CC BY
7
ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ ВОДЫ И ДОННЫХ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ ПРУДОВ
Научный сотрудник Г. А. Малое, проф. В. Ф. Орешко, научный сотрудник М. А. Пинигин
Из Московского научно-исследовательского института санитарии и гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана Министерства здравоохранения РСФСР
Основными радиоактивными элементами, встречающимися в естественных водоемах, являются уран (и-238), радий (1?а-226) и продукты его распада (А. Н. Токарев, А. В. Щербаков). Содержание этих элементов в поверхностных водоемах (озерах) составляет в среднем для радия 1- Ю-12 г/л, для урана 8-Ю-6 г/л, что соответствует суммарной активности по /3 -излучению, обусловленной продуктами распада их приблизительно 1,5- Ю-11 С/л. Содержание естественных радиоактивных веществ в природных водах сильно колеблется, что следует из данных табл. 1.
Однако в одном районе с одинаковыми геологическими условиями радиоактивность естественных водоемов, в которые не производится спуск сточных вод, находится приблизительно на одном уровне.
В открытых водоемах радиоактивные вещества в значительном количестве могут адсорбироваться взвешенными веществами и донными осадками, а также избирательно накапливаться различными видами водных растений и животных [А. Н. Марей; Фост и Дейвэс (Роэ^ Эауаэ)]. Для оценки степени загрязненности радиоактивными веществами водоемов необходимо иметь данные об уровне естественной радиоактивности воды и донных осадков в водоемах и характеристику распределения радиоактивных веществ в воде и донных осадках.
Нами была исследована радиоактивность воды и донных осадков 28 прудов, расположенных в различных районах города, обычно в его зеленых массивах, являющихся местами отдыха населения. Спуск сточных вод в эти пруды не производится и, следовательно, их радиоактивность может быть обусловлена лишь естественными радиоактивными веществами, а также осажденными из атмосферного воздуха.
Исследованные пруды по режиму их содержания могут быть разделены на четыре следующие группы:
I. Пруды непроточные, не чистились и не сливались.
II. Пруды непроточные, не чистились, но сливались.
III. Пруды непроточные, чистились и сливались.
IV. Пруды проточные, не чистились.
Пробы воды объемом 2,5 л отбирали батометром вблизи поверхности воды, а пробы донного осадка—стратометром с поверхности дна.
Со всех прудов пробы были отобраны в ноябре месяце в течение 4 дней и исследованы через 24 часа с момента отбора каждой пробы. Пробу воды объемом в 1 л выпаривали в круглодонной колбе; полученный осадок растворяли 20 мл 5% соляной кислоты и переносили в фарфоровый тигель. Колбу споласкивали 20 мл дистиллированной воды и смыв также переносили в тигель. Далее перенесенный смыв выпаривали, а затем прокаливали в муфельной печи в течение часа при температуре 350—400°. Прокаленный сухой остаток взвешивали, переносили на стандартную алюминиевую мишень и сосчитывали на установке Б-2 с помощью торцовых счетчиков типа Т-25 БФЛ с окошками из слюды толщиной 1,1 — 1,3 мг/см2. Минеральный осадок воды целиком наносили на мишень, если его вес не превышал 300 мг. При большем весе на-
Таблица 1
Содержание радиоактивных веществ (в г/л) в природных озерах (по А. Н. Токареву и А. В. Щербакову)
Концентрация Яа и
Минимальная 1 10- -13 2 10-'
Максимальная 8 10- 12 4 10-»
Средняя . . . 1 10- .12 8 10-е
носили половину навески. Счет радиоактивности донного осадка вели с навески в 250 мг, взятой из равномерно размещенного осадка, прокаленного в муфельной печи при тех же условиях, что и осадок воды, и затем радиоактивность пересчитывали на 1 г сухого вещества. Для перевода полученных данных с импульсов в минуту на абсолютную активность в кюри нами был взят метод стандарта. В качестве стандарта были использованы радиоактивные Sr^+Y90 исходной активностью 4,4 .10' расп/мин. мл. Из смеси минеральных осадков воды наших проб были приготовлены на стандартных мишенях навески весом 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300 мг, в которые было добавлено по 0,5 мл стандартного раствора Sr90 + Y90 (2200 расп/мин) (стандартный раствор был нанесен также на
мишень, не содержащую минеральной навески). Все мишени были подсушены, сосчитаны на 4 установках Б-2 и для каждого счетчика был построен график зависимости счета радиоактивности от веса минеральной навески. С помощью этих графиков производился расчет активности (в С/л) с учетом поглощения излучения в слое препарата При исследовании донного осадка расчет производили таким же образом. Только для приготовления стандартных мишеней нами была взята смесь донного осадка и приготовлено несколько мишеней с навеской в 250 мг, так как такой вес имели все исследуемые пробы донного осадка. Результаты исследований приведены в табл. 2.
