CC BY
4
материалов (блоки из пеностекла) перед естественными (гравий) в достижении эффекта очистки сточных вод птицефабрик главным образом благодаря более высокой (в б—7 раз) окислительной мощности. Эффект очистки сточных вод птицефабрик при БПК5 500 мг/л и при гидравлических нагрузках 5 м3/м2 составил на сооружениях: по БПК5 — 94,1 %, взвешенным веществам— 87,6%, окисляемости—82,5%, азоту аммиака — 77,8%, микробному числу и коли-титру — 99,9% (О. П. Половцев).
Таким образом, можно рекомендовать биофильтры с загрузкой из блоков пеностекла в практику санитарно-технического строительства. Предлагаемые сооружения, обеспечивая гораздо более высокий эффект очистки сточных вод птицефабрик, имеют ряд эксплуатационных преимуществ: небольшая масса загрузки позволяет увеличивать высоту сооружения и, следовательно, повышать его производительность.
Опыт эксплуатации животноводческих комплексов промышленного типа показал, что вопросы обезвреживания и утилизации навоза и сточных вод на них далеко не отработаны, в том числе и по использованию их для орошения и удобрения земледельческих земель. Сточные воды от животноводческих комплексов неидентичны хозяйственно-бытовым сточным водам, в связи с чем и методы по очистке и обезвреживанию этих стоков не могут быть одинаковыми.
Основным санитарным требованием при проектировании и строительстве животноводческих комплексов является недопущение загрязнения открытых водоемов и грунтовых вод навозом и сточными водами, содержащими большое количество патогенных бактерий, органических веществ, аммиака и других соединений. При этом необходимо учитывать, что животноводческие комплексы являются источником загрязнения атмосферного воздуха дурнопахнущими веществами.
С учетом большой ценности навоза и его жидкой фракции как органического удобрения необходима разработка системы обезвреживания и утилизации их для орошения и удобрения сельскохозяйственных земель.
Научные исследования при изучении животноводческих комплексов должны быть направлены на разработку гигиенических мероприятий по охране атмосферного воздуха, почвы, водоемов и подземных вод.
ЛИТЕРАТУРА. Акулов К. И., Окладников Н. И., Шицко-в а А. П. и др. — В кн.: Гигиена села и охрана здоровья сельского населения. М., 1976, с. 12—14. — Амиров Р. О., Ахундов В. Ю., М у с и х и н а М. X. и др. — В кн.: Актуальные вопросы гигиены села. Т. 10. Нукус, 1976, с. 83—86. — В а ш к у -лат Н. П., Бай Т. В., Воронова Г. Ф. и др. — Тезисы докладов 9-го Украинского съезда гигиенистов и санитарных врачей. Киев, 1976, с. 66—68. — Жу ко-вич И. Н. — В кн.: Гигиена населенных мест. Вып. 15. Киев, 1976, с. 55—58. — Половцев О. П. — В кн.: Вопросы гигиены села. Саратов, 1975, с. 41—45. — Ярмо-лик И. Ф. — Там же, с. 27—33. — Ярмолик И. Ф., Половцев О. П., Федорова Н. А. — Там же, с. 33—41.
Поступила 23/1X 1976 г.
УДК 614.7:[546.791+546.841 + 546.32].029
Канд. хим. наук С. М. Гращенко, канд. биол. наук В. Ф. Дричко, канд. хим. наук Д. К. Попов, проф. В. П. Шамов
ИЗОТОПЫ УРАНОВОГО И ТОРИЕВОГО РЯДОВ В БИОСФЕРЕ
Научно-исследовательский институт радиационной гигиены Министерства здравоохранения
РСФСР, Ленинград
В мире ежегодно из недр земли добывается I—10й тонн породы (Ю. Г. Саушкин) и вместе с породой извлекается огромное количество естественных радиоактивных изотопов (ЕРИ). Таким образом, источником появления естественных радиоактивных изотопов (ЕРИ) в биосфере и сфере хо-
3* 67
Таблица 1 Распространенность ЕРИ в земной коре
Концентрация
Элемент вес, % Кн/г
Калий Торий Уран 2,09 9.6-10-« 2.7- Ю-4 16,9- 10"» 1,05-10-» 0,9-10-"
Таблица 2
Неконтролируемые потоки ЕРИ ветви рассеивания за 1970 г.
