авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Особенности формирования радиационного фона г. москвы, обусловленного гамма излучающими радионуклидами природного и техногенного происхождения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Петрова Татьяна Борисовна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО ФОНА Г. МОСКВЫ, ОБУСЛОВЛЕННОГО ГАММА ИЗЛУЧАЮЩИМИ РАДИОНУКЛИДАМИ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Специальность 05.26.02 – «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (ядерный топливно-энергетический комплекс)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2011

Работа выполнена на кафедре радиохимии Химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук Маренный Альберт Михайлович
Научный консультант: кандидат химических наук Власов Вячеслав Клавдиевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук Борисов Николай Михайлович кандидат технических наук Ермилов Алексей Павлович


Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение науки «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

Защита состоится «29» июня 2011 года в час. на заседании диссертационного совета ДМ 462.001.02 при Федеральном государственном учреждении «Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна» Федерального медико-биологического агентства по адресу: Москва, Живописная ул., д. 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФМБЦ им. А.И.Бурназяна.

Автореферат разослан « » мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ДМ 462.001.02

доктор технических наук, профессор Б. А. Галушкин

Список сокращений, использованных в автореферате

ГКЛ – галактические космические лучи;

УА – удельная активность, Бк/кг;

ОА – объемная активность, мБк/м3;

МИА – минимальная измеряемая активность;

ЕРН – радионуклиды естественного происхождения;

ПРС – почвенно-растительный слой;

Аэфф. – эффективная удельная активность природных радионуклидов в строительных материалах;

РГП – радиационно-гигиенический паспорт.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертационного исследования определяется тем, что существующий радиационный фон является точкой отсчета при оценке радиационного воздействия на население при возможных радиационных авариях. Поэтому важно знать, какими факторами определяются флуктуации естественного фона, определить закономерности вариаций фоновых параметров. Несмотря на то, что среднемировые значения и диапазоны изменения параметров природного радиационного фона приведены в докладах НКДАР ООН, МКРЗ, справочниках, однако для конкретной территории и конкретного времени может наблюдаться значительная вариабельность фоновых уровней, особенно для больших территорий современных мегаполисов.



Очевидно, что объективная оценка радиационной обстановки на территории в случае возникновения аварийной ситуации невозможна без учета фоновых уровней радиационных параметров на данной территории [Алексахин и др., 1990]. В работе [Ветров, 1997] предложено следующее определение термина «радиоактивное загрязнение»: «Радиоактивное загрязнение - статистически достоверное повышение среднего содержания радионуклидов в объектах окружающей природной среды или среды обитания человека относительно средних уровней, полученных за предыдущий период наблюдения в данном объекте, либо относительно средних региональных или местных уровней (радиационный фон)».

В случае радиационной аварии в условиях города основной средой, депонирующей радиоактивное загрязнение с течением времени, являются почвы и грунты. Именно этим объектам окружающей среды г. Москвы уделяется особое внимание в данной работе.

Кроме того, в случае крупной радиационной аварии важной задачей является изучение поведения радионуклидов выброса в воздушной среде города, определяющееся поведением аэрозолей – носителей. Изучение этого вопроса возможно непосредственно в условиях радиационной аварии. Вместе с тем, в литературе отмечается, что некоторые закономерности поведения в атмосфере искусственных радионуклидов (например, образовавшихся в результате испытания ядерного оружия) наблюдаются и у радионуклидов космогенного происхождения, в том числе, 7Ве. Таким образом, на основе данных о динамике изменения объемной активности в воздухе космогенного 7Ве можно прогнозировать основные закономерности поведения искусственных радионуклидов. В связи с этим, в работе рассматриваются закономерности поведения 7Ве в приземном слое атмосферы в Москве.

На территории г. Москвы МосНПО «Радон» создана сеть радиационно-экологического мониторинга: определяется содержание некоторых естественных и искусственных радионуклидов в объектах окружающей среды. Исследования по содержанию глобальных и чернобыльских выпадений в окружающей среде г. Москвы велись Институтом Биофизики Минздрава СССР и продолжают вестись ФМБЦ им. А.И.Бурназяна. С 1998 на территории России, в том числе в г. Москве, введен радиационно-гигиенический паспорт, в который заносят измеренные значения удельной активности, объемной активности радионуклидов, содержащихся в природной среде г. Москвы. Это важная информация, позволяющая выявить закономерности поведения радионуклидов в региональных масштабах, однако, следуя рекомендациям НКДАР ООН, требуется постоянное уточнение базисного уровня естественного фона, выявление факторов, влияющих на его изменение. Для этого необходимы исследования в локальном масштабе с учетом местных особенностей.

