Граничных регионов россии-китая-монголии материалы научно-практической конференции 20-22 октября 2010 г., г. Чита (Россия) Чита «Экспресс-издательство» 2010

Вид материала

Документы

Содержание 1, Хишигжаргал Н.2 1. Радиоэкологический мониторинг 2. Естественный радиационный фон 3. Техногенный радиационный фон 3.1. Механизм формирования доз облучения населения при сжигании углей 3.2. Радиоэкологический мониторинг при разведке и добыче урановых руд 3.3. Радиоэкологический мониторинг при разведке и добыче нефти

Подобный материал:

• Резолюция IV международной научно-практической конференции «Инновационные технологии, 96.91kb.
• Ны согласились провести IX международный Симпозиум «Геологическая и минерагеническая, 54.08kb.
• Участие в конференциях преподавателей сга в 2010–2011 годах, 111.85kb.
• Извещение о проведении открытого аукциона, 63.52kb.
• Материалы Всероссийской научно-практической конференции Часть I москва Челябинск 2010, 4034.01kb.
• Образование и наука IV материалы IV региональной научно-практической конференции апрель, 4952.85kb.
• На конференции предполагается рассмотреть следующие вопросы: Системные вопросы развития, 41.71kb.
• Ч. III содержание воспитания в условиях регионализации образования Сборник материалов, 1722.59kb.
• Ма при обучении иностранному языку в высшей школе материалы научно-практической конференции, 3171.87kb.
• Развитие физической культуры и спорта в современных условиях Материалы межрегиональной, 5260.81kb.

Норов Н.¹, Энхбат Н. ¹, Хишигжаргал Н.²,

¹Монгольский государственный университет, Центр ядерных исследований, г. Улан-Батор; ² Служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Восточного аймака, г. Чойбалсан


1. Радиоэкологический мониторинг

Радиоэкологический мониторинг – система долгосрочных наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния радиоактивности окружающей среды под влиянием антропогенных факторов. На территории Восточного аймака с точек зрения радиоэкологического мониторинга расположены три объекта: Адунчулунский угольный карьер-Чойбалсанский ТЭЦ, урановые месторождения Дорнотского урановорудного узла-Доротское, Мардайнгольское и Гурванбулакское и Тамсагинское нефтьдобывающие предприятия. Задачи и цели радиоэкологического мониторинга были следующими:

- приборный дозиметрический контроль радиационного уровня;

- выявление факторов и источников антропогенного воздействия на радиоактивность окружающей среды (техногенный радиационный фон);

- оценка и прогнозирование состояния радиоактивности окружающей среды;

- общественный контроль экологической безопасности деятельности данных предприятий и населения.

В качестве основной компоненты радиоэкологического мониторинга осуществляется регулярный контроль глобальных и региональных радиоактивных загрязнений природной среды. Дозиметрические измерения проводится гамма-спектрометрическим методом, позволяющей регистрировать мощности экспозиционных доз радионуклидов: урана, тория, калия, цезия-137 и др.

2. Естественный радиационный фон

Естественный фон обусловлен излучением естественно распределённых природных радиоактивных веществ (в горных породах, почве, атмосфере, а также в тканях человека) проникающим космическим излучением, потреблением с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 8–9 мкР/цаг, что соответствует среднегодовой эффективной эквивалентной дозе (ЭЭД=H_D) для жителя Земли. Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств природных радиоизотопов с периодом полураспада более 105 лет (в основном урана и тория), а также ⁴⁰К, ¹⁴С, ²²⁶Ra и ²²²Rn. Газ радон в среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии. Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности – в среднем до 11-12мкР/час при среднегодовой ЭЭД в 2.5 мЗв [1]. Это увеличение обусловлено за счет следующих причин: а) технические источники радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая рентгеновская аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.); б) извлекаемые из недр минералы, топливо и вода; в) ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле; г) испытания и применение ядерного оружия. Проведение испытаний ядерного оружия привели к формированию глобального техногенного радиационного фона за счет выпадения ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и ряда других радионуклидов, представляющих непосредственную опасность для человека.

