Комплексная радиационно-гигиеническая оценка качества подземных вод Московского региона Клочкова, Наталья Владимировна

Содержание к диссертации

Введение

1. Обзор литературных данных 9

1.1. Характеристика гидрографической сети Московского региона 11

1.2. Ресурсы и качество подземных вод Московского региона 15

1.3. Радиационный фактор подземных питьевых вод 18

1.4. Критерии оценки воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения 24

2. Методы и объемы исследования 28

2.1. Полевой метод исследований и отбор проб подземных вод 28

2.1.1. Измерение рН 29

2.1.2.Пешеходная гамма-съёмка 31

2.1.3.Отбор проб 31

2.2. Лабораторные методы исследования проб 31

2.2.1.Определение радиационных параметров 31

2.2.2.Определение химического состава 32

2.2.3.Определение анионного состава 33

2.3. Математические методы обработки данных 33

2.4. Объем исследований 33

3. Методы радиационно-гигиенической оценки подземных питьевых вод

3.1. Критерии гигиенической оценки воздействия радиации 34

3.2. Оценка степени химического загрязнения подземной воды 37

3.3. Классификация родников 40

3.3.1. Классификация по показателям, характеризующим санитарно техническое состояние родника и области его питания 40

4. Гигиеническая оценка подземных вод Московского региона на основе химического состава. Геолого-гидрогеологические особенности опробованных территорий г. Москвы и Московской области 43

4.1. Геологическое строение Московского региона 46

4.1.1. Геолого-гидрологические условия Московского региона 48

4.1.2.Результаты анализа проб подземной воды на химические элементы 51

4.2. Родники Московского региона 59

4.2.1.Геолого-гидрологические условия 63

4.2.2.Классификация родников Московского региона 65

4.2.3.Результаты анализа проб родниковой воды 72

5. Радиационно-гигиеническая оценка питьевых подземных вод Московского региона 78

5.1. Определение соответствия питьевой воды артезианских скважин требованиям радиационной безопасности 79

5.1.1.Определение радионуклидного состава воды из артезианских скважин .80

5.2. Определение соответствия родниковой воды требованиям радиационной безопасности 86

5.2.1.Определение радионуклидного состава родниковой воды 86

5.3. Оценка содержания радона-222 в подземной питьевой воде 89

5.3.1.Оценка содержания радона-222 в воде артезианских скважин 89

5.3.2.3ависимость удельной активности радона-222 в родниковой воде от природно-климатических факторов 93

5.4. Оценка доз облучения населения за счет потребления питьевых подземных вод 103

5.4.1.Оценка доз облучения населения за счет потребления артезианской воды

103 5.4.2.Оценка доз облучения населения за счет потребления родниковой воды 107

6. Оценка риска для здоровья населения 110

6.1. Оценка риска воздействия радиационного фактора для здоровья населения 110

6.1.1.Расчет и оценка индивидуального риска злокачественных новообразований в течение года от радиационного фактора при употреблении подземной питьевой воды ПО

6.1.2.Расчет и оценка пожизненного индивидуального риска злокачественных новообразований при употреблении подземной питьевой воды 112

6.2. Оценка риска воздействия радиационных и токсичных факторов для населения при употреблении подземной питьевой воды Московского региона 120

7. Оптимизация системы контроля радиационно-гигиенической оценки качества подземной питьевой воды Московского региона 125

Выводы 129

Список использованной литературы

• Радиационный фактор подземных питьевых вод
• Лабораторные методы исследования проб
• Оценка степени химического загрязнения подземной воды
• Геолого-гидрологические условия Московского региона

Введение к работе

Актуальность исследования. Пресные подземные воды являются единственным источником питьевого водоснабжения для 83% населения Московской области и единственным дополнительным источником воды для г. Москвы, что определяет стратегический характер этого полезного ископаемого. Потребление воды городом (123 м³/с) практически полностью исчерпывает производительность поверхностных водных систем, поэтому резервным источником могут служить только подземные воды.

Все подземные воды, используемые для питьевых целей в Московском регионе, находятся в приповерхностной части земной коры, в которой протекают низкотемпературные геологические процессы, которая определена академиком А.Е.Ферсманом понятием «зона гипергенеза». Химический и радионуклидный состав таких вод зависит, в первую очередь, от зональности и водовмещающих фунтов, взаимосвязи водоносных горизонтов с глубинными водами, географическими, физико-химическими, биологическими и другими искусственными факторами.

Контроль качества подземных вод, используемых в хозяйственно-питьевых целях, производится в соответствии с действующими санитарными правилами. Между тем, данные ведущих организаций в области изучения радиоактивности природных вод (ФГУП ВИМС и ФГУП ВСЕГИНГЕО, МПР РФ ) свидетельствуют о том, что по суммарной объемной а-активности (А„) и содержанию отдельных радионуклидов до 70 - 80% артезианских водоисточников на территории России превышают установленные нормативы, что требует детального исследования радионуклидного состава для оценки дозовых нагрузок на население (Бахур А.Е., Зуев Д.М., Аксенова О.И., Охрименко СЕ. и др., 2004). Рядом авторов (Клименко И.А., Полякова В.А., Соколовский Л.Г. и др., 2003) проведена работа по гигиенической оценке состояния природных вод на территории Москвы по радиационному и химическому факторам. Отдельные работы посвящены определению содержания природных и техногенных радионуклидов в подземных водах Москвы (Бахур А.Е., Зуев Д.М., Аксенова О.И., Охрименко СЕ. и др., 2004; Галицкая И.В., 2005-2009).

