Мониторинг радиоактивных веществ в водоемах и почвах

Значительная часть ВВП Украины формируется за счет сельского хозяйства, для которого почвы (прежде всего — пахотные земли) и водные ресурсы имеют первостепенное значение. Они являются источником дохода как для государства, так и для частных хозяйств. Для того, чтобы владеть актуальной информацией об их безопасности и надлежащий экологическое состояние, а также сохранить от возможных негативных воздействий, прежде всего — техногенного (антропогенного) загрязнения, осуществляется регулярный экологический и радиационно-экологический (радиационный) мониторинг.

Радиационно-экологический (радиационный) мониторинг окружающей среды — это комплексная информационно-техническая система регулярных наблюдений за радиационным состоянием окружающей среды, процессами миграции и накопления радионуклидов, потенциально опасными явлениями и т.д., которая реализуется с помощью специального оборудования (систем, комплексов или отдельных приборов) для оценки и прогнозирования радиационной обстановки окружающей среды. В рамках радиационного мониторинга окружающей среды выполняются измерения плотности загрязнения радионуклидами почвы и объемной активности радионуклидов в воздухе, подземных, поверхностных и сточных водах, донных отложениях, биоте, продуктах питания и тому подобное.

Грунт и вода могут быть источником как внутреннего, так и внешнего облучения и непосредственно влиять на здоровье людей, поэтому очень важно иметь оперативные и достоверные данные об их радиационное состояние. Особенно это касается почв сельскохозяйственных угодий, пастбищ и водоемов, из которых осуществляется водозабор для обеспечения водой населения. Целью этого материала является ознакомление читателей с информацией об осуществлении мониторинга радиоактивных веществ в почвах и водоемах Украины, куда они попадают непосредственного со сбросами и выбросами или через атмосферный перенос и осадки, поэтому в данном материале также упоминается о радиационный мониторинг атмосферного воздуха.

Основными составляющими радиоэкологического мониторинга окружающей среды являются мониторинг радиоактивных выпадений из атмосферы, поверхностных и подземных водных ресурсов, радиационный контроль сельскохозяйственной продукции и продуктов питания, продукции леса и природных материалов, которые могут использоваться в строительстве и быту.

По нормам безопасности МАГАТЭ различают мониторинг источников, мониторинг окружающей среды и мониторинг облучения человека (индивидуальный дозиметрический контроль). В 2018 году МАГАТЭ обнародовало Общее руководство по технике безопасности N. GSG-8 «Радиационная защита населения и окружающей среды», в котором рассмотрены механизмы имплементации требований международных базовых стандартов безопасности, серии стандартов безопасности МАГАТЭ по защите населения и окружающей среды от радиационных рисков.

Также существует подход, согласно которому выделяют радиационный мониторинг как составляющую экологического мониторинга, предусматривающий постоянный контроль за потенциально опасными радиационными объектами и осуществляется систематически при нормальных условиях и в дополнительных объемах в случае возникновения аварийных ситуаций. Различают базовый радиационный мониторинг, не требующий развертывания дополнительных станций наблюдения, кризисных телекоммуникаций; мониторинг территорий, загрязненных вследствие аварийных ситуаций с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду — кризисный и научный, реализующийся подразделениями научно-исследовательских учреждений, работающих над разработкой программ и методик радиологических исследований.

В рамках радиационного мониторинга окружающей среды осуществляют измерения удельной активности альфа-, бета-, гамма-радионуклидов и определения количества цезия-137 и стронция-90 в объектах окружающей среды, в частности плотности загрязнения почвы и объемной активности воды, ведь от этого зависит количество радионуклидов в продуктах питания, и, как следствие, дозы внутреннего облучения человека.

Главными задачами радиоэкологического мониторинга являются:

• наблюдение и контроль за состоянием загрязненных территорий и разработка предложений по возможности снижения уровня загрязнения;
• оценка состояния объектов окружающей среды, характеризующих радиационную ситуацию на загрязненных территориях и за их пределами;
• обнаружение тенденций в изменении состояния радиоактивного загрязнения окружающей среды, связанных с выполнением работ на загрязненных территориях или функционировании радиационно-опасных объектов (АЭС, хранилищ РАО, отработанного ядерного топлива, уранодобывающих предприятий и т.п.);
• прогнозирование изменений по уровню загрязнения и его влияния на окружающую среду;
• прогнозирование возможных последствий влияния на состояние здоровья людей, проживающих на загрязненных территориях и потребляют продукты питания местного производства;
• информационное обеспечение процесса наблюдения и передача полученной информации в соответствующие органы и учреждения.

