CC BY
75
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2015, том 58, №9_
ФИЗИКА
УДК 551.521.3, 551.583
Х.И.Кодирова, Б.И.Назаров, С.Ф.Абдуллаев, Р.А.Кариева, Т.Давлатшоев
АНАЛИЗ ПОЧВ И АТМОСФЕРНОГО ПЫЛЕВОГО АЭРОЗОЛЯ
ТАДЖИКИСТАНА
Физико-технический институт им. С.У.Умарова АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 10.07.2015 г.)
Проведен анализ пылевого аэрозоля и почв различных районов территории Республики Таджикистан гамма-радиометрическим методом с помощью гамма-спектрометра производства фирмы «Канберра». Измерена концентрация изотопов уранового и ториевого ряда (Pb-214, Bi-214, Pb-212, Pb-210, Ac-228, Tl-208), а также изотопа К-40 в почвах и пробах пылевой мглы. Установлен высокий уровень концентрации изотопов свинца в почвах Зафарабадского района и в г. Истаравша-не.
Ключевые слова: изотопный анализ - пылевой аэрозоль - радиоактивный изотоп - пылевая буря -пылевая мгла.
Почва является основным аккумулятором и депонентом загрязнений. В воздухе, воде, растениях поступившие загрязнения обычно находятся относительно недолго (часы, дни, месяцы), а в почве они остаются на годы, десятилетия, столетия. В настоящей работе исследовано содержание изотопов ториевого и уранового ряда в пробах почв Таджикистана. Собранные пробы были использованы для проведения анализа изотопного состава почвы и атмосферного пылевого аэрозоля. Сбор проводился только из самого поверхностного слоя почвы, точнее из смеси почвы с осевшей атмосферной аэрозольной пылью.
Подробное описание проб, экспериментальной установки и методики измерений приведено в [1-3]. Гамма-радиометрический анализ проводился с помощью гамма-спектрометра производства фирмы «Канберра» с детектором на основе сверхчистого германия с относительной эффективностью 10% [1-3].
В табл. 1 приведены средние и выделены максимальные значения концентрации изотопов уранового и ториевого рядов (Pb-214, Bi-214, Pb-212, Pb-210, Ac-228, Tl-208, а также изотопа К-40) в пробах почв Таджикистана. Как видно, в северной части страны (Зафарабадский район) концентрация изотопов во всех пробах почв выше, чем в южной и центральной части страны. Данные по содержанию радиоактивных изотопов в пробах, взятых по всей территории Таджикистана (табл.1), позволяют сделать некоторые заключения и о загрязнении территории тяжёлыми элементами. Показательно, что максимальное содержание всех трёх изотопов свинца (Pb-210, Pb-212, Pb-214) отмечено в районе Зафарабада и в г. Истаравшане, то есть на севере Таджикистана. Это связано, по-видимому, с загрязнением от промышленных предприятий Северного Таджикистана, который более промышлен-но развит, чем другие регионы страны.
Адрес для корреспонденции: Кодирова Хикоят Исматуллоевна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/1, Физико-технический институт АН РТ. E-mail: [email protected]
На рис.1 представлено изменение содержания некоторых изотопов в почвах по направлению с юга на север Таджикистана.
Таблица 1
Содержание изотопов уранового и ториевого рядов (Бк/кг) в пробах почв Таджикистана
Место сбора проб ГЪ-214 ГЪ-210 Ac-228 ГЪ-212 11-208 ^40
Айвадж 28.16 33.82 43.75 25.30 33.45 775.52
Шаартуз 23.77 17.77 15.34 44.43 27.58 18.21 917.15
Кабодиён 28.74 21.31 29.81 27.82 29.88 49.59
Хуросон 38.23 26.53 32.29 30.46 25.51 625.11
Душанбе 38.90 41.00 50.00 46.70 38.20 632.40
Гиссар 30.07 29.84 41.36 40.45 48.36 815.32
Восток от ТАЛКО 26.89 25.71 28.00 28.97 24.45 658.95
Запад от ТАЛКО 23.65 18.49 99.30 24.19 22.02 13.64 650.41
Термез 32.40 25.50 44.70 34.80 37.80 433.60
Истаравшан 31.30 34.80 139.80 39.40 49.30 24.60 686.30
Зафарабад 97.80 42.40 33.40 58.20 45.30 35.40 803.40
Ак-Архар, Памир 31.30 21.20 100.10 48.90 39.70 37.50 907.40
Среднее 34.99 27.43 77.59 39.72 34.48 30.39 665.47
Минимум 23.65 17.77 15.34 24.19 22.02 13.64 49.59
Максимум 97.80 42.40 139.80 58.20 49.30 48.36 917.15
а 18.73 8.09 20.07 9.61 8.54 8.99 217.13
V 0.54 0.30 0.26 0.24 0.25 0.30 0.33
1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-г
10 85 110 150 150 200 325 350 380 400 650 675 РаССТОЯНИе.КМ
Рис.1. Содержание изотопов в почве Таджикистана с юга на север, в логарифмическом масштабе (начало абсциссы соответствует югу страны - п.Айвадж).