Для охраны здоровья населения необходимо учитывать влияния всех факторов и проводить комплексную оценку состояния объекта воздействия (Л.А. Ильин, 1998-2008; Ю.А. Рахманин, 1998-2006; Г.Г. Онищенко, А.А.Королев, 2000-2006;

И.П. Коренков, 2001-2008; Н.К. Шандала, 2001 - 2008; Т.Н. Лащенова, 2008). Для выявления потенциальной опасности для здоровья населения применяют оценку риска (Г.Г. Онищенко, Л.А. Ильин, Ю.А. Рахманин, СМ. Новиков, СИ. Иванов, С.Л. Авалиани, К.А. Буштуева, Г.И. Румянцев, И.П. Коренков, 2002-2008г.г.) на основе расчета суммарной дозовой нагрузки по радиационному и химическому факторам. Использование при расчете радиационного риска разных подходов и требований Публикации №103 МКРЗ позволяет снизить неопределённости при оценке дозовой нагрузки.

В настоящее время водозабор из артезианских скважин в Москве и области производится из одних и тех же водоносных горизонтов, но комплексного изучения содержания радионуклидов и тяжелых металлов в подземных водах Московского региона не проводилось. Для использования подземной воды без предварительной водоподготовки для хозяйственно-питьевых нужд необходимо провести оценку состояния по радиационному и химическому факторам с последующим расчетом комбинированного канцерогенного и неканцерогенного риска для здоровья населения. Проведение таких исследований является актуальной задачей для обеспечения питьевого водоснабжения Московского региона.

Цель исследования. Целью работы являлась комплексная оценка качества подземной воды Московского региона используемой для питьевого водоснабжения по показателям радиационной и химической безопасности для здоровья населения.

Задачи исследования. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить величину БКП_сумм при гигиенической оценке подземных вод в районе Сергиева-Посада (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в центре региона (г. Москва, подольско-мячковский водоносный горизонт).

2. Выбрать основные параметры, определяющие дозовую нагрузку при внутреннем облучении для населения на основе радиационно-гигиенической оценки подземных вод Московского региона.

3. Выявить зависимость изменения величины удельной активности ²²²Rn в родниковой воде от природно-климатических факторов (количества выпавших осадков, температуры и влажности воздушной среды).

4. Определить контрольные уровни для природных радионуклидов в подземной воде Московского региона.

5. Провести расчет и оценку риска для населения при использовании подземных вод Московского региона для питьевого водоснабжения. Оценить влияние гидрогеохимических аномалий Московского региона на величину неканцерогенного риска.

6. Разработать алгоритм комплексного контроля и радиационно-гигиенической оценки качества подземной питьевой воды Московского региона.

Научная новизна

1. На основе гигиенической оценки подземных вод Московского региона обоснована необходимость добавить литий (Li) в перечень химических элементов, обязательных для анализа при контроле качества подземной воды.

2. При превышении контрольного значения показателя радиационной безопасности по суммарной объемной а-активности (А„) для источников подземного питьевого водоснабжения Московского региона предложен контроль удельной активности по радионуклидам ²³⁸U, ²³⁴U, ²²⁶Ra с выполнением требования критерия А_а-1КД<0,2.

3. Определены зависимости изменения содержания ²²²Rn в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов и коэффициента фильтрации грунта, расположенного над водоносным горизонтом.

4. Предложены контрольные уровни для природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг: U - 0,022, U -0,025,²²⁶Ra - 0,17,²¹⁰РЬ и ²¹⁰Ро - 0,01, разработанные на основе среднего фонового содержания радионуклидов.

5. Показано превышение канцерогенного риска по радиационному фактору в сравнении с химическим фактором при воздействии природных радионуклидов и тяжелых металлов, присутствующих в подземных водах Московского региона на население.

6. Разработан алгоритм комплексной радиационно-гигиенической оценки качества подземных питьевых вод Московского региона базирующийся на химической и радиационной безопасности для здоровья населения, определяемой на основе величины эффективных доз и рисков.

Практическая значимость. Предложена схема комплексного контроля и оценки качества природных подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности, позволяющая минимизировать затраты

при оценке качества подземных вод Московского региона. Разработан документ «Технические предложения по созданию схемы комплексного контроля и оценки качества природных подземных вод Московского региона» Инв. № 357 от 24.11.2011. Определены основные параметры контроля источников питьевого подземного водоснабжения Московского региона по удельной активности ²³⁸U, ²³⁴U, ²²⁶Ra при превышении контрольного значения для показателя радиационной безопасности по А_а. Разработан документ «Технические предложения по созданию проекта контрольных уровней по содержанию радионуклидов для подземной воды» Инв. № 356 от 24.11.2011. Составлена карта распределения ²²²Rn (Бк/кг) в гжельско-ассельском горизонте в Сергиево-Посадском районе для практического использования при проведении планового мониторинга источников питьевого водоснабжения. Разработаны формулы для расчета величины пожизненного индивидуального риска злокачественных новообразований от радиационного фактора в подземной воде на основе дозовых и взвешивающих коэффициентов. Основные положения, выносимые на защиту:

7. В подземных водах в районе Сергиева-Посада (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в центре региона (г. Москва, подольско-мячковский водоносный горизонт) отмечается превышение норматива по БКП_сум„ в 93% случаев, выявленное при гигиенической оценке.