Данные радиометрического анализа показывают, что средние значения радиоактивности воды исследованных прудов по городу составляют 1,8-10—11 С/л и находятся на уровне естественной радиоактивности, рассчитанной по данным А. Н. Токарева и 'Л. В. Щербакова о весовом содержании радиоактивных веществ в природных водах (1,5-10-" С/л). Средняя активность донных осадков составляет
1.8-10-11 С/г. —
Колебания средней активности по |3 -излучению по районам незначительны и лежат в пределах 1 делах 1,2- 10-п до 2,6- 10-11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
13
14
15
16
17
18
19
20 21 22
23
24
25
26
27
28
Таблица Радиоактивность воды и донных осадков
Район
Вес твердого осадка воды (в мг/л)
Радиоактивность
воды в 10-" С/л
К 2 к 2 х я ч о
V (Е
донного
осадка в ю-" С|г
к я к -
ч
о <*
с. ■
Центральный
Восточный
Северо-восточный
Север-северозападный
Запад-северо-западный
Западный Юго-западный
III
I
II II
I
II
III I
I
I
IV IV
II
II I I
IV IV IV
I
IV
III
IV
II
III I
I
IV
75 100 400 160 256 500 540 400 210 132 250 262 320 366 348 178 237 386 344 197 286 190 79 162 153 300 310 120
1,1 1.1 1,1 1,5
1.5
2.6 1,2
7.3 2,0 1,1 0,3 0,6 2,0
2.4 3,1 0,7 1,0 1,0 2,1 4,1 0,8 0,7 1,1 1,3 2.0
3.0
2.1 1,0
1,3
2,8
1.8
1,7
1,2
0,7 1,8 2,1 2
1.4
2,8 0,9
3.1
3.5
2.6
1.3 1,1 4,7
1.5
2.4 0,7
2.4
3.6
2.7 2,1 0,4 Фон
э
2.2 0,4
1.5
1.3
1.4
1.«
2.6
2,4
1,8
1.8
1,1
1,3
Среднее по городу
1,8
1,8
11 С/л для воды и в пре-осадков (см. табл. 2).
• 10-11 до 2,8- 10-С/г для донных
В отдельных прудах колебания активности по |3-излучению воды и донных осадков достигают больших величин. Так, наибольшую радиоактивность обнаруживает вода пруда № 8, находящегося в восточном районе города — 7,3 ■ Ю-11 С/л при активности донного осадка 3,1 • Ю-11 С/г. Наименьшая активность наблюдалась в воде пруда № 11, расположенного в северо-восточном районе города — 0,3- Ю-11 С/л при активности донного осадка 1,3 • 10"11 С/г. Колебания в величинах радиоактивности по Д-излучению донных осадков находятся в пределах от
4,7 • 10-11 С/г (пруд № 13 в северо-восточном районе) до величин, соответствующих фону измерительного прибора (пруд № 22 в запад-северозападном районе, пруд № 23 в западном районе).
Распределение радиоактивных элементов между донными осадками и водой зависит от ряда факторов, влияющих на скорость, направление и состояние равновесия адсорбционно-десорбционных процессов. Существенное значение имеет водный режим прудов.
Полученные нами данные могут дать основания для весьма предварительных суждений, однако, по нашему мнению, все же представляющих интерес. Намечаемые нами дальнейшие исследования позволяют уточнить и выявить влияние факторов, определяющих распределение радиоактивных элементов между донными осадками и водой.
