CC BY
1
ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК 504.064.36
РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ
ПЕЩЕРЕ
А.В. Красиков, А. С. Казанцева
Приведены результаты комплексных радиологических исследований, проведенных в 2021 г., с целью оценки радиационной обстановки в Кунгурской Ледяной пещере (далее КЛП). Поскольку пещера является достаточно популярным экскурсионным объектом, безопасность как экскурсантов, так и рабочих является ключевой задачей для научного изучения. Оценка радиационной безопасности произведена с учетом параметров радиационного (гамма) фона, замеров концентраций радона и торона, микроклиматических показателей (температура воздуха, влажность), скорости воздушных потоков, освещенности и расчета показателя специальной оценки условий труда (СОУТ). Такие комплексные и детальные исследования в КЛП проведены впервые, что позволило установить и подтвердить некоторые закономерности. Для показателей гамма-активности и концентрации радона прослеживается отчетливая зависимость от сезона года, что непосредственно связано с микроклиматическими показателями, а также соблюдением регламента проветривания, который установлен в пещере. Применяемые режимы проветривания обеспечивают безопасные значения радиационного фона и торона. Содержание радона в летние месяцы в среднем по пещере превышает в 7 раз предельно допустимые концентрации, что потребовало расчета времени работы в пещере. Впервые для Кунгурской пещеры рассчитан показатель специальной оценки труда, но только для зимнего периода. СОУТ определен для рабочей группы, состоящей из инженеров, рабочих и экскурсоводов с учетом таких параметров, как температура, освещенность, влажность, тяжесть и напряженность труда и ионизирующего излучения (радиационный фон). По предварительным данным, общая оценка труда на основе всех параметров попадает под «вредный» класс условий.
Ключевые слова: Кунгурская Ледяная пещера, радиологический мониторинг, радиационный фон, радон, торон, специальная оценка условия труда.
Введение. Вопросы, связанные с радиационной безопасностью (изучение радиационного фона, концентраций радона и его дочерних про-
дуктов), несомненно, являются актуальными в области исследования пещер. Основной источник альфа-радиации - радон - бесцветный тяжелый газ, не имеющий запах и вкуса, образуется при распаде радия. Последний же является продуктом распада урана, который в разных концентрациях содержится во всех горных породах. В свою очередь, радон легко высвобождается в атмосферу с образованием радиоактивных частиц. Уровни альфа-радиации в пещерах из-за ограниченной интенсивности воздухообмена обычно превышают атмосферные значения в несколько раз. Большие дозы радиации могут привести к развитию лучевых болезней, поэтому оценка радиологического риска должна учитываться при проведении работ в пещерах, при ведении экскурсионной деятельности, а также это является важной информацией для спелеолюбителей, которые планируют посещение пещер.
За последние несколько лет стремительные темпы по всему миру набирают исследования в области оценки радиационной обстановки пещер, поскольку они во многих странах представляют собой экономический интерес. Так, в наиболее посещаемых пещерах Румынии, Чехии, Греции, Испании, Китая, Вьетнама, Словакии и других стран выполнен ряд работ, посвященных их радиационной безопасности [15 - 20]. Данные наблюдений позволили выявить пространственно-временные изменения концентрации радона в атмосфере пещер и оценить его влияние на туристов и сотрудников, а также проследить его сезонную изменчивость.
Проблема радона в некоторых пещерах СНГ была освещена в статье Климчука А.Б. и Наседкина В.М. «Радон в пещерах СНГ» и в книге В.Н. Дублянского «Занимательная спелеология» [2, 7]. В обзорах отечественных исследователей представлена информация о содержании радона и торона в Новоафонской, Воронцовской, Левобережной, Жемчужной пещерах. Отмечено, что концентрация радона может заметно различаться в пещерах одного региона и одного массива, а также носит сезонный характер и зависит от гидродинамических характеристик и геологических изменений полостей, например, тектонических движений и явлений [8, 9].
Кунгурская Ледяная пещера - одна из немногочисленных обустроенных пещер России, где ведется масштабная экскурсионная деятельность. Помимо экскурсионного обеспечения в пещере проводятся научные наблюдения за ее состоянием: микроклиматический, гляциологический, гидрогеологический, гидрохимический, геологический мониторинг и маркшейдерский контроль. Вопросы обеспечения безопасности людей при проведении работ и экскурсий являются ключевыми при изучении пеще-
Первые замеры радиоактивности в Кунгурской Ледяной пещере проведены в летний период 1992 г. В этот период зарегистрирована повышенная гамма-активность, которая в 5 - 10 раз превышала фоновые значения радиоактивности на поверхности [3, 10, 11]. Эти замеры заставили за-
думаться об источнике поступления радиоактивных веществ. Высказано предположение о влиянии глинистых отложений пещеры на повышенные параметры радиоактивности внутри карстового массива. Но вопрос так и остался открытым и требовал дополнительных исследований.
