radhydРадиационная гигиенаRadiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene1998-426X2409-9082NIIRG10.21514/1998-426X-2026-19-3-117-125radhyd-1395Research ArticleРадиационные измеренияRadiation measuRementsСравнение полевого и лабораторного методов измерений удельной активности природных радионуклидов в почвеComparison of field and laboratory methods to measure activity concentration of natural radionuclides in soilРамзаевВ. П.RamzaevV. P.

Рамзаев Валерий Павлович кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории внешнего облучения

197198, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8

Valery P. Ramzaev Candidate of Medical Sciences, Leading Researcher of the Laboratory of External Exposure

8, Mira Str., Saint Petersburg, 197198

https://orcid.org/0000-0003-2387-7051СапрыкинК. А.SaprykinK. A.

Сапрыкин Кирилл Александрович старший научный сотрудник, заведующий лабораторией дозиметрии природных источников 

Санкт-Петербург

Kirill A. Saprykin Senior Researcher, Head of the Laboratory for Dosimetry of Natural Sources of Radiation

Saint Petersburg

https://orcid.org/0009-0007-6179-1394БарковскийА. Н.BarkovskyA. N.

Барковский Анатолий Николаевич руководитель Федерального радиологического центра, главный научный сотрудник 

Санкт-Петербург

Anatoly N. Barkovsky Head of the Federal Radiological Centre

Saint Petersburg

https://orcid.org/0000-0002-6489-3974БратиловаА. А.BratilovaA. A.

Братилова Анжелика Анатольевна старший научный сотрудник, заведующая лабораторией внутреннего облучения

Санкт-Петербург

Anzhelika A. Bratilova Senior Researcher, Head of the Internal Radiation Laboratory

Saint Petersburg

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияSaint Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human WellbeingRussian Federation202618102026193117125Copyright © Рамзаев В.П., Сапрыкин К.А., Барковский А.Н., Братилова А.А., 20262026Рамзаев В.П., Сапрыкин К.А., Барковский А.Н., Братилова А.А.Ramzaev V.P., Saprykin K.A., Barkovsky A.N., Bratilova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.radhyg.ru/jour/article/view/1395

Полевая гамма-спектрометрия является распространенным методом определения удельной активности природных радионуклидов в почве на месте (in situ). Однако этот метод нуждается в сравнении с лабораторными методами. Цель исследования cравнение полевого и лабораторного методов измерения УА 226Ra, 232Th и 40K в почве при наличии поверхностного радиоактивного загрязнения 137Cs. Материалы и методы: Полевые измерения с одновременным отбором проб почвы были проведены на 10 огородных участках, расположенных в шести населенных пунктах зоны радиоактивного загрязнения (137Cs) Брянской области России. Полевые измерения были выполнены с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра-дозиметра МКС-АТ6101Д фирмы АТОМТЕХ (Беларусь). Для лабораторных измерений использовали полупроводниковый гаммаспектрометр фирмы ORTEC (США). Результаты исследования и их обсуждение: Статистически значимых различий между двумя методами определения удельной активности природных радионуклидов в почве не было выявлено (критерий Вилкоксона, p > 0,05). Коэффициент корреляции Спирмена был равен 0,87, 0,77 и 0,89 для 232Th, 226Ra и 40K соответственно. Максимальное расхождение между результатами, полученными в полевых условиях и в лаборатории, cоставило 32 %; в среднем разница варьировала от 2 до 8 %. Наибольшие различия были обнаружены в отношении 226Ra. В значительной мере это связано с неопределенностью измерений, которая для этого радионуклида, по сравнению с 232Th и 40K, была самой высокой как в полевых, так и в лабораторных измерениях. Заключение: Выполненное сличительное исследование показало, что результаты, полученные с использованием полевой гамма-спектрометрии в условиях загрязнения территории техногенным радионуклидом 137Cs, хорошо согласуются с результатами лабораторных измерений. Корректировки значений удельной активности, получаемых с применением градуировки, которая была выполнена фирмой-изготовителем портативного гамма-спектрометра-дозиметра МКС-АТ6101Д, не требуется.

