РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БАССЕЙНА РЕКИ ЖЫРГАЛАН

RADIOECOLOGICAL ASSESSMENT OF THE BASIN RIVER JYRGALAN

Gulkair Kadyrova

graduate student of the Department of Tourism and Environmental Protection

Issyk-Kul State University,

Kyrgyzstan, Karakol

Bakyt Kaldybaev

sc.D., associate professor of the Department of Tourism and Environmental Protection Issyk-Kul State University,

Kyrgyzstan, Karakol

АННОТАЦИЯ

Цель: радиоэкологическая оценка содержания, миграции и накопления радиоактивных элементов в объектах окружающей среды бассейна реки Жыргалан. Методы: полевые, радиометрический, гамма-спектрометрический. Результаты: Определены содержания радионуклидов (²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs) в почве, воде, донных отложениях бассейна реки Жыргалан. Выводы: установлено слабое накопление радионуклидов (²³⁸U, ²¹⁰Pb) в донных отложениях устьевой зоны реки Жыргалан.

ABSTRACT

Background. To assess the content of radioecological, migration and accumulation of radioactive elements in the environment of the basin river Jyrgalan. Methods. Field, radiometric, gamma spectrometry. Results. To determine the content of radionuclides (²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra, ²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs) in soil, water, sediment of the basin river Jyrgalan. Conclusion. The established weak accumulation of radionuclides (²³⁸U, ²¹⁰Pb) in the sediments of the river estuary area Jyrgalan.

Ключевые слова: радиоактивные элементы; содержание; кларк; почва; вода; донные отложения.

Keywords: radioactive elements; content; clarke; soil; water; sediments.

Реки являются наиболее подвижной частью гидросферы, характеризуются легкой изменчивостью химического состава вод в зависимости от целого ряда причин, таких как климатические и погодные условия, соотношение между атмосферным и грунтовым питанием, химический состав атмосферных вод, геологическое строение, состав пород водосборной площадки, антропогенное воздействие и т. д. Исследованиями проф. В.В. Ковальского и И.Е. Воротницкой было установлено, что Иссык-Кульская межгорная впадина представляет собой естественную урановую биогеохимическую провинцию. Её территория характеризуется повышенным естественным содержанием урана и дочерних продуктов его распада в геологической среде и подземных водах [5, с. 25].

В бассейне реки Жыргалан расположено крупное каменноугольное месторождение Жыргалан, разведаны запасы полиметаллических руд. Так как в перспективе, запасы недр данного региона будут осваиваться, необходимы детальные радиоэкологические исследования по изучению содержаний, миграции и накопления радиоактивных элементов в объектах окружающей среды [7, с. 180].

Материал и методы исследования

При отборе почвенных образцов нами была использована классификация почв, принятая при составлении почвенной карты Киргизской ССР [6, с. 222]. Отбор проб почвы выполнялся согласно требований ГОСТ 53123-2008 (ИСО 10381-5:2005) [3, с. 55]. Пробы почвы были отобраны с 11 контрольных участков. Отбор проб воды был произведен в период межени (16 марта 2015 г.). Были отобраны разовые пробы воды согласно установленных требований с 6 пунктов наблюдения [4, с. 30]. В местах отбора проб воды был произведен отбор проб илисто-глинистых фракций донных осадков.

Для проведения гамма – съемки местности использовался дозиметр – радиометр ДКС-96. Измерения проводились в соответствии с инструкциями МАГАТЭ по наземному обследованию радиационной обстановки. Для определения изотопного состава радионуклидов в пробах почв и донных отложений был использован гамма спектрометр “Canberra” (модель GX4019 с программным обеспечением Genie-2000 S 502, S501 RUS). Для определения суммарной альфа и бета-активности проб воды использовался альфа-бета радиометр УМФ-2000.