Следующие детальные исследования в пещере по измерению концентрации радона и гамма-фона проведены спустя семь лет в период с июля 1999 г. по апрель 2000 г. студентами ПГУ., а также летом 2001 г. [3, 10]. В литературе же встречается упоминание про исследования, выполненные в 1995 г., но данные замеров там не представлены [12]. По результатам исследований 1999 - 2000 гг. установлено, что гамма-фон изменяется посезонно и приобретает максимальные значения в летний период. В этот период проведены также замеры активности воздуха и грунта и учтены данные геологического строения карстового массива. Предположили, что основной причиной повышения фона является гамма-излучение не радионуклидов, входящих в состав горных пород, а присутствующих в виде аэрозолей в воздухе пещеры дочерних продуктов радона — свинца-214 (радий В) и висмута-214 (радий С). В источнике [13] указано, что по результатам исследований радона в пещере в 1999 - 2000 гг. радиационная обстановка требует тщательной проверки, поскольку характеризуется как сигнальная. В то же время в другом источнике [12] представлены данные, которые противоречат предыдущим выводам: посещение пещеры является абсолютно безопасным, но при измерении содержания радона следует учитывать не чистое время пребывания человека в пещере, а еще и тот фактор, что одежда хорошо адсорбирует радон и его продукты распада. Для получения опорных результатов радиоэкологического обследования рекомендовано организовать мониторинг радиационной обстановки в экскурсионной части Кунгурской Ледяной пещеры, в доступных гротах заповедной зоны и на поверхности Ледяной горы, при которых необходимо учитывать особенности, обуславливающие повышенную активность и сезонную изменчивость параметров радиоактивности.
В 2006 г. по результатам предыдущих исследований и работ, проведенных в мае - ноябре 2006 г., разработана методика радиологического мониторинга в Кунгурской Ледяной пещере [14]. Также подтверждено, что наибольшая концентрация радона фиксируется с летнее (теплое) время, а весной он поступает в пещеру из недр, когда поток воздуха с поверхности затруднен. Выданы рекомендации по расчёту персональной дозы облучения для каждого работника и по проведению дозиметрического контроля персонала пещеры.
Сотрудниками Кунгурской лаборатории-стационара в период с 2008 гг. по 2010 гг. проведены замеры радона в пещере в рамках договора с ООО «Сталагмит-Экскурс», результаты представлены в виде отчетов радиологического обследования Кунгурской Ледяной пещеры. Подтверждены прогнозы предыдущих исследований, при которых доза внутреннего
облучения от интеграции дочерних продуктов радона превышает допустимый годовой уровень 5 мЗв/год. Предложены меры по временному ограничению нахождения сотрудников в пещере, рекомендованы мероприятия по оценке эффективной дозы облучения с периодичностью раз в месяц.
Последние замеры, помимо приведенных в данной статье, выполнены в летний период 2018-2019 гг. [1]. Произведены измерения гамма-(рентгеновского) излучения, определены концентрации радона и торона. Но полученных данных было недостаточно для объективной оценки радиационной обстановки в Кунгурской Ледяной пещере. Для этих целей требуется постоянный мониторинг динамики концентраций радона и данных радиационного фона.
Таким образом, проблема радиационной безопасности в КЛП поднимались не раз, но чаще исследования имели эпизодический характер. В данной работе, помимо замеров радиационного фона, концентрации радона и торона, для детальной оценки радиационной безопасности учтены микроклиматические показатели (температура, влажность), направление и скорость потока воздуха и освещенность.
В последующих разделах приводится краткое описание объекта исследований, детальная характеристика методов и приемов, используемых для сбора данных, результаты мониторинга и их анализ и в конце представлены выводы с оценкой радиационной обстановки в КЛП.
Материалы и методы. Кунгурская Ледяная пещера находится на северо-восточной окраине г. Кунгура Пермского края на правом берегу р. Сылва. В геоморфологическом отношении территория приурочена к северному окончанию Уфимского плато. Вся пещера располагается в пределах южного склона массива Ледяной горы, которая представляет собой платообразную закарстованную возвышенность с абсолютными высотами до 200 м и входит в состав денудационной равнины Среднего Предуралья. Три входа в пещеру, естественный и два искусственных (входной и выходной тоннели длиной 40 и 101 м) расположены у подножия Ледяной горы, на абсолютных отметках 123, 120 и 131 м соответственно. [4, 6]. Максимальная амплитуда в пещере составляет 36,3 м. Сама пещера представляет собой лабиринт, состоящий из гротов и соединяющих их узких проходов.
Главной целью данных исследований была оценка радиационной обстановки в пещере путем проведения радиологического мониторинга и исследование её зависимости от различных факторов. Для этого были поставлены следующие задачи: измерение концентраций радона и торона в летний и зимний период; изучение радиационного фона в пещере в разных гротах и галереях в течение года; микроклиматические исследования (замеры температуры воздуха, влажности, скорости воздушного потока, освещенности); оценка радиологического риска для работников и посетителей пещер. Кроме того, была проведена попытка расчета специальной оценки условий труда (далее СОУТ).
