Научно-методические основы радиоэкологической оценки состояния подземных вод Московского региона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат геолого-минералогических наук Зуев, Дмитрий Михайлович

• Зуев, Дмитрий Михайлович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Зуев, Дмитрий Михайлович

Введение

Глава 1. Гидрогеологическая характеристика подземных вод, современное состояние и изученность естественной и техногенной радиоактивности основных водоносных горизонтов Московского региона

Глава 2. Разработка и применение современного комплекса методик для определения содержания высокотоксичных естественных и техногенных радионуклидов, депонированных в подземные воды, определяющего основу радиоэкологической оценки подземных вод Московского региона.

Глава 3. Современный уровень естественной и техногенной радиоактивности, определение природных и техногенных факторов, обусловливающих изменения радионуклидного состава подземных вод, классификация вод по радионуклидному составу.

Глава 4. Разработка научно-обоснованной системы критериев и специализированной базы данных, обеспечивающих системный долговременный радиационный мониторинг и прогноз изменения радиоактивности подземных вод и включающие гидрогеологические, структурно-тектонические, геоморфологические, техногенные и радиологические факторы (обобщение результатов исследований).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-методические основы радиоэкологической оценки состояния подземных вод Московского региона»

В России питьевое водоснабжение большинства городов с населением менее 100 тыс. человек почти полностью основано на эксплуатации подземных вод. Треть городов с населением свыше 250 тыс. человек использует для питьевых целей только подземные воды.

Подземная вода имеет целый ряд преимуществ по сравнению с поверхностными водами. Подземные источники, как правило, более чистые и качественные, они лучше защищены от возможного загрязнения и заражения. Кроме того, подземные воды встречаются даже в тех районах, где практически отсутствуют поверхностные водоисточники.

Роль подземных вод в обеспечении населения и хозяйства Московского региона исключительно велика. Водоснабжение большинства городов Московской области базируется на эксплуатации артезианских источников, месторождения и запасы которых достаточно хорошо разведаны и оценены.

Москва на 98 % снабжается водой, поступающей из поверхностных систем водоснабжения (Москворецкой, Вазузской и Волжской) и только около 2 % приходится на долю подземных вод.

Существенно, что подземные воды являются защищенным источником, менее подвержены техногенному загрязнению и их использование может играть решающую роль при чрезвычайных ситуациях.

Актуальность. Проблема полномасштабного радиоэкологического исследования подземных вод Московского региона, определения природных и техногенных факторов, обусловливающих изменения их радионук-лидного состава и, в итоге, качества, приобретает исключительную важность в связи с возрастающей ролью подземных вод как источника постоянного и экстренного резервного водоснабжения населения в условиях мегаполиса.

Таким образом, основной целью работы является создание научно-методических основ радиоэкологической оценки состояния подземных вод Московского региона, включающих разработку оптимального комплекса методик исследования артезианских вод, создание базы данных и классификации подземных вод по радиологическим показателям, установление возможной взаимосвязи особенностей радиоактивности подземных вод и гидрогеологического строения региона.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования явились:

Изучение и систематизация имеющихся литературных и фондовых материалов по естественной и техногенной радиоактивности подземных вод Московского региона, по особенностям гидрогеологического строения основных водоносных горизонтов питьевого водоснабжения.

Разработка оптимального аппаратурно-методического комплекса, обеспечивающего определение естественных и техногенных радионуклидов (РН) в подземных водах, отвечающего требованиям системы радиационного контроля.

Установление закономерностей изменения радионуклидного состава и уровней радиоактивности подземных вод основных эксплуатируемых горизонтов с учетом особенностей гидрогеологии и геоморфологии региона, воздействия техногенных факторов.

Разработка критериев и создание базы данных радиоактивности подземных вод Московского региона, в которой должны быть отражены классификация вод по радиологическим типам и степени радиационной опасности, рекомендации по установлению местных уровней радиоактивности воды и по возможным защитным мероприятиям.

Научные положения, выдвигаемые на защиту:

1. Разработан рациональный аппаратурно-методический комплекс, обеспечивающий определение приоритетных радиологических показателей, включающий высокочувствительные методики выполнения измерений ультрамалых содержаний естественных и техногенных радионуклидов в подземных водах, принципиально новые способы подготовки проб, схемы радиометрических и спектрометрических измерений, математические алгоритмы получения результатов.

2. Определены природные и техногенные факторы, обусловливающие изменения радионуклидного состава подземных вод и типичные уровни объемных активностей депонированных радионуклидов и их вариации, положенные в основу классификации подземных вод по радионуклидному составу.