Видно, что распределение содержания изотопов имеет многомодовый характер с минимумом К-40 в г. Душанбе. По характеру распределения можно сгруппировать изотопы Pb-214, Ac-228 и Bi-214 (с вариацией до 80 Бк/кг) и отдельно Pb-212 и ^-208 (с вариацией до 50 Бк/кг), ^40 имеет вариацию до 1100 Бк/кг. Самый высокий коэффициент корреляции 0.99 получен для распределения изотопа Pb-214, а самый низкий - для ^40 (0.28). В направлении к районам Северного Таджикистана наблюдается рост концентрации изотопов уранового и ториевого рядов, что возможно связано с их
высокой концентрацией в почве. Также возможно влияние миграции радионуклидов на близлежащих территориях от хвостохранилищ, отходов переработки урановой руды на заводах Северного Таджикистана, сохранившихся со времен Советского Союза.
Следует отметить, что экологические аспекты реабилитации урановых хвостохранилищ Северного Таджикистана исследованы в работах [4,5].
Содержание изотопов уранового и ториевого рядов (РЬ-214, Б1-214, РЬ-212, РЬ-210, Ас-228, Т1-208,) и изотопа К-40 в пробах, собранных восточнее и западнее Таджикского алюминиевого завода, имеет минимальное значение или значения ниже среднего уровня по сравнению с исследованными пробами южной и центральной части Таджикистана. Концентрация изотопа РЬ-214 на севере в 4.13 раза, РЬ-210 - в 1.4; Т1-208 - в 2.6; Ас-228 - в 2.4; Б1-214 - в 2.3 и РЬ-212 - в 2 раза выше, чем в юго-западной части страны. По-видимому, это связано с техногенным радиоактивным загрязнением территории, в том числе с вредными выбросами промышленных объектов, находящихся в северном регионе.
Содержание радиоактивных изотопов в почве, собранной в 2009-2014 гг. (рис.2а,б), свидетельствует о многомодовом распределении всех изотопов. Анализ содержания изотопов в пробах почв зоны распространения пылевой мглы на юге Таджикистана показал более высокое содержание изотопов в 2009, 2011 и 2013 гг. Выявлены минимальные значения концентрации всех изотопов в 2010 г., а для изотопа Ас-228 - явное уменьшение в 2014 г. Практически для всех изотопов отмечается одинаковый ход изменения концентрации, за исключением изотопа К-40, максимальное содержание которого отмечается в 2009 г. и одинаковые значения в 2011 и в 2012 гг.
Рис.2. Динамика содержания радиоактивных изотопов в пробах почв в 2009-2014 гг. (1 - РЬ-214; 2 - Б1-214; 3 - Ас-228; 4 - РЬ-212; 5 - Т1-208).
Из 75 проб почвы изотоп ТЬ-234 обнаружен только в 8% от общего количества проб. Обнаружены также изотопы РЬ-210, Иа-226, С8-137, Бе-7, соответственно 16, 15, 14 и 1% от общего количества проб.
Ниже приведено содержание изотопов, обнаруженных в пробах почв в Бк/кг: ТЬ-234: Охтог -43.56, кишлак Бажу на Памире - 65.46, в пустыне Шаартуза - 45.27, Кабодиён - белые холмы - 55.92, за территорией ТАЛКО - 34.1.
