Радиоэкологические проблемы в районах распространения почв с повышенной естественной радиоактивностью
|
Введение .............................................................................................................................................5
1 Обзор литературы ...........................................................................................................................5
1.1 Природные условия и геологическая характеристика ........................................................5
1.1.1 Природные условия и геологическая характеристика провинции Гуандун ..............5
1.1.2 Природные условия и геологическая характеристика региона Овернь .....................9
1.2 Источники естественной радиоактивности, поведение радионуклидов в почвах ..........12
1.3 Особенности формирования почв на территории Южного Китая и Центрального
французского региона
.........................................................................................................................................................17
2 Объект и методы исследования ..................................................................................................23
2.1 Пробоотбор и пробоподготовка .....................................................................................23
2.2 Методы анализа ......................................................................................................................25
2.2.1 Гамма-спектрометрический анализ.............................................................................26
2.2.2 Инструментальный нейтронно-активационный анализ ...........................................27
2.2.3 Метод разделения на лёгкую и тяжёлую фракции при помощи бромоформа........29
2.2.4 Осколочная радиография (f-радиография) ..............................................................30
2.2.5 Электронная микроскопия ...........................................................................................31
2.2.6 Рентгеноструктурный анализ .....................................................................................32
3 Результаты проведенного исследования ....................................................................................33
3.1. Минералого-геохимические особенности почв провинции Гуандун...............................33
3.2 Минералого-геохимические особенности почв региона Овернь .....................................48
4 Радиоэкологические проблемы в районах с повышенным содержанием радионуклидов в
почвах ................................................................................................................................................55
4.1 Радоновая опасность...............................................................................................................55
4.2 Риски для здоровья, связанные с повышенной естественной радиоактивностью ...........61
5 Социальная ответственность........................................................................................................65
5.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их
устранению ....................................................................................................................................67
5.2 Анализ опсных производственных факторов и обоснование мероприятий по их
устранению ....................................................................................................................................74
5.3 Безопасность в чрезвычайных происшествиях....................................................................77
5.4 Законодательное регулирование проектных решений........................................................79
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .............................81
6.1 План проекта ...........................................................................................................................81
6.2 Бюджет проекта ......................................................................................................................84
6.3 Нормы расходов материалов .................................................................................................88
6.4 Общий расчет сметной стоимости работ (СМ1)..................................................................89
Заключние .........................................................................................................................................90
Список используемых источников .................................................................................................94
Приложение 1. The causes of high natural radioactivity in the soils and radioecological problems
in areas with highly radioactive soils
Приложение 2 . Календарный план-график проведения НИОКР
1 Обзор литературы ...........................................................................................................................5
1.1 Природные условия и геологическая характеристика ........................................................5
1.1.1 Природные условия и геологическая характеристика провинции Гуандун ..............5
1.1.2 Природные условия и геологическая характеристика региона Овернь .....................9
1.2 Источники естественной радиоактивности, поведение радионуклидов в почвах ..........12
1.3 Особенности формирования почв на территории Южного Китая и Центрального
французского региона
.........................................................................................................................................................17
2 Объект и методы исследования ..................................................................................................23
2.1 Пробоотбор и пробоподготовка .....................................................................................23
2.2 Методы анализа ......................................................................................................................25
2.2.1 Гамма-спектрометрический анализ.............................................................................26
2.2.2 Инструментальный нейтронно-активационный анализ ...........................................27
2.2.3 Метод разделения на лёгкую и тяжёлую фракции при помощи бромоформа........29
2.2.4 Осколочная радиография (f-радиография) ..............................................................30
2.2.5 Электронная микроскопия ...........................................................................................31
2.2.6 Рентгеноструктурный анализ .....................................................................................32
3 Результаты проведенного исследования ....................................................................................33
3.1. Минералого-геохимические особенности почв провинции Гуандун...............................33
3.2 Минералого-геохимические особенности почв региона Овернь .....................................48
4 Радиоэкологические проблемы в районах с повышенным содержанием радионуклидов в
почвах ................................................................................................................................................55
4.1 Радоновая опасность...............................................................................................................55
4.2 Риски для здоровья, связанные с повышенной естественной радиоактивностью ...........61
5 Социальная ответственность........................................................................................................65
5.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их
устранению ....................................................................................................................................67
5.2 Анализ опсных производственных факторов и обоснование мероприятий по их
устранению ....................................................................................................................................74
5.3 Безопасность в чрезвычайных происшествиях....................................................................77
5.4 Законодательное регулирование проектных решений........................................................79
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .............................81
6.1 План проекта ...........................................................................................................................81
6.2 Бюджет проекта ......................................................................................................................84
6.3 Нормы расходов материалов .................................................................................................88
6.4 Общий расчет сметной стоимости работ (СМ1)..................................................................89
Заключние .........................................................................................................................................90
Список используемых источников .................................................................................................94
Приложение 1. The causes of high natural radioactivity in the soils and radioecological problems
in areas with highly radioactive soils
Приложение 2 . Календарный план-график проведения НИОКР
Впервые вопрос о почвах с повышенной естественной радиоактивностью
был поднят американским ученым М. Езейнбадом более пятидесяти лет назад
[57], однако, на сегодняшний момент почвы с повышенной естественной
радиоактивностью и радиоэкологические проблемы в этих регионах изучены не
достаточно детально.
