CC BY
13
Ukrainian Journal of Ecology
Ukrainian Journal ofEcoiogy, 2018, 8(3), 83-91
ORIGINAL ARTICLE
Radon in the spring water of the Zdolbuniv Region, Ukraine
O.O. Lebed1, V.O. Myslinchuk2, S.S. Trusheva1, Y.M. Mandyhra3, A.V. Lysytsya2
1National University of Water and Environmental Engineering, Rivne, Ukraine 2Rivne State University of Humanities, Rivne, Ukraine 3Epizootology Research Station of the Veterinary Medicine Institute, Rivne, Ukraine
E-mail: lysycya@ukr.net Received: 20.04.2018. Accepted: 22.06.2018
Large-scale studies of Radon-222 content in spring waters and the specific activity of spring soil determined in Zdolbuniv district of Rivne region for the first time. The purpose of the research is to determine the potential radiation hazard for the health of the population of the region. Another task is to create a detailed map of radon content in water sources. We measured in 2014-2017. We used the «Alfarad Plus» (water study) and the «Beta» radiometer (soil study). The value of radon volumetric activity in water samples varies in a wide range: from 2 Bq/dm3 to 14 Bq/dm3, the average value is 8.05 ± 0.91 Bq/dm3. We surveyed 58 water sources. The concentration of radon exceeded the norm (according to recommendations of US Environmental Protection Agency, USEPA) in 13 (22.4%) only. This is a radon concentration of slightly higher than 11.1 Bq/dm3, which is the limit value for the safety of radon content in non-drinking water. We compared average concentrations of radon in samples of water in the Zdolbuniv district with the capacity of effective doses in other countries. We examined the soil near the sources; the soil was low-activity for strontium-90 and cesium-137. Its specific activity is from 6 to 30 Bq/kg. The correlation of the soil specific activity with the bulk activity of radon in water detected. The results of the survey of drinking water sources allowed to divide them into radon content into three categories and to create a map of radon safety of natural sources of the region. Sources with a high concentration of radon are concentrated in a narrow strip 5-7 km wide. This strip extends from the south to the north of the area. Such, the concentration of sources with somewhat increased radioactivity of water explained, in our opinion, by the vertical fault that exists in the crystalline basement of the landscape. Radon enters through this fault in surface water sources. The calculations conducted by us have shown that the average annual effective doses of spring water used for consumption by the population are 1.68 mSv/year about. This does not exceed the lower limit specified by the recommendations of the International Commission on Radiation Protection (ICRP). Therefore, we proved that radon in the spring water of the Zdolbuniv district is practically not a threat to the health and life of people and domestic animals in the area.
Keywords: Radioactive gas in water; volumetric activity; effective dose
Вступ
Вщомо, що для основно''' маси населення найбтьш небезпечним джерелом радiацií е зовам не техногенн джерела, про як так багато говорять пкля авари на Чорнобильськм АЕС. Бтьше половини середньорiчноí дози юызуючого опромЫення населення планети припадае на джерела природного походження, в першу чергу Радон-222. Переважна ктьюсть дослщжень стосуеться внутршнього опромЫення легеыв, обумовлено! Ыгаля^ею Радону i його дочiрнiх продуклв розпаду, що призводить до пщвищення ризику виникнення онколопчних захворювань дихально!' системи (Chen, 2013; Peterson et al., 2013; Truta et al., 2014). Разом з тим, доцтьно звернути увагу i на радон розчинений у водi яка використовуеться для побутових потреб населення.
Радон - хiмiчний елемент VIII групи перюдично''' системи елеменлв, радюактивний Ыертний газ, який не мае запаху, кольору i смаку. ВЫ утворюеться при радюактивному розпадi радю який сам утворюеться в сери радюактивних розпадiв природного урану або торю Сьогодн вщомо 34 iзотопи радону з масовими числами вщ 195 до 228 i перюдами натврозпаду вщ мкросекунд до майже 4 дiб. 4 з них кнують в природ^ Ыши отримуються штучно. Вс iзотопи радону a-активни Серед природних iзотопiв радону найбтьше значення, з точки зору юызацмного забруднення мае Радон-222, оскшьки в нього найбтьший перюд натврозпаду. Ункальы властивосп даного радюактивного газу, привели до його використання як геофiзичного маркера при визначенн прихованих розломiв в геолопчних структурах, в дослужены та прогнозуванн землетруав (Andreev et al., 2011; Tregub & Shumakova, 2015). Властивосп радону також використовуються при вивченн атмосферних процеав (Kritz et al., 1990). 1снують дослщження в яких властивосп радону використовуються в метеорологи, медицин^ дослужены динамки водних процеав в фунт (S'omka et al., 2013). Але найбтьша увага була придтена радону як одному з чинниюв радюлопчно! небезпеки здоров'я людини, осктьки люди послйно пщдаються впливу радону та його продуклв розпаду.
Основними джерелами радону в глобальнм атмосферi Землi е його надходження за рвними оцiнками з надр i з noBepxHi Землi (2000 Ki/piK), i3 поверхнi морського дна (500 Ki/piK), i3 поверхнi свiтового океану (30 Ki/piK), з родовищ фосфалв (3 Кi/рiк), iз вiдходiв пГд час видобутку урану (хвостосховищ - 2 Ki/рГк). Середнiй об'емний вмГст радону в атмосферi становить 6x10-18%, в 1 м3 повiтря за нормальних умов метиться 7x10-7 г радону.
КонцентрацГя 222Rn в атмосферному повпр залежить вiд вмiсту 238U та 226Ra в гiрських породах, фунтах i пiдземних водах, наявносп зон i площ з ураново-рудною мiнералiзацiею, наявностi розломiв в прських породах i корi, вивiтрювання, вщ коефiцiента еманування з Грунту, вГд властивостей i стану Грунту. Концентрацп Урану-238 i Торiю-232 в фунтах рiзних районiв Землi дуже вГдрГзняються, досягаючи максимальних величин в уранових провЫ^ях i районах, багатих на моноцитовi вiдкладення. Високi концентраци урану характеры для вивержених (магматичних) порГд, особливо грантв, а також темно кольорових сланцГв, осадових порГд, що мГстять фосфати, та метаморфiчних порГд, що утворилися з таких вiдкладiв. Грунти й уламковi вiдкладення, що утворилися в результат переробки цих порГд, також збагаченi ураном. КрГм цього, основними джерелами-утримувачами радону е прсью й осадовi породи, що мГстять уран (радiй) (Levyn, 2007).