3. Созданы научно-обоснованная система критериев и специализированная база данных, обеспечивающие системный долговременный радиационный мониторинг и прогноз изменения радиоактивности подземных вод.

Научная новизна. Впервые обоснован и применен комплексный подход к широкомасштабным исследованиям естественной и техногенной радиоактивности подземных вод Московского региона с целью повышения информативности и достоверности результатов. Разработан и апробирован современный комплекс экспрессных, высокочувствительных методик, позволяющих проводить оценку радиоактивного загрязнения вод как природного, так и техногенного характера. Научно обоснованы критерии и создана база данных современной радиоактивности подземных вод Московского региона, включающая информацию гидрогеологического и радиологического характера по водозаборам питьевого назначения.

Практическая значимость работы. Автором впервые обобщен и использован литературный и собственный фактический материал по есте-t ственной и техногенной радиоактивности подземных вод региона. С помощью разработанного аппаратурно-методического комплекса определения высокотоксичных естественных и техногенных радионуклидов, депонированных в подземные природные воды, определены средние фоновые уровни суммарной активности альфа- и бета-излучающих радионуклидов на водозаборах большинства крупных населенных пунктов Московской области, а также в артезианских скважинах в разных районах г. Москвы, получены данные о радионуклидном составе подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов питьевого назначения. Все разработанные методики аттестованы в системе Госстандарта РФ, прошли метрологическую экспертизу, внесены в Госреестр и используются в более 300 лабораториях радиационного контроля. # Личный вклад. Автором произведены сотни радиологических ана лизов водных проб, введен термин «радиологический тип воды», созданы система критериев и специализированная база данных радиоактивности подземных вод, на основе которой можно проводить оценку радиоэкологической ситуации для конкретного водозабора, обеспечить радиационный мониторинг и прогноз изменения радиоактивности подземных вод, разработать комплекс защитных мероприятий.

База данных внедрена в Центр ГСЭН г. Москвы. Результаты исследований, полученные автором, легли в основу материала для разработки Программы исследования источников артезианского водоснабжения на территории г. Москвы, проводимой ФГУ ЦГСЭН в г. Москве под патронажем Правительства Москвы.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на конференциях: «Геоэкологическое картирование» (февраль 1998 г., ВСЕГИНГЕО), «Экологическая геофизика и геохимия» (октябрь 1998 г., Дубна), «Аналитика России» (Клязьма) в октябре 2004г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 115 страниц компьютерного набора, содержит 19 рисунков, 10 таблиц. Список литературы включает 90 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Зуев, Дмитрий Михайлович

4.3. Выводы.

На основе изучения геохимической, гидрогеологической, структурно-тектонической информации автору удалось установить природные и техногенные факторы, влияющие на изменение радионуклидного состава подземных вод основных водоносных горизонтов питьевого назначения Московского региона.

Анализ этих факторов, а также полученные результаты исследований позволили автору составить схематическую карту радиологических типов подземных вод и выделить участки на территории региона, на которых необходимо организовать радиационный мониторинг подземных вод.

Собранная в созданной базе данных радиоактивности подземных вод информация стала одной из основ для проведения радиоэкологической оценки состояния природных подземных вод Московского региона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Изучение радиоэкологического состояния подземных вод Московского региона согласно поставленным задачам позволило: разработать оптимальный аппаратурно-методический комплекс, обеспечивающий определение естественных и техногенных радионуклидов в подземных водах, отвечающий требованиям современной системы радиационного контроля; установить средние фоновые уровни суммарной активности альфа- и бета-излучающих радионуклидов для подземных водозаборов питьевого назначения на большей части территории Москвы и Московской области, а также в основных водоносных горизонтах каменноугольного возраста; установить природные и техногенные факторы, влияющие на изменение уровней радиоактивности и радионуклидного состава подземных вод основных эксплуатируемых горизонтов с учетом особенностей гидрогеологии и геоморфологии региона; построить схематическую карту Московского региона по радиологическим типам подземных вод и их потенциальной радиационной опасности для населения; создать базу данных радиоактивности подземных вод Московского региона, позволяющую выделить участки, в пределах которых необходимо проведение радиационного мониторинга подземных вод, установить источники радиоактивного загрязнения на уже исследованных территориях, оценить вероятность радиационных рисков населения; сформулировать рекомендации по защитным мероприятиям на водозаборах с выявленными повышенными уровнями радиоактивности подземных вод.

