Г.А. Колотков1

1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения РАН (г. Томск, Россия)

1 kolotkov@iao.ru

Постановка проблемы. Широко используемые в настоящее время методы контроля и оценки радиационной обстановки на различных участках земной поверхности базируются на анализе осажденных аэрозолей и данных радиометрии. Данные радиоактивного загрязнения почв получают при совместном применении методов и средств измерений (гамма-спектрометров, высокоэффективных фильтрующих материалов), в том числе с помощью количественного измерения радиоактивных аэрозолей. Существующие методики забора проб и их последующий химический или электродуговой анализ недостаточно эффективны, поскольку требуют больших затрат времени на приготовление и обработку образцов. Кроме того, такие методы не являются дистанционными, поэтому с их помощью невозможно получить картину распределения радиоактивных веществ на земной поверхности в режиме реального времени. Напротив, методы дистанционного детектирования повышенной радиоактивности в приповерхностной и приземной воздушной среде экономичны, не требуют большого времени и эффективны. Основной интерес представляют почвы с повышенным содержанием радионуклидов (россыпные месторождения полезных ископаемых, золоотвалы, хранилища жидких радиоактивных отходов, а также места для складирования промышленного и строительного мусора, содержащего радиоактивные материалы).

Цель. Определить локальные участки изменения радиационного фона на юго-востоке Томской области с повышенным содержанием естественных и антропогенных радионуклидов и оценить возможность измерения радиационного фона земной поверхности по вторичным проявлениям радиоактивности с помощью бортового радиометра с планарной антенной.

Результаты. Рассмотрены особенности содержания калия и урана верхнем слое почвы на юго-востоке Томской области. На основе данных полевых исследований, полученных с применением портативного гамма-спектрометра GS-512, в результате анализа путем масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) и с помощью программного продукта ArcGIS, разработаны геоинформационные модели распределения калия и урана в почвах исследуемого района. В результате проведенного исследования установлено, что различие в содержаниях калия и урана местами достигают превышения в три раза, а в пределах зоны мелколиственных лесов юго-востока Томской области в целом соответствуют фоновым.

Практическая значимость. С помощью результатов выполненных исследований можно провести радиофизическое картографирование локальных изменений радиационного фона земной поверхности на основе измерения слабых электромагнитных излучений в частотном диапазоне 1,4…1,7 ГГц с помощью существующего бортового радиометра.

