Мониторинг радиоактивного загрязнения территории северо-западного района
города Кирова

Автор: Попова Ирина Викторовна,
химико-биологический лицей, 11 класс

Научный руководитель: Макаренко Зинаида Петровна,
кандидат технических наук, заместитель
директора по НЭР химико-биологического лицея

Научный консультант: Скворцова Людмила Ивановна,
геолог, заведующая геологическим музеем

г. Киров

Введение

Целью работы явилось проведение мониторинговых исследований радиоактивного фона территории северо-западного района города Кирова. В задачи исследования входило определение радиационного фона природных объектов, зданий, особенно строительных материалов, а так же территории северо-западного района. Определения радиоактивного загрязнения проводились с помощью бытового дозиметра “Белла” в режиме МЭД.

1. Литературный обзор

Одним из видов физических загрязнений окружающей среды является радиоактивное загрязнение. Радиоактивность–процесс самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающийся испусканием элементарных частиц или ядер.[1]Естественными источниками радиации являются космические лучи, земная радиация, внутреннее облучение, газ радон и др.[4] Радиоактивное загрязнение природных сред на территории Российской Федерации в настоящее время обусловлено следующими источниками:1.глобальными распределенными долго живущими радиоактивными изотопами- продуктами испытаний ядерного оружия;2. выбросами радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле-мае 1986г.; 3. выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности; 4.выбросами в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;5.привнесенной радиоактивностью (твердые радиоактивные отходы и радиоактивные источники).[5, 6, 7, 8]

Радиоактивные элементы испускают альфа-,бета-частичы и гамма-лучи. Глубина проникновения в живой организм зависит от вида излучения.[2]Поток нейтронов в разных веществах вызывает наведенную реакцию. Загрязнению выбросами радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС подверглась территория радиусом более 2000 км.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека используют биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1Зв=100 бэр. Единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является Кулон на килограмм. С 1980 г экспозиционную дозу излучения в воздухе измеряют в Кулонах на 1 кг. 1Р=2,58 ^.10^-4 Кл/кг. Величину экспозиционной дозы излучения в воздухе над зараженной местностью выражают в рентгенах (Р), уровень радиации - в Р/ч, дозу излучения, поглощенную тканями тела, - в радах.[8, 9]

Для медицинской экологии и строительной биологии большое значение имеют два источника естественной радиации в домах и квартирах - строительные материалы и радоновый газ. Комиссия по санитарно-эпидемиологическому надзору России установила в 1990 году временные контрольные уровни для радона: для новостроек - 100 Бк/м в заселенных домах - не более 200 Бк/м.[1]В организме наиболее радиочувствительны половые и кроветворные клетки, а также клетки эпителия тонкой кишки. Очень чувствительны к действию ионизирующих излучений ткани эмбриона, молодые клетки, органы в период формирования.[2] Наличие в организме свободных радикалов приводит к возникновению заболеваний: слабоумия, диабета, катаракты, рака, болезни Паркинсона, преждевременного старения и др. Основной критерий, характеризующий степень радиологической безопасности человека, проживающего на загрязненной территории, - среднегодовое значение эффективной дозы, измеряемой в зиверт (Зв).

Для Кировской области превалирующим фактором радиоактивного загрязнения является естественная радиоактивность.Радиоактивное загрязнение территории области аварийными выбросами Чернобыльской АЭС было незначительным, и к 1987 году показатели суммарной радиоактивности снизились до обычных пределов.[13]

По данным Центра по гидрометеорологии и мониторинга окружающей Среды (ЦГМС), гамма-фон на территории области в 1999 г. был в пределах естественного. Средние значения мощности экспозиционной дозы изменялись в пределах от 9 до 14 мк Р/ час, наиболее высокие средние значения отмечались в г. Нолинске и пос. Кильмезь. Максимальные по области значения (18 мк Р/час)зарегистрированы в июне в пос. Кильмезь, пос. Нагорске.[16] Сведения по радиоактивной загрязненности территории северо-западного района города Кирова отсутствуют.

