ОБЪЕМНАЯ АКТИВНОСТЬ РАДОНА И ЕГО ДОЧЕРНИХ ПРОДУКТОВ РАСПАДА В АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКАХ

Новоселов Георгий Николаевич

Научные руководители: Ситников Габтельнур Ахатович, к.ф.-м.н., доцент каф. общей ф., декан ФМФ МарГУ; Леухин Александр Викторович, к.ф.-м.н., доцент каф. общей физики МарГУ

Марийский государственный университет, г.Йошкар-Ола, Россия

Природные источники ионизирующего излучения создают около 70% суммарной дозы облучения получаемой человеком от всех источников радиации. Наибольший вклад в дозу создаваемую естественными радионуклидами вносит радиоактивный газ радон и короткоживущие дочерние продукты его распада. В исследованиях последних десятилетий подробно описываются пути поступления и механизм воздействия радона на организм человека. Но информации о концентрации радона и его короткоживущих продуктов распада, которые могут в значительных количествах оказаться на поверхности земли после выпадения атмосферных осадков в настоящее время крайне недостаточно.

Целью настоящей работы является изучение содержания короткоживущих дочерних продуктов распада радона в атмосферных осадках, определение их периода полураспада и максимальной концентрации.

Поступление альфа-радиоактивных газов радона и торона в атмосферу связано с непрерывным их выделением из грунта и природных вод. За счет конвекционных потоков воздушных масс их присутствие фиксируется в широком диапазоне высот. С увеличением высоты концентрация эманации (эманация – газообразные радиоактивные продукты распада естественных изотопов радия), в атмосферном воздухе резко уменьшаются из-за ее распада.

Основной вклад в суммарную радиоактивность тропосферы (диапазон высот от земной поверхности до 10–15 км) вносят радон, торон и их продукты распада – в основном короткоживущие изотопы Po-218, Pb-214 и Bi-214. Вклад долгоживущих продуктов Pb-210, Bi-210 и Po-210 – составляет сотые доли процента, а продукты распада торона – доли процента. Установлено, что объемная активность атмосферного воздуха над сушей по радону в среднем составляет 4,8 Бк/м³, над океаном вблизи берегов – 0,37 Бк/м³, а над океаном вдали от берегов – 0,035 Бк/м³. Торона в атмосферном воздухе в 10–100 раз меньше, чем радона (Коган и др., 1976).

Для определения концентрации дочерних продуктов распада Rn-222 нами в августе-сентябре 1999 года был проведен отбор осадков во время кратковременных гроз и затяжных дождей. Чтобы значительно уменьшить время отбора воды, она собиралась в специальные сосуды с площади в несколько квадратных метров.

Все измерения были выполнены в аккредитованной Госстандартом России (аттестат аккредитации № 41260–98 от 2 марта 1998 г.), лаборатории радиационного контроля НПВФ “ВИСАН” МарГУ. Определение объемной активности Pb-214 и Bi-214 в дождевой воде проводилось в стандартных сосудах ? Маринелли? объемом один литр на сцинтилляционном гамма-спектрометре с кристаллом NaJ(Tl) размера 63? 63 мм при помощи программного пакета “Прогресс”.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что между дочерними продуктами распада радона в дождевой воде отсутствует радиоактивное равновесие. Определение максимальной объемной активности Pb-214 и Bi-214 в атмосферных осадках соответствует 300 – 500 Бк/л и 560 – 670 Бк/л соответственно, что в десятки тысяч раз больше их концентрации в приземной атмосфере.

Расчет периода полураспада для изотопов свинца и висмута произведенный по экспериментальным данным с использованием метода наименьших квадратов показал, что период полураспада Pb-214 составляет (28,96 ± 0,58) минуты, тогда как для Bi-214 он зависит от характера осадков. Время в течение которого число радиоактивных ядер изотопа Bi-214 содержащегося в осадка отобранных во время кратковременных гроз и затяжных дождей уменьшится в два раза соответственно составляет (47,3 ± 3,1) и (38,8 ± 0,3) минуты.

Равновесие короткоживущих дочерних продуктов распада радона в дождевой воде находящихся в закрытом сосуде наступает через 3 часа. Измерение объемной активности радона по дочернему Bi-214 после наступления радиоактивного равновесия показало, что его концентрация сравнима с содержанием его в водоемах республики Марий Эл и составляет 2 – 3 Бк/л.

Распад Bi-214 заканчивается образованием долгоживущих изотопов полония, висмута и свинца. Избыточное содержание Pb-210 по отношению к Ra-226 в верхних горизонтах почвы отмечается повсеместно и это связано с атмосферными выпадениями. В работе (Душаускене-Дуж и др., 1983) рассматривается содержание Pb-210 в растительных ценозах с клюквой и отмечается, что 67% этого изотопа на поверхность земли возвращается с осадками, тогда как 30% – это результат сухих выпадений.

Таким образом наши исследования показали, что одним из путей поступления дочерних продуктов распада радона на поверхность земли являются атмосферные осадки. Объемная активность короткоживущих изотопов достигает величены в несколько сотен Бк/л и приводит к кратковременному увеличению радиационного фона. Интенсивность распада и соотношение концентраций Pb-214 и Bi-214 в выпавших осадках могут характеризовать высоту образования дождевых облаков.

Литература:

1. Коган Р.М., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. Изд. 2-е. М.: Атомиздат, 1976 - 368 с.
2. Душаускене-Дуж Р.Ф., Буткус В.Ф. Содержание Pb-210 в растительных ценозах с клюквой // Экология. 1983. № 5. С.75-77.

e-mail: asf@asf.e-burg.ru