CC BY
23УДК 546:556
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДОНА-222 В ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКАХ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В ОКРЕСТНОСТЯХ ГОРОДА ЕКАТЕРИНБУРГА
© 2014 г. В.С. Семенищев, А.В. Воронина, А.Ф. Никифоров
ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», г. Екатеринбург
Ключевые слова: радон, радиационная нагрузка, родники, питьевая вода.
В.С. Семенищев
А. В. Воронина
А.Ф. Никифоров
Проведен анализ удельной активности 222Яи в воде трех родников, расположенных в западных окрестностях г. Екатеринбурга, из скважины, являющейся основным источником питьевой воды в пос. Палкинский торфяник, а также в водопроводной воде г. Екатеринбурга. Выполнена оценка колебаний содержания радона в период с января по ноябрь 2013 года в воде одного из исследуемых родников.
В связи с постоянно возрастающей антропогенной нагрузкой на биосферу в целом и водные ресурсы в частности качество воды, используемой населением для бытового и питьевого водоснабжения, становится все более низким. Наиболее подвержены загрязнению поверхностные воды (реки, озера и т. д.), которые служат первичными источниками централизованного водоснабжения. Так, по данным [1] качество воды бассейнов наиболее крупных рек Свердловской области -Исети, Пышмы, Туры, Тавды, Чусовой, Уфы - по значению удельного комбинаторного индекса загрязненности воды варьирует в подавляющем большинстве случаев от класса 4А («грязная») до класса 4Г («очень грязная»). Из-за низкого качества воды централизованных источников водоснабжения в большинстве населенных пунктов значительная
Водное хозяйство России № 4, 2014
Водное хозяйство России
часть населения использует альтернативные источники питьевой воды. Наиболее популярны покупка бутилированной воды (как правило, это либо очищенная и кондиционированная вода централизованного источника водоснабжения, либо подземная вода из скважин и родников) и самостоятельный отбор воды подземных горизонтов из скважин и родников. При этом широко распространено мнение, что подземная вода априори чистая и не содержит каких-либо загрязнителей.
Между тем подземная вода, просачиваясь сквозь горные породы, неизбежно насыщается содержащимися в них химическими элементами и в итоге является носителем как химических (в основном алюминий и железо), так и радиоактивных поллютантов. Среди радионуклидов природного происхождения, часто содержащихся в природных водах, наибольший вклад в дозовую нагрузку населения вносят радионуклиды естественных радиоактивных семейств урана и тория, в первую очередь 222Ип, в меньшей степени 22бИа. К примеру, вклад от радона в среднюю годовую дозу облучения населения в Свердловской области составляет 75-80 %, в то время как вклад техногенного облучения не более 0,01 % [1]. Усугубляет ситуацию наличие на Урале значительного количества так называемых «радоновых аномалий» - территорий с повышенным содержанием радона в воде и воздухе по причине присутствия горных пород с повышенным содержанием урана.
Согласно НРБ-99/2009, уровень вмешательства для 222Ии в питьевой воде составляет 60 Бк/кг. Определение удельной активности 222Ии в питьевой воде из подземных источников является обязательным [2]. Между тем источники несанкционированного сбора питьевой воды, в т. ч. индивидуальные и коллективные скважины и родники, далеко не всегда подвергаются мониторингу по этому фактору.
В данной работе проведен анализ удельной активности радона в трех пунктах отбора подземной питьевой воды в западных окрестностях г. Екатеринбурга, рекомендованных жителям официальным городским порталом [3]: «Родник Памяти» (самоизливающаяся скважина, 12 км старого Московского тракта), «Родник Московский» (14 км старого Московского тракта) и родник «Серебряный ключ» (4 км Чусовского тракта, на территории садового товарищества). Кроме того, определено содержание радона в воде из скважины, являющейся основным источником питьевой воды коллективного пользования в пос. Палкинский торфяник (Верх-Исетский район), а также в водопроводной воде г. Екатеринбурга (Верх-Исетский район, Ботанический микрорайон). В роднике Памяти осуществлен мониторинг колебаний содержания радона в период с января по ноябрь 2013 г.
Водное хозяйство России
Приборы и методы измерения
Для анализа содержания радона пробы воды объемом не менее 1 л отбирали в герметичные емкости, после чего выдерживали в течение 1-2 сут для установления радиоактивного равновесия радона с короткоживущими дочерними радионуклидами (218Ро, 218Л1;, 214РЬ и 214Б1). Активность проб измеряли на низкофоновом гамма-спектрометре с детектором из особо чистого германия «ОЕМ50-Р4», а также на сцинтилляционном гамма-бета-спектрометре «Атомтех МКС-1315 АТ» по линии равновесного дочернего гамма-излучающего изотопа 214Б1 (энергия - 608 кэВ, выход гамма-квантов - 43 % [4]) в стандартной геометрии Маринелли (1 л) непосредственно без пробоподготовки. Эффективность регистрации для 214Б1 определяли путем измерения в той же геометрии пробы воды, содержащей известную активность 137С8 с близкой энергией гамма-излучения (662 кэВ). Типичные гамма-спектры воды представлены на рис. 1.
а
б
Рис. 1. Гамма-спектры проб воды из родника Памяти: а - полученные на полупроводниковом; б - на сцинтилляционном гамма-спектрометре. По оси ординат указаны скорости счета, имп; по оси абсцисс - энергия гамма-излучения, кэВ (а) и номер канала (б).
Водное хозяйство России № 4, 2014
Водное хозяйство России
Результаты и обсуждение
Результаты определения удельной активности 222Ии в подземных водах и водопроводной воде г. Екатеринбурга представлены в таблице.
