30 Янв

РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ РАДОНОВОГО ПОЛЯ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

В настоящее время актуальной проблемой является  снижение облучения населения от природных источников ионизирующих излучений. Это нашло отражение на законодательном уровне [7]. Наиболее эффективным направлением снижения облучения является оценка и учет потенциальной радоноопасности территорий, отводимых под новое строительство. Действующими санитарно-гигиеническими и строительными нормативно-методическими документами в качестве основной величины, определяющей степень радоноопасности участка застройки и необходимость радонозащитных мероприятий при проектировании радоновой защиты зданий, принята средняя плотность потока радона (ППР) в пределах контура объекта строительства [4, 5]. При значении ППР, превышающем 80 и 250 мБк/(м2с) на участке для строительства зданий жилого и производственного назначения, соответственно, должна быть предусмотрена система защиты от радона [5, 6].

Опыт проведения измерений плотности потока радона с поверхности грунтов показывает, что эта величина испытывает достаточно существенные временные колебания [3]. Однако до настоящего времени характер и размах временных колебаний, а также причины их возникновения до конца не установлены. В этой связи в рамках Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года» был проведен комплексный мониторинг показателей потенциальной радоноопасности территорий. Исследования проводились на четырех экспериментальных площадках (ЭП), расположенных в разных регионах страны, различающихся как географическим положением и климатическими условиями, так и геологическим строением. Площадки были оборудованы в г. Москве, Битцевский парк («Московская» ЭП), в д. Морозовы Борки Рязанской области («Рязанская» ЭП), г. Екатеринбурге, парк Юго-Западный («Екатеринбургская» ЭП), г. Пятигорске, пос. Розы Люксембург («Пятигорская» ЭП). Московская и Рязанская площадки расположены в пределах Восточно-Европейской платформы и сложены с поверхности ледниковыми (Московская) и аллювиальными (Рязанская) четвертичными отложениями. Екатеринбургская площадка расположена в пределах уральской складчатой системы в зоне развития коры выветривания гранитов (Екатеринбургская-1) и габбро-диабазов (Екатеринбургская-2) Верх-Исертского массива. Пятигорская площадка располагается в пределах Ставропольского поднятия Скифской молодой плиты и сложена деллювиально-коллювиальными суглинками с многочисленными обломками граносиенитпорфиров [2].

Измерения на площадках проводилось еженедельно в течение 1 -2 лет. В ходе каждого сеанса определялись средние значения плотности потока радона с поверхности грунта, объемной активности (ОА) радона в скважинах, а также температура воздуха и почвы, влажность воздуха и почвы, атмосферное давление.

На всех площадках был подробно изучен геологический разрез до глубины 7 — 10м, а также произведен отбор проб с последующим определением физико-химических и радиационно-физических свойств грунтов. На каждой площадке устанавливалось по 20 точек измерения ППР в узлах сети 10 Х 10 м. Для измерения ОА радона в подпочвенном воздухе были оборудованы накопители подпочвенного газа, объемом 1 л на глубинах 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 и 5,0 м с выведенными на поверхность трубками для отбора газа. Ствол скважин заполнялся раствором бентонитовой глины, который, после застывания, играл роль газо- и водонепроницаемого глинистого замка, исключающего влияние пробуренной скважины на радоновое поле массива.  Отбор проб подпочвенного воздуха, объемом около 1 л, производился на активированный уголь. Определение ППР и ОА радона проводились при помощи измерительного комплекса для мониторинга радона «Камера».

Параметры распределения временного ряда ППР на площадках приведены  в таблице 1. Видно, что плотность потока радона на исследуемых площадках испытывает существенные временные вариации, причем на всех площадках в разные моменты времени значение средней по площадке плотности потока радона то превышала нормируемый уровень – 80 мБк/м2с, то была ниже этого уровня. То есть, этот критерий оценки потенциальной радоноопасности ненадежен.

Таблица 1.

