📄Работа №200984
Тема: ГРАНИТЫ С ПОВЫШЕННЫМ РАДИАЦИОННЫМ ФОНОМ И НЕКОТОРЫЕ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В РАЙОНАХ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
Характеристики работы
Тип работы
Диссертация
Предмет
Экология и природопользование
Объем:
121 листов
Год:
2019
Просмотров:
99
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ПОВЫШЕННАЯ ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ - ПРИЧИНА ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ 12
1.1. Радиация, как фактор риска возникновения некоторых неинфекционных
заболеваний 12
1.2. Положительное действие радиации - эффект гормезиса 27
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
2.1. Фактический материал, отбор проб 30
2.2. Лабораторно-аналитические исследования 31
2.3. Обработка данных 41
ГЛАВА 3. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 45
3.1. Район г. Белокуриха, Алтайский край, Россия 45
3.2. Район пгт. Колывань, Новосибирская область, Россия 48
3.3. Район г. Чжухай, провинция Гуандун, Китай 50
3.4. Район г. Эшасьер, регион Овернь, Франция 52
4. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГРАНИТОВ И
РАЗВИТЫХ ПО НИМ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПОЧВ 55
4.1. Общий геохимический состав гранитов, кор выветривания и почв 55
4.2. Минералогический состав гранитов, кор выветривания и почв 65
4.3. Особенности накопления и характер распределения ЕРЭ и РЗЭ по профильным
разрезам 71
4.4. Сорбция U на агрегате тонкодисперсных глинистых частиц 78
4.5 Распределение U (Ra) в процессах выветривания - причина повышенного эманирования Rn 80
5 РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА И РАДОНООПАСНОСТЬ
ИССЛЕДУЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ 83
6 ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ В РАЙОНАХ С ВЫСОКОЙ ЕСТЕСТВЕННОЙ
РАДИАЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 105
ГЛАВА 1. ПОВЫШЕННАЯ ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ - ПРИЧИНА ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ 12
1.1. Радиация, как фактор риска возникновения некоторых неинфекционных
заболеваний 12
1.2. Положительное действие радиации - эффект гормезиса 27
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
2.1. Фактический материал, отбор проб 30
2.2. Лабораторно-аналитические исследования 31
2.3. Обработка данных 41
ГЛАВА 3. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 45
3.1. Район г. Белокуриха, Алтайский край, Россия 45
3.2. Район пгт. Колывань, Новосибирская область, Россия 48
3.3. Район г. Чжухай, провинция Гуандун, Китай 50
3.4. Район г. Эшасьер, регион Овернь, Франция 52
4. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГРАНИТОВ И
РАЗВИТЫХ ПО НИМ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПОЧВ 55
4.1. Общий геохимический состав гранитов, кор выветривания и почв 55
4.2. Минералогический состав гранитов, кор выветривания и почв 65
4.3. Особенности накопления и характер распределения ЕРЭ и РЗЭ по профильным
разрезам 71
4.4. Сорбция U на агрегате тонкодисперсных глинистых частиц 78
4.5 Распределение U (Ra) в процессах выветривания - причина повышенного эманирования Rn 80
5 РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА И РАДОНООПАСНОСТЬ
ИССЛЕДУЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ 83
6 ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ В РАЙОНАХ С ВЫСОКОЙ ЕСТЕСТВЕННОЙ
РАДИАЦИОННОЙ НАГРУЗКОЙ 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 105
📖 Аннотация
В данной диссипационной работе проведено комплексное исследование гранитов с аномально высоким содержанием естественных радионуклидов (ЕРЭ) и дана оценка связанных с ними радиоэкологических рисков в различных регионах мира. Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки долговременного воздействия повышенного природного радиационного фона на экосистемы и здоровье населения, что является важной гигиенической и геоэкологической проблемой. Основные результаты заключаются в идентификации и сравнительном анализе специфических радиогеохимических типов гранитов в России (Белокурихинский, Колыванский комплексы), Франции (массив Бувуар) и Китае (Чжухай), характеризующихся урано- и ториевым обогащением. Установлено, что процессы гипергенеза приводят к формированию кор выветривания и почв, наследующих аномалии, с тенденцией к аккумуляции ЕРЭ в глинистых горизонтах и зонах дезинтеграции. Выводы работы подчеркивают, что такие территории представляют собой зоны потенциального радиационного риска, требующие мониторинга. Научная значимость заключается в развитии представлений о миграции ЕРЭ в системе «порода-кора выветривания-почва», а практическая – в создании основы для разработки региональных норм и защитных мероприятий. Исследование опирается на фундаментальные труды в области радиационной экологии и геохимии, такие как работы Р.М. Алексахина о поведении радионуклидов в биосфере, Л.П. Рихванова по геохимии радиоактивных элементов, а также учитывает медико-биологические аспекты, обсуждаемые в исследованиях Е.М. Аксель и Ю.Л. Азаева, посвященных оценке здоровья населения в условиях природной радиоактивности.
📖 Введение
Актуальность работы. Радиация - неотъемлемая составляющая окружающей среды. В любом месте на нашей планете биологические объекты испытывают влияние альфа-, бета- и гамма-радиоактивности, образующейся вследствие произвольного распада естественных (урана (U), тория (Th), радия (Ra), радона (Rn) и др.) и искусственных (цезия (Cs), стронция (Sr), америция (Am), плутония (Pu) и др.) радионуклидов. Вопрос воздействия радиации на здоровье человека состоит в уровне поглощаемой дозы, времени воздействия ионизирующих лучей на человеческий организм, а также радиочувствительности и радиорезистентности его отдельных органов и тканей.