Середнм вмГст Урану-238 на материках становить 3 мкг/т. При цьому результуюча активнГсть гГрських порГд у середньому становить 5x104 Бк/т. «Нормальними» в радГацГйному значеннГ прийнято вважати породи, у яких вмГст урану i торГю не перевищуе 2,5 мкг/т. До зон пГдвищеного ризику вГдносяться регГони, де на поверхню землГ виходять гранГт, гнейс, фосфорит тощо, вмГст урану i торГю в них може сягати 100 мкг/т i бГльше. На територГУ колишнього СРСР це, перш за все, Ельконський горст на Алданському щитГ, район УкраУнського кристалГчного масиву, Кокчетавський та БуреУнський масиви, Улутау, Каратау, деяк райони Таджикистану (Tyhonov, 2009; Outkin, 2000).
ВидГлення радону визначаеться як загальною радюактивнГстю гГрських порГд, так i Ух колекторськими властивостями (здатнГстю акумулювати радон) i коефГцГентом еманування (здатнГстю видГляти накопичений радон). У практицГ геолопчних дослГджень зафГксовано багато випадкГв, коли слаборадюактивы породи мГстять у своУх пустотах i трГщинах радон у кГлькостях, якГ у сотнГ й тисячГ разГв бГльшГ, нГж у бГльш радГоактивних породах. У насичених водою породах, що залягають нижче рГвня фунтових вод, переважае мГграцГя радону з потоком пГдземних вод у розчиненому виглядГ, тому породи, як залягають нижче рГвня фунтових вод, можна назвати зоною водноУ мГграцП' радону. У межах зони неповного водонасичення (вГд поверхнГ землГ до рГвня фунтових вод) переважае мГграцГя радону в газовГй фазГ в складГ Грунтового повГтря, i тому цю зону можна назвати зоною повГтряноУ мГграцГУ радону. МГграцГя радону в цих двох зонах вГдбуваеться, швидше за все, абсолютно незалежно. У зонГ водноУ мГграцГУ переважае горизонтальний перенос радону, у той час як в област повГтряноУ мГграцГУ перемГщення радону перенос вГдбуваеться переважно у вертикальному напрямку.
Величина радоновмкносп води пГд час виходу на поверхню землГ залежить вГд кГлькох умов:
• тривалосп контакту води з породою, яка видГляе радон;
• достатнГсть контакту для досягнення максимально можливого рГвня радГоактивностГ води;
• стан породи, яка видГляе радон (часто вГд цього стану залежить кГлькГсть газу, який видтяеться з неУ);
• умов, за яких радон переходить у рГдину (потужнГсть струменя води, що взаемодГе з породою, його подрГбненням, температура, вплив температури струменя на температуру породи, що змГнюе умови виходу i розчинностГ газу);
• шляху, якого водГ необхГдно пройти вГд пГдземного джерела радону до поверхнГ землГ (на цьому шляху вГдбуваеться поступовий процес його розпаду);
• пГдмГшування до води нерадюактивних рГдких i газових струменГв;
• механГчного видГлення радону з води бульбашками газу, якГ можуть видГлятися з самоУ рГдини, так i надходити в неУ ззовнГ (Baranov et al., 1930).
Для водопостачання найчаслше використовують пГдземнГ води з осадових порГд, в основному вапнякових, вони характеризуються найменшою радюактивнГстю. У поверхневих водах концентрацГя радону мГнГмальна, це пояснюеться сприятливими умовами для переходу його в атмосферу. 1з природних вод в атмосферу радон потрапляе за рахунок процеав дегазаци з виносом радону з повГтряних бульбашок, що мГстяться у водГ. НайбГльш Гнтенсивно цей процес вГдбуваеться пГд час розбризкування, випаровування й кипГння води.
У США рГвень вмГсту радону в фунтових водах коливаеться в межах вГд 10 до 100 Бк/дм3, в окремих районах доходячи до сотень i навГть тисяч Бк/дм3.
У водах озер i рГчок концентрацГя радону рГдко перевищуе 0,5 Бк/дм3, а в водах морГв i океанГв - не бГльше 0,05 Бк/дм3. ЕмГсП' радону з поверхнГ океанГв дуже малГ, в порГвняннГ з його континентальними емГаями, i не перевищують 0,1 Бк/(м2хс), вони на 2-3 порядки меншл нГж Гз земноУ поверхнГ. До радГоактивних прийнято вГдносити води, як мГстять Радон-222 з об'емною активною бГльшою 1,85x105 Бк/м3, РадГю-226 - з концентрацГею бГльшою 1 х10-8 г/м3 або урану - бГльшою 3x10-2 г/м3 (Bekman, 2008). РадГацГйна небезпека, викликана високими концентрацГями радону у водГ, визначаеться кГлькома причинами:
• споживанням води з пГдвищеною концентрацГею радону та продуклв його розпаду;
• переходом у повГтря значноУ частини радону при використаннГ води у побутових цГлях;
• переходом радону у повГтря закритих примГщень при використаннГ води в лазнях, душМ тощо.
Багато радону може мГстити вода з глибоких колодязГв або артезГанських свердловин, ГнодГ до 103 Бк/дм3. В пГдземних водах побутових анекай води, його концентрацГя може змГнюватися вГд 4-5 Бк/дм3 до 3-4 МБк/дм3, тобто в мГльйон разГв. Для прикладу, води з артезГанських свердловин, як використовують для питного споживання в смт. Маньювка (Черкаська область, УкраУна), мГстять радон з активнГстю до (1000-3000) Бк/дм3 (Zelensky et al., 2011); у пГдземних водах кристалГчного фундаменту в околицях Киева вмГст радону становить (70-1657) Бк/дм3 (Gudzenko et al., 2004). Якщо вважати, що людина в цГлому на рГзнГ потреби споживае за день 0,3 дм3 води, що мГстить 37 Бк/дм3 222Rn, то
розрахункова поглинена доза для шлунку дорiвнюe приблизно 0,02 мГр/рк, а поглинена доза вам типом людини буде приблизно в 100 рaзiв меншою.