2. Методики и приборы для исследования радиоактивного фона и загрязнения

Значение радиоактивной загрязненности определялись по бытовому дозиметру “Белла”, с помощью звуковой сигнализации интенсивности гамма-излучения, а также измерения мощности эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения по цифровому табло.

Дозиметр имеет два режима работы: Поиск и МЭД. Измерение МЭД длится около 40 секунд, затем точки после 1, 2, 4, разрядов исчезнут, измерение МЭД закончится. Для более точного определения МЭД внешнего гамма-излучения необходимо снять не менее 5 показаний МЭД и вычислить среднее арифметическое значение.

3. Мониторинг радиоактивного загрязнения территории
северо-западного района города Кирова

3.1. Исследование радиоактивного фона и загрязнения природных объектов

С 1999 г. проводились исследования радиоактивного фона различных природных объектов города: водных объектов северо-западного района, растений в черте города и за его пределами, образцов горных пород, используемых в качестве облицовочных и строительных материалов. Радиационное загрязнение водных объектов северо-западного района в 1.3 раза превышает ПДК. Наибольшее радиационное загрязнение наблюдается в следующих точках реки Люльченки: в1999 году - на улице Кирпичной и на улице Северосадовой) ; в 2000 году - на улице Северосадовой и в поселке Ганино. Как показано на диаграммах рисунка 1, радиоактивное загрязнение реки Люльченки увеличивается по ее течению в связи со сбросами сточных вод в тридцати пяти точках на ее протяжении и техногенными воздействиями близлежащих промышленных предприятий, автодороги, железной дороги; причем, по сравнению с прошлым годом, наблюдается незначительное превышение.

Изучение радиоакптивного фона растений показало ,что растения в черте города имеют более высокий радиоактивный фон по сравнению с растениями, за пределами города. Изменений радиоактивного фона деревьев в зависимости от их возраста не выявлено. Растения в черте города испытывают сильное техногенное воздействие; радиоактивные элементы собираются листьями, корой деревьев из атмосферного воздуха, а также поступают с питательными веществами из загрязненной почвы. Определения изменения радиационного фона в связи с возрастом растений требуют многолетних наблюдений, а если измерения будут проводиться в разных местностях, то воздействия различных других факторов (магнитные поля, загрязнения почвы, воздуха, техногенные воздействия) будут оказывать значительное мешающее влияние на выявление этой закономерности. Далее были проведены исследования по определению радиационного фона некоторых горных пород, используемых в качестве строительных и облицовочных материалов. Предварительно в них было определено содержание тяжелых металлов атомно-абсорбционным методом на приборе спектрометре “Квант-АФА” в лаборатории ОАО “Лепсе”. Наибольшее содержание тяжелых металлов наблюдается в базальте, граните сером крупнозернистом, граните красном - следовательно, в этих минералах можно предположить наибольшее содержание радиоактивных элементов. Далее были выбраны породы, наиболее часто используемые в качестве облицовочных и строительных материалов: лабрадорит, мрамор белый, гранит желто-розовый, гранит серый крупнозернистый. По показаниям дозиметра, наибольший радиационный фон из них имеют граниты.

Эти породы были исследованы в областной СЭС на содержание Cs₁₃₇,K_40, Th₂₃₂, Ra ₂₂₆ с использованием спектрометрического комплекса УСК “Гамма плюс” в составе гамма-бета - спектрометра, с обработкой результатов анализа по компьютерной программе. Наибольшее содержание радионуклидов имеется в граните желто-розовом и граните сером крупнозернистом, у которых также наблюдается повышенный радиационный фон, а наименьшее содержание радионуклидов - в мраморе белом, радиоактивный фон которого ниже.

3.2. Исследование радиоактивного загрязнения жилых и общественных зданий

В течение двух лет проводились измерения радиоактивного загрязнения жилых и общественных зданий, памятников города Кирова, медицинских учреждений. Наибольший радиационный фон наблюдается в медицинских учреждениях (у рентгенодиагностических кабинетов, кабинетов флюорографии) и около них, у радиостанций, у домов из железобетонных плит, а также у зданий, в облицовке которых находятся породы гранита. Кроме этого повышенный радиоактивный фон имеют памятники, полностью или частично выполненные из гранита.

