Радиологическая опасность природных вод Обь-Зайсанской складчатой области

В настоящей работе впервые приводятся данные по оценке радиологической опасности природных вод Обь-Зайсанской складчатой области. Выявлено, что на территории исследования развиты пресные и ультрапресные воды с величиной общей минерализации от 127 до 1848 мг/дм³, преимущественно HCO₃ Mg-Ca, HCO₃ Na-Mg-Ca и SO₄-HCO₃ Na-Mg-Ca состава. Геохимическая обстановка как восстановительная, так и окислительная (Eh -332 – +313 мВ), pH 6,1–9,5, содержание растворенного кислорода 0,51–16,59 мг/дм³. Установлено, что наибольший вклад в природную радиоактивность вносят изотопы калий-40 и члены ряда радия (уран-238 и его продукты распада: уран-234, радий-226, радон-222 и др.). Установленная активность калия-40, урана-238, радия-226, радона-222 варьирует в диапазоне от 0 до 85,5, от 0 до 4,3, от 0 до 25,2, от 1 до 1161 Бк/дм³ соответственно. Активность тория-232 на большей части территории исследования не превышает кларковые значения, за исключением вод, приуроченных к западной и северо-западной части Новосибирского гранитоидного массива (пгт. Колывань, с. Скала и сопредельные территории).

Для оценки радиологической опасности природных вод, с использованием активности калия-40, радия-226 и тория-232, были рассчитаны: радиевый эквивалент (Raeq), мощность поглощенной из воздуха дозы (гамма-излучения) (Dγ), годовая эффективная эквивалентная доза (AEDE), индекс опасности внешнего и внутреннего облучения (Hex и Hint), пожизненный риск онкологического заболевания (ELCR). Установлено, что природные воды Обь-Зайсанской складчатой области в целом характеризуются низкими значениями всех радиологических параметров относительно норм, принятых международными организациями, находятся на одном уровне с природными водами Ирака, Намибии, Йемена, Испании, Китая и др. регионов мира и могут быть отнесены к категории безопасных вод для технического использования населением. В то же время использование природных вод для целей питьевого водоснабжения имеет существенные ограничения из-за повышенных и высоких концентраций радона-222, установленных как в зонах распространения гранитных массивов, так и в зонах распространения осадочных отложений.

Природа радиоактивности природных вод Обь-Зайсанской складчатой области и уровень радиологического загрязнения окружающей среды контролируются геологическим строением, за исключением озерных вод около с. Шилово и около завода по производству кирпича в Дзержинском районе г. Новосибирска, где повышенная активность калия-40, вероятно, связана с использованием калийных удобрений в сельском хозяйстве и с использованием карбоната калия в процессе производства кирпича.

1. Abd El-Mageed A.I., El-Kamel A.E., Abbady A.E., Harb S., Saleh I.I. Natural radioactivity of ground and hotspring water in some areas in Yemen // Desalination, 2013, v. 321, pp. 28-31. https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.11.022

2. Alaamer A. S. Assessment of human exposures to natural sources of radiation in soil of Riyadh, Saudi Arabia // Turkish J. Eng. Env. Sci., 2008, v.32, pp.229-234.

3. Alaboodi A.S., Kadhim N.A., Abojassim A.A., Baqir Hassan A. Radiological hazards due to natural radioactivity and radon concentrations in water samples at Al-Hurrah city, Iraq // International Journal of Radiation Research, 2020, v. 18, no. 1, pp. 1–11 https://doi.org/10.18869/acadpub.ijrr.18.1.1

4. Alotaibi M. F., Alharbi K. N., Alosime E. M., Alhawali L. H., Albarqi M. M., Alsulami R. A. Natural radioactivity in soil and water of Saudi Arabia: A mixed-studies review // Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 2024, v. 17, no. 2, p. 100897. https://doi.org/10.1016/j.jrras.2024.100897

5. al-Sofy D.S.M., Al-Jomaily F.M.A. Heat Production Rate and Radiation Hazard Indices from Radioactive Elements in Different Types of Natural Water in Nineveh Governorate, Iraq // Baghdad Science Journal, 2023, v. 20, no.6, pp. 2307–2321. https://dx.doi.org/10.21123/bsj.2023.7544

6. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A.H. The Nubase evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A, 2003, v 729, no. 1, pp. 3-128, https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001

7. Avwiri GO, Ononugbo CP, Nwokeoji IE. Radiation Hazard Indices and Excess Lifetime cancer risk insoil, sediment and water around mini-okoro/oginigbacreek, Port Harcourt, Rivers State, Nigeria // Environ. Earth Sci., 2014, v. 3, no. 1, pp. 38-50.