Використання збагачених радоном вод для комунальних i господарських потреб призводитиме до потрапляння радону у повигря примщень, що додатково пщвищить радiацiйний фон.
Для точноУ оцЫки ефективних доз, обумовлених опромiненням радоном i його дочiрнiми продуктами розпаду, необхiдно враховувати механiзми накопичення у пщземних водах, Ух хiмiчний склад, пдрогеолопчний режим пiдземних вод, глибину водозабору, час транспортування тощо.
Внаслщок суттевоУ вiдмiнностi умов радононакопичення в пщземних водах, рiвня соцiально-економiчного розвитку краУни, систем екологiчно-санiтарного нагляду, законодавчо-нормативноУ бази, застосовуються рiзнi величини допустимих рiвнiв радону у водах. Так, у ФЫлянди та Швеци' гранично допустив концентраци встановлено на рiвнi 300 Бк/дм3, в 1рланди' - 200 Бк/дм3, в УкраУн - 100 Бк/дм3. Агентство з охорони навколишнього середовища США рекомендуе застосовувати граничну величину вмiсту радону у не питнiй водi на рiвнi 11,1 Бк/дм3, що, однак, не знайшло поки що вiдображення в американському нацюнальному стандартi якостi води (даний параметр не нормуеться). У росмських «Нормах радiацiйноУ безпеки» граничний рiвень вмiсту радону у вод^ при якому вже потрiбне втручання, встановлений на рiвнi 60 Бк/дм3 при вщсутносп у водi Ыших радiоактивних елементiв. До цього «Саытары правила i норми для централiзованого водопостачання» дозволяли користуватися водою з вмiстом радону до 120 Бк/дм3.
Мета до^джень: створення карти вмiсту Радону-222 у природних водних джерелах Здолбуывського району Рiвненщини i визначення потенцмноУ радiацiйноУ загрози для здоров'я населення регюну.
Матерiал i методи дослiджень
Для дослiдження природних водних джерел Здолбунiвщини на вмiст радону були органiзованi експедици' по выбору проб води та приджерельного фунту для вимiрювання об'емноУ активносп (ОА) води за Радоном-222 та питомоУ активностi (ПА) Грунту за Цезieм-137 та Стронцieм-90. Джерела району знаходяться в радiусi до 30 км. Проби води з природних джерел вщбирали в емкосп об'емом 1,5 дм3 шляхом Ух занурення в джерело i маркували (номер проби, дата i година выбору). Збiр зразкiв води та вимiрювання проводили вiдповiдно до тесту протоколу ^ЕРА (USEPA, 1991). Всього зiбрано зразки питноУ води з 58 природних джерел.
^м выбору зразкiв води, для визначення питомоУ активносп за Стронцieм-90 i Цезieм-137, вiдбирали проби верхнього шару фунту бтя джерел (масою до 1 кг). Всього зiбрано 14 зразюв поверхневого Грунту. Вiдiбранi проби зважували, висушували протягом трьох дiб при температурi 105-110 °С, розтирали у фарфоровiй ступцi та переноси в пронумеровав чашки Петри Залишкова вологiсть при вимiрюваннi ПА в уах зразках становила 3-5%. Вимiрювання ПА Грунту проводили за допомогою радiометра «Бета». Вказаний радюметр налаштований на реестрування р-частинок з енерпею близькою до 0,54-0,67 МеВ. В даний енергетичний дiапазон попадають р-частинки Стронцiю-90 i Цезiю-137. Питому активнкть проби визначали за формулою (1):
А = , (1)
Р
де Н - швидюсть лiчби радiометра (кiлькiсть вщлтв за одиницю часу) при завантаженн вимiрюваноУ проби, 1/с; Нф -швидюсть лiчби радiометра вiд фоновоУ проби, 1/с; Р - чутливкть радiометра, кг/(с*Бк).
Паралельно, при вiдборi кожноУ проби проводили триразове вимiрювання величини природного радiацiйного Y-фону за допомогою побутового дозиметра «Белла» та визначали його середне значення яке записували на маркувальну етикетку кожного зразка. Значення об'емноУ активносп радону природних джерел визначали за допомогою вимiрювального комплексу «Альфарад плюс», призначеного для моыторингу радону, торону та Ух дочiрнiх продуклв. Цей комплекс може проводити експрео-м вимiрювання та неперервний оыторинг ОА Радону-222 в пробах води в дiапазонi значень вщ 1 Бк/дм3 до 800 Бк/дм3 з вщносною похибкою <30% (рис. 1). Комплекс забезпечений спе^альними пробовiдбiрними пристроями, якi дозволяють проводити вимiрювання вмiсту Радону-222 у води Вимiрювальна камера об'емом 0,94 дм3 виконана у виглядi цилiндра, з розмщеним всерединi високовольтним електродом, i герметично закрита фланцями з обох боюв. На вхiдному фланцi встановлено аерозольний фильтр, а в центрi вихiдного - напiвпровiдниковий детектор. Проба води з в^рноУ eмкостi переливаеться в пробов^рник 3, який вставляеться в барботер 4. В барботерi вщбуваеться аерацiя води i розчинен гази з води за допомогою пов^родувки 1 через патрон-осушувач 5 поступають у вимiрювальну камеру радонометра 2.