Для измерений проб почвы и угля использовали полупроводниковый Ge-детектор с рабочим объёмом 52 см³. Разрешение детектора на гамма-линии 1333 кэВ было 2.5 кэВ. В качестве анализирующего устройства был использован 4096-канальный “Камберра” – анализатор импульсов. Удельная активность ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰К рассчитывалась по наиболее интенсивным фотопикам с энергиями 609.3 кэВ (²¹⁴Bi), 581.3 кэВ (²⁰⁸Tl) и 1460 кэВ соответственно. Удельная активность ¹³⁷Cs рассчитывалась по фотопикам с энергиям 661.7 кэВ. В табл. 1 и 2 приведены средние концентрации удельной активности ⁴⁰K, ²³⁸U и ²³²Th, содержание естественных радиоактивных элементов и накопление ¹³⁷Cs в почвах некоторых самонов Восточного аймака.

Таблица 1

Средние концентрации удельной активности ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K, ¹³⁷Cs и мощность поглощенной
дозы в воздухе

№	Самоны	Удельная активность, Бк/кг	Мощность дозы, мкР/цаг
226Ra	232Th	40K	137Cs
1.	Чойбалсан	21.6	16.9	838	0.6	5.6
2.	Дашбалбар	45.3	32.4	844	4.0	7.7
3.	Булган	17.4	13.5	1064	28.2	6.2
4.	Онон	24.2	17.2	1041	38.5	6.6
5.	Гурванзагал	16.8	15.2	799	29.2	5.1
6.	Цагаан-Овоо	13.0	10.7	811	13.8	4.7
7.	Холонбуйр	11.7	12.6	1045	15.0	5.8
8.	Эрээнцав	15.0	14.3	1034	18.1	6.0
9.	Баяндун-Б	27.8	26.9	1068	-	7.5
10	Матад	26.2	20.9	1005	3.3	6.8
11.	Халх гол, Хамар даваа	21.0	17.7	932	31.6	6.1
12.	Баяндун	37.2	28.2	799	19.9	6.9
13.	Баяндун-А	18.6	12.6	703	-	4.6
14.	Чойбалсан станц	22.9	13.0	1035	3.5	6.2
15.	Дашбалбар-А	69.5	68.8	1839	3.0	15.4
16.	Дашбалбар, Арнуур	18.5	17.8	909	24.9	5.8
17.	Сэргэлэн	5.6	8.2	671	27.1	3.7
18.	Баянтумэн	2.4	6.0	692	18.0	3.5
	Среднее	23.0	19.6	951	17.4	6.3
	Мировое среднее (пределы)	25 (10-50)	25 (7-50)	370 (100-700)	-	-

Таблица 2

Содержание естественных радиоактивных элементов и накопление ¹³⁷Cs в почвах

№	Самоны	Содержание элемента	Накопление 137Cs, кБк/м2
U, г/т	Th, г/т	K, %
1.	Чойбалсан самон	1.8	4.1	2.8	0.1
2.	Дашбалбар-Б	3.7	7.9	2.8	0.6
3.	Булган	1.4	3.3	3.6	0.6
4.	Онон	2.0	4.2	3.5	0.7
5.	Гурванзагал	1.4	3.7	2.7	4.8
6.	Цагаан-Овоо	1.1	2.6	2.7	-
7.	Холонбуйр	1.0	3.1	3.5	-
8.	Эрээнцав	1.2	3.5	3.5	3.8
9.	Баяндун-Б	2.3	6.6	3.6	5.4
10.	Матад	2.1	5.1	3.4	7.4
11.	Халх гол, Хамар даваа	1.7	4.3	3.1	5.6
12.	Баяндун	3.0	6.9	2.7	2.6
13.	Баяндун-А	1.5	3.1	2.3	2.9
14.	Чойбалсан станц	1.9	3.2	3.5	3.5
15.	Дашбалбар-А	5.7	16.9	6.1	0.6
16.	Дашбалбар, Арнуур	1.5	4.4	3.0	6.1
17.	Сэргэлэн	0.5	2.0	2.2	5.2
18.	Баянтумэн	0.2	1.5	2.3	3.4
	Среднее	1.9	4.8	3.2	-
	Мировое среднее (пределы)	2.0	6.1	1.2	-