На земном шаре существуют места с аномальным уровнем радиационного фона, обусловленным повышенной концентрацией естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) в объектах окружающей среды.
По обобщённым данным специализированных организаций (НКДАР ООН, МАГАТЭ, РОССТАТ, NRPB и др.) и учёных в сфере радиологии, радиогеохимии, радиобиохимии, радиобиологии, радиоэкологии, генетики, медицинской геологии, онкологии (Р.М. Алексахин, И.Н. Верховская, Д. Гофман, Н.П. Дубинин, Н.Н. Ильинских, Дж. Когалл, А.М. Кузин, Г.Б. Наумов,
M. В. Михалев, Ю.П. Пивоваров, Л.П. Рихванов, В.Б. Шаров, В.А. Шевченко, Л.Х. Эйдус, J.E. Allen, S. Billon, B. Bolviken, M. Eizenbud, D.L. Henshaw,
N. Kochupillai, E.J. Sternglass, M. Tirmarche и др.) отмечено, что ионизирующая радиация вызывает некоторые медико-биологические проблемы у населения, в основном связанные с повышенным уровнем генных, геномных и хромосомных деформаций и увеличением онкозаболеваемости.
Связь уровня естественной радиоактивности и малых доз радиации с показателями заболеваемости некоторыми неинфекционными болезнями изучена недостаточно детально. Особенно данный вопрос актуален для районов распространения высокорадиоактивных пород, в том числе на территории России.
Необходимо учитывать, что риск онкозаболеваний имеет повышенный уровень у людей, подвергающихся влиянию ионизирующей радиации всех типов и при всех обстоятельствах воздействия (Boyce, 2006).
Цель работы: изучение связи минералого-геохимических особенностей высокорадиоактивных пород и продуктов их выветривания с их радиоэкологическими показателями и оценка медико-биологических последствий и рисков для населения, проживающего в районах с высокой естественной радиацией.
Задачи исследования:
1. Определить вещественный состав высокорадиоактивных гранитов и развивающихся по ним кор выветривания и почв, провести сравнительный анализ содержания химических элементов, в том числе ЕРЭ, в исследуемых образцах с мировыми и региональными показателями и ранжировать граниты по группам согласно радиогеохимической типизации.
2. Установить распределение U и Th по профилю «исходная порода - кора выветривания - почва», выявить распределение элементов по гранулометрическим фракциям кор выветривания и почв и установить закономерности изменения форм нахождения естественных радионуклидов в процессах выветривания гранитов и почвообразования.
3. Определить динамику объёмной активности Rn (ОАР) в процессах выветривания высокорадиоактивных пород, выявить основные горизонты- генераторы свободного Rn в атмосферу и рассчитать плотность потока Rn (ППР).
4. Обобщить данные по радиоактивности подземных вод, уровням мощности экспозиционной дозы (МЭД) и эквивалентной эффективной дозы (ЭЭД).
5. Собрать и обработать данные по уровню врождённых пороков развития плода (ВПР), заболеваемости населения злокачественными новообразованиями (ЗНО) и анемиями в исследуемых районах.
6. Установить возможную связь заболеваемости населения ВПР, ЗНО и анемиями от повышенных концентраций ЕРЭ в породах и почвах, радоно- и тороновыделения и радиационного фона и выявить территории риска по уровню ВПР и заболеваемости населения раком лёгкого, носоглотки, кроветворной ткани, анемиями.
Объектом данного исследования является радиоэкологическая и медикобиологическая ситуация в районах распространения высокорадиоактивных гранитов (г. Белокуриха Алтайского края, пгт. Колывань Новосибирской области в России, г. Чжухай провинции Гуандун в Китае, г. Эшасьер региона Овернь во Франции).
Предмет исследования - связь уровня ВПР, заболеваемости населения ЗНО лёгкого, носоглотки, кроветворной ткани и анемиями с радиоэкологическими показателями в районах распространения высокорадиоактивных пород и почв.
Фактический материал и методы исследования:
Работы по отбору проб и измерениям радиоэкологических показателей проводились в период с 2011 по 2018 гг. на территориях г. Белокуриха Алтайского края и пгт. Колывань Новосибирской области в РФ, г. Эшасьер в регионе Овернь во Франции, а также г. Чжухай в провинции Гуандун в Китае совместно с коллегами из Китайского геологического университета. Материалы исследований были отобраны, подготовлены и обработаны лично автором. Общее количество отобранных образцов пород, кор выветривания, почв и измерений - 90. Методами рентгенофазового анализа исследовано 40 проб, сканирующей электронной микроскопии - 77.
Отбор проб природных сред и пробоподготовка к анализам осуществлялась в соответствии с ГОСТами 17.4.1.03-83 и 6613-79, гамма-спектрометрические измерения - с методическими указаниями по идентификации радионуклидов (Карелин, 2011). Измерения ОАР и расчёт ППР базировались на методических указаниях МУ 2.6.5.009-2016.
Для получения радиоэкологических характеристик территорий непосредственно в полевых условиях в точках отбора проб (граниты, коры выветривания, почвы) производились гамма-спектрометрический анализ приборами SatisGeo GS-512 и радонометрия с помощью прибора «Альфарад» марки РРА-О1М-01.
Показатели заболеваемости населения Белокурихи за 2014-2016 гг. были взяты в центральной городской больнице г. Белокуриха, показатели заболеваемости населения Колывани за 2011-2016 гг. - в Колыванской центральной районной больнице. Медико-статистические данные по остальным районам исследования были взяты из опубликованных работ российских и зарубежных авторов, а также из государственных докладов о состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения исследуемых районов.
