов, к которым можно отнести: вулканизм, кометное вещество, океанические дожди, пылевые облака, транспирационный перенос, практически любая отрасль современного производства. Радиоактивная составляющая глобального переноса обусловлена выбросами в атмосферу свыше 200 радиоизотопов (продукты ядерного деления урана и плутония) при испытаниях ядерного оружия и авариях на радиационных объектах; выделением природных радиоактивных газов (радон 222Rn, торон 220Rn и актинон 219Rn, образующиеся при распаде радиоактивных рядов 238U, 232Th и 234U) через поры в почве; образованием в стратосфере радионуклидов (3Н, 7Be, 14С и др.) в результате ядерных реакций с космическими лучами [20-23]. Ожидаемая доза облучения населения мира за счет глобальных выпадений только ядерных взрывов составляет 3.8 мЗв, и обусловлена она главным образом изотопами 90Sr (накапливается в костях), 137Cs (накапливается в мягких тканях) и 129I (накапливается в щитовидной железе).

В выводе веществ (в том числе и радиоактивных) из аэральных потоков (в их «стоке») за счет сухих (седиментация, импакция) и влажных выпадений огромную роль играет география местности. Горные системы Кавказа, являясь естественными преградами на пути движения воздушных потоков, способствуют стоку глобальных радиоактивных веществ. О масштабах этого явления можно, например, судить по вековому накоплению пыли в фирне – в [24] установлено, что за счет глобального переноса на поверхность Кавказа поступает 0.67 г/м2 в год эолового вещества.

Анализ опубликованного материала по изучению содержания ИРН в объектах биосферы показывает, что основной массив данных связан с определением изотопов 134Cs, 137Cs, существенно меньшая информация накоплена о распределении изотопов 89Sr, 90Sr, и менее всего – о содержании трансурановых и трансплутониевых элементов (примерно в пропорции 300:10:1). И это, несмотря на то, что изотопы 238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Pu, 241Am, 237Np считаются (из-за высокого коэффициента депонирования в организме и большого периода полураспада) самыми опасными для человека. Объясняется это, прежде всего, необходимостью использовать дорогостоящих прецизионных методов анализа. Поэтому в качестве индикатора глобального техногенного радиоактивного загрязнения как в России, так и за рубежом используется 137Cs, сравнительно легко определяемый существующими методами анализа и являющийся основным долгоживущим (Т1/2 = 30.2 года) дозообразующим искусственным радионуклидом.

Другая сложность, затрудняющая проведение радиометрической съемки загрязненной ИРН территории, состоит в «пятнистости» их распределения в природных ландшафтах, что вызвано локальным и неравномерным характером выпадений, а в горных территориях еще и процессами вторичного перераспределения радиоизотопов в пределах склонов, где сложным образом сочетаются процессы смыва, транзита и аккумуляции вещества. Так, в мае 1986 года сотрудниками Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН на северном склоне горы Тарки-Тау было обнаружено «чернобыльское» пятно, g-фон которого в 2-3 раза превышал g-фон окружающей местности.

В горных районах основными факторами распределения выпадающих с осадками радионуклидов являются такие ландшафтные структуры, как высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция. В общих чертах проявляется высотная поясность, которая выражается в увеличении осадков и выпадающих с ними радионуклидов с увеличением высоты местности над уровнем моря. Так, концентрация 137Cs в почвах альпийской зоны Дагестана примерно в 2 раза больше, чем в почвах предгорной зоны. Важно также отметить, что интенсивность выпадения глобальных радионуклидов зависит и от формы осадка – со снегом выпадают больше радиоактивных веществ, чем с дождем, а наибольшее их количество содержат туманы и морось.

Таким образом, механизм поступления ИРН в почвенный покров ненарушенных земель диаметрально противоположен механизму поступления ЕРН; ЕРН поступают снизу вверх и распределяются более или менее равномерно, ИРН – сверху вниз и локализуются в поверхностных горизонтах. Достоверно определить радиоактивность атмосферных выпадений и аэрозолей нам не удалось. Можно лишь отметить, что из искусственных радионуклидов в пробах талой снеговой воды обнаружен только цезий-137, а ее радиоактивность определялась главным образом естественными радионуклидами. По этой причине выделить вклад техногенных радионуклидов в поверхностное загрязнение почв практически невозможно. Можно лишь предположить, что участки с повышенной концентрацией радиоцезия пространственно связаны с участками, характеризующимися повышенным содержанием гумуса в почвах.

Современная величина запасов 137Cs в поверхностном слое ненарушенных почв Дагестана не превышает 10 Бк/кг (табл. 4). Причем, в почвах песчаного механического состава, характеризующихся провальной водопроницаемостью, содержания цезия, по меньшей мере, в 5 раз меньше, чем в глинистых почвах, обладающих высокими сорбционными свойствами. Анализ данных загрязнения почв Дагестана техногенными нуклидами, полученными в разные годы (табл. 4), показывает, что концентрация 137Cs в почвах за 12 лет несколько уменьшилась, приближаясь к дочернобыльскому глобальному фону. Для сравнения укажем, что величина плотности глобального фонового загрязнения почв мира радиоцезием оценивается в 40-50 мКи/км2 (20-25 Бк/кг), России – 80 мКи/км2 (40 Бк/кг) [25], и они значительно выше, чем для почв Дагестана.