3. Техногенный радиационный фон

Изменение человеком окружающей среды и его деятельность привели к новой составляющей фонового облучения, обусловленной естественными источниками, называемое техногенным радиационным фоном от естественных радионуклидов. Примерами такой деятельности являются: добыча полезных ископаемых, использование строительных материалов и минеральных удобрений, содержащих радионуклиды уранового и ториевого рядов, сжигание ископаемого топлива, в частности, угля, приводящее к выбросу естественных радионуклидов (радия- 226, 228, тория -232 и др.) и т.д.

Уголь является самым распространенным видом топлива Монголии. При его добыче и использовании в окружающую среду поступают естественные радионуклиды (ЕРН), которые способны аккумулироваться, мигрировать и создавать дополнительную радиационную нагрузку на среду на всех этапах переработки топлива.

При добыче угля открытым способом попадание ЕРН в окружающую среду возможно через разнос угольной пыли, а также миграции радионуклидов с поверхностными и подземными водами.

3.1. Механизм формирования доз облучения населения при сжигании углей

В процессе сжигания углей для бытовых целей имеют место следующие радиационно-опасные факторы:

1) повышенные мощности дозы внешнего гамма-излучения вблизи навала угля при его хранении и концентрация дочерних продуктов радона в помещении склада;

2) действующее во время прохождения шлейфа внутреннее облучение различных органов и тканей людей за счет попадания в органы их дыхания радионуклидов семейств урана-238, тория-232 и радиоактивных газов (радон и др.), выброшенных в атмосферу совместно с летучей золой при сжигании углей в бытовых печах и в котельных;

3) повышенная мощность дозы внешнего облучения на местности может быть зарегистрирована за счет накопления радионуклидов при выпадении на поверхность земли выброшенной в атмосферу летучей золы, а также внутреннее облучение человека по пищевым цепочкам в случае усвоения радионуклидов сельхозпродуктами, в том числе содержащихся в подовой золе, внесенной в качестве удобрений;

4) повышенная мощность дозы внешнего облучения и концентрация радона в помещениях, строительные конструкции которых изготовлялись с использованием подовой золы, остающейся в печах и котлах, обогащенной радионуклидами.

Вклад каждого из радиационно-опасных факторов в общую дозу облучения населения далеко неодинаков. На рис.1, 2, 3 приведены средние концентрации урана в угле Адуунчулууна и в золах и шлаках Чойбалсанской ТЭЦ.

Рис. 1. Содержание урана в угле Адуунчулууна.	Рис. 2. Содержание урана в шлаке Чойбалсанской ТЭЦ.

Минимальные содержания характеры для угля, затем последовательно возрастают в летучей золе и шлаке. Кратность обогащения в летучей золе и шлаке 5-10.

Исследовались угли Адуунчулуунского, Багануурского, Бумбатынского и Талбулагынкого месторождений Восточной Монголии. Результаты определения удельной активности естественных радиоактивных изотопов в угле этих месторождений приведены в табл. 3.



Рис 3. Содержание урана в золе Чойбалсанской ТЭЦ.