В данной статье представлены результаты замеров, которые проводились в экскурсионной части пещеры в 2021 г. В дальнейшем планируется и проведение полного цикла замеров и в Заповедной части пещеры. Исследования радиационной обстановки продолжаются в 2022 году.
Мониторинг радиационной безопасности в КЛП проведён на основе двух экспресс-методов. Первый - метод измерения объемной активности короткоживущих дочерних продуктов радона (далее ДПР), включая «мгновенное» значение эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА), второй - измерение мощности эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения (гамма-фона).
Для измерения объемной активности радона использовался радиометр аэрозолей РАА-10, который предназначен для экспрессных измерений ЭРОА радона (222Яп) и ЭРОА торона (220Тп) в воздухе жилых и рабочих помещений, а также на открытом воздухе при контроле за соблюдением санитарных норм (СанПиН 2.2.2.542-96). Принцип работы основан на осаждении дисперсной фазы короткоживущих дочерних продуктов деления радона из контролируемого воздуха на аэрозольный спектрометрический фильтр АФА-РСП 10 с последующим измерением их активности по числу зарегистрированных альфа-частиц от ЯаЛ, ЯаС и ТпС и вычислением значений ЭРОА 222Яп и ЭРОА 220Тп.
Измерения радона и торона выполнялись на 12 точках контроля в летний (июль) и зимний (январь) периоды 2021 года (рис. 1). Точки контроля располагались непосредственно на экскурсионных площадках в наиболее крупных гротах пещеры. Измерения активности ДПР производились на аэрозольных фильтрах АФА-РСП-10 после прокачки 45 литров воздуха. Режим - автоматический, 5 минутный альфа-спектрометрический. Трижды в точках с наивысшими значениями ЭРОА дополнительно применен 15 минутный «марковский режим», когда через фильтр прокачивалось 150 литров воздуха. Прибор находился в устойчивом положении на высоте 1,5- 1,7 м от площадки грота пещеры. Полученные данные сравнивали с предельно допустимой концентрацией (ПДК), взятую из норм радиационной безопасности НРБ-99/2009 (СанПиН 2.6.1.2523 - 09). ЭРОА для радона составляет 310 Бк/м3, для торона - 68 Бк/м3.
В рамках радиологического мониторинга замеры гамма-излучения в гротах и проходах КЛП производились посезонно на протяжении года. Замеры радиационного фона велись на 36 точках контроля, для чего было использовано два дозиметра: дозиметр РАДЭКС РД1503 и дозиметр-радиометр МКС-01СА1. Дозиметр РАДЭКС РД1503 предназначен для оценки мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения в бытовых условиях, а также может быть использован для работы с источниками ионизирующих излучений. Кроме того, он позволяет обнаруживать загрязненность объектов бета-активными радионуклидами. Диапазон показаний мощности амбиентного эквивалента дозы от 0,05 до 10 мкЗв/ч. Дозиметр-
радиометр МКС-01СА1 представляет собой профессиональный прибор, используемый для проведения измерений мощности дозы рентгеновского (гамма) излучения и амбиентной эквивалентной дозы. Также с его помощью возможно определение плотности потока а- и в-частиц, излучаемых поверхностями. Диапазон измерения мощности дозы от 0,1 до 1000 мкЗв/ч. ПДК или мощность эффективной дозы гамма-излучения по нормам составляет 2,5 мкЗв/ч.
Рис. 1. Точки радиологического мониторинга: 1 - границы экскурсионной части пещеры; 2 - границы заповедной части пещеры; 3 - точки замеров радиационного фона, температуры воздуха, влажности, скорости воздушного потока, освещенности; 4 - точки замеров радона и торона
В рамках микроклиматического мониторинга в гротах и проходах КЛП производились замеры температуры воздуха и влажности. Для построения графиков использовалась среднесуточная температура воздуха. Во всех гротах, за исключением гротов Полярный (юго-западная часть),
Коралловый, Колизей, Длинный, Лукина и Вышка, измерение температуры воздуха проводилась логгерами автоматической фиксации HOBO Water Temp Pro v220 с периодичностью 1 раз в 60 минут. В гротах, где отсутствуют датчики, замеры температуры производились по термометрам ТМ-08 с ценой деления 0,1 градуса.
Измерения скорости воздушного потока производились с помощью анемометра со встроенной крыльчаткой большого диаметра TESTO 417. Для замеров влажности и освещенности использовались термогигрометр -люксметр «ТКА-ПКМ»43, термогигрометры Testo 610, Fluke 971. Замеры производились в тех же точках, что и замеры радиационного фона.
Для предварительной оценки СОУТ учитывались следующие факторы: температура, влажность, искусственная освещённость, ионизирующее излучение, а также тяжесть и напряженность труда. Расчет проводился лишь для зимнего периода в связи с недостаточным количеством данных по летнему периоду.
