Радионуклиды уранового ряда в подземных водах Московской области.

Н. П. ЛЫСЕНКО,  А. В. ГУЛЫНИН,  В. А. ГУДЫМЕНКО, С. Ю. ИРХИН

Исследовали содержание природных альфа-излучающих радионуклидов ( U, Ra ) в подземных водах Чеховского района Московской области.

В настоящее время важное значение приобретает проблема разведки, радиологического мониторинга и рационального использования подземных, в частности, артезианских, вод. Это связано с ростом промышленного загрязнения бассейнов рек и водохранилищ.

Особо актуальна эта проблема для Московского региона, в котором за счет подземных вод удовлетворяется более 93% потребности в воде хозяйственно-питьевого назначения, [4].

Мощность залегания зоны пресных вод на территории Московской области достигает 300 м,  [3].

Вода из глубоких подземных источников, как правило, не несет в себе промышленных, сельскохозяйственных и других химических загрязнений, но может содержать повышенное количество природных альфа-излучающих радионуклидов, вследствие их выщелачивания из водовмещающих пород.

Необходимость определения альфа-излучающих радионуклидов в хозяйственно-питьевого назначения обусловлена их чрезвычайно высокой  радиотоксичностью.

Материалы.          Исследовали пробы питьевой воды из артезианских скважин группового  водозабора  «Чехов», водоносные горизонты которых принадлежат к Каширскому, Нарскому и Окско -Протвинскому водоносным горизонтам.

Глубина артезианских скважин находилась в пределах от 60 до 96 м, объем проб составлял 1,5 – 2,0 л. Содержание минеральных солей в пробах находилось в пределах 0.15-0.26 г/л, что соответствует естественному их уровню для подземных вод Московской области, ( см.. Табл. 1, диагр.1)

В пробах определяли суммарную активность альфа-излучающих радионуклидов (Σα) в соответствии с утвержденной методикой на сцинтилляционном радиометре «Прогресс-АР» производства НПП «Доза».

Содержание изотопов урана и ²²⁶Ra определяли в 7 артезианских скважинах группового водозабора «Чехов», в которых ранее нами было установлено существенное (в 6-10 раз) превышение санитарных нормативов по величине суммарной альфа-активности.   

В качестве контрольных исследовали пробы грунтовых вод из родников пос. Григорово Одинцовского района Московской области и Кузьминский парк ЮВАО г. Москвы.

Методы исследования. Изотопы урана в пробах природных вод определяли концентрированием из 1 л водной пробы на гидроксиде железа, последующим экстрагированием из азотнокислого раствора 30% ТБФ и  электролизом из 2% раствора

Na ₂CO₃ в течение 30 мин при силе тока 1,5-2 А.. Использовали подложки из нержавеющей стали диаметром 34 мм.

Активность полученных тонкослойных препаратов измеряли на полупроводниковом альфа-спектрометре “Прогресс-Альфа” с программным обеспеченем “Прогресс-2000”.

 Изотоп ²²⁶Ra концентрировали соосаждением на сульфате бария из водной пробы объемом 5 л. Для определения активности ²²⁶Ra выполняли гамма-спектрометрические измерения концентрата через двадцать три дня выдержки по гамма-линиям ²¹⁴Рb и ²¹⁴Bi на сцинтилляционном гамма-спектрометре «Прогресс-БГ».

 Результаты и обсуждение.

           При  исследовании  нами  проб подземных вод из  49  артезианских скважин Чеховского района Московской области в 2000 - 2002 гг. контрольный уровень суммарной альфа-активности, равный 0.1 Бк/л, [2], был достоверно  превышен  в 53% случаев,  ( см.  Рис. 1).

Табл.1. Результаты исследований проб из артезианских скважин группового  водозабора  «Чехов».

Диагр.1. Глубина и минерализация  артезианских  скважин группового  водозабора  «Чехов».

Средняя величина активности ²³⁴U в скважинах исследованного водозабора составила 0.32 Бк/л, а ²³⁸U – 0.27 Бк/л.

Отмечена корреляция между глубиной артезианских скважин и величиной суммарной альфа-активности, а также между величинами обемных активностей изотопов урана и величиной суммарной альфа-активности (0.66 для ²³⁴U и 0.56 для ²³⁸U соответственно).   

_{Диагр. 2.}

 При анализе полученных значений активности изотопов урана в пробах водозабора «Чехов» можно отметить существенные различия  в величине актив-

ности ²³⁴U и ²³⁸U, достигающие одного порядка.

