Зинова АИ Исследование естественного фона радиоак

Исследовательская работа
Исследование естественного фона
радиоактивности среды обитания
человека в г. Бирск РБ и его окрестностях
Выполнили:
Зинова А.И.
Зинов В.И.
Руководитель:
Зинов И.А.
Актуальность работы
На
фоне
участившихся
случаев
онкологических
заболеваний в городе Бирске и районе встает вопрос
выяснения причины этого явления. Одной из причин данного
заболевания может быть неблагоприятная радиационная
обстановка среды обитания. Кроме того имеются подозрения
жителей города зафиксировавших аномальный уровень
радиации автомобильными дозиметрами. Ходили слухи о
захоронениях отходов в районе «Змеиной горы» в
«Орешнике», а также ботаники находили растения,
тяготеющие к повышенной радиации, в частности, астрагал.
Поэтому исследование связанное с изучением этой
обстановки являются весьма актуальными.
Цель работы: изучить радиационную обстановку города
Бирска и его окрестностей.
Задачи исследования:
- провести аналитический обзор источников информации по
вопросам теории радиации и радиоактивности, изучить методы и
оборудование для ее исследования;
- исследовать плотность потока β-излучения с внутренних
поверхностей жилого помещения;
- исследовать удельную активность радионуклида цезий-137 в
водных источниках;
- исследовать естественную радиоактивность зоны проживания
человека
- провести мониторинг г.Бирска и прилегающих территорий на
предмет оценки мощности полевой эквивалентной дозы γизлучения.
Гипотеза:
повышенная опасность онкозаболеваний в
городе Бирске и Бирском районе из-за
повышенного радиационного фона.
Методы исследования:
мониторинг естественного фона территории,
зоны проживания человека
и воды
инструментальным методом.
1. Исследование плотности потока β-излучения с внутренних
поверхностей жилого помещения
Методика проведения исследований загрязненности поверхности β-излучающими
радионуклидами проводилось в соответствии с инструкцией по применению прибора:
Алгоритм работы следующий:
1.Устанавливаются движки прибора в соответствии видам проводимого исследования.
2.Прибор подносится к исследуемой поверхности. Между прибором и поверхностью
помещается крышка коробочки прибора(пластиковая прокладка), или прибор удаляется на
расстояние 1,1-1,2 м.
3.Производится замер фонового показания прибора φф.
4.Снимается задняя крышка-фильтр прибора, и прибор ставится непосредственно на
исследуемую поверхность, обращая цилиндрические датчики излучения к поверхности.
5.Производится замер измерительного показания, φи.
6.Определяется величина загрязненности поверхности
7.Величина загрязненности поверхности вычисляется по формуле:
где φ - плотность потока β-излучения с поверхности в частицах в секунду с квадратного
сантиметра [1/(с∙см2)];
К1 – коэффициент, равный 0, 01;
φи – показание прибора со снятой крышкой;
φф – показание прибора, соответствующее внешнему радиационному фону γ-излучения.
Результаты исследования представлены в таблице 1.
1. Плотность потока β-излучения с внутренних
поверхностей жилого помещения
№
п/п
Род поверхности
φ,
φф
φи
φи-φф
1/(с∙см2)
1
Стекломагнезитовые листы
9,2
9,6
0,4
0,004
2
Бетонный пол, ДВП
7,8
9,3
1,5
0,015
3
Бетонный пол
10,0
11,3
1,3
0,013
4
Дощатый пол
9,5
10,3
0,8
0,008
5
Ламинированный ДСП (новая мебель)
9,3
9,1
-0,2
0
6
Ламинированный ДСП (старая
мебель)
10,5
10,1
-0,4
0
7
Дверь МДФ
10,5
10,6
0,1
0,001
8
Подоконник(полипропилен)
10,8
10,2
-0,6
0
9
Стальная печь
10,3
9,8
-0,5
0
9,25
20,9
11,65
0,117
10,25 21,95
11,7
0,117
10 Поверхность монитора компьютера
11
Поверхность экрана телевизора
Вывод по исследованию:
Допускаемая плотность потока бета-излучения с
поверхности продуктов составляет 50 частиц с
квадратного
сантиметра
в
минуту,
или
50/60=0,83 1/(с∙см2) [5].
