Влияние добывающих и топливно-энергетических предприятий на радиационный фон территорий

В настоящем обзоре представлена информация о радиационном фоне территорий в зоне влияния добывающих и топливно-энергетических предприятий. С развитием горнодобывающей деятельности происходит увеличение поступления естественных радионуклидов из недр. Многие радионуклиды и металлы, которые переносятся на значительные расстояния от предприятий потоками воздуха, поверхностными и грунтовыми водами, накапливаются в почвах, грунтах и донных отложениях прилегающих территорий. В данной работе представлен обзор удельной активности естественных радионуклидов для территорий разработки калийных, фосфатных, углеводородных и угольных месторождений. Разрабатываемые калийные руды являются источником поступления в окружающую среду ⁴⁰К. Согласно полученным результатам, миграция исследованных радионуклидов ограничивается зоной 2 км. Только незначительная часть исследованных проб (8%) превышает среднемировые активности ⁴⁰К для почв. В донных отложениях средняя активность ⁴⁰К не превышает значений по другим территориям с техногенным влиянием. Ежегодно во всем мире потребляется более 30 млн т фосфорных удобрений, применение которых увеличивает производство сельскохозяйственных культур. Удельная активность урана в фосфатах колеблется от 37 до 4900 Бк/кг для ²³⁸U и от 100 до 10 000 Бк/кг для ²²⁶Rа. Величину радиоактивности нефти, газа и пластовых вод оценивают через определение активности ⁴⁰K, ²²⁶Ra, ²³²Th. Согласно опубликованным данным, вблизи устьев скважин, в местах скопления нефтешламов, в районе факелов на нефтяных и газовых предприятиях наблюдается повышенный радиационный фон в результате выноса на поверхность ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰K, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr и др. Источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются и угледобывающие предприятия, на которых вместе с углём из недр поступает большое количество естественных радионуклидов (²³⁸U, ²³⁴U, ²²⁶Ra, ²³²Th). В работе представлена средняя активность естественных радионуклидов в углях некоторых угольных месторождений мира. По мере развития добывающего и топливно-энергетического комплексов происходит активный вынос на дневную поверхность вместе с минеральным сырьем естественных радионуклидов ⁴⁰K, ²³²Th, ²²⁶Ra, ²³⁸U, что приводит к возрастанию радиационного фона и требует внимания к этим изотопам в программах мониторинга окружающей среды.

1. Пелымский Г.А. Радиоактивность и экологическая геология // Жизнь Земли. 2010. Т. 32. С. 183-190.

2. Тарханов А.В., Шаталов В.В. Новые тенденции развития мировой и российской минерально-сырьевой базы урана. «Минеральное сырье». Серия геолого-экономическая, №26,-М.: ВИМС, 2008, 79 с.

3. Benarous S., Azbouche A., Boumehdi B., et al. Establishing a pre-mining baseline of natural radionuclides distribution and radiation hazard for the Bled El-Hadba sedimentary phosphate deposits (North-Eastern Algeria) // Nuclear Engineering and Technology. 2022. Vol. 54, Iss. 11. P. 42534264, https://doi.org/10.1016/j.net.2022.06.006.

4. Лисаченко Э.П., Стамат И.П. Природные радионуклиды в производственных отходах предприятий неурановых отраслей (обзор) // Радиационная гигиена. 2009. Т. 2, № 2. С. 70-77.

5. Гонсалес А.X., Андере Ж. Естественные и искусственные источники излучения: Ядерная энергия в будущем // Бюллетень МАГАТЭ, 2/1989. С. 23-35.

6. Paschoa A.S., Steinhäusler F. Terrestrial, Atmospheric, and Aquatic Natural Radioactivity. Radioactivity in the Environment. 2010. Vol.17, No C. P. 29-85. DOI: 10.1016/S1569-4860(09)01703-3).

7. Feng G., Yong J., Liu Q., et al. Response of soil microbial communities to natural radionuclides along specific-activity gradients // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2022. Vol. 246. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114156.