Результаты исследований и их обсуждение

Мощность радиационного фона по гамма-излучению в бассейне реки Жыргалан варьирует в пределе 15–40 мкР/ч и не превышает установленной в республике нормы 60 мкР/ч (табл. 1). По мере удаления от берега реки в сторону склонов гор его уровень в отдельных местах возрастает до 40 мкР/ч, особенно в некоторых горных местностях, ущельях основу которых составляют горные породы, граниты, мелкие их обломки, имеющие слегка повышенную радиоактивность. Наблюдаются также незначительные вариации природного радиационного фона в устьевой зоне реки Жыргалан, вероятно, это связано с неоднородным распределением естественных радионуклидов, рассеянных в почвах, земных породах, поверхностных и подземных водах и других объектах природной среды.

Таблица 1.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения бассейна реки Жыргалан

²³⁸U. Вариация содержания U для нормальных почв ограничивается пределами <12¸100 Бк/кг, а для почв урановых аномалий 600¸12500 Бк/кг. Кларк ²³⁸U в почве составляет 12,4 Бк/кг, диапазон (10–50 Бк/кг) при среднем – 25 Бк/кг [2, с. 120]. Удельная активность ²³⁸U в почве на территории шахты Жыргалан варьирует в пределе 39,3–76,4 Бк/кг. Повышенные уровни удельной активности ²³⁸U в почве характерны для участков складирования отвалов угленосных – 76,4 Бк/кг (табл. 2).

Удельная активность ²³⁸U в почвах долинной зоны бассейна реки Жыргалан не превышает установленных средне фоновых значений (10–50 Бк/кг) и варьирует в пределе 23,5–36,6 Бк/кг. Наблюдаются незначительные изменения содержаний в зависимости от типа почв, в частности для горно-долинных темно-каштановых 32,3–36,3 Бк/кг, горно-долинных каштановых 26,3–28,3 Бк/кг, горно-долинных светло-каштановых 23,5–28,6 Бк/кг, лугово-светло-каштановых 23,6 Бк/кг, аллювиально-луговых тугайных лесов и кустарников 28,3 Бк/кг (табл. 3).

²²⁶Ra – промежуточный продукт распада ²³⁸U, относящийся к группе щелочноземельных элементов, т. е. представляет собой химический аналог элементов-биофилов кальция и магния. Он вносит в природный радиоактивный фон определенную дозовую нагрузку. Кларк радия в земной коре составляет 36,8 Бк/кг [2, с. 123]. В почвах бассейна реки Джергалан удельная активность ²²⁶Ra варьирует в пределе 43–54,6 Бк/кг, кларк концентрации (К_к) составил (1,2–1,5).

²³²Th. Диапазон содержаний ²³²Th в зависимости от типа почв варьирует в пределе 7–50 Бк/кг, кларк ²³²Th в почве составляет 24,6 Бк/кг, для осадочных пород – 45 Бк/кг [2, с. 128]. В почвах бассейна реки Джергалан удельная активность ²²⁶Ra варьирует в пределе 43-54,6 Бк/кг, кларк концентрации (К_к) составил (1,7–2,2).

²¹⁰Pb. Присутствие радиоактивных изотопов Pb в природной среде обусловлено не только распадом ^238,235U и ²³²Th, но и постоянным выпадением с аэрозольными частицами из атмосферы при распаде ²²²Rn. Фоновое значение ²¹⁰Pb для горных пород и почв варьирует в пределах от 5–10 до 30–50 Бк/кг [2, с. 140]. В почвах бассейна реки Жыргалан удельная активность ²¹⁰Pb варьирует в пределе 35–124,9 Бк/кг, кларк концентрации (К_к) составил (1,2–4,2). Повышенные уровни удельной активности ²¹⁰Pb характерны для участков складирования отвалов угленосных пород – 124,9 Бк/кг.

 ¹³⁷Cs. Уровень вмешательства (ПДУ) ¹³⁷Cs в почве составляет 15 Бк/кг [8, с. 63]. Величина глобального фонового загрязнения почв мира радиоцезием оценивается в 20–25 Бк/кг [1, с. 123]. В почвах бассейна реки Жыргалан удельная активность ¹³⁷Cs низкая, что характерно для горной местности и варьирует в пределе 2–2,8 Бк/кг.