Принцип визначення ОА Радону-222 базуеться на електростатичному осадженн заряджених юыв 218Ро iз в^браноУ проби пов^ря на поверхню а-детектора (натвпровщниковий детектор). Ядро 222Rn, що розпадаеться всерединi камери, залишае продукт свого розпаду ядро 218Ро як позитивно заряджений юн. Електричне поле всередин камери приводить в рух цей позитивно заряджений юн в напрямку до детектора, до якого вЫ електростатично притягуеться. ОА 222Rn визначаеться за кильюстю зареестрованих а-частинок при розпадi атомiв 218Ро, як осiли на детектор. Час выбору проби вноситься в пам'ять радонометра i враховуеться при визначеннi килькосп розпадiв за перiод часу вщ вiдбору проби до початку вимiрювання. Пiсля закiнчення вимiрювання на екран комплексу висвiтлюються результати, якi включають дату, час заюнчення вимiрювання, кильюсть iмпульсiв, режим роботи, значення ОА радону в пробi води, вщносну похибку вимiрювання, тиск, температуру, волопсть (рис. 2).
Рис. 1. Схема виммрювання ОА в пробi води. 1 - автономна пов^родувка АВ-7; 2 - блок в^рювання ОА; 3 ■ пробов^рник води з розсiкачем; 4 - барботер; 5 - патрон-осушувач
Рис. 2. Екран приладу при вимiрюваннi ОА Радону-222 в одному iз зразкiв (для прикладу взято пробу № 88).
Геолопя Здолбушвського району
Здолбуывський район Рiвненськоí областi знаходиться в межах ВолинськоУ височини. Захщний схил УкраУнського кристалiчного щита багатий на поклади урану, що залягають на глибинi 800-1200 м. Волинську височину подтяють на Галицько-Волинську, Буго-Стирську, Стиро-Горинську фiзико-географiчнi пiдобластi та Гощанський ландшафт (Gerenchuk et а1., 1964). Кориснi копалини - торф, крейда, каолiновi глини, пiсок. Рки - Устя, Свiтенька (басейн Гориы). Грунти сiрi, темно-сiрi опiдзоленi i малогумуснi чорноземи.
У межах ВолинськоУ височини видiляeться система субширотних, субмеридюнальних i дiагональних розломiв, якими пронизан кристалiчний фундамент та осадовий чохол, у тому чи^ й тто однойменноУ фiзико-географiчноУ областi. Кристалiчний фундамент занурюеться на захiд пiд осадовi породи на глибину вiд 50 м до 6000 м та в мкцях глибинних розломiв переломлюеться зi змiною показникiв нахилу його поверх^. Нахил його поверхнi змЫюеться вiд 15 до 35 м/км. Як вщомо, пiдземнi води маси^в кислих кристaлiчних порiд (гранiтiв) iз глибинними розломами зазвичай вiдрiзняються високою концентрaцieю радону, що досягае 500 Бк/дм3 i вище.
Стиро-Горинська фiзико-геогрaфiчнa пiдоблaсть розташована мiж меридiонaльними вязками долин Стиру та Горинi i об'еднуе ландшафти горбогiрного (Повчанський та Мiзоцький), хвилястого рiвнинно-горбогiрного (Луцько-Рiвненський) та улоговинно-горбогiрного (Здолбунiвський) видiв широколистяно-лкового типу. Здолбунiвський район знаходиться в межах Мiзоцького та Здолбунiвського ландшафлв. Тiло згадуваного Стиро-Горинського геокомплексу залягае на поверхн палеозойських вiдклaдiв, що розташован на глибинах 50 - 100 м i бiльше, як в долинах Горинi, верхiв'ях рiчок 1кви та Устi виходять пщ четвертиннi вiдклaди.
У пiвденнiй частин Стиро-ГоринськоУ пiдоблaстi розташована горбогiрнa гряда, складена найвищими ландшафтами ВолинськоУ височини: Мiзоцький, Повчанський. Мiзоцький ландшафт площею 601 км2 видовжений iз заходу на схщ на 56 км. Завдяки бронюючому горизонту вaпнякiв, що знаходиться у верхнм неогеновiй товщi пiд четвертинними лесами, його межирiччя мають вигляд «столових пр». ВЫ е найвищим за середнiми абсолютними висотами i единим на Волинсьюй височинi, у якому дiлянки з показниками 260 - 300 м займають 35%, а з висотами понад 300 м над рiвнем моря - 18% вщ його загальноУ площГ Мaксимaльнi вiдмiтки у його твычно-захщнм чaстинi сягають 345 м i е меншими порiвняно з Повчанським ландшафтом.
Мiзоцькa морфоструктура з пiвночi та пiвдня обриваеться тектоычними уступами широтного простягання висотою близько 100 м вiдповiдно до прилеглих улоговинних рiвнин Здолбунiвського ландшафту та фiзико-геогрaфiчноУ облaстi Малого Полкся. Схiднi та зaхiднi межi и теж тектонiчнi i приуроченi до долин Горинi та 1кви. У центральна чaстинi описуваний ландшафт ускладнений Хмельницьким (з пiвденного сходу на твычний зaхiд) та Сущано-Пержанським (з твденного заходу на твычний схiд) розломами. Цi розломи характеризуються значним мЫеральним рiзномaнiттям. Нaявнiсть багатьох генерацм рудних мiнерaлiв (до трьох-п'яти) i Ух знaчнi концентрацп свщчать про потужнi рудоперспективи Пержанського рудного району i дають змогу зарахувати його до класичних нaйпродуктивнiших рудних райоыв свiту.
Мiж горбопрними та хвилясто^внинно-горбопрним ландшафтами в межах Стиро-ГоринськоУ пщобласп, розташований Золбуывський фiзико-географiчний район, який е единим представником улоговинно-горбопрного виду ВолинськоУ височини. Вiн видовжений вiд Горин до 1кви на 50 км, загальна площа - 422 км2 (Karpets, 2013). Здолбунiвський ландшафт залягае на поверхн палеозойських вiдкладiв. Його тто складаеться з сеноманських мергелiв, пiскiв та пiсковикiв, туронськоУ писальноУ крейди, неогенових глин, пiскiв та вапняюв, четвертинних алювiальних та водно-льодовикових тсюв та супiскiв, делювiальних та лесоподiбних суглинкiв. Трiщиннi води вапняюв, пiсковикiв, сланцiв зазвичай мають концентра^ю радону в межах 10 - 100 Бк/дм3. Однак в окремих випадках i в цих породах можуть траплятися пiдвищенi концентрацп радону. Пщземы води в горизонтах фунтових вод, що залягають недалеко вщ поверхнi, зазвичай мають концентрацiю радону, яка складае менше 50 Бк/дм3. У поверхневих водах концентра^я радону, як правило, не перевищуе 2 - 5 Бк/дм3, головним чином, через те, що радон устигае розпастися або вийти в атмосферу за рахунок аераци.