Наименьшую радиоактивность обнаруживают вода и донные осадки чистившихся и сливавшихся прудов (группа III), а также проточных прудов (группа IV). В нечистившихся прудах наблюдается максимальная активность (группы I и II). При этом сливание прудов без их очистки, по-видимому, не приводит к существенному снижению активности воды и донных осадков. В прудах, подвергавшихся очистке, активность воды и донных осадков незначительна. Проточные пруды, как правило, обнаруживают низкую радиоактивность воды порядка 1 ■ 10-п С/л. При практически одинаковой активности воды проточных прудов активность их донных осадков колеблется значительно — от величин, близких фону приборов, до 3,6 • Ю-11 С/г, что может зависеть от ряда факторов: интенсивности обмена воды в прудах, степени их заиленности, наличия растительности, минерального и органического состава осадка и его адсорбционных свойств, а также от солевого состава воды. Выяснение влияния указанных факторов требует дальнейших исследований. Влияние степени засоленности воды прудов обнаруживается при рассмотрении описанных выше опытов. Так, при практически одинаковой и низкой активности воды в проточных прудах (0,3-1,1 • Ю-11 С/л) радиоактивность донных осадков возрастает с увеличением содержания минеральных солей в воде, что видно из данных табл. 3.
Таблица 3 Радиоактивность донных осадков в проточных прудах
Ks пруда
Показатели 18 10 17 11 28 12 21 23
Вес твердого осадка после выпа-
ривания воды (в мг/л) .... 386 344 237 250 120 262 286 79
Радиоактивность донного осадка (ь 10-П С/г) 3.6 2,7 2,4 1.3 1.4 1.1 0.4 Фон
Эти данные показывают, что в исследованных нами прудах, по-видимому, происходит не вымывание радиоактивных веществ из осадков, а, наоборот, адсорбция их осадками из воды, так как активность воды мала и не обнаруживает зависимости ни от радиоактивности осадков, ни от содержания минеральных солей в воде. Увеличение содержания минеральных солей в воде, как следует из табл. 3, усиливает адсорбционные процессы, и содержание радиоактивных веществ в донных осадках возрастает с ростом засоленности воды. В застойных прудах имеет место обратное явление — радиоактивность воды повышается с увеличением содержания минеральных солей в ней (табл. 4).
Таблица 4
Радиоактивность воды в непроточных прудах
№ пруда
Показатели 8 20 15 26 27 9 5 10 2 16
Вес твердого осадка (в мг/л) . . . 400 197 348 300 310 210 256 132 100 178
Радиоактивность воды (в 10-п С/л) 7,3 4,1 3,1 3,0 2,1 2,0 1,6 1.1 1.1 0,7
При отсутствии обмена воды в таких прудах устанавливается равновесие между радиоактивностью воды и донных осадков, которое зависит в значительной стеиени от содержания минеральных солей в воде.
При редких разовых или периодических сливах воды нарушенное равновесие, по-видимому, сравнительно быстро выравнивается, причем концентрация солей в воде должна определяться концентрацией их в донных осадках и находиться с ними в равновесии. В этом случае (статические условия) десорбция радиоактивных веществ из осадков, как это показано Б. А. Степановым, в первом приближении тем больше, чем больше содержание солей в воде над осадками, что подтверждается и нашими данными, полученными в природных условиях и показавшими, что периодическое сливание прудов без очистки донных отложений мало изменяет радиоактивность воды и осадков.
Таким образом, распределение радиоактивности между донными осадками и водой в прудах может иметь различный характер в зависимости от режима содержания прудов, степени их проточности и характера перераспределения радиоактивности в пруде: из донных осадков в воду (при разовом или периодическом сливании воды непроточных прудов) или из воды в донные осадки в проточных прудах. В природных условиях характер и закономерности распределения радиоактивности в прудах могут в значительной степени нарушаться влиянием других переменных факторов — степени заиленности прудов, минерального и органического состава осадка, солевого состава воды, характера растительности и т. д.
Выводы
1. Исследована радиоактивность воды и донных осадков по ¡3 -излучению 28 прудов, расположенных в одном городе в разных районах. Установлено, что средняя радиоактивность воды по ^-излучению составляет 1,8- 10-и С/л и практически не превышает средней радиоактивности природных вод (озер). Радиоактивность донных осадков прудов & среднем равна 1,8" 10_" С/г.
2. Максимальные колебания радиоактивности воды исследованных прудов не превышают максимального колебания природных вод (озер).
3. Минимальные величины радиоактивности наблюдаются в проточных прудах и очищаемых прудах, а максимальные значения радиоактивности — в непроточных и неочищенных прудах.
4. Показано, что сливание прудов без очистки их дна не приводит к заметному снижению радиоактивности воды и донных осадков.
5. Распределение радиоактивных веществ между водой и донными осадками, по-видимому, в значительной степени определяется водным режимом прудов. С увеличением содержания солей в воде в проточных прудах возрастает радиоактивность донных осадков, а в непроточных, застойных прудах — радиоактивность воды.