Результаты. По данным, полученным в рамках радиологического мониторинга, были построены графики сезонных изменений параметров температуры воздуха в гротах пещеры, радиационного фона, зимних и летних значений замеров радона и торона. На основе представленных данных выполнен анализ радиационной обстановки и оценены специальные условия труда для рабочих пещеры. Температура в гротах изменяется в соответствии с метеорологическими параметрами на поверхности, что хорошо отражено на графике (рис. 2). В первых гротах, расположенных в при-входовой части, температура в течение всего исследуемого года изменялась от -9 °С до 0 °С. В остальных гротах температура была всегда выше 0 °С.
Значения радиационного фона в течение года варьировали от 0,03 до 0,96 мкЗв/ч, при этом наблюдалась тенденция увеличения показателей при движении к выходу из пещеры (рис. 3). Что касается сезонных изменений, то минимальные значения радиационного фона характерны для зимнего периода (0,03...0,15 мкЗв/ч), максимальные - для летнего (0,12...0,89 мкЗв/ч). Но стоит отметить, что весной в выходных тоннелях пещеры и на площадке возле выхода гамма-фон достигал наиболее высоких значений (0,91.0,96 мкЗв/ч) за весь период наблюдений.
Значения радона и торона были определены для двух сезонов: лето и зима (рис. 4). В зимний период зафиксированы самые низкие значения радона (11.56 Бк/м3) и торона (3 Бк/м3). Также хорошо прослеживается изменение концентрации радона по гротам: минимальные значения (11.29 Бк/м3) зафиксированы в привходовой и выходной частях пещеры (гроты Данте, Малый Крестовый, Руины, Лукина и Вышка). В средней части пещеры концентрация изменяется от 31 до 88 Бк/м3.
Рис. 2. Сезонные значения температуры воздуха в гротах пещеры
Рис. 3. Сезонные значения радиационного фона в точках замера
В летний период величина радона превышала в разы зимние показатели и изменялась от 138 до 6653 Бк/м3; значения торона оставались
прежними, за исключением трех гротов (Малый Крестовый, Великан и Вышка), где его содержание повысилось до 5.7 Бк/м3. Максимальные значения радона в летний период фиксировались в центральной части в гроте Дружбы Народов (3520 Бк/м3) и на выходе из пещеры - в гротах Великан (6653 Бк/м3) и Вышка (4214 Бк/м3).
На основе существующего регламента проветривания сотрудниками проводится регулирование естественного воздушного потока в пещере: в теплое время (при температуре выше 0 °С) в пещере используется режим проветривания, при котором во входном и выходном тоннелях шлюзовые двери закрыты, в холодное (при температуре ниже 0 ° ) - двери входного шлюза открыты, а двери выходной шлюзовой части закрыты [5]. Движение воздуха происходит под влиянием естественной тяги, за счет разностей плотностей наружного и пещерного воздуха. Определение направления движений и скоростей потоков воздуха проводилось посезонно, наиболее важные периоды замеров - лето и зима.
а о 2000 4000 6000 8000 Бк*м' б 0 2 4 6 8 Бк*м3
гр. Данте гр. Мал. Крестовый гр. Руины гр. Метеорный гр. Центральный гр. Эфирный гр. Др. Народов гр. Хлебниковых гр. Длинный (Зап. часть).
гр. Великан гр. Лукина гр. Вышка (выход)
Рис. 4. Сезонные значения радона (а) и торона (б) в точках замера
В зимний период потоки теплого воздуха поднимаются по вертикальным каналам из гротов на поверхность земли, а холодный и более плотный атмосферный воздух подсасывается в них по системам горизонтальных галерей и поступает внутрь пещеры через входной тоннель и старый вход. Скорость воздушных потоков постепенно затухает с удаленностью от входа и меняется от 3,85 до 0,05 м/с.
В летнее время направление воздушного потока изменяется на противоположное: более холодный воздух вытекает из каналов в бортах мас-
\
/ /ч
/
0 20 40 60 80 100
Бк*м5
гр. Данте гр. Мал. Крестовый ^^^^^^ гр. Руины гр. Метеорный ^^^^^ гр. Центральный ^^^^^ гр. Эфирный гр. Др. Народов гр. Хлебниковых гр. Длинный (Зап. часть).
гр. Великан гр. Лукина гр. Вышка (выход) ^^^^^^
сива Ледяной горы, а с ее поверхности подсасывается более теплый воздух. Замеры, выполненные в летний период, показали, что скорость движения воздушным масс ощущается, но она настолько мала, что не фиксируется приборами. В весенний и осенний периоды скорость движения воздушных потоков близка к нулю.
