Радіогеохімічні і радіоізотопні методи дослідження дії іонізуючого випромінювання на навколишнє середовище

2.3. Радіогеохімічні і радіоізотопні методи

Радіогеохімічні методи. Під час проведення радіоекологічних досліджень застосовують різноманітні радіогеохімічні методи. Головно вони спрямовані на вивчення процесів міграції радіоактивних елементів у природному середовищі. Сучасна методика визначення рівнів забруднення радіонуклідами компонентів довкілля є досить розвиненою. В її основі покладено вимірювання радіоактивності гірських порід та відкладів, ґрунтів, джерел водопостачання і водовідведення тощо.

Радіоактивність компонентів природного середовища вимірюють спеціальними радіогеохімічними дозиметрами. Ці прилади визначають потужність експозиційної дози в ампер/кг або потужність поглиненої дози в Гр/с. Серед вітчизняних розробок найпоширеніші гамма-радіометр СРП-68-01 і альфа-радіометр РГА-1 «Гліцінія».

Є також прилади для визначення концентрації радону в атмосферному повітрі, поверхневих, ґрунтових і підземних водах, ґрунтах тощо. Класичний метод вимірювання щільності забруднення радоном – еманаційний – передбачає відбір проб атмосферного повітря або газу з фіксованого об'єму води чи ґрунту з подальшим переведенням відібраної проби в іонізаційну камеру та виміром іонізаційних імпульсів за допомогою фотоелектронного множника.

Радіогеохімічні методи оцінки рівнів концентрації радіонуклідів у довкілля є вибірковими (Экологическая…, 1993). Однак відома низка альфа-, бета- і гамма-інтегральних методів дослідження, зокрема метод тимчасової селекції бета-альфа та бета-гамма збігів, який проводять за допомогою радіометра РМЛ–103 «Нуклон».

Оцінка радіогеохімічного забруднення. Особливості міграції і акумуляції радіонуклідів в екосистемах аналогічні особливостям міграції та акумуляції інших хімічних елементів (Малишева, 1998). Зважаючи на цю закономірність, для визначення рівнів геохімічного, в тому числі й радіаційного, забруднення екосистеми найкраще використовувати метод емісійного спектрального аналізу на вміст важких металів з паралельним проведенням радіоекологічного контролю досліджуваної території.

Спектральний аналіз на вміст металів проводять у лабораторних умовах на основі заздалегідь відібраних проб компонентів довкілля, що не дає змоги чітко відобразити картину міграції забруднення в межах екосистеми. Вдале його поєднання з радіоекологічним контролем, який здійснюється під час польового знімання території, дає можливість оцінити реальний стан як хімічного, так і радіоактивного забруднення.

За результатами ландшафтно-геохімічних досліджень стає можливим визначення показників хімічного і радіоактивного забруднення екосистеми. Різний рівень забруднення радіонуклідами, який залежить від умов міграції речовини, дає змогу розрахувати для досліджуваних екосистем коефіцієнт міграції радіогеохімічного забруднення (Км) (Іванов, 1999, 2001). Значення Км = 1 відповідає середньому рівню дозових навантажень даної екосистеми. При Км > 1 відбувається акумуляція хімічних і радіоактивних елементів, а при Км < 1 – їхній виніс або змив.

Радіоекологічний контроль у межах екосистеми слід проводити одночасно з відбором проб для спектрального аналізу хімічних елементів, враховуючи умови її положення в ряду геохімічного сполучення. Для оцінки загального радіогеохімічного забруднення екосистеми обчислюється показник сумарної забрудненості (D) стосовно ГДК хімічних і радіоактивних елементів (Іванов, 1999, 2001; Малишева, 1998):

де Км – коефіцієнт міграції радіогеохімічного забруднення; n – кількість хімічних і радіоактивних елементів; ki та ГДКі – вміст та ГД К і-того елемента в екосистемі.

Радіоізотопні методи. В радіоекології передусім застосовують радіоізотопні методи з метою вивчення природного і техногенного рівня радіоактивності гірських порід, ґрунтів, підземних вод (Вадюнина, Корчагина, 1986). Радіоактивні ізотопи, вміщені у детекторі радіометричної апаратури, використовуються для експресного визначення фізичних властивостей геологічних відкладів чи ґрунтів, особливо їхньої вологості і щільності, та як індикатори процесів руху водних мас і поживних речовин у системі «ґрунт – рослина». Радіоізотопні методи дозволяють спостерігати зміни вологості і щільності ґрунтів чи відкладів без відбору і камерального аналізу зразків, не порушуючи природної структури та не змінюючи їх складу.

Найпоширенішими є нейтронний метод аналізу вологості і метод розсіяного гамма-випромінювання з метою визначення щільності ґрунту чи відкладів. Інколи застосовують гаммаскопічний метод вимірювання вологості ґрунтового профілю.

Нейтронний метод оцінки рівню вологості ґрунту чи відкладів проводять за допомогою радіоізотопного вологоміра ВПГР–1 або його полегшеної версії. Він ґрунтується на розсіянні та уповільненні швидких нейтронів ядрами водню як основної складової частини води. У результаті цього навколо джерела швидких нейтронів, що введене у ґрунтовий покрив, утворюється поле повільних нейтронів. З підвищенням рівня вологості густина потоку останніх збільшується, а розміри поля зменшуються. Про потужність потоку свідчить кількість повільних нейтронів, які потрапляють на детектор.

Гаммаскопічний метод використовують для пошарового визначення щільності шару ґрунту чи відкладів, проводять за допомогою радіоізотопного щільноміра ППГР - 1. Головний принцип його дії ґрунтується на розсіюванні або поглинанні гамма-випромінювання шаром ґрунту чи відкладів, причому послаблення рівня радіації пропорційне щільності вимірюваного шару.

Подані радіогеохімічні і радіоізотопні методи не вичерпують різноманітності способів визначення концентрації радіонуклідів у природному середовищі, однак вони краще забезпечені апаратурно і методично, перевірені на практиці. Можливість використання цих методів як під час експедиційних, так і лабораторних радіоекологічних досліджень робить їх надзвичайно популярними в екології.