Радиационный мониторинг донных отложений в районе разработки редкометалльных месторождений

Мельник Н.А., Даувальтер B.A. Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева, Апатиты

Исследования показали, что большинство редкометалльных месторождений Кольского региона характеризуются повышенным содержанием природных радионуклидов, являющихся потенциальным источником загрязнения почвы, воды, флоры и фауны [1-5]. Поэтому радиоэкологическая обстановка, формирующаяся в районах редкометалльных месторождений, будет зависеть от геологических факторов и содержания природных радионуклидов. Главными путями переноса радионуклидов в экосистему Севера являются атмосферный перенос и водная миграция. Интенсивная эксплуатация месторождений, накопление отходов в хвостохранилищах и отвалах, естественная миграция радионуклидов, обусловленная геохимическими факторами, также могут стать причиной нарастания дозы внутреннего облучения населения и увеличения радиационного фона местности [4, 5].

В данной работе изучалось вертикальное распределение радионуклидов в донных отложениях открытого водоема – оз. Ковдор, расположенного в районе редкометального месторождения и хвостохранилища Ковдорского ГОКа, добывающего бадделеитовый концентрат. Объектами исследований были донные отложения, отобранные на глубине озера 10 м с помощью колонки гравитационного типа с последующим вертикальным разделением на 1-см слои. Длина колонки - 12 см. Пробы (влажностью 75-85%) высушивали до сухого остатка при 105°С, прокаливали и анализировали разными методами по a-b-g-излучению. Исследования проводили по g-спектрометрическим и радиометрическим методикам, утверждённым в ГП “ВНИИФТРИ”, ЦМИИ Госстандарта РФ, ИХТРЭМС КНЦ РАН и ГОСТ [2,6], на сертифицированной аппаратуре. Для доверительной вероятности 0.95 погрешность определения a-b-активных веществ в сухих остатках проб составляла 10-25 %, погрешность определения 40К, 226Ra, 232Th, 137Cs – 15-60 % [7,8]. По g-спектру в пробах донных отложений были идентифицированы следующие радионуклиды: 137Cs, природные радионуклиды семейства 238U и 232Th, 40К. Других долгоживущих g-излучающих радионуклидов в измеримых количествах не наблюдалось. Мощность экспозиционной дозы на поверхности исследуемых донных отложений находится на уровне фоновых значений и, как источник внешнего облучения, они не представляют опасности для населения.

Удельная активность a-b-активных веществ в исследуемых объектах, в пересчете на влажную массу пробы, находится в пределах 10-370 Бк/кг и 5-500 Бк/кг соответственно для каждого вида излучения. Во всех случаях, кроме слоя 4-5 см, преобладает содержание b-активных веществ – отношение a:b < 1, – за счет 40К, который является постоянной составной частью всех природных объектов.

Установлено, что концентрации 238U и 232Th в районе поступления хвостов обогащения бадделеитового концентрата в хвостохранилище Ковдорского ГОКа составляют в среднем 10 мкг/г, что соответствует значениям эффективной удельной активности, равным 285 + 50 Бк/кг. Результаты исследований донных отложений показали, что все интервалы содержат кларковые количества 238U и 232Th. В интервале 0-1 см концентрации урана и тория превышают концентрации их в хвостах в 1.5 и 3 раза соответственно, т.е. в верхних слоях донных отложений происходит концентрирование радионуклидов.

Установлено различное поведение природных радионуклидов в вертикальном распределении в донных отложениях, которое обусловлено различным состоянием и формой нахождения, растворимостью соединений. Значительных изменений в содержаниях 226Ra в донных отложениях не происходит. В распределении 238U четко отмечаются две части: в интервале от 0 до 6 см наблюдается снижение концентрации от 14.9 до 1 мкг/г, затем концентрация 238U скачкообразно возрастает, достигая значений 5.8 мкг/г. В вертикальном распределении 232Th также наблюдается как снижение (в интервале от 0 до 6 см), так и возрастание (в интервалах 6-8 и 9-12 см) концентрации, максимальные значения практически достигают верхнего уровня – 31.3 мкг/г. Содержание 232Th в верхних слоях в 2 раза больше, чем 238U. В других интервалах соотношение между 232Th и 238U возрастает и в интервале 7-8 см достигает максимального значения – 11.6 мкг/г. Рост удельной радиоактивности 238U и 232Th в интервалах от 9 до 12 см, по-видимому, связан с геологической формацией редкометалльного месторождения. Таким образом, впервые проведенные исследования рассматриваемого объекта показали, что миграция природных радионуклидов с редкометалльного месторождения в донные отложения возможна, но значительного повышения содержания их в донных отложениях не обнаружено.

Литература

1. Радиационно-экологическая оценка горных пород, руд и минералов Кольского региона / Мельник Н.А. // Экологическая геология и рациональное природопользование "Экогеология-2000": Тез. докл. Международной конференции. – С-Пб, 2000. – С. 199-201.

2. Мельник Н.А. Радиационно-безопасное использование отходов Кольского горнопромышленного комплекса в производстве строительных материалов: Автореф. дис. к.т.н. – Апатиты, 2001. – 24 с.

3. Лащук В.В., Мельник Н.А., Усачева Т.Т. Особенности радиоактивности гранитов месторождений облицовочного камня Кольского полуострова / Горный журнал. – 2001. – вып.3. – С. 89-93.

4. Нивин В.А., Мельник Н.А. Влияние радиоактивности на содержание газовых компонентов в щелочных изверженных породах / Геохимия. – 1990. – № 1. – С. 106-109.

5. Вовк И.Ф. Радиолиз подземных вод и его геохимическая роль – М.: Недра, 1979. – 231 с.

6. Методика измерения активности радионуклидов в счётных образцах на сцинтилляционном гамма-спектрометре с использованием программного обеспечения "ПРОГРЕСС" - М.: ГП "ВНИИФТРИ", 1996. – 41 с.

7. Практика использования гамма-спектрометрического метода для анализа природных объектов / Н.А Мельник // Тез.докл. Всеукраинской конференции (с международным участием) по аналитической химии, г. Харьков, 15-19 мая 2000 г. – Харьков, 2000. – С. 108.

8. Программное обеспечение радиометрического метода анализа / Мельник Н.А., Корнилов П.Н. // Аналитика Сибири и Дальнего Востока: Тез.докл. VI Международной конф., Новосибирск, 21-24 ноября 2000 г. – Новосибирск., СО РАН, 2000. – С. 280-281.