Нормативно-правовое регулирование мониторинговой деятельности и контроля радиоактивных веществ в окружающей среде осуществляется в соответствии с ЗУ «Об использовании ядерной энергии и радиационной безопасности», где, в частности, в статье 10 говорится о правах граждан на получение информации в сфере использования ядерной энергии и радиационной безопасности.

Аналогичная деятельность регламентируется соответствующими законодательными актами Европейского Союза. Основными из них являются Соглашение об учреждении Европейского сообщества по атомной энергии (Евратом), Директива Совета № 59/2013/Евратом о базовых стандартах радиационной безопасности, рекомендация Еврокомиссии №473/2000/Евратом о применении статьи 36 Соглашения Евратома о мониторинге уровней радиоактивности в окружающей среде для оценки облучения населения.

Основное внимание обращается на антропогенные радионуклиды цезий-137, йод-131 и стронций-90, определения достоверности дозы внутреннего облучения путем осуществления измерительных мероприятий, в том числе — в продуктах питания и кормах для животных. Статья 36 обязывает всех членов ЕС информировать Европейскую комиссию о уровне радиационного загрязнения в пределах своей страны.

Международное сотрудничество в осуществлении радиационно-экологического мониторинга реализуется Украины в рамках Международной геосферно-биосферной программы, Международной программы «Человек и биосфера», программы Environmental Observance System (EOS), программы «Глобальное обучение и наблюдение с целью улучшения окружающей среды» (GLOBE), программы мониторинга пресных водоемов UNEP/Water и заключается прежде всего в информировании о состоянии окружающей среды.

Примером международного сотрудничества по проведению совместных измерений радиоактивности в окружающей среде на загрязненных в результате Чернобыльской аварии территориях стала тренировка мобильных лабораторий радиационного мониторинга Федерального ведомства радиационной защиты Германии и экипажей украинских организаций, в числе которых мобильная радиологическая лаборатория Государственного научно-технического центра по ядерной и радиационной безопасности. В рамках тренировок было отработано не только применение современных методов аэромобильной гамма-съемки, при поддержке вертолетов Федеральной полиции Германии, но и отбор проб почвы для определения плотности загрязнения почвы цезием-137, стронцием-90 и другими радионуклидами с целью актуализации картографической информации 1989 года.

Кто непосредственно осуществляет мониторинг

В Украине радиационный и радиационно-экологический мониторинг почв и поверхностных водоемов осуществляется организациями сферы управления Минагрополитики, Госводхоза, Госагентства лесных ресурсов, Госслужбы Украины по вопросам геодезии, картографии и кадастра, ГСП «Экоцентр», ГНИУ «Чернобыльский центр», которые принадлежат к сфере управления ГАЗО (мониторинг водных ресурсов, воздуха, почвы и биоты в зоне отчуждения и зоне безусловного (обязательного) отселения) ГУ «Институт охраны почв» («Госпочвохрана»), Украинский гидрометеорологический институт ГСЧС и НАНУ, ЦГО и УкрГМЦ, Институт геохимии окружающей среды НАНУ, лаборатории внешней дозиметрии предприятий ядерно-топливного цикла и специализированных предприятий по обращению с РАО в соответствии с Регламентов радиационного контроля.

Также на АЭС и площадках ГСП «Объединение “Радон”» действуют автоматизированные системы контроля радиационной обстановки (АСКРО), которые позволяют в режиме реального времени отслеживать радиационную ситуацию на промышленной площадке, в зоне наблюдения и санитарно-защитной зоне ядерных установок и объектов по обращению с РАО. Информация относительно значений мощности эквивалентной дозы отображается и доступна для ознакомления на сайтах АЭС, на сайте Министерства энергетики Украины и Госатомрегулирования.

