Уникальная радоновая аномалия в с. Атаманово Красноярского края

В.А. Воеводин¹, к.г.-м.н В.В. Коваленко², к.т.н С.А. Кургуз¹,

На территории Российской Федерации подобных радоновых аномалий немного. К их числу относятся аномалии в г. Лермонтов (Ставропольский край), пос. Октябрьский (Читинская обл.) и пос. Белая Зима (Иркутская обл.). Эти аномалии обусловлены их территориальной близостью к урановым месторождениям [2]. В отличие от них Атамановская радоновая аномалия характеризуется рядом особенностей, которые делают ее уникальной. К их числу относятся: 1) экстремально высокие значения ЭРОА радона; 2) ярко выраженная сезонная вариабельность и 3) отсутствие прямых источников радона, хотя геологическое строение территории и благоприятно для локализации уранового оруденения [3].

Измерения радона в помещениях села выполняются специалистами Регионального радиологического центра ФГУ «Центр госсанэпиднадзора в Красноярском крае» начиная с 1994 г. Они были инициированы повышенным интересом к радиационной обстановке на территории села, расположенного всего в 7 км от ФГУП «Горно-химический комбинат» (ГХК). За период с 1994 по 2004 гг. здесь обследовано более 870 квартир и общественных помещений, что составляет 90 % всей застройки с. Атаманово.

Установлено, что среднее значение ЭРОА радона в воздухе жилых и общественных помещений с. Атаманово составляет 70 Бк/м³, что в 3 раза превышает аналогичный среднемировой показатель, равный 20 Бк/м³ [4]. Это значение рассчитано без учета аномальных значений ЭРОА радона, зафиксированных в жилых домах, расположенных на ул. Связи № 42 и 44. В квартирах этих домов среднегодовая ЭРОА радона в воздухе помещений составляет 5 кБк/м³.

Гистограмма частотного распределения результатов измерения ЭРОА радона в воздухе помещений с. Атаманово показана на рис. 1. На рисунке видно, что более 60 % результатов приходится на диапазон значений ЭРОА менее 50 Бк/м³. В то же время, в 16 % помещений ЭРОА радона превышает 100 Бк/м³ (для Красноярского края этот показатель равен меньше 10 %), а в 8 % – 200 Бк/м³ (для края – 4 %). Всего же за время обследования выявлено более 65 квартир и помещений общественного назначения с ЭРОА радона, превышающей ГН, равный 200 Бк/м³.

В процессе обследования села установлено, что дома с высокой концентрацией радона сосредоточены в его северо-восточной части, причём в пределах этой локальной зоны значения ЭРОА радона в воздухе даже рядом расположенных домов могут существенно различаться. Например, в домах по ул. Связи № 42 и 44 , расстояние между которыми не превышает 8 м, среднегодовые значения ЭРОА радона в воздухе помещений различаются более, чем на порядок (5 121 Бк/м³ и 368 Бк/м³ соответственно). При этом конструкционное исполнение, применяемые строительные и отделочные материалы, система отопления, устройство и заглубление фундаментов у этих домов идентичны [5].

Поэтому нами на основании результатов систематического изучения радоноопасность территории села были выделены в её границах зоны с разной степенью радоновой опасности. Для этого территория села была условно разделена на прямоугольные участки с размерами 300×200 м. Количество таких участков равно 61, а число квартир на одном участке в зависимости от плотности застройки в среднем равно 15.

Рис. 1. Распределение результатов измерения ЭРОА радона в воздухе помещений жилищного и общественного назначения в с. Атаманово, Бк/м³

Разграничивающие значения ЭРОА (100 Бк/м³) и ППР (40 мБк/(м²·с) выбраны с учётом следующих соображений: 1) предварительную оценку радоноопасности территорий обычно выполняют при выборе участков под строительство новых жилых домов или зданий общественного назначения, в воздухе которых значение ЭРОА радона не должно превышать 100 Бк/м³; 2) среднее значение ППР из почво-грунтов на территории села равно 34 мБк/(м²·с), а его СКО – 2 мБк/(м²·с). Величина 40 мБк/(м²·с) представляет максимально возможное среднее значение, соответствующее 99 % доверительной вероятности; 3)  200 Бк/м³ – это предельно допустимая ЭРОА радона в эксплуатируемых жилых домах, а при ЭРОА радона, превышающей 400 Бк/м³, необходимы радонозащитные мероприятия. Схема разбиения территории села на элементарные участки и районирование его территории по степени радоноопасности показаны на рис. 2.