8. Контроль качества подземной воды при превышении показателя по суммарной объемной а-активности (AJ осуществляется по удельный активности радионуклидов ²³⁸U, ²³⁴U, ²²⁶Ra при обязательным контроле критерия А_а- 1К,А, < 0,2.

9. Зависимости изменения содержания ²²²Rn в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов, определяемые количеством выпавших осадков и коэффициентом фильтрации грунта, расположенного над водоносным горизонтом.

10. Уровни контроля природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг: ²³⁸U - 0,022,²³⁴U - 0,025,²²⁶Ra- 0,17,²¹⁰РЬ и

Po - 0,01, разработанные на основе среднего фонового содержания радионуклидов и индивидуального риска злокачественных новообразований от химического и радиационного фактора.

5. Сравнение основной дозовой нагрузки при употреблении подземной
воды Московского региона за счет ингаляционного маршрута поступления ²²²Rn по

радиационному фактору с химическим, который определяется пероральным поступлением химического элемента кадмия.

6. Алгоритм комплексной радиационно-гигиенической оценки качества

подземных питьевых вод Московского региона базирующийся на химической и радиационной безопасности для здоровья населения.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: ежегодной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 22 - 24 апреля 2009г.); 6-ой Всероссийской конференции по радиохимии «Радиохимия-2009» (Москва, 12 - 16 октября 2009г.); научной конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 16 - 25 апреля 2010г.); ежегодной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 21-23 апреля 2010г.); 6-ом Международном симпозиуме «Экология человека и медико-биологическая безопасность населения» (Греция, Салоники, 24 октября - 02 ноября 2010г.); ежегодной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 21-22 апреля 2011г.).

Диссертация апробирована на заседании экологической секции НТС ГУП МосНПО «Радон» (протокол № 5 от 08.11.2011).

Личный вклад автора. Автор лично принимала участие в выполнении исследований по всем разделам диссертации в качестве основного исполнителя по теме НИОКР, включая постановку цели и задач работы, аналитический обзор литературы, организацию и проведение работы, отбор проб в пунктах контроля, подготовка их к измерениям, проведение физико-химических анализов, частичное определение радиационных параметров проб, полностью самостоятельно провела мониторинг родников по содержанию ²²²Rn. Провела самостоятельно обобщение, анализ, интерпретация полученных результатов, статистическую обработку данных, гигиеническую оценку, обоснование практических выходов работы. Личный вклад автора составляет более 80%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных статей, 4 из которых в журналах рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и приложений. Список литературы содержит 126 источников, из них 5 зарубежных авторов. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, включает 37 таблицы, 21 рисунок со схемами, графиками и диаграммами.

Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ГУП Мое НПО «Радон» на 2005-2011 по программе «Совершенствования и повышения качества, безопасности, надежности средств и методов производства при обезвреживании РАО, обеспечения радиационной безопасности населения и охраны окружающей среды Московского региона» на основании Постановлений Правительства Москвы № 1084-ПП от 28.12.2005, № 878-ПП от 09.10.2007 в рамках темы 4.09.04 «Создание системы комплексного мониторинга источников питьевого подземного водоснабжения Московского региона».

Радиационный фактор подземных питьевых вод

В пределах Московской области эксплуатируется более 150 групповых водозаборов (из них 26 - непосредственно в Москве, 19 в лесопарковой зоне).

Кроме того, в эксплуатации находится несколько тысяч малых водозаборов, обеспечивающих водой поселки и мелкие предприятия, а также многие тысячи мелких скважин и колодцев, официально не учтенных контролирующими инстанциями. Современный интенсивный водоотбор, составляющий по модулю от 1 до 3 л/сек км , соизмерим с величиной естественных ресурсов, модуль которых в среднем по территории определен в 2,2 л/сек на км2.

Антропогенная деятельность вызывает снижение пьезометрических уровней в основных водоносных комплексах на территории области, причем снижение напоров на величину 10 и более метров охватывает порядка 70% площади региона.

В результате хозяйственной деятельности происходит изменение химического состава подземных вод, как за счет загрязнения с поверхности, так и подтягивания некондиционных природных вод. Основным способом поступления загрязняющих веществ в водоносные горизонты является фильтрация сточных вод на территории городов, промышленных предприятий, свалок, на участках полей орошения и полей фильтрации, на участках сельскохозяйственных массивов, обрабатываемых ядохимикатами и удобрениями, а также за счет загрязненных речных вод.

Спектр загрязняющих компонентов подземных вод весьма разнообразен, и его основными источниками являются сельскохозяйственные, промышленные и транспортные компоненты, нитраты, органические вещества, ядохимикаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы, болезнетворные бактерии и вирусы из фекальных и хозяйственно-бытовых стоков.