Продукция Потоки ЕРИ. Ки/год
раднй-226 торн й-228
Уголь:
мировой 8700 2900
СССР 2000 690
Цемент:
мировой 690 230
СССР 114 38
Удобрения:
фосфатные:
мировой 90 90
СССР 12 12
фоо^м^ка: 49 2,5
Сланцы
СССР 220 4,9
Нефть:
СССР 1 0,08
зяйственной деятельности человека (ноосфере) является земная кора. Распространенность ЕРИ в земной коре представлена в табл. 1 (Г. В. Войт-кевич и соавт.).
Таким образом в ноосферу включается 170-10* Ки калия, 40, 10, 5-104 Ки тория-232 и 9 -104 Ки урана-238 и их продуктов распада. Однако не весь поток естественных радиоактивных изотопов контролируется. Контролируемые потоки ЕРИ — потоки, вызванные целенаправленным концентрированием урана и тория в процессе их промышленной добычи. Контролируемый поток урана по порядку величины сравним с его полным потоком в ноосфере. Например, добыча урана в США (в пересчете на и308) равна 65 000 т/год, что соответствует потоку 2-Ю4 Ки/год. В 1980 г. в капиталистических странах будет добываться 73 000 т и308 (В. Н. Котляр и соавт.). Вероятно, в мире контролируется около половины полного потока урана в биосфере.
Контролируемый поток тория ничтожно мал (менее 1 % от полного потока) и равен 30—300 Ки/год (Р. Альберт; В. И. Данчев и Т. А. Лапинская). Причиной этого является малая технофильность тория. Когда же торий, как и уран, будет служить ядерным топливом, величина контролируемого потока тория резко возрастет.
Промышленные предприятия, пропускающие через себя контролируемый поток ЕРИ, ведут достаточно точный учет их и имеют соответствующую службу радиационной безопасности.
Потоки калия-40 в биосфере практически не контролируются, хотя необходимость в этом возникает в тех случаях, когда в веществах совместно с калием присутствуют другие естественные радиоактивные изотопы.
Наличие неконтролируемых потоков ЕРИ в биосфере связано главным образом с тем, что ЕРИ являются сопутствующими изотопами в цепи получения основного продукта. При этом неконтролируемые потоки ЕРИ могут образовывать ветви концентрирования и рассеивания. Ветви концентрирования возникают, например, при добыче редких металлов, так как в составе исходных материалов содержатся уран и торий с их продуктами распада (А. Б. Каждан). Концентрирование ЕРИ идет параллельно с концентрированием основного продукта. Появление неконтролируемой ветви концентрирования радня-226 отмечено при добыче нефти (Д. К. Попов и др.).
Ветви рассеивания ЕРИ в биосфере образуются в результате производства и использования удобрений, сжигания каменного угля, сланца, газа, производства стройматериалов из земных пород и отходов промышленности. В настоящее время еще нет возможности количественно оценить все потоки ЕРИ в биосфере.
Концентрация радона в сопутствующем газе сравнима с его концентрацией в почвенном воздухе, величина которой колеблется в зависимости от
Таблица 3
Распределение потоков ЕРИ в биосфере
Доля от полного потока (в %)
Изотоп
Полный поток,
Кн/год контролируемый поток
неконтроли-неконтроли- руемый поток руемый поток ветви рассеивания
Урановый ряд Ториевый ряд Калиний-40
9-10* 10,5-10« 170-104
(50)* 0,7 0
(50)*
99
100
30 0,3 0,8
* Условно принятые значения потоков.
места наблюдения от 7-Ю-11 до 120-Ю-11 Ки/л (А. П. Виноградов). Если принять величину средней концентрации радона в природных и сопутствующих газах равной 2-Ю-11 Ки/л (Barton и соавт.), то при мировой добыче газа 10,75- 10й м3 (Minerals Iear Book) в 1970 г. поток радона равен 2-10* Ки (в СССР в 1970 г. добыто 1,98-1011 м3 газа, что соответствует потоку, равному 4-103 Ки/год). Этот поток радона дает потоки свинца-210 и полония-210, равные 10 Ки, которые рассеиваются в биосфере по цепи использования и переработки добытого газа.