Рис. 2. Схема условного разбиения территории с. Атаманово на элементарные участки и районирование территории с. Атаманово по трём показателям: 1) по средним значениям ЭРОА радона в воздухе помещений (участки с превышением заштрихованы − \\\\\); 2) по средним значениям ППР с поверхности грунта (заштрихованы − /////); 3) по наличию помещений с превышением ГН 200 и 400 Бк/м³ (○ и ● –соответственно).

Целесообразность использования показателя ППР из почвы как одного из основных показателей радоноопасности территории базируется на результатах выполненной нами оценки взаимосвязанности средних значений этого показателя на элементарном участке и средних значений ЭРОА радона в воздухе помещений, находящихся на этом же участке. Основанием для такой оценки послужили данные, показанные на рис. 3, на котором видно, что 4 % значений ППР превосходят гигиенический норматив, равный 80 мБк/(м²∙с). Эта величина хорошо совпадает с долей квартир, ЭРОА радона в воздухе которых превышает 400 Бк/м³ (3,5 %). Такое совпадение заставляет высказать предположение о том, что оно не случайно. Однако, максимальное зарегистрированное значение ППР из почвы на открытом участке, расположенном в близи домов с высокой аномально высокой активностью радона в воздухе помещений, достигает лишь 196 мБк/ (м²·с), что не объясняет экстремально высоких значений ЭРОА радона.

Схема, показанная на рис. 2, отображает практически полное пространственное совпадение всех показателей радоноопасности и ограничивает радоноопасную зону северо-восточной частью села, занимающей примерно треть всей площади этого населённого пункта. В пределах старой застройки Атаманово выявлено только два разобщённых участка с повышенной плотностью потока радона. Они расположены на юго-западной окраине села и, приурочены к зоне примыкания рыхлых молодых отложений к древнему Атамановскому Быку, сложенному магматическими породами.

Рис. 3. Распределение результатов измерения ППР с поверхности грунта на территории с. Атаманово, мБк/(м²·с)

Рис. 4. Сезонные вариации ОА радона в воздухе одноэтажного жилого дома в с. Атаманово
Одной из характерных особенностей радиационного обстановки в помещениях с. Атаманово является заметное повышение мощности дозы (МД) гамма-излучения в домах с повышенным и экстремально высоким содержанием радона в воздухе (рис. 5). Это объясняется высокой концентрацией гамма-излучающих дочерних продуктов распада радона в воздухе. На рисунке видно, что за нарастанием активности радона идет немедленное увеличение мощности дозы гамма-излучения и наоборот, снижение активности радона приводит к немедленному уменьшению МД. Количественная взаимосвязь между мощностью дозы гамма-излучения и объемной активностью радона представлена на рис. 6, на котором полученные результаты можно с большой степенью достоверности аппроксимировать линейной функцией, угол наклона которой к оси абсцисс для различных помещений и условий может отличаться более чем на порядок и варьироваться в диапазоне от 2·10^-3 до 2,5·10^-2 ((нЗв∙м³)/(час∙Бк)). Однако, при равном пространственном положении точек наблюдений в различных помещениях, идентичных по объему и конфигурации, а также при равных параметрах микроклимата данный показатель остается постоянным, независимо от величины уровня радона в воздухе [6].

Рис. 5. Результаты мониторинга МД гамма-излучения и ОА радона в воздухе жилого помещения, расположенного на 1 этаже, с. Атаманово, ул. Связи, д. 42-2 (начало измерений 24.08.1999 г.)

Рис. 6.  Количественная связь между МД гамма-излучения и ОА радона в воздухе жилого помещения (к рис. 5)

Для выяснения причин аномально высокой радоноопасности на территории с. Атаманово было пробурено три скважины глубиной до 20 м. Две из них расположены во дворах вышеупомянутых домов по ул. Связи, характеризующихся аномально высоким уровнем радона в воздухе помещений, а третья − контрольная − в старой не радоноопасной части села. Установлено, что удельная активность радия-226 в кернах скважин составляет 16…25 Бк/кг. Очевидно, что такие концентрации радия не могут быть источником высокой активности радона в воздухе домов.

