книги из ГПНТБ / Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы

рищ и пыль, обусловленная деятельностью человека. Морская пыль образуется в основном в ветренные дни, когда частицы влаги срываются с гребней волнующегося моря. По мере движения капельки воды испаряются и в воздухе остаются микрокристаллы морской соли. В состав органической пыли входят пыльца растений, микроорганизмы, продукты разруше­ ния погибших насекомых и т. д. Иногда содержание органи­ ческой пыли в воздухе дает существенный вклад в его суммар­ ную активность. Найдено, что пыльца отдельных растений под­ нимается ветром высоко в атмосферу. Например, пыльца, обра­

В жаркую погоду в атмосферу может попадать зола, обра­ зовавшаяся при пожарах на лугах, в степях, на торфяных боло­ тах и в лесах. Активность этой пыли обусловлена главным обра­ зом 4 0 К и обычно составляет несколько нанокюри на 1 кг.

§ 4. РАДИОАКТИВНОСТЬ В О Д Н О Й СРЕДЫ

Вода выполняет чрезвычайно важную для всего живого функцию — перенос минеральных веществ и в их числе радио­ нуклидов. Схема так называемого большого круговорота воды, совершаемого ею в зоне биогенеза, позволяющая понять основ­ ные пути миграции радионуклидов, представлена на рис. 15. Из рисунка следует, что главными элементами, формирующими цепь большого круговорота воды, являются: атмосферная вода, вода суши и Мирового океана. В свою очередь, основными слагающими вод суши являются реки, озера и подземная вода.

Круговорот воды сопряжен с ее физическими и химическими трансформациями, радикально влияющими на ее радиоактив­ ность. Испарение воды с поверхности континентов и Мирового океана обусловливает относительно низкую активность атмо­ сферной влаги. Наоборот, движение воды по цепочке осадки — поверхностный сток — море характеризуется последовательным увеличением ее удельной активности.

Радиоактивность атмосферных осадков. Химически чистые атмосферные осадки, состоящие из воды (дождь, снег, град), содержат только тритий (3 Н) [61]. Но так как в процессе свободного падения они активно адсорбируют находящиеся в атмосфере мельчайшие аэрозоли различных химических соеди­

обусловливается продуктами распада радона и радионукли­ дами, содержащимися в минеральных частицах.

Как правило, 4 0 К — основной компонент радиоактивности минеральных пылевых частиц. Поэтому содержание 4 0 К в дож-

Рис. 15. Схема водного баланса.

Р — атмосферные осадки; К — полный реч­ ной сток; S— поверхностный сток; V— под ­ земный сток; Е —- с у м м а р н о е испарение на суше; N — непродуктивное испарение- Т— транспирация растений; W — испарение на акватории.

По условиям залегания подземные воды делятся на почвен­ ные, грунтовые, межпластовые [70]. В состав последних входят и так называемые минеральные воды, часто отличающиеся сравнительно высокой радиоактивностью. Как правило, уровень активности подземных вод зависит от их химического состава. Последний определяется рядом факторов: физико-географиче­ скими, геологическими, гидрогеологическими, физико-химиче­ скими, физическими, биологическими и искусственными [71].

Так как почвенные воды залегают вблизи земной поверх­ ности и формируются за счет атмосферных осадков, то вели­ чина их активности зависит от количества растворимых радио­ нуклидов, содержащихся в почвенных слоях. Этим же обстоя­ тельством определяется и радиохимический состав грунтовых вод, которыми называются воды, скапливающиеся на первом от поверхности водоупорном слое пород.

Межпластовые воды представляют собой скопление водной массы между водоупорными слоями, в толще осадочных пород.

В случаях преобладания процессов испарения над процес­ сами увлажнения радиоактивность почвенной воды может достигать весьма больших величин. Так, удельная активность почвенных растворов в Голодной степи, в соответствии с со­

пробам, собранным на Карельском перешейке. Невысокой активностью обладают почвенные и грунтовые воды северо­ западной части СССР. Так, удельная активность воды колодцев

В водах, глубоко залегающих и сильно минерализованных, содержание калия, как правило, повышено. Например, в водах кембрийских отложений (скважина с. Поваровка) на глубине 1750 м концентрация калия достигает 1,22 г/л [73], что соот­ ветствует 0,96 нкюри/л.

Увеличение активности артезианских вод идет более или менее параллельно увеличению общей концентрации солей, в ней содержащихся.

Высокая концентрация калия найдена и в минерализован­ ных водах древнепалеозойских отложений Белоруссии. В воде, взятой в районе Минска, содержание калия достигало 100, Бобруйска — 80, Дриссы — 89 мг/л и т. д. [74].

В пластовых водах, связанных с нефтяными месторожде­ ниями, может содержаться значительное количество радия, а также ИЗОТОПОВ из семейства тория (^Ra и 2 2 8 Th).

Содержание радия в пластовых водах Эмбенской газоносной провинции достигает 0,8, а урана 6,7-10~3 нкюри/л. Содержание радия в пластовой воде нефтеносных районов Западной Турк­

Не менее высокие концентрации радия были определены и в пластовых водах Ферганского месторождения. В отдельных пробах этой воды содержание радия достигает 0,4 нкюри/л [76]. Наибольшая концентрация радия наблюдается в бессульфатных водах, содержащих заметное количество бария — элемента, близ­ кого по химическим свойствам к радию. При исследовании пла­ стовых вод азербайджанских месторождений нефти было уста­ новлено, что содержание радия в жестких водах достигает

мерно на порядок меньше содержания урана.