Яа-226: Кабодиён - белые холмы - 44.785, Охтог - 61.128, в пустыне Шаартуза - 61.20, Ху-росон - 67.18, восточная часть г. Душанбе - 104.1, Зафарабад - 97.8, тоннель Истиклол - 87.1, кишлак Яккабог (Истаравшан) - 152.5, Охтанги - 152.4 , Гулистон - 69.2 и северная часть ТАЛКО - 136.5.
РЬ-210: кишлак Бажу на Памире - 227.97 (самое высокое содержание), ТАЛКО - 99.301, Ай-вадж - 88.84, в пустыне Шаартуза - 63.92, Истаравшан - 139.8, Ак-Архар (Памир) - 100.1, Гушары -162.6, Майхура - 122.2, тоннель Истиклол - 32, Охтанги - 185.5, Зафарабад СМУ-24 - 139.1 и Бустон - 218.4.
С8-137: Истаравшан - 11.7, Ак-Архар (Памир) - 10.6, Майхура - 1.7, Охтанги - 14.4, Уяс -4.7, Гулистон - 11.1, западная часть ТАЛКО - 4, граница Турсун-заде - 2.8, северная часть ТАЛКО -7.5, северо-восточная часть ТАЛКО - 13.1. В остальных пробах содержание изотопа С8-137 не обнаружено.
Ве-7: кишлак Бажу на Памире - 25.652.
Установлено, что южная часть тоннеля Истиклол содержит максимальные значения изотопов (Бк/кг): Иа-226 - 152.5, РЬ-214 - 82.84, В>214 - 71.12, Ас-228 - 141, РЬ-212 - 94.2 Бк/кг и К-40 -1562.36, что, вероятно, связано с отходами строительных работ тоннеля. В почвах кишлака Бажу на Памире обнаружены высокие значения изотопов (Бк/кг): ТЬ-234 - 65.47, РЬ-210 - 228 и Ве-7 - 25.65, что, по-видимому, связано с дальним переносом. В почве Охтанги обнаружено высокое содержание изотопа (Бк/кг): С8-137 - 14.4, а в Истаравшане обнаружено высокое содержание изотопа Т1-208 -97.66.
Содержание изотопов в пылевом аэрозоле. Для проб, собранных во время пылевых бурь в период с 2007 г. по 2015 г. (рис.За, б, в), распределение содержания изотопов оказалось одномодовым с максимумом в 2009 г., за исключением РЬ-210 - с максимумом в 2013г. и С8-137 - с максимумом в 2011г.
Из 93 проб пылевых бурь обнаружено: содержание изотопа ТЬ-234 - 5% от общего количества проб, содержание изотопов Яа-226, С8-137, Ве-7 - 8, 18 и 3% , соответственно от общего количества проб.
Ниже приведено содержание изотопов, обнаруженных в составе пылевых бурь (Бк/кг): ^-234: с 03.11.2007 г. по 30.11.2007 г. в г. Душанбе - 71.325, 19.03.2010 г. в п. Айвадж - 32.89, с 22.09.2010 г. по 04.10.2010 г. в г. Душанбе - 32.1, 09.06.2013 г. в п. Айвадж - 32 и 14.12.2013 г. в п. Айвадж - 55.6.
Ra-226: с 03.11.2007 г. по 30.11.2007 г. в г. Душанбе - 77.33, в п. Айвадж с 23.08.2010 г. по
25.08.2010 г. - 86.4, 19.03.2010 г. - 77.33, с 13.12.2010 г. по 17.12.2010 г. - 146.1, с 12.03.2011 г. по
16.03.2011 г. - 92.5, с 01.04.2011 г. по 05.04.2011 г. - 185.1, с 19.05.2011 г. по 21.05.2011г. - 125.3, с 29.05.2011 г. по 02.06.2011г. - 125.2, 14.12.2013 г. - 120.7.
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Рис.3. Содержание радиоактивных изотопов в пылевом аэрозоле: а - изотоп К-40; б - изотоп Р-210; в - остальные изотопы ряда (1 - РЬ-214; 2 - Б1-214; 3 - Ас-228; 4 - РЬ-212; 5 - Т1-208).