Вышеизложенное позволяет заключить, что вопросы определения фоновых уровней, служащих «точкой отсчета» или «нулевым уровнем» при выявлении радиационного загрязнения и определении радиационной нагрузки на население при радиационных авариях требуют дальнейшего изучения и детализации. Это определило выбор темы диссертационного исследования.

Цели исследования

  • Определение референтных уровней содержания радионуклидов природного и искусственного происхождения в объектах окружающей среды г. Москвы для выявления уровня загрязнения и оценки радиационной обстановки в случае возможных радиационных аварий.
  • Оценка годовой эффективной индивидуальной дозы облучения населения Москвы, формируемой -излучающими радионуклидами, распределенными в природной среде города, являющейся «нулевым уровнем» при оценке масштаба и последствий радиационных аварий.

В соответствии с целями решались следующие задачи:

  • Определить фоновое содержание и закономерности распределения радионуклидов естественного и искусственного происхождения в объектах окружающей среды (почва, горные породы (грунты), растительность, атмосферный воздух) на территории Москвы по данным -спектрометрического анализа. В том числе, в природных грунтах основных литологических горизонтов, слагающих территорию Москвы и в техногенно-измененных почвах и грунтах.
  • Установить закономерности изменения во времени и диапазон варьирования значений объемной активности (ОА) -излучающего радионуклида космогенного происхождения 7Be в приземном слое атмосферы. Определить УА 7Be в некоторых видах растительности и почвенно-растительного слоя (ПРС) методом -спектрометрического анализа.

Научная новизна работы

  • Разработана типизация грунтов по содержанию ЕРН с учетом их литологического состава.
  • Определена зависимость УА ЕРН дисперсных пород от гранулометрического состава.
  • Установлены закономерности распределения 137Cs на территории г. Москвы.
  • Предложены референтные уровни УА ЕРН и 137Cs в почвах и грунтах г. Москвы.
  • Изучены факторы, влияющие на ОА 7Ве. Показано, что 7Be может являться маркером при изучении искусственных радионуклидов при радиационной аварии.

Практическая значимость работы.

Превышение определённых в данной работе референтных уровней УА -излучающих радионуклидов в почве и грунте может служить индикатором радиоактивного загрязнения на территории г. Москвы.

Проведенный комплекс исследований может служить научной основой для коррекции проектных решений при строительстве новых зданий и сооружений с учетом особенностей локального природного радиационного фона на местах потенциальной застройки.

Данные по распределению ЕРН в грунтах используются Институтом Геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН в работах по геоинженерному картированию территории Москвы.

В настоящее время референтные уровни содержания радионуклидов в объектах окружающей среды, определенные в данной работе, используется при выявлении участков радиоактивного загрязнения подразделениями ФГУЗ Москвы, а также аккредитованными на проведение радиационных исследований организациями (ГК РЭИ, ПК «Эко-полигон» и т.д.)

Защищаемые положения

  • Получены и систематизированы данные по содержанию естественных радионуклидов (226Ra, 232Th, 40К) в основных литологических слоях, слагающих территорию Москвы, до глубины 50 м.
  • Исследованные грунты по УА и соотношению естественных радионуклидов (ЕРН) можно отнести к четырем группам, сформированным с учетом их литологического состава: 1) карбонатные породы (известняки, доломиты, мергели); 2) фосфориты и глины с включениями фосфоритов юрского возраста; 3) дисперсные породы (глины, суглинки, супеси, пески); 4) техногенные почвы и грунты. Причем, УА ЕРН дисперсных пород зависит от гранулометрического состава.
  • Получено пространственное распределение - фона, формируемого ЕРН, содержащимися в грунте, по территории Москвы.
  • Выпадения 137Cs от ядерных взрывов и после аварии на ЧАЭС, а также ЕРН, содержащиеся в техногенно-измененных грунтах (отношение численных значений активности 232Th/226Ra<1) формируют «новый» радиационный фон. Распределение 137Cs на территории г. Москвы иное, чем в природной среде и определяется типом хозяйственного землепользования.
  • Получены и обобщены данные по вариациям ОА 7Be в приземном воздухе, растительности, ПРС на территории г. Москвы. Установлены основные факторы, определяющие изменение ОА 7Ве в приземном слое (55°45С.Ш.37°37В.Д). Установлено, что 7Be имеет тенденцию к накоплению в растительности от весны к осени.