На земном шаре существует несколько регионов с высоким содержанием
естественных радиоактивных элементов. Примером могут служить почвы
района Посус-ди-Калдас штата Минас-Жерайс в Бразилии, почвы острова
Ньюе, почвы региона Овернь во Франции, а также почвы из южно- китайской
провинции Гуандун.
Рисунок 1 – Карта распространения районов с высокорадиоактивными
почвами. Масштаб 1:20 млн. А -почвы района Посус-ди-Калдас в Бразилии, Бпочвы штата Керала в Индии, В- почвы острова Ньюе, Г- почвы вблизи города
Рамсар в Иране, Д- почвы из южно- китайской провинции Гуандун, Е- почвы
французского региона Овернь
Целью данной работы является оценка радиоэкологической ситуации на
территории провинции Гуандун (Китай) и региона Овернь (Франция) и
определение причин высокой естественной радиоактивности почв данных
регионов.4
В районах развития высокорадиоактивных почв возникают
радиоэкологические проблемы, связанные в первую очередь с повышенным
содержанием радона. Наличия данного газа обусловлено пористостью,
влажностью и содержанием урана в почвообразующих породах. Повышенное
содержание радона в жилых домах опасно для здоровья людей.
Высокие концентрации радона и повышенное содержание
радионуклидов в почве и растениях приводят к необратимым
радиоэкологическим последствиям. В регионах с повышенной фоновой
радиоактивностью возникают проблемы с хромосомными абберациями и
транслакациями в клетках организмов, наблюдается учащенная заболеваемость
синдромом Дауна у новорожденных. Также отмечается повышенный риск
заболеваемости раком легких, саркомой, раком носоглотки. По данным
Всемирной организации здравоохранения самый высокий уровень смертности
от рака носоглотки отмечен в южных районах Китая. Заболеваемость раком
носоглотки в провинции Гаундонг (Китай) колеблется от 18 до 40 случаев на
100.000 населения, для сравнения - в Европейских странах заболеваемость не
превышает 4 случая на 100.000 населения [52].
Пробоотбор почв производился в мае 2015 года совместно с коллегами
из Китайского геологического университета. Пробоподготовка проходила в
лаборатории кафедры Геофизики Китайского геологического университета и в
лаборатории кафедры Геоэкологии и геохимии НИ ТПУ.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю,
профессору, доктору геолого-минералогических наук, Леониду Петровичу
Рихванову за научное сопровождение и методическую помощь, а также
профессору, доктору биологических наук, Наталье Владимировне Барановской
за помощь и поддержку на всех этапах подготовки работы. Автор благодарит
профессора Китайского геологического университета, Нампинг Ван за
предоставленную возможность провести исследования почв в провинции
Гуандун и получить дополнительные знания по радиоэкологии в Китайском
геологическом университете.
был поднят американским ученым М. Езейнбадом более пятидесяти лет назад
[57], однако, на сегодняшний момент почвы с повышенной естественной
радиоактивностью и радиоэкологические проблемы в этих регионах изучены не
достаточно детально.
На земном шаре существует несколько регионов с высоким содержанием
естественных радиоактивных элементов. Примером могут служить почвы
района Посус-ди-Калдас штата Минас-Жерайс в Бразилии, почвы острова
Ньюе, почвы региона Овернь во Франции, а также почвы из южно- китайской
провинции Гуандун.
