CC BY
4
росла до 0,5 мкКи. При круглосуточной работе адсорбера активность в нем, согласно представленному уравнению, должна была бы достигнуть 30 мкКи (1 /юоо от 30 мКи в адсорбере), однако при 20-минутном режиме работы адсорбера в сутки прохождение через него радона не превышало 0,5 мкКи, т. е. было в 60 раз меньше максимально возможного.
Таким образом, испытания поглотительного патрона показали, что он практически полностью исключает выброс радона из установки в атмосферу и не требует какого-либо изменения конструкции серийной установки УРР-1. Надежность работы данного адсорбера в процессе длительной эксплуатации будет проверена нами в последующих наблюдениях. Теоретически он должен работать в «вечном» режиме.
Используя предложенный нами поглотительный патрон можно также существенно уменьшать сброс водного концентрата радона в канализацию, если предварительно перемешивать его в объеме бака-смесителя, а затем удалять выделившийся из воды радон в адсорбер.
Оснащение всех действующих РЛ страны разра-
ботанным нами поглотительным патроном позволит существенно повысить экологическую безопасность действующих и вновь строящихся РЛ.
Литература
1. Андреев С. В., Циммерман Г. А., Хусаинов А. Ю., Якушев В. П. // Вопр. курортол.— 1989.— № 3.— С. 59—64.
2. Гусаров И. И. Радонотерапия.— М., 1974.
3. Гусаров И. И. Ц Вопр. курортол.— 1987.— № 3.— С. 69—72.
4. Казанкин Ю. И., Михайлова Л. К., Трофимова А. М. // Радиохимия.— 1978.—Т. 20, № 3.—С. 426—430.
5. Никитин Б. А. // Избранные труды АН СССР.— М., 1956.— С. 285—290.
6. Нормы радиационной безопасности (НРБ—76—87).— М., 1988.
7. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП—72/87).—М., 1988.
Поступила 14.11.89
Summary. An absorbing chuck with activated coal has been suggested for absorbing radon and its daughter products' wastes from the air which are formed in the device YPP-1 in the process of preparation of radon water concentrate. Testing of such a device has shown that it is simple, reliable and efficient in functioning, thus it can be recommended to be used in radon laboratories.
В. H. ЕГОРОВ, 1991 УДК 628.312:539.161:628.313
В. Н. Егоров
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ СТОЧНЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ
ВНИИ неорганических материалов, Москва
Надежная защита окружающей среды от радиоактивного загрязнения немыслима без хорошо отлаженной системы контроля сточных вод. Такая система должна устанавливать с заданной точностью среднее за некоторый период времени содержание радионуклидов в сточных водах и не допускать бесконтрольных сбросов загрязняющих веществ в открытую гидросферу. Выполнить эти требования можно либо путем организации непрерывного контроля сточных вод, либо увеличением частоты отбора проб за контролируемый промежуток времени. В первом случае необходимы технические средства непрерывного контроля, которых в нашей стране практически нет. Во втором случае требуется значительное увеличение объема контроля. Реализация обоих путей связана с усложнением и удорожанием аналитического контроля. Поэтому весьма актуальна проблема оптимизации объема контроля загрязненных сточных вод.
В общем случае объект контроля, например водоток, должен быть предварительно изучен либо путем прямых измерений загрязненности воды, либо в результате ознакомления с архивными данными по контролю водотока за предыдущий пе-
риод времени (например, за год или месяц). В зависимости от степени постоянства состава и расхода воды в водотоке выбирают тот или иной способ отбора проб воды. При контроле совершенно неизученного водотока разрешается применять только пробоотборные устройства непрерывного действия. В других случаях отбирают одномоментные, разовые, средние или среднепропорциональные пробы: одномоментную — путем однократного взятия необходимого объема воды [4], разовую в течение 20—30 мин, а среднюю — равными порциями через равные промежутки времени. Среднюю пробу можно составлять из одномоментных или разовых. Объем среднепропорциональной пробы пропорционален расходу сточной воды за время отбора пробы. Такую пробу можно либо отобрать с помощью автоматических пробоотборных устройств порциями, объем которых пропорционален расходу сточной воды за время отбора каждой порции, либо приготовить путем объединения в одной емкости одномоментных или разовых проб, объем которых пропорционален расходу сточной воды в момент или за время отбора проб.
