CC BY
53
ГЛОБАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 2013 №2(7), С. 15-20
_ ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНОЙ, РАДИАЦИОННОЙ _
И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ -
УДК 551.510.72:551.521.2:57.013
ПОВЕДЕНИЕ 137Сэ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА г. РОСТОВА-НА-ДОНУ
А йй А йй
© 2013 г. Е.А. Бураева , В.С. Нефедов , В.В. Стасов , В.С. Малышевский
Научно-исследовательский институт физики Южного федерального университета, Ростов-на-Дону Физический факультет Южного федерального университета, Ростов-на-Дону
Поступила в редакцию 05.06.2013 г.
Представлены результаты многолетних радиоэкологических исследований приземного слоя воздуха г. Ростова-на-Дону. Оценено содержание и сезонный ход искусственного радионуклида 137Сб в приземной атмосфере исследуемого района. Объемная активность радионуклида в атмосфере соответствует фоновым значениям для Ростовской области. Содержание 137Сб в приземном слое воздуха обусловлено ветровым подъемом почвенной пыли.
Ключевые слова: радионуклиды, атмосфера, сезонный ход, активность.
137
Основным источником поступления Cs в приземный слой воздуха согласно имеющимся данным [1] являются пахотные земли, а также в меньшей степени зеленая зона (газоны, парки, сады, лесопосадки и т.д.) и поднятая при движении транспорта придорожная пыль.
Со временем происходит очищение атмосферы в результате естественных процессов, в том числе сухого осаждения и вымывания атмосферными осадками [2, 3,
137
4]. Имеет место прямая зависимость между содержанием Сб и количеством выпавших осадков.
В то же время атмосфера вторично загрязняется пылью, поднятой в приземный слой воздуха с загрязнённой земной поверхности [4-6]. Такой механизм загрязнения особенно заметен при значительном загрязнении местности.
137
Все перечисленные выше факторы обуславливают поведение Сб в приземном
137
слое воздуха. Сезонный ход Сб отличается минимумом в осенне-зимний период и максимумом в весенне-летний период [3, 6], связанным с началом вегетационного периода и весенне-летней перестройкой атмосферы, а также, именно в этот период времени создаются благоприятные условия для ветрового подъёма пыли.
137
В настоящее время содержание Сб в приземном слое воздуха различных стран примерно одинаково, так, например, содержание 137Сб в атмосферных аэрозолях в
о
окрестностях Монако в период 1998-2010 гг. варьировало в пределах 0,1-7,4 мкБк/м , при среднем содержании 1,06 мкБк/м3 [4], а в 2007 г. в Праге, содержание 137Сб в воздухе составляло 0,68 мкБк/м [7].
Для отбора проб дисперсной фазы атмосферных аэрозолей и осадков в Лаборатории радиоэкологических исследований НИИ физики Южного федерального университета в 2000 году введена в эксплуатацию фильтровентиляционная установка (ФВУ). Атмосферные аэрозоли отбирали на фильтр из ткани Петрянова ФПП-15-1.7 общей площадью 0,56 м3. Реальное (чистое) время экспозиции каждой пробы, определяемое электронным хронометром, составляет 168 часов. Расход воздуха ФВУ
©Издательство Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2013
о
составляет около 510-630 м /ч. В целом за 2001-2011 гг. было отобрано более 500 проб атмосферных аэрозолей.
^ 137
Для оценки объемной активности Cs (Аоб) в атмосферных аэрозолях использовали радиометрическую низкофоновую установку на основе коаксиального полупроводникового детектора из особо чистого германия (GeHP) с эффективностью 25 % в диапазоне 13-1500 кэВ, отношением пик/комптон 51.7:1.
137
Cs определяли по пику с энергией 661,7 кэВ. По разности весов экспонированного и чистого фильтра определяется запыленность воздуха Ро = Р/V
3 „
(мкг/м3), где Ро - удельная загрязненность воздуха, Р - количество аэрозольной пыли
(мкг), V - объем прокаченного за время экспозиции фильтра воздуха (м ).
137
На рисунке 1 представлена диаграмма распределения объемной активности Cs в атмосферных аэрозолях г. Ростова-на-Дону за период 2002-2011 гг.
90 80
оооооооооооооо
Объемная активность 137сб, Бк/м3 Рис. 1. Диаграмма распределения объемной активности137СБ
137
В основном (рис. 1), объемная активность Сб находится на уровне 0,7-2,1
3 „
мкБк/м . Распределение объемной активности данного радионуклида монотонно убывает без резких скачков.
137
В таблицах 1, 2 представлены пределы вариации и среднее значение Сб в приземном слое воздуха г. Ростова-на-Дону.
