Лабораторне заняття №6
Тема: Радіоекологічний моніторинг ґрунтів
Мета: Навчитись
проводити відбір зразків ґрунту, розрахунки забруднення полів радіонуклідами та
складати картограми
Завдання 1. Вивчити головні задачі при створенні методів комплексного
радіаційного моніторингу.
Завдання
2. Навчитись
проводити оцінку та уточнення радіаційної обстановки ґрунтів (за методикою
УНДІСГР).
Завдання
3. Індивідуальні завдання.
Матеріали: план-схема
гамма-зйомки поля, методичні
рекомендації, кольорові олівці.
На
допомогу студенту
1)
Основними забруднюючими факторами при радіаційному забрудненні (наприклад, в результаті аварії на
АЕС) є радіоактивне випромінювання (в перші години після виникнення аварійної
ситуації) та внутрішнє опромінення від радіонуклідів, що надходять в організм
людини з продуктами харчування та водою.
Головні задачі при створенні методів комплексного
радіаційного моніторингу:
·
Розробка
методів відбору проб повітря, вимірювання питомих α-, β- та γ-
активностей та процедур відповідної оцінки доз.
·
Розробка методів γ- спектрометрії та
відповідної процедури оцінки доз.
·
Стратегія і
техніка пробовідбору, вимірювання питомої активності
та динамічне моделювання оцінки очікуваної колективної дози.
Зараз існує
велика кількість різноманітного обладнання
для відбору і вимірювання активності проб повітря. Але поки що немає
методики, яка б задовольняла всі вимоги післяаварійного
радіаційного моніторингу. Зокрема не існує техніки, яка б дозволяла проводити
роздільні вимірювання різних хімічних форм радіойоду. Потребують суттєвого
удосконалення методики хімічного відокремлення та вимірювання чистих α- та
β- випромінювачів у аварійних умовах.
Існує широкий
спектр обладнання для проведення γ- спектрометрії, але це обладнання
призначено для вимірювання природних та довготривалих радіонуклідів. У випадку
короткотермінових оцінок потужність експозиційної ефективної дози може бути
дуже високою і досягати 1 мЗв/год (річна доза)
Методи
радіаційного моніторингу повинні включати в себе як оцінку стану джерела забруднення,
так і оцінку забруднення навколишнього середовища в близькій зоні (до 5 км) і
дальній зоні (до 100 км). Повинні бути розроблені конкретні часові рамки,
формати даних моніторингу, процедури їх передачі та використання для прогнозу
доз опромінення і вироблення рекомендації для прийняття рішень.
В Україні в
рамках програми технічної допомоги Європейського Союзу “TACIS” з 1994 року створена система радіаційного
моніторингу “ГАММА”. Реалізація першої стадії цього проекту передбачає
створення мережі трьох постів радіаційного моніторингу на територіях навколо
Рівненської, Запорізької та Інчалінської ( Білорусь )
АЕС.
Основними
завданнями системи „ГАММА” є :
■
виявлення значних перевищень рівнів радіаційного фону на підконтрольних
територіях;
■ оповіщення
відповідальних осіб про такі перевищення і забезпечення цих осіб інформацією,
необхідною для проведення захисних заходів.
Система ГАММА-1
на території України включає в себе національний центр (інформаційно-кризовий
центр ІКЦ), розташований в Мінекобезпеки і два локальних центри (в мм. Рівне та
Запоріжжя). Окрім того, до складу системи входять:
■
27 постів контролю потужності дози γ- випромінювання, встановлених в зоні
Рівненської АЕС;
■
11 постів контролю потужності дози γ- випромінювання, встановлених у зоні
Запорізької АЕС;
■
1 пост автоматичного контролю α- β- активності аерозолів, розміщений
на відстані 5 км від Рівненської АЕС;
■
1 автоматичний пост контролю γ- активності води на Рівненській АЕС;
■
2 автоматичні пости метеоконтролю ( на Рівненській та
Запорізькій АЕС ).