Особо опасным видом техногенного загрязнения подземных вод региона являются систематические утечки жидких топлив на нефтебазах, больших транспортных и промышленных предприятиях, военных аэродромах, приводящих к формированию весьма масштабных нефтяных и топливных линз в подземных водоносных горизонтах.

По официальным данным, в Московском регионе учтено более 80 промышленных объектов с расчетным единовременным объемом хранения нефтепродуктов в 2382,2 тыс. т. По данным МПР России, ежегодный размер утечек в подземную среду достигает 37 тыс. т нефтепродуктов, а их суммарный «запас» оценивается в пределах 2 млн. т.

Наличие подземных топливных линз в водоносных горизонтах обнаружено и на территории г. Москвы, наиболее крупные из которых установлены в районе АЗЛК и нефтеперегонного завода в Копотне.

Общее экологическое неблагополучие подземных вод в Московском регионе связывается с процессами: снижения окислительно-восстановительного потенциала (Eh) подземных вод, ведущего к увеличению в них концентрации железа; увеличение Na/Ca- и Mg/Ca-отношений, сопровождающееся ростом концентраций фтора, характерных для более древних горизонтов каменноугольных подземных вод; возрастания минерализации подземных вод и концентрации в них Са2+ и SO42". Интенсивному загрязнению способствуют: высокая степень загрязнения поверхностных вод, участвующих в формировании химического состава подземных вод; обширные депрессионные воронки, существующие в пределах крупных водозаборов гг. Лыткарино, Люберцы, Мытищи, Балашиха и др.; например, многолетние откачки из мячковско-подольского горизонта в пределах г. Москвы привела к снижению уровней на 30-60 м [4]; отсутствие надежных водоупоров в комплексе эксплуатируемых водоносных горизонтов. Четвертичные отложения территории не только не являются водоупором, но и наоборот играют роль накопителей загрязнений различного происхождения, переходящих в последующем в более глубокие горизонты. Пресные подземные воды являются единственным источником питьевого водоснабжения для 83% населения Московской области и единственным резервным источником воды для г. Москвы в чрезвычайных и кризисных ситуациях, что определяет стратегический характер этого полезного ископаемого. В настоящее время ежесуточно добывается пресных подземных вод в количестве 3,2-3,3 млн. м /сут. Потребность в воде на 2010 г. составляла 4,7-4,9 млн.м /сут. Задача устойчивого обеспечения населения Московского региона доброкачественной питьевой водой относится к числу наиболее актуальных и социально-значимых.

В Московском регионе основные водоносные горизонты, используемые для водоснабжения, приурочены к каменноугольным отложениям, залегающим на глубинах от 20 м на юге области до 200 м на севере. Подземные воды, заключенные в эти водоносные горизонты, имеют напорный режим фильтрации с величиной напора от нескольких метров до 150 м. Эксплуатационные запасы месторождений пресных подземных вод разведывались и утверждались для постановки на государственный учет в течение длительного времени, как правило, на 25-летний срок с учетом сработки напора подземных вод.

В связи с интенсивным отбором подземных вод произошли значительные изменения гидрогеологических условий, проявившиеся в снижении уровней подземных вод, в отдельных местах ухудшения их качества, по большинству месторождений истек срок утверждения запасов, в отдельных районах изменилась водохозяйственная обстановка.

В 2002 г. завершена работа по региональной переоценке эксплуатационных запасов пресных подземных вод Центральной части Московского артезианского бассейна (Московский регион). Эксплуатационные запасы пресных подземных вод составили: всего 10385 тыс. м /сут., в том числе, по территории Московской области и г. Москвы - 9649 тыс. м /сут., что свидетельствует о значительном природно-ресурсный потенциале недр Московского региона.

Прирост запасов пресных подземных вод за 2002 г. по Московской области составил 16,85 тыс.м3/сут. Все работы по приросту запасов выполнены за счет собственных средств предприятий-недропользователей.

Условия освоения месторождений подземных вод и участков водозаборов оценивались, исходя из возможности охраны подземных вод от загрязнения и истощения, в т. ч. создания зон санитарной охраны 3 поясов, возможному негативному влиянию на отдельные компоненты окружающей среды и экономическим условиям освоения.

Лабораторные методы исследования проб

Основные критерии оценки степени радиационной безопасности для населения изложены в СанПиН 2.6.1. 2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)» [15] и СанПиН 2.6.1.2612-10 «Основных санитарных правилах обеспечения радиационной безопасности» (ОСПОРБ-99) [82]. В перечисленных нормативных документах регламентированы дозовые пределы поступления природных и техногенных радионуклидов с вдыхаемым воздухом, пищей и питьевой водой.

Порядок организации и проведения радиационного контроля воды источников водоснабжения и питьевой воды установлен МУ 2.6.1.1981-05 Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов [80].