Исследование воды родников и скважины в г. Екатеринбурге показало, что вода в роднике Памяти не удовлетворяет требованиям по содержанию радона, установленным для питьевой воды в НРБ-99/2009 [2] (60 Бк/л), следовательно, эта вода непригодна для питьевых целей. Тем не менее на данном роднике происходит массовый неконтролируемый отбор воды населением.
В остальных исследованных подземных водах удельная активность радона не превышает предельные нормативы, установленные для питьевой воды в НРБ-99/2009, однако значительно выше средней удельной активности радона в поверхностных водах (не более 0,5 Бк/л для пресных вод и не более 0,05 Бк/л для океанической воды [5]).
Как следует из таблицы, наибольшая удельная активность радона наблюдалась в воде родника Памяти, где она заметно превышала предельно допустимую активность. В данном роднике осуществлен мониторинг колебаний содержания радона в период с января по ноябрь 2013 г. Расход воды в роднике имеет явно выраженную зависимость от сезона и составляет от 8-9 л/мин зимой до 25-30 л/мин весной и летом. Было сделано предположение, что при постоянной скорости образования радона в уран-содержащих породах, в весенне-летний период может происходить разбавление и снижение удельной активности радона в воде родника за счет большего водоразбора и уменьшения времени контакта воды с урансодер-жащими породами. Результаты мониторинга представлены на рис. 2.
Результаты мониторинга показали, что в течение всего года удельная активность радона в воде слабо зависит от сезона и составляет в среднем 93 Бк/л. При этом, вопреки ожиданиям, удельная активность радона
Таблица. Результаты определения удельной активности 222Кп в подземных водах и водопроводной воде г. Екатеринбурга, ноябрь-декабрь 2012 г.
п/п Источник Дата отбора пробы Удельная активность радона, Бк/л
18.11.2012 89,6±2,7
1 Родник Памяти
16.12.2012 77,0±4,0
2 Родник Московский 18.11.2012 58,3±1,7
3 Родник «Серебряный ключ» 18.11.2012 15,1±0,5
4 Скважина, пос. Палкинский торфяник 02.12.2012 21,4±0,6
5 Водопроводная вода, мкр-н Ботанический 02.12.2012 6,0±0,2
Водное хозяйство России
оказалась незначительно выше в летние месяцы и превышала установленные нормативы весь год. Тот факт, что вынос радона с родниковой водой зимой в среднем в 2-3 раза ниже, чем летом, можно объяснить замедлением миграции радона с водой при понижении температуры, благодаря чему большая часть радона успевает распасться до выхода на поверхность земли.
Критическим путем облучения человека содержащимся в питьевой воде 222Ии является переход радона в воздух помещения и последующее ингаляционное поступление дочерних продуктов радона в организм. Экспериментально показано, что при кипячении воды, содержащей радон, в атмосферу переходит практически весь радон (не менее 95 %).
Водное хозяйство России № 4, 2014
Водное хозяйство России
Для снижения радиационной нагрузки рекомендуется либо кипячение воды под вытяжкой, либо выдержка воды в герметично закрытой таре для распада радона до допустимого уровня. При выдержке воды в ней будет накапливаться один из продуктов распада 222Ии - долгоживущий изотоп 210РЬ, период полураспада которого составляет 22 года. Было рассчитано, что при полном распаде радона в воде, изначально содержащей 100 Бк/л, накопится 0,05 Бк/л 210РЬ, что не превышает допустимого уровня вмешательства (1 Бк/л [2]).
Радон может поступать в воду как индивидуально, в результате его растворения в подземных водах, омывающих урансодержащие минералы, так и за счет накопления при распаде 226Яа, материнского радионуклида для радона, содержащегося в воде. Радий может выщелачиваться в подземные воды из урансодержащих минералов. Поэтому в загрязненных радоном водах целесообразно также определять удельную активность 226Иа, максимально допустимое значение которого для питьевой воды составляет 0,2 Бк/л [2].
Проведенный анализ удельной активности радона в четырех пунктах отбора подземной питьевой воды в западных окрестностях г. Екатеринбурга показал, что вода в роднике Памяти не удовлетворяет требованиям по содержанию радона, установленным для питьевой воды в НРБ-99/2009, и не пригодна для питьевых целей. Результаты мониторинга содержания радона в воде родника Памяти в течение 2013 г. показали, что удельная активность радона оказалась незначительно выше в летние месяцы и превышала установленные нормативы в течение всего года.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды и влиянии факторов
среды обитания на здоровье населения Свердловской области в 2007 году. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2008. 378 с.
2. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009. М.: Энергоатомиздат, 2010.
3. Родники. Официальный портал города Екатеринбурга: Режим доступа: http://www.ekburg.ru/
health/ecology/springs/
4. Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике. Киев: Наукова думка, 1975.
415 с.
5. Радиоактивные беды Урала / В.И. Уткин, М.Я. Чеботина, А.В. Евстигнеев Едикин А.А.,
Рыбаков Е.Н., Трапезников А.В., Щапов В.А., Юрков А.К. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 94 с.
Сведения об авторах:
Семенищев Владимир Сергеевич, канд. хим. наук, старший преподаватель, кафедра радиохимии и прикладной экологии, Физико-технологический институт, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 21; e-mail: vovius82@mail.ru
Водное хозяйство России
Воронина Анна Владимировна, канд. хим. наук, доцент, заведующая кафедрой радиохимии и прикладной экологии, Физико-технологический институт, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 21; e-mail: av.voronina@mail.ru
Никифоров Александр Федорович, д-р хим. наук, профессор, кафедра радиохимии и прикладной экологии, Физико-технологический институт, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 21; e-mail: av.voronina@mail.ru
Водное хозяйство России № 4, 2014
Водное хозяйство России