В связи с проведением в здании лицея исследования геопатогенных зон, была поставлена задача выяснить взаимосвязь между радиационным фоном и величиной геопатогенных зон. Для выявления корреляции между этими величинами рассчитано уравнение регрессии:Y=0,973+0,071(x-5)

Наличие корреляции доказано. На основании математической обработки выявлена зависимость между величиной радиационного фона и геопатогенными зонами. Чем сильнее выражена геопатогенная зона, тем радиоактивный фон на данном участке выше.

3.3. Результаты исследования радиоактивного загрязнения
территории северо-западного района города Кирова

В соответствии с договором с проблемной лабораторией по экологии ВГПУ и по Программе школьного экологического мониторинга, в течение трех лет проводится мониторинг радиоактивного загрязнения территории северо-западного района города Кирова. Точки измерений радиоактивного загрязнения представлены на карте. Результаты измерений радиоактивного загрязнения представлены в таблице 1. Наибольшее загрязнение наблюдается на следующих улицах: Северная Набережная, Дзержинского, Кирпичная, Октябрьский проспект до пересечения с улицей Карла Маркса. На рисунке 2 приведены диаграммы изменения радиоактивной загрязненности, наблюдаемые с 1998 по 2000 год на территории северо-западного района города Кирова. Как показано на диаграммах рисунка 2, в северо-западном районе в течение трех лет наблюдается незначительное превышение радиационного фона. Вероятно, это связано с увеличением объема работ на промышленных предприятиях.

Выводы

1. Анализ литературных источников показал, что мониторинг радиоактивного загрязнения территории северо-западного района начат исследовательскими группами лицея с 1998 года.

2. Исследования радиационного фона и загрязнения природных водных объектов показало, что по течению реки Люльченки с увеличением ее загрязненности и техногенного воздействия на нее радиоактивное загрязнение реки увеличивается в 1.3 раза.

3. Радиационный фон у растений в черте города превышает радиационный фон растений за его пределами в 1.2 раза.

4. Выявлено, что радиационный фон пород, используемых в качестве строительных и облицовочных материалов, связан с содержанием в них тяжелых металлов: в породах, где содержится больше тяжелых металлов , наблюдается повышенный радиационный фон.

5. Для наиболее распространенных в применении на территории северо-западного района минералов произведено определение содержания радионуклидов, которое показало, что наибольшее содержание их в граните желто-розовом и граните сером крупнозернистом, которые имеют также и повышенный радиационный фон.

6. Исследование радиоактивного загрязнения жилых и общественных зданий, медицинских учреждений, памятников показало, что наибольший радиационный фон наблюдается у железобетонных конструкций, у зданий, в облицовке которых присутствуют породы гранита, в медицинских учреждениях (у кабинетов рентгенодиагностики) и около них, у памятников, полностью или частично выполненных из гранита.

7. Выявлена зависимость между величиной радиоактивного загрязнения и величиной геопатогенных зон, построено уравнение регрессии.

8. Мониторинг радиоактивного загрязнения территории северо-западного района г. Кирова позволил выявить точки с наибольшей радиоактивной загрязненностью: ул. Дзержинского, территорий Северной больницы, больницы завода Лепсе, Шинного завода.

Литература

1. Шустов С. Б., Шустова Л. В. Химические основы экологии: Учебное пособие для учащихся школ, гимназий с углубленным изучением экологии - М.: Просвещение, 1994.-с.182-189.

2. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: в 4-х книгах. Книга 4: Здоровье и Среда, в которой мы живем: Перевод с английского. – М : Мир, 1995. - с.48-54.

3. Вронский В. А. Прикладная экология. Ростов Н./Д.: Издательство: “Феникс”, 1996. - с. 258 5. 4. Радиация. Дозы, эффекты, риск: Перевод с английского. - М.:Мир,1988.- с.17-21.

5. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России./ Под ред. В.Ф. Протасова. - М.: Финансы и статистика, 1995 - с. 92 - 101.

6. Иллеш А.В., Пральников А.Е. Репортаж из Чернобыля - М.: Мысль, 1987.- с.157.