Для минералого-геохимических исследований образцов гранитов, кор выветривания и почв были использованы аттестованные методики в аккредитованных лабораториях: инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА) и осколочная радиография на исследовательском реакторе ИРТ-Т в ядерно-геохимической лаборатории ИШПР ТПУ, метод фракционирования минералов, рентгенофазовый анализ (РФА) и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) в международном инновационном научно-образовательном центре «Урановая геология» ИШПР ТПУ.
Положения, выносимые на защиту:
1. Исследуемые граниты отличаются повышенной концентрацией естественных радионуклидов и относятся к различным радиогеохимическим типам: граниты Белокурихинского (K - 6,5 %, Th - 21,1 г/т, U - 6,4 г/т, Th/U - 3,3) и Колыванского (K - 6 %, Th - 34 г/т, U - 9,6 г/т, Th/U - 3,5) комплексов относятся к высокорадиоактивным редкометалльным; граниты Чжухая в провинции Гуандун, Китай (K - 4 %, Th - 100 г/т, U - 26,1 г/т, Th/U - 3,8) - к высокорадиоактивным ториевым; граниты Бувуар в регионе Овернь, Франция (K - 3,7 %, Th - 1 г/т, U - 18 г/т, Th/U - 0,1) - к высокорадиоактивным существенно ураноносным, испытавшим глубокие метасоматические преобразования. Общей особенностью изучаемых гранитов является большое количество акцессорных минералов: монацит, циркон и др., содержащих U и Th.
2. Образующиеся в процессах выветривания гранитов коры выветривания и почвы наследуют радиогеохимические особенности пород, происходит формирование горизонтов, обогащённых естественными радионуклидами. Основная аккумуляция U и Th в данных зонах происходит в тонкодисперсных фракциях (0,04-0,01 мм; <0,01 мм). U находится преимущественно в сорбированной форме на глинистых минералах (каолинит, монтмориллонит и др.). Данные процессы способствуют повышению радоно- и тороновыделения и образованию горизонтов-генераторов свободного Rn в атмосферу.
3. Установленные высокие концентрации U и Th в породах и почвах,
повышенная плотность потока Rn и объемная активность Rn (в районе Белокурихи - 0,08-120 кБк/м3, в районе Колывани - 0,09-1570 кБк/м3, в районе Чжухая - 0,02-1000 кБк/м3, в районе Эшасьер - 0,02-70 кБк/м3) обуславливают напряжённую радиоэкологическую обстановку и ухудшение
эпидемиологического статуса населения исследуемых территорий по таким медико-статистическим параметрам, как повышенный уровень врождённых пороков развития плода (300-1129 0/0000) и заболеваемости злокачественными новообразованиями лёгкого (33-3 5 2 0/0000), носоглотки (4-2 5 0/0000), кроветворной ткани (6-2 1 6 0/0000) относительно мировых и российских показателей.
Научная новизна:
1. Впервые изучено распределение ЕРЭ по профилю «исходная порода - кора выветривания - почва» в районах г. Белокуриха Алтайского края, пгт. Колывань Новосибирской области, г. Чжухай провинции Гуандун и г. Эшасьер региона Овернь.
2. Выявлено накопление радиоактивных и редкоземельных элементов в тонкодисперсных фракциях кор выветривания и почв. Методом осколочной радиографии изучены формы нахождения U в образцах кор выветривания и почв. Определено, что U находится преимущественно в сорбированной форме на глинистых минералах (каолинит, монтмориллонит и др.).
3. Определены горизонты накопления ЕРЭ в корах выветривания - зоны дресвы и глины. Данные горизонты являются основными горизонтами- генераторами свободного Rn.
4. В исследуемых районах выявлена напряжённая радиоэкологическая обстановка, связанная с распространением высокорадиоактивных гранитов; зонами интенсивного выветривания гранитов, что способствует образованию горизонтов-генераторов свободного Rn в атмосферу; зонами повышенной эксхаляции и эманирования 222Rn; высокой активностью торона (220Rn) за счёт распространения ториеносных пород; повышенным содержанием Ra и Rn в подземных водах; использованием местных строительных материалов с повышенной концентрацией ЕРЭ; значениями МЭД и ЭЭД, превышающими норму НКДАР ООН.
5. Установлена эмпирическая зависимость заболеваемости населения ЗНО лёгкого, носоглотки, кроветворной ткани и ВПР от радиоэкологической обстановки в исследуемых районах.
Практическая значимость:
Установлено, что в районах распространения радиоактивных пород наблюдаются высокие показатели онкологической заболеваемости и ВПР. Выделены территории риска по частоте заболеваемости ЗНО всех видов у детей (Белокуриха и Колывань), ЗНО лёгкого (Колывань) у всего населения, ЗНО носоглотки (провинция Гуандун), ЗНО кроветворной ткани (Колывань). Высокий риск ВПР отмечен в Колывани и Гуандун.
Даны краткие рекомендации по учёту воздействия радиационных рисков от естественных источников (концентрации ЕРЭ в породах, почве, воде и уровень 222Rn, 220Rn) при оценке санитарно-эпидемиологического статуса населения.
Материалы, полученные в процессе выполнения работы, использованы при проведении занятий по курсам «Геохимия» на кафедре геологии и полезных ископаемых Башкирского государственного университета, «Геоэкология» и «Медицинская геология» в отделении геологии Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета.
Степень достоверности защищаемых положений обеспечена достаточным количеством измерений и проб, исследованных различными
высокочувствительными аттестованными аналитическими методами в аккредитованных лабораториях. Также глубокий анализ научной литературы, в том числе зарубежной (на английском, французском, китайском языках) по теме исследования позволяет судить о высокой степени достоверности данной работы.