Требования по обеспечению радиационной безопасности населения при потреблении питьевой воды включают следующие основные положения [15, 81]: - при содержании природных и искусственных радионуклидов в питьевой воде, создающих эффективную дозу облучения населения меньше 0,1 мЗв/год, не требуется проведения мероприятий по снижению ее радиоактивности; - критерием не превышения указанной дозы за счет питьевой воды является содержание отдельных радионуклидов в воде ниже уровня вмешательства (УВ) для стандартного водопотребления 730 кг в год; - при совместном присутствии в воде нескольких радионуклидов доза облучения населения не превысит 0,1 мЗв/год, если для них выполняется условие: УМ Ь (3.1) где Aj - удельная активность і-го радионуклида в воде, УВ; - соответствующий уровень вмешательства, приведенный в П-2 НРБ-99/2009. При этом эффективная доза облучения населения за счет содержания искусственных радионуклидов в питьевой воде не должна превышать 0,1 мЗв/год.

Для воды подземных источников водоснабжения в соответствии с требованиями радиационной безопасности, должны выполняться следующие условия: А„ + иа 0,2Бк/кг (3.2) Ар+ир 1,0Бк/кг (3.3) AR„ + URn 60 Бк/кг (3.4), где Аа, Ар и AR„ - значения удельной активности проб и абсолютные неопределённости их измерения Ua, Up и UR„. При невыполнении условия (3.4), производится проведение дальнейших исследований в соответствии с приложением 7 (Способы и методы удаления радона из питьевой воды) МУ 2.6.1.1981-05 [80].

При превышении значений суммарной альфа- или бета-активности выполняется анализ на содержание радионуклидов в воде. При полном радионуклидном анализе выполняется оценка соответствия удельной суммарной альфа-активности и суммы активностей радионуклидов по критерию: Аа - ЕКІАІ 0,2Бк/кг, (3.5) в котором Аа- удельная суммарная альфа-активность; Aj - измеренная удельная активность і-го радионуклида в воде; Kj - коэффициенты, характеризующие несоответствие энергетических спектров стандарта сравнения и реальной пробы (табл. 3.1, цит. по [80]); Таблица 3.1 Значение коэффициента Kj при использовании стандарта сравнения с Еа 5,15 МэВ и нижним уровнем дискриминации а-радиометра 3 МэВ. а-излучающие радионуклиды Энергия альфа-излучения, кэВ Значения коэффициента Kj Th 4010 0,60 2j»u 4195 0,65 2JUTh 4685 0,85 iJ4U;iZ6Ra 4770;4780 0,90 2jy+/4UPu; IW?o 5155+5168;5305 1,00 Th; Am; 2j!iPu 5420;5486; 5500 1,10 4Ra; 2/JRa 5680; 5610 1,15 0,2 - эмпирический коэффициент, учитывающий присутствие в пробе воды других альфа-излучающих нуклидов на уровне не более 5% от значения УВВ0Да, определение которых в процессе анализа не выполнялось (например, Th, Th, Th с короткоживущими продуктами его распада, возможно 239+240Pu, 238Pu, 241Ат).

Если условие (3.5) выполнено, то считается, что все основные дозообразующие альфа-излучающие радионуклиды, представленные в пробе, определены, и дальнейшее исследование воды не требуется. Вода признается безусловно соответствующей требованиям радиационной безопасности, если: DK(+ADK): Е—+ Щш (3.6) где DK(+ADK) - расчетное значение показателя качества подземной воды; А 222г» Aj - измеренная удельная активность 1-го радионуклида в воде, включая Rn; УВІ - соответствующий уровень вмешательства (УВВОда) согласно Приложению П-2 НРБ-99/2009; Uj - абсолютная неопределённость измерения удельной активности і-го радионуклида, выраженная в единицах измеряемой величины.

При выполнении условия (3.6) для дальнейшего мониторинга питьевой воды рекомендуется установление контрольных уровней для конкретного источника питьевого водоснабжения по удельной суммарной а- и (или) (3-активности, гарантирующих не превышение уровня дозы 0,1 мЗв/год [80].

В случае стабильного присутствия радионуклидов в питьевой воде выше УВВОДа производится оценка доз внутреннего облучения населения и/или отдельных групп населения, подвергающихся наибольшему облучению за счёт потребления питьевой воды с повышенным содержанием радионуклидов. Среднее значение индивидуальной годовой эффективной дозы внутреннего облучения (Е) при потреблении питьевой воды рассчитывается по формуле: E=103ZdiM-Ai, (3.7) где: М - среднее годовое потребление питьевой воды, кг/год; АІ - среднегодовое значение удельной активности і-го радионуклида в воде источников питьевого водоснабжения жителей населённого пункта (района и т.п.), Бк/кг; di - дозовые коэффициенты, численные значения которых принимаются в соответствии с Приложениями За и 36 МУ 2.6.1.1981-05, Зв/Бк, (табл. 3.2, цит. по [80]). При отсутствии достоверных данных о годовом потреблении питьевой воды, расчеты допускается производить исходя из данных стандартного потребления питьевой воды 730 кг в год [80].

Оценка степени химического загрязнения подземной воды

Удельное содержание Cd в регионе находятся в диапазоне от 0,0016 до 0,0048 мг/л, что превышает данные средних региональных содержаний в подземных водах, полученных (Савенко, 1997) [95] равное 0,00002мг/л. Но по результатам проведенных исследований сложно судить о его природном или техногенном происхождении.