О плотности загрязнения почвы радионуклидами можно узнать на сайте ГУ «Институт охраны почв», и на сайтах департаментов экологии и природных ресурсов областных государственных администраций, в отчетах ЦГО ГСЧС можно узнать о радиационном состоянии поверхностных вод. «Госпочвохрана» определяет удельную активность цезия-137 (ежегодно) и стронция-90 (один раз в 5 лет) в пахотном и подпахотном слоях почвы. Так, за период 2011 по 2015 годов было проведено обследование сельскохозяйственных угодий в 1930 хозяйствах общей площадью 19,8 млн га, проведено 9,6 млн лабораторных анализов 1,9 млн шт. образцов почвы на определение содержания в них 20-ти видов агрохимических показателей, в том числе и содержания радионуклидов.

Если в ходе систематических наблюдений выявлено увеличение мощности экспозиционной (эквивалентной) дозы 0,05 мР/ч (0,5 мкЗв/ч) и выше, то дежурный диспетчер немедленно информирует руководство предприятия, оперативного дежурного органа управления территориальной подсистемы ЕГС ГЗ (Единая государственная система гражданской защиты) и оперативного дежурного территориального органа ГСЧС, после чего уточняет данные путем осуществления измерений и направляет полученные данные дежурному диспетчеру ГСЧС. Их передают расчетно-аналитической группе, которая обобщает полученную информацию и должна подать ее в управление территориальных подсистем в ЕГС ГЗ.

В случае, когда ситуация требует перевода ЕДС ЦЗ в режим повышенной готовности, члены расчетно-аналитической группы прибывают на определенное для работы место, и осуществляют прогнозирование возможной радиационной и химической обстановки, согласно Методике наблюдений по оценке радиационной и химической обстановки, утвержденной Приказом МВД Украины № 986 от 27.11.2019.

Источники загрязнения окружающей среды радионуклидами

В результате аварии на ЧАЭС в окружающую среду — воздух, почву, водные артерии — попало значительное количество радионуклидов с различным периодом полураспада.

Некоторые из них, как, например, йод-131, имеют короткий период полураспада, другие — несколько десятилетий (цезий-137 — 30 лет, стронций-90 — 29), но полный распад цезия и стронция будет длится веками. И на протяжении всего этого времени они будут представлять опасность для окружающей среды и населения из-за роста доли продуктов их распада и накопления радионуклидов с длительным периодом полураспада, таких, как прометий-147, плутоний-239 и 240, америций-241. Также следует напомнить, что территория загрязнения не ограничивается зоной отчуждения и зоной безусловного (обязательного) отселения — в общем только в Украине последствия аварии ощутили на себе площади 53,5 тыс. км², из них 4 млн га лесов, 1,13 млн га — пахотных земель.

Часть почв, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС, были подвергнуты дезактивационных работам, при которых осуществлялись меры для уменьшения перехода изотопов в растения, иногда с срезанием верхнего слоя почвы и дальнейшего его захоронения в подпочву на глубину 30-35 см, что позволило снизить доступность радионуклидов растениями в 1,4-1,7 раз.

Радионуклидному влиянию подверглись и водные артерии, в частности Днепр, ведь именно в него впадает Припять — река, на берегу которой находится одноименный город-спутник ЧАЭС. Сейчас, спустя 35 лет после аварии, радиационная обстановка изменилась, однако существующая ситуация все еще представляет опасность и поэтому требует усиленного контроля и продолжение мониторинговых наблюдений. О результатах радиационного мониторинга рек зоны отчуждения можно узнать из Справки о состоянии радиационной безопасности и охраны труда в зоне отчуждения и безусловного (обязательного) отселения, подготовленную специалистами отдела радиационной безопасности, охраны труда и гражданской защиты ГАЗО Украины, ГСП «Экоцентр», сектора по охране труда и радиационной безопасности КМП ГП «ЦОТИЗ», о состоянии водоемов области, в том числе и ЧЗО, —из информационно-аналитических обзоров состояния окружающей среды.

Авария на ЧАЭС — далеко не единственный источник загрязнения окружающей среды радионуклидами. Таковы также промышленные ядерные взрывы (на территории Украины таких было осуществлено два — в Харьковской области в селе Крест (1972) и на шахте «Юнком» в Донецкой области (1979), сбросы объектов ядерной энергетики, производства ядерного топлива и переработке отработанного ядерного топлива — либо хотя и не в Украине, однако есть в соседней государства, места захоронения РАО, отходы уранодобывающей промышленности и тому подобное. В странах, обладающих арсеналами ядерного оружия, причиной загрязнения окружающей среды радионуклидами могут быть ее испытания и инциденты на складах, где она хранится.