Интерпретация аналитических данных произведена с использованием современных программных пакетов «Microsoft Office» и «StatSoft® Statistica 10.0.1011.0», построение графиков и карт выполнено с помощью программ «Corel Draw» и «Microsoft Excel».
Апробация результатов и публикации:
Результаты работы по теме диссертации были представлены на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: European Geosciences Union General Assembly (2012 Vienna, Austria); 2nd Global Soil Security Conference (2016, Paris, France); V International Conference «Radioactivity and radioactive elements in environment» (2016, Tomsk, Russia); IV International Conference on Radiation and Applications in Various Fields of Research (2016, Nis, Serbia); 7th International Conference on Medical Geology (2017, Moscow, Russia); Всероссийская конференция с международным участием, посвящённая 60-летию Института геохимии СО РАН и 100-летию со дня рождения академика Л. В. Таусона «Современные направления развития геохимии» (2016, Иркутск); Международный научный симпозиум студентов, аспирантов и молодых учёных им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (2011-2019 гг., Томск) и др.
По теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 2 статьи в российских изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ и 2 статьи, индексируемые международными базами данных (Web of Science, Scopus).
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии на всех этапах исследовательской работы: отборе проб и пробоподготовке к анализам, проведении измерений методами полевой гамма-спектрометрии и радонометрии.
Автор самостоятельно осуществлял исследования проб пород и почв с помощью СЭМ и РФА. Поиск медико-статистических данных, обработка, интерпретация результатов анализов, построение графического материала и формулировка защищаемых положений также производилась лично автором.
Благодарности:
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору ИШПР ТПУ Леониду Петровичу Рихванову за научное и образовательное сопровождение и значительную помощь в написании диссертации.
Особую благодарность автор выражает своим научным наставникам: д.б.н., профессору ИШПР ТПУ Н.В. Барановской, заведующему кафедрой геологии и полезных ископаемых БашГУ, к.г.-м.н. И.М. Фархутдинову и д.н., профессору кафедры геофизики Китайского геологического университета Нанпинг Ван.
За поддержку при написании диссертации, ценные советы и консультации автор признателен д.г.-м.н., профессорам С.И. Арбузову, Е.Г. Язикову, д.м.н., профессору Л.М. Фархутдиновой, к.г.-м.н. С.С. Ильенку, Б.Р. Соктоеву, В.А. Домаренко, И.С. Соболеву, Д.В. Юсупову, А.В. Таловской, Е.А. Филимоненко, Ш.Ж. Арыновой, Т.А. Перминовой, А.С. Торопову, к.х.н. Н.А. Осиповой и аспирантам А.И. Беляновской, М.А. Дериглазовой, Д.Н. Галушкиной и Г.М. Есильканову.
Автор благодарит аналитиков за их профессиональный труд: с.н.с А.Ф. Судыко и Л.В. Богутскую.
За помощь при отборе проб и материала для диссертации огромную благодарность автор выражает начальнику ГГРЭС в г. Белокуриха А.А. Редину, онкологу городской больницы г. Белокуриха О.В. Крыжко, сотрудникам музея г. Белокуриха Т.А. Батуевой и Е.П. Жилинской, к.м.н., главному специалисту- эксперту отдела санитарного надзора Управления Роспотребнадзора по Смоленской области В.В. Турбинскому, к.м.н. В.П. Суслину и сотрудникам отдела мониторинга радиационной обстановки ОГБУ "Облкомприрода" Томской области - В.А. Коняшкину и др.
Автор признателен за ценные замечания, высказанные в процессе обсуждения устных докладов на конференциях: д.г.-м.н. [Г-Б. Наумову (ГЕОХИ
РАН), д.г.-м.н. В.Д. Страховенко (ИГМ СО РАН), д.б.н. С. А. Васильеву (НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ), д.б.н. А. Я. Болсуновскому (Институт биофизики СО РАН) и профессору Р. Финкельману (University of Texas at Dallas).
Структура и объем работы:
Диссертационная работа представлена на 122 страницах и состоит из введения, 6 глав и заключения. Список литературы включает 164 источника, 83 из которых зарубежные. Диссертация включает 51 рисунок и 13 таблиц.
Основное содержание работы:
Глава 1 посвящена вопросам влияния естественной радиоактивности и малых доз радиации на организм человека. Рассмотрены как негативные последствия, так и положительное действие радиации. Глава 2 включает описание материалов и методов исследования: отбор проб, лабораторноаналитические исследования и статистическую обработку данных. Глава 3 характеризует природно-климатические и геологические условия районов исследования. В главе 4 описаны общие геохимические и минералогические особенности гранитов и развитых по ним кор выветривания и почв, а также особенности накопления и характер распределения Th и U по профильным разрезам. Рассмотрен вопрос распределения ЕРЭ по гранулометрическим фракциям кор выветривания и почв. Определены формы нахождения радионуклидов в процессах выветривания гранитов. Глава 5 отражает радиоэкологическую обстановку и вопросы радоноопасности исследуемых территорий. Глава 6 содержит анализ показателей заболеваемости населения ВПР, ЗНО и анемиями в районах с высокой естественной радиационной нагрузкой. В заключении представлены основные выводы по работе.
На земном шаре существуют места с аномальным уровнем радиационного фона, обусловленным повышенной концентрацией естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) в объектах окружающей среды.