С8-137 в составе пылевых бурь: с 03.11.2007 г. по 30.11.2007 г. в г. Душанбе - 14.721, п. Ай-вадж 19.03.2010 г. - 6, с 09.07.2010 г. по 13.07.2010 г. - 13, 08.10.2010 г. - 6.8, с 19.07.2010 г. по 23.07.2010 г. - 2.9, с 13.09.2011 г. по 17.09.2011 г. - 119.9, 23.06.2013 г. - 2, 07.08.2013 г. - 4.5,
25.12.2013 г. - 1.4, 20.10.2013 г. - 6.3, 8.11.2013 г. - 8.4, 01.12.2013 г. - 2.5, 14.12.2013 г. - 10.2, с
22.04.2014 г. по 26.04.2014 г. - 7.2, с 30.06.2014 г. по 04.07.2014 г. - 13.7, 15.07.2014 г. - 7. Самое высокое содержание изотопов в составе пылевой бури (Бк/кг): РЬ-214 - 120.9 с 22.09.2010 г. по 4.10.2010г.; Б1-214 - 271.7; с 14.07.2011 г. по 16.07.2011 г.; РЬ-210 - 3480.2; с 22.09.2010 г. по
04.10.2010 г.; РЬ-212 - 294.7 с 14.072011 г. по 16.07.2011г.; Т1-208 - 165.75 с 26.08.2011 г. по
27.08.2011 г.; Ас-228 - 236.68 и К-40 - 2261.68 08.10.2010 г.
В пробах аэрозоля пылевой мглы из пустыни Айвадж с марта по ноябрь 2011 г. (рис.4) обнаружено повышенное содержание всех изотопов (кроме РЬ-214 и Т1-208) в июле месяце. В июле 2011 г. также наблюдались высокие концентрации В1-210, К-40 и Ас-228.
Рис.4. Среднемесячные содержания радиоактивных изотопов в пылевом аэрозоле в период с марта по ноябрь 2011г.: а - изотоп К-40; б - остальные изотопы ряда (1 - РЬ-214; 2 - Б1-214; 3 - Ас-228; 4 - РЬ-212; 5 - Т1-208).
В табл.2. приведены статистические характеристики некоторых изотопов в пробах пылевого аэрозоля юга Таджикистана. Высокие коэффициенты вариации и относительные отклонения обнаружены для изотопов РЬ-210 и К-40, а низкие - для Ас-228.
Таблица 2
Среднее, максимальное и минимальное содержание радиоактивных изотопов (Бк/кг), в пробах почв, а - среднеквадратическое отклонение, V - вариация данных и £ - относительное отклонение
Изотоп <С> Смакс С ^мин а V £
РЬ-214 55.15 120.9 23.7 28.27 0.51 1.76
Б1-214 30.14 58.23 15.42 11.03 0.37 1.42
РЬ-210 615 3480.2 56.52 999.84 1.62 5.57
Ас-228 56 81.88 14.46 23.18 0.41 1.20
РЬ-212 54.26 138.83 34.58 23.78 0.44 1.92
Т1-208 40.48 105.34 18.5 19.99 0.49 2.15
К-40 891 2261 330 552.72 0.62 2.17
В табл.3 приведено содержание изотопов в почве пустыни (песок) и в пылевом аэрозоле. Соотношение изотопов в пыли и в почве зон распространения пылевой бури для Бе-7 в 87 раз, РЬ-210 в 14.34 раза, С8-137 в 2.96 раза больше. Для остальных изотопов, за исключением ТЬ-234 - 0.39, Яа-226 - 0.53 и К-40 - 0.86, это соотношение близко к единице, то есть концентрационный изотопный состав этих изотопов очень близок.
Таблица 3
Соотношение концентрации изотопов в пробе осадков пылевых бурь и почв зоны распространения
изотоп пыль почва Спыли/Спочвы
Th- 234 7.00 18.03 0.39
Ra -226 27.39 51.69 0.53
Pb -214 39.28 37.51 1.05
Bi- 214 40.39 32.54 1.24
Ac-228 65.76 47.07 1.40
Pb-212 40.95 38.85 1.05
Tl- 208 33.75 37.68 0.90
Cs -137 15.11 5.11 2.96
K- 40 653.45 757.24 0.86
Pb -210 1029.84 71.80 14.34
Be-7 2242.70 25.65 87.43
В заключение необходимо отметить, что установлен высокий уровень концентрации всех изотопов свинца в почвах Зафарабадского района и в г. Истаравшане. Содержание изотопов уранового и ториевого рядов (Pb-214, Bi-214, Pb-212, Pb-210, Ac-228, Tl-208), и К-40 в пробах, собранных восточнее и западнее Таджикского алюминиевого завода, имеет минимальное значение или значение ниже среднего уровня по сравнению с исследованными пробами южной и центральной части Таджикистана. Концентрация изотопа Pb-214 на севере в 4.13 раза, Pb-210 - в 1.4; Tl-208 - в 2.6; Ac-228 - в 2.4; Bi-214 - в 2.3 и Pb-212 - в 2 раза выше, чем на западе страны. По-видимому, это связано с техногенным радиоактивным загрязнением территории, и с вредными выбросами промышленных объектов, расположенных в северном регионе. Содержания Pb-210 и Be-7 в составе осадков пылевой мглы в десятки раз больше, чем в почве зоны распространения пылевой мглы, что свидетельствует о сопредельных источниках указанных изотопов.