Параметры временного распределения средних по площадке значений ППР за период наблюдений

ЭП Период наблюдения,

мм/гг

Количество сеансов Плотность потока радона, мБк/м2с Коэффициент вариации
Средне- арифм. Мода СКО Макс-мин.
Московская 07/11-09/13 100 38,7 36,0 21,1 2 — 132 0,57
Рязанская 10/11-10/12 52 27,6 11,7 17,4 2-80 0,63
Екатеринбург-1 11/12-11/13 60 77,9 54,2 37,6 5-170 0,46
Екатеринбург-2 11/12-11/13 60 12,7 6,7 6,9 3-33 0,54
Пятигорская 11/12-11/13 52 181,4 158,6 118,7 17-484 0,70

Говоря о закономерностях временных вариаций ППР, прежде всего, следует указать хорошее совпадение временного хода этого показателя на всех площадках. Высокую корреляцию между плотностью потока радона на исследованных площадках иллюстрируют таблица 2.

Таблица 2.

Коэффициенты корреляции между временными изменениями ППР на различных экспериментальных площадках

ЭП Екатеринбург-2 Пятигорская Московская
Екатеринбург-1 0,68 0,52 0,56
Екатеринбург-2 0,48 0,58
Пятигорская 0,64
Рязанская 0,32

Как видно из таблицы 2, сопоставимые коэффициенты корреляции наблюдаются как на площадках, отстоящих друг от друга на 50 м, так и на территориях, удаленных на тысячи километров, и характеризующихся совершенно разным геологическим строением, гидрогеологическими условиями, тектоническим режимом, климатическими особенностями. Очевидно, что причины синхронного изменения ППР на столь удаленных территориях кроются в воздействии некоторого глобального фактора, одинаково воздействующего на поток радона из грунтов и в центральной части Русской равнины, и на Среднем Урале, и на Северном Кавказе. Этим фактором, по нашему мнению, может быть изменение ротационного режима планеты.

В годовом ходе ППР, как и в годовом ходе вращения Земли, выделяются два максимума и два минимума. Максимальные значения плотности потока радона зафиксированы в периоды наибольшего растяжения приповерхностного грунтового массива (в июле-августе и в январе-феврале), при этом зимний максимум ППР, как и зимний максимум скорости вращения Земли, значительно меньше летнего.

 Колебания ППР обусловлены не только ротационным фактором, но и рядом других, имеющих локальный характер. Они могут как усиливать, так и уменьшать амплитуду колебаний.Так, при сильном переувлажнении зоны аэрации за счет обильных осадков осенью и таяния снега весной, поток радона с поверхности грунта подавляется практически до нулевых значений, что приводит к резкому усилению осеннего и весеннего минимумов ППР. В отдельные годы, характеризующиеся частыми зимними оттепелями, отсутствует зимний максимум ППР, что также связано с переувлажнением почв и грунтов в результате таяния снега при оттепелях [3].  Изменения метеоусловий – температуры и влажности почв, а также резкие перепады атмосферного давления вызывают кратковременные колебания ППР.

При уменьшении влажности и увеличении температуры верхнего слоя почв степень заполнения пор грунта водой уменьшается и, соответственно, увеличивается их газопроницаемость, что вызывает рост плотности потока радона с поверхности грунта. Резкие перепады атмосферного давления вызывают изменение направления переноса почвенного воздуха в системе «почва-атмосфера», что также сказывается на плотности потока радона из грунтов

Результаты мониторинга объемной активности радона в подпочвенном воздухе показывают, что влияние перечисленных выше факторов на радоновое поле грунтовых массивов быстро уменьшается с глубиной (рис. 1).

Рисунок 1. Изменение коэффициента корреляции между ППР и объемной активностью радона в подпочвенном воздухе с увеличением глубины.