Апробация результатов работы

Материалы диссертационной работы опубликованы в 31 работах, в том числе в 16 статьях в рецензируемых журналах из списка ВАК России: «Радиохимия», «Вестник МГУ», «Геоэкология», «Аппаратура и новости радиационных измерений - АНРИ» и 15 тезисах докладов научных конференций.

Результаты работы были представлены на следующих международных и российских научных конференциях: «Радиохимия» 2007 и 2009; «Проблемы прикладной спектрометрии (ППСР)» в 2002, 2005, 2007 гг.; «5th European Congress on Regional Geoscientific Cartography and Information Systems. Earth and Water», Barcelona, Spain, 2006; International Conference «Waste Management, Environmental Geotechnology And Global Sustainable Development» Ljubljana, Slovenia, 2007; « Engineering geology for tomorrow’s cities», 10th IAEG International Congress, Nottingham, UK, 2006; на Годичных сессиях Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, в 2006 и 2010 гг. Материалы диссертационной работы были представлены на семинаре кафедры радиохимии Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (2009) и научном семинаре «Актуальные вопросы радиационной физики» НИЯУ МИФИ в весеннем семестре 2011 г.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 138 страниц, включая 19 рисунков и 38 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 164 наименования.

Личный вклад автора

Все представленные в диссертации результаты являются оригинальными и получены автором лично или при его участии. Автором осуществлялся отбор проб воздуха, почвы и растительности. Автор проводил измерения методом -спектрометрии вышеперечисленных проб, а также проб почвы и грунта, доставляемых ГУП Мосгоргеотрест, отобранных в ходе инженерно-изыскательских исследований участков планируемого строительства,. Автором осуществлялся анализ результатов и их интерпретация.





Содержание диссертации

Во Введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы её цели и задачи, научная новизна и защищаемые положения.

В первой главе «Природа и закономерности формирования радиационного фона в объектах окружающей среды» дан краткий обзор состояния исследований по определению и содержанию -излучающих радионуклидов в приземном слое атмосферы, растительности, почве и грунтах, в том числе, в московском мегаполисе.

Известно, что радиационный фон формируется излучением ЕРН, содержащихся в горных породах, космическим излучением и излучением радионуклидов искусственного происхождения (аварии, выбросы АЭС, ядерные взрывы). Наиболее значимые ЕРН, содержащиеся в грунтах: 238U и его продукты распада (ПР), 232Th и ПР, и 40К. В литературе приводится крайне мало данных по содержанию и распределению ЕРН в приповерхностных четвертичных рыхлых отложениях, т.к. они не представляли интереса с точки зрения поисков радиоактивных и нерадиоактивных руд.

В главе также рассматриваются результаты исследований по определению уровней загрязнения 137Cs Центральной части России. В природных экосистемах основной запас 137Cs сосредоточен в верхнем слое почвы (15-30 см), что можно охарактеризовать, как определенное единообразие в вертикальном распределении чернобыльских и глобальных выпадений в почвах природных экосистем любого типа. Анализ литературы показывает, что исследования по миграции 137Cs в городских почвах нельзя считать исчерпывающими.

В ряду космогенных радионуклидов наиболее высокие значения ОА характерны для 14C, 3H и 7Be, однако из них только 7Be является -излучающим радионуклидом. В связи с возможностью получения дополнительной дозы, формируемой 14C и 3Н, персоналом ядерных объектов, поведение этих радионуклидов достаточно хорошо исследовано, что нельзя сказать о 7Ве.

По нашему мнению, изучение ОА7Be важно не столько как составляющей радиационного фона, но и по следующим причинам. Во-первых, ОА 7Be легко определяется - спектрометрическим методом и может служить маркером при определении искусственных радионуклидов, выброшенных в результате аварии в атмосферу. При проведении экспресс – исследований в аварийной ситуации может не соблюдаться геометрия измерений или может быть неизвестен объем прокаченного воздуха, тогда определение ОА радионуклидов в воздухе носит качественный характер. Зная отношение измеренных значений ОА 7Be и усредненных значений ОА 7Be, характерных для данного места и времени, (вводя поправочный коэффициент) можно оценить ОА любого -излучающего радионуклида. Во-вторых, искусственные радионуклиды, также как и космогенные (7Be), сорбируются атмосферными аэрозолями. Процессы удаления и миграции радионуклидов идентичны процессам удаления и миграции соответствующих аэрозолей, поэтому 7Be может служить маркером миграции искусственных радионуклидов.