Сведения о концентрациях ЕРИ в углях немногочисленны (Denson и соавт.; Cameron и Birningham; А. А. Гипш и соавт.). Концентрация урана в углях находится в широких пределах — от следовых количеств до промышленных. Например, в 1 т золы богатых ураном углей содержится до 400 г урана (Б. Мейсон). Наиболее богаты ураном бурые угли, в которых его концентрация колеблется от тысячных до десятых долей процента, причем доля ураноносных углей из разведенных мировых запасов составляет примерно 50% (Г. Я- Островская). В углях бассейнов СССР концентрации урана и тория находятся в пределах (0,12—1,37)-Ю-3 и (0,12—2,0) • Ю-3 % соответственно (А. А. Смыслов). В 1970 г. в мире добыто 2600 млн. т, в СССР — 624 млн. т угля соответственно. Если принять концентрацию урана и тория в углях равной Ы0-3%, то мировые потоки урана и тория будут равны 8,7- 10я и 2,9-103 Ки, а в СССР — 2,МО* и 0,69- 10s Ки соответственно. Равные величине активности потока урана образуются потоки ра-дия-226, свинца-210 и полония-210. При этом если радий концентрируется в золе и лишь незначительная часть потока радия-226 переходит в атмосферу при сжигании угля (150 Ки/год) (Iaworowski), то вследствие летучести свинца и полония при сжигании 10е т бурого угля в атмосферу выбрасывается 33 Ки свинца-210 и столько же полония-210.
Средние концентрации радия-226 и тория-228 в фосфоритной муке можно применять равными соответственно 10 и 0,5пКи/г, а в других фосфатных удобрениях по 1 пКи/г. В пересчете на 1 г Р2Оь, концентрацию которого можно принять равной 20% для всех удобрений, концентрации радия-226 и тория-228 равны соответственно 50 и 2,5 пКи/г в фосфоритной муке и
5 пКи/г в других фосфорных удобрениях. Мировое производство фосфорных
удобрений в 1970 г. составляло 18 161 тыс. т Ps05 (К. И. Кузина и соавт.)
и соответственно потоки радия-226 и тория-228 с фосфорными удобрениями
равнялись 90 Ки/год. В СССР производство фосфэритной муки и других фосфорных удобрений в пересчете на Р505 составило в 1970 г. 973 тыс. т
и 2211 тыс. т (Народное хозяйство СССР в 1970 г.). Потоки радия-226 и
Th-228 соответственно равны с фосфоритной мукой 69 и 2,5 Ки/год, с другими фосфорными удобрениями — по 12 Ки/год. Радиоизотопный состав фосфатных удобрений может быть самым разнообразным. При производстве суперфосфатов и сложных удобрений происходит некоторое обеднение готовой продукции естественными радиоактивными изотопами по сравнению с
исходным сырьем.
Схема потоков ЕРИ в биосфере. I — контролируемый поток изотопов уранового ряда; II — неконтролируемый поток изотопов уранового ряда; III—неконтролируемый поток изотопов торневого ряда; IV — контролируемый поток изотопов ториевого ряда
0,7%
Значительный поток ЕРИ в биосфере связан с производством строительных материалов. Мировое производство цемента составило в 1972 г. 630 млн. т, а в СССР — 104,3 млн. т (Народное хозяйство СССР в 1972 г.). Средние концентрации радня-226 и тория-228 в цементе равны 1,2 и 0,4 пКи/г соответственно (Н. И. Шалак). Тогда мировой поток составит 755 Ки ра-дия-226 и 250 Ки тория-228, а в СССР — 124 Ки радия-226 и 42 Ки тория-228. Если учесть производство стройматериалов всех видов, полный поток ЕРИ со стройматериалами будет выше приведенного.
В табл. 2 приведены величины неконтролируемых потоков ЕРИ ветви рассеивания, контингентом приложения которых являются все население и отдельные лица.
В табл. 3 дано распределение контролируемых и неконтролируемых потоков ЕРИ в биосфере относительно полного потока.
Мировая добыча калийных удобрений в пересчете на К20 в 1970 г. составила 15 560 тыс. т, в СССР — 2574 тыс. т, что обусловило потоки, равные 1,05-104 и 1,73-103 Ки соответственно. Потоки калия-40 с цементом в мире и в СССР равны 3800 и 625 Ки/год, соответственно при средней концентрации калия-40 в цементе 6 пКи/г (Н. И. Шалак).
Характерной особенностью неконтролируемых потоков ЕРИ как ветви концентрирования, так и ветви рассеивания является их непрерывное увеличение, связанное с увеличением добычи полезных ископаемых, с увеличением коэффициента концентрирования вследствие обеднения сырья основным продуктом и с тенденцией к созданию замкнутых, безотходных циклов производства, последними звеньями которого, по-видимому, могут быть удобрения и стройматериалы.