Таблица 2.

Содержание радионуклидов в почвах угольной провинции Жыргалан (Бк/кг)

Таблица 3.

Содержание радионуклидов в почвах долинной зоны бассейна реки Жыргалан (Бк/кг)

Альфа- и бета-активность воды реки Жыргалан. В соответствии с нормами СанПиН 2.1.4.002-03 контрольные уровни для питьевой воды альфа-излучателей составляют 0,1 Бк/л, бета-излучателей – 1 Бк/л [9, с. 12]. Результаты анализов проб воды реки Жыргылан показали, что уровни суммарной альфа- активности варьируют в пределах 0,10–0,22 Бк/л, бета-активности 0,06–0,13 Бк/л (табл. 4). Наблюдается незначительное увеличение активности радионуклидов в воде по рельефу местности к устью реки.

Таблица 4.

Суммарная α- и β- активности радионуклидов в воде реки Жыргалан в период минимального весеннего стока (16 марта 2015 г.)

Так как речная вода обладает переменным химическим составом, информативным показателем присутствия радионуклидов в поверхностных водах являются илисто-глинистые фракции донных осадков. Фоновые содержания радионуклидов в них близки к содержаниям их в осадочных породах и почве [2, с. 25]. В илисто-глинистых фракциях донных осадков реки Жыргалан содержание U (1,7–23,2) выше кларковых значений, особенно в устьевой зоне 287,3 Бк/кг и радиогенного свинца ²¹⁰Pb – 104 Бк/кг. Содержание других радионуклидов находится в пределах нормы (Табл. 5).

Таблица 5.

Радионуклидный состав илисто-глинистых фракций реки Жыргалан

Выводы

1. Мощность радиационного фона по гамма-излучению в бассейне реки Жыргалан варьирует в пределе 15–40 мкР/ч и не превышает установленной в республике нормы 60 мкР/ч.
2. Повышенные уровни удельной активности ²³⁸U (76,4 Бк/кг) и ²¹⁰Pb (124,9 Бк/кг) в почве характерны для участков складирования отвалов угленосных пород.
3. Альфа- и бета-активность воды реки Жыргалан варьирует в пределах естественных уровней. Наблюдается незначительное увеличение активности радионуклидов в воде по рельефу местности к устью реки.
4. В илисто-глинистых фракциях донных осадков реки Жыргалан содержание U выше кларковых значений, особенно в устьевой зоне 287,3 Бк/кг и радиогенного свинца ²¹⁰Pb – 104 Бк/кг.

Список литературы:

1. Алексахин Р.М. Ядерная энергия и биосфера. – М.: Энергоиздат, 1982. – 215 с.
2. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. – М.: АН СССР, 1957. – 219 с.
3. ГОСТ 53123-2008 (ИСО 10381-5:2005). Качество почвы. Отбор проб. Часть 5. Руководство по изучению городских и промышленных участков на предмет загрязнения почвы. – М.: Стандартинформ, 2009. – 60 с.
4. ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб. – М.: Госстандарт России, 2001. – 36 с.
5. Ковальский В.В., Воротницкая И.Е., Лекарев В.С. и др. Урановые биогеохимические пищевые цепи в условиях Иссык-Кульской котловины // Труды биогеохимической лаборатории. – М.: Наука, 1968. Т. ХII. – С. 25–53.
6. Мамытов А.М. Почвы Иссык-Кульской области и пути их рационального использования. – Фрунзе: Илим, 1977. – 277 с.
7. Никаноров В.В. Рудные месторождения Кыргызстана. – Бишкек, 2009. – 482 с.
8. Нормы радиационной безопасности НРБ – 99/2009. – СанПиН 2.6.1.2523 – 09. 70 с.
9. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.002-03 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». 15 с.