Інформація про
відповідні дози від датчиків по радіоканалах надходить до локальних центрів, а
далі по спеціально виділених телефонних каналах передається в національний
центр, Міністерство з надзвичайних ситуацій України та обласні підрозділи
міністерства в м. Рівне та Запоріжжя також мають доступ до інформації системи
ГАММА-1 в режимі реального часу
(режим
on-line ).
2) Методика
визначає послідовність отримання первинної базової інформації, яка необхідна
для оцінки радіаційної ситуації на землях, які зазнали радіоактивного
забруднення.
Обстеження
території землекористування складається з двох етапів: перший – проведення g-зйомки,
яка дозволяє точно визначати оптимальні місця для пробовідбору;
другий - відбір проб грунту в оптимальних місцях.
g-
зйомка здійснюється за допомогою перевірених та градуйованих приладів
СРП-68-01 на відстані 1 м від поверхні грунту. Зйомці
передує збір і ретельний аналіз всієї наявної інформації по господарству, за
результатом якого визначають наступну стратегію виконання робіт по уточненню
радіаційного становища.
Якщо є достеменні
відомості про щільність забруднення, визначену експрес методом, а також
результати g- спектрометрії, то
цілком достатньо провести лише контрольний пробовідбір,
у кількості 3 – 4 проб, який після обробки та співставлення результатів з
раніше отриманими даними може бути підставою для проведення або відмовлення від
подальшої роботи по уточненню. В тому випадку, коли наявна інформація викликає
сумнів, уточнення радіаційної обстановки здійснюють в повному обсязі. Необхідно
врахувати також абсолютні значення щільності забруднення сільгоспугідь. Більш
детально слід обстежувати території, де щільність забруднення перевищує 5 Кі/км2.
Співвідношення обсягів робіт на
щільності менше 5 Кі/км2 і більше 5 Кі/км2 повинно складати 1:2.
Картографічною
основою для проведення g-
зйомки є плани землекористування, виконані за мірилом 1:10000 та 1:25000.
Для проведення g-
зйомки цілком придатна картографічна основа, яка використовується при грунтово
– агрохімічному обстеженні сільгоспугідь. Але на відміну від останнього,
особливість g- зйомки полягає в
тому, що елементарною ділянкою в даному випадку вважається все поле, на якому
через кожні 200 метрів позначено
маршрутні ходи. Початок і кінець маршруту розміщується не ближче 50 метрів від
межі поля. Рухаючись за маршрутом, виконавець проводить індикаційні виміри за
допомогою приладу СРП-68-01. Результати вимірювань реєструються таким чином:
при незначних змінах показників приладу (не
більше 30%) значення гамма - фону відмічають в плані по маршрутній лінії
через кожні 200 м; якщо при безперервному спостереженні різниця між показниками
приладу перевищує 30 %, то цей
результат фіксується в плані проведення виміру, навколо якого в радіусі 20 – 30
метрів здійснюють додаткове обстеження з метою визначення розмірів аномальної
плями та нанесення її на картографічну основу.
Після завершення
першого етапу обстеження приступають до виконання другого етапу робіт, тобто
відбору проб грунту з метою оцінки поверхневого радіоактивного забруднення. В
умовах однорідного гама фону, коли різниця між окремими показниками вимірювання не перевищує 30%, у межах поля
відбирається одна проба. Один змішаний зразок складається з індивідуальних проб
грунту, відібраних з 2-х чи 3-х полів сівозміни, якщо забруднення по площі
рівномірне. В межах конкретного поля місця пробовідбору
розташовують по можливості рівномірно з урахуванням мікроландшафтних
особливостей.
При наявності
одного або декількох аномальних плям, площа яких перевищує 10% загальної площі поля, потрібно обов’язково відібрати в цих
місцях проби. В місці припустимого відбору проб за допомогою приладів ДРГ-01Т,
ДБГ-06Т, ИР-02 вимірюється потужністю дози на висоті 1 метра і 0,03- 0,04 метра
над поверхнею грунту.
