работа на поиск. Секция Химия Оценка содержания радионуклидов стронция, цезия и плутония в почве и воде на территории Гомельского и Ветковского районов Учебно

• Название: Секция Химия Оценка содержания радионуклидов стронция, цезия и плутония в почве и воде на территории Гомельского и Ветковского районов Учебно
• Дата: 14.10.2022
• Размер: 475.94 Kb.
• Имя файла: работа на поиск.docx
• Тип: Исследовательская работа; #733489

Гомельская областная научно-практическая конференция учащихся по естественнонаучным и социально-гуманитарным направлениям «Поиск»
Отдел образования, спорта и туризма администрации

Железнодорожного района г. Гомеля
ГУО «Средняя школа №49 г. Гомеля»


Секция «Химия»
Оценка содержания радионуклидов стронция, цезия и плутония в почве и воде на территории Гомельского и Ветковского районов
Учебно-исследовательская работа


Выполнила

Егупова Арианна Дмитриевна,

учащаяся 11 «Б» класса
Руководитель

Лебедев Александр Игоревич,

учитель биологии и химии

Гомель 2022

Введение
Катастрофа на Чернобыльской АЭС нанесла огромный ущерб Республике Беларусь, явилась национальным радиационным экологическим бедствием, приведшим к неблагоприятным изменениям экологической ситуации и условий жизнедеятельности человека вследствие выпадения радионуклидов.

К территории радиоактивного загрязнения относятся часть территории Республики Беларусь с плотностью загрязнения почв и водных объектов радионуклидами ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr или ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, а также иные территории, на которых средняя годовая эффективная доза облучения может превысить 1 мЗв.

К территории радиоактивного загрязнения относятся и другие территории с меньшей плотностью загрязнения почв радионуклидами, на которых невозможно или ограничено производство продукции, содержание радионуклидов в которой не превышает допустимых уровней.

По данным Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды радиационная обстановка в республике остается без изменений. По состоянию на сентябрь 2022 года уровни мощности дозы в Гомеле составляет 0,13 мкЗв/час (13 мкР/час). Более высокие уровни мощности дозы гамма-излучения сохраняются в пунктах постоянного контроля, расположенных в зонах повышенного радиоактивного загрязнения: деревня Бартоломеевка Ветковского района (32 Ки/км²).

Объектами проведения оценки содержания стронция, цезия и плутония являлись почва и водные объекты в пунктах исследования: Гомельский химический завод и деревня Бартоломеевка Ветковского района.

Наблюдения за радиоактивными выпадениями производились с помощью дозиметра-радиометра РКСБ-104. На территории деревни Бартоломеевка определялась суммарная бета-активность радионуклидов в разное время суток.


Основная часть
Истечение высокорадиоактивной пыли из активной зоны четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС продолжалось в тече­ние 10 суток. С целью ликвидации аварии в активную зону реак­тора вносился целый ряд материалов и соединений, которые возгонялись тепловыми потоками (от обычного песка до бора).

Разные физико-химические условия образования аэрозолей и газообразных продуктов в поврежденном реакторе и метеоро­логические условия переноса воздушных масс в различные пери­оды времени развития аварии предопределили пространствен­ную неоднородность радионуклидного состава выпадений на ближнем следе.

Наличие различных физико-химических форм выпадений, неопреде­ленность их соотношения на различных следах выброса и дина­мика трансформации в почвах в связи с различными физико-хи­мическими характеристиками, минералогическим и водным ре­жимом последних предполагает различную стабильность (мигра­ционную способность и биологическую доступность) радионук­лидов аварийного выброса.

Территория «ближних» следов выброса представленна твердофазными выпадениями раз­личного дисперсного состава с матрицей преимущественно из оксидов урана, содержащими большой спектр продуктов деле­ния, включая ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ¹⁴⁴Се, ¹⁰⁶Ru, изотопы плутония, трансплутониевые элементы и др.

Распределение ¹³⁷Cs на территории Гомельской области от­личается большой пятнистостью, мозаичностью, неравномерно­стью. В пределах одного населенного пункта плотность загрязне­ния может варьировать в пределах порядка. Еще большая нерав­номерность загрязнения отмечается на сельхозугодиях. В насто­ящее время имеется достаточно обширная информация о плотно­сти загрязнения территории ¹³⁷Cs.


Рис. 1 – Распределение ¹³⁷Cs по территории Гомельской области

Для оценки распределения ⁹⁰Sr на территории Гомельской области использовали данные Главгидромета РБ по состоянию на 1994 г. о плотности загрязнения населенных пунктов без учета плотности загрязнения сельхозугодий, лесов и т.д.

Статистический анализ распределения изотопов Pu по тер­ритории Ветковского района показал, что локальные «пятна» с плотностью загрязнения свыше 30 Ки/км² имеются на территории деревни Бартоломеевки (максимальное значение составило 36 Ки/км²).

