Радиоактивность природных вод

Радиоактивность природных вод

В питьевом водоснабжении преимущественно используются поверхностные воды из
рек, озер, водохранилищ, а также грунтовые воды из колодцев, родников и
подземные воды (артезианские скважины, глубокие скважины для извлечения так
называемых трещинных вод из зон кристаллических массивов). Радиоактивность
вод обусловлена переходом радионуклидов из вмещающих пород в воду в
результате растворения неустойчивых минералов или выщелачивания (переход
элемента из минерала без нарушения его кристаллической структуры).

При оценках радиационного качества питьевых вод принято учитывать из ЕРН – 40К,
радионуклиды рядов 238U и 232Th.

Не рассматриваются ЕРН ряда 235U (его содержание в природном
уране в ~22 раза меньше, чем 238U). Удельные активности
космогенных радионуклидов малы и при рассмотрении радиационной безопасности
питьевой воды вкладом от облучения этими радионуклидами можно пренебречь
(кроме особых случаев, связанных с ЕРН 3Н, 14С).

Радиоактивность вод изменяется в очень широких пределах в зависимости от
радиоактивности вмещающих пород, интенсивности их выветривания, механизма
выноса радионуклидов из этих пород водой, гидрогеологических условий,
химического состава воды, формы нахождения ЕРН в воде, близости берегов и
глубины водоема и даже климатических условий Вариации содержаний ЕРН в
водах даже одного типа в данной климатической зоне могут достигать одного
порядка, а в разных климатических зонах 2-3 порядков и более. Установить
какие-либо фоновые значения содержаний ЕРН в природных водах
затруднительно.

В северных широтах (осадки преобладают над испарением) преобладают
гидрокарбонатно-кальциевые воды с минерализацией 0,1¸0,2 г/л, а в южных
засушливых районах (испарения преобладают над осадками) преобладают
сульфатно-хлоридно-натриево-кальциевые воды с минерализацией 2¸5 г/л. В
соответствии с этим изменяется и радионуклидный состав вод. Так, средние
содержания 238U в речных водах изменяется от ~1 Бк/м3
в северных широтах до 600 Бк/м3 в южных аридных областях,
достигая (1¸5)´105 Бк/м3 в водах озер засушливых
районов, как и в артезианских водах и водах минеральных источников.

Содержание ЕРH в поверхностных водах широко варьирует даже для вод
конкретного водоема и зависит от многих факторов, в том числе от количества
взвешенного тонкодисперсного материала в воде, которое само по себе
изменчиво и зависит от времени и места отбора проб воды для анализа. На
мелководье, например, содержание ЕРН в 1,5¸3,0 раза выше среднего из-за
большого содержания взвеси в воде.super clone watcheshave a peek at this sitenavigate here

Радиоактивность вод обусловлена прежде всего присутствием в них238,234U, 226,228,224Ra, 222Rn,220Th и 40К. Значительно меньше удельные активности 210 Pb и 210Pо. Содержания 232Th очень
низки, но в редких случаях могут встречаться значительные содержания
долгоживущих радионуклидов 228,230Th.

В отличие от горных пород и илов в природных водах, как правило, нарушено
радиоактивное равновесие в рядах урана и тория. Это связано с различием
химических свойств и миграционных способностей радиоактивных элементов и их
изотопов. Так, миграционная способность радионуклидов урана много больше
миграционной способности радионуклидов тория, а из двух изотопов более
подвижным будет наиболее короткоживущий, так как он при выщелачивании не
связан с кристаллической решеткой и не успевает диффундировать из раствора
в кристаллическую структуру вмещающих пород. Типичные соотношения
активностей ЕРН в природных водах приведены в таблице.

Поверх. воды Воды осад. пород Воды кристал.пород
234U / 238U 1¸1,5 1,2¸2,5 2¸5 max 15
230Th / 238U 0,001¸0,5 0,05
226Ra / 238U 0,03 3¸15 (обычно<1)
230Th / 238U 0,1 0,1 max 3
228Th / 232Th 0,9¸2,5 2,4¸12
230Th / 232Th 1,0¸4,5 1,6 2,2
226Ra / 232Th 0,4¸25 0,01¸25 cp. 0,4 0,1¸3,0 cp. 0,2
224Ra / 228Ra 0,1¸2,0 cp. 1,0 0,07¸6,0 cp. 1,4

В подземных водах содержание 238U больше, чем в поверхностных;
так, содержание урана в грунтовых водах выше содержания его в поверхностных
водах США до 4 раз

Степень нарушения радиоактивного равновесного отношения 222Rn/ 226Ra в подземных водах больше, чем в поверхностных в результате
эманирования 222Rn из горных пород и растворения его в воде
Содержание 222Rn в воде из глубоких скважин может превышать 100
кБк/м3, в то время как для большинства потребителей питьевой
воды из поверхностных источников и из водоносных горизонтов содержание 222Rn не превышает 1 кБк/м3.