Обране місце
повинне бути рівним, однорідним, відкритим. Індивідуальні проби грунту
відбирають буром відомої площі на глибину 20 см. Змішаний зразок складається не
менш як із 5-ти індивідуальних проб загальним об¢ємом 1500- 3000 см3 .
Кожну індивідуальну пробу обов¢язково зважують і її масу крім етикетки,
вказують у каталозі (відомості).
Розрахунок щільності забруднення ведеться за формулою:
A●M
Аn = 2,7●10-10
● (1)
m●s●n
де: Аn – щільність забруднення, Кі/км2
A – активність проби в день вимірювання, Бк;
М – маса змішаного зразка; кг
m – маса індивідуальної проби
грунту, кг
s – площа пробовідбірного пристрою, кв. км;
n – кількість індивідуальних
проб грунту, шт.
Для
перерахунку Кі/км2 в кБк/ м2 отриманий результат перемножують на 37.
Для визначення
щільності забруднення в 1988 році було завершене суцільне радіологічне
обстеження всіх господарств, розташованих на території радіоактивного
забруднення. Проте, як доведено Українським НДІ сільгоспрадіології,
найбільш простим, набагато продуктивнішим і досить точним методом суцільного
радіологічного обстеження сільгоспугідь та його уточнення є метод перерахунку
даних гама - зйомки в щільність забруднення грунту радіоцезієм
через коефіцієнт пропорційності між ними. Останній визначають за формулою:
Аn
К = (2)
Рg
де: К – експериментально визначений коефіцієнт пропорційності між g- фоном і щільністю
забруднення грунту;
Аn – середня щільність забруднення, визначена спектрометричним аналізом
10 – 15 проб грунту, Кі/км2 ;
Рg - гамма
-фон, виміряний приладом СРП-68-01 в центрі ділянки відбору проб на висоті 1
метра над грунтом, мР/год.
Підставляючи
розрахований таким чином середній показник щільності забруднення ґрунту в
формулу (К=Аn/Pg), знаходять
коефіцієнт пропорційності між g-
фоном і щільністю забруднення. Середній із п¢яти значень коефіцієнт пропорційності (за кількістю пробних ділянок
експериментального визначення) використовують для розрахунків щільності
забруднення грунту в даному районі.
Отримавши
експериментально обгрунтований середньозважений коефіцієнт пропорційності можна
приступати до проведення суцільного радіологічного обстеження або уточнення
щільності забруднення грунтів за даним попередньої (наприклад 1988-го року
обстеження) чи знову виконуваної g-зйомки.
Результати
вимірювання g-фону приладом СРП-68-01
підставляють у формулу Аn = K●Pg.
Після нескладних розрахунків отримують показники щільності забруднення грунту
радіоцезієм, за яким по кожному господарству складаються картограми, відомості
забруднення полів та радіологічні паспорти.
На основі картограм щільності забруднення всі
поля необхідно розподілити на 4 групи – до 5 Кі/км2 , 5 –10, 10 –15 і більше 15 Кі/км2 . При можливості
в межах кожної групи полів доцільно провести нове землевпорядкування території
з урахуванням щільності забруднення грунту та особливостей накопичення
радіоцезію врожаєм сільськогосподарських культур.
3) Індивідуальні
завдання
1.Визначити щільність забруднення (Аn) зразка.
2.Визначити коефіцієнт пропорційності (К) між гамма-фоном та
щільністю забруднення (не забувати переводити площу бура із см2 в км2)
3. Згідно індивідуального завдання розрахувати з врахуванням коефіцієнту пропорційності
щільність забруднення поля та на карті скласти картограму з поділом поля на 4
групи (за щільністю забруднення). Кожну групу виділити і зафарбувати в різні
кольори. Індивідуальні номери (табл..2) беруться таким чином: №12 – це №2, №13
- №3…№20 - №10, №21 - №1 і т.д.
4.Зробити висновки.