Таблица 3

Удельная активность естественных радиоактивных изотопов в угле некоторых угольных месторождений Восточной Монголии

Угли	Удельная активность (Бк/кг)
235U	226Ra	232Th	40K
Адуунчулуун, почва	1.40.2	28.93.2	33.44.9	79549
Песок	2.60.3	31.63.8	27.37.1	79147
Окисленный уголь 1	1793	382.26.9	18960	2.30.5
Окисленный уголь 2	712	228.47.3	13431	2.10.5
Уголь	180.7	20310	2.40.6	1.40.5
Багануур, Почва	2.00.2	42.93.0	46.34.1	133863
Песок	1.70.2	34.93.2	32.54.0	116068
Окисленный уголь	823	19112	6.42.0	1275
Уголь	7.71.0	13.71.7	4.62.1	5810
Бумбат, почва	15.40.6	32013	37.74.5	65245
Песок	371	58117	46.04.6	92337
Окисленный уголь	47110	434352	23.55.6	31838
Уголь – 1	1575	131222	12.24.1	8617
Уголь - 2	794	58917	13.45.4	8814
Уголь - 3	2066	101521	14.14.2	6112
Уголь - 4	1055	360.85.4	4.61.8	21724
Уголь – 5	340.7	71416	14.74.9	35646
Талбулаг, почва	1.40.3	24.03.6	37.24.8	94558
Окисленный уголь	0.80.3	2.50.9	4.61.8	2.60.4
Уголь – 1	151	17614	1.50.5	639
Уголь - 2	0.130.04	2.80.8	6.41.6	25.23.5

Из приведенных данных следует, что окисленные пласты бурых угольных месторождений Бумбата и Адуунчулууна имеют высокое содержание урана.

3.2. Радиоэкологический мониторинг при разведке и добыче урановых руд

Основные задачи радиационного контроля при разведке и добыче урановых руд можно сформулировать следующим образом:

1) измерение уровней радиационно-опасных факторов в рабочих и смежных зонах производства;

2) измерение доз внешнего облучения, поступления и содержания радиоактивных изотопов в организме работающих;

3) оценка соответствия радиационной обстановки допустимым нормам;

4) выявление и оценка основных источников повышенной радиационной опасности;

5) учет фактической степени воздействия комплекса радиационно-опасных факторов на работающих и представление этих данных заинтересованному кругу лиц и организаций (органам саннадзора, лечебным учреждениям и т.п.);

6) контроль за радиоактивными отходами, уровнем загрязнения радиоактивными веществами внешней среды, оценка степени воздействия радиационных факторов на население, проживающих в районе расположения предприятия.

В табл. 4 и 5 приведены удельные активности ⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th и ¹³⁷Cs, содержание естественных радиоактивных элементов, накопление ¹³⁷Cs и радиоактивное равновесие между ураном и радием в почвах окрестности урановой шахты Гурванбулаг.

Таблица 4

Средние концентрации удельной активности ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K, ¹³⁷Cs в почвах и мощности поглощенной дозы в воздухе в окрестности урановой шахты Гурванбулаг

Пробы	Удельная активность, Бк/кг	Мощность дозы, мкЗв/час
226Ra	232Th	40K	137Cs
№ 2	Север запад 8 км от шахты Гурванбулаг	43.9	31.9	1004	21.6	0.08
№ 3	На юге 150 м от шахты	38.4	27.9	878	18.9	0.07
№ 4	На юге 3 км от шахты	38.0	27.8	936	22.4	0.07
№ 5	На юге 7 км от шахты	42.0	38.3	1078	13.9	0.09
№ 6	На юге 300 м от шахты	25.1	31.4	909	49.3	0.07
№ 7	На юге 400 м от шахты	27.8	27.6	856	30.1	0.07
№ 8	Ю-запад 400 м от шахты	28.9	22.5	784	88.6	0.06
№ 9	Ю-запад 580 м от шахты	64.1	29.7	758	26.4	0.08
№ 10	На юге 2 км от шахты	41.5	30.9	865	8.6	0.08
№ 11	На юге 2,2 км от шахты	182	48.0	785	125	0.14
№ 12	На юге 3 км от шахты	82.1	51.0	1050	12.5	0.11
№ 13	На юге 8 км от шахты	40.2	26.5	887	11.6	0.07
№ 14	На юге 150 м от шахты	141	30.8	739	27.9	0.11
№ 15	На лагаре Эмээлт майнз шахты	44.0	31.3	925	12.9	0.08
№ 2	На юге 93 км от шахты	19.3	10.8	789	12.4	0.05
Среднее	23.0	19.6	951	17.4	6.3
Мировое среднее (пределы)	25 (10-50)	25 (7-50)	370 (100-700)	-	-