Исследования показали, что большинство
поверхностей излучают до 1,8% от допускаемого, и
лишь экраны телевизора и монитор компьютера с
электроннолучевой
трубкой
излучают
фон
до
0,1171/(с∙см2), что составляет 14,1% от допускаемого.
2. Исследование удельной активности радионуклида
цезий-137 в водных источниках
Методика проведения исследований удельной активности радионуклида цезий137 в воде проводилось в соответствии с инструкцией по применению прибора
Алгоритм работы :
1. Устанавливаются движки прибора в соответствии видам проводимого
исследования.
2. Заполняется измерительная кювета (крышка прибора) заведомо чистой в
радиационном отношении водой до метки-буртика внутри кюветы (Рис. 2).
3. Прибор устанавливается на кювете.
4. Производится замер фоновых показаний прибора.
5. Кювета освобождается и просушивается.
6. Емкость заполняется исследуемым веществом (водой) до той же метки.
7. Снимаются замеры (Рис. 1).
8. Определяется величина загрязненности вещества (воды) Аm, Бк (Табл. 2).
9. Результаты фонового показания Аф и показания на измеряемой субстанции Аизм
определяются как среднее арифметическое из пяти замеров,
где К2 – пересчетный коэффициент, равный 20.
Рис. 1. Забор проб воды
Рис. 2. Исследование удельной активности
радионуклида цезий-137 в водных источниках
2. Удельная активность радионуклида цезий137 в водных источниках
№п/п
Источник
Аm, Бк/кг
1
Колодец, г.Бирск, мкр. Плодосовхоз (глубина 8м)
0
2
Артезианская скважина, с. Силантьево (глубина
20м)
76
3
Артезианская скважина, г.Бирск, мкр. Солнечный
(глубина 22м)
160
4
Родник, Соколок.
152
5
Родник «Три братца»
244
6
Родник «Солянка-1»
176
7
Родник «Солянка-2»
128
8
Водопровод, г.Бирск (Костаревский водозабор)
312
9
Водопровод, с Николаевка, каптаж родников
144
10
Открытый водоток, д.Пономаревка
0
Вывод по исследованию:
Из результатов исследований видно, что вода ни одного из источников
не имеет высоких значений удельной радиоактивности. Все они имеют
примерно одинаковый радиационный фон.
Разницу в уровнях радиоактивности можно объяснить тем, что вода из
источников №3,4,5,6,7,9 поднята или вытекает из более глубоких слоев
земли, где имеются породы обладающий большей радиационной
активностью, и/или в этих породах имеется радон. Вода с костаревского
водозабора (№8) – это бельская вода, профильтрованная через аллювий
поймы Белой.
С учетом того, что сама бельская вода может иметь чуть повышенную
радиоактивность из-за ряда промышленных предприятий и больших
городов, расположенных выше по течению, а так же вторичное загрязнение
от старого водопровода.
Вода в источниках №1,2,10 имеет минимальный уровень естественного
фона в результате того, что, возможно, сформирована верховодкой.
Максимальный относительный уровень радиоактивности имеет вода в
бирском водопроводе, получаемая с костаревского водозабора, который
равен 312 Бк/кг, что составляет чуть больше 1/12 части от максимально
допустимого 3700 Бк/кг. Следовательно, биряне имеют очень хорошую в
радиационном отношении питьевую воду.
3. Исследование естественной
радиоактивности зоны проживания
человека
В связи с тем, что мощность γ-излучения в некоторых местах
пребывания человека отличаются от полевой радиоактивности в данной
географической точке были произведены замеры в следующих местах,
указанных в таблице 3.