Бтя ст Верхiв та Дермань I на твычному схилi Мiзоцького кряжу знаходяться витоки рiчки Устя. 1нтенсивно розчленований крутими схилами i вузькими улоговинами рельеф мкцевосп сприяе виходу пщземних вод на днi западин та ярiв. У результатi утворюються чисельн джерела, iз яких витiкаe вода у виглядi малих, часто розiрваних струмкiв. Усього в Здолбунiвському район зареестровано 86 природних водних джерел. У межах розширення об'еклв дослщження проби води брали також iз деяких артезiанських свердловин та колодязiв (криниць) цього регiону. В межах територп Рiвненщини знаходиться три артезiанськi басейни: Волино-Подiльський, Прип'ятський та УкраУнський басейн трiщинуватих та пластових вод. За станом пщземних вод Ух прогнозы запаси у Здолбунвському район становлять у середньому 55 млн. м3/рк, з них затвердженi - бтя 13 млн. м3/рк, що становить 25 % вiд прогнозних. У хiмiко-бактерiологiчному вiдношеннi пiдземнi води доброУ якостi з мiнералiзацieю до 1 г/дм3, гiдрокарбонатнi кальцieвi.
Результати та |'х обговорен ня
Визначена об'емна активнсть (ОА) радону в джерельнм водi Здолбунiвського району Рiвненщини коливаеться в досить широких межах: вщ 2 Бк/дм3 до 14 Бк/дм3 (табл. 1, 2 та рис. 3). Радюеколопчний монiторинг протягом 4 роюв спостережень (2014-2017 рр.) показав, що концентраци розчиненого у водних джерелах радону по сезонам та рокам суттево не змЫюються.
Таблиця 1. Значення об'емноУ активностi радону, кшьюсть джерел та частота повторення.
ОА, Бк/дм3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Кильюсть джерел 1 3 5 6 9 6 5 4 4 2 3 4 6
Частота повторiв 0.02 0,05 0.09 0.10 0.16 0.10 0.09 0.07 0.07 0.03 0.05 0.07 0.10
Таблиця 2. Статистичн обрахунки щодо концентраци 222Rn у джерелах питноУ води Здолбунiвського району.
Тип К-сть Ар. Геом. Середнс квадр. Медiана Макс MiH
зразмв зразюв середнс середнс вщхилення
Вода джерел, 58 8.05 ± 0.91 7.39 3.47 7.80 14 2
Бк/дм3
Результати монторингу дозволяють умовно подiлити обстеженi воды джерела за вмктом радону на три групи. До III групи ми вщнесли джерела з ОА радону у водi до 5 Бк/дм3, за рекоменда^ями USEPA це безпечна для людини концентрацiя. До II - 5-10 Бк/дм3, за нашими даними це не шюдлива концентра^я, за даними USEPA можуть приводити до захворювань на рак, але з малою ймовiрнiстю. До I - бильше 10 Бк/дм3, шкiдлива. Слiд зазначити, що Bei отриманi значення об'емноУ активносп радону в джерелах знаходяться в безпечних межах, запропонованих мiжнародними органами, такими як UNSCEAR, ICRP, NRPB тощо, i, таким чином, не створюють загрози для жителiв мкцевости Таке розмiщення джерел за вмктом у водi радону, очевидно, пояснюеться вертикальним розломом (Хмельницьким, або його вщгалуженням), який iснуе в крист^чному фундаментi Мiзоцького та Здолбунiвського ландшафлв, через який поступае радон в поверхневi джерельнi води. Оскiльки даний фундамент занурюеться у товщу землi в захiдному напрямку, то можливе iснування нахилених розломiв зi сходу (УкраУнський щит) на захщ (Волинська височина).
Реперне вимiрювання ПА Грунту за Ц-випромЫюванням Стронцiю-90 та Цезiю-137 показало досить низьк значення активностi, ПА коливаються в дiапазонi вiд 6 до 30 Бк/кг. Слщ вiдмiтити наявнiсть кореляцiУ ПА Грунту з ОА радону у водi (рис. 4). На нашу думку, це свщчить про те, що через означены вище розломи в корi на поверхню можуть виноситися мiкро кiлькостi Урану, Торiю, Радiю та Ы.
Вимiрювання природного Y-фону показало, що у вах дослiджених точках вЫ знаходиться в межах норми та не перевищують 10-11 мкР/год.
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Concentration (Bq/dm3)
Рис. 3. Частотний розподт концентрацй' 222Rn у водГ
30т
25
20
15 10+
-Об'шна акгившсть води
- Пито м а асгившсть Гружгу
Рис. 4. Гiстограми кореляцй ОА проб джерельноУ води (в Бк/дм3) i ПА приджерельного Грунту (в Бк/кг).
Нами проведено розрахунки рiчноí' потужностi ефективноУ дози, яку отримують люди за рахунок радону при
використовуванн дослщжуваноУ води для приготування Уж Згiдно (UNSCEAR, 2000):
f мЗвл
ргк
= CRnW Х CW Х EDC =
(2)
Де Hrpi4Ha потужнiсть ефективно!' дози за рахунок радону при використанн води для приготування ixi; CRnW-концентрацiя радону у водi (кБк/м3); CW-питоме споживання людиною води (60 л/рiк); - коефщieнт перерахунку дози (3,5 нЗв/Бк).