ЛИТЕРАТУРА
Былинкина А. В кн.: Тез докл. научн. конф. молод, учен, в Ин-те общ. и ком-мунальн. гиг. М., 1956, стр. 15 — М а р е й А. Н. Мед. радиол., 1957, № 5, стр. 89—95. — Степанов Б. А. Гиг. и сан., 1957, № 11, сто. 3—7.—Токарев А. Н.. Щ е р б а-ков А. В Радиогидрогеология, М., 1956. — Abribat М., Pinoir R. a. olh. Compt. rend., Acad. Sc., 1952, v. 234, p. 1161 — 1163,—В ell C., Thomas H., Rosenthal В J. Am. Water Works Assoc., 1954, v. 46, p. 973—986. — E i s e n b u d M., Harley J. Science, 1953, v. 117, N. 3033, p. 141—147. — L a p p R. E. Bull. Atom. Sc., 1955, v. 11. N. 9, p. 339—343. — S e 11 e r L. R., G о 1 ,d i n A. S. Industr. a. Eng. Chem., 1956, v. 8, N. 2, p. 251—255. — S z a I а у A., Berenyi D. Acta Physiol. Acad. Sc. Hung., 1955. v. 5, p. 1—14, — Trum B. Military Surg., 1954, v. 114, p. 111—113.
Поступил» 15/1 1958 r.
THE RADIOACTIVITY OF WATER AND BOTTOM DEPOSITS OF CITY PONDS
G. A. Malov, scientific collaborator, V. F. Oreshko, professor M. A. Pinigin, scientific collaborator
The radioactivity of water and of bottom deposits has been investigated in 28 ponds in various districts of the city. Thereby it has been determined that the radioactivity of city ponds is similar to the radioactivity of natural surface waters (lakes). The maximum fluctuations of the radioactivity of water in the ponds do not exceed those of the natural waters. The level of the radioactivity of water and of bottom deposits and the general distribution of radioactivity are effected by Ihe water regime and the sanitary condition of the pond. The smallest amounts of radioactivity have been discovered in the ponds which are being cleaned and the water changed regularly.
■йг "йг т5г
К ВОПРОСУ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕСТЕСТВЕННОГО РАДИОАКТИВНОГО ФОНА ПОЧВЫ
Старшие научные сотрудники В. Н. Гуськова, А. Н. Брагина Из Института радиационной гигиены Министерства здравоохранения РСФСР
Нами изучались различные образцы почв и произрастающего на ней растительного покрова с городских и пригородных участков в Ленинграде, Ленинградской области и в других городах и областях Советского Союза.
Пробы почвы отбирались по нескольку образцов размером 30X25 см на глубине 5—6 см из расчета одна проба на 40—50 м2. На радиометрический анализ брали часть пробы размером 5X5X5 см, которую предварительно освобождали от растений и корней, растирали в агатовой ступке и засыпали в специальные кюветы. В некоторых пробах верхний слой почвы (на 0,8—1 см) и травяной покров анализировали отдельно. Слой почвы, снятый с поверхности, также просушивали, измельчали и засыпали в кюветы. Для этой пробы требовалась плошадь образца размером 16X16 см на глубину около 1 см. Кювету изготовляли из кальки в виде полого цилиндра с дном. Диаметр цилиндра брали равным наружному диаметру счетчика. Высоту кюветы определял тип применяемого счетчика. Толщина слоя почвы, засыпаемого в кювету, была 8 мм. Общий объем кюветы составлял 143 см3.
Измерение ^-активности предварительно подготовленных образцов почвы производили цилиндрическими счетчиками типа АС-2, которые устанавливали в свинцовом домике в вертикальном положении так, чтобы стеклянная часть его была внизу. Счет производили при закрытой крышке этого домика. Питание счетчика и счет импульсов производили стандартными установками типа Б-1 или Б-2. Величина напряжения, подаваемого на счетчик, соответствовала напряжению в рабочей точке счетной характеристики, которую для каждого счетчика снимали заранее.
Определение абсолютной величины радиоактивности почвы производили путем сравнения полученных данных с радиоактивностью эталонного образца почвы. Дл* эталонирования этого образца в него вводили точно определенное количество сернокислого калия и тем самым определенное количество К40. Очевидно, что использование в качестве эталона К40 (как и других изотопов) неизбежно вносит погрешность в результаты измерений. Чаще всего эта погрешность выражается в уменьшении истиыно4 величины радиоактивности почвы.