Учитывая, что допустимая мощность γ-излучения оценивается в 50
мкР/ч, все рассмотренные зоны возможного пребывания человека
находятся вне зоны риска. Чуть повышенный фон нового пеноблочного
дома, видимо, обусловлен материалами. В подвале деревянного дома
замеры были сняты в приямке, где, возможно, собрался радон со всей
площади дома и от сжигаемого газа. Нужно отметить интересный момент,
что при измерении радиоактивности в колодце первая серия замеров, когда
крышка колодца была только что открыта, показала средний результат 13,7
мкР/ч, а уже через 5-7 минут следующая серия показала результат 11,8 мкР/ч.
При этом наблюдалось весьма интенсивный воздухообмен («тяга»), в
процессе которого, возможно, радон быстро выветрился.
3. Исследование естественной радиоактивности
зоны проживания человека
№п/п
мощность γизлучения,
мкР/ч
14,31
Место измерения
1
Пеноблочный частный дом (мкр. Плодосовхоз)
2
Кирпичный многоквартирный дом (180-ый квартал)
12,47
3
Деревянный дом (с.Силантьево)
12,77
4
5
Мелкий
подвал
пеноблочного
дома
Плодосовхоз)
Подвал деревянного дома (с.Силантьево)
6
Погреб (с.Силантьево)
12,14
7
Колодец (мкр. Плодосовхоз)
12,75
(мкр.
13,20
15,57
Вывод по исследованию:
В общем и целом данное исследование показало, что
радиоактивный фон зоны пребывания человека мало
отличается от полевого фона.
4. Мониторинг г.Бирска и прилегающих территорий на
предмет оценки мощности полевой эквивалентной дозы γизлучения
Целью данного исследования являлось построение карты мощности
полевой эквивалентной дозы γ-излучения . Для этого были проведены
замеры (Рис.3) значительного количества точек в исследуемой зоне (59
точек – г.Бирск, 3 точки – с.Пономаревка, а так же замеры в с. Силантьево и
с.Николаевка бирского района РБ). При этом в каждой точке проводилось
от 1 до 8 замеров. Уровень дозы γ-излучения оценивались, в основном, по
трем замерам. В качестве истинного значения принималось среднее
арифметическое. Замеры делались в режиме «точный» - 270-280 с/замер,
при котором обеспечивается заявленная точность прибора.
Замеры проводились в узлах триангуляционной сетки, шаг которой
составлял 300-600 м в местах наибольшей плотности населения города, 6002000 м на периферии. Интерполяция ребер треугольников осуществлялась
вручную с помощи листа кальки (Рис. 4), расчерченного параллельными
прямыми и иголки. При этом используется теорема Фалеса. Точки с
одинаковым уровнем радиационного фона соединялись плавными кривыми
– изолиниями. Шаг изолиний выбран 0,5 мкР/ч. (0,005 мкЗв/ч.)
Рис.3. Замер мощности полевой эквивалентной
дозы γ-излучения
Рис. 4. Построение
изолиний
Алгоритм построения изолиний
1. Формируется карта территории. Карта снята с помощью программыпросмоторщика банка космических снимков и карт сети Интернет , которая называется
SAS.Планета 120808. Использована карта Navitel. Для этого были получены скриншоты,
сформированные программой ScreenShot v3.1, которые были «сшиты» и форматированы в
среде Photoshop 7.0, от фирмы Adobe
2. На карту наносятся точки со значениями мощности полевой эквивалентной дозы
γ-излучения (Рис. 5).
3. Строится триангуляционная сетка таким образом, что бы треугольники
получились по возможности равносторонними. При прочих равных условиях
предпочтение следует отдавать линиям, имеющим наибольшую разность значений между
концами (Рис. 6).
4. На ребрах пирамид, образованных треугольниками , находим точки
соответствующим уровнем радиации с «круглыми» значениями, равными выбранным
значениям изолиний.
5. Через полученные точки были проведены изолинии (Рис. 7). Изолинии
соответствующие целым значениям радиационного фона подписывались. Цифры принято
располагать таким образом, что бы их верх был направлен к высшему значению
рассматриваемого параметра.
6. Вспомогательная триангуляционная сетка, как правило, удаляется. Так же могут
быть удалены и точки-вершины сетки, в которых проводились замеры, если не
желательно загромождать карту дополнительной информацией (Рис. 8).