Таблица 1. Показатели центральной тенденции объемной активности 137Cs
Количество измерений Среднее, мкБк/м3 Минимум, мкБк/м3 Максимум, мкБк/м3 Стандартное отклонение, мкБк/м3
274 2,00 0,03 19,80 2,01
137
В целом, объемная активность Сб варьирует в широких пределах, при среднем
3 137
(за 10 лет) содержании 2 мкБк/м (табл. 1). Полученные данные о содержании Сб в приземном слое воздуха г. Ростова-на-Дону согласуются с результатами для различных стран [4, 7].
137
Таблица 2. Минимальные, максимальные и средние содержания Сб
Год Максимум, мкБк/м3 Минимум, мкБк/м3 Среднее, мкБк/м3
2002 7,91 0,03 1,67
2003 6,94 0,04 1,90
2004 4,56 0,03 1,65
2005 2,88 0,08 1,55
2006 5,27 0,08 1,92
2007 3,47 0,03 1,96
2008 4,13 0,08 1,88
2009 4,56 0,09 1,99
2010 4,56 0,03 1,64
2011 4,56 0,03 1,64
В таблице 3 и на рисунке 2 представлены динамика среднегодовой объемной активности 137Сб в приземной атмосфере и некоторых метеорологических параметров для г. Ростова-на-Дону.
Таблица 3. Усреднённые метеопараметры и объёмная активность 137Сб
Год Аоб с^ Бк/м3 Количество осадков, мм Темпе-ратура, С Скорость ветра, м/с Отн. влажность, % Атмосферное давление, мм.рт.ст.
2002 1,67Е-06 38,5 10,0 1,8 65,9 756,1
2003 1,90Е-06 50,7 8,3 2,0 71,5 756,7
2004 1,65Е-06 25,3 9,6 1,8 74,6 755,8
2005 1,55Е-06 32,7 10,3 1,9 72,3 756,2
2006 1,92Е-06 38,2 10,6 3,2 69,4 755,7
2007 1,96Е-06 37,6 10,9 4,3 65,1 755,6
2008 1,88Е-06 27,6 11,1 4,2 69,4 756,1
2009 1,99Е-06 27,3 11,0 4,2 71,6 755,2
2010 1,64Е-06 25,3 9,7 5,6 71,3 755,3
2011 1,64Е-06 37,5 10,0 4,0 69,0 756,0
2,50Е-06
2,00Е-06
^ 1,50Е-06
] 1,00Е-06
|5,00Е-07
Ю
О
0,00Е+00
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Год
Рис. 2. Среднегодовое содержание 137Сб
Данные по метеопараметрам предоставлены Гидрометцентром РФ. Как видно из
137
полученных данных (табл. 3), среднегодовая объемная активность Сб в атмосферных аэрозолях изучаемого региона, а также атмосферное давление варьируют незначительно, в пределах 2-10%.
Анализ динамики количества осадков показал максимальное среднегодовое количество в 2003 году, минимальное - на 2004 и 2010 годы. В остальное время -среднегодовое количество осадков варьирует в пределах 30-40%. Среднегодовая скорость ветра, начиная с 2007 года, возросла в 2 раза, что, в совокупности с количеством осадков, может создавать условия для ветрового подъема пыли с подстилающей поверхности.
На рисунке 3 представлен средний за 10 лет сезонный ход в приземном слое воздуха г. Ростова-на-Дону.
4,00Е-06 3,50Е-06 §3,00Е-06 Й,50Е-06
:,00Е-0б
50Е-06
д1,00Е-06
ев
Ю
С5,00Е-07
0,00Е+00
* у ✓
Месяц
О
с/
Рис. 3. Средний за 10 лет сезонный ход Сб
Подобное поведение согласуется с литературными данными [8] и отличается минимумом в осенне-зимний период и максимумом объемной активности в весенне-летний. В атмосфере исследуемого региона основной максимум содержания 137Сб приходится на август и сентябрь. В этот период в г. Ростове-на-Дону преобладают максимальная температура и скорость ветра, и минимум количества осадков.
и м
ю О
9,00Е-06 8,00Е-06 7,00Е-06 6,00Е-06 5,00Е-06 4,00Е-06 3,00Е-06 2,00Е-06 1,00Е-06 0,00Е+00
2002
2003
2004
2005
2006
январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрьоктябрь ноябрь декабрь
Месяц
Рис. 4. Сезонный ход 137Сб в приземном слое воздуха
На рисунке 4 и рисунке 5. представлен детальный сезонный ход за период с 2002г. по 2011 г.