Как видно из рисунка 1, на глубинах 0,2-0,5 м на всех площадках регистрируется максимальная обратная корреляция между плотностью потока радона с поверхности грунта и объемной активностью радона, что объясняется выносом радона из приповерхностного слоя в атмосферу. Однако, уже на глубине 1,5-2,0 м корреляция между этими параметрами резко снижается, а на глубине 3,0-5,0 м практически исчезает. Таким образом, радоновое поле уже на глубине 1,5-3,0 м слабо связано с поверхностными факторами и практически не реагирует на такие воздействия как изменение скорости вращения Земли и колебания метеоусловий на поверхности. Амплитуда временных вариаций ОА радона на этих глубинах существенно снижается – до 30% от среднего, что находится в пределах погрешности определения данной величины. Это, строго говоря, не позволяет достоверно выявить какие либо закономерности временных колебаний радонового поля. Исключение составляют периоды подъема уровня грунтовых вод или формирования верховодки, когда зона аэрации затопляются. Обводнение грунтового массива приводит к существенному снижению ОА радона в порах грунта. В грунтовых водах объемная активность радона в 5-10 раз ниже, чем в грунтовом воздухе. Последующее осушение грунтов при понижении уровня грунтовых вод вызывает рост ОА радона до прежних значений. Это свидетельствует о крайне незначительном вкладе грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, в формирование потока радона из грунтов в атмосферу и подвальные помещения зданий, что подтверждает данные, полученные в работе [1]. Периоды существенного подъема уровня грунтовых вод и формирования верховодки на всех площадках приурочены, в основном, к весеннему таянию снега, и продолжаются с марта по май – начало июня. В остальное время радоновое поле на глубине более 3,0 м можно считать более или менее стабильным. В таблице 3 представлено распределение по глубине средне-арифметических значений и вариации объемной активности радона на экспериментальных площадках (периоды затопления массива грунтовыми водами не учитывались).

 

Таблица 3.

Распределение по глубине средних значений и вариации объемной активности радона за период наблюдений

Глубина, м Московская Рязанская Екатеринбург-1 Пятигорская
Средн., кБк/м3 Квар. Средн., кБк/м3 Квар. Средн., кБк/м3 Квар. Средн., кБк/м3 Квар.
0,2 18,0 0,73 7,1 0,72 12 0,81 71,8 0,52
0,5 34,6 0,68 9,5 0,48 53,9 0,38 207,3 0,30
1 22,3 0,70 13,5 0,27 81,8 0,34 313,7 0,15
2 20,2 0,55 17,9 0,15 110,8 0,33 492,9 0,13
3 30,1 0,30 18,3 0,12 119,4 0,28 531,7 0,14
5 8,4 0,29 33,0 0,14 178,8 0,22 376,1 0,20

Таким образом, результаты мониторинга параметров радонового поля на экспериментальных площадках показывают, что значение плотности потока радона с поверхности грунта определяется процессами газообмена между подпочвенным и атмосферным воздухом в зоне активного газообмена с атмосферой, т.е. специфическом пограничном грунтовом слое, мощностью около 1,5-3,0 м. Плотность потока радона с поверхности земли и объемная активность радона в подпочвенном воздухе на глубинах до 1,5-3,0 м испытывают высокоамплитудные временные колебания, связанные с изменением ротационного режима Земли и колебаниями метеорологических факторов. На глубине более 1,5-3,0 м временные изменения ОА радона незначительны, не связаны с поверхностными факторами и в основном определяются колебаниями уровня грунтовых вод.

Список литературы:

1.Климшин А.В., Антипин А.Н., Микляев П.С., Петрова Т.Б., Цапалов А.А. Влияние уровня грунтовых вод на перенос радона в почвенном воздухе на полигоне в Екатеринбурге// Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2014, № 2. С. 45-52.

2.Маренный А.М., Микляев П.С., Пенезев А.В., Цапалов А.А. Комплексные мониторинговые исследования формирования радоновых полей грунтовых массивов. Часть 1 программа и организация исследований// АНРИ, 2014, №4. С.33-38.

3.Маренный А.М., Микляев П.С., Петрова Т.Б., Маренный М.А., Пенезев А.В., Козлова Н.В. Временные флуктуации плотности потока радона на территории Москвы // АНРИ, №1, 2011. С. 23-36.

4.Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 100 с.

5.Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010): Санитарные правила и нормативы. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. – 83 с.

6.Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обеспечения радиационной безопасности. МУ 2.6.1.2398-08: Методические указания. – М.:  Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 27 с.

7.Федеральный закон от 9 января 1996 г. № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения».

РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ РАДОНОВОГО ПОЛЯ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ
Written by: Микляев Петр Сергеевич, Маренный Альберт Михайлович, Цапалов Андрей Анатольевич, Пенезев Андрей Владимирович
Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
Date Published: 05/20/2017
Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)
Available in: Ebook