Таблица 4. Техногенные радионуклиды в почвах Дагестана

 

Почва

137Cs, Бк/кг

1991 г. [26]

1997 г. [26]

2003 г.

Светлокаштановые почвы, предгорная зона

6.2±4.4

4.8±4.1

3.7±3.4

Луговая почва, альпийская зона

7.4±5.0

8.5±4.8

5.8±4.4

 

 

 

Снижение концентрации 137Cs в пятисантиметровом слое почвы произошло за счет радиоактивного распада, заглубления (вмывания) в почву, выноса растительностью и смыва в водные системы. Быстрой очистке почв Дагестана от техногенных радионуклидов способствуют: теплый климат, значительная мощность сезонно-ливневого и сезонно-талого слоя, длительный цикл водообмена, сильное разбавление и аэрация почвенных вод, высокая скорость биологического круговорота и разложения органического вещества. Очевидно, что эти факторы в неодинаковой степени влияют на самоочищающую способность почв; за период наблюдения скорость «вывода» 137Cs из светлокаштановой почвы предгорной зоны составила 0.21 Бк/(кг·год), а из луговой почвы альпийской зоны – 0.13 Бк/(кг·год). Впрочем, здесь в большей степени, возможно, сказывается уменьшение интенсивности глобальных выпадений с уменьшением высоты местности, а также низкая фильтрующая способность альпийской луговой почвы.

Искусственные радионуклиды могут концентрироваться и на биогеохимических, сорбционных, термодинамических, глеевых, окислительных барьерах. С этой точки зрения большой интерес представляет изучение содержания ИРН в донных отложениях. На самом деле, речные долины выступают и как ландшафтно-геохимические барьеры (места вторичного накопления в результате сорбционных процессов) химических элементов, и как транзитные пути их миграции в конечные водоемы (Каспийское море). В результате седиментации органических (органоминеральные соединения, гумусовые кислоты), минеральных (илы, глины, пески) и аморфных гипергенных новообразований (коллоиды гидроксидов Fe, Al, Mn, Si, фосфаты, карбонаты) с сорбированными радиоизотопами происходит их накопление в донных отложениях. Поэтому, донные отложения рек, в которых установлено равновесие между сорбцией и десорбцией радиоизотопов, позволяют интегрально оценить их содержание во всей водосборной площади.

Однако для горных рек более правильно говорить о донных грунтах. Наряду с ландшафтно-геохимическими факторами, радионуклидное загрязнение поймы определяется гидродинамическими условиями, формирующими режим осаждения речных наносов. Причем в период половодья ландшафтно-гидрологическим условиям принадлежит ведущую роль в формировании аномалий радионуклидного загрязнения. Так, на пойме одновременно наблюдаются два процесса: в одних частях идут процессы эрозии, приводящие к выносу радионуклидов, в других – процессы осаждения, приводящие к накоплению радионуклидов. Для горных рек максимальный транспорт речного аллювия наблюдается в период половодья, а максимальная скорость отложения речного аллювия – на спаде половодья. Причем литологический состав, следовательно, и литогеохимия донных отложений, формированных половодьями, вызванными выпадением жидких осадков, снеготаянием на площади водосбора и таянием ледников в верховьях сильно различаются. Сказывается и уклон реки, являющийся важнейшим гидравлической характеристикой потока, определяющей потери потока как на размыв русла, так и на транспорт наносов – чередование зон транзита (сужение русла) и зон накопления (расширение русла) взвешенных наносов. Сказывается и склоновая экспозиция, и то, что последующее половодье радикально изменяет фракционный состав аллювия предыдущего половодья. Нужно учесть и то, что сорбирующая способность данного компонента донных отложений к разным элементам разная. Например, сорбционные свойства каолина для радиостронция составляет 87-90%, а для радиоцезия – 22-40% [27]. Если радиоцекзий сорбируется илистыми, песчаными и глинистыми грунтами, то радиостронций – только глиной. Одно очевидно: накопление радионуклидов в пойменных фациях определяется, главным образом, морфометрическими параметрами пойменных ландшафтов.

Результаты определения содержания 137Cs в иловых донных отложениях основных рек Дагестана приведены в табл. 5. Ожидалось, что оно будет заметно выше, чем в сопряженных почвах долинных ландшафтов. Как, однако, оказалось, концентрация радионуклида в донных отложениях по порядку величин находится в согласии с его содержанием в почвах, но заметно меньше – донные грунты не являются геохимическим барьером на пути его транзита. В речных же водах присутствие 137Cs было на пределе обнаружения (табл. 5). Наибольшая концентрация цезия-137 отмечается в терской воде. Если предположить, что величина 0.023 Бк/л является предельной, то в долях допустимой удельной активности для населения (ДУАнас) содержание радиоцезия в речных водах Дагестана не превышает 2.4·10-4. Заметим также, что содержание 137Cs в воде рек Европейской части России составляет 0.007-0.07 Бк/л [4, 17].

