РАДИОАКТИВНОСТЬ ПЛАСТОВЫХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД АПШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА И МЕТОДЫ ЕЕ ОЦЕНКИ

RADIOACTIVITY OF FORMATION AND MINERAL WATERS OF THE APSHERON PENINSULA AND METHODS OF ITS ESTIMATION

Мaya Abdullayeva

PhD in Chemical Sciences, Associate Professor, «Petrochemical technology and industrial ecology» department Azerbaijan State Oil and Industry University,

Azerbaijan, Baku

Vahid Behbudov

Master Group TMA 20/21, «Petrochemical technology and industrial ecology» department Azerbaijan State Oil and Industry University,

Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

В статье исследуются методы определения радиоактивности пластовых вод Апшеронского полуострова. Концентрация изотопов Fe⁵⁶ и Sr⁸⁹ в воде определялась путем изучения пластовых вод Апшеронского полуострова с помощью прибора ICP-MS. Превышение предела допустимого предела концентрации (ПДК) изотопа Fe⁵⁶ в воде вызывает изменения химического состава крови, гемолиз и нарушение питания других органов и тканей.

ABSTRACT

The article examines the methods of determining the radioactivity of stratum water in the Absheron Peninsula. The concentration of the isotopes Fe⁵⁶ and Sr⁸⁹ in water was determined by studying the formation water of the Absheron Peninsula with the help of the ICP-MS device. The passage of the Fe⁵⁶ isotope in water causes changes in the chemical composition of the blood, hemolysis and disruption of nutrition of other organs and tissues.

Ключевые слова: Ионизирующее излучение, естественная радиоактивность, радиоактивные изотопы, ICP-MS, ICP-AES, ксенон, стронций, железо.

Keywords: Ionizing radiation, natural radioactivity, radioactive isotopes, ICP-MS, ICP-AES, xenon, strontium, iron.

В природе источниками ионизирующего излучения являются радио­активные элементы в горных породах и радиация, попадающая из космоса на поверхность земли.  Изотопы этих элементов излучают радиацию при ионизации, и они не являются радиоактивными изотопами.

Из-за преобладания магматических и вулканических пород на Апшеронском полуострове пластовая вода содержит растворенный радон, метан, газообразный сероводород, дейтерий, тяжелый кислород и изотопы металлов.

Радиоактивное загрязнение воды приводит к изменению физических и органолептических свойств (прозрачность, цвет, запах, вкус), увеличению количества ряда химических веществ (сульфатов, хлоридов, нитратов, тяжелых металлов, радиоактивных веществ), снижению растворенного кислорода в воде, патогенные бактерии и др. проявляется в образовании поллютантов. Следует отметить, что наиболее опасное загрязнение воды связано с радиоактивными веществами. Таким образом, наличие в воде даже минимального количества радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение, очень опасно, даже увеличение количества естественных радиоактивных изотопов в воде совершенно нежелательно для живых существ и окружающей их среды.

Исследования источников радиоактивного загрязнения воды показывают, что «долгоживущими радиоактивными элементами» в воде являются стронций-90, уран-238, радий-226 и другие. Эти радиоактивные вещества очень опасны для водных экосистем. Следует отметить, что эти радионуклиды относятся не только к водным объектам, но и в целом к биосфере и его компонентам.

Радионуклиды попадают в поверхностные воды во время сброса радиоактивных отходов и захоронения таких антропогенных загрязнителей на дне воды, в результате взаимодействия с радиоактивными породами [1, 2]. В результате исследований прибором ICP-MS был определен ПДК для ряда нуклидов, вызывающих повышение радиоактивности в пластовых водах Апшеронского полуострова.

Следует отметить, что определить нормативное значение ПДК для каждого радиоактивного вещества практически невозможно. Это очень сложно как с санитарной, так и с экономической точки зрения. Это связано с тем, что необходимо разработать новые передовые методы очистки и построить новые очистные сооружения, а также использовать дополнительные методы очистки. Например, ванадий не обнаруживается в воде, используемой в промышленности и производстве.