Мониторинг радиоактивных веществ в почве

Почва — самое емкое и инертное звено, от которого зависит скорость распространения радионуклидов по пищевой цепи. Это многокомпонентная негомогенная сложная субстанция, чувствительна к влажности и атмосферных условий, которая может иметь различные адсорбирующие свойства, поэтому разная по составу почва по-разному взаимодействует с радионуклидами. Почва может влиять не только на внешнее, но и на внутреннее облучение, после попадания радионуклидов в организм с пищей и водой (из атмосферы — в почву, из почвы — в растения, из растений — в человеческий организм, или же из атмосферы в почву, оттуда — в растения, из растений — в организм животного, а затем — в организм человека через мясные и молочные продукты).

Источником загрязнения почв радионуклидами техногенного (антропогенного) происхождения, кроме упомянутых выше, также глобальные радиоактивные выпадения продуктов ядерных испытаний, некоторые химические удобрения (прежде всего, фосфорные), отходы ТЭС и др. Сложность и неоднозначность процессов, связанных с распространением радионуклидов, прежде всего техногенного происхождения, требуют целенаправленного постоянного наблюдения и анализа. Информацию об этом можно почерпнуть из «Периодического доклада по результатам X тура (2011—2015 гг.) агрохимического обследования земель» (Киев 2020).

Источник: «Периодический доклад по результатам X тура (2011—2015 гг.) агрохимического обследования земель» (Киев, 2020)

Почва состоит из твердых (минеральные, органические соединения), жидких (почвенный раствор), газообразных (воздушно-газовая грунтовая смесь) и живых (грунтовая флора и фауна) составляющих. Химические вещества в почве меняются, некоторые из них минерализуются и трансформируются в вещества, которые не влияют на живые организмы. Наибольшую буферную емкость и способность снижать негативное воздействие загрязнений имеют почвы с большим содержанием гумуса и большой поглощающей емкостью.Источник: «Периодический доклад по результатам X тура (2011—2015 гг.) агрохимического обследования земель» (Киев, 2020)

В зависимости от своего минерального состава, почвы имеют разное содержание природных радионуклидов. Но, как правило, естественная радиоактивность почвы в большинстве случаев не оказывает серьезного влияния на организм в отличие от радионуклидов техногенного происхождения, распространились в результате антропогенной деятельности и привела к загрязнению цезием-137 и стронцием-90. Их количество нестабильна, они находятся в постоянной динамике и по-разному взаимодействуют с почвой: цезий-137 прочно фиксируется минеральной частью почвы по типу изоморфного замещения в кристаллических решетках глинистых минералов, а стронций-90 взаимодействует преимущественно по типу ионного обмена с грунтовым впитывающим комплексом.

Важной особенностью существования радионуклидов в среде является их постоянная миграция радионуклиды с атмосферы оседают на растения и здания, смываются в почву или попадают туда с опавшими листьями, отшелушенные дольками коры и тому подобное. Далее часть из них поглощается корневыми системами растений, мигрирует телом растения, откуда может попадать в организмы людей и животных. В самом почве в это время происходит также вертикальная и горизонтальная биотическая (вследствие жизнедеятельности растений, грибов, микроорганизмов другой фауны) и абиотических (диффузия, лесиваж, перенос водными потоками и т.д.) миграция радионуклидов.

Так, в частности, горизонтальная миграция радионуклидов в почвах происходит вследствие ветрового переноса, лесных пожаров, движения транспорта, жизнедеятельности животных, разлива паводковых вод. Наиболее активная горизонтальная миграция радионуклидов характерна для легких почв, подвергающихся аграрной обработке, наименее активная характерна для тяжелых лесных почв. Интенсивная миграция радионуклидов из легких почв, вызванная вымыванием, может привести к повышению концентрации радионуклидов в водоемах, но способствует относительно быстрому очищению почв от радионуклидов.