Рисунок 1 – Карта распространения районов с высокорадиоактивными
почвами. Масштаб 1:20 млн. А -почвы района Посус-ди-Калдас в Бразилии, Бпочвы штата Керала в Индии, В- почвы острова Ньюе, Г- почвы вблизи города
Рамсар в Иране, Д- почвы из южно- китайской провинции Гуандун, Е- почвы
французского региона Овернь
Целью данной работы является оценка радиоэкологической ситуации на
территории провинции Гуандун (Китай) и региона Овернь (Франция) и
определение причин высокой естественной радиоактивности почв данных
регионов.4
В районах развития высокорадиоактивных почв возникают
радиоэкологические проблемы, связанные в первую очередь с повышенным
содержанием радона. Наличия данного газа обусловлено пористостью,
влажностью и содержанием урана в почвообразующих породах. Повышенное
содержание радона в жилых домах опасно для здоровья людей.
Высокие концентрации радона и повышенное содержание
радионуклидов в почве и растениях приводят к необратимым
радиоэкологическим последствиям. В регионах с повышенной фоновой
радиоактивностью возникают проблемы с хромосомными абберациями и
транслакациями в клетках организмов, наблюдается учащенная заболеваемость
синдромом Дауна у новорожденных. Также отмечается повышенный риск
заболеваемости раком легких, саркомой, раком носоглотки. По данным
Всемирной организации здравоохранения самый высокий уровень смертности
от рака носоглотки отмечен в южных районах Китая. Заболеваемость раком
носоглотки в провинции Гаундонг (Китай) колеблется от 18 до 40 случаев на
100.000 населения, для сравнения - в Европейских странах заболеваемость не
превышает 4 случая на 100.000 населения [52].
Пробоотбор почв производился в мае 2015 года совместно с коллегами
из Китайского геологического университета. Пробоподготовка проходила в
лаборатории кафедры Геофизики Китайского геологического университета и в
лаборатории кафедры Геоэкологии и геохимии НИ ТПУ.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю,
профессору, доктору геолого-минералогических наук, Леониду Петровичу
Рихванову за научное сопровождение и методическую помощь, а также
профессору, доктору биологических наук, Наталье Владимировне Барановской
за помощь и поддержку на всех этапах подготовки работы. Автор благодарит
профессора Китайского геологического университета, Нампинг Ван за
предоставленную возможность провести исследования почв в провинции
Гуандун и получить дополнительные знания по радиоэкологии в Китайском
геологическом университете.
В ходе минералого-геохимических исследований образцов почв
провинции Гуандун (Китай) и региона Овернь (Франция) было выявлено, что
изученные высокорадиоактивные почвы имеют различную природу
радиоактивности. Пробы почвы провинции Гуандун отличаются ториевой
природой, где Th (43,6 г/т) > U (9,2 г/т), а торий-урановые отношения равны 4,7.
Высокие (>5) торий-урановые отношения в почвах характерны для районов с
проявлением ториеносных геологических образований. Высокорадиоактивные
почвы Китая сформировались за счёт глубокого химического выветривания
высокорадиоактивных калиевых гранитов.
Пробы почвы региона Овернь имеют урановую природу
радиоактивности, где U (6,5 г/т) > Th (4,6 г/т). Пониженные торий-урановые
отношения отмечены в почвах ураноносных районов. Почвы региона Овернь
отличаются низкими торий-урановыми отношениями в пределах 1-2,4. Регион
расположен в пределах Центрального французского массива, к нему
приурочены массивы двуслюдяных гранитов (Сан-Сильвестр и др.) с
повышенным содержанием урана.
В случае с почвой провинции Гуандун обращает на себя внимание
высокая концентрация редких земель (∑ TR = 134,5 г/т), особенно Ce и Nd и
радиоактивных элементов. Концентрация радиоактивных минералов
происходит в тонкодисперсных фракциях. Уран находится в тесной связи с
глинистой составляющей в виде сорбции. Торий был обнаружен в виде
минеральных образований (монацит, торит, ксенотим, циркон).
