Исследование радоноопасности территорий Таманского полуострова - mud volcanoes

Главное меню:

Исследование радоноопасности территорий Таманского полуострова

Исследования

Исторически вредное влияние естественной радиоактивности воздуха на человеческий организм было замечено еще в XVI веке, когда таинственная «горная болезнь» шахтеров привлекла внимание медиков: смертность от заболеваний легких среди рудокопов некоторых шахт Чехии и Германии была в 50 раз выше, чем среди прочего населения. Причина этого была объяснена уже в наше время – в воздухе шахт была высокая концентрация радона.

Радон – радиоактивный газ, без цвета, без запаха. Самый тяжелый элемент нулевой группы периодической системы, единственный из благородных газов, не имеющий стабильных и долгоживущих изотопов.

Изотопы радона

Радон ²²²Rn

Самый устойчивый из изотопов радона, входящий в семейство урана ²³⁸U и являющийся непосредственным продуктом распада ²²⁶Ra (радия). Обычно название «радон» относят именно к этому изотопу. Имеет период полураспада 3,8235 дня. Время распада 97% изотопа – 20 дней.

Торон ²²⁰Rn

Торон открыт в 1900 году и представляет собой эманацию радиоактивного элемента семейства тория. Период полураспада 54,5 с, время 97% распада – 285,079 с.

Актинон ²¹⁹Rn

Актинон открыт в 1903 году. Является продуктом распада актиния AcX(²²³Ra). Из природных – самый короткоживущий изотоп. Период полураспада 3,92 с, время 97% распада – 20,505 с.

Ниже показаны ряды превращений радиоактивных семейств урана и тория до момента образования изотопов радона.

Изотопы радона, испуская при распаде альфа-частицы, превращаются в твердые радиоактивные изотопы полония, свинца и висмута, именуемые «активным налетом».

Продукты распада являются металлами и не имеют отношения к группе инертных газов. Линейные размеры свободных атомов металла составляют единицы нм и не могут долго находиться в атмосфере в свободном состоянии. При соприкосновении с нерадиоактивными аэрозолями (частицами пыли, дыма, капельками тумана и т.п.) они образуют радиоактивные аэрозоли, размер которых увеличен на несколько порядков. Упрощенные цепочки распада изотопов радона показаны на рисунке.

Как видно из рисунка, продукты распада изотопов радона являются вторичными альфа и бета излучателями.

Радон хорошо растворим в воде. Если в организм попадает вода (или пища) зараженная радоном, биологический организм погибает. Повышенная концентрация радона в воздухе вызывает ожог легких «активным налетом». Механизм же разрушения биологических организмов растворенным радоном изучен слабо.

В избыточных количествах радон выбрасывается при тектонических деформациях. Повышенная объемная концентрация радона в воздухе является индикатором наличия тектонических разломов, проникающих на глубины в десятки километров. Мониторинг радонового фона во многих странах используется для прогнозов изменения напряженно-деформированного состояния земной коры.

Вернемся к апрельским событиям 2011 года на Тамани. Сейсмические разрезы на подводном продолжении поднятия морского дна Азовского моря, выполненные сотрудниками Южморгеологии, зафиксировали аномалии, связанные с миграцией глубинных флюидов. Флюидизация разреза подтвердилась высокими значениями эманации радона из недр. Наши замеры объемной активности радона (ОАР) в подпочвенном воздухе в районе поднятия показали значения до 80000 Бк/м³(при допустимой безопасной величине 150 Бк/м³). Результаты анализов данных обзорных исследований предопределили дальнейшую программу натурных экспериментов. Были поставлены задачи изучения взаимодействия экосистем региона и населения, а также прогноз чрезвычайных ситуаций локального характера.

При постановке задачи исследования радонового потенциала Таманского полуострова, встал вопрос о выборе метода измерения концентрации радона. Характеристикой основного источника атмосферного радона и его изотопов является плотность их потоков с подстилающих поверхностей (земли, воды и т.п.). На первом этапе исследований был реализован метод лабораторного анализа отобранных в процессе натурных исследований проб. По показаниям радиометра на стенде рассчитывалась концентрация радона в пробах и плотность потока радона с единицы поверхности. Далее, по модели переноса изотопов радона и продуктов их распада в атмосферу, полученная плотность потока пересчитывалась в распределенную в пространстве объемную активность радионуклидов. Здесь сделаем небольшую оговорку. Исходя из физических свойств продуктов распада изотопов радона, эманации актинона и торона не способны к миграции на сколько-нибудь заметные расстояния от ядер-предшественников. Поэтому во всех наших рассуждениях под объемной активностью радона (ОАР) подразумевается ОАР изотопа радона ²²²Rn, в цепочку распада которого входят изотопы ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb и ²¹⁴Bi.

На рисунках показаны места отбора проб для исследований на радон и графические результаты численных расчетов вертикального распределения ОАР над поверхностью исследованных участков.

Высокая трудоемкость и стоимость проведения радоновых исследований не позволили на первом этапе охватить большое количество территорий Таманского полуострова, т.к. исследования по этой теме начались лишь во второй половине 2013 года. Однако полученные результаты требуют серьезного внимания по отношению к радоновому потенциалу территорий Тамани с целью последующих оценок радиационного риска для населения.