Для розрахунку рiчноí потужностi ефективно!' дози, яку отримують люди за рахунок переходу радону з дослщжуваноУ води в пов^ря примщення використано Ышу формула (UNSCEAR, 2000):
H2 = CRnW х RaW х F х O x DCF, (3)
де Raw-коефщieнт переходу радону з води в пов^ря (10-4); F-коефщieнт рiвноваги мiж радоном та його дочiрнiми продуктами розпаду (0,4); О-середня кiлькiсть годин, яку проводить людина в будинку за рк (7000 год/рiк); DCF-
коефiцieнт перерахунку дози (9
нЗв•мМ год • Бк
Розрахунки показують значення H-i i H2 на piBHi 1,68 i 0.02 M3B/piK вiдповiдно.
Нанесем на карту району точки показали, що джерела з високою концентра^ею радону (I група) зосередженi в вузьюй смузi завширшки 5-7 км, яка простягаеться майже строго з твдня на твыч. Злiва вщ смуги знаходяться джерела II групи, справа - III (рис. 5).
Для порiвняння: найвищi концентрацй радону на Рiвненщинi виявлено в м. Корець, де вмкт Радону-222 у водi становить 333-407 Бк/дм3, i с. Журавичi на захiднiй межi Рiвненськоí областi - 444 Бк/дм3 (Zaleskyi, 2014). Корецьке родовище мЫеральних вод знаходиться в Корецько-Шепетiвськiй тектоычнм зонi. Корецький тектонiчний розлом проходить по захщнм околицi мiста, а твденну - перетинае Повчинський розлом субширотного спрямування (глибина до 1,5 км, зона трщинуватосп шириною до 1 км).
Для кращого розумЫня ситуаци по 3долбунiвському району Рiвненськоí областi, нами проведено порiвняння отриманих результатiв щодо концентрацй' радону в водi i отриманих населенням за рахунок цього ефективних доз, з даними Ыших дослщниюв по рiзним кра'нам (табл. 3). Аналiз показуе, що рiвень радоново' загрози вщ водних джерел на Здолбуывщиы в цiлому нижчий, нiж для бтьшосп iнших регiонiв планети.
Рис. 5. Карта радоновмкносп природних водних джерел Здолбунвського району PiBHeHCbKOÏ области Джерела розподтен за вмктом радону: зелений колiр - 2-5 Бк/дм3, жовтий - 5-10 Бк/дм3, червоний - 10-14 Бк/дм3. Джерела
оцифрован зпдно нумераци', прийнялй в Здолбунiвськiй РДА.
Таблиця 3. Порiвняння середнiх концентрацiй радону в зразках води та потужностей ефективних доз (ПЕД) з результатами, отриманими для Ыших краУн._
Мкце, краша Вода (Бк/дм3) ПЕД (мЗв/piK) Джерело
1сламабад, Пакистан 88,63 2,023 (Ali et al., 2010)
Муррi, Пакистан 4,38 0,733 (Ali et al., 2010)
Кутахiя, Туреччина 0,1-4861,7 300-124200 (Sahin et al., 2013)
Стамбул, Туреччина 1,6-14 - (Dogan et al., 2018)
о. Джерба, Тунс 0-2860 - (Telahigue et al., 2018)
1бадан, Нiгерiя 2,18-76,75 0,036-1,261 (Ademola & Oyeleke, 2017)
Урмiя, 1ран 5-49 - (Amiri et al., 2017)
lндiя 8,5 1,7 (Khan, 1994; Singh et al., 2010)
Лiван 0,91 -49,6 - (Abdallah et al., 2007)
Схiдна Анатолiя, Туреччина 3,32 0,015 (Baykara & Dogru, 2006)
Транстьваня, Румунiя 0,5-129,3 - (Cosma et al., 2008)
Етна, lталiя 1,8-52,7 - (D'Alessandro & Vita, 2003)
Пiвнiчна КаролЫа, США 158-811 - (Vinson et al., 2008)
Токат, Туреччина 0,09-0,83 0,003 (Yigitoglu et al., 2010)
Кенiя 37,0 - (Mustapha et al., 2002)
Фiнляндiя 1200 - (Mäkeläinen et al., 2001)
Здолбунiвський район, УкраУна 2-14 1,68 НашМ дослщження
Спираючись на отриман нами дан можна припустити, що ще одним прикладним застосуванням вимiрювання ОА радону в джерельнй водi та фунт може бути пошук розломiв у кристалiчному щитi. Такий паралельний скринiнг по радону набагато дешевший i оперативнший за геологiчного бурiння. Вiдомо, що якщо у зон одного розлому утворюеться лЫмний хрестоподiбний виступ (або грантний вал), то у вузлi перетину тектонiчних зон рiзних напрямiв - гранiтний купол. Саме куполо- i штокоподiбна частина гранiтних масивiв е найбiльш сприятливою для локалiзацГÍ, наприклад, вольфрам - молiбденового зруденння (S'omka et а1., 2013).