Согласно данным таблицы в наибольшей степени радиоактивное равновесие
нарушается в ряду 238230Th для любых природных вод.

Имеющиеся в литературе данные о содержаниях ЕРН в природных водах сведены в
таблице.

Радионуклид А, Бк/м3 Примечание
3Н 190¸6101070¸9600 ср. 4440

(2,0¸3,6)´104 ср. 3,1´104

130¸1,75´105

Поверхностные водыПоверхн. воды р-н Н.-Ворон. АЭС

Водоем-охлад. П бл.Н.-Ворон. АЭС

Поверх. воды в рез. испыт. ядерн. оружия

40К 3,7¸244ср. 37¸370

ср. 488

ср. 1110¸3700

Поверхностные водыРеки Евр. России (ср. полоса)

Озера Евр. России (ср. полоса)

Подземные воды Евр. России (ср. полоса)

238U 0,19¸629ср. 18

0,15¸3,0

ср. 2

1,2

< 4´104

3¸123000 ср. 6¸60

59

90

13

3¸492000

Поверхностные водыПоверхностные воды, Европа

Реки Европа

Реки Евр. России

Озера

Озера непроточные высыхающие

Подземные воды Евр. России, ср. полоса

Артезианск. скваж., Евр. Россия

Гл. скваж. (трещ. воды, зоны кристал, образ), Россия

Водопровод, Россия, Москва

Питьевые воды, Россия

234U 0,37¸1263

3¸550000, ср. 15¸80

4¸400000 ср. 8¸90

1620

Поверхностные водыРеки, Евр. Россия

Озера, Евр. Россия, ср. полоса

Подземные воды, Евр. Россия, ср. полоса

Гл. скваж. (трещ. воды, зоны кристал, стр-р), Евр. Россия

234Th 3¸550000 Питьевые воды, Россия
230Th ср. 3¸1355

13

25

0,5¸1800

Подземные воды, Евр. Россия, ср. полосаКолодцы, Евр. Россия, Брянск. обл.

Артез. скв., Евр. Россия, Тверск .обл.

Гл. скваж. (трещ. воды, зоны кристал, стр-р), Россия

Питьевые воды, Россия

226Ra 0,37¸1117¸44 ср. 25

9¸153 ср. 73

2,6¸37

4¸155 ср. 10¸30

3,6¸ 292 ср. 36,5

7¸300 ср. 7¸37

36,5¸35,6´104 ср. 73¸1100

36,5¸328 ср. 73¸146

4¸18500 ср. 10¸70

60

148

< 1800

110

2,8´105

3,7´103

1,8´103

292¸7´104 ср. 2190¸2920

4¸18500

Поверхностные водыПоверхностные воды, Европа

Реки

Реки и водопровод, Европа

Реки, Евр. Россия, ср. полоса

Озера

Озера, Евр. Россия, ср. полоса

Подземные воды (осад. породы)

Подземные воды (кисл. магм. породы)

Подземные воды, Евр. Россия, ср. полоса

Артезианская, Евр. Россия, Брянск. обл.