Таблица 5

Содержание естественных радиоактивных элементов и накопление ¹³⁷Cs, в почвах окрестности урановой шахты Гурванбулаг

Пробы	Содержание элемента	Накопление 137Cs, кБк/м2	U/Ra
U, г/т	Th, г/т	K, %
№ 2	Север запад 8 км от шахты Гурванбулаг	3.6	7.8	3.4	4.2	0.8
№ 3	На юге 150 м от шахты	3.1	6.8	2.9	3.6	0.8
№ 4	На юге 3 км от шахты	3.1	6.8	3.1	4.3	0.7
№ 5	На юге 7 км от шахты	3.4	9.4	3.6	2.6	0.7
№ 6	На юге 300 м от шахты	2.1	7.7	3.0	9.5	1.5
№ 7	На юге 400 м от шахты	2.3	6.8	2.9	5.8	0.7
№ 8	Ю-запад 400 м от шахты	2.4	5.5	2.6	17.1	2.0
№ 9	Ю-запад 580 м от шахты	5.2	7.3	2.5	5.1	2.8
№10	На юге 2 км от шахты	3.4	7.6	2.9	1.6	2.2
№11	На юге 2,2 км от шахты	15	12	2.6	24.0	5.7
№12	На юге 3 км от шахты	6.7	12.5	3.5	2.4	2.8
№13	На юге 8 км от шахты	3.3	6.5	3.0	2.2	0.8
№14	На юге 150 м от шахты	11.5	7.6	2.5	5.4	2.4
№15	На лагаре Эмээлт майнз шахты	3.6	7.7	3.1	2.5	0.8
№ 2	На юге 93 км от шахты	1.6	2.6	2.6	2.4	0.6
Среднее	4.7	7.6	2.9	6.2	1.7
Мировое среднее	2,1	6,1	1,2	5.2

Наиболее подходящее среднее значение отношения мощности эффективной эквивалентной дозы к мощности поглощенной дозы в воздухе для случаев облучения в окружающей среде гамма-излучением средних энергий в настоящее время представляется равным 0.7. Принимая коэффициент пребывания человека вне помещений равным 0.2 находим, что годовая ЭЭД за счет гамма-излучения земного происхождения вне помещений составляет:

D(мкЗв)=P(нГр/цаг)0.7(Зв/Гр8760(цаг/жил)0.2 (2)

Таблица 6

Эффективная эквивалентная доза, мкЗв, обусловленная естественными источниками излучения в окрестности кемпа “Эмээлт майнз” компании

	Космическое излучение	Почва	137Cs	Сумма
нГ/ч	мкЗв	нГ/ч	мкЗв	кБк/м2	мкЗв	мкЗв
Кемп “Эмээлт майнз”	35	307	80	98	2.5	22.6	427
Мировое среднее	43	370	50.0	61	5.2	47	478

3.3. Радиоэкологический мониторинг при разведке и добыче нефти

При разведке месторождений нефти, а также добыче, переработке и транспортировке нефти, в окружающую среду в том или ином виде поступают природные радионуклиды рядов ²³⁸U и ²³²Th, а также ⁴⁰K, которые исходно содержатся в геологических структурах, пластовых водах и т.п.

В процессе добычи и переработки радионуклиды существенно перераспределяются, осаждаются на технологическом оборудовании, поверхностях рабочих помещений, территории предприятий и т.д., концентрируясь в ряде случаев до значительных уровней, при которых возможно повышенное облучение работников предприятий и населения.