8. Beretka, J., Mathew, P.J. Natural Radioactivity of Australian Building Materials, Industrial Wastes and By-Products. Health Physics, 1985, v. 48, pp. 87-95. http://dx.doi.org/10.1097/00004032-198501000-00007

9. Borrego-Alonso D., Quintana-Arnés B., Lozano J. C. Natural radionuclides behaviour in drinking groundwaters from Castilla y León (Spain); radiological implications // Water Research, 2023, v. 245, p. 120616. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120616

10. Chung Y.C. Radium-226 and Radon-222 in southern California groundwaters: spatial variations and correlations // Geophysical Research Letters, 1981, v. 8, no. 5, pp.457–460.

11. Clarke, H., Bines, W. Evolution of ICRP Recommendations-1977, 1990, and 2007. Changes in Underlying Science and Protection Policy and Case Study of Their Impact on European and UK Domestic Regulation, 2011, p. 114.

12. Gómez M, Suursoo S, Martin-Sanchez N, Vaasma T, Leier M. Natural radioactivity in European drinkingwater: A review // Crit Rev Environ Sci Tec, 2022, v. 26, pp. 1-8 https://doi.org/10.1080/10643389.2022.2041975

13. Green B.M.R., Lomas P.R., O’Riordan M.C. Radon in Dwellings in England. Radon in Dwellings in England. National Radiological Protection Board, Chilton (UK), 1992, 72p.

14. Hamilton, E. I. The relative radioactivity of building materials // American Industrial Hygiene Assessment Journal, 1971, v. 32, pp. 398–403.

15. Ibrahim M., Shalabiea O., Diab H. Measurement of some radioactive elements in drinking water in Arar city, Saudi Arabia // American journal of life sciences, 2014, v. 2, no. 1, pp. 24-28.

16. ICRP, 1991. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Ann. ICRP 21 (1-3). https://www.icrp.org/publication.asp?id=ICRP%20Publication%2060

17. Kabir K. A., Islam S. A. M., Rahman M. M. Distribution of radionuclides in surface soil and bottom sediment in the district of Jessore, Bangladesh and evaluation of radiation hazard // J. Bangladesh Acad. Sci., 2009, v.33, no.1, pp.117-130. https://doi.org/10.3329/jbas.v33i1.2956

18. Krieger, R. (1981) Radioactivity of Construction Materials. Betonwerk und Fertigteil-Technik // Concrete Precasting Plant and Technology, v. 47, pp. 468-446.

19. Kurnaz A., Küçükömeroğlu B., Keser R., Okumusoglu N.T., Korkmaz F., Karahan G., Çevik U. Determination of radioactivity levels and hazards of soil and sediment samples in Fırtına Valley (Rize, Turkey) // Applied Radiation and Isotopes, 2007, v. 65, no. 11, pp. 1281-1289, https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2007.06.001

20. Livingstone D.A. Chemical composition of rivers and lakes // Geol. Surv. Prof. Papers, 1963, v. 440, p. G1-G64

21. Martin A, Harbison S, Beach K, Cole P. Anintroduction to radiation protection. 7th Edition.Boca Raton. CRC Press. 2018, p. 246. https://doi.org/10.1201/9780429444104

22. Mason B. H., Moore C. B. Principles of Geochemistry. Wiley, 1982 – 344p.

23. Mathuthu M., Uushona V., Indongo V. Radiological safety of groundwater around a uranium mine in Namibia // Physics and Chemistry of the Earth. Parts A/B/C, 2021, v. 122, p. 102915 https://doi.org/10.1016/j.pce.2020.102915

24. NEA-OECD, Nuclear Energy Agency. Exposure to Radiation from Natural Radioactivity in Building Materials // Nuclear Energy Agency (NEA), Report by NEA Group of Experts, Organization for Economic Co-Operation and Development, OECD, Paris, France, 1979

25. Novikov D.A., Dultsev F.F., Kamenova-Totzeva R., Korneeva T.V. Hydrogeological conditions and hydrogeochemistry of radon waters in the ZaeltsovskyMochishche zone of Novosibirsk, Russia // Environmental Earth Sciences – С. 1-11 – 2021 http://dx.doi.org/10.1007/s12665-021-09486-w