Гл. скваж. (трещ. воды, зоны кристал, стр-р), Россия

Мин. воды, Россия

Мин. воды, Пятигорск

Мин. воды, Ухта

Мин. воды, Славяновск

Мацеста

Воды урановых месторождений

Питьевые воды Росия

222Rn 7¸666 ср. 10104

104¸106 ср. 104¸3´10 4

3,7´103¸18,4´104 ср.5,55´10 4

3,7´104¸15´105 ср. 3,7´105

20000

415000

<106

Поверхностные воды, ЕвропаРеки и озера, Евр. Россия, ср. полоса

Подземные воды, Евр. Россия, срю полоса

Вода осадочных пород

Вода кисл. магм. пород

Артезианская, Россия

Гл. скваж. (трещиноватые воды, зоны крист. стр-р), Россия

Питьевая вода, Россия

210Pb 3,7¸5,21¸11

2¸8

1¸100

Открытые водоемыРеки Евр. России, ср.. полоса

Озера Евр. России, ср. полоса

Питьевая вода, Россия

210 ср. 2,20,01¸3,0

1¸7

0,4¸15

15

37

0,5¸100

<48¸555 ср. 1¸1,85

4

Открытые водоемыРеки, Евр. Россия, ср. полоса

Озера, Евр. Россия, ср. полоса

Подз. Воды, Евр. Россия, ср. полоса

Артез. скваж., Россия

Глубокие скважины, Россия

Питьевые воды, Россия

Питьевая вода

Водопровод, Россия, Москва

210Bi 319

8

Колодцы, РоссияАртезианские скваж., Россия

Глубокие скважины, Россия

232Th 8,2´10-4¸4,1´10-3ср. 0,81

ср. 0,04¸0,4

ср. 0,08¸0,4

ср. 0,2¸1800

10

0,1¸1800

Поверхностные водыРечная

Реки Евр. Россия, ср. полоса

Озера, Евр. Россия, ср. полоса

Подз. воды, Евр. Россия, ср. полоса

Глубокие скважины, Россия

Питьевые воды, Россия

228Th 1¸73000 Подземные питьевые воды, Евр. Россия, ср. полоса
228Ra 2¸2´105 ср. 20¸100 Подземные питьевые воды, Евр. Россия, ср. полоса

Кроме данных о содержаниях ЕРН в поверхностных водах внесены данные и для
подземных вод, так как около 10% населения земного шара используют для
водоснабжения воду из подземных горизонтов, а в отдельных районах подземные
воды являются единственными источниками водоснабжения.

Содержания урана в большинстве вод в среднем не более 2,5 Бк/м3,
но в урановых провинциях в общем на порядок выше – (12¸120 Бк/м3
), а в отдельных случаях может превышать 600 Бк/м3, особенно
если в воде имеет место повышенное содержание сульфидов, хлоридов,
карбонатов, фосфатов, нитратов или гумусного материала.

Подземные и родниковые воды содержат уран в количестве, в общем на порядок
большем, чем поверхностные. Океанские воды содержат уран в количестве 12¸73
Бк/м3. В большинстве природных вод содержание урана существенно
выше, чем содержание тория: Th/U @ 0,05.

Содержание урана в речных водах изменяется в пределах 1,2¸1200 Бк/м 3. Такие вариации содержаний, как указывалось выше, связаны со
значительными различиями содержания урана в горных породах, интенсивности
их выветривания, с многообразием форм нахождения урана в речных водах.
Большая часть урана содержится в речных водах в растворимых формах.
Содержание урана во взвешенном материале меньше и подвержено сильному
влиянию климатических условий. Радионуклиды радия в воде находятся главным
образом в ионной форме и характеризуются высокой миграционной способностью.
Известна способность радия концентрироваться в известковых раковинах и
водорослях – отмечен значительный перенос радия на дно водоемов.

В воде концентрация радия ниже, чем можно ожидать из условия радиоактивного
равновесия с ураном, вследствие эффективного удаления радия из водной фазы.

Миграционная способность тория в водной фазе и интенсивность его выноса из
коры выветривания меньше, чем у урана (торий сохраняется преимущественно в
коре выветривания). Основная часть тория мигрирует в реках с обломочным
материалом во взвешенном и коллоидном состояниях и быстро осаждается из
водной толщи из-за склонности к гидролизу и адсорбции на взвеси, частицах и
коллоидах.

В ряде случаев содержания тория возрастают по мере приближения к береговой
линии (как следствие увеличения содержаний его во взвеси и повышенного
содержания самой взвеси). Наиболее четко это прослеживается в Азовском
море, где содержание тория в воде изменяется в пределах 0,16¸8,80 Бк/м 3.

Питьевые воды имеют сравнительно низкие содержания 210Pb, 210Bi и 210Po и имеется очень большой разброс в
содержаниях 210Ро (до 4-х порядков).

Наиболее подробно изучена радиоактивность поверхностных и подземных
питьевых вод средней полосы Европейской России. Данные об удельных
активностях ЕРН включены в следующие таблицы.