Field gamma spectrometry is a common method for determining activity concentration of natural radionuclides in soil in situ. However, the method requires comparison with laboratory methods. Aim of the study: Comparison of field and laboratory methods for measuring activity concentration of[226] Ra,[232] Th and 40K in soil in the presence of surface radioactive contamination with 137Cs. Materials and Methods: Field measurements and soil sampling were carried out simultaneously at 10 kitchen garden plots located in six settlements of radioactively contaminated ([137] Cs) zone of the Bryansk region of Russia. In situ measurements were performed using the MKS-AT6101D scintillation gamma spectrometer-dosimeter from ATOMTEX (Belarus). For the laboratory measurements, a semiconductor gamma spectrometer from ORTEC (USA) was used. Results and Discussion: No statistically significant differences were found between the two methods for determining activity concentration of the natural radionuclides in soil (Wilcoxon test, P > 0.05). The Spearman’s correlation coefficient was 0.87, 0.77, and 0.89 for[232] Th,[226] Ra, and[40] K, respectively. The maximum discrepancy between the laboratory and in situ results was 32 %; on average, the difference ranged from 2 to 8 %. The largest differences were found for[226] Ra. This is mainly due to the measurement uncertainty, which was highest for this radionuclide, compared to[232] Th and[40] K, in both field and laboratory measurements. Conclusion: The comparison study showed that the results obtained using field gamma spectrometry under conditions of contamination of the territory with the technogenic radionuclide[137] Cs were in good agreement with the results of laboratory measurements. There is no need to adjust the activity concentration values obtained using calibration, which was performed by the manufacturer of the portable gamma spectrometerdosimeter MKS-AT6101D.