Висновки
Вперше на великому фактичному матерiалi достовГрно визначено рiвень об'емно!' активносп радону в джерельнiй водi ЗдолбунГвського району. Встановлено, що значення ОА коливаеться у досить широких межах: вГд 2 Бк/дм3 до 14 Бк/дм3 з середнiм арифметичним значенням 8,05±0,91 Бк/дм3, середнiм геометричним 7,39 Бк/дм3, середньоквадратичне вiдхилення становить 3,47 Бк/дм3. Цей показник приблизно спвпадае з рiвнем ОА радону в Стамбулi (Туреччина) та рiвнем середнГх значень по 1ндГ'', набагато менший нiж у lсламабадi i Кутахп (Пакистан), та в окремих регiрнах США i Фiнляндií, але вищий за показники м. Токат (провЫ^я Схiдна Анатолiя, Туреччина) та м. Муррi (Пакистан). У водi 13 джерел (22,4% проб) зафГксовано перевищення рекомендованих Агентством з охорони навколишнього середовища США (USEPA) вiдносноí гранично!' величини вмiсту радону у не питнм водi. Проте, цi значення знаходяться в межах стандарлв радiацiйного захисту, рекомендованих кра'нами Европейського Союзу. Радюеколопчний монiторинг протягом 4 роюв спостережень (2014-2017 рр.) показав, що суттевих коливань концентрацiй розчиненого у водних джерелах радону немае. Реперне вимiрювання поверхнево' активностi Грунту бГля джерел забору води виявило кореляцГю з об'емною активнiстю радону у водГ Вимiрювання природного Y-фону показало, що у вех дослщжених точках вЫ знаходиться в межах норми i не перевищують 10-11 мкР/год. Наявнкть трьох чiтких областей з рiзними значеннями об'емно' активностi радону в дослщженому регiонi пояснюеться, очевидно, кнуванням вертикального розлому (Хмельницького, або його вГдгалуження) в кристалiчному фундамент Мiзоцького та Здолбунiвського ландшафтiв, через який радон поступае в поверхневi джерельн води. Оскiльки даний фундамент занурюеться у товщу землi в захщному напрямку, то можливе кнування нахилених розломiв зi сходу (Укра'нський щит) на захiд (Волинська височина). Тому, одним iз паралельних прикладних застосувань вимiрювання ОА радону в джерельнм водi, та Грунт може бути пошук розломiв у кристалiчному щитi. Отриманi результати показують, що середы рiчнi ефективнi дози вщ джерельно' води, яка використовуеться в Здолбуывському районi для приготування ixi, становлять 1,68 мЗв/рiк. Цей показник е навiть меншим, нiж нижня межа нормованого рiвня дГ'' ICRP, тобто 3-10 мЗв/рк (Wrixon, 2008). ОскГльки вмГст радону у водГ е нижчим за визначен рГзними агентствами з контролю у свт (ICRP, USEPA, UNSCEAR тощо), то можна вважати, що радон розчинений в джерельнм водГ ЗдолбунГвського району практично не становить жодно!' загрози здоров'ю та життю людей i тварин у данГй мГсцевосп.
References
Abdallah, S.M., Habib, R.R., Nuwayhid, R.Y., Chatila, M., Katul, G. (2007). Radon measurements in well and spring water in Lebanon. Radiation Measurements, 42(2), 298-303. doi: 10.1016/j.radmeas.2006.11.004
Ademola, J. A., Oyeleke, О.А. (2017). Radon-222 in groundwater and effective dose due to ingestion and inhalation in the city of Ibadan, Nigeria. Journal of Radiological Protection, 37(1), 189-200. doi: 10.1088/1361-6498/37/1/189
Ali, N., Khan, E. U., Akhter, P., Khan, F., Waheed, A. (2010) Estimation of mean annual effective dose through radon concentration in the water and indoor air of Islamabad and Murree. Radiation Protection Dosimetry, 141 (2):183-191. doi:10.1093/rpd/ncq160
Amiri, V., Nakhaei, M., Lak, R. (2017). Using radon-222 and radium-226 isotopes to deduce the functioning of a coastal aquifer adjacent to a hypersaline lake in NW Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 147, 128-147. doi: 10.1016/j.jseaes.2017.07.015 Andreev, A. I., Kokovkin, A. A., Medvedeva, M. D. (2011). Radon kak indikator sejsmogeodinamicheskoj aktivnosti [Radon as an indicator of seismogeodynamic activity]. Safety in the Technosphere, 5, 8-13 (in Russian). https://elibrary.ru/item.asp?id=17032218
Baranov, V., Ogil', V., Sokolova, A., Burkser, E. (1930). Instrukcija k izmereniju radioaktivnosti mineral'nyh istochnikov [Instructions for Measuring the Radioactivity of Mineral Sources]. Moscow (in Russian).
Baykara, O., Dogru, M. (2006). Measurements of radon and uranium concentration in water and soil samples from East Anatolian Active Fault Systems (Turkey). Radiation Measurements, 41(3), 362-367. doi: 10.1016/j.radmeas.2005.06.016 Bekman, I. N. (2008). Radon: vrag, vrach i pomoshhnik. Kurs lekcij [Radon: enemy, doctor and assistant. Lecture course]. Medicine, Moscow (in Russian).
Chen, J. (2013). Canadian lung cancer relative risk from radon exposure for short periods in childhood compared to a lifetime. International journal of environmental research and public health, 10, 1916-1926. doi: 10.3390/ijerph10051916 Cosma, C., Moldovan, M., Dicu, T., Kovacs, T. (2008). Radon in water from Transylvania (Romania). Radiation Measurements, 43(8), 1423-1428. doi: 10.1016/j.radmeas.2008.05.001
D'Alessandro, W., Vita, F. (2003). Groundwater radon measurements in the Mt. Etna area. Journal of Evironmental Radioactivity, 65(2), 187-201. doi: 10.1016/S0265-931X(02)00096-6
Dogan, M., Ganioglu, E., Sahin, L., Hafizoglu, N. (2018). Investigation of radon concentrations in some reservoirs, spring and tap waters in A degrees Istanbul, Turkey. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 315(3), 653-660. doi: 10.1007/s10967-018-5713-8
Gerenchuk, K. I., Kojnov, M. M., Cys', P. M. (1964). Pryrodno-geografichnyj podil L'vivs'kogo ta Podil's'kogo ekonomichnyh rajoniv [Natural-geographical division of Lviv and Podilsky economic districts]. Publishing House of Lviv University, Lviv (in Ukrainian).
Gudzenko, V. V., Golikova, T. O., Gudzenko, G. I., Shevchenko, O. L. (2004). Radon v pidzemnyh vodah mista Kyjeva [Radon in the underground waters of the Kiev]. Bulletin of the Kiev University; Geology, 29-30, 101-104 (in Ukrainian). http://www.geolvisnyk.univ.kiev.ua/archive/N29-30_2004/index.php
Karpets, Yu. M. (2013). Rol' tektoniky ta geologichnoi' budovy u fizyko-geografichnomu podili Volyns'koi' vysochyny [The role of tectonics and geological structure in the physical and geographical separation of Volyn Upland] (in Ukrainian). http://geopolitika.crimea.edu/arhiv/2013/tom9-v-1/010karp.pdf
Khan, A. J. (1994). Estimation of dose rate for indoor radon from building materials. Radiation and Environmental Biophysics, 33(1), 81-84. doi: 10.1007/BF01255276
Kritz, M. A., Le Roulley, J., Danielsen, E. F. (1990). China Cipper - Fast advective transport of radon - rich air from the Asian boundary layer to the upper troposphere near California. Tellus, Series B, 1(42), 46-61. https://doi.org/10.1034/jM600-0889.1990.00007.x
Levyn, M. N. (2007). Radon. Uchebnoe posobye [Radon. Tutorial]. Yzdatel'sko-polygrafycheskyj centr VGU, Voronezh (in Russian).