Вертикальная миграция медленнее горизонтальной и составляет до двух сантиметров в год. Согласно исследованиям, проведенным в ЗОиЗБ(О)О, основная масса радионуклидов находится в течение значительного времени в пределах верхнего слоя почвы. Вертикальная миграция радионуклидов связана с аграрной деятельностью (вспашки, орошения, осушения), переносом радионуклидов корневыми системами растений, водным режимом, которые происходят в почве.

Вертикальная и горизонтальная миграция радионуклидов стали причиной того, что, по данным МЧС (теперь ГСЧС) Украины, за первые 20 лет после аварии на ЧАЭС площади с высокой плотностью загрязнения радионуклидами вследствие аварии на ЧАЭС перешли в зону менее интенсивного загрязнения, в том числе площадь территорий с уровнем загрязнения почвы более 555 кБк/м² уменьшилась в полтора раза, а с уровнями от 185 до 555 кБк/м² — почти вдвое.

Следует учитывать и то, что радионуклиды, которые находятся в почве, характеризуются свойствами самих изотопов, их концентрацией и скоростью передвижения, и определенным образом зависят от физических свойств почвы и его химического состава, климатическими показателями, особенностями ландшафта и тому подобное. Считается, что путем внесения в почву некоторых органических и неорганических соединений и осуществляя специальное подкисление можно повлиять на миграцию радионуклидов, что, в свою очередь, ускорит процесс очистки почвы от радионуклидов.

На міграцію радіонуклідів у також можуть впливати такі характеристики ґрунту:

• Поліфункціональність — на відміну від іонообмінних смол, в ґрунтах адсорбція іонів у різних місцях різна, що спричинено складним багатокомпонентним, багатомінеральним складом ґрунту.
• Полідисперсність — ґрунт складається із часток різного розміру, що впливає на кінетику абсорбції та десорбції іонів.
• Наявність органічних речовин — різні органічні речовини по-різному взаємодіють із радіонуклідами, деякі з них утворюють розчинні комплексні сполуки із мінеральними речовинами, які мають властивість «екранування», інші, як, наприклад, гумінові кислоти, що є складником гумусу, добре адсорбують стронцій. Саме тому в ґрунтах із значним вмістом гумусу міграція стронцію-90 буде дуже повільною.
• Наявність мікроорганізмів — деякі із живих мікроорганізмів можуть поглинати іони радіонуклідів під час метаболічних процесів та виділяти їх пізніше разом із органічними речовинам у навколишнє середовище.
• Здатність окремих мінералів фіксувати деякі іони, зокрема К+, Rb+, Cs+ та ін.
• Непостійність ґрунту — він легко змінюється під впливом атмосферних явищ, пори року, під дією антропогенного чинника тощо.

Радиоэкологический мониторинг почвы заключается в оценке показателей плотности его загрязнения радионуклидами, определение его типа, перспективы миграции радионуклидов (прежде всего цезия-137 и стронция-90) в растения и включения их в цепи питания. Особенно это важно, когда речь идет именно о земле сельскохозяйственного назначения (пашня, многолетние насаждения, сенокосы, пастбища и залежи), а затем возможно попадание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции.

Благодаря осуществлению радиационного мониторинга почв получают информацию не только о краткосрочных временных изменениях, но и определяют долгосрочные тенденции и осуществляют прогнозирование развития дальнейшей ситуации, что помогает оценить перспективы использования участков для различных видов сельскохозяйственного использования, строительства, рекреационных и других нужд.

Мониторинг радиоактивных веществ в воде и донных отложениях

В результате аварии на ЧАЭС в водосборов рек Припяти, Днепра, Десны и Днестра, которые являются главными водными артериями Украины, попало значительное количество радионуклидов. Для того, чтобы питьевая вода была радиационно безопасной, проводится строжайший контроль водоемов, из которых осуществляется водозабор.

В Украине о состоянии питьевой воды можно узнать из ежегодного «Национального доклада о качестве питьевой воды и состояние питьевого водоснабжения в Украине» Министерства развития общин и территорий Украины, которую готовят на основании материалов Минздрава, Министерства защиты окружающей среды, Минобороны и др., А также на сайте Центральной геофизической обсерватории имени Б. Срезневского и на ресурсах департаментов экологии и природных ресурсов областных государственных администраций.