почваприродные радионуклиды[226] Ra[232] Th[40] Kудельная активностьin situсличениеsoilnatural radionuclides[226] Ra[232] Th[40] Kactivity concentrationin situcomparisonReferencesRamzaev V., Yonehara H., Hille R. et al. Gamma-dose rates from terrestrial and Chernobyl radionuclides inside and outside settlements in the Bryansk Region, Russia in 1996–2003 // Journal of Environmental Radioactivity. 2006. Vol. 85. P. 205–227.Baeza A, Corbacho JA, Guillin J. Accuracy associated with the activity determination by in situ gamma spectrometry of naturally occurring radionuclides in soils. Journal of Environmental Radioactivity. 2016;162–163: 219–224. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.05.024.Baeza A., Corbacho J.A., Guillin J. Accuracy associated with the activity determination by in situ gamma spectrometry of naturally occurring radionuclides in soils // Journal of Environmental Radioactivity. 2016. Vol. 162–163. P. 219–224. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.05.024.Bangotra P, Mehra R, Kaur K, Jakhu R. Study of natural radioactivity (226Ra, 232Th and 40K) in soil samples for the assessment of average effective dose and radiation hazards. Radiation Protection Dosimetry. 2016;171(2): 277–281. DOI: 10.1093/rpd/ncw074.Bangotra P., Mehra R., Kaur K., Jakhu R. Study of natural radioactivity (226Ra, 232Th and 40K) in soil samples for the assessment of average effective dose and radiation hazards // Radiation Protection Dosimetry. 2016. Vol. 171, No. 2. P. 277281. DOI: 10.1093/rpd/ncw074.Hassan NM, Kim YJ, Jang J, Chang BU, Chae JS. Comparative study of precise measurements of natural radionuclides and radiation dose using in-situ and laboratory γ-ray spectroscopy techniques. Scientific Reports. 2018;8: 14115. DOI:10.1038/s41598-018-32220-9.Hassan N.M., Kim Y.J., Jang J. et al. Comparative study of precise measurements of natural radionuclides and radiation dose using in-situ and laboratory γ-ray spectroscopy techniques // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. P. 14115. DOI: 10.1038/s41598-018-32220-9.Bernhardsson С, Ramzaev V, Dvornik A, Jönsson M, Pédehontaa-Hiaa G,Vodovatov A, et al. Activity concentration of 137Cs and natural radionuclides in soil around the Belarusian nuclear power plant in pre-commissioning period. Radiation Protection Dosimetry. 2026:1–15. DOI: 10.1093/rpd/ncag063.Bernhardsson С., Ramzaev V., Dvornik A. et al. Activity concentration of 137Cs and natural radionuclides in soil around the Belarusian nuclear power plant in pre-commissioning period // Radiation Protection Dosimetry. 2026. P. 1–15. DOI: 10.1093/rpd/ncag063.Benke RR, Kearfott KJ. Comparison of in situ and laboratory gamma spectroscopy of natural radionuclides in desert soil. Health Physics. 1997;73(2): 350–361.Benke R.R., Kearfott K.J. Comparison of in situ and laboratory gamma spectroscopy of natural radionuclides in desert soil // Health Physics. 1997. Vol. 73, No. 2. P. 350–361.Miller KM, Shebell P, Monetti MA, Klemic GA, Venkataraman R, Fisher E. et al. An intercomparison of in situ gamma-ray spectrometers. Radioactivity and Radiochemistry. 1998;9(4): 27–40.Miller K.M., Shebell P., Monetti M.A. et al. An intercomparison of in situ gamma-ray spectrometers // Radioactivity and Radiochemistry. 1998. Vol. 9, No. 4. P. 27–40.Al-Masri MS, Doubal AW. Validation of in situ and laboratory gamma spectrometry measurements for determination of ²²⁶Ra, ⁴⁰K and ¹³⁷Cs in soil. Applied Radiation and Isotopes. 2013;75: 50–57. DOI: 10.1016/j.apradiso.2013.01.009.Al-Masri M.S., Doubal A.W. Validation of in situ and laboratory gamma spectrometry measurements for determination of ²²⁶Ra, ⁴⁰K and ¹³⁷Cs in soil // Applied Radiation and Isotopes. 2013. Vol. 75. P. 50–57. DOI: 10.1016/j.apradiso.2013.01.009.Biblin AM, Varfolomeeva KV, Sednev KA, Ivanov SA, Repin VS, Georgieva AG. Modern radiation-hygienic state of the territories of the Globus-4 and Gorizont-1 peaceful nuclear explosions in the Komi Republic. Radiatsionnaya gygiena = Radiation Hygiene. 2024;17(1): 121–130. (In Russian). DOI: 10.21514/1998-426X2024-17-1-121-130.Библин А.М., Варфоломеева К.В., Седнев К.А. и др. Современное радиационно-гигиеническое состояние территорий проведения мирных ядерных взрывов «Глобус4» и «Горизонт-1» в Республике Коми // Радиационная гигиена. 2024. Т. 17, № 1. С. 121–130. DOI: 10.21514/1998426X-2024-17-1-121-130.Arefyeva DV, Firsanov VB, Kuruch DD, Bryukhov RE, Tarita VA. Gamma scintillation spectrometer calibration using the method of mathematical modeling. Radiatsionnaya gygiena = Radiation Hygiene. 2020;13(4): 93–100. (In Russian). DOI: 10.21514/1998-426X-2020-13-4-93-100.Арефьева Д.В., Фирсанов В.Б., Куруч Д.Д. и др. Градуировка сцинтилляционного спектрометра гамма-излучений с применением метода математического моделирования // Радиационная гигиена. 