При незначительном изменении состава сточных вод в течение контролируемого периода времени
(в пределах погрешности анализа) допускается отбор одномоментных, разовых и средних проб. Отбор и приготовление последних можно разрешить при регулярном (периодическом, систематическом, в заранее известное время) и равномерном (с постоянным расходом) спуске загрязненных сточных вод. При нерегулярном и неравномерном спуске загрязненных сточных вод допускаются отбор и приготовление только среднепропорцио-нальных проб. При составлении средних и средне-пропорциональных проб периодичность отбора одномоментных или разовых проб следует устанавливать с учетом режима спуска загрязненных сточных вод.
В зависимости от вида распределения радионуклидов в сточных водах можно рассчитать минимальную частоту отбора проб или количество проб, достаточное для того, чтобы гарантировать достоверность вывода о превышении или непревышении допустимого уровня радиоактивного загрязнения, а также заданную точность анализа.
Из нашего опыта контроля сточных вод следует, что результаты определения содержания радионуклидов часто подчиняются нормальному или логнормальному закону распределения [3]. В первом случае число проб, которое необходимо отобрать и проанализировать за данный промежуток времени, можно рассчитать по формуле
25
п
Ро-Рп
(1)
а во втором случае — по формуле
п
25
1п р
arsh
Р о
(2)
Р
1
п
предельно допустимый сброс (концен-
где Р о —
трация) загрязняющего вещества; Рп
средняя
величина контролируемого параметра, рассчитанная из п проб; Sp, S\n р — средние квадратические отклонения результатов определения контролируемого параметра и их логарифмов.
Величины Sp и S\np рассчитывают заранее по результатам анализа не менее чем 20 проб, отобранных в течение отчетного периода времени. Формулы (1) и (2) получены из известных формул для вычисления погрешностей анализа [3]:
Е/1 =2
5
л/я
(3)
И
r}n = Stl
25
ln р
л/7г
(4)
абсолютной
погрешности гп погрешности т\п
на на
путем_ замены Ро—Рп и относительной
(Ро-Рп)/Рп.
Применение формул (1) и (2) позволяет гарантировать достоверность вывода о том, что с дове-
рительной вероятностью 0,95 найденное по резуль татам анализа п проб среднее значение содержа ния радионуклидов (Рп) превышает или не превы шает допустимый уровень загрязнения {Ро).
Погрешность среднего результата анализа зс контролируемый период времени рассчитывают ш формулам (3) и (*4)лПри этом число проб выби рают в зависимости от заданной точности анализа но не меньше найденного по формулам (1) и (2)
Приведем примеры применения формулы (1) п = 4 при Ро — Рп = 5р^ п = 44 при Р0 — Рп = 0,35 и п = 400 при Ро — Яп = 0,15р. Таким образом объем контроля резко возрастает по мере прибли жения реального уровня радиоактивного загряз нения сточной воды к допустимому уровню.
В том случае, когда число проб, рассчитанно по формулам (1) — (4), оказывается меньше 1 в год, следует руководствоваться рекомендациям стандарта [2], согласно которым в пунктах контро ля I, II и III категорий контроль качества вод! водоемов и водотоков проводится ежемесячно
Если закон распределения'загрязняющего ра дионуклида в сточной воде существенно отлича ,ется от нормального и характеризуется одниг (максимумом, то число проб (п), которое необходи ¡мо отобрать для обеспечения заданной погре ности, можно рассчитать с помощью неравенств Чебышева [5]. При этом, если максимум имеет сим| метричную форму, то при доверительной вероя ности не менее 0,95
3,05р Ро-Рп
а если несимметричную форму, то
(
(
Погрешность анализа при отборе п проб в пе вом случае рассчитывают по формуле
71
3,05
лГп
(1
а во втором случае — по формуле
4,5S„
П
л/п
(
Следовательно, по сравнению со случаем но мального распределения загрязняющих примесе в водотоке для двух последних случаев погре ность анализа при одинаковом числе проб во растает в 1,5 и 2,25 раза, а оптимальное число про] при одинаковой погрешности анализа — в 2,25 5 раз соответственно.