Makelainen, I., Arvela, H., Voutilainen, A. (2001). Correlations between radon concentration and indoor gamma dose rate, soil permeability and dwelling substructure and ventilation. Science of The Total Environment, 272(1-3), 283-289. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(01 )00705-7
Mustapha, A. O., Patel, J. P., Rathore, I. V. S. (2002). Preliminary report on radon concentration in drinking water and indoor air in Kenya. Environmental Geochemistry and Health, 24(4), 387-396.
https://link.springer.com/article/10.1023%2FA%3A1020550103471
Outkin, V. I. (2000). Radonovaja problema v jekologii [Radon's problem in ecology]. Soros Educational Journal, 3, 73-80 (in
Russian). https://gtpradonkirovohradfeb2012.pbworks.com/w/file/fetch/51844934/yTKMH%20cTaTbn%20PaflOH.PDF
Peterson, E., Aker, A., Kim, J. H., Li, Y., Brand, K., Copes, R. (2013). Lung cancer risk from radon in Ontario, Canada: how many
lung cancers can we prevent? Cancer Causes Control, 24 (11), 2013-2020. doi: 10.1007/s10552-013-0278-x
Sahin, L., Cetinkaya, H., Sac, M., Ichedef, M. (2013). Determination of radon and radium concentrations in drinking water
samples around the city of Kutahya. Radiation Protection Dosimetry, 155(4), 474-482. doi: 10.1093/rpd/nct019
Singh, J., Singh, H., Singh, S., Bajwa, B. S. (2010). Measurement of soil gas radon and its correlation with indoor radon around
some areas of upper Siwaliks, India. Journal of Radiological Protection, 30(1), 63-71. doi: 10.1088/0952-4746/30/1 /005
S'omka, V. O., Ponomarenko, O. M., Bondarenko, S. M., Dons'kyj, M. O., S'omka, L. V. (2013). Geologo-strukturni umovy
lokalizacii' molibdeno- i vol'framonosnyh metasomatytiv Ukrai'ns'kogo shhyta [Geological and structural conditions of
localization of molybdenum- and tungsten-bearing metasomatites of the Ukrainian shield]. Transactions of UkrNDMI NAN
Ukraine, 13 (part II), 350-375 (in Ukrainian). http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/57260/23-
Syomka.pdf?sequence=1
Telahigue, F., Agoubi, B., Souid, F., Kharroubi, A. (2018). Groundwater chemistry and radon-222 distribution in Jerba Island, Tunisia. Journal of Environmental Radioactivity, 182, 74-84. doi: 10.1016/j.jenvrad.2017.11.025
Tregub, N. V., Shumakova, E. M. (2015). Metodicheskie aspekty monitoringa koncentracii radona v prizemnom sloe v svjazi s projavleniem geodinamicheskoj aktivnosti na territorii Samarskoj oblasti [Methodological aspects of monitoring the radon concentration in the surface layer in connection with the manifestation of geodynamic activity in the territory of the Samara Region]. Science and Education in the Modern World, 4(4), 26-32 in Russian). https://elibrary.ru/contents.asp?issueid=1524681
Truta, L. A., Hofmann, W., Cosma, C. (2014). Lung cancer risk due to residential radon exposures: estimation and prevention. Radiation Protection Dosimetry, 160, 112-116. doi: 10.1093/rpd/ncu062
Tyhonov, M. N. (2009). Radon: istochniki, dozy i nereshennye voprosy [Radon: Sources, Doses and Unresolved Issues]. Sanitary doctor, 12, 34-42 (in Russian).
UNSCEAR. (2000). United Nations Scientific Committee on the effects of atomic radiations. The General Assembly with
Scientific Annex (New York, United Nations). http://www.unscear.org/unscear/en/publications/2000_1 .html
USEPA. (1991). National primary drinking water regulations; radionuclides; proposed rules. Federal Regist. 56(138), 33050.
https://www.federalregister.gov/documents/2000/12/07/00-30421/national-primary-drinking-water-regulations-radionuclides-
final-rule
Vinson, D. S., Campbell, T. R., Vengosh, A. (2008). Radon transfer from groundwater used in showers to indoor air. Applied Geochemistry, 23(9), 2676-2685. doi: 10.1016/j.apgeochem.2008.05.021
Wrixon, A. D. (2008). Review, new ICRP recommendations. J. Radio. Protec, 28, 161-168. https://pdfs.semanticscholar.org/fbc0/91ce761c3dde2e830b4e2b6e90a2e936c9fb.pdf
Yigitoglu, I., Oner, F., Yalim, H. A., Akkurt, A., Okur, A., Ozkan, A. (2010). Radon concentrations in water in the region of Tokat city in Turkey. Radiation Protection Dosimetry, 142(2-4), 358-362. doi: 10.1093/rpd/ncq1
Zaleskyi, I. I. (2014). Radonovi vody Rivnenshhyny [Radon water of Rivne region]. Bulletin of National University of Water and Environmental Engineering, series "Agricultural Sciences", 65(1), 88-93 (in Ukrainian). http://ep3.nuwm.edu.ua/1322/1 /Vs6511 .pdf
Zelensky, A. V., Buzinny, M. G., Los, I. P. (1993). Radon-222 in water: concentrations, doses, standards. Problems of Radiation Medicine, 5, 71 -83 (in Russian).
Citation: Lebed, O.O., Myslinchuk, V.O., Trusheva, S.S., Mandyhra, Y.M., Lysytsya, A.V. (2018). Radon in the spring water of the Zdolbuniv Region, Ukraine. Ukrainian Journal of Ecology, 8(3), 83-91. I ("Ol^^^^MlThk work Is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0. License