Замеры по относительной влажности проводились зимой, данные по летнему периоду на данный момент отсутствуют. В зимний период средняя относительная влажность в пещере составила 78,4 %. Наибольшая влажность зафиксирована в гротах Великан (93,5 %), Длинный, Романтиков, Лукина (93,1 %) и Хлебниковых (93 %). Наименьшие значения влажности зафиксированы в привходовой части пещеры: в гротах Бриллиантовый (41,3 %) и Полярный (44,3 %), что связано с режимом проветривания пещеры.
Для удобства интерпретации и представления, данные по освещённости представлены в виде среднегодовых значений и разделены на две группы: первая - гроты с освещенностью менее 10 лк (19 пунктов замеров), вторая - с освещенностью более 10 лк (15 пунктов замеров). Минимальные значение освещенности (0 - 1 лк) зафиксированы в следующих гротах: Морское Дно, Эфирный, Центральный, Др. Народов, Длинный, Вышка. Максимальные значения освещенность больше (более 90 лк) зафиксированы во входном тоннеле и проходе Озорные повороты.
Расчет СОУТ проводился в соответствии с «Руководством по гигиенической оценки-факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификации условий труда (Р 2.2.2006 - 05) для рабочей группы, состоящей из 6 человек (2 инженера, 2 рабочих по пещере, 2 экскурсовода). В качестве исходных данных брали 8-часовой рабочий день, в т.ч. 4 часа испытуемые проводили за работой в пещере и 4 часа - в кабинете. Средняя минимальная температура в зимний период в пещере в точках замера равнялась 1,2 °С, средняя скорость воздушных потоков - 0,4 м/с. В подземных условиях оценивалась искусственная освещенность по свето-диодам, поскольку естественное отсутствует, в офисных условиях оценивалась как естественная, так и искусственная освещенность.
Также предварительно были определены ведущие факторы рабочей среды, оказывающие влияние на сотрудников, и проведены их замеры. Основные факторы - тяжесть и напряженность, которая определялась аналитически, исходя из особенностей выполняемых должностных обязанностей.
Выполненные замеры в пещере для оценки радиационной безопасности позволили установить следующее. Мощность эффективной дозы излучения (радиационный фон) в пещере изменяется посезонно и не превышает ПДК (2,5 мкЗв/ч). Максимальные значения гамма-активности зафиксированы в весеннее-летний период, когда движение воздушных потоков в пещере минимально за счет закрытых шлюзовых дверей. В зимний
период в условиях проветривания пещеры, когда наружный воздух поступает в гроты, концентрация радиационного фона минимальна. Для оценки взаимосвязи радиационного фона с температурой в точках замеров использовали корреляционный анализ. Взаимосвязь оценивалась путем расчета коэффициента ранговой корреляции Спирмена (ту), поскольку исследуемые параметры не подчиняются закону нормального распределения. В теплое время года (весна, лето и осень) установлена статистически значимая связь среднего и сильного характера (ту = 0,55 - 0,74; ^ 0,05 = 0,34; п = 34) между параметрами, в зимний период статистически значимая связь отсутствует (ту = 0,12; ^ 0,05 = 0,34; п = 34). То есть, сезонные изменения параметров радиационного фона напрямую связаны с микроклиматическими параметрами и с соблюдение регламента проветривания, который установлен для Кунгурской пещеры, и в основном контролируется особенностями и сезонным характером циркуляции воздуха в карстовой системе.
Расчет дозовой нагрузки показал, что концентрация торона в летний и зимний периоды в норме, не превышает ПДК (68 Бк/м3) и не превышает порог измерений используемого радиометра. ЭРОА радона в зимний период не вызывает опасений, все показатели в 9 раз ниже нормы (310 Бк/м3). В то же время летом концентрация радона в 7 раз превышает ПДК. Наибольшие значения зафиксированы в гроте Великан (6653 Бк/м3) и Вышка (4214 Бк/м3). Аномально высокие концентрации радона летом в этих гротах возможно связаны с особенностью циркуляции воздушных потоков в пещере в летний период, удаленностью гротов от входа, наклонным расположением (45% градусов) 100-метрового выходного тоннеля, а также минимальным воздухообменом через трещины массива.
Среднегодовые значения по радону (ЭРОА^р = 1112 Бк/м3) в пещере также превышают разрешенные уровни облучения для людей. Превышение предельно допустимых концентраций предполагает, что требуется организация постоянного радиационного мониторинга, а также необходимо произвести расчеты по ограничению пребывания экскурсоводов, рабочего персонала и научных работников по времени в подземных условиях. По данным 2007 г. время пребывания в пещере в теплый период ограничивалось 189 часами. Наши расчеты показали, что допустимое время пребывания в летнее время в пещере составляет 228 часов. Это время рассчитано с учетом (фиксированным ЭРОА радона в воздухе) допустимой эффективной дозы облучения работника за год (5 мЗв/год) и коэффициента перехода от ЭРОА к эффективной дозе (10 нЗв/Бк*ч*м- 3).