Таким образом, комплексная оценка радиоактивного загрязнения подземных вод Московского региона с учетом гидрогеологических, гидрогеохимических и геолого-структурных факторов, создание научно-методических основ радиоэкологической оценки этих вод позволит в дальнейшем более эффективно и обоснованно осуществлять радиационный мониторинг подземных вод на всей территории Российской Федерации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Зуев, Дмитрий Михайлович, 2006 год

1. Баранов В. И., Титаева Н. А. Радиогеология / Издательство МГУ. -Москва. - 1973.

2. Бахур А. Е. Радиоактивность природных вод // АНРИ. 1996 -1997.-№2.-С. 32-39.

3. Бахур А. Е., Зуев Д. М., Беланов С. В., Тихомиров В. А. Сравнительные характеристики альфа-бета-радиометров разных типов. // АНРИ.-№ 1.- 1998.

4. Бахур А. Е., Зуев Д. М., Иванова Т. М. и др. Модернизированный УМФ-2000 с функциями альфа-спектрометра: практика стандартных рутинных измерений. // АНРИ. № 1 (36). - 2004.

5. Бахур А. Е., Зуев Д. М. и др. Качество московской артезианской воды: проблема требует решения // АНРИ, 2004, № 2 (37), с. 9-13.

6. Беланов С. В., Бахур А. Е., Мартынюк Ю. Н. и др. Возможности использования радиометра УМФ-2000 для решения задач альфа-спектрометрии. // АНРИ. № 3. - 2000.

7. Белоцерковская Т. Н., Савицкая Е. Н., Уголев И. И., Шункевич А. А. Получение и исследование сорбционных свойств металлферроцианидных волокнистых сорбентов ФИБАН / Весц. АН Беларусь Сер. xiM. н. 1999 -№ 1.

8. Вдовенко В. М., Дубаев Ю. В. Аналитическая химия радия / Ленинград. Наука. - 1973.

9. Вода питьевая. Сборник государственных стандартов. Москва. -Издательство стандартов. -1994.

10. Гайнцев В. А., Лачинова Н. С. Экологическое состояние подземных вод Московской области // Геоэкологические исследования и охрана недр. Информационный сборник. Выпуск № 3. Москва. -1999.-С. 3-8.

11. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.560-96 // Госкомсанэпиднадзор России. 1997.

12. Голева Р. В., Клочков А. С., Пронин А. П. Принципы разбраковки токсичных природных и техногенных геохимических аномалий // Геоэкологические исследования и охрана недр. Информационный сборник. Выпуск № 3. Москва. - 1994. - С. 33 - 38.

13. Государственный доклад. О состоянии окружающей природной среды г. Москвы в 2002 году // НИА-Природа, РЭФИА. Москва. -2003.

14. Даныпин Б. М. Геологическое строение и полезные ископаемые Москвы и ее окрестностей. Из-во Московского общества испытателей природы. - Москва. - 1947.

15. Дозиметрический и радиометрический контроль при работе с радиоактивными веществами. Под ред. Гришмановского В. И. Методическое руководство // Атомиздат. Москва. - 1980.

16. Есиков А. Д., Романов В. В., Ерохин В. Е. и др. Дейтерий и тритий в подземных водах Московского артезианского бассейна // АН СССР. Сб. "Изотопные исследования природных вод". - Наука. -Москва.- 1979. С. 55-60.

17. Железнова Е. И., Шумилин И. П., Юфа Б. Я. Радиометрические методы анализа естественных радиоактивных элементов // Москва. Недра. 1968.

18. Зверев В. JL, Токарев А. Н. и др. Радиоизотопная геохимия //Недра Москва. - 1980.

19. Инструкции и методические указания по оценке радиационной обстановки на загрязненной территории. Утвержд. Ю. А. Израэлем. М.- 1989.-С. 81-92.

20. Информационный бюллетень "О состоянии геологической среды на территории Московской области за 2004 г. (подземные воды и экзогенные геологические процессы)". Выпуск 10. ФГУП "Геоцентр-Москва". Москва. - 2005.

21. Каралова 3. К. Современные методы определения тория в природных материалах // Аналит. химия. 1973. Т. 28, № 7. - С. 1389 -1402.

22. Клименко И. А., Поляков В. А., Соколовский JI. Г. Гидрогеохимические, радиологические и изотопные исследования на территории

23. Москворечья // Геоэкологические исследования и охрана недр. Информационный сборник. Выпуск № 2. Москва. - 1999. - С. 24 -34.

24. Клименко И. А., Поляков В. А., Соколовский JI. Г. Изотопные и гидрогеохимические методы при оценке экологического состояния природных вод на территории Москвы // Разведка и охрана недр. -Недра. Москва. - 2003. - № 7. - С. 35 - 39.

