До недавнего времени считалось, что радиоактивность природных вод обусловлена главным образом деятельностью человека, т.е. техногенными радионуклидами (Sr-90, Cs-137 и т.д.). Однако сейчас абсолютно ясно, что радиоактивность вод в основном связана с наличием естественных радионуклидов, а именно, членов радиоактивных рядов U-238 и Th-232, а также K-40.
В настоящее время техногенный радиационный фон обусловлен такими высокоактивными радионуклидами, как Cs137, Sr90, изотопы плутония Pu239,240,238,241, Am241. Эти и многие другие так называемые «искусственные» радионуклиды существуют в литосфере без участия человека, образуясь в результате природных ядерных реакций.
За последние 100 лет произошло резкое увеличение природного радиационного фона воды на много порядков, и доведение его во многих случаях до опасного для человека уровня.
В подземных водах (глубина отбора 60-100 м) на удалении более 1 км от озера Карачай (ПО «Маяк»), установлены активности Sr90, превышающие уровни вмешательства (УВ) в десятки и сотни раз. В ряде поверхностных водоемов юго- запада Брянской области фиксируются уровни активности Sr90 и Cs137, сопоставимые с УВ.
Факторы, влияющие на радиоактивность природных вод:
· тип природной воды;
· климатическая и ландшафтная зона;
· состав водовмещающих пород;
· тектоническое строение осадочного чехла и кристаллического фундамента;
· взаимосвязь водоносных горизонтов между собой;
· интенсивность и состав атмосферных выпадений (фильтрация в зоне аэрации);
· солевой состав воды;
· сезонные вариации уровня радиоактивности и резкие изменения при тектонических подвижках;
· уровень антропогенного воздействия.
С точки зрения осуществления радиационного контроля вода представляет собой чрезвычайно сложный объект в силу следующих обстоятельств:
— широкий диапазон минерализации и состава солей;
— огромный размах природных вариаций активности, отсутствие понятия фона;
— практически полное отсутствие радиоактивного равновесия;
— разные уровни активности даже в пределах одного водоносного горизонта;
— сезонные вариации уровней активности;
— вариации активности, связанные с тектоническими подвижками;
— разнообразие радионуклидного состава вод.
Причина резкого нарушения радиоактивного равновесия в природных водах: различия в геохимических свойствах разных элементов и правило изотопного сдвига (из нескольких радиоактивных изотопов одного элемента более подвижным является короткоживущие).
Пути поступления радиоактивности в водоисточники:
1. Подземные воды
2. Радон
3. Выщелачивание из пород
4. Смыв с территорий
5. Выпадения
Таким образом, для радионуклидного анализа воды необходимы специальные методы и подходы, учитывающие эти обстоятельства.
Один из методов радиационного контроля воды основан на концентрировании радионуклидов из объёма водной пробы методом упаривания до сухого остатка, измерении с помощью радиометра скорости счета альфа- и бета-излучения полученного остатка, сравнении со скоростью счёта образца сравнения с аттестованными значениями активности и расчёте суммарной альфа- и бета- активности пробы.
Суммарная активность — это условная активность счётного образца, численно равная активности регламентированного образца сравнения при одинаковых показаниях радиометра.
Опыт исследований подземных источников водоснабжения показывает, что существенный вклад в активность могут вносить изотопы урана и Ra226 с энергией альфа-излучения 4,5–4,7 МэВ, а солевой состав представлен солями CaCO3 и CaSO42. Однако, исключать возможное присутствие в значимых количествах изотопов с большими значениями энергии альфа-излучения (до 5,7 МэВ у 224Ra) нельзя. Учет их возможного присутствия может быть проведен либо применением методов подготовки счетных образцов с известным радионуклидным и солевым составом (например, поэлементного химического выделения), либо путем увеличения неопределенности результата измерений на величину возможных вариаций измеряемой величины. Для любого исследования необходимо провести градуировки радиометра (определение эффективного порога и чувствительности), а также дополнить программное обеспечение модулями, позволяющими учитывать энергию альфа-излучения.
Для обеспечения возможности выполнения такого учета требуется информация о составе пробы или средней энергии альфа-излучения.
В результаты измерений, помимо значений удельной активности и неопределенности, выданных прибором, необходимо включить значение дополнительной составляющей неопределенности измерения, обусловленной возможными вариациями радионуклидного состава проб воды. Для счетных образцов, полученных из проб воды методом выпаривания и измеряемых на альфа-радиометре с порогом 2 МэВ, эта величина может быть оценена как 30 %.
В случае использования метода выпаривания при проведении процедуры подготовки счетного образца, значение массы осадка должно достигнуть суммы исходных масс солей, внесенных в пробу.
Измерения проводятся на малофоновой аппаратуре высокой чувствительности.
Документы, с помощью которых производят нормирование радиоактивного фона воды:
l НРБ-99/2009
l ОСПОРБ—99/2010
l СанПиН 2.6.1.2800-10
l Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества СанПиП 2.1.4.1074-01, М., Минздрав России, 2002.
l 2.1.4 Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. МУ 2.1.4.682-97
l Радиационный контроль питьевой воды. Методические рекомендации. Минздрав РФ, Москва, 2005
В нормативных документах суммарная альфа-активность используется как нормируемая величина. Определенный в НРБ уровень 0,2 Бк/л используется как критерий радиационной безопасности воды на этапе предварительного контроля.
Принципы нормирования
Экспресс-оценка
Для предварительной оценки соответствия питьевой воды критериям радиационной безопасности используются измеренные значения удельной общей альфа- (Аa) и бета- (Аb) активности в Бк/кг и абсолютные погрешности их определения Δa и Δb, где: Δa = Аa * δΣaи Δb= Аb * δΣb
Вода признается безусловно соответствующей критерию радиационной безопасности, если: Аa + Δa≤0.2 и Αb+ Δb≤ 1.0
Для проведения детальных исследований воды в Лаборатории санитарно-эпидемиологического и радиационного контроля ГБУ «Центр экспертиз, испытаний и исследований в строительстве» используется спектрометрическая установка МКС-01А «МУЛЬТИРАД».
«МУЛЬТИРАД» представляет собой лабораторное (в том числе, для передвижных лабораторий) оборудование с широким спектром возможностей. Принцип действия «МУЛЬТИРАД» основан на преобразовании энергии ионизирующих излучений в электрические импульсы, которые с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуются в цифровой сигнал. Цифровой сигнал в дальнейшем обрабатывается посредством программного обеспечения (далее — ПО) «Прогресс», установленном на персональном компьютере (далее — ПК). ПО позволяет провести обсчет и сравнение результатов измерений со значениями нормативов из действующей нормативно-методической документации, а также вести всю необходимую документацию (журналы, протоколы) в электронном виде с возможностью вывода на печать любого документа по усмотрению пользователя. ПО поддерживает возможность получения данных от GPS-приемника и наносить результаты замеров на электронную карту местности.
С начала 2018 года Лаборатория санитарно-эпидемиологического и радиационного контроля ГБУ «ЦЭИИС» осуществляет контроль воды на строительных объектах города в рамках государственной работы по оценке соответствия качества воды, подаваемой в помещения жилого, общественного, производственного и служебного назначения, в том числе и по радиационным показателям.
Оценка проводится на завершающем этапе строительства, при вводе объекта в эксплуатацию.
По результатам выполненной государственной работы выдается заключение о соответствии (или несоответствии) измеренной активности альфа-излучающих нуклидов в воде требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, СанПиН 2.6.1.2523-09.