Оценка содержания радионуклидов стронция, цезия и плутония в почве и воде проводилась на прилегающей территории Гомельского химического завода и в деревне Бартоломеевка Ветковского района. Деревня Бартоломеевка относится к зоне первоочередного отселения. На территории Бартоломеевки среднегодовая эффективная доза облучения населения превышает (над естественным и техногенным фоном) 5 мЗв в год.

Для оценки содержания радионуклидов в почве и воде мы использовали дозиметр-радиометр РКСБ-104. Он предназначен для измерения мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения, измерения плотности потока бета-излучения с загрязненных радионуклидами поверхностей почвы и воды, измерение удельной активности радионуклида ¹³⁷Cs в их составе.
Таблица 1 – Основные параметры дозиметра РКСБ-104

Мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения	от 0,1 до 99,99 мк3В/ч 10 – 9999 мкР/ч
Плотности потока бета-излучения с поверхности	от 6 до 6000 частиц/мин· см
Удельной активности радионуклида 137Cs	от 2х103 до 2х106Бк/кг
Диапазон энергии излучения
Гамма-излучения	от 0,06 до 1,25 МэВ
Бетта-излучения	от 0,5 до 3 МэВ
Пределы допускаемых значений основных погрешностей измерений
Мощности полевой эквивалентной дозы гаммы-излучения:
- в диапазоне (10 - 99,9) мк3в/ч	± 25 %
Плотности потока бета-излучения с поверхности:
-в диапазоне (6-6000)-частиц/мин·см	± 40 %
Удельной активности радионуклида цезий-137:
-в диапазоне (2х103 - 2х106) Бк/кг	± 40 %
Энергетическая зависимость показаний при измерениях мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения	не хуже ... ± 25 % (по отношению к показаниям прибора от образцового источника цезий-137)
Общие
Время измерения, не превышает	40 с
Питание от батареи типа "Корунд" напряжением	9 В
Габариты, не более	154 х 77 х 39 мм
Масса, не более	0,35 кг

В 2022 г. радиационная обстановка на территории города Гомеля по сравнению со статистическими показателями прошлых лет остается стабиольной. По наблюдениям радиационного фона на прилегающей территории Гомельского химического завода не выявлено ни одного случая превышения уровней мощности дозы над установившимися многолетними значениями, уровни суммарной бета-активности и содержания цезия-137 в пробах атмосферного воздуха соответствовали установившимся многолетним значениям.

Как и прежде, повышенные уровни мощности дозы зарегистрированы в пункте наблюдения в деревне Бартоломеевка Ветковского района, находящейся в зоне радиоактивного загрязнения.

Следует отметить, что мощность дозы гамма-излучения постоянно снижается за счет естественного радиоактивного распада ¹³⁷Cs и процесса его заглубления в почве.

Поскольку значимый вклад в суммарную бета-активность атмосферного воздуха вносит естественная радиоактивность (⁴⁰K, ²²²Rn и его дочерние радионуклиды), значения этого параметра колеблются в широких пределах.

Уровни суммарной бета-активности зависят от содержания ⁴⁰K в почве, наличия радононосных тектонических зон с повышенной концентрацией радона, обусловленной присутствием гранитов, сланцев, сиенитов в коренных породах. В связи с этим оценка данного параметра проводится отдельно по каждому пункту наблюдения путем сравнения с результатами многолетних наблюдений.

Анализ результатов измерений суммарной бета-активности атмосферных аэрозолей в 2022 г. показывает, что среднемесячные уровни суммарной бета-активности колебались в пределах 137 кБк/м², что обусловлено вкладом в суммарную бета-активность естественных радионуклидов. Кроме того, активность радионуклидов в приземном слое атмосферы в значительной степени определяется содержанием пыли в воздухе, т.е. процессами вторичного ветрового подъема, причем выпадение осадков в 3-4 раза снижает активность радиоактивных аэрозолей в атмосферном воздухе.

Таким образом, уровни радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха, зафиксированные в 2022 г. на пунктах наблюдений радиационного мониторинга, соответствовали установившимся многолетним значениям и были значительно ниже уровней радиационного воздействия по сравнению с показателями прошлых лет.

Нами также было проведено обследование почв на территории ЛГХП Бартоломеевка-20,расположенном вблизи деревни Бартоломеевка Ветковского района.Ландшафт – обширная пониженная ложбина, тип почвы – дерновая глеевая суглинистая, подстилаемая легким суглинком.