Потенциально источниками производственного облучения работников организаций отрасли являются:

- промысловые воды, содержащие природные радионуклиды;

- загрязненные природными радионуклидами территории (отдельные участки территорий) нефтедобывающих и перерабатывающих предприятий;

- отложения солей с высоким содержанием природных радионуклидов на технологическом оборудовании и поверхностях рабочих помещений;

- загрязненные природными радионуклидами транспортные средства и технологическое оборудование, направляемое в ремонт и в места их временного хранения;

- технологические процессы, в результате которых в воздух рабочих помещений могут интенсивно поступать изотопы радона (²²²Rn и ²²⁰Rn), а также образующиеся из них короткоживущие дочерние продукты (очистка буллитов и РВС, ремонт технологического оборудования и др.);

- производственная пыль с высоким содержанием природных радионуклидов в воздухе рабочей зоны (очистка буллитов и РВС, резка труб и другого технологического оборудования и др.);

- производственные отходы с повышенным содержанием природных радионуклидов.

Таблица 7

Удельная активность ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K, ¹³⁷Cs и содержание естественных радиоактивных
элементов в почвах

	Пробы	Удельная активность, (Бк/кг)	Содержание элемента	Накопление 137Cs, кБк/м2
226Ra	232Th	40K	137Cs	U, г/т	Th, г/т	K, %
1.	Ц-19-3	23.7	26.2	783.6	5.2	1.9	6.4	2.6	1.0
2.	Производственная база	14.4	16.4	773.6	12.5	1.2	4.0	2.6	2.4
3.	Ц-19	18.2	22.7	746.3	20.8	1.5	5.6	2.5	4.0
4.	19-10	17.4	15.6	877.8	13.2	1.4	3.8	2.9	2.5
5.	Китайский кемп	19.8	16.9	864.9	8.9	1.6	4.1	2.9	1.7
6.	Ц-19-12	13.7	15.5	727.2	11.6	1.1	3.8	2.4	2.2
	Среднее	17.9	18.9	795.6	12.0	1.5	4.6	2.7	2.3
	Мировое среднее	25	25	370	27	2.0	6.1	1.2	5.1

Результаты гамма спектрометрического определения удельной активности ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K, ¹³⁷Cs и содержание естественных радиоактивных элементов в пробах почвы, отоборанных на XIX разведочной площадке Тамсагбулга приведены в табл. 7.

Результаты гамма спектрометрического определения объемной активности ²²²Rn и его дочерных продуктов распада (²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi) и ²²⁶Ra в нефтяных пробах, отборных из некоторых нефтяных скважинах XIX разведочной площадки Тамсагбулга приведены в табл. 8.

Таблица 8

Объемная активность естественных радиоактивных изотопов в нефти

	Пробы нефти	Объёмная активность, Бк/л
214Pb	214Bi	222Rn	226Ra
1.	Нефтяная скважина №19-27	34.5	40.7	37.6	52.6
2.	Нефтяная скважина №19-31, 710 м	995.3	1347.2	1171.3	11.1
3.	Нефтяная скважина №19-13-2, 654 м	1820.6	2343.8	2082.2	<0.4
	Предел определения (объём-1 л и время измерения – 1 цаг)	0.3	0.5	0.4	0.4

Результаты гамма спектрометрического определения объемной активности ²²²Rn и и его дочерних продуктов распада (²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi) и ²²⁶Ra в пробах воды, отборных из некоторых источниках XIX разведочной площадки Тамсагбулга приведены в табл. 9.

Таблица 9

Объемная активность естественных радиоактивных изотопов в водах

№	Пробы	Объёмная активность, Бк/л
214Pb	214Bi	222Rn	226Ra
1.	Китайский колодец, 200 м	37.9	38.1	38.0	<0.4
2.	Китайский колодец N 2	30.0	40.8	35.4	<0.4
3.	Промысловая вода, Ц- 19-3	48.2	53.1	50.6	<0.4

Как видно из этих исследований, в некоторых пробах нефти обнаружены содержания ²²⁶Ra при использовании гамма спектрометрического метода.