При нерегулярном спуске загрязненных вод возможности кратковременных сбросов неодин ковой продолжительности и формы пробы следу отбирать с помощью автоматических устройс непрерывного или периодического действия. П
»том периодичность отбора проб можно рассчи-гать, если задана погрешность определения вели-шны сброса и известна, хотя бы приближенно, тродолжительность наиболее кратковременного :броса. Для этого можно воспользоваться форму-юй прямоугольников для вычисления площади юд кривой у = [1]:
и
¿2 (
П
(9)
\де ^ и и — начальная и конечная точки интегрирования; у1 — ординаты в середине п отрезков, а )статочный член, определяющий погрешность ин-гегрирования, рассчитывают по формуле
Яп
т- - но.
24 п
(10)
время,
Здесь и /"(£) = тах /"(£) на отрезке [Л, /2].
Применительно к контролю сбросов I —
— погрешность определения величины сброса ю п пробам, а (/2 — /1) — продолжительность наиболее кратковременного сброса.
Формулу (9) можно применить, если заранее /знать или измерить форму кратковременного :броса, т. е. функцию /(/). На практике форма залпового сброса часто бывает близка к гауссовой <ривой. Тогда легко рассчитать частоту отбора лроб. Согласно предположению
_ 1
2 \ а '
КО
Ол/п
(11)
тхе (а, и а
параметры нормального распреде-
1ения. Функция ¡"(1;) имеет максимальное значе-^е, равное 0,18-р, при t = \xztoлJ3. При этом (зормула (10) преобразуется в формулу
/^ = 7-5.10
-з
1
(12)
п
о
^Ысло проб (п) или период отбора (Г), достаточ-ше для обеспечения заданной погрешности опре-1еления величины сброса, можно рассчитать по формулам
п
7-5. Ю"3.
1
о
/?п '
(13)
/
t2 — t
П
7-5.10
-3
(Ь-и)
(14)
1
а
/?я
Величину t2 — t\, которую удобно выражать в единицах а, выбирают в зависимости от допустимой систематической погрешности определения величины сброса. Например, при допустимой относительной систематической погрешности 5 % /2 — /1 равна 3,92а, при 3 % — 4,34а и при 1 % — 5,16а. Если установить допустимую систематическую погрешность не более 3 %, что практически приемлемо почти всегда, то формулы (13) и (14) преобразуются в формулы
п
0,62
(15)
/ = 5,52а V Я*.
(16)
В общем случае величину выброса можно принять за единицу. Тогда погрешность его определения будет выражаться в относительных единицах. Таким образом, в формулах (15) и (16) представляет собой относительную погрешность. Например, при допустимой погрешности 10 % = = 0,1, п = 2,5 и Т= 1,74а. Если, кроме того, а= 1 ч, т. е. продолжительность залпового сброса (/2 — /1) составляет 4,34 ч, то за это время необходимо отобрать не менее 3 проб через каждые 1,45 ч.. Величину залпового сброса рассчитывают по формуле (9) или в данном примере по формуле
5
1.45. 2 у1,
(17)
где у1 — мощность сброса (в Ки/ч), рассчитанная по результатам определения концентрации загрязняющего вещества (в Ки/л) и известным или измеренным данным о расходе воды (в л/ч) для каждой из 3 проб.
Выполнение приведенных выше рекомендаций по оптимизации объема контроля сточных вод позволит с минимальными затратами обеспечить достаточную надежность охраны окружающей среды от загрязнения радиоактивными веществами.
Литература
1. Выгодский М. #. Справочник по высшей математике.— М., 1963. С. 478.
2. ГОСТ 17.1.3.07—82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водостоков.— М., 1982.
3. Джонсон И., Лион Ф. // Статистика и планирование эксперимента в технике и в науке.— М., 1980.— Т. 1.— С. 149—151.
4. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды.— М., 1980.— С. 21.
5. Чарыков А. К. Математическая обработка результатов химического анализа.— Л., 1984.— С. 84.
Поступила 28.1 1.89