Таблиця 1 - Індивідуальні
завдання
|
Інд.№ |
Активність
проби , Бк (А) |
Радіус
бура, см |
К-ть індив. проб, шт. (n) |
Маса
змішаного зразка, кг (M) |
Маса індивідуаль-ного зразка,
кг (m) |
Гамма-фон проби, мР/год (Рg) |
|
1.
|
600 |
2,5 |
5 |
2,5 |
0,6 |
0,28 |
|
2.
|
650 |
3 |
6 |
3,5 |
0,6 |
0,31 |
|
3.
|
700 |
3,5 |
7 |
3,5 |
0,5 |
0,4 |
|
4.
|
75 |
4 |
8 |
3,0 |
0,4 |
0,032 |
|
5.
|
800 |
2,5 |
10 |
3,0 |
0,3 |
0,43 |
|
6.
|
82 |
3 |
5 |
3,0 |
0,6 |
0,046 |
|
7.
|
870 |
3,5 |
6 |
2,4 |
0,4 |
0,5 |
|
8.
|
92 |
4 |
7 |
3,0 |
0,5 |
0,049 |
|
9.
|
987 |
2,5 |
8 |
3,0 |
0,5 |
0,55 |
|
10.
|
10 |
3 |
10 |
3,0 |
0,3 |
0,004 |
|
11.
|
110 |
3,5 |
5 |
2,0 |
0,4 |
0,05 |
|
12.
|
130 |
4 |
6 |
2,8 |
0,5 |
0,08 |
|
13.
|
145 |
2,5 |
7 |
3,2 |
0,5 |
0,09 |
|
14.
|
15 |
3 |
8 |
2,2 |
0,3 |
0,009 |
|
15.
|
154 |
3,5 |
10 |
2,8 |
0,6 |
0,095 |
|
16.
|
870 |
4 |
5 |
2,3 |
0,5 |
0,51 |
|
17.
|
920 |
2,5 |
6 |
2,2 |
0,4 |
0,6 |
|
18.
|
987 |
3 |
7 |
2.0 |
0,3 |
0,62 |
|
19.
|
1030 |
3,5 |
8 |
3,9 |
0,6 |
0,7 |
|
20.
|
1100 |
4 |
10 |
3,4 |
0,4 |
0,72 |
|
21.
|
13 |
3,5 |
6 |
1,6 |
0,3 |
0,008 |
|
22.
|
14 |
4 |
7 |
4,0 |
0,6 |
0,009 |
|
23.
|
16 |
3 |
9 |
2,5 |
0,3 |
0,011 |
|
24.
|
164 |
3,5 |
10 |
2,8 |
0,6 |
0,12 |
|
25.
|
810 |
4 |
4 |
2,3 |
0,5 |
0,45 |
|
26.
|
550 |
3 |
6 |
3,5 |
0,6 |
0,29 |
|
27.
|
800 |
3 |
6 |
3,5 |
0,5 |
0,5 |
|
28.
|
70 |
4 |
8 |
3,0 |
0,4 |
0,03 |
|
29.
|
780 |
3,5 |
10 |
3,0 |
0,3 |
0,37 |
|
30.