Содержание РЬ, в основном, ниже ПДК и находятся в диапазоне от 0,01 до 0,96 мг/л. Всего обнаружено превышение ПДКрЬ в пяти скважинах. Одна скважина расположена в центре региона (превышение составляет 1,6 ПДК), три скважины расположены на севере региона (превышение 1,13 - 2,28 ПДК) и одна скважина сравнения, в воде которой превышение по РЬ составляет 3 ПДК.

По данным работы [95] среднее региональное содержание РЬ в подземной воде составляет 0,0022мг/л. Данные, полученные нами, находятся в диапазоне от 0,0075 до 0,03мг/л и могут свидетельствовать о его техногенном происхождении.

Содержание Ni в воде опробованных скважин находится в диапазоне от 0,002 -0,046 мг/л. Для 46 % всех опробованных скважин содержание Ni в воде ниже его ПДК и меняется от 0,75 до 0,95 ПДК. Повышенное содержание Ni от 1,1 до 6,3 ПДК выявлено в восьми скважинах, расположенных на севере региона. В 90% от опробованных скважин в центре региона содержание Ni в диапазоне 0,8-0,95 ПДК.

Рассчитаны средние содержания Ni в воде из скважин, расположенных в центре -0,024 мг/л, на севере региона - 0,085 мг/л и в скважинах сравнения - 0,014 мг/л, при среднем региональном содержании Ni в подземной воде 0,0033 мг/л [95]. На территории региона отсутствуют природные никелевые минералы, что позволяет предположить, вероятно, о техногенном происхождении никеля.

Содержание элементов 3 класса опасности таких, как V, Mo, Zn, Си, во всех пробах находятся в диапазоне от 0,01 до 0,5 их ПДК. Содержание А1 находится в диапазоне от 0,01 до 0,7 ПДК для всех скважин, кроме четырех, расположенных в центре региона, трех на севере и двух скважин сравнения (23% от общего числа опробованных скважин). Для них содержание А1 меняется в интервале от 1,1 до 20,5 ПДК. Алюминий содержится в любой природной воде и попадает в нее естественным путем (растворение глины и алюмосиликатов).

Содержание Мп в воде, в основном, ниже его ПДК и находится в диапазоне от 0,01 до 0,6 ПДК и имеет природное происхождение. Его количество определяется в подземных водах содержанием в них растворимых в воде бикарбонатов марганца. Превышение содержания ПДК по Мп обнаружено в одной скважине, расположенной в центре и шести скважинах на севере области (в 18 % от общего числа опробованных скважин) и находятся в диапазоне от 1,1 до 2,3 ПДК. Превышение значения ПДК по Fe имеет повсеместное распространение по всему Центральному региону[11] и обнаружено в 69% опробованных скважин.

При анализе методом ионной хроматографии не удалось обнаружить значимых содержаний NO2 , РС 4 , СОз ". Содержание анионов NO3", SO4 , СГ находятся в следовых количествах и составляют 0,02 - 0,20 их ПДК.

Выявили превышение ПДК по F" в двух скважинах, расположенных в центре региона, трех скважинах, расположенных на севере региона и в двух скважинах сравнения, что составляет 18% от общего числа опробованных скважин. Данный результат был ожидаем, так как Московский регион находится на территории фтороносной геохимической провинции [10, 11].

Далее провели оценку качества питьевой подземной воды по суммарным баллам кратности превышения ПДК для элементов 1 и 2 класса опасности БКПсуМм, нормируемых по санитарно-токсикологическому показателю по формуле 3.8. Полученные значения БКПсумм находятся в диапазоне от 0,5 до 10,5. Если для воды из скважин, расположенных на севере области превышение БКПсумм объясняется, в первую очередь, повышенным содержанием Ni, то для воды из скважин, расположенных в центре региона превышение БКПсумм связано с повышенным содержанием Cd.

Из анализа диаграммы, приведённой на рисунке 5, следует, что только вода 3 (7 %) от общего числа опробованных скважин соответствует требованию СанПиН [83] по этому критерию. Далее определили характеристику уровня загрязненности воды для обязательного перечня химических элементов. Для этого рассчитали частный оценочный балл Sp по кратности превышения ПДК за рассматриваемый период времени (формула 3.9) и частный оценочный балл Sa по повторяемости случаев загрязненности за рассматриваемый период времени (формула ЗЛО). Полученные данные представлены в таблице 4.2.

Из данных, представленных в таблице 4.2, следует, что по элементам 2 класса опасности, для которых выявлено превышение ПДК (Li, Sr, Cd, Pb, F), характеристика загрязненности воды по повторяемости загрязненности (Sa) из скважин, расположенных в Центре региона определяется как «характерная». Для воды из скважин сравнения и расположенных на севере региона характеристика повторяемости загрязненности меняется от «неустойчивая» (Ni, F) до «характерная» (Li, Sr, Cd, Pb, F). По элементам З класса опасности, для которых обнаружены превышения ПДК, характеристика повторяемости загрязненности воды из скважин, расположенных в Центре региона меняется от «неустойчивая» (Мп) до «характерная» (А1).