На схеме представлена структура потоков ЕРИ в биосфере и их распределение по группам населения. Потоки естественных радиоактивных изотопов, охватывающие все население, будут увеличиваться не только за счет
увеличения добычи минерального и иного вида сырья, но и за счет использования в качестве удобрений и стройматериалов отходов основного производства, получаемых при комплексной переработке. Уже в настоящее время частично отходы контролируемого потока изотопов уранового ряда, содержащие примеси тория-232, тория-230, радия-226 и свинца-210 + по-лоний-210, включаются в производство удобрений и стройматериалов. Потенциально потоки торня-230, радия-226 и свинца-210, равные контролируемому потоку урана, каждый могут быть включены в производство удобрений и стройматериалов.
Необходимость радиационно-гигиенической оценки всех неконтролируемых потоков ЕРИ в биосфере вызывается возможным изменением дозо-вой нагрузки на население (Gessel и Prichard). В СССР уже разрабатываются нормативы на концентрации радия, тория и калия в стройматериалах (Н. И. Шалак; Э. М. Крисюк и соавт.).
Так как контингентом приложения потока ЕРИ с удобрениями через сложную цепочку удобрение — почва — рацион является все население, необходимо решение задачи нормирования концентраций ЕРИ в удобрениях. Первые оценки радиационно-гигиенической значимости радона, содержащегося в природном газе, показали, что вклад его в общую активность радона в жилых помещениях невелик (Barton и соавт.; Iohuson и соавт.).
По прогнозам мировая добыча горных пород к 2000 году возрастет в 6 раз по сравнению с 1970 г. (Ю. Г. Саушкин). Поэтому важной задачей научных дисциплин, связанных с охраной внешней среды, и, в частности, радиационной гигиены, является изучение миграции контролируемых и неконтролируемых потоков естественных радиоактивных изотопов в биосфере, что позволит определять и предсказывать радиационную обстановку, складывающуюся в результате хозяйственной деятельности человека.
ЛИТЕРАТУРА. Альберт Р. Торий. Промышленно-гигиеннческие аспекты. М., 1971. — Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М., 1957. — В о й т к е в и ч Г. В. и др. Краткий справочник по геохимии. М., 1970.— Гипш A.A., Капатурин Г. Г., Юдович Я-Э.— «Изв. высш. учеб. завед. Геол. разведка», 1971, №6, с. 61—70.— Данчев В. И., Лапинская Т. А. Месторождения радио активного сырья. М., 1965. — К а ж -д а н А. Б. Основы разведки месторождений редких и радиоактивных металлов. М., 1966. — К о т л я р В. Н. и др. Месторождения радиоактивных и редких металлов. М., 1973. — Крисюк Э. М., Тарасов С. И. и др. — В кн.: Радиационная гигиена. Вып. 4. Л., 1971, с. 109—111,— Кузина К. И., Курцер 3. И., Казаровец В. И. и др. Некоторые тенденции применения минеральных удобрений за рубежом. М., 1972. — М е й с о н Б. Основы геохимии. М., 1970. —Народное хозяйство СССР в 1970 г. Статистический ежегодник. Статистика, 1971. —Народное хозяйство СССР в 1972 г. Статистический ежегодник. М., 1973.— Островская Г. Я. — «Атомная энергия», 1970, т. 28,№6, с. 467—471. — Попов Д. К. и др. — «Гиг. и сан»., 1972,№4, с. 111—113. — Саушкин Ю. Г. Введение в экономическрю географию. М., 1970. — Смыслов А. А. Уран и торий в земной коре. Л., 1974, с. 91. — Barton С. Y., Moore R. Е., R о h w е г P. S. — «Nuclear Sei. Abstr.», 1973., v. 28, p. 2973. — Den» son N. M. et a. U. S. Geol. Surv. Bull, 1955, p. 1055. — Johuson R. H. et a. — «Nuclear Sei. Abstr.», 1974, v. 29, p. 20864. —Gessel T. F., Prichard H. M.— «Hlth. Phys.», 1975, v. 28, p. 361—366. — Minerals Jear Book, 1971. V. 1. Washington, 1973.— Ja w oro w ski Z. — «Nucleonika», 1964, v. 9, p. 89.
Поступила 28/VI 1976 r.