26. Novikov D.A., Dultsev F.F., Sukhorukova A.F., Maksimova A.A., Chernykh A.V., Derkachyov A.S. Monitoring of radionuclides in the natural waters of Novosibirsk, Russia // Groundwater for Sustainable Development. 2021a, 15, pp. 1-8. http://dx.doi.org/10.1016/j.gsd.2021.100674

27. Novikov D.A., Kopylova Yu.G., Pyryaev A.N., Maksimova A.A., Derkachev A.S., Sukhorukova A.F., Dultsev F.F., Chernykh A.V., Khvashchevskaya A.A., Kalinkin P.N., Petrozhitsky A.V. Radon-rich waters of the Tulinka aquifers, Novosibirsk, Russia // Groundwater for Sustainable Development 2023, v. 20, pp. 1-11. http://dx.doi.org/10.1016/j.gsd.2022.100886

28. Nwankwo L.I. Study of natural radioactivity of groundwater in Sango-Ilorin, Nigeria // Journal of Physical Science and Application, 2012, v. 2, no. 8, pp. 289-295.

29. Ravisankar R., Vanasundari K., Chandrasekaran A., Raja-lakshmi A., Suganya M., Vijayagopal P., Meenak-shisundaram V. Measurement of natural radioactivity in building materials of Namakkal, Tamil Nadu, India using gamma-ray spectrometry // Applied Radiation and Isotopes, 2012, v. 70, no. 4, pp. 699-704.

30. Report of the United Nations Scientific Committee on the effects of atomic radiation to the general assembly. United Nations (UN): UN. 1993.

31. Sajo L., Gomez J., Capote T., Greaves E. D., Herrera O., Salazar V., Smith A. Gross alpha radioactivity of drinking water inVenezuela // Journal of Environmental Radioactivity, 1997, v. 35, no. 3, pp. 305–312.

32. Salahel Din K, Ali K, Harb S, Abbady AB. Natural radionuclides in groundwater from Qena governorate, Egypt // Environ Forensics, 2021, v. 22, no. 1-2, pp. 48-55. https://doi.org/10.1080/15275922.2020.1834026

33. Salih, N.F. Measurement of natural radioactivity levels in drinking water by gamma spectrometry // Arab. J. Geosci., 2022, v. 15, p. 1157. https://doi.org/10.1007/s12517-022-10425-7

34. Satyanarayana G.V.V., Sivakumar N.S., Vidya Sagar D., Murali N, Rao A.D.P., Lakshmi Narayana P.V. Measurement of natural radioactivity and radiation hazard assessment in the soil samples of Visakhapatnam, Andhra Pradesh, India // Journal of the Indian Chemical Society, 2023, v. 100, no. 1, p. 100856. https://doi.org/10.1016/j.jics.2022.100856

35. Shvarts A.A., Kaplan E.M., Rumynin V.G., Borovitskaya E. Yu, Erzova V.A. Natural radioactivity of groundwater in Vendian deposits in St. Petersburg Region // Journal of Environmental Radioactivity, 2023, v. 264, 107189. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2023.107189

36. Thomas J.M., Welch A.H., Lico M.S., Hughes J.L., Whitney R. Radionuclides in ground water of the Carson River Basin, western Nevada and eastern California, U.S.A. // Applied Geochemistry, 1993, v, 8. pp. 447-471.

37. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR), Sources and Effects of Ionizing Radiation (Report to the General Assembly) // New York: United Nation, 2000.

38. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and Effects of IonizingRadiation, United Nations Scientific Committee onthe Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) // Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. United Nations. New York, 1996, p.86. https://www.unscear.org

39. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR), New York, NY (United States) (2000). Sources and effects of ionizing radiation UNSCEAR 2000 report to the General Assembly, with scientific annexes Volume I: Sources. United Nations (UN): UN.

40. UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) 2008. Sources and Effects of Ionizing Radiation. Report to the General Assembly with Scientific Annexes. New York, NY, USA.

41. UNSCEAR. Exposures from Natural Sources, 2000 Reportto General Assembly, Annex B. New York: UNSCEAR;2000

42. UNSCEAR., 1988. Sources and effects of ionizing radiation. Report to the General Assembly with Annexes, United Nations, New York.