Для воды из скважин, в которых выявлено превышение ПДК таких элементов, как Li, Sr, Cd, Pb, Ni,F, Al, Mn, рассчитали частный оценочный балл кратности превышения ПДК Spy. Он находится в диапазоне от 1,1 до 3,0 и соответствует характеристике уровня загрязненности воды по данным элементам от «низкого» до «среднего»[51].

Характеристика уровня загрязненности подземной воды по общему железу находится в диапазоне от «низкая» до «высокая».

На основе полученных данных, проведена классификация воды из артезианских скважин по повторяемости случаев загрязненности и кратности превышения ПДК, которая представлена в таблице 4.3.

Из полученной характеристики уровня загрязненности и повторяемости случаев загрязненности по отдельным элементам подземной воды, представленных в таблице 4.3, следует, что наиболее загрязненная вода из скважин, расположенных в Центре региона (подольско-мячковский горизонт).

Геолого-гидрологические условия Московского региона

Для доказательства того, что 234U в опробованной подземной воде имеет природное, а не техногенное происхождение определено соотношение 234U/238U, которое находится в интервале диапазона от 1,2 до 1,5, что совпадает с диапазоном соотношения 234U/238U для подземных вод осадочных пород, интервал которого находится от 1,2 до 2,5 [100].

Величина измеренной удельной активности 226Ra находится в диапазоне от 0,0002 до 0,390 Бк/кг. Среднее содержание в воде из скважин, расположенных в центре региона УА Ra составляет 0,053 Бк/кг (подольско-мячковский водоносный горизонт), в скважинах, расположенных на севере 0,177 Бк/кг (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в скважинах сравнения 0,009 Бк/кг (каширский водоносный горизонт). Среднее содержание Ra по всем опробованным скважинам составляет 0,08 Бк/кг, что чуть выше, чем максимальное значение УА в диапазоне среднего содержания 226Ra в подземных водах средней полосы европейской части России, равное 0,07 Бк/кг[23]. Среднее содержание Ra в воде из скважин центра региона выше максимальной средней величины У А для подземных вод европейской части России в 1,1 раза, а среднее значение УА для воды из скважин, расположенных на севере региона, больше его более чем в 2,6 раза.

Найдено отношение удельных активностей Ra/ U, которое находится в диапазоне от 1,5 до 36. Соотношения, равные 27,9 и 36 относятся к скважинам, расположенным на севере региона. Такие высокие соотношения объясняются тем, что на севере региона залегают грунты меловых и юрских отложений, в которых встречаются участки песков с фосфоритовой галькой, черные и серые глины с конкрециями фосфоритов с повышенным содержанием 226Ra [101]. Источником радия могут быть содержащиеся в водовмещающих карбонатных породах кремни, характеризующиеся природной радиоактивностью. Авторы работы [102] определяют формирование на севере региона в гжельско-ассельском водоносном горизонте гидрогеологической провинции с повышенными величинами Аа, обусловленной, в основном, содержанием в подземных водах 226Ra.

Нами определена удельная активность 222Rn во всех тридцати девяти скважинах, мониторинг проводился в двадцати скважинах, где обнаружена наибольшая его концентрация (таблица 5.7, стр. 92). Среднее содержание Rn по мониторинговым скважинам составляет 7,5 Бк/кг, определяемый диапазон находится от 1 до 30 Бк/кг. В скважинах, расположенных в центре региона средняя удельная активность Rn равна 3,7 Бк/кг, определяемый диапазон от 2 до 8 Бк/кг. На севере региона средняя удельная активность 222Rn составила 10,6 Бк/кг при определяемом диапазоне от 1 до 30 Бк/кг. В скважинах сравнения средняя удельная активность 222Rn соответствует 5,7 Бк/кг, диапазон определяемых величин сопоставим со значениями, полученными в воде из скважин, расположенных в центре региона и составил от 1 до 11 Бк/кг. Все полученные величины попадают в диапазон средних значений 222Rn для подземных вод средней полосы европейской части России [23], отодвигая его нижнее значение до 1 Бк/кг. Более подробно проблема содержания Rn в питьевой подземной воде Московского региона рассмотрена в главе 5.3.1.

При определении РЬ в пробах воды, выявлено, что его содержание находится в диапазоне от 0,0003 до 0,030 Бк/кг. Среднее содержание по всем опробованным скважинам составляет 0,007 Бк/кг. Для скважин центрального региона среднее значение УА 210РЬ равно 0,010 Бк/кг. Для скважин, расположенных на севере региона УА 20РЬ составляет 0,016 Бк/кг. При определении 210РЬ в воде скважин сравнения, он был обнаружен только в одной скважине, и его удельная активность составила 0,0008 Бк/кг.

Содержание Ро в подземной воде находится в диапазоне от 0,0006 до 0,030 Бк/кг. Средняя удельная активность по всем опробованным скважинам составляет 0,006 Бк/кг, что на порядок больше минимальной величины в диапазоне среднего содержания 210Ро для подземных вод средней полосы европейской части России [23]. Среднее содержание 210Ро в опробованных скважинах, расположенных в центре региона, составляет 0,011 Бк/кг, на севере 0,005 Бк/кг. В скважинах сравнения 210Ро был определен только в воде одной скважины, удельная активность которой составила 0,0012 Бк/кг. Таким образом, все средние значения 210Ро для скважин, расположенных в центре, на севере и скважины сравнения находятся в низу диапазона среднего содержания Ро для подземных вод средней полосы европейской части России [23].