С 1998 году была введена радиационно-гигиеническая паспортизация организаций и территорий. РГП, в том числе, содержат информацию о состоянии безопасности окружающей среды. По данным РГП (2000 - 2007 г.) средняя годовая эффективная индивидуальная доза, формируемая природными источниками в Москве, варьирует в широких пределах: 1,9 - 2,9 мЗв. Этот факт интересен, так как радиационный фон от космического излучения в г. Москве приводится по справочным данным, также как и доза, формируемая 40К, содержащимся в организме и ЕРН, поступающими в организм с пищей и водой. Возможно, отличия в оценке дозы определяются несовершенством системы измерений, связанных с радоном и контролем активности грунтов и строительных материалов.

Во второй главе «Объекты и методы исследования» описаны применяющиеся методы по отбору и подготовке проб грунта, почвы, растительности и атмосферного воздуха.

Для исследований УА ЕРН опробовались, практически, все типы грунтов, слагающих территорию города до глубины 50 м. Отбор проб проводился из инженерно-геологических скважин с интервалом 1-2 м в насыпных грунтах и далее по 1 пробе из каждого литологического слоя. Были проведены измерения значений УА ЕРН 2835 проб почв и грунтов, слагающих территорию г. Москвы, в том числе, четвертичной системы: 2659 проб, юрской системы: 122 пробы, каменноугольной системы: 54 пробы. Почву или грунт гомогенизировали, но не высушивали, взвешивали и помещали в «сосуды Маринелли» объёмом 0,5 л. В процессе пробоподготовки структура грунта нарушалась, однако влажность оставалась близкой к естественной. В естественном залегании влажность дисперсных грунтов различного литологического типа остается примерно одинаковой: для песков 5-10 %, суглинков - около 15% глин около 20%. В пределах каждого литологического типа грунта колебания влажности составляют не более 3-5%, поэтому влияние влажности можно рассматривать как источник систематической ошибки, которую легко учесть.

Отбор проб почвы проводился по МР [СанПиН 2.1.7.1287-03]. В целом, обобщены результаты измерений 680 проб почвы, из них 482 пробы отобраны с территорий существующей городской застройки. В районах новостроек на окраинах города отобрано 110 проб. В районах, расположенных на территориях бывших промышленных зон - 98 проб.

Отбор проб приземного воздуха на фильтры проводился в течение 72 часов еженедельно на протяжении 5,5 лет (с 1996 по 2001 гг.). Воздухозаборное устройство располагалось на высоте 40 м над уровнем земли (ЦГСЭН в г. Москве, Графский переулок, д.4/9). Количество проб – 201. Для измерений ткань фильтра равномерно помещалась в «сосуд Маринелли» объёмом 0,5 литра.

Измерения активности радионуклидов в пробах проводились – спектрометрическим методом на спектрометрах фирмы «SILENA» и «ORTEC» на основе ППД из сверхчистого германия (HPGD) коаксиального типа (принадлежит ГЦГСЭН в г. Москве). Характеристики ППД следующие: объем детектора – 129 см3, разрешение по линии 60Со 1,33 МэВ – 2,0 кэВ, разрешение по лини 57Со 122 кэВ – 1,1 кэВ; относительная эффективность регистрации – 25%. Спектрометр «SILENA»: количество каналов – 8192, рабочая область энергии 40 – 1600 кэВ. Спектрометр «ORTEC»: количество каналов – 16000, рабочая область энергии 14 – 2269 кэВ.

В третьей главе «Распределение естественных радионуклидов в почвах и грунтах Московского мегаполиса» рассмотрены особенности геологического строения региона, приведены результаты исследований содержания ЕРН в пробах почвы и грунта.

Схематический разрез верхней части осадочного чехла территории Москвы представлен на рисунке 1.

 Схематический разрез верхней части-0

Рис. 1. Схематический разрез верхней части осадочного чехла территории Москвы [Москва: геология и город, 1997]



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.