способ оценки радиоэкологического загрязнения окружающей среды

Формула изобретения

Способ оценки радиоэкологического загрязнения окружающей среды, включающий отбор растительного материла, подготовку из них образцов и анализ распределения делящихся радионуклидов в них по отображению на детекторе методом осколочной радиографии, отличающийся тем, что ведут отбор срезов деревьев в исследуемых районах на одной и той же высоте от поверхности земли, из которых изготовляют препараты с ровной полированной поверхностью, производят разметку времени образования годичных колец с момента спила дерева, после облучения потоком тепловых нейтронов в канале ядерного реактора