С учетом комбинированного действия факторов рассчитаны и оценены по критериям условия труда в зимний период. По микроклиматическим параметрам и освещенности оценка условий труда соответствуют классам 3.1 и 3.4 - «вредный». По напряженности (эмоциональным и интеллектуальным нагрузкам, режиму работы) для всех испытуемых условия труда относятся к классу 3.3 - «вредный». Тяжесть труда (физические
нагрузки) соответствуют допустимому классу условий - 2.
Выводы. Цель мониторинговых радиологических исследований заключалась в изучении радиационной обстановки в Кунгурской Ледяной пещере и оценки специальной оценки условий труда сотрудников.
В течение годового цикла гамма-фон во всех точках замеров был в пределах нормы, повышаясь в весенне-летне-осенний период года и понижаясь в зимний. Корреляционный анализ также подтвердил зависимость распределения показателей радиационного фона от температуры в разные сезоны года. Максимальные значения уровня гамма-фона зафиксированы в удаленных от входа частях пещеры, независимо от времени года, что связано с плохой вентиляцией в этой части пещеры. В течение года двери выходного тоннеля закрыты, поэтому проветривание здесь сведено к минимуму.
Значимые для расчета дозовой нагрузки уровни ЭРОА торона не обнаружены. Наибольшие концентрации радона зафиксированы в теплое (летнее) время года, что подтверждает ранее установленные закономерности распределения радона в воздухе пещеры. В это время значения радона превышают величины, разрешенные нормами радиационной безопасности (НРБ-99). Стоит обратить внимание на аномально высокие значения ЭРОА радона в пещере в этот период. Абсолютный максимум фиксировавшегося мгновенного значения составил 6653 Бк/м3. Скорее всего, это локальные превышения, связанные с морфологическими и структурными особенностями строения пещеры.
По данным содержания радона в пещере для летнего периода рассчитан временной интервал нахождения людей в пещере, который составил 228 часов. Таким образом, подтверждено, что концентрация радона, торона и уровень гамма-активности зависит от температуры и воздухообменом между пещерой и поверхностью. Для обеспечения безопасной работы персонала КЛП и научных сотрудников, требуется проведение постоянного радиологического мониторинга. По предварительной оценке, СОУТ с учетом оценки всех выделенных факторов только тяжесть труда соответствует «допустимому» классу условий труда. Микроклимат, освещенность и напряженность труда соответствуют «вредному» классу труда. Следовательно, общая оценка труда на основе всех параметров будет попадать под «вредный» класс условий. Эти данные получены только для зимнего периода, поэтому для оценки условий труда в летний период, требуется провести сбор дополнительных данных.
Список литературы
1. Бламыков М.В. Характеристика изменений вентилирования холодного воздуха и радиационный мониторинг в Кунгурской Ледяной пещере в период 2018-2019 гг. // Горное эхо. 2019. Т.76. № 3. С. 9-13.
2. Дублянский В.Н. Занимательная спелеология. Издательство: Урал ЛТД. 2000. 528 с.
3. Дублянский В. Н. Кунгурская Ледяная пещера: опыт режимных наблюдений. Екатеринбург: УрО РАН. 2005. 375 с.
4. Кадебская О.И. Геологическое состояние Кунгурской Ледяной пещеры и прилегающей территории, ее охрана и рациональное использование: автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Пермь. 2004.
5. Красиков А.В., Казанцева А.С. Факторы, влияющие на динамику содержания CO2 в пределах подземного пространства (на примере Кунгурской Ледяной пещеры) // Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар. 2019. № 9. С. 3-9.
6. Красиков А. В., Казанцева А. С., Богомаз М. В. Многопрофильный мониторинг в Кунгурской Ледяной пещере // Горный журнал. Москва. 2018. № 6. С. 60-64.
7. Климчук А.Б., Наседкин В.М. Радон в пещерах СНГ // Вестник Киевского карстолого-спелеологического центра, 1992. № 4 (6). С. 21-35.
8. Климат Новоафонской Пещеры / Б.Р. Мавлюдов [и др.] // Вопросы географии. Сб. 147. Спелеология и карстоведение. 2018. С. 218-243
9. Мазина С.Е., Лащенова Т.Н. Экологические и гигиенические вопросы безопасности пещер // Вопросы географии. Сб. 147. Спелеология и карстоведение. 2018. С. 342-362.
10. Радиоактивность и инженерно-геологические особенности карстовых массивов / Н.Г. Максимович, В.А. Гершанок, О.Ю. Мещерякова, А.В. Растегаев // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 4.
11. Поносов В.А., Катаев В.Н. О повышенном радиационном фоне в Кунгурской пещере // Вестн. Киев. карстолого-спелеол. Центра. Киев, 1992. №4 (6). С. 36.
12. Поносов В.А., Степанов Ю.И. Экологические аспекты радиоактивности Кунгурской Ледяной пещеры // Кунгурская Ледяная пещера. 300 лет научной и туристической деятельности: материалы конференции. Кун-гур, 2003. С. 180-183.