Радиоактивность минеральных вод. Согласно принятой в радиогидрогеологии классификации, все воды радиоактивных минеральных источников в зависимости от преобладания в их

существуют промежуточные типы вод: радоново-радиевые, урано-радиевые и радиево-мезоториевые воды.

Наибольший интерес в этом отношении представляют лечеб­ ные воды многих курортов, относящиеся к группе радоновых или радоново-радиевых (табл. 22).

Из табл. 22 видно, что в некоторых минеральных источни­ ках концентрация радия достигает очень высоких значений. Наиболее богатыми по радону из известных являются источники района Иохимстали (ЧССР), в которых содержание радона приближается к 2,0 мккюри/л.

4 0 К, содержание которого зависит как от химического состава пород, омываемых этими водами, так и от ряда климато-ме- теорологических факторов.

Как правило, поверхностные воды (снеговые, дождевые, ледниковые и т. п.) содержат относительно небольшое количе­ ство радиоактивных веществ, и поэтому в период весеннего снеготаяния или интенсивных ливней поступление в реки боль­ ших масс воды этого происхождения сопровождается пониже­ нием их удельной активности. Во время паводка общая радио­ активность воды рек несколько снижается, а в период межени повышается [80, 79].

В некоторых случаях химический состав растворенных ве­ ществ в воде отдельных рек в течение года изменяется столь сильно, что реки переходят из одного класса в другой (природ­ ные воды классифицируются на гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные). Такие резкие колебания в химическом составе сопровождаются соответствующими изменениями и в уровне радиоактивности рек. Так, содержание калия в реках Гиссарской и Вахшской долин заметно уменьшается с апреля по сен­ тябрь и вновь возрастает в два-три раза в течение зимнего пе­ риода [81].

В табл. 24 приведены данные, ориентировочно характери­ зующие величину вклада ОСНОЕНЫХ радионуклидов в суммарную удельную активность речной воды.

Часто радиоактивность воды рек существенно отклоняется от

активности могут значительно отличаться друг от друга. Так,

связана с химическим составом воды их притоков и питающих

теризуется гораздо более высокой активностью. При исследо­ вании воды этого озера обнаружено, что в разные периоды вре­ мени концентрация калия колеблется от 3 - Ю - 2 до 7-10- 2 % [82].

ности озерной воды и воды притоков обнаружены и для озера

Между степенью минерализации и радиоактивностью озер­ ной воды, как правило, существует зависимость, выражающаяся

гидрохимическим зонам всё поверхностные воды по степени минерализации были разделены на 5 категорий:

1)низкоминерализованные воды— 100 мг/гл;

2)среднеминерализованные воды— 100—500 мг[л;

3)повышенноминерализованные — 500—1000 мг/л;

4)высокоминерализованные— 1—10 г/л;

5)весьма высокоминерализованные — более 10 г/л [84]. Озера с низким уровнем минерализации воды и слабой

активностью встречаются в Карелии, на Кольском полуострове, в северных областях Сибири. Озера со средним уровнем мине­ рализации и соответствующим уровнем активности преиму­ щественно расположены в районе Средней полосы Европейской

климата. Вследствие превышения испарения над притоком сток из таких озер отсутствует (или мал) и в нем происходит акку­ муляция солей и соответственное увеличение активности воды. Этим обстоятельством, по-видимому, объясняется заметно повы­ шенная естественная радиоактивность озер Центрального Ка­ захстана.

зываемых соленых озерах. В озерах района г. Котлас кон­ центрация калия достигает 13,2 г/л [85], что соответствует ~ 10 нкюри/л.

Радиоактивность моря. Средняя концентрация солей в воде Мирового океана соответствует примерно 35 г/л (35%о). При этом установлено, что соотношение отдельных солевых ком­ понентов в воде открытых районов моря (не подверженных влиянию речного стока) — величина весьма постоянная. Сниже­ ние или увеличение общей солености воды, как правило, со­ провождается последовательным количественным сдвигом в содержании отдельных макроэлементов. Парциальный вклад калия в минеральную составляющую морской воды составляет 1%. Это обстоятельство имеет существенное значение при опре­ делении величины активности морской воды. Зная общую со-

Все основные количественные изменения радиоактивности, происходящие на поверхности моря, обусловливаются колеба­ ниями величины пресной составляющей водного баланса. В от­

N 60 40 ЗО 20 10 О 10 20 ЗО 40 JO 60 S Географическая широта, град.

Рис. 16. Зависимость радиоактивности поверхностных вод Миро­ вого океана от широты. (По оси абсцисс отложена проекция гео­ графических широт Земли).

дывается главным образом из осадков и испарения. В антаркти­ ческих и арктических областях большое влияние на величину активности воды могут оказывать процессы таяния и образо­ вания льдов. Поэтому удельная активность поверхностных вод Мирового океана имеет выраженную тенденцию последова­ тельно возрастать, как это хорошо иллюстрируется диаграммой