9,00Е-06
8,00Е-06 7,00Е-06 6,00Е-06 5,00Е-06
м„4,00Е-06
¡3
| 3,00Е-06 1 2,00Е-06
1,00Е-06
¿Ю,00Е+00
2002 2003 2004 2005 2006 Год2007 2008 2009 2010 2011
Рис. 5. Многолетний сезонный ход Сб
^ ^ 137
Сезонное поведение, построенное по среднемесячной объемной активности сб, показывает наличие ряда минимумов и максимумов в разные месяцы. В основном, максимумы содержания цезия приходятся на август или сентябрь каждого года. Подобное поведение может быть связано с сочетанием погодных условий в данный период времени - низким количеством осадков, максимальной скоростью ветра, достаточно высокой температурой воздуха, а также расположением ФВУ на юго-восточной окраине г. Ростова-на-Дону.
Роль пригородных районов на восточном направлении резко возросла в 2006-2007 гг. в связи с увеличением средней силы ветра (до 3,7 м/с по сравнению с 1,8 м/с в 20022005 гг.), причем, повторяемость восточных ветров также возросла (до 66% по сравнению с 21% в предшествующие года), но в последующие годы скорость ветра оставалась практически неизменной (~4,2 балла в 2008-2010 гг.). Практически не изменились и среднегодовые значения температуры воздуха и средняя относительная влажность воздуха.
ВЫВОДЫ
137
В целом, оценено долговременное (2002-2011 гг.) содержание и поведение Cs в атмосферных аэрозолях крупного промышленного центра (на примере г. Ростова-на-Дону) в зависимости от метеопараметров. Объемная активность Сб варьирует в широких пределах, при среднем (за 10 лет) содержании 2 мкБк/м . Поведение данного элемента отличается минимумом в осенне-зимний период и максимумом объемной активности в весенне-летний. В атмосфере г. Ростова-на-Дону основной максимум содержания 137Сб приходится на август и сентябрь.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (грант № 14.А18.21.0633) и гранта РФФИ № 12-08-90401-Укра.
13483404
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающую среду. Радиоэкология после Чернобыля [Текст] / Под ред. Ф. Уорнера, Р. Харрисона. - М. : МИР, 1999. - 512 с.
2. Alonso-Hernándes C.M., Cartas-Aguila H., Díaz-Asencio M., Muñoz-Caravaca A., Martín-Pérez J., Sibello-Hernández R. Atmospheric deposition of 137Cs between 1994 and 2002 at Cienfuegos, Cuba. // Journal of Environmental Radioactivity. 2006. №88. P. 199 - 204.
3. Ioannidou A., Papastefanou C. Precipitation scavenging of 7Be and 137Cs radionuclides in air. // Journal of Environmental Radioactivity. 2006. №85. P. 121-136.
4. Pham K.M., Betti M., Nies H., Povinec P.P. Temporal changes of 7Be, 137Cs and 210Pb activity concentrations in surface air at Monaco and their correlation with meteorological parameters. // Journal of Environmental Radioactivity. 2011. № 102. P. 1045 - 1054.
5. Fujiwara H., Fukuyama T., Shirato Y., Ohkuro T., Taniyama I., Zhang T.-H. Deposition of atmospheric 137Cs in Japan associated with the Asian dust event of March 2002. // Science of the Total Environment. 2007. №384. P. 306 - 315.
6. Povinec P.P., Holy K., Chudy M., Sivo A., Sykora I., Jeskovsky M., Richtáriková M. Long-term variations of 14C and 137Cs in the Bratislava air - implications of different atmospheric transport processes. // Journal of Environmental Radioactivity. 2012. №108. P. 33 - 40.
7. Rulík P., Malá H., Becková V., Hölgye Z., Schlesingerová E., Svetlík I., Skrkal J. Low level air radioactivity measurements in Prague Czech Republic. // Applied Radiation and Isotopes. 2009. №67. P. 969 - 973.
8. Kulan A. Seasonal 7Be and 137Cs activities in surface air before and after the Chernobyl event. // Journal of Environmental Radioactivity. № 90. 2006. Р. 140-150.
Behavior of 137Cs in the lower atmosphere of Rostov-on-Don
A A A A A A
E.A. Buraeva , V.S. Nefedov , V.V. Stasov , V.S. Malyshevsky
Research Institute of Physics, Southern Federal University, 194 Stachka Av., Rostov-on-Don, Russia 344090
e-mail: [email protected] Faculty of Physics, Southern Federal University, 5 Zorge St.,Rostov-on-Don, Russia 344090
e-mail: [email protected]
Abstract - The results of long-term radio-ecological studies of the surface air of Rostov-on-Don are presented. Content and seasonal variation of the artificial radionuclide 137Cs in the surface atmosphere of the studied area are estimated. The volume activity of the radionuclides in the atmosphere corresponds to the background level for Rostov region. The concentration of 137Cs in the surface air is due to wind uplift of soil dust.
Keywords: radionuclides, atmosphere, seasonal trend, activity.