Пока же, на основании изучения фондовых геологических материалов и с учётом данных, полученных при бурении, нами высказана рабочая гипотеза, объясняющая повышенную радоноопасность территории села Атаманово, согласно которой источником радона является обширный солевой ореол радия-226, сформировавшийся в гравийно-галечной кровле глубокозалегающего водоносного горизонта; основное поступление радон на поверхность земли происходит преимущественно в зимний период, отличающийся низким уровнем стояния подземных вод. В это время эманирующий ореол оказывается открытым, то есть расположенным выше уровня подземных вод. Перенос радона осуществляется конвективным способом по тектоническим нарушениям и легко проницаемым гравийно-галечным отложениям. Колебания уровня подземных вод, связанные с гидрологическим режимом реки Енисей и летними дождями, могут быть также причиной кратковременных периодов резкого снижения ЭРОА радона в помещениях в летнее время.

К настоящему времени жители четырех наиболее неблагополучных квартир переселены в безопасное жилье, а здания, в которых они были расположены, сносятся (рис. 7).

Рис. 7. Жилые дома по ул. Связи № 42 (слева) и  44 (справа) (29.03.2006 г). Нижние фотографии – состояние этих домов на 23.06.2011 г.

Это один из первых случаев в России отселения жителей из домов с высоким уровнем радона. В дальнейшем требуется выполнение радонозащитных мероприятий в отдельных домах, расположенных по ул. Связи, Мичурина, Норильская, Талнахская. Однако, необходимая для этого законодательная база на сегодняшний день отсутствует.

Таким образом, происхождение уникальной радоновой аномалии в с. Атаманово, причины сезонной изменчивости объёмной активности радона и пространственного распределения радона на разных участках села, и, наконец, локального проявления аномальных концентраций в отдельных, даже рядом расположенных помещениях, всё ещё остаются не установленными. Вблизи села не выявлены урановые месторождений; удельная активность радия в активном слое грунта, по-видимому, недостаточна для создания аномальных концентраций радона; отсутствует очевидная связь между экстремально высокими уровнями ЭРОА радона в домах и значениями ППР на земельных участках; не выявлены особенности геологического строения, прямо влияющие на эксхаляцию радона из грунтов.

Вышеуказанная ситуация требует принятия решения о мерах вмешательства и защиты населения от облучения радоном и его дочерних продуктов распада. Новое жилищное строительство в аномальной зоне не рекомендуется. В любом случае оно может выполняться по проектам, в которых предусмотрены радонозащитные мероприятия. Земельные участки для нового строительства на территории всего села должны подвергаться контролю показателей радиационной безопасности в строгом соответствии с требованиями санитарных и строительных правил.

1. 
   Геологический атлас России. М. 1:10000000 / Ответств. ред. Смыслов А.А.. Раздел 4. Экологическое состояние геологической среды – М. – СПб.: ВСЕГЕИ, 1996. – 120 с.
   
2. 
   Задачи и методы радиационного контроля при строительстве зданий / Павлов И.В., Гулабянц Л.А., Иванов С.И., Охрименко С.Е., Маренный А.М. // АНРИ. № 3. 2003. С. 2-12.
   
3. 
   Информационный отчет о результатах изучения особенностей геологического строения территории с. Атаманово, оказывающих влияние на ее радоноопасность: Отчет о НИР / ФГУ «Центр Госсанэпиднадзора в Красноярском крае» – ГГП № 53 «Феникс»; Отв. Кузьмин В.В. – Красноярск, 2003.
   
4. 
   Алексахин Р.М. 42-я сессия научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) ООН / Алексахин Р.М., Гуськова А.К. // Обзор: Бюл. Центра общественной информации по атомной энергии. – М., 1994. – № 7-8.
   
5. 
   Влияние конструкционных особенностей и объемно-планировочных решений зданий на формирование концентрации радона в воздухе помещений / Назиров Р.А., Пересыпкин Е.В., Тарасов И.В., Михеев Д.А., Воеводин В.А., Кургуз С.А., // Вестник Красноярской архитектурно-строительной академии: Сб. науч. тр. Вып. 9. – Красноярск: КрасГАСА, 2006. С.68-71.
   
6. 
   Кургуз С.А. Некоторые особенности и закономерности в поведении мощности дозы гамма-излучения в домах с аномальным содержанием радона в воздухе // Приложение к журналу «В мире научных открытий», Вып. 1, Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество ХХI века» с международным участием, апрель 2011 г. – Красноярск: Изд-во «Научно-инновационный центр», 2011. С. 298-299.
   
7. 
   Вариации мощности дозы внутри помещений в домах с аномальным уровнем радона в воздухе / Кургуз С.А., Воеводин В.А., Болотова М.В., Коваленко В.В. // «Ученые – юбилею вуза»: Сб. науч. тр. КрасГАСА. – Красноярск, 2002. С. 61-70.