По результатам детального гамма- спектрометрического анализа
профиля почв по генетическим горизонтам провинции Гуандун наблюдается
увеличение содержаний урана, тория и калия с глубиной. По отдельным
генетическим горизонтам элементы распределяются в зависимости от характера
и интенсивности почвообразующих процессов. Торий является менее активным
мигрантом. Распределение тория по почвенному профилю дифференцировано
слабее, чем у остальных элементов.91
Почвы провинции Гуандун относятся к ферраллитным почвам гумидных
районов с повышенным увлажнением, где интенсивно идут процессы
аккумуляции урана из почвенных растворов, что особенно наблюдается для
гумусовых горизонтов (A). Перераспределение U по профилю почвы
свидетельствует о высокой подвижности элемента в иллювиальноэлювиальном процессе. Выявлено различие в величинах Th/U отношений по
профилю почвы. В верхних горизонтах оно доходит до 15, тогда как в нижних
горизонтах - около 9.
Рентгеноструктурный анализ почвы показал, что В верхней части
почвенного профиля накапливается устойчивый к разложению кварц, при этом
наблюдается постепенное уменьшение содержания кварца и увеличения
содержания каолинита, гиббсита и вермикулита с глубиной. Наблюдается
возникновение кварц-каолинового профиля выветривания.
Глинисто-илистая составляющая почвы провинции Гуандун была
подвергнута химическому анализу, который показал, что 81,45 % обусловлено
присутствием оксидов Si и Al, с отношением SiО2 : А12О3 = 1,5. Тогда как
содержание оксидов Fe составляет 3,63 %. Содержание С органического в почве
низкое и составляет всего 0,14 %. По комплексу этих химических показателей
данную породу можно отнести к ферраллитной группе почв гумидных районов
тропиков и субтропиков, характеризующихся высокой степенью выветрелости
почвообразующего материала.
Почвы региона Овернь также имеют высокую концентрацию
радиоактивных и редкоземельных элементов. Максимум накопления U (12,82
г/т) и Th (12,6 г/т) отмечается в тонкодисперсной фракции.
По данным осколочной радиографии уран находится в тесной связи с
глинистой составляющей в виде изоморфной примеси в акцессорных
минералах или собственных ураносодержащих минералах. Минералогический
анализ образца почвы региона Овернь с использованием электронномикроскопического (электронный микроскоп «Hitachi S-3400N») метода
показал, что в тонкодисперсной фракции распространены фосфаты бария,92
минерал галенит и оксиды титана, цинка. Данные рентгеноструктурного
анализа показали, что в тонкодисперсной фракции (0,01) образцов почв из
региона Овернь в большей степени – 80% содержится кварц, также были
идентифицированы минералы: мусковит, лизардит, трифилин, санидин.
В районах развития высокорадиоактивных почв возникают
радиоэкологические проблемы, связанные в первую очередь с повышенным
содержанием радона. По данным N. Wang радон в исследуемых районах имеет
высокие концентрации в почвенном воздухе (222Rn - до 1199 кБк/м3, 220Rn - до
400 кБк/м3) [68].
провинции Гуандун (Китай) и региона Овернь (Франция) было выявлено, что
изученные высокорадиоактивные почвы имеют различную природу
радиоактивности. Пробы почвы провинции Гуандун отличаются ториевой
природой, где Th (43,6 г/т) > U (9,2 г/т), а торий-урановые отношения равны 4,7.
Высокие (>5) торий-урановые отношения в почвах характерны для районов с
проявлением ториеносных геологических образований. Высокорадиоактивные
почвы Китая сформировались за счёт глубокого химического выветривания
высокорадиоактивных калиевых гранитов.
Пробы почвы региона Овернь имеют урановую природу
радиоактивности, где U (6,5 г/т) > Th (4,6 г/т). Пониженные торий-урановые
отношения отмечены в почвах ураноносных районов. Почвы региона Овернь
отличаются низкими торий-урановыми отношениями в пределах 1-2,4. Регион
расположен в пределах Центрального французского массива, к нему
приурочены массивы двуслюдяных гранитов (Сан-Сильвестр и др.) с
повышенным содержанием урана.
В случае с почвой провинции Гуандун обращает на себя внимание
высокая концентрация редких земель (∑ TR = 134,5 г/т), особенно Ce и Nd и
радиоактивных элементов. Концентрация радиоактивных минералов
происходит в тонкодисперсных фракциях. Уран находится в тесной связи с
глинистой составляющей в виде сорбции. Торий был обнаружен в виде
минеральных образований (монацит, торит, ксенотим, циркон).