7. Меркин .М., Наумов Л.Г.,. Экологическая Азбука школьника - Уфа. РИО, 1992.-с.143.

8. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: в 2-х томах. 2 том. Перевод с англ.- М.: Мир, 1993.- с.145-151.

9. Экология России. Хрестоматия / сост. В.Н. Кузнецов. - М.: АО “МРС”, 1995.- с.107-109.

10. Руководство по медицинской службе Гражданской обороны / под ред. А.И. Бурназяна. - М.: Медицина, 1983.-с.48-90.

11. Дубров А.П. Экология жилища и здоровья человека. - Уфа: Слово, 1995.- с.25-31.

12. Эйхлер В. Яды в нашей пище: перевод с нем. - 2-е доп. изд. - М.: Мир, 1993.- с.189.

13. Экологический атлас Кировской области. - Киров, 1996- с.41-46.

14. О состоянии окружающей природной Среды Кировской области в 1994 году. Региональный доклад. - Киров, 1995.- с.127-128

15. О состоянии окружающей природной Среды Кировской области в 1999 году. Региональный доклад. - Киров, 2000.- с.291-292

Таблица 1

Результаты исследования территории северо-западного района
города Кирова

Номер квадрата, место измерения	Техногенное воздействие	Радиоактивный фон, мЗв/год		Превышение ПДК
		1999 г.	2000 г.
Б1.пл. Авитек	з-д “Авитек”, автодорога, магазины	0.9	1	^_/ 1.1
Б2,Северная набережная	Автодорога, жилые дома, Северная больница	1.2	1.1	1.3 / 1.1
Б2. Ост.” ул. Шаляпина”	Автодорога, жилые дома,		0.9	/^_
Б2. Трамплин	Автодорога нефтебаза	1.2	1	1.4 / 1.1
В1. На пересечении улиц Дзержинского и Луганской	Автодорога ,жилые дома,	1	0.9	1.1 / ^_
В1.На пересечении пер улиц Луганской и Полевой	Автодорога, жилые дома, гаражи,ТЭЦ-4	1.1	1.1	1.2 /1.2
В1. Ул. Луганская, переул. Березняковский	Автодорога, жилые дома,ТЭЦ-4	1.1	0.9	1.2 / ^_
В2 ост.”Магазин Север”	Автодорога, магазины, жилые дома	0.8	0.9	^_ / ^_
В2. На пересечении улиц Дзержинского и Крупской	Автодорога, жилые дома, магазин, гаражи	1.1	1.1	1.2 / 1.2
В2. Ул. Дзержинского, поворот к Октябрьскому проспекту	Автодорога, магазины ,жилые дома, профилакторий завода “ОЦМ”,	1.1	1.3	1.2 / 1.5
В2. Ост. “ОЦМ”	Автодорога, жилые дома, магазины, завод “ОЦМ”	0.9	1	^_ /1.1
В2. Октябрьский проспект, мост	Автодорога, Больница завода “Лепсе”, ж/д	1.2	1	1.3 / 1.1
В2.На пересечении улиц Добролюбова и Стахановской	Автодорога, магазины, жилые дома, гаражи	^_	1.1	/ 1.2
В2.на персечении улиц Добролюбова и Полевой	Автодорога, жилые дома	^_	0.8	/ ^_
В3. Октябрьский проспект у проходной завода “Лепсе”	Автодорога, подземный переход, завод “Лепсе”, магазины	^_	1.3	/ 1.5
В3.Пл.”Лепсе”	Автодорога, завод ”Лепсе”	0.9	0.8	^_/ ^_
Г1. Ост ”Улица Луганская”	Автодорога, парк	0.8	0.9	^_/ ^_
Г1.ТЭЦ-4.(Луганская, 51)	ТЭЦ-4,автодорога	0.9	0.9	^_/ ^_
Г2.На пересечении улиц Цеховой и Шинников	Автодорога, жилые дома	^_	0.8	/ ^_