Согласно принятым нормам ПДК в питьевой воде устанавливается верхний предел количества того или иного компонента с точки зрения безопасности и безвредности питьевой воды. Это подтверждается тем фактом, что цена ПДК значительно варьируется во многих странах и в большинстве случаев зависит от ресурсов питьевой воды [3].

Существует множество аналитических методов, используемых для опре­де­ления радиоактивности. Однако недавние исследования, проведенные с ис­пользованием устройства ICP-MS, остаются актуальными. ПДК изотопа J¹³¹ был рассчитан как 6×10^-10 кг/кг, а ПДК изотопа Cu⁸⁹ был рассчитан как 6×10^-8 кг/кг. Определение ПДК радиоактивных изотопов, которые могут проникать в горизонты питьевой воды Абшеронского полуострова, путем изучения современных методов анализа пластовых вод, производимых аналитическими чувствительными приборами, позволят предотвратить негативные изменения, которые может вызвать радиоактивность.

ISO 10704 (ISO 2009b) используется для оценки радиоактивности пластовых вод Апшеронского полуострова в соответствии с международными стандартами. Этот стандарт охватывает ограничения на альфа- и бета-излучение, создаваемое естественными и искусственными радиоактивными элементами в воде. Масс-спектрометр с индуктивной парной плазмой ICP-MS – это масс-спектрометр идентифицирует изотопы, которые могут определять природу и количество элементов. Основной принцип устройства – ионизация раствора плазмой Ar и последующее определение этих ионов для определения любых природных и искусственных изотопов как в твердых, так и в жидких образцах.

Образец распадается на заряженные ионы при столкновении с электронами и заряженными ионами в плазме. После того, как молекулы расщепляются на атомы, теряют электроны и превращаются в ионы, они испускают электромагнитное излучение в соответствии с характерной длиной волны для достижения стабильности. Для ионизации аргона требуется температура 7000 К.

Помимо определения изотопных характеристик и количественного анализа с использованием устройств ICP-MS и ICP-AES, также может быть определена концентрационная доза (KD). В таблице 1 приведены концентра­ционные дозы некоторых радионуклидов. При расчете КД определяется отноше­ние радионуклидов к объему воды и атмосферного воздуха, поглощенного организмом человека в течение года.

Таблица 1.

Концентрационные дозы некоторых радионуклидов

Как видно из таблицы, концентрационная доза среди изотопов ¹³³Xe,   ¹³⁵Xe и ¹³⁷Xe составляет максимум 51,8 и минимум 2,15. В то время, как быстро распадающиеся и наиболее светящиеся изотопы более безопасны, поздно распадающиеся изотопы более опасны для экосистемы [4].

Список литературы:

1. Bhandary, H., Al-Fahad, K., Al-Senafy, M., Al-Khalid, A., Usage Of Environmental  Isotopes In Characterizing Groundwater Recharge Sources. Water Resources Management, WIT Transactions on Ecology and the Environment, 2012 pp.223-228
2. Zouari K. Isotopes hydrology techniques in water resources management. Assessment of Artificial Groundwater Recharge: Tawiyaen and Wurrayah Dams (UAE). IAEA Report, 2004.
3. Bouragba, L., Mudy, J., Bouchaou, L., Hsissou, Y., Krimisa, M., Tagma, T., Michelot, J.L. Isotopes and groundwater management strategies under semi-arid area: Case of the souss upstream basin (Morocco). Applied Radiation and Isotopes, 2011, pp1084-1093
4. Cartwright, I., Weaver, T., Cendón, D.I., Swane, I., Environmental isotopes as indicators of inter-aquifer mixing, Wimmera region, Murray Basin, Southeast Australia. Chemical  Geology, 2010. 277: pp.214–226