По обобщённым данным специализированных организаций (НКДАР ООН, МАГАТЭ, РОССТАТ, NRPB и др.) и учёных в сфере радиологии, радиогеохимии, радиобиохимии, радиобиологии, радиоэкологии, генетики, медицинской геологии, онкологии (Р.М. Алексахин, И.Н. Верховская, Д. Гофман, Н.П. Дубинин, Н.Н. Ильинских, Дж. Когалл, А.М. Кузин, Г.Б. Наумов,
M. В. Михалев, Ю.П. Пивоваров, Л.П. Рихванов, В.Б. Шаров, В.А. Шевченко, Л.Х. Эйдус, J.E. Allen, S. Billon, B. Bolviken, M. Eizenbud, D.L. Henshaw,
N. Kochupillai, E.J. Sternglass, M. Tirmarche и др.) отмечено, что ионизирующая радиация вызывает некоторые медико-биологические проблемы у населения, в основном связанные с повышенным уровнем генных, геномных и хромосомных деформаций и увеличением онкозаболеваемости.
Связь уровня естественной радиоактивности и малых доз радиации с показателями заболеваемости некоторыми неинфекционными болезнями изучена недостаточно детально. Особенно данный вопрос актуален для районов распространения высокорадиоактивных пород, в том числе на территории России.
Необходимо учитывать, что риск онкозаболеваний имеет повышенный уровень у людей, подвергающихся влиянию ионизирующей радиации всех типов и при всех обстоятельствах воздействия (Boyce, 2006).
Цель работы: изучение связи минералого-геохимических особенностей высокорадиоактивных пород и продуктов их выветривания с их радиоэкологическими показателями и оценка медико-биологических последствий и рисков для населения, проживающего в районах с высокой естественной радиацией.
Задачи исследования:
1. Определить вещественный состав высокорадиоактивных гранитов и развивающихся по ним кор выветривания и почв, провести сравнительный анализ содержания химических элементов, в том числе ЕРЭ, в исследуемых образцах с мировыми и региональными показателями и ранжировать граниты по группам согласно радиогеохимической типизации.
2. Установить распределение U и Th по профилю «исходная порода - кора выветривания - почва», выявить распределение элементов по гранулометрическим фракциям кор выветривания и почв и установить закономерности изменения форм нахождения естественных радионуклидов в процессах выветривания гранитов и почвообразования.
3. Определить динамику объёмной активности Rn (ОАР) в процессах выветривания высокорадиоактивных пород, выявить основные горизонты- генераторы свободного Rn в атмосферу и рассчитать плотность потока Rn (ППР).
4. Обобщить данные по радиоактивности подземных вод, уровням мощности экспозиционной дозы (МЭД) и эквивалентной эффективной дозы (ЭЭД).
5. Собрать и обработать данные по уровню врождённых пороков развития плода (ВПР), заболеваемости населения злокачественными новообразованиями (ЗНО) и анемиями в исследуемых районах.
6. Установить возможную связь заболеваемости населения ВПР, ЗНО и анемиями от повышенных концентраций ЕРЭ в породах и почвах, радоно- и тороновыделения и радиационного фона и выявить территории риска по уровню ВПР и заболеваемости населения раком лёгкого, носоглотки, кроветворной ткани, анемиями.
Объектом данного исследования является радиоэкологическая и медикобиологическая ситуация в районах распространения высокорадиоактивных гранитов (г. Белокуриха Алтайского края, пгт. Колывань Новосибирской области в России, г. Чжухай провинции Гуандун в Китае, г. Эшасьер региона Овернь во Франции).
Предмет исследования - связь уровня ВПР, заболеваемости населения ЗНО лёгкого, носоглотки, кроветворной ткани и анемиями с радиоэкологическими показателями в районах распространения высокорадиоактивных пород и почв.
Фактический материал и методы исследования:
Работы по отбору проб и измерениям радиоэкологических показателей проводились в период с 2011 по 2018 гг. на территориях г. Белокуриха Алтайского края и пгт. Колывань Новосибирской области в РФ, г. Эшасьер в регионе Овернь во Франции, а также г. Чжухай в провинции Гуандун в Китае совместно с коллегами из Китайского геологического университета. Материалы исследований были отобраны, подготовлены и обработаны лично автором. Общее количество отобранных образцов пород, кор выветривания, почв и измерений - 90. Методами рентгенофазового анализа исследовано 40 проб, сканирующей электронной микроскопии - 77.
Отбор проб природных сред и пробоподготовка к анализам осуществлялась в соответствии с ГОСТами 17.4.1.03-83 и 6613-79, гамма-спектрометрические измерения - с методическими указаниями по идентификации радионуклидов (Карелин, 2011). Измерения ОАР и расчёт ППР базировались на методических указаниях МУ 2.6.5.009-2016.
Для получения радиоэкологических характеристик территорий непосредственно в полевых условиях в точках отбора проб (граниты, коры выветривания, почвы) производились гамма-спектрометрический анализ приборами SatisGeo GS-512 и радонометрия с помощью прибора «Альфарад» марки РРА-О1М-01.
Показатели заболеваемости населения Белокурихи за 2014-2016 гг. были взяты в центральной городской больнице г. Белокуриха, показатели заболеваемости населения Колывани за 2011-2016 гг. - в Колыванской центральной районной больнице. Медико-статистические данные по остальным районам исследования были взяты из опубликованных работ российских и зарубежных авторов, а также из государственных докладов о состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения исследуемых районов.
Для минералого-геохимических исследований образцов гранитов, кор выветривания и почв были использованы аттестованные методики в аккредитованных лабораториях: инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА) и осколочная радиография на исследовательском реакторе ИРТ-Т в ядерно-геохимической лаборатории ИШПР ТПУ, метод фракционирования минералов, рентгенофазовый анализ (РФА) и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) в международном инновационном научно-образовательном центре «Урановая геология» ИШПР ТПУ.