Требования к качеству питьевой воды регулируются Государственными санитарными нормами и правилами (ГСанПиН) 2.2.4-171-10, по которым установлены предельно допустимые показатели удельной суммарной альфа- и бета-активности питьевой воды и радиационные показатели безопасности питьевой воды.

В упомянутом документе МАГАТЭ отмечается: «Регулирующий орган или другой национальный орган должны наладить процесс определения соответствия питьевой воды заказным уровням питьевой воды, опубликованным Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Рекомендуемые уровни ВОЗ для конкретных радионуклидов рассчитываются по общему критерию 0,1 мЗв в год для еды и питьевой воды».

«В случае, когда рекомендуемые уровни содержания радионуклидов в питьевой воде последовательно превышаются одним из них или их комбинацией, регулирующий орган или другой национальный орган должны принять решение о необходимости введения защитных мер или установить определенные ограничения», — говорится в том же документе.

С целью контроля уровня радиационного загрязнения осуществляется наблюдение за всеми основными реками Украины, местами водозаборов, водохранилищ, оросительных систем и подземных источников. Мониторинг поверхностных вод — это система последовательных периодических наблюдений, сбора и обработки информации о состоянии водных объектов, прогнозирования возможных изменений качества воды и разработка научно обоснованных рекомендаций для принятия управленческих решений по улучшению состояния открытых водных объектов.

Относительно имеющегося сейчас загрязнения водной среды радионуклидами, то, несмотря на все технологические барьеры, незначительная часть радионуклидов с АЭС все же попадает в водную среду.

Для контроля состояния подземных, поверхностных и грунтовых вод в связи с аварией на ЧАЭС и обустройством после нее пунктов захоронения и пунктов локализации РАО в ЗОиЗБ(О)О осуществляется постоянный мониторинг на гидрогеологических постах, осушительных и дренажных системах, скважинах, реках, озерах тому подобное.

В водной среде радионуклиды вступают во взаимодействие с имеющимися органическими и неорганическими веществами и испытывают реакции сорбции-десорбции, выпадают в осадок, поглощаются гидробионтами с последующим выделением с продуктами метаболизма, что и определяет уровень загрязнения воды радионуклидами. В общем взаимодействие радионуклидов с компонентами достаточно сложное, и включает в себя комплексообразование, гидролиз, образование коллоидов и суспензий. Поэтому специалисты, осуществляющих радиационный мониторинг воды, обращают внимание также на физико-химические формы существования радионуклидов, содержащихся в ней.

Адсорбция радионуклидов дном водоемов 

Как и почва, донный слой водоемов — это природное тело, образовавшееся под действием ряда природных факторов; он включает в себя органические и неорганические вещества. Как и почву, он легко адсорбирует радионуклиды и ионы в целом. Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу и на поверхность почвы, позже, под воздействием атмосферных осадков оказываются в водоемах, а если эти водоемы непроточные, то, с большой вероятностью, попадают на дно. В любом случае, следует иметь возможность осуществлять мониторинг и прогнозировать концентрацию радионуклидов в водоемах, особенно таких, в которые попали или могли попасть радиоактивные вещества.

Методика осуществления радиационного мониторинга почвы и воды

Осуществление радиационного мониторинга почвы предусматривает следующие этапы:

• полевая радиометрия, дозиметрия, которая заключается в измерении на местности;
• отбор проб
• подготовка проб к измерению;
• качественные и количественные измерения радионуклидов экспресс-методами;
• радиохимическое определения радионуклидов;
• радиометрия определенных радионуклидов и расчет активности.

Полевая радиометрия и дозиметрия является первым этапом радиационного контроля и мониторинга окружающей среды и имеет целью получение данных о фоновые уровни гамма-излучения и плотность потока радиоактивных частиц, позволяет получить информацию о радиационном состоянии территории.

Для отбора проб почвы используют специальные пробоотборники, которые позволяют достичь глубины 20 см и более. Если анализируют верхний слой почвы, то глубина отбора проб составляет примерно 5 см. Из полученного образца удаляют включения биотических и абиотических происхождения (камни, мусор, корни растений, остатки животных и т.п.), высушивают его, просеивают через сито с диаметром отверстий 1-2 мм при необходимости размалывают. Для отбора образцов донных отложений применяют зонды, илозасасывающие устройства, в частности устройство Цориго, грейфер Экмана-Берже, зонд Ленца и другие.