Исследования проведены при финансовой поддержке Международного научно-технического центра (проект Т-2076).
Поступило 10.07.2015 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдуллаев С.Ф., Назаров Б.И., Маслов В.А. Распределение природной и техногенной радиоактивности на образцах почвы и пыльевой мглы юга Таджикистана. - Мат-лы XVII Междунар. симпозиума "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы". - Томск, 2011, c.49-52.
2. Абдуллаев С.Ф., Абдурасулова Н.А., Назаров Б.И. Джураев А.А. Распределение природной и техногенной радиоактивности на образцах пыльной мглы юга Таджикистана. - ДАН РТ, 2011, т.54, №9, с. 746-753.
3. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И., Джураев А.А. Динамика распределения элементов и изотопов в образцах почвы и пыльной мглы юга Таджикистана. - Оптика атмосферы и океана. 2013, т. 26, № 06, с. 187-193.
4. Назаров Х.М., Саломов Дж.А., Хакимов Н. Экологические аспекты реабилитации урановых хво-сохранилищ г.Истиклол Республики Таджикистан - Изв.АН РТ. Отд.физ-мат., хим.,геол. и техн.н., 2015, №2(159), с.87-92.
5. Назаров Х.М., Саломов Дж.А., Хакимов Н. Радиационный мониторинг хвостохранилища «Диг-май» - Изв. АН РТ. Отд.физ-мат., хим., геол. и техн.н., 2015, №2(159), с.78-86.
Х.И.^одирова, Б.И.Назаров, С.Ф.Абдуллоев, Р.А.Кориева, Т.Давлатшоев ТАДЦИЦОТИ ХОК ВА ЧАНГИ АЭРОЗОЛИИ АТМОСФЕРА ДАР
ТОЧИКИСТОН
Институти физикаю техникаи ба номи С.У.Умарови Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Дар макола тахкикотхо оиди омузиши чангу губор ва хокхои минтакахои худуди чумхурй гузаронида шудаанд. Тахлили гамма радиометрй тавассути гамма спектрометри истех,соли ширкати "Канберра" амалй гардид. Консентратсияи изотопх,ои катори уран ва торий (Pb-214, Bi-214, Pb-212, Pb-210, Ac-228, Tl-208) ва К-40 дар намунаи ин хокхо ва аэрозоли чангй омухта шуданд. Муайян карда шудааст, ки хокхои нохияи Зафаробод ва шахри Истаравшан дорои консентрасияи баланди изотопи кургошим мебошанд.
Калима^ои калиди: тахлили изотопи - чанги аэрозоли - изотопи радиоактивй - буурони чангй -буурони чангу губор.
H.I.Kodirova, B.I.Nazarov, S.F.Abdullaev, R.A.Karieva, T.Davlatshoev RESEARCH OF SOIL AND ATMOSPHERIC DUST AEROSOL OF TAJIKISTAN
S.U. Umarov Physical-Technical Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The analysis of soils of different regions of the territory of Tajikistan gamma radiometric method using a gamma spectrometer manufactured by "Canberra". It measures the concentration of isotopes of uranium and thorium (Pb-214, Bi-214, Pb-212, Pb-210, Ac-228, Tl-208) as well as K-40 isotope in soil and dust samples haze. A high level of concentration of lead isotopes in soils Zafarabad area and Istaravshan. Key words: isotope analysis - dust aerosol - a radioactive isotope - dust storm - dust haze.