Содержание изотопов тория (232+228jh5 230Th) во всех опробованных скважинах на порядок меньше минимальных значений в диапазоне региональных удельных активностей природных радионуклидов в подземных водах средней полосы европейской части России [23], количественно не определены и находятся на уровне 0,001 Бк/кг. Это связано с различием химических свойств и миграционных способностей радионуклидов ряда тория и урана-238. Миграционная способность радионуклидов урана-238 выше, чем радионуклидов тория[103]. Содержание 228Ra во всех опробованных скважинах находится на уровне 0,0004 для диапазона среднего содержания 228Ra в подземных водах средней полосы европейской Бк/кг, что многократно меньше его УВ и на два порядка меньше минимального значения для диапазона среднего содержания 228Ra в подземных вода части России, который составляет от 0,02 до 0,10 Бк/кг[23]. При определении техногенных изотопов 137Cs и 90Sr выявлено, что их содержание находится на уровне 0,003 и 0,002 Бк/кг соответственно, что меньше их фонового регионального содержания в подземных водах, приведенных авторами в работе [104].

Выполнена оценка соответствия удельной суммарной альфа-активности и суммы активностей радионуклидов (см. табл.5.2) по критерию (формула 3.5) Aa-XKjAj 0,2Бк/кг. Все полученные значения находятся в диапазоне от 0,01 до 0,07 Бк/кг. Таким образом, так как это условие выполнено, считается, что все основные дозообразующие альфа-излучающие радионуклиды, представленные в пробе, определены, и дальнейшее определение радионуклидов не требуются.

Так как в ходе проведенного радионуклидного анализа подземных вод радионуклиды ряда тория количественно открыты не были, а определены только радионуклиды ряда U-238, которые и являются дозообразующими при потреблении опробованной подземной воды, то, для расчета среднегодовой индивидуальной эффективной дозы внутреннего облучения населения за счет воды использованы дозовые коэффициенты для ряда урана-238.

Для определения соответствия опробованной воды требованиям радиационной безопасности, был рассчитан показатель качества подземной воды DK(+ADK) по формуле 3.6, (табл.5.2), который находится в диапазоне от 0,09 до 1,61 для всех проб. Наибольшие значения показателя качества подземной воды соответствуют пробам подземной воды с наибольшей суммарной альфа-активностью (см. таблицы приложения 2). Все эти пробы отобраны из скважин, расположенных на севере региона. Диапазон рассчитанных значений показателя качества подземной воды для скважин, расположенных на севере региона составляет от 0,29 до 1,65, в центре региона от 0,70 до 0,95 и для скважин сравнения от 0,09 до 0,35.

Таким образом, для скважин, расположенных в центре региона и скважин сравнения выполняется условие для показателя качества подземной воды - БК(+док) 1,0 [80] и для этих источников питьевого водоснабжения возможно установление контрольных уровней по удельной суммарной а- и (или) р-активности, гарантирующих непревышение уровня дозы 0,1 мЗв/год.

В таблице 5.3 приведены найденные значения соотношений активностей природных радионуклидов в подземной воде. В соответствии с работой [105] и из полученных соотношений 234U/238U следует, что 234U имеет природное происхождение в опробованных подземных питьевых водах. В соответствии со всеми полученными соотношениями проанализированных радионуклидов опробованная подземная питьевая вода относится к водам осадочных пород.

Похожие диссертации на Комплексная радиационно-гигиеническая оценка качества подземных вод Московского региона

Условно-патогенные микроорганизмы в крупнейших водоисточниках Восточной Сибири и их роль в гигиенической оценке качества водМарков Артур Владимирович

Методические основы гигиенической оценки качества водыЕгорова Наталия Александровна

Гигиеническое обоснование совершенствования оценки качества питьевой воды в организации санитарного надзора за питьевым водоснабжением территории (на примере Нижегородской области)Липшиц, Дмитрий Александрович

Оценка облучения населения московского региона за счет техногенного загрязнения окружающей средыМетляев Евгений Георгиевич

Гигиеническая оценка влияния окружающей среды в нефтегазодобывающем регионе на здоровье подростков призывного возрастаКучма Владимир Федорович

Комплексная гигиеническая оценка сельского района пригородного типа крупного агропромышленного регионаБайбурин Тагир Салихович

Гигиеническая оценка опасности загрязнения свинцом окружающей среды Ямальского региона [Электронный ресурс]Захарина Татьяна Николаевна

Гигиеническая оценка факторов риска развития мочекаменной болезни в Московском регионеМедведев Евгений Викторович

Эколого-гигиеническая оценка формирования заболеваемости юношей-подростков в агропромышленном регионеКузьмин Сергей Александрович

Гигиеническая оценка и оптимизация питания детей дошкольного возраста промышленного центра Северного региона (на примере г. Мурманска)Дмитриевская Светлана Васильевна