8. Ajayi O.S., Balogun K.O., Dike C.G. Spatial distributions and dose assessment of natural radionuclides in rocks and soils of some selected sites in southwestern Nigeria // Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal. 2017. Vol. 23, No 6. P. 1373-1388.

9. Monged M.H., Hassan H.B., El-Sayed S.A. Spatial Distribution and Ecological Risk Assessment of Natural Radionuclides and Trace Elements in Agricultural Soil of Northeastern Nile Valley, Egypt // Water, Air, & Soil Pollution. 2020. Vol. 231, No 7. P. 1-24.

10. Galhardi J.A., García-Tenorio R., Bonotto D.M, et al. Natural radionuclides in plants, soils and sediments affected by U-rich coal mining activities in Brazil // Journal of Environmental Radioactivity. 2017. Vol. 177, P. 37-47. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.06.001

11. Darko E., Faanu A., Awudu A., et al. Public exposure to hazards associated with natural radioactivity in open-pit mining in Ghana // Radiation Protection Dosimetry. 2009. Vol. 138. P. 45-51.

12. Алексахин Р.М., Удалова А.А., Гераськин С.А. Учение о биосфере В.И. Вернадского и современные проблемы радиоэкологии. Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Т. 54. С. 432-439. DOI:10.7868/S0869803114040031.

13. Dina N.T., Das S.C., Kabir M.Z., et al. Natural radioactivity and its radiological implica-tions from soils and rocks in Jaintiapur area, North-east Bangladesh // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2022 Vol. 331. P. 4457–4468. https://doi.org/10.1007/s10967-022-08562-0.

14. Errahmani D.T., Noureddine A., Hernández J.M.A. Depthdistributions and migration of fallout radionuclides in mountain soils from Chréa National Park (Algeria): The role of rhizospheres // Journal of Environmental Radioactivity. 2022. Vol. 242. P. 106799, https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2021.106799.

15. Perevoshchikov R.D., Perminova A.A, Menshikova E.A. Natural Radionuclides in Soils of Natural-Technogenic Landscapes in the Impact Zone of Potassium Salt Mining // Minerals. 2022. Vol. 12. P. 1352. https://doi.org/10.3390/min12111352.

16. Leal A.L.C., Lauria D.C., Ribeiro F.C.A., et. al. Spatial distributions of natural radionuclides in soils of the state of Pernambuco, Brazil: Influence of bedrocks, soils types and climates // Journal of Environmental Radioactivity. 2020. Vol. 211. P. 106046, https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106046.

17. Dindaroğlu T. The use of the GIS Kriging technique to determine the spatial changes of natural radionuclide concentrations in soil and forest cover // Journal of Environmental Health Science and Engineering. 2014. Vol. 12, Iss. 1. P. 130.

18. Мосинец В.Н. Радиоактивные отходы уранодобывающих предприятий и их воздействие на окружающую среду. Материалы конференции ЯО СССР Москва: «Атомная энергия», 1991. Т. 70, Вып. 5. С. 282-288.

19. Рихванов Л.П. Радиоактивные элементы в окружающей среде и проблемы радиоэкологии. Учебное пособие. Томск: STT, 2009. 430 c.

20. Ushakova E.S., Perevoshchikova A.A., Menshikova E.A., et al. Environmental Aspects of Potash Mining: A Case Study of the Verkhnekamskoe Potash Deposit // Mining. 2023. Vol. 3, Iss. 2. P. 176-204. https://doi.org/10.3390/mining3020011.

21. Demirchyan G.A., Movsisyan N.E., Pyuskyulyan K.I., et al. Radiological Studies at the Largest Mining Centers of Armenia // Geochemistry International. 2022. Vol. 60. P. 122–136. https://doi.org/10.1134/S0016702922010049.

22. Baryakh А.А., Smirnov E.V., Kvitkin S.Y., Tenison L.O. Russian potash industry: Issues of rational and safe mining // Russian Mining Industry. 2022. Vol. 1. P. 41–50. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-1-41-50.

23. Environmental Aspects of Phosphate and Potash Mining. United Nations Environment Programme Division of Technology, Industry and Economics France; 2001. 60 p.