|
80 |
3 |
5 |
3,0 |
0,6 |
0,042 |
|
№точок |
Індивідуальні
варіанти |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
1 |
0,5 |
0,05 |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
0,015 |
0,05 |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
0,015 |
|
2 |
0,51 |
0,051 |
0,24 |
0,24 |
0,24 |
0,016 |
0,051 |
0,24 |
0,24 |
0,24 |
0,016 |
|
3 |
0,51 |
0,051 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,015 |
0,051 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,015 |
|
4 |
0,52 |
0,052 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,016 |
0,052 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,016 |
|
5 |
0,52 |
0,052 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,015 |
0,052 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,015 |
|
6 |
0,1 |
0,01 |
0,3 |
0,35 |
0,042 |
0,5 |
0,01 |
0,3 |
0,35 |
0,042 |
0,35 |
|
7 |
0,11 |
0,009 |
0,31 |
0,36 |
0,042 |
0,48 |
0,009 |
0,31 |
0,36 |
0,041 |
0,36 |
|
8 |
0,12 |
0,008 |
0,3 |
0,34 |
0,042 |
0,47 |
0,008 |
0,3 |
0,34 |
0,042 |
0,34 |
|
9 |
0,1 |
0,009 |
0,31 |
0,35 |
0,042 |
0,48 |
0,009 |
0,31 |
0,35 |
0,039 |
0,35 |
|
10 |
0,11 |
0,01 |
0,3 |
0,36 |
0,045 |
0,5 |
0,01 |
0,3 |
0,36 |
0,039 |
0,36 |
|
11 |
0,12 |
0,009 |
0,31 |
0,35 |
0,045 |
0,48 |
0,009 |
0,31 |
0,35 |
0,045 |
0,35 |
|
12 |
0,1 |
0,008 |
0,3 |
0,36 |
0,045 |
0,47 |
0,008 |
0,3 |
0,36 |
0,045 |
0,36 |
|
13 |
0,52 |
0,05 |
0,21 |
0,22 |
0,19 |
0,015 |
0,05 |
0,21 |
0,22 |
0,19 |
0,015 |
|
14 |
0,53 |
0,051 |
0,22 |
0,21 |
0,22 |
0,016 |
0,051 |
0,22 |
0,21 |
0,22 |
0,016 |
|
15 |
0,52 |
0,051 |
0,21 |
0,22 |
0,21 |
0,015 |
0,051 |
0,21 |
0,22 |
0,21 |
0,015 |
|
16 |
0,53 |
0,052 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,016 |
0,052 |
0,22 |
0,22 |
0,22 |
0,016 |
|
17 |
0,52 |
0,052 |
0,22 |
0,19 |
0,22 |
0,015 |
0,052 |
0,22 |
0,19 |
0,22 |
0,015 |
|
18 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,001 |
0,014 |
0,002 |
|
19 |
0,002 |
0,0038 |
0,002 |
0,014 |
0,002 |
0,0038 |
0,002 |
0,014 |
0,002 |
0,013 |
0,001 |
|
20 |
0,001 |
0,0037 |
0,001 |
0,013 |
0,001 |
0,0037 |
0,001 |
0,013 |
0,001 |
0,012 |
0,002 |
|
21 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,002 |
0,014 |
0,001 |
|
22 |
0,001 |
0,0038 |
0,001 |
0,014 |
0,001 |
0,0038 |
0,001 |
0,014 |
0,001 |
0,013 |
0,002 |
|
23 |
0,002 |
0,0037 |
0,002 |
0,013 |
0,002 |
0,0037 |
0,002 |
0,013 |
0,002 |
0,012 |
0,002 |
|
24 |
0,12 |
0,01 |
0,05 |
0,22 |
0,26 |
0,12 |
0,01 |
0,05 |
0,22 |
0,26 |
0,01 |
|
25 |
0,13 |
0,011 |
0,06 |
0,23 |
0,29 |
0,13 |
0,011 |
0,06 |
0,23 |
0,29 |
0,011 |
|
26 |
0,132 |
0,01 |
0,05 |
0,24 |
0,28 |
0,132 |
0,01 |
0,05 |
0,24 |
0,28 |
0,01 |
|
27 |
0,13 |
0,011 |
0,06 |
0,21 |
0,27 |
0,13 |
0,011 |
0,06 |
0,21 |
0,27 |
0,011 |
|
28 |
0,004 |
0,005 |
0,04 |
0,01 |
0,01 |
0,004 |
0,005 |
0,04 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
Таблиця 2 -
Значення гамма-фону в точках маршрутного ходу
Продовження табл. 2.