Положения, выносимые на защиту:
1. Исследуемые граниты отличаются повышенной концентрацией естественных радионуклидов и относятся к различным радиогеохимическим типам: граниты Белокурихинского (K - 6,5 %, Th - 21,1 г/т, U - 6,4 г/т, Th/U - 3,3) и Колыванского (K - 6 %, Th - 34 г/т, U - 9,6 г/т, Th/U - 3,5) комплексов относятся к высокорадиоактивным редкометалльным; граниты Чжухая в провинции Гуандун, Китай (K - 4 %, Th - 100 г/т, U - 26,1 г/т, Th/U - 3,8) - к высокорадиоактивным ториевым; граниты Бувуар в регионе Овернь, Франция (K - 3,7 %, Th - 1 г/т, U - 18 г/т, Th/U - 0,1) - к высокорадиоактивным существенно ураноносным, испытавшим глубокие метасоматические преобразования. Общей особенностью изучаемых гранитов является большое количество акцессорных минералов: монацит, циркон и др., содержащих U и Th.
2. Образующиеся в процессах выветривания гранитов коры выветривания и почвы наследуют радиогеохимические особенности пород, происходит формирование горизонтов, обогащённых естественными радионуклидами. Основная аккумуляция U и Th в данных зонах происходит в тонкодисперсных фракциях (0,04-0,01 мм; <0,01 мм). U находится преимущественно в сорбированной форме на глинистых минералах (каолинит, монтмориллонит и др.). Данные процессы способствуют повышению радоно- и тороновыделения и образованию горизонтов-генераторов свободного Rn в атмосферу.
3. Установленные высокие концентрации U и Th в породах и почвах,
повышенная плотность потока Rn и объемная активность Rn (в районе Белокурихи - 0,08-120 кБк/м3, в районе Колывани - 0,09-1570 кБк/м3, в районе Чжухая - 0,02-1000 кБк/м3, в районе Эшасьер - 0,02-70 кБк/м3) обуславливают напряжённую радиоэкологическую обстановку и ухудшение
эпидемиологического статуса населения исследуемых территорий по таким медико-статистическим параметрам, как повышенный уровень врождённых пороков развития плода (300-1129 0/0000) и заболеваемости злокачественными новообразованиями лёгкого (33-3 5 2 0/0000), носоглотки (4-2 5 0/0000), кроветворной ткани (6-2 1 6 0/0000) относительно мировых и российских показателей.
Научная новизна:
1. Впервые изучено распределение ЕРЭ по профилю «исходная порода - кора выветривания - почва» в районах г. Белокуриха Алтайского края, пгт. Колывань Новосибирской области, г. Чжухай провинции Гуандун и г. Эшасьер региона Овернь.
2. Выявлено накопление радиоактивных и редкоземельных элементов в тонкодисперсных фракциях кор выветривания и почв. Методом осколочной радиографии изучены формы нахождения U в образцах кор выветривания и почв. Определено, что U находится преимущественно в сорбированной форме на глинистых минералах (каолинит, монтмориллонит и др.).
3. Определены горизонты накопления ЕРЭ в корах выветривания - зоны дресвы и глины. Данные горизонты являются основными горизонтами- генераторами свободного Rn.
4. В исследуемых районах выявлена напряжённая радиоэкологическая обстановка, связанная с распространением высокорадиоактивных гранитов; зонами интенсивного выветривания гранитов, что способствует образованию горизонтов-генераторов свободного Rn в атмосферу; зонами повышенной эксхаляции и эманирования 222Rn; высокой активностью торона (220Rn) за счёт распространения ториеносных пород; повышенным содержанием Ra и Rn в подземных водах; использованием местных строительных материалов с повышенной концентрацией ЕРЭ; значениями МЭД и ЭЭД, превышающими норму НКДАР ООН.
5. Установлена эмпирическая зависимость заболеваемости населения ЗНО лёгкого, носоглотки, кроветворной ткани и ВПР от радиоэкологической обстановки в исследуемых районах.
Практическая значимость:
Установлено, что в районах распространения радиоактивных пород наблюдаются высокие показатели онкологической заболеваемости и ВПР. Выделены территории риска по частоте заболеваемости ЗНО всех видов у детей (Белокуриха и Колывань), ЗНО лёгкого (Колывань) у всего населения, ЗНО носоглотки (провинция Гуандун), ЗНО кроветворной ткани (Колывань). Высокий риск ВПР отмечен в Колывани и Гуандун.
Даны краткие рекомендации по учёту воздействия радиационных рисков от естественных источников (концентрации ЕРЭ в породах, почве, воде и уровень 222Rn, 220Rn) при оценке санитарно-эпидемиологического статуса населения.
Материалы, полученные в процессе выполнения работы, использованы при проведении занятий по курсам «Геохимия» на кафедре геологии и полезных ископаемых Башкирского государственного университета, «Геоэкология» и «Медицинская геология» в отделении геологии Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета.
Степень достоверности защищаемых положений обеспечена достаточным количеством измерений и проб, исследованных различными
высокочувствительными аттестованными аналитическими методами в аккредитованных лабораториях. Также глубокий анализ научной литературы, в том числе зарубежной (на английском, французском, китайском языках) по теме исследования позволяет судить о высокой степени достоверности данной работы.
Интерпретация аналитических данных произведена с использованием современных программных пакетов «Microsoft Office» и «StatSoft® Statistica 10.0.1011.0», построение графиков и карт выполнено с помощью программ «Corel Draw» и «Microsoft Excel».