13. Радиоэкологический фактор Кунгурской Ледяной пещеры / Б.В. Тестов [и др.] // Кунгурская Ледяная пещера. 300 лет научной и туристической деятельности: материалы конференции. Кунгур, 2003. С. 172-175.
14. Тестов Б.В. Разработка методики радиологического мониторинга и проведение радиологического обследования КЛП: отчет о НИР: ФГНУ «Естественнонаучный институт», Пермь, 2006. 38 с.
15. Distribution of radon gas in romanian show caves and radiation safety / B. Burghele [et al.] // Radiation Protection Dosimetry, Bucharest, Romania, 2018. .Р 1-5.
16. Margineanu R.M. Radon measurements in underground mines and caves from several European countries // AIP Conference Proceedings 2076, 050004. 2019. https://doi.org/10.1063/1.5091643.
17. Human exposure to radon radiation geohazard in Rong Cave, Dong Van Karst Plateau Geopark, Vietnam / Nguyet [et al.] // Vietnam Journal of Earth Sciences. 2018. 40(2). Р. 117-125. DOI:10.15625/0866-7187/40/2/11092.
18. Continuousmonitoring of radon gas as a tool to understand air dynamics in the cave of Altamira (Cantabria, Spain) / C. Sainz [et al.] // Science of the Total Environment 624. 2018. Р. 416-423
19. Seasonal variation of radon and CO2 in the Vazecká Cave / Smeta-nová [et al.] // Slovakia. Nukleonika. 2020. 65(2). Р. 153-157. DOI: 10.2478/nuka-2020-0025
20. Spatiotemporal variations of radon concentration in the atmosphere of Zhijindong cave (China) / X. Weng [et al.] // Atmosphere. 2021. 12, 967. https://doi.org/10.3390/atmos12080967.
Красиков Алексей Викторович, инженер, асп., [email protected], Россия, Пермь, Горный институт УрО РАН
Казанцева Алена Сергеевна, канд. геол.-минерал. наук, науч. сотр., доц., [email protected], Россия, Пермь, Горный институт УрО РАН; Пермский государственный национальный исследовательский университет
RADIOLOGICAL MONITORING AND ASSESSMENT OF THE RADIATION SITUATION IN THE KUNGUR ICE CAVE
A. V. Krasikov, A. S. Kazantseva
This article presents the results of comprehensive radiological studies conducted in 2021 in order to assess the radiation situation in the Kungur Ice Cave (hereinafter referred to as the KIC). Since the cave is a fairly popular sightseeing object, therefore, the safety of both tourists and workers is a key task for scientific study. The radiation safety assessment was carried out taking into account the parameters of the radiation (gamma) background, measurements of radon and thoron concentrations, microclimatic indicators (air temperature, humidity), airflow rate, illumination and calculation of the indicator of a special assessment of working conditions (SAWC). Such comprehensive and detailed studies were conducted in the KIC for the first time, allowing some patterns to be identified and confirmed. For the indicators of gamma-activity and radon concentration, there is a clear dependence on the season of the year, which is directly related to microclimatic indicators, as well as to compliance with the ventilation regulations that have been established in the cave. The applied ventilation modes provide safe values of the radiation background and toron. In the summer months, the average radon content in the cave exceeds the maximum permissible concentrations by a factor of 7, which required calculation of the time of work in the cave. For the first time, special assessment of working conditions has been calculated for Kungur Ice Cave, but only for the winter period. The SAWC is defined for a working group consisting of engineers, workers and guides, taking into account such parameters as temperature, illumination, humidity, severity and intensity of labor and ionizing radiation (radiation background).According to preliminary data, the overall assessment of labor based on all parameters falls under the "harmful" class of conditions.
Key words: Kungur Ice Cave, radiological monitoring, radiation background, radon, toron, special assessment of working conditions.
Krasikov Alexey Viktorovich, engineer, TSA., [email protected], Russia, Perm, Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Kazantseva Elena Sergeevna, PhD in geology.-mineral sciences, associate professor, [email protected] , Russia, Perm, Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; associate professor, Perm State National Research University
Reference
1. Blamykov M.V. Characteristics of changes in cold air ventilation and radiation monitoring in the Kungur Ice Cave in the period 2018-2019. // Gornoe echo. 2019. Vol.76. No. 3. pp. 9-13.
2. Dublyansky V.N. Entertaining speleology. Publishing house: Ural LTD. 2000.
528p.
3. Dublyansky V. N. Kungur Ice cave: the experience of routine observations. Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2005. 375 p.
4. Kadebskaya O.I. The geological condition of the Kungur Ice Cave and the adjacent territory, its protection and rational use: abstract. ... candidate of Geographical Sciences. Perm. 2004.
5. Krasikov A.V., Kazantseva A.S. Factors influencing the dynamics of CO2 content within the underground space (at least at the Kungur Ice Cave) // Bulletin of the IG Komi National Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. Syktyvkar. 2019. No. 9. pp. 3-9.