Все этапы построения карты изображены на рисунках 5-8.
Формирование карты графической информации было осуществлено в
среде Macromedia Flash MX.
При исследовании радиоационного фона города Бирска были
запланированы точки замеров, при этом учитывались кроме плотности
населения так же и рассказы, мнения, суждения жителей города по поводу
радиации, поскольку люди увидев нас за нашей работой проявляли живой
интерес и неподдельный энтузиазм, так как каждый понимает, что это наша
среда обитания, это информация важна для здоровья и жизни. Например
был указано, что повышенный радиационный фон может быть на Соколке» в
овраге, поскольку ботаники находили там растения, тяготеющие к
повышенной радиации, в частности, астрагал. У больничного городка – ктото заметил повышенную радиацию с помощью автомобильного
радиометра. Ходили слухи о захоронениях в районе «Змеиной горы» в
«Орешнике». Все эти участки были нами тщательно обследованы, и, к
счастью, каких либо аномальных явлений нами не обнаружено.
Рис. 5. Нанесение точек со значениями мощности полевой
эквивалентной дозы γ-излучения
Рис. 6. Нанесение триангуляционной сетки
Рис. 7. Проведение изолиний по интерполированным
линиям сетки
Рис. 8. Удаление вспомогательных построений
Вывод по исследованию:
Анализируя полученную карту нужно отметить, что средний радиационный
фон на основной части территории города составляет 11-12 мкР/ч, то есть картина
практически «плоская», и изменения лежат практически в пределах погрешности
инструмента. Эти изменения могут определятся флуктуацией измеряемой физической
величины в зависимости от достаточно случайного количества гамма-частиц,
пронизывающих ионизационные камеры дозиметра. И если попытаться еще раз
построить подобную карту, то, возможно, она будет выглядеть несколько по-другому.
Но тем не менее на северо-востоке и юго-западе исследуемой территории
наблюдается ощутимое повышение радиационного фона. Аномальной так же
является точка пересечения улиц Кольцевая и Республиканская (на въезде в мкр.
Солнечный) где зафиксирован уровень радиации 14,2 мкР/ч, что можно объяснить
недостоверностью замера (был лишь один замер), или же там следует провести более
тщательные исследования.
Отметим, что северный конец микрорайона Солнечный упирается в долину
реки Бирь, вдоль которой, возможно, проходит локальный тектонический разлом, к
которому, как правило, приурочено некоторое повышение радиационного фона. В югозападном же краю расположен минерализованный родник Солянка, который
образовал карстовый пояс, проходящий через села Пономаревку, Николаевку, и
уходящий по направлению к селу Суслово с развитой системой карстовых
образований: провалов, озер, и по всей видимости, обширных подземных полостей, по
которым, возможно, к Солянке стекает радон. Но, поскольку, в указанных зонах
замеров было достаточно мало, то для выявления более объективной картины
требуются дополнительные исследования.
Выводы по работе:
1. При выполнении работы были рассмотрены и изучены
основные понятия, связанные с таким физическим явлением, как
радиация, изучены методы и приборы ее исследования, методы
построения изолиний, а так же ряд компьютерных программ.
2. Были исследованы такие аспекты радиационной обстановки
среды обитания бирян, как: определение плотности потока бетаизлучения
с
наиболее
распространенных
поверхностей,
встречающихся в обыденной жизни; выяснение удельной
активности радионуклида цезий-137 в питьевой воде и воде
поверхностных источников; оценен фон гамма-излучения в разных
зонах проживания человека, а так же построена карта мощности
полевой эквивалентной дозы гамма-излучения территории города
Бирска и его ближайших окрестностей.
3. Проведенные исследования со всей полнотой доказали, что
в радиационном отношении среда обитания жителей города Бирск
исключительно благоприятна, и гипотеза о связи онкологических
заболеваний и неблагоприятной радиоактивной обстановке среды
обитания не подтвердилась.
Благодарим за
внимание