25. Колотов Б. А., Крайнов С. Р. и др. Основы гидрогеохимических поисков рудных месторождений // Недра. Москва. - 1983.

26. Крылов В. Н., Гедеонов JI. И., Раков Н. А., Трофимов А. М. // Радиохимия. -Т. 15, № 5. 1973.

27. Кузнецов Б. И., Акимова Т. Г. Концентрирование актиноидов с органическими соосадителями. М. - Атомиздат. - 1968. - С. 150 -158.

28. Лембке К. Э. Результаты поверочных наблюдений над откачками в Б. Мытищах (с августа 1887 по март 1888).

29. Макаренкова И. И., Ермилов А. П. Методика приготовления счетных образцов проб почвы для измерения активности стронция-90 на бета-спектрометрических комплексах с пакетом программ «Прогресс».

30. Малышев В. И. Радиоактивные и радиогенные изотопы при поисках месторождений урана // Энергоиздат, Москва, 1981 г.

31. Методические рекомендации по отбору, обработке и хранению проб подземных вод // МинГео СССР, ВСЕГИНГЕО, Москва, 1990 г.

32. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды. / Под редакцией Марея А.Н. и Зыковой А.С. Москва, 1980 г., с. 201206.

33. Мясоедов Б.Ф., Новиков А.П., Павлоцкая Ф.И. Проблемы анализа природных объектов при определении содержаний и форм нахождения радионуклидов // Журнал аналитической химии, 1996, т. 51, №1.

34. Нормы радиационной безопасности НРБ-99. СП 2.6.1.758-99 // Минздрав России. 1999.

35. Определение редких и радиоактивных элементов в минеральном сырье. / Под ред. Г. В. Остроумова. М., Недра, 1983, с. 153 169.

36. Осипов В. И., Медведев О. П. Москва: геология и город // Московские учебники и картография. Москва. 1997.

37. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). СП 2.6.1. 799-99 // Минздрав России, 2000.

38. Оценка экологического состояния почвенно-земельных ресурсов и окружающей среды Московской области / Под ред. Добровольского Г.В. // Изд-во Московского университета, М., 2000.

39. Очерки гидрогеологии и инженерной геологии Москвы и ее окрес-ностей / Издательство Московского общества испытателей природы. Москва. 1947.

40. Павлоцкая Ф. И., Кузовкина Е. В., Горяченкова Т. А., Казинская И. Е., Емельянов В. В., Барсукова К. В. Методика совместного определения радионуклидов стронция и плутония в объектах окружающей среды // Радиохимия, 1997, т. 39, № 5, с.471-475.

41. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4 1074-01 //Госкомсанэпиднадзор России. 2001.

42. Полуэктов, Мищенко В.Т., Кононенко Л.И., Бельнюкова С.В. Аналитическая химия элементов / Стронций // Москва, Наука, 1978 г.

43. Пронин А. П. Активные глубинные разломы Центральной части Русской платформы и их геоэкологическое значение // Геоэкологические исследования и охрана недр. Информационный сборник. Выпуск № 3. Москва, 1994, с. 3-11.

44. Радиационный контроль питьевой воды. Методические рекомендации // Минздрав России. 2000.

45. Рекомендация МИ 2453-2000 «Методики радиационного контроля. Общие требования» // ВНИИФТРИ. М., 2000.

46. Ремез Е. П., Ремез В. П. Тезисы докладов / Российская конференция по радиохимии. Дубна. 17-19 мая 1994.

47. Руководство по методам контроля за радиоактивностью окружающей среды. Под ред. И. А. Соболева, Е. Н. Беляева. // Москва. Медицина. 2002.

48. Сапожников Ю. А., Алиев Р. А., Калмыков С. Н. Радиоактивность окружающей среды // Москва, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.

49. Сборник материалов II конференции пользователей и партнеров Теолинк" (доклады и сообщения). / Москва. 29-31.05.2001г.

50. Современные методы разделения и определения радиоактивных элементов. / Отв. ред. Б. Ф. Мясоедов, А. В. Давыдов. Наука. Москва. 1989. с. 261.

51. Старик И. Е., Щепотьева Е. С. Методы определения радиоактивности природных образований // Госгеолтехиздат, M.-JL, 1964, с.231.

52. Сыромятников Н. Г. и др. Радиоактивные элементы как геохимические индикаторы породо- и рудообразования. / Москва, Атомиздат, 1976.

53. Тананаев И. В., Сейфер Г. Б., Харитонов Ю. Я., Кузнецов В. Г., Корольков А. П. Химия ферроцианидов. / Наука. Москва. 1971. с. 230.