Следовательно, диапазон вариаций природных активностей изотопов урана в пределах одного водоносного горизонта может быть значительным, ( см. Диагр. 2,3).    

_{Диагр. 3}

По данным изотопной лаборатории ВИМСа, активность ²³⁸U в подземных водах средней полосы европейской части России варьирует в пределах 0.006 - 0.06 Бк/ л, а активность ²³⁴U находится в пределах 0.008 - 0.09 Бк/ л соот­ветственно.

Объемная активность ²³⁵U в исследованных пробах соответствовала нормальному фоновому соотношению между изотопами ²³⁸U и ²³⁵U .

Таким образом, максимальные значения активности природных изотопов урана в исследованных подземных водах существенно превышены. Это свидетельствует о повышенном, по сранению с фоновым, содержании природных изотопов урана в осадочных породах, формирующих Каширский, Нарский и Окско-Протвинский водоносные горизонты.

При этом уровни вмешательства для ²³⁴U и ²³⁸U, указанные в НРБ-99, (2.9 Бк/л и 3.1 Бк/ л соответственно), нигде не превышены, поэтому специальные меры контроля за данными скважинами не требуются.

Активности ²³⁴U и ²³⁸U в грунтовых водах (родник на территории парка Кузьминки и родник около пос. Григорово Московской области) существенно ниже значений активностей в воде артези­анских скважин, что можно объяснить малым содержанием изотопов урана в грунтовых водах.

Следует обратить внимание на изотопное соотношение ²³⁴U/²³⁸U, γ, которое указывает на состояние радиоактивного равновесия в ряду радионук­лидов (в данном случае – в ряду ²³⁸U). Разделение генетически связанных изотопов урана идет на контакте твердой и жидкой фаз при их взаимодействии. В результате разделения изотопов радионуклида жидкая фаза обогащается дочерним изотопом (в нашем случае - ²³⁴U), а твердая испытывает его недостаток.

В итоге для природных вод характерно соотношение ²³⁴U/²³⁸U более 1. Для подземных вод осадочных пород значение соотношения ²³⁴U/²³⁸U составляет 1.2-2.5,  [5]

Для скважин водозабора «Чехов» нами получено среднее значение γ, равное 1. 26, что не­сколько ниже значений, характерных для вод осадочных пород.

Значения активности ²²⁶Ra для большинства проб колебались в интервале 0,02-0,03 Бк/л, при этом лишь две скважины показали превышение средних значений (0.08 и 0.09 Бк/л соответственно).

Как показано в работах изотопной лаборатории ВИМСа, активность ²²⁶Ra в подземных водах средней полосы Европейской части России находится в пределах 0.01 - 0.07 Бк/ л , [1].

Значения активности ²²⁶Ra вполне согласуются с литературными данными. По результатам наших исследований, уровень вмешательства по НРБ-99 для ²²⁶Ra, (0.5 Бк/л), также  не превышает  норматива.

Объемную активность наиболее жестко нормируемого естественного альфа-излучателя ²¹⁰Po определяли в лаборатории аналитического отдела ЦИПиТ МосНПО “РАДОН”. Активность ²¹⁰Po во всех пробах не првышала 0.02 Бк/л, при среднем значении 0.012 Бк/л.

Т.о., уровень вмешательства НРБ-99 по ²¹⁰Po (0.12 Бк/л) в исследованных скважинах не превышен.

На основании полученных данных можно заключить, что основной вклад в величину суммарной   альфа-активности артезианских вод группового водозабора «Чехов» вносят изотопы урана.

 Список    использованных   источников:

 1.     Бахур А.Е.  Радиоактивность  природных  вод. АНРИ,  № 2 (8), 1996/97,  с. 32-39.

2.     Санитарно-эпидемиологические   правила  и  нормативы СанПиН  2.1.4.1074-01. Питьевая  вода. Гигиенические  требования  к  качеству  воды  централизованных систем  питьевого водоснабжения.    Контроль  качества.- М: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.-103 с.

3.     Кравчинский Ф.И.  Минерализированные подземные воды в Московской области.  Геологический вестник центральных районов России, №4, 1999(9).

4.     Крутова В.З.   Природные ресурсы Московской области и их состояние. Геологический вестник центральных районов России, №4, 1999(9).

5.     Титаева Н.А. Ядерная геохимия. Московский университет, 2000. .