Г2. .На пересечении улиц Цеховой и Добролюбова	Автодорога, ж/д, жилые дома, базы, склады	^_	1.1	/ 1.2
Г2.На пересечении улиц Широнинцев и Лепсе	Автодорога. Жилые дома	0.7	0.8	^_/ ^_
Г2.На пересечении улиц Кирпичной и Лепсе	Автодорога, химчистка	0.8	0.9	^_/ ^_
Г2.На перер. Сормовской и Мира	Автодорога, жилые дома	^_	1	/ 1.1
Г2.ул. Сормовская, школа № 54	Автодорога, ж/д, склад черных и цветных металлов	^_	1.1	/1.2
Г2.На пересечении улиц Сормовской и Лепсе	Автодорога, жилые дома, ж/д, склад черных и цветных металлов	0.5	1.1	^_/ 1.2
Г2.На пересечении улиц Кирпичной и Сормовской (ГПТУ №2)	Автодорога, жилые дома	0.5	0.9	^_/ ^_
Г3.На пересечении улицы Карла Маркса и Октябрьского проспекта	Хлебозавод, автодорога, жилые дома, мясокомбинат, ж/д	1.1	1.1	1.2 / 1.2
Г3Искожевский переулок	Автодорога, завод “Искож”	0.8	1.1	^_/ 1.2
Г3.На пересечении улиц Профсоюзной и Дерендяева	Автодорога, жилые дома, магазины	0.9	0.9	^_/ ^_
Г3.На пересечении улиц Советской и Карла Маркса	Автодорога, жилые дома, магазины	0.9	1.2	^_/1.4
Г4.На пересечении улиц Профсоюзной и Карла Маркса	Автодорога, жилые дома, магазины	0.9	0.8	^_/ ^_
Г4. Энергетиков, 15	Шинный завод, автодорога, мост	1.1	1.2	1.2 / 1.3
Г4.Ул. Карла Маркса, 0ст. ”Дворец бракосочетания	Автодорога, жилые дома, магазины, завод “Красный инструментальщик”	0.5	1.1	^_ /1.2
Д1.На пересече-нии улиц Луганской и Ломоносова	Автодорога, АЗС, жилые дома, магазины ТЭЦ-4	1	1	1.1 / 1.1
Д1.Ул. Кольцова, 14	Кинотеатр ”Восток”, автодорога, автостоянка, жилые дома	1	1.2	1.1 / 1.3
Д1.Ул, Лепсе, парк Победы	Автодорога, жилые дома, магазины	0.8	1.3	^_ /1.4
Д2.Ул . Лепсе,43	Магазин ”Авто-любитель”, жилые дома, автодорога	1.1	1	1.2 / 1.1
Д2.На пересечении улиц Ломоносова и Циолковского	Автодорога, жилые дома, магазины	0.8	1	^_/ 1.1
Д2.На пересечении улиц Кирпичной и Московской	Автодорога, предприятие “Северные Сети”, жилые дома, магазины, ж/д, в/ч, ЛЭП	1.1	1.1	1.2 / 1.2
Д3. Станция “Киров-Котласский”	Ж/д, автодорога	0.9	1	^_ /1.1
Д3.На пересечении улицы Труда и Октябрьского проспекта	Автрдорога, жилые дома, магазины,ж/д	1	1	1.1 / 1.1
Д3.Ул. Карла Маркса, ост. ”Транспортное агенство”	Автодорога, жилые дома, магазины	0.7	0.8	^_/ ^_
Д3.На пересечении улицы Степана Халтурина и Октябрьского проспекта	Автодорога, жилые дома, магазины	0.7	1	^_/ ^_
Д3.На пересечении улиц Энгельса и Дерендяева	Автодорога,жилые дома, радиостанция,магазины	0.9	1.1	^_ /1.2
Поселок Ганино,ост.”Боль-ница”	Автодорога, псих. Больница, жилые дома,ТЭЦ-4,БХЗ,ж/д	1.2	1.2	1.3 / 1.3
Поселок Ганино, школа№ 55	Автодорога, ж/д, жилые дома, золоотвалы,ТЭЦ-4,БХЗ	1.1	1.2	1.2 / 1.3

Рис 1 Диаграмма радиационного загрязнения реки Люльченки

Рис.2Диаграмма изменения радиационного фона некоторых точек города в течение трех лет.