|
№точок |
Варіанти |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
29 |
0,24 |
0,15 |
0,01 |
0,21 |
0,24 |
0,15 |
0,01 |
0,21 |
0,15 |
0,01 |
0,21 |
|
30 |
0,22 |
0,15 |
0,011 |
0,24 |
0,22 |
0,15 |
0,011 |
0,24 |
0,15 |
0,011 |
0,24 |
|
31 |
0,22 |
0,14 |
0,01 |
0,22 |
0,22 |
0,14 |
0,01 |
0,22 |
0,14 |
0,01 |
0,22 |
|
32 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,041 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,041 |
0,014 |
|
33 |
0,002 |
0,0038 |
0,002 |
0,014 |
0,44 |
0,002 |
0,003 |
0,002 |
0,01 |
0,44 |
0,012 |
|
34 |
0,001 |
0,0037 |
0,001 |
0,013 |
0,042 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,012 |
0,042 |
0,01 |
|
35 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,041 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,041 |
0,012 |
|
36 |
0,001 |
0,0038 |
0,001 |
0,014 |
0,042 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,014 |
0,042 |
0,012 |
|
37 |
0,24 |
0,15 |
0,01 |
0,21 |
0,24 |
0,15 |
0,01 |
0,21 |
0,15 |
0,01 |
0,21 |
|
38 |
0,22 |
0,15 |
0,011 |
0,24 |
0,22 |
0,15 |
0,011 |
0,24 |
0,15 |
0,011 |
0,24 |
|
39 |
0,22 |
0,14 |
0,01 |
0,22 |
0,22 |
0,14 |
0,01 |
0,22 |
0,14 |
0,01 |
0,22 |
|
40 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,041 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,041 |
0,014 |
|
41 |
0,002 |
0,0038 |
0,002 |
0,014 |
0,44 |
0,002 |
0,003 |
0,002 |
0,01 |
0,44 |
0,012 |
|
42 |
0,001 |
0,0037 |
0,001 |
0,013 |
0,042 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,012 |
0,042 |
0,01 |
|
43 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,041 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,041 |
0,012 |
|
44 |
0,001 |
0,0038 |
0,001 |
0,014 |
0,042 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,014 |
0,042 |
0,012 |
|
45 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,041 |
0,001 |
0,004 |
0,001 |
0,012 |
0,041 |
0,014 |
|
46 |
0,002 |
0,0038 |
0,002 |
0,014 |
0,44 |
0,002 |
0,003 |
0,002 |
0,01 |
0,44 |
0,012 |
|
47 |
0,001 |
0,0037 |
0,001 |
0,013 |
0,042 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,012 |
0,042 |
0,01 |
|
48 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,041 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,012 |
0,041 |
0,012 |
|
49 |
0,001 |
0,0038 |
0,001 |
0,014 |
0,042 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,014 |
0,042 |
0,012 |
|
50 |
0,044 |
0,26 |
0,01 |
0,003 |
0,09 |
0,042 |
0,30 |
0,044 |
0,004 |
0,012 |
0,26 |
|
51 |
0,042 |
0,28 |
0,012 |
0,003 |
0,08 |
0,041 |
0,26 |
0,042 |
0,003 |
0,01 |
0,28 |
|
52 |
0,041 |
0,30 |
0,012 |
0,004 |
0,09 |
0,042 |
0,28 |
0,041 |
0,003 |
0,012 |
0,30 |
|
53 |
0,042 |
0,26 |
0,014 |
0,0032 |
0,08 |
0,041 |
0,30 |
0,042 |
0,004 |
0,012 |
0,26 |
|
54 |
0,041 |
0,28 |
0,012 |
0,004 |
0,08 |
0,041 |
0,30 |
0,041 |
0,003 |
0,014 |
0,28 |
|
55 |
0,041 |
0,30 |
0,01 |
0,0032 |
0,09 |
0,04 |
0,26 |
0,041 |
0,004 |
0,012 |
0,30 |
|
56 |
0,042 |
0,30 |
0,012 |
0,004 |
0,08 |
0,04 |
0,28 |
0,042 |
0,004 |
0,014 |
0,30 |