Апробация результатов и публикации:
Результаты работы по теме диссертации были представлены на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: European Geosciences Union General Assembly (2012 Vienna, Austria); 2nd Global Soil Security Conference (2016, Paris, France); V International Conference «Radioactivity and radioactive elements in environment» (2016, Tomsk, Russia); IV International Conference on Radiation and Applications in Various Fields of Research (2016, Nis, Serbia); 7th International Conference on Medical Geology (2017, Moscow, Russia); Всероссийская конференция с международным участием, посвящённая 60-летию Института геохимии СО РАН и 100-летию со дня рождения академика Л. В. Таусона «Современные направления развития геохимии» (2016, Иркутск); Международный научный симпозиум студентов, аспирантов и молодых учёных им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (2011-2019 гг., Томск) и др.
По теме диссертации опубликовано 27 работ, из них 2 статьи в российских изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ и 2 статьи, индексируемые международными базами данных (Web of Science, Scopus).
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии на всех этапах исследовательской работы: отборе проб и пробоподготовке к анализам, проведении измерений методами полевой гамма-спектрометрии и радонометрии.
Автор самостоятельно осуществлял исследования проб пород и почв с помощью СЭМ и РФА. Поиск медико-статистических данных, обработка, интерпретация результатов анализов, построение графического материала и формулировка защищаемых положений также производилась лично автором.
Благодарности:
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору ИШПР ТПУ Леониду Петровичу Рихванову за научное и образовательное сопровождение и значительную помощь в написании диссертации.
Особую благодарность автор выражает своим научным наставникам: д.б.н., профессору ИШПР ТПУ Н.В. Барановской, заведующему кафедрой геологии и полезных ископаемых БашГУ, к.г.-м.н. И.М. Фархутдинову и д.н., профессору кафедры геофизики Китайского геологического университета Нанпинг Ван.
За поддержку при написании диссертации, ценные советы и консультации автор признателен д.г.-м.н., профессорам С.И. Арбузову, Е.Г. Язикову, д.м.н., профессору Л.М. Фархутдиновой, к.г.-м.н. С.С. Ильенку, Б.Р. Соктоеву, В.А. Домаренко, И.С. Соболеву, Д.В. Юсупову, А.В. Таловской, Е.А. Филимоненко, Ш.Ж. Арыновой, Т.А. Перминовой, А.С. Торопову, к.х.н. Н.А. Осиповой и аспирантам А.И. Беляновской, М.А. Дериглазовой, Д.Н. Галушкиной и Г.М. Есильканову.
Автор благодарит аналитиков за их профессиональный труд: с.н.с А.Ф. Судыко и Л.В. Богутскую.
За помощь при отборе проб и материала для диссертации огромную благодарность автор выражает начальнику ГГРЭС в г. Белокуриха А.А. Редину, онкологу городской больницы г. Белокуриха О.В. Крыжко, сотрудникам музея г. Белокуриха Т.А. Батуевой и Е.П. Жилинской, к.м.н., главному специалисту- эксперту отдела санитарного надзора Управления Роспотребнадзора по Смоленской области В.В. Турбинскому, к.м.н. В.П. Суслину и сотрудникам отдела мониторинга радиационной обстановки ОГБУ "Облкомприрода" Томской области - В.А. Коняшкину и др.
Автор признателен за ценные замечания, высказанные в процессе обсуждения устных докладов на конференциях: д.г.-м.н. [Г-Б. Наумову (ГЕОХИ
РАН), д.г.-м.н. В.Д. Страховенко (ИГМ СО РАН), д.б.н. С. А. Васильеву (НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ), д.б.н. А. Я. Болсуновскому (Институт биофизики СО РАН) и профессору Р. Финкельману (University of Texas at Dallas).
Структура и объем работы:
Диссертационная работа представлена на 122 страницах и состоит из введения, 6 глав и заключения. Список литературы включает 164 источника, 83 из которых зарубежные. Диссертация включает 51 рисунок и 13 таблиц.
Основное содержание работы:
Глава 1 посвящена вопросам влияния естественной радиоактивности и малых доз радиации на организм человека. Рассмотрены как негативные последствия, так и положительное действие радиации. Глава 2 включает описание материалов и методов исследования: отбор проб, лабораторноаналитические исследования и статистическую обработку данных. Глава 3 характеризует природно-климатические и геологические условия районов исследования. В главе 4 описаны общие геохимические и минералогические особенности гранитов и развитых по ним кор выветривания и почв, а также особенности накопления и характер распределения Th и U по профильным разрезам. Рассмотрен вопрос распределения ЕРЭ по гранулометрическим фракциям кор выветривания и почв. Определены формы нахождения радионуклидов в процессах выветривания гранитов. Глава 5 отражает радиоэкологическую обстановку и вопросы радоноопасности исследуемых территорий. Глава 6 содержит анализ показателей заболеваемости населения ВПР, ЗНО и анемиями в районах с высокой естественной радиационной нагрузкой. В заключении представлены основные выводы по работе.
✅ Заключение
1. На территории России (Алтайский край, Новосибирская область и др.), Франции (регион Овернь и др.), Китая (провинция Гуандун и др.) и ряда других стран существуют участки с повышенным содержанием ЕРЭ в породах, природных водах, почве. Такие области являются объектами повышенного радиационного риска.
2. Исследуемые граниты отличаются повышенной концентрацией
естественных радионуклидов и относятся к различным радиогеохимическим типам: граниты Белокурихинского и Колыванского комплексов - к
высокорадиоактивным редкометалльным; граниты Бувуар (г. Эшасьер, Франция) - к высокорадиоактивным существенно ураноносным; граниты Чжухая (провинция Гуандун, Китай) - к высокорадиоактивным ториевым.