6. Krasikov A.V., Kazantseva A. S., Bogomaz M. V. Multidisciplinary monitoring in the Kungur Ice Cave // Gorny zhurnal. Moscow. 2018. No. 6. pp. 60-64.
7. Klimchuk A.B., Nasedkin V.M. Radon in the caves of the CIS // Bulletin of the Kiev Karstological and Speleological Center, 1992. No. 4 (6). pp. 21-35.
8. The climate of the New Athos Cave / B.R. Mavlyudov [et al.] // Questions of geography. Sat. 147. Speleology and karst studies. 2018. pp. 218-243
9. Mazina S.E., Lashchenova T.N. Ecological and hygienic issues of cave safety // Questions of geography. Sat. 147. Speleology and karst studies. 2018. pp. 342-362.
10. Radioactivity and engineering-geological features of karst massifs / N.G. Maksi-movich, V.A. Gershanok, O.Yu. Meshcheryakova, A.V. Rastegaev // Modern problems of science and education. 2011. № 4.
11. Ponosov V.A., Kataev V.N. On the increased radiation background in the Kungur cave // Vestn. Kyiv. Karstologo-speleol. Center's. Kyiv. 1992. No.4 (6). pp. 36.
12. Ponosov V.A., Stepanov Yu.I. Ecological aspects of radio activity of the Kungur Ice cave // Collection of scientific tr. Kungurskaya Ice cave. 300 years of scientific and tourist activity: conf. Kungur, 2003. pp. 180-183.
13. Radioecological factor of the Kungur Ice cave / B.V. Testov [et al.] // Collection of scientific tr. Kungur Ice Cave. 300 years of scientific and tourist activity conf. Kungur, 2003. pp. 172-175.
14. Testov B.V. Development of a radiological monitoring methodology and conducting a radiological examination of the CLP: research report: Federal State Budgetary Scientific Institution "Natural Science Institute", Perm. 2006. 38 p.
15. Distribution of radon gas in the Romanian caves of Shaw and radiation safety / B. Burgele [et al.] // Radiation Protection Dosimetry, Bucharest, Romania, 2018. .P 1-5.
16. Margineanu R.M. Radon measurements in underground mines and caves of several European countries // Proceedings of the AIP 2076, 050004. 2019 conference.
https://doi.Org/10.1063/1.5091643 .
17. Geo-hazard of radon radiation exposure to humans in the Rong Cave, Dong Van Karst Plateau Geopark, Vietnam / Nguet [et al.] // Vietnamese Journal of Earth Sciences, 2018. 40(2). pp. 117-125. DO:10.15625/0866-7187/40/2/11092.
18. Continuous monitoring of radon gas as a tool for understanding the dynamics of air in the Altamira cave (Cantabria, Spain) / S. Sainz [et al.] // Science of the environment as a whole 624. 2018. pp. 416-423
19. Seasonal fluctuations of radon and CO2 in Vazhetska cave / Smetanova [et al.] // Slovakia. A nuclear expert. 2020. 65(2). pp. 153-157. DOI: 10.2478/nuka-2020-0025
20. Spatiotemporal variations of radon concentration in the atmosphere of Zhijindong Cave (China) / X. Van [et al.] // Atmosphere. 2021. 12, 967. https://doi.org/10.3390/atmos12080967.
УДК: 504.03:614.7
К ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ БЕСХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОТХОДОВ БЫВШЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
И.В. Май, Е.В. Максимова, С.В. Клейн
Актуальность исследования определена потенциальной опасностью отходов бывшего горноперерабатывающего предприятия для здоровья населения. Установле-но, что при загрязнении атмосферного воздуха пылью и тяжелыми металлами (свинцом, кадмием, медью и пр.) были созданы условия возникновения неприемлемого риска развития онкологических заболеваний; высокого неприемлемого риска развития заболеваний органов дыхания, центральной нервной системы и умеренного риска нарушений функций системы крови. Риски реализуются в виде дополнительных заболеваний взрослых и детей. Ассоциация заболеваний с воздействием компонентов отходов подтверждается более высоким, чем в группе сравнения, содержанием в крови жителей ряда тяжелых металлов. Ситуация требует разработки и реализации мероприятий экологических, санитарно-гигиенического и медико-профилактического характера.
Ключевые слова: отходы бывшей экономической деятельности, загрязнение окружающей среды, риск здоровью.
Введение. Приватизация в России государственной собственности на средства производства в середине 90-х годов прошлого века кроме многих позитивных и негативных последствий имело еще одно: оставление бесхозными места складирования и долговременного хранения промышленных отходов [1, 2]. Нередко объекты складирования отходов бывшей экономической деятельности оказывались небезопасными для здоровья и в течение многих лет загрязняли природную среду и среду обитания населения [3 - 5]. Примером такого объекта явились места складирования отходов бывшего горнодобывающего и перерабатывающего предприятия в г. Закаменске Республики Бурятия [6, 7].