1. Agbalagba O.E., Anikwe L.U. Radiometric mapping of terrestrial gamma radiation and evaluation of radiological health risk on the residents in Nigeria state commercial and capital cities // Environmental Forensics. 2021. V. 22(1-2). P. 75-90. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/15275922.2020.1836079.
2. Бучельников В.С., Таловская А.В., Язиков Е.Г., Симоненков Д.В., Белан Б.Д., Тентюков М.П. Анализ содержания элементов в аэрозолях по данным пассивного пробоотбора на обсерватории «Фоновая» // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 6. С. 453–458. DOI: 10.15372/AOO20200606.
3. Колотков Г.А., Матина П.Н. Гамма-спектрометрическое определение содержания урана, тория и калия в почвах юго-востока томской области // Известия вузов. Сер. Физика. 2021. Т. 64. №2-2 С. 52-56. DOI: 10.17223/00213411/64/2-2/52.
4. Kolotkov G.A., Matina P.N., Myshkin V.F. Evaluation of Onboard Radiometric System for Remote Sensing Detection of Heightened Radioactivity of Soil // At Energy. 2022. V. 131. P. 169–172. DOI: 10.1007/s10512-022-00861-9.
5. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 2020 году. Ежегодник. Обнинск: ФГБУ «НПО Тайфун». 2021. 330 с.
6. Таловская А.В., Рапута В.Ф., Филимоненко Е.А., Язиков Е.Г. Экспериментальные и численные исследования длительного загрязнения снегового покрова ураном и торием в окрестностях теплоэлектростанции (на примере Томской ГРЭС-2) //. Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 8. С. 642–646.
7. Рапута В.Ф., Леженин А.А. Оценка динамических и тепловых характеристик подъема дымового шлейфа по спутниковой информации. Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 7. С. 530–534. DOI: 10.15372/AOO20210707.
8. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Preparation, Conduct and Evaluation of Exercises to Test Preparedness for a Nuclear or Radiological Emergency, Emergency Preparedness and Response, IAEA, Vienna (2005). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Exercise2005_web.pdf.
9. Рапута В.Ф., Коковкин В.В., Амикишиева Р.А. Наземный и спутниковый мониторинг загрязнения снежного покрова в окрестностях цементного завода // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 6. С. 495–499. DOI: 10.15372/AOO20220610.
10. de Almeida G.S., Rizzo R., Amorim M.T.A., dos Santos N.V., Rosas J.T.F, Campos L.R, Rosin N.A., Zabini A.V., Dematte Jose A.M. Monitoring soil–plant interactions and maize yield by satellite vegetation indexes, soil electrical conductivity and management zones // Precision Agric. 2023. V. 24. P. 1380–1400. https://doi.org/10.1007/s11119-023-09994-8.
11. Ijeh, B.I., Anyadiegwu, F.C., Onwubuariri, C.N., Eze M.O. Evaluation of geothermal resource potential of the Lower Benue Trough using aeromagnetic and radiometric data // Model. Earth Syst. Environ. 2023. https://doi.org/10.1007/s40808-023-01796-1.
12. Ермолов Ю.В., Смоленцев Н.Б. Зимний фоновый сток примесей атмосферы на юго-востоке Западной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 1. С. 75–81. DOI: 10.15372/AOO20200111.
13. Ilori A.O., Chetty N., Adeleye B. Assessment of Radiological Hazard Indices Due to Natural Radionuclides in the Soil of Irele Local Government Area, Ondo State Nigeria // Environmental Forensics. 2023. P. 1–7. DOI: 10.1080/15275922.2023.2172096.
14. Ndour O., Thiandoume C., Traore A., Cagnat X., Diouf P.M., Ndeye M., Ndao A.S., Tidjani A. Determination of natural radionuclides in phosphogypsum samples from phosphoric acid production industry in Senegal // Environmental Forensics. 2021. P. 1–8. DOI: 10.1080/15275922.2021.2006362.
15. Голубятников Г.Ю., Куряк А.Н., Тихомиров Б.А. Поглощение водяным паром лазерных наносекундных импульсов 266 нм с линейной и круговой поляризацией излучения // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 7. С. 575–577. DOI: 10.15372/AOO20200712.
16. Pradeep Kumar K.A, Shanmugha Sundaram G.A, Venkatesh S., Gandhiraj R., Thiruvengadathan R. A. Monte Carlo simulation study of L-band emission upon gamma radiolysis of water //. Radiation Physics and Chemistry. 2023. V. 207. 110883. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.110883.
17. Sultana Abida, Meesungnoen Jintana, Jay-Gerin Jean-Paul. Yields of primary species in the low-linear energy transfer radiolysis of water in the temperature range of 25-700 °C // Physical Chemistry Chemical Physics. 2020. V. 22(14). P. 7430-7439. https://doi.org/10.1039/D0CP00601G.
18. Абдуллаев С.Ф., Маслов В.А., Назаров Б.И., Кодирова Х.И., Кариева Р.А., Джураев А.М., Давлатшоев Т. Изотопный состав атмосферного аэрозоля Таджикистана // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 2. С. 114–120. DOI: 10.15372/AOO20180206.
19. Желтоножская М.В., Кузьменкова Н.В., Власова И.Э., Полякова Т.Р., Розанов В.В., Черняев А.П. Исследование поведения аварийных топливных выпадений в окружающей среде // Наукоемкие технологии. 2023. Т. 24. № 1. С. 13−23. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998465-202301-02.
20. Желтоножская М.В., Желтоножский В.А., Липская А.И., Никитин А.Н., Розанов В.В., Черняев А.П., Васильев А.Б. Оценка дозовых нагрузок мышевидных грызунов загрязненных территорий ближней зоны Чернобыльской АЭС // Наукоемкие технологии. 2021. Т. 22. № 2. С. 24−33. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998465-202102-03.
21. Рахматов М.Н., Абдуллаев С.Ф. Содержание тяжелых металлов в пылевом аэрозоле и почвах Северного Таджикистана // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 2. С. 112–121. DOI: 10.15372/AOO20210206.
22. Атмосфера: Справочник / Под ред. Ю.С. Седунова. М.: Гидрометеоиздат. 1991. 502 с.
23. de Gasperin F., Intema H.T., Frail D.A. A radio spectral index map and catalogue at 147–1400 MHz covering 80 per cent of the sky // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2018. V. 474(4). P. 5008–5022. https://doi.org/10.1093/mnras/stx3125. ITU. 2008. Radio Regulations. Edition of 2008. V. 3.
24. Постановление Правительства РФ от 18 сентября 2019 г. № 1203-47 «Об утверждении Таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений Правительства Российской Федерации» С изменениями и дополнениями от: 4 мая 2021 г., 26 февраля 2022 г. [Электронный ресурс] − Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/561295589 (дата обращения: 08.03.23).
25. Рихванов Л.П., Страховенко В.Д., Маликова И.Н., Щербов Б.Л., Сухаруков Ф.В., Атурова В.П. Содержание радиоактивных элементов в почвах Сибири // Сб. материалов Междунар. науч.-практич. конференции «Радиоэкология XXI века» [Электронный ресурс]. - Красноярск: Сибирский федеральный ун-т. 2011. - Режим доступа: http://conf.sfu-kras.ru/conf/radio-ecology-XXI/report?memb_id=1648, свободный.
26. Kolotkov G., Penin S. Remote monitoring of emission activity level from NPP using radiofrequencies 1420, 1665, 1667 MHz in real time // Journal of Environmental Radioactivity. 2013. V. 115. P. 69–72. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.07.004.