3. Образующиеся в процессах выветривания гранитов коры выветривания и почвы наследуют радиогеохимические особенности пород, происходит формирование горизонтов, обогащённых естественными радионуклидами.
4. Отмечается различная специфика распределения ЕРЭ по профильным разрезам в исследуемых районах. Различный уровень выщелачивания ЕРЭ из горных пород и уровни их накопления в корах выветривания и почвенных горизонтах могут говорить о различных климатических и физико-химических обстановках, в которых формировались данные геологические образования. Однако существует общая тенденция к накоплению ЕРЭ в зонах дезинтеграции гранитов, дресвы и глины.
5. Для исследуемых образцов глинистых горизонтов, зон дресвы и почв не характерны минералы-концентраторы U. По результатам фракционного анализа определилась тенденция к наиболее интенсивному накоплению U в тонкодисперсных фракциях.
6. Анализ глинистой составляющей кор выветривания и почв методом осколочной радиографии показал равномерное распределение треков от деления U по исследуемому образцу. Это свидетельствует о нахождении U в рассеянной форме, вероятнее всего, в виде сорбции на глинистых минералах.
7. Глинистые горизонты представляют собой мощный генератор 222Rn (продукта распада 238U) в атмосферу. Перераспределение U в корах выветривания гранитов способствует его растворению и накоплению в подземных водах. Этот процесс обогащает воды 222Rn.
8. На исследуемых территориях выявлена напряжённая
радиоэкологическая обстановка, связанная с повышенными показателями ОАР, ППР, МЭД и радиоактивности подземных вод (во всех изученных районах), а также активности торона (в г. Чжухай).
9. У населения, проживающего на территориях с повышенным естественным радиационным фоном, наблюдаются высокие уровни развития некоторых неинфекционных заболеваний. Выявлена зависимость частоты заболеваемости ЗНО и ВПР от радиоэкологических показателей.
10. К территориям риска по частоте заболеваемости ЗНО всех видов у детей от 0 до 14 лет можно отнести Белокуриху и Колывань, ЗНО лёгкого - Колывань, ЗНО носоглотки - провинцию Гуандун, ЗНО кроветворной ткани - Колывань. Высокий риск ВПР отмечен в Колывани и Гуандун.
11. В населённых пунктах, которые приурочены к областям распространения высокорадиоактивных пород, следует проводить постоянный радиационный мониторинг, прежде всего регистрацию ОАР в помещениях. При использовании местных материалов (глина, гранит, щебень и др.) необходимо проводить радиометрические наблюдения. У населения, проживающего на таких местах, следует оценивать полученные дозовые нагрузки биодозиметрическими методам
2. Исследуемые граниты отличаются повышенной концентрацией
естественных радионуклидов и относятся к различным радиогеохимическим типам: граниты Белокурихинского и Колыванского комплексов - к
высокорадиоактивным редкометалльным; граниты Бувуар (г. Эшасьер, Франция) - к высокорадиоактивным существенно ураноносным; граниты Чжухая (провинция Гуандун, Китай) - к высокорадиоактивным ториевым.
3. Образующиеся в процессах выветривания гранитов коры выветривания и почвы наследуют радиогеохимические особенности пород, происходит формирование горизонтов, обогащённых естественными радионуклидами.
4. Отмечается различная специфика распределения ЕРЭ по профильным разрезам в исследуемых районах. Различный уровень выщелачивания ЕРЭ из горных пород и уровни их накопления в корах выветривания и почвенных горизонтах могут говорить о различных климатических и физико-химических обстановках, в которых формировались данные геологические образования. Однако существует общая тенденция к накоплению ЕРЭ в зонах дезинтеграции гранитов, дресвы и глины.
5. Для исследуемых образцов глинистых горизонтов, зон дресвы и почв не характерны минералы-концентраторы U. По результатам фракционного анализа определилась тенденция к наиболее интенсивному накоплению U в тонкодисперсных фракциях.
6. Анализ глинистой составляющей кор выветривания и почв методом осколочной радиографии показал равномерное распределение треков от деления U по исследуемому образцу. Это свидетельствует о нахождении U в рассеянной форме, вероятнее всего, в виде сорбции на глинистых минералах.
7. Глинистые горизонты представляют собой мощный генератор 222Rn (продукта распада 238U) в атмосферу. Перераспределение U в корах выветривания гранитов способствует его растворению и накоплению в подземных водах. Этот процесс обогащает воды 222Rn.
8. На исследуемых территориях выявлена напряжённая
радиоэкологическая обстановка, связанная с повышенными показателями ОАР, ППР, МЭД и радиоактивности подземных вод (во всех изученных районах), а также активности торона (в г. Чжухай).
9. У населения, проживающего на территориях с повышенным естественным радиационным фоном, наблюдаются высокие уровни развития некоторых неинфекционных заболеваний. Выявлена зависимость частоты заболеваемости ЗНО и ВПР от радиоэкологических показателей.
10. К территориям риска по частоте заболеваемости ЗНО всех видов у детей от 0 до 14 лет можно отнести Белокуриху и Колывань, ЗНО лёгкого - Колывань, ЗНО носоглотки - провинцию Гуандун, ЗНО кроветворной ткани - Колывань. Высокий риск ВПР отмечен в Колывани и Гуандун.
11. В населённых пунктах, которые приурочены к областям распространения высокорадиоактивных пород, следует проводить постоянный радиационный мониторинг, прежде всего регистрацию ОАР в помещениях. При использовании местных материалов (глина, гранит, щебень и др.) необходимо проводить радиометрические наблюдения. У населения, проживающего на таких местах, следует оценивать полученные дозовые нагрузки биодозиметрическими методам
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.