24. Prakash S., Verma J.P. Global perspective of potash for fertilizer production. In Potassium Solubilizing Microorganisms for Sustainable Agriculture; Ed. Meena, V.S., Maurya B.R., Verma J.P., Meena R.S. Springer: New Delhi, India, 2016. P. 327–331. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2_23.

25. Shen L., Siritongkham N. The characteristics, formation and exploration progress of the potash deposits on the Khorat Plateau, Thailand and Laos, Southeast Asia // China Geology. 2020. Vol. 3. P. 67–82. https://doi.org/10.31035/cg2020009.

26. Menshikova E., Perevoshchikov R., Belkin P., Blinov S. Concentrations of Natural Radionu-clides (40K, 226Ra, 232Th) at the Potash Salts Deposit // Journal of Ecological Engineering. 2021. Vol. 22, Iss. 3. P. 179-187. doi:10.12911/22998993/132544.

27. Baloch M.A., Qureshi A.A., Waheed A. A study on natural radioactivity in khewra salt mines, Pakistan // Journal of Radiation Research. 2012. Vol. 53, Iss. 3. P. 411-421. DOI: 10.1269/jrr.11162.

28. Yang Y.-X., Wu X.-M., Jiang Z.-Y., et al. Radioactivity concentrations in soils of the Xiazhuang Granite Area, China // Applied Radiation and Isotopes. 2005. Vol. 63, Iss. 2. P. 255– 259. DOI: 10.1016/j.apradiso.2005.02.011.

29. Перевощиков Р.Д. Естественные радионуклиды (40K, 226Ra, 232Th) в депонирующих средах (территории Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 3. С. 29-38. DOI 10.18799/24131830/2022/3/3599.

30. Геологическая служба США. URL: https://www.usgs.gov/media/images/phosphate-mine-pile (Дата обращения: 10.07.2023).

31. Paschoa A.S., Steinhäusler F. Terrestrial, Atmospheric and Aquatic Natural Radioactivity // Radioactivity in the Environment. 2010. Vol. 17. P. 29-85. doi:10.1016/S1569-4860(09)01703-3.

32. Chinnaesakki S., Bara S.V., Sartandel S.J., Tripathi R. M., Puranik V.D. Performance of HPGe gamma spectrometry system for the measurement of low level radioactivity // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2012. Vol. 294, №. 1. P. 143-147.

33. Zohuri B. Nuclear fuel cycle and decommissioning // Nuclear Reactor Technology Development and Utilization. Woodhead Publishing. 2020. P. 61-120.

34. Calin M.R., Radulescu I., Calin M.A. Measurement and evaluation of natural radioactivity in phosphogypsum in industrial areas from Romania // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2015. Vol. 304. P. 1303–1312. https://doi.org/10.1007/s10967-015-3970-3.

35. Boumala D., Mavon C., Belafrites A., et al. Evaluation of radionuclide concentrations and external gamma radiation levels in phosphate ores and fertilizers commonly used in Algeria // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018. Vol. 317. P. 501–510. https://doi.org/10.1007/s10967-018-5871-8.

36. Uosif M.A.M., Mostafa A.M.A., Elsaman R., et al. Natural radioactivity levels and radiological hazards indices of chemical fertilizers commonly used in Upper Egypt // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 2014. Vol. 7, Iss. 4. P. 430-437. https://doi.org/10.1016/j.jrras.2014.07.006.

37. Орлов П.М. Естественные радионуклиды в почвах России и фосфатных рудах планеты // Международный сельскохозяйственный журнал. 2020. № 4. С. 62-67. DOI 10.24411/2587-6740-2020-14074.

38. Gaafar I., El-Shershaby A., Zeidan I., et al. Natural radioactivity and radiation hazard assessment of phosphate mining, Quseir-Safaga area, Central Eastern Desert, Egypt // NRIAG Journal of Astronomy and Geophysics. 2016. Vol. 5, Iss. 1. P. 160-172. https://doi.org/10.1016/j.nrjag.2016.02.002.

39. Valentin J. Pregnancy and Medical Radiation. ICRP Publication 84 // Annals of the ICRP. 2007. P. 49. doi:10.1016/j.icrp.2007.10.003.