Таблица 5. Содержание 137Cs в воде и донных отложениях основных рек Дагестана

Река, место отбора пробы

Донные отложения, Бк/кг

Вода, Бк/л

Терек, мост Кизляр-Бабаюрт

4.8±2.2

<0.023

Шура-Озень, федеральная дорога Ростов-Баку

3.7±2.8

<0.011

Сулак, г. Кизилюрт

2.7±1.5

<0.006

Самур, Яраг-Казмаляр

3.3±2.7

<0.012

 

При инфильтрации атмосферных осадков через зону аэрации техногенные радионуклиды могут поступать в грунтовые и подземные воды. Однако в родниковых водах Дагестана радионуклиды 90Sr и 137Cs мы не обнаружили, лишь в единичных случаях были зафиксированы следовые концентрации радиоцезия. Важно заметить, что нижние пределы использованных нами методов анализа составляли соответственно 0.2 Бк/л и 0.3 Бк/л, которые на два-четыре порядка меньше уровней вмешательства (УВ), установленных Нормами радиационной безопасности России для питьевой воды.

Таким образом, можно заключить, что дозовая нагрузка, получаемая населением Дагестана от присутствующих в питьевых водах естественных и искусственных радионуклидов, будет значительно ниже гигиенических нормативов по радиационной безопасности.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.М.Бутаев, А.С.Абдулаева. Территориальная мощность экспозиционной дозы Дагестана // Вестник ДНЦ РАН …

2. А.М.Бутаев, А.С.Абдулаева, М.А.Гуруев. Естественные радионуклиды в почвах и породах Дагестана // Вестник ДНЦ РАН….

3. Токарев А.Н., Куцель Е.Н. Фоновые концентрации радиоактивных элементов в природных водах и методы их определения // Радиогидрогеологический метод поисков месторождений урана. М.: Недра, 1975.

4. Вода питьевая. Сборник государственных стандартов. М.: Изд-во стандартов, 1994.

5. Булатов В.И. Россия радиоактивная. Новосибирск: Изд-во ЦЭРИС, 1996. 283 с.

6. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1.758-99. М.: Минздрав РФ, 1999. 116 с.

7. Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения. СП 2.6.1.1292-03 от 18.04.2003 г.

8. Stewart B.D., McKlveen J.W., Glinski R.L. Determination of uranium and radium concentration in the waters // J. Radional. and Nucl. Chem. 1988, № 6. P.

9. Sorg Thomas J. Methods for removing uranium fron drinking water // J. Amer. Water Works Assoc. 1988, № 6. P.

10. Нормативы качества питьевой воды централизованных систем водоснабжения. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1.4.559-96. Госкомсанэпидналзор России. М., 1996.

11. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). СП 2.6.1.799-99. М.: Минздрав РФ, 2000. 98 с.

12. Castly R.G. Radioaktivity in water supplies // J. Inst. Water Environ Makag. 1988, № 6. P. 275-282.

13. Максимально допустимые уровни концентраций. Акт США о безопасной питьевой воде: Public Law 93-523.

14. Louis B. Kriege, Rolf M.A.Hahne. Ra-226 and Ra-228 in Jowa drinking water // Health Phusics. 1982, Vol. 43. P. 543-559.

15. Баранов В.И., Титаева Н.А. Радиогеология. М.: Изд-во МГУ, 1973.

16. Титаева Н.А. Ядерная геохимия. М.: Изд-во МГУ, 1992.

17. Методические рекомендации по определению радиоактивного загрязнения водных объектов. М.: Гидрометеоиздат, 1986.

18. Искра А.А., Бухаров В.Г. Естественные радионуклиды в биосфере. М.: Энергоиздат, 1981.

19. Смыслов А.А. Уран и торий в земной коре. Л., Недра, 1974.

20. Рузер Л.С. Радиоактивные аэрозоли. М.: Энергоиздат, 2001. 230 с.

21. Шведов В.П. Радиоактивные загрязнения внешней среды. М.: Госатомиздат, 1962. 340 с.

22. Моисеев А.А., Иванов В.И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. М.: Энергоатомиздат, 1984, 296 с.

23. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде / Радиоэкология после Чернобыля: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Уорнера и Р.Харрисона. М.: Мир, 1999. 512 с.

24. Герасимов И.П., Давитая ф.ф. Субаэральное происхождение покровных отложений // Изв. АН СССР. Сер. Географ. 1973. С. 26-34.

25. Результаты радиационно-гигиенической паспортизации в субъектах Российской Федерации за 2002 год. М.: МЗ РФ, 2003. 57 с.

26. Бутаев А.М., Мирошниченко Т.А., Абдуллаева А.С. Искусственные радионуклиды в почвах Дагестана // Третий съезд по радиационным исследованиям. Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность. Пущино, 1997, том 2. С. 391-392.

27. Генералова В.А. Сорбционные свойства речных отложений по отношению к стронцию-90 и цезию -137 // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы международной конференции. Томск, Изд-во «Тандем-Арт», 2004. 772 с.

 
Яндекс.Метрика
Яндекс цитирования Valid XHTML 1.0 Transitional