54. Титаева Н. А. Ядерная геохимия. М.: Изд-во МГУ. - 1992.

55. Токарев А. Н., Куцель Е. Н. и др. Радиогидрогеологический метод поисков месторождений урана // Москва, "Недра", 1975.

56. Труды МосНПО "Радон", Института эколого-технологических проблем. Итоги научной деятельности за 1998 год. // Выпуск 6, т. 2,1999.

57. Труды МосНПО "Радон", Института эколого-технологических проблем. Итоги научной деятельности за 1999 год. // Выпуск 7, т. 2,2000.

58. Управление качеством аналитической работы. ОСТ 41-08-205-99, 41-08-212-82.

59. Химия долгоживущих осколочных элементов. // Москва, Атомиз-дат, 1970, с. 80-110.

60. Химия урана. Сборник научных трудов. / Под ред. Ласкорина Б. Н. и МясоедоваБ. Ф. М., «Наука», 1989.

61. Acena М. Z., Crespo М. Т. // J. Radioanal. and Nucl. Chem. Lett. -1988.-V. 126, № l,p. 77-85.

62. Blanchard R.Z. / Analyt. Chem., 1966, v. 38, N 2, p. 189-192.

63. Bland C. J. Techn. Repts. Ser. / IAEA 1990 -№ 310. - P. 173 - 188.

64. Bunzl K., Kracke W. J.Radioanal. and Nucl. Chem. Art, 1991, 148, № l,pp. 115-119.

65. Durham R. W., Joshi S. R. Determination of Th-228, Th-230 and Th-232 in environmental samples from uranium mining and milling operations // J. Radioanal. Chem. 1979. - V. 52. - № 1. - P. 181 - 188.

66. Ermakov A. I. and al. 13 th Radiochem. Conf. Jachytov. 19 th 24th Apr. 1998; Booklet Abst., Praha, 1998, p. 177.

67. Godoy J. M. Tech. Repts. Ser. / IAEA. 1990. - № 310. - P. 215 - 211.

68. Jiong H., Holtzman R. B. // Health Phys. 1989, V. 57, № 1, p. 167 -168.

69. Jour. Radional. And Nucl Chem. Lett. 1993. - 175. - № 1. - P. 37 -39.

70. Kohler M., Preube W., Gleisberg В., Schafer I., Heinrich Т., Knobus B. Appl. Radiat. and Isotop. 2002. - 56. - № 1 - 2. - P. 387 - 392.

71. Loyd David H., Drake Edgar N. An alternative method for Ra determination in water. Health Physics, vol. 57, No. 1, 1989.

72. Lucas H. F, Markun F, Boulenger R. Techn. Repts. Ser. / IAEA 1990 -№ 310. - P. 149-172.

73. Mackenzie А. В., Scott R. D. Analyst, 1979, v.104, p. 1151-1158.

74. McDowell W. J. Techn. Repts. Ser. / IAEA 1990 - № 310. - P. 213 -221.

75. Sanchez M., Vera Tome F., Bejarano J. D., Vargas M. J. A rapid method for determination of the isotopic composition of uranium samples by alpha spectrometry // Nucl. Instr. Meth. 1992. - A 313. - № 1/2.-P. 219-226.

76. Saranone M., Yamamoto M., Komura K. Determination of enviromental actinide nuclides and Pb-210 by low-energy photon spectrometry with alpha-spectrometry. J. Of Radioanal. And Nucl. Chem., Art. 1987, v. 115, №l, p. 71-82.

77. Scott R. D., Baxter M.S., Hursthouse A. S., McKay K., Sampson K. Detection of actinides in environmental samples by inductively coupled plasma mass spectrometry. Anal. Proc., 1991, 28, № 11, pp. 384-382.

78. Shen C. Uranium and thorium isotopic measurements by inductively coupled plasma mass spectrometry: Abstr. American Geophysical Union Fall Meeting, San Diego, Calif, Dec. 13 17, 1999 // ICP Inf. Newslett. 2000. 26, № 5. - P. 376.

79. Somogyi G. Techn. Repts. Ser. / IAEA 1990. - № 310. - P. 229 -256.

80. Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nation Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation // UNSCEAR Report to the General Assembly, VI: Sources.-UN, NY, 2000.

81. Torres J. M., Garcia J. F., Laurado M., Rauret G. Rapid determination of strontium-90 in environmental samples by single Cerenkov counting using two different colour quench curves // Analyst, 1996, №11.

82. Wilkins B.T., Stewart S. P., Major R. O. J. Radioanal. and Nuck. Chem.: Art., 1987, 115, №2, pp. 249-262.