2020. Т. 13, № 4. С. 93–100. DOI: 10.21514/1998-426X-2020-13-4-93-100.IAEA. Reference products for environment and trade. Available on: https://analytical-reference-materials.iaea.org/radionuclide s (Accessed 10.02.2026).IAEA. Reference products for environment and trade. URL: https://analytical-reference-materials.iaea.org/radionuclides. (Дата обращения: 10.02.2026).Ramzaev V, Bernhardsson C, Vodovatov A, Chipiga L, Nekrasov V, Dvornik A. Ambient dose equivalent rates of gamma radiation from natural radionuclides and 137Cs at grasslands and forests in the area of the Belarusian NPP in the pre-commissioning period (2019). Radiation Protection Dosimetry. 2024;200(5): 496–503. DOI: 10.1093/rpd/ncae016.Ramzaev V., Bernhardsson C., Vodovatov A. et al. Ambient dose equivalent rates of gamma radiation from natural radionuclides and 137Cs at grasslands and forests in the area of the Belarusian NPP in the pre-commissioning period (2019) // Radiation Protection Dosimetry. 2024. Vol. 200, No. 5. P. 496–503. DOI: 10.1093/rpd/ncae016.Yücel H, Özgür M, Dikmen H. Characterization and calibration of a portable HPGe detector for in situ gamma-ray spectrometry using large-sized calibration pads. Radiation Protection Dosimetry. 2026: 1–17. DOI: 10.1093/rpd/ncag049.Yücel H., Özgür M., Dikmen H. Characterization and calibration of a portable HPGe detector for in situ gamma-ray spectrometry using large-sized calibration pads // Radiation Protection Dosimetry. 2026. P. 1–17. DOI: 10.1093/rpd/ncag049.IAEA. Guidelines for radioelement mapping using gamma-ray spectrometry data. IAEA-TECDOC-1363. International Atomic Energy Agency; 2003.IAEA. Guidelines for radioelement mapping using gamma-ray spectrometry data. IAEA-TECDOC-1363. International Atomic Energy Agency, 2003.IAEA. Radioelement mapping. IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-1.3. International Atomic Energy Agency; 2010.IAEA. Radioelement mapping. IAEA Nuclear Energy Series No. NF-T-1.3. International Atomic Energy Agency, 2010.Scientific and Production Enterprise «ATOMTEX». Instruments and technologies for nuclear measurements and radiation monitoring. Available on: https://atomtex.com/site s/default/files/catalogue_en.pdf. (Accessed: 02.07.2026).Научно-производственное унитарное предприятие «АТОМТЕХ» ОАО «МНИПИ». Приборы и технологии для ядерных измерений и радиационного контроля. URL: https://atomtex.com/sites/default/files/catalogue_ru.pdf. (Дата обращения: 16.02.2026).Zhukousky A, Kutsen S, Khrutchinsky A, Tolkachev A, Guzov V, Kozhemiakin V, et al. Impact range estimation of polluted soil area for radiation monitoring by «in situ» method. Pribory i metody izmereniy = Devices and Methods of Measurements. 2014;(1): 119–125. (In Russian).Жуковский А.И., Кутень С.А., Хрущинский А.А. и др. Оценка области влияния загрязненного участка почвы при решении задач радиационного мониторинга методом «in situ» // Приборы и методы измерений. 2014. № 1. С. 119–125.Kormanovskaya TA, Kononenko DV, Venkov VA, Ivanov SA, Berezhnoy VV. Experience of remediation of sites contaminated with radionuclides on the example of the territory of the Mosrentgen plant. Radiatsionnaya gygiena = Radiation Hygiene. 2018;11(3): 107–114. (In Russian). DOI: 10.21514/1998-426X2018-11-3-107-114.Кормановская Т.А., Кононенко Д.В., Венков В.А. и др. Опыт реабилитации объектов, загрязненных радионуклидами, на примере участка территории завода «Мосрентген» //Ekidin A, Vasiliev A, Vasyanovich M, Nazarov E, Pyshkina M, Nichiporchuk A, et al. Field methods for studying the radiation situation in the area of the Belarusian NPP in the pre-operational period. ANRI = ANRI. 2020;(2): 31–44. (In Russian).Радиационная гигиена. 2018. Т. 11, № 3. С. 107–114. DOI: 10.21514/1998-426X-2018-11-3-107-114.Yarmoshenko I, Vasilyev A, Ekidin A, Pyshkina M, Malinovsky G, Onishchenko A, et al. Non-destructive measurements of natural radionuclides in building materials for radon entry rate assessment. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2021;328(2): 727–737. DOI: 10.1007/s10967-021-07690-3.Екидин А.А., Васильев А.В., Васянович М.Е. и др. Полевые методы исследования радиационной обстановки в районе размещения Белорусской АЭС в предэксплатационный период // АНРИ. 2020. № 2. С. 31–44.Sobakin PI, Chevychelov AP, Gorokhov AN. Radiogeochemistry of soils and sands of the monazite placer in South Yakutia. Pochvovedenie = Soil Science. 2021;(12): 1549–1563. (In Russian). DOI: 10.31857/S0032180X2112011X.Yarmoshenko I., Vasilyev A., Ekidin A. et al. Non-destructive measurements of natural radionuclides in building materials for radon entry rate assessment // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2021. Vol. 328, No. 2. P. 727–737. DOI: 10.1007/s10967-021-07690-3.Rääf C, Jönsson M, Bernhardsson C. Revisiting external dose rate and ground deposition of Chornobyl fallout in the Gävle region in Sweden: comparison between estimates from soil sampling vs in situ measurements using a field portable NaI(Tl) gamma spectrometer. Radiation Protection Dosimetry. 