43. Wang Z. Natural radiation environment in China // International Congress Series, 2002, v. 1225, pp. 39-46. https://doi.org/10.1016/S0531-5131(01)00548-9

44. Webb D.A. The Sodium and Potassium Content of Sea Water // The Journal of Experimental Biology, 1939, pp. 178-183

45. World Health Organization, 2009. WHO handbook on indoor radon: a public health perspective. Geneva: World Health Organization. https://www.who.int/publications/i/item/9789241547673

46. World Health Organization, 2011. Guidelines for drinking water quality, fourth ed., vol. 1, Recommendations. https://www.who.int/publications/i/item/9789241549950

47. Zhuo W., Ida T., Yang X. Occurrence of 222Rn, 226Ra, 228Ra and U in ground water in Fujian province, Chine // J. Environ. Radioact., 2001, 53, pp. 111-120. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(00)00108-9

48. Ziqiang P., Yin Y., Mingqiang G. Natural radiation and radioactivity in China // Radiation Protection Dosimetry, 1988, v. 24, no. 1-4, pp. 29-38.

49. Бабин Г.А., Черных А.И., Головина А.Г., Жигалов С.В., Долгушин С.С., Ветров Е.В., Кораблева Т.В., Бодина Н.А., Светлова Н.А., Федосеев Г.С., Хилько А.П., Епифанов В.А., Лоскутов Ю.И., Лоскутов И.Ю., Михаревич М.В., Пихутин Е.А. Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Алтае-Саянская. Лист N-44 — Новосибирск. Объяснительная записка. СПб, Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2015, 392 с.

50. Буслов М. М., Сафонова И. Ю., Федосеев Г. С., Рейчоу М., Дэвис К., Бабин Г.А. Пермо-триасовый плюмовый магматизм Кузнецкого бассейна (Центральная Азия): геология, геохронология и геохимия // Геология и геофизика, 2010, т. 51, № 9, с. 1310–1328.

51. Гудзенко В.В., Дубинчук В.Т. Изотопы радия и радон в природных водах //Наука, М., 1987, c. 158.

52. Казеннов А. И., Исайкина Н. С., Неволько А. И. Стратиграфия и литология отложений верхнего девона и карбона Колывань-Томской складчатой зоны. Новосибирск, 1982. ФБУ ТФГИ по СФО.

53. Несмеянов А. Н. Радиохимия. – М: Химия, 1978. – 560 с.

54. Новиков Д.А., Дульцев Ф.Ф., Максимова А.А., Пыряев А.Н., Фаге А.Н., Хващевская А.А., Деркачев А.С., Черных А.В. Первые результаты комплексных изотопно-гидрогеохимических исследований Новобибеевского проявления радоновых вод. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2022в, т. 333, № 1, с. 57-72. http://dx.doi.org/10.18799/24131830/2022/1/3447

55. Новиков Д.А., Копылова Ю.Г., Сухорукова А.Ф., Вакуленко Л.Г., Пыряев А.Н., Максимова А.А., Деркачев А.С., Фаге А.Н., Хващевская А.А., Дульцев Ф.Ф., Черных А.В., Мельгунов М.С., Калинкин П.Н., Растигеев С.А. Об открытии слаборадоновых вод - Инские источники // Геология и геофизика, 2022а, т. 63, № 12, с. 1714-1732 http://dx.doi.org/10.15372/gig2021181

56. Новиков Д.А., Пыряев А.Н., Максимова А.А., Сухорукова А.Ф., Дульцев Ф.Ф., Деркачев А.С., Черных А.В., Хващевская А.А. Об открытии слаборадоновых вод - Седова заимка. Известия Томского политехнического университета // Инжиниринг георесурсов, 2022б, т. 333, № 12, с. 61-73. http://dx.doi.org/10.18799/24131830/2022/12/3735

57. Новиков Д.А., Сухорукова А.Ф., Корнеева Т.В., Каменова-Тоцева Р.М., Максимова А.А., Деркачев А.С., Дульцев Ф.Ф., Черных А.В. Гидрогеология и гидрогеохимия месторождения радоновых вод "Каменское" (г. Новосибирск) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2021, т. 332, № 4, с. 192-208 – 2021 http://dx.doi.org/10.18799/24131830/2021/04/3162

58. Основные черты геохимии урана /Под ред. ак. А.П.Виноградова. Издание 2-е, испр. Томск, 2013. c. 352.

59. Рачкова Н.Г., Шуктомова И.И. Распределение урана и тория в подзолистой почве, загрязненной их растворимыми соединениями // Геохимия, 2010, № 2, с. 187

60. Сухоруков В.П., Новиков Д.А., Сухорукова А.Ф., Максимова А.А., Яндола Н.И. Петрографические особенности гранитоидов и минералы-концентраторы радиоактивных и редкоземельных элементов Обь-Зайсанской складчатой области // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. – 2024. - № 2 (58), с. 86-99.

61. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. 2-е изд. исправл. и доп. М.: Недра, 1998, 366 с.