Отбор проб почвы для измерения цезия и стронция после установления однородности гамма-фоном на каждом участке выбирают квадрат площадью не менее 10×10 м, откуда берут индивидуальные пробы почвы на глубине пахотного слоя, после чего все пробы тщательно перемешивают, а затем из них формируют смешанную пробу весом 1-3 кг.

Отбирая пробы воды, чтобы результат измерения дал максимально правильную и репрезентативную картину, важно, чтобы образец содержал все компоненты и в тех же пропорциях, что и водоем в целом. Для большинства водоемов отбор проб осуществляют 7 раз в год: во время наводнения — на подъеме, максимуме и спаде; во время летней межени — при наименьшей затрате и при прохождении дождевого паводка; осенью перед тем, как лед скует водоем и во время зимней межени. По другой методике отбор проб проводят 4 раза в год (во время наводнения — на подъеме; при летней межени — при наименьшей затрате; осенью перед ледоставом и во время зимней межени).

Место отбора пробы выбирают, учитывая факторы, которые могут влиять на состав образца, в частности в притоки и источники, впадающих выше по течению. Состав воды зависит от места и времени отбора, атмосферных осадков, сезона и тому подобное. Поэтому отбор проб могут проводить точечно — чтобы узнать актуальное состояние, или последовательно — чтобы более обстоятельную информацию. Если речь идет о водоем с проточной водой, то место отбора выбирают там, где самая быстрая течение.

Для непрерывного автоматического отбора образцов применяют специальные установки, которые могут работать заданное количество времени (сутки, двое и т.д.) с определенной частотой отбора точечных проб.

Когда необходимо осуществить анализ поверхностных вод в водоемах со стоячей водой (водохранилищах, озерах или прудах) или реках с низкой скоростью течения и глубиной более 3-х метров, то осуществляют зональный отбор на разных глубинах с применением батометров.

Отбор проб подземных вод осуществляют с помощью скважин, колодцев и т. д. Во время отбора проб используют насосы, позволяющие выполнить измерение, или специальные пробоотборные стаканы, которые представляют собой металлический цилиндр с дном и местом для крепления веревки сверху. Диаметр пробоотборные стакана подбирают под диаметр трубы в скважине, обычно выбирают стаканы объемом от 1 л.

Во время отбора проб с помощью насоса прокачивают через него определенный объем воды, которая находилась в скважине, также водой из скважины тщательно споласкивают тару для пробы и отбирают необходимый объем пробы для выполнения измерений. Во время отбора пробы с помощью пробоотборной стакана, его опускают на веревке в трубу скважины ниже уровня заполнения, после наполнения стакан поднимают на поверхность. Первые порции отобранной воды обычно отвергают, после чего водой из скважины тщательно споласкивают тару для пробы и отбирают необходимый объем пробы для выполнения измерений.

Прием и предварительную обработку проб проводят в специальном помещении, оборудованном вытяжными и сушильными шкафами, муфельными печами, мельницами, cитовыми установками, устройствами для мытья посуды, тары и, в случае необходимости, проб. Спектр оборудования для подготовки проб почти неисчерпаемым и зависит от предполагаемого метода исследований, чувствительности средств измерения, радионуклидного состава и уровня загрязнения.

Обычно твердые пробы (почва, донные отложения и т.п.) готовят к выполнению измерений путем их гомогенизации (размола, просеивания, квартования т.д.), высушивание или озоления (если этого требует метод). Пробы биоты готовят по тому же принципу, только сначала их высушивают и, если нужно, озоляют, а потом размалывают и готовят к проведению анализа. Для подготовки проб воды могут использовать метод испарения или фильтрации через специальные фильтры и сорбенты. Кроме стандартных методов подготовки проб для применения аналитических средств гамма-, бета- и альфа-спектрометрии для определения определенных радионуклидов могут применяться методы с использованием ионообменных смол. В основе подготовки проб лежит метод концентрирования радионуклидов. Исходным результатом должно быть репрезентативна гомогенная проба необходимой для выполнения измерений навески или формы.