По результатам детального гамма- спектрометрического анализа
профиля почв по генетическим горизонтам провинции Гуандун наблюдается
увеличение содержаний урана, тория и калия с глубиной. По отдельным
генетическим горизонтам элементы распределяются в зависимости от характера
и интенсивности почвообразующих процессов. Торий является менее активным
мигрантом. Распределение тория по почвенному профилю дифференцировано
слабее, чем у остальных элементов.91
Почвы провинции Гуандун относятся к ферраллитным почвам гумидных
районов с повышенным увлажнением, где интенсивно идут процессы
аккумуляции урана из почвенных растворов, что особенно наблюдается для
гумусовых горизонтов (A). Перераспределение U по профилю почвы
свидетельствует о высокой подвижности элемента в иллювиальноэлювиальном процессе. Выявлено различие в величинах Th/U отношений по
профилю почвы. В верхних горизонтах оно доходит до 15, тогда как в нижних
горизонтах - около 9.
Рентгеноструктурный анализ почвы показал, что В верхней части
почвенного профиля накапливается устойчивый к разложению кварц, при этом
наблюдается постепенное уменьшение содержания кварца и увеличения
содержания каолинита, гиббсита и вермикулита с глубиной. Наблюдается
возникновение кварц-каолинового профиля выветривания.
Глинисто-илистая составляющая почвы провинции Гуандун была
подвергнута химическому анализу, который показал, что 81,45 % обусловлено
присутствием оксидов Si и Al, с отношением SiО2 : А12О3 = 1,5. Тогда как
содержание оксидов Fe составляет 3,63 %. Содержание С органического в почве
низкое и составляет всего 0,14 %. По комплексу этих химических показателей
данную породу можно отнести к ферраллитной группе почв гумидных районов
тропиков и субтропиков, характеризующихся высокой степенью выветрелости
почвообразующего материала.
Почвы региона Овернь также имеют высокую концентрацию
радиоактивных и редкоземельных элементов. Максимум накопления U (12,82
г/т) и Th (12,6 г/т) отмечается в тонкодисперсной фракции.
По данным осколочной радиографии уран находится в тесной связи с
глинистой составляющей в виде изоморфной примеси в акцессорных
минералах или собственных ураносодержащих минералах. Минералогический
анализ образца почвы региона Овернь с использованием электронномикроскопического (электронный микроскоп «Hitachi S-3400N») метода
показал, что в тонкодисперсной фракции распространены фосфаты бария,92
минерал галенит и оксиды титана, цинка. Данные рентгеноструктурного
анализа показали, что в тонкодисперсной фракции (0,01) образцов почв из
региона Овернь в большей степени – 80% содержится кварц, также были
идентифицированы минералы: мусковит, лизардит, трифилин, санидин.
В районах развития высокорадиоактивных почв возникают
радиоэкологические проблемы, связанные в первую очередь с повышенным
содержанием радона. По данным N. Wang радон в исследуемых районах имеет
высокие концентрации в почвенном воздухе (222Rn - до 1199 кБк/м3, 220Rn - до
400 кБк/м3) [68].
Подобные работы
- Радиоактивность диктионемовых сланцев и оценка их влияния на экологическую обстановку в районе Балтийско-Ладожского уступа в Ленинградской области
Бакалаврская работа, природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 4300 р. Год сдачи: 2020 - Оценка радиоэкологической ситуации на территории Карагандинской области в зоне влияния Семипалатинского испытательного ядерного полигона
Магистерская диссертация, химия. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016 - Накопление и распределение ртути в почвах г. Степногорска (Республика Казахстан)
Магистерская диссертация, химия. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016 - ОЦЕНКА РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СУБЪЕКТОВ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ЦЕНТРА «СЕВРАО»
Бакалаврская работа, экология территорий. Язык работы: Русский. Цена: 4790 р. Год сдачи: 2019 - ПЛАНИРОВАНИЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ С УЧЁТОМ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА ТЕРРИТОРИИ г. НИКОЛЬСКА ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Бакалаврская работа, экология и природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 4340 р. Год сдачи: 2018