Фактическое распределение активности ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr по вертикальному профилю почв ЛГХП Бартоломеевка-20 в текущем году представлено на рис. 2.
Содержание¹³⁷Cs, Бк/кг Содержание⁹⁰Sr,Бк/кг

0 200 400 600

1

4

7


глубина,см
10

13

16

19

22

25

28

0 200 400 600

1

4

7


глубина,см
10

13

16

19

22

25

28

Рис. 2 – Фактическое распределение активности ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr по вертикальному профилю почв ЛГХП Бартоломеевка-20
Сравнительный анализ данных фактического распределения радионуклидов по профилю ЛГХП Бартоломеевка-20 в текущем и предыдущих годах показывает, что в период между последним и предыдущим обследованиями земельный участок, на котором расположен данный ЛГХП, подвергался техногенному воздействию. Поскольку максимум содержания ¹³⁷Cs оказался на глубине 28-30 см, хотя в 2015 г. максимум находился на глубине 4-7 см, вероятнее всего, ЛГХП был перепахан. Глубина вспашки плугом составляет около 30 см, во время проведения полевых работ слой почвы был перевернут, распределение радионуклидов, обусловленное естественными миграционными процессами, нарушено.

В связи с вышеизложенным, расчет количественных параметров миграции для ЛГХП Бартоломеевка-20 не проводился.

Для характеристики вертикальной миграции радионуклидов по профилю почв были рассчитаны следующие количественные характеристики:

• 
  коэффициент квазидиффузии, D_sr, х10^-7 см²/с;
  
• 
  глубина среднего смещения, x_sr, см;
  
• 
  линейная скорость смещения, V, см/год
  
• 
  глубина среднего смещения, x_sr рассчитывается по формуле:
  

В настоящее время отмечается медленное снижение уровней мощности дозы гамма-излучения, в основном, за счет естественного распада ¹³⁷Cs, в среднем 2,3% в год, и только незначительное снижение за счёт вертикальной миграции радионуклида по почвенному профилю.

Наибольшему радиоактивному загрязнению подверглись реки бассейна Днепра, Сожа, Припяти. В настоящее время более высокое содержание ⁹⁰Sr (от 1,49 до 2,50 Бк/л) наблюдается в водах реки Беседь, дренирующих территорию деревни Бартоломеевка. Среднегодовые концентрации ¹³⁷Cs уменьшились по сравнению со статистическими показателями прошлых лет, его максимальные активности составля­ют 0,4-2,3 Бк/л.

В миграции ¹³⁷Csв составе речного стока исключительно большую роль играет его перенос на твердых взвесях (от 10 до 35-40% общей переносимой активности). Во время паводков происходит увели­чение удельной активности воды. Например, в р. Беседь она возросла в 1983 году с 0,3 6 Бк/л до 0,43 Бк/л. Синхронно возрас­тает и доля активности, связанная с твердыми взвесями.

Способность речных вод к самоочищению объясняется постоян­ной сменой масс воды, выпадением взвешенных радиоактивных частиц на дно водоемов и, частично, процессами сорбции находящихся в раство­ренном состоянии радионуклидов мелкодисперсными взвешенными и донными минералами, а также органическими веществами. Во время половодий происходит обратный процесс: перевод высокоактивных дон­ных осадков во взвешенное состояние, что приводит к многократному возрастанию радиоактивности речных вод.

По степени радиоактивного загрязнения компоненты водных экосистем располагаются в следующем порядке: донные отложения > гидробионты > вода. И если для воды и, в меньшей степени, взвесей характерно со вре­менем уменьшение содержания радионуклидов, то в донных отложениях в водной растительности имеют место их концентрации.

Список использованной литературы

1. 
   Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последст­виях, подготовленная для МАГАТЭ // Атом, энергия. – 1986. – с. 31-82.
   
2. 
   Израэль Ю.А., Петров В.Н., Авдюшин С.И. и др. Радиоактив­ные загрязнения природных сред в зоне аварии на ЧАЭС // Метеоро­логия и гидрология. – № 2. – с. 5-18.
   
3. 
   Антропов С.Ю., Ермилов А.П., Ермилов С.А., Комаров Н.А. Особенности мониторинга стронция-90 // АНРИ (Специализирован­ный бюллетень по радиационной экологии). – М., 1994. – с. 22-29.
   
4. 
   Лощилов Н.А., Кашпаров В.А., Юдин Е.Б., Процак В.П. Фрак­ционирование радионуклидов в Чернобыльских топливных горячих частицах // Радиохимия. – 1992. – с. 125-133.
   
5. 
   Дубасов Ю.В., Кривохатский А.С., Савоненков В.Г., Смирно­ва Е.А. Разновидности топливных частиц в выпадениях ближней зоны Чернобыльской АЭС // Радиохимия. – 1992. – с. 102-103.
   
6. 
   Проблемы экологии и природопользования в Гомель­ском регионе / Под. ред. проф. Валетова В.Б. – Мн., 1996. – 226 с.
   
7. 
   Закон РБ №385-З (от 29.05.2012). О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС. Принят Палатой представителей 3 мая 2012 года.
   
8. 
   Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси / Под ред. Ю.А. Израэля, И.М. Богдевича. –Мн.: Белкартография, 2009. – 140 с.