Экспресс-методы радиационного контроля применяют для оперативного выяснения ситуации относительно радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды. Экспресс методы основаны на измерении мощности дозы излучения от чисто вымытых и измельченных проб определенной массой, которые содержатся в литровой банке или сосуде Маринелли, и пересчете ее в единицы активности (Бк/кг). Такие экспресс-методы обычно применяют для определения удельной и объемной активности в пределах 2×10³–4×10⁴ Бк/л (кг).

При определении удельного и объемной активности бета-излучающих радионуклидов готовят «толстослойные» препараты (пробу измельчают) и измеряют скорость считывания частиц и выполняют математический расчет активности. Предел погрешности измерения в обоих случаях составляет 50%.

Для определения уровня радиоактивного загрязнения почвы и воды после отбора образцов и их подготовки осуществляют их анализ в лабораторных условиях.

Для измерения удельной активности радионуклидов широкого спектра в образцах почвы, поверхностных и подземных вод используют различные аналитические средства, в частности популярными методами являются альфа-, бета- и гамма-спектрометрия, жидкостно-сцинтилляционная спектрометрия.

Альфа-спектрометрия заключается в регистрации альфа-частиц, излучаемых источником в виде распределения высоты электрического импульса. Для этого могут применять полупроводниковый альфа-спектрометр (Alpha-Analyst, Canberra, США).

Для определения активности бета-излучения радионуклидов (свинец-210, висмут-210, стронций-90, иттрий-90) может использоваться радиометр-спектрометр УМФ-2000. Продолжительность измерения стронция на этом приборе продлится довольно значительное время, необходимое для естественного распада иттрия.

С помощью гамма-спектрометрического оборудования можно одновременно определить содержание многих радионуклидов, в частности калия-40, урана-238 и урана-235, тория-226 и других.

Для определения активности изотопов радия и трития, особенно в жидкостях, применяют жидкостно-сцинтилляционную спектрометрии.

Для измерения радиоактивности воды и сбросов могут применять проточный радиометр жидкости РЖБ-11М (предназначен для измерения удельной активности бета-излучающих радионуклидов в очищенных технологических водах), погружной блок детектирования БДИГ-31П2Ж — для измерения удельной активности в жидкой среде, количества бета и гамма-излучающих радионуклидов и другое оборудование.

Стоит отметить, что радиационный мониторинг осуществляется не только с использованием зарубежного оборудования, но и отечественного, и их разработки высоко ценятся не только в Украине, но и за рубежом. Так, в частности, на базе разработок СНПО «Импульс» (г. Северодонецк, Луганская обл.). Выпущено более 20 тыс. систем контроля, которые введены в эксплуатацию в Болгарии, Венгрии, Вьетнаме, Финляндии, Японии и других странах, а ПАО НПП «Радий» (г. Кропивницкий, Кировоградская обл.) в настоящее время является ведущим разработчиком и поставщиком современных I&C-систем и электротехнического оборудования для АЭС.

Сейчас усилия многих специалистов и Украины, и мира направлены на минимизацию последствий Чернобыльской аварии 1986 года и недопущения подобного в будущем, четко определены ответственные за проведение радиационного мониторинга организации, на основе полученной ими информации готовятся соответствующие доклады. В Украине функционируют системы мониторинга АСКРО и система поддержки принятия решений RODOS. Разработана и постоянно совершенствуется нормативно-правовая база, налажена международное сотрудничество и обмен опытом со странами ЕС и США.

Ряд организаций, среди которых и Государственный научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности, оснащены мобильными лабораториями радиационной разведки, которые могут качественно и оперативно провести анализ радиационной ситуации, однако необходимость в обновлении парка средств измерительной техники остается актуальной для страны. Сейчас этот процесс с помощью национальных производителей радиометрического и дозиметрического оборудования и зарубежных партнеров таки осуществляется.

Надо отметить, что украинские специалисты постоянно повышают уровень своих знаний и совершенствуют навыки путем участия в специализированных семинарах, учениях, тренировках, ведь обеспечение приемлемого для общества уровня ядерной и радиационной безопасности — процесс непрерывный, ключевое место в котором принадлежит получения своевременной и достоверной информации о радиационном состояние объектов, окружающей среды и среды обитания человека.

Редакция веб-сайта Uatom.org.