Суммарные a- и b-активности этих вод варьируют в пределах:

АSa, Бк/м3 АSb, Бк/м3
Реки и озера 40¸250 350¸850
Подземные воды 40¸360 1000¸4000
Колодцы 530 ~810
Артезианские скваэины 3600 2550
Трещинные воды 2280 1480

Фоновая b-активность природных вод на 50-90% обусловлена 40К, а
в a-активность наибольший вклад дают 234,238U, 224,226Ra (если не учитывать 222Rn и 220Th
и продуктов их распада).

Вода из колодцев характеризуется 40% избытком 234U по отношению
к 238U. Изотопные отношения: 234U / 238U =
1,4; 226Ra / 230U =6; 226Ra / 228Ra = 2,4; 224Ra \ 228Ra = 4,1.
радиоактивность гидросфера торий

Вода артезианских скважин (из водоносных горизонтов зоны известковых пород)
отличается относительно более высокими удельными активностями радионуклидов
радия, особенно 224Ra и высокими суммарными активностями.

Воды из трещиноватых водоносных зон кристаллических пород обычно имеют
очень высокие изотопные отношения (234U / 238U =17) и
высокие суммарные активности.

Подземные питьевые воды по радионуклидному составу классифицируются на три
типа: урановые, радиевые и смешанные.

Воды радиевого типа имеют высокие изотопные отношения 226Ra /238U = 10¸18 при относительно небольших отношениях 234U / 238U = 1,4 и 210Pо / Г = 0,12¸1,2.
Суммарные активности этих вод изменяются в широких пределах: АSa = 120¸3500; АSb = 170¸2550 Бк/м 3. Радионуклидный состав вод этого типа можно иллюстрировать
данными для источников в Тверской области (№1) и и Московской области
(№2,3).

Радионуклид А, Бк/м3
№1 №2 №3
238
U
59 4 11
234
U
100 16 12
226
Ra
600 60 195
228
Ra
200 14 39
210
Pb
19 <10 20
210
Po
15 <5 3
АSa 3500 120 380
АSb 2550 170 180

Воды уранового типа характеризуются низким изотопным отношением 226Ra / 238U = 0,04¸1,0, близким к 1 изотопным
отношением 234U / 238U = 1,1¸2,6 и низким отношением 210Pо / 238U = 0,01¸0,08. Суммарные активности этих
вод относительно невелики: АSa = 150¸1160; А Sb = 110¸1100 Бк/м3.

Радионуклидный состав вод уранового типа иллюстрируется данными для
источников в Белгородской области (№1, №2) и Московской области (№3).

Радионуклид А, Бк/м3
№1 №2 №3
238
U
510 240 48
234
U
560 260 123
226
Ra
21 16 123
228
Ra
8 8 <5
210
Pb
20 <10 15
210
Po
9 3 4
АSa 1160 520 150
АSb 1100 260 110

Для вод смешанного уран-радиевого типа характерно изотопное отношение 226Ra / 238U @ 1 и относительно низкие суммарные
активности АSa = 260¸840; АSb =
160¸590 Бк/м3.

Примеры радионуклидного состава для 3-х источников этого типа (Московская
область):

Радионуклид А, Бк/м3
№1 №2 №3
238
U
268 157 61
234
U
325 188 130
226
Ra
266 150 117
228
Ra
22 <2 25
210
Pb
20 10 20
210
Po
26 13 12
АSa 840 500 260
АSb 590 440 160

Для этих вод характерно близкое к 1 изотопное отношение 224Ra /238U = 1,2¸2,1 и низкое изотопное отношение 210Pо / 238U = 0,08¸0,2.

Среди подземных источников иногда встречаются источники с высоким
содержанием 210Pо. Это объясняется тем, что водозаборная
скважина попадает в зону тектонической структуры с усиленной эманирующей
способностью. Примерами таких источников являются 2 водозаборные скважины
(Московская область).

Радионуклид А, Бк/м3
№1 №2
238
U
41 42
234
U
59 90
226
Ra
202 508
228
Ra
33 5
210
Pb
10 25
210
Po
170 472
АSa 570 1490
АSb 520 1050

Для этих источников изотопное отношение 234U / 238U
близко к 1 (1,4¸2,1), а изотопные отношения 226Ra / 238U и 210Pо / 238U высоки (4¸12).

[an error occurred while processing the directive]