40. Рихванов Л.П., Арбузов С.И., Барановская Н.В. и др. Радиоактивные элементы в окружающей среде // Известия Томского политехнического университета. 2007. Т. 311, № 1. С. 128-136.

41. El-Taher A., Althoyaib S.S. Natural radioactivity levels and heavy metals in chemical and organic fertilizers used in Kingdom of Saudi Arabia // Applied Radiation and Isotopes. 2012. Vol. 70, №. 1. P. 290-295.

42. Lambert R., Grant C., Sauvé S. Cadmium and zinc in soil solution extracts following the application of phosphate fertilizers // Science of the total environment. 2007. Vol. 378,№. 3. P. 293-305.

43. Перевощиков Р.Д., Меньшикова Е.А. Определение 226Ra, 232Th, 40K в почвах в районе разработки месторождения калийных солей (Пермский край, Россия). Сборник докладов и тезисов науч.-практ. конф «Трансграничное сотрудничество в области экологической безопасности и охраны окружающей среды», Гомель, Республика Беларусь, 2-3 июня 2022. С. 84-88.

44. Хайкович И.М., Мац Н.А., Крапивский Е.И., Рыжаков В.Н. Радиационный мониторинг и дезактивация промысловых объектов, загрязненных естественными радионуклидами в результате добычи углеводородного сырья // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. 2003. Вып. 17. С. 63-71.

45. Солодухин В.П., Казачевский И.В., Резников С.В. и др. Измерения уровней радиоактивности при добыче, подготовке и транспортировке газонефтяного сырья // Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ). 2000. №3. С. 10-14.

46. Gray P. NORM Contamination in the Petroleum Industry // Journal of Petroleum Technology. 1993. P. 12-16.

47. Gray P. Radioactive materials could pose problems for the gas industry // Oil & Gas Journal. 1990. P. 45-48.

48. Коннова Л.А., Папырин В.В., Щербаков О.В. Радиационно-экологические аспекты безопасности на объектах нефтегазовой отрасли // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2018. № 1. С. 26-30.

49. TENORM: Oil and Gas Production Wastes. URL: https://www.epa.gov/radiation/tenorm-oil-and-gas-productionwastes (Дата обращения: 10.07.2023).

50. Тахаутдинов Ш.Ф., Сизов Б.А., Дияшев Р.Н., Зайцев В.И. Безопасность труда в промышленности. 1995. № 2. С. 36–39.

51. Хуснуллин М.Х. Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов. М.: Недра, 1989. 190 с.

52. UNSCEAR. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation // Sources and Effects of Ionizing Radiation. New York. 2000. P. 40–75.

53. Habib Md.A., Khan R., Phoungthong Kh. Evaluation of environmental radioactivity in soils around a coal burning power plant and a coal mining area in Barapukuria, Bangladesh: Radiological risks assessment // Chemical Geology. 2022. Vol. 600. P. 120865, https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.120865.

54. Сидорова Г.П., Крылов Д.А. Проблемы радиационной опасности в угольной энергетике // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. №11. С. 200-209.

55. Jankovic M.M., Todorovic D.J., Nikolic J.D. Analysis of Natural Radionuclides in Coal, Slag and Ash in Coal – Fired Power Plants in Serbia // Journal of Mining and Metallurgy. 2011. Vol. 47. P. 149–155.

56. Suhana J., Mohd R. Analysis of Natural Radioactivity in Coal and Ashes from a Coal Fired Power Plant // Chemical Engineering Transactions. 2015. Vol. 45. P. 1549–1554.

57. Xinwei L., Xiaodan J., Fengling W. Natural Radioactivity of Coal and its by-products in the Baoji Coal-fired Power Plant // China – Current science. 2006. Vol. 91, No. 11. P. 1508–1511.

58. Нифантов Б.Ф., Потапов В.П., Анферов Б.А., Кузнецов Л.В. Угли Кузбасса: химические элементы-примеси и технология их извлечения при комплексном освоении месторождений. Кемерово: ИУ СО РАН, 2011. 310 с.