2025;201(13–14): 941–947. DOI: 10.1093/rpd/ncaf040.Собакин П.И., Чевычелов А.П., Горохов А.Н. Радиогеохимия почв и песков территории монацитовой россыпи в Южной Якутии // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1549–1563. DOI: 10.31857/S0032180X2112011X.Ramzaev VP, Barkovsky AN. Experience of using the portable gamma spectrometer MKS AT6101D for in situ measurements of the density of 137Cs soil contamination in the Bryansk region of Russia. Radiatsionnaya gygiena = Radiation Hygiene. 2024;17(1): 86–96. (In Russian). DOI: 10.21514/1998-426X2024-17-1-86-96.Rääf C., Jönsson M., Bernhardsson C. Revisiting external dose rate and ground deposition of Chornobyl fallout in the Gävle region in Sweden: comparison between estimates from soil sampling vs in situ measurements using a field portable NaI(Tl) gamma spectrometer // Radiation Protection Dosimetry. 2025. Vol. 201, No. 13–14. P. 941–947. DOI: 10.1093/rpd/ncaf040.Ramzaev VP, Barkovsky AN, Bratilova AA. Validation of a method for in situ determination of 137Cs soil contamination density in kitchen gardens using the portable spectrometer-dosimeter MKS AT6101D. Radiatsionnaya gygiena = Radiation Hygiene. 2021;14(2): 56–65. (In Russian). DOI: 10.21514/1998-426X2021-14-2-56-65.Рамзаев В.П., Барковский А.Н. Опыт применения портативного гамма-спектрометра МКС АТ6101Д для измерения in situ плотности загрязнения почвы цезием-137 в Брянской области России // Радиационная гигиена. 2024. Т. 17, № 1. С. 86–96. DOI: 10.21514/1998-426X-2024-17-186-96.Ramzaev V.P., Barkovsky A.N. Seasonal variations of ambient dose equivalent rate on the streets of Saint Petersburg. Radiatsionnaya gygiena = Radiation Hygiene. 2026;19(1): 140-146. (In Russian). DOI: 10.21514/1998-426X-2026-191-140-146.Рамзаев В.П., Барковский А.Н., Братилова А.А. Валидация метода определения плотности загрязнения почвы 137Cs на огородах с использованием портативного спектрометрадозиметра МКС AT6101Д in situ // Радиационная гигиена. 2021. Т. 14, № 2. С. 56–65. DOI: 10.21514/1998-426X-202114-2-56-65.IAEA. Certified reference material IAEA-385. Available on: https://nucleus.iaea.org/sites/AnalyticalReferenceMaterials/Sh ared%20Documents/ReferenceMaterials/Radionuclides/IAEA385/RS_IAEA-385_V5.3.pdf. (Accessed: 02 July 2026).Рамзаев В.П., Барковский А.Н. Сезонные колебания мощности амбиентного эквивалента дозы на улицах Санкт-Петербурга // Радиационная гигиена. 2026. Т. 19, № 1. C. 140–146. DOI: 10.21514/1998-426X-2026-19-1-140-146.UNSCEAR. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2024 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. Volume II. Scientific Annex B: Evaluation of public exposure to ionizing radiation. New York: United Nations; 2025. 270 p.IAEA. Certified reference material IAEA-385. URL: https://nucleus.iaea.org/sites/AnalyticalReferenceMaterials/Sh ared%20Documents/ReferenceMaterials/Radionuclides/IAEA385/RS_IAEA-385_V5.3.pdf. (Дата обращения: 10.02.2026).ICRP. Dose coefficients for external exposures to environmental sources. ICRP Publication 144. Annals of the ICRP. 2020;49(2).UNSCEAR. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2024 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. Volume II. Scientific Annex B: Evaluation of public exposure to ionizing radiation. New York: United Nations, 2025. 270 p.Ulanowski A, Sato T, Petoussi-Henss N, Balonov M. Relationships between protection and operational dosimetric quantities for external exposure to natural background radiation. Radiation and Environmental Biophysics. 2025;64: 105–115. DOI: 10.1007/s00411-025-01109-3.ICRP. Dose coefficients for external exposures to environmental sources. ICRP Publication 144 // Annals of the ICRP. 2020. Vol. 49, No 2.ICRP. Dose coefficients for external exposures to environmental sources. ICRP Publication 144 // Annals of the ICRP. 2020. Vol. 49, No 2.Ulanowski A., Sato T., Petoussi‑Henss N., Balonov M. Relationships between protection and operational dosimetric quantities for external exposure to natural background radiation // Radiation and Environmental Biophysics. 2025.Vol. 64. P. 105–115. DOI: 10.1007/s00411-025-01109-3.Ulanowski A., Sato T., Petoussi‑Henss N., Balonov M. Relationships between protection and operational dosimetric quantities for external exposure to natural background radiation // Radiation and Environmental Biophysics. 2025.Vol. 64. P. 105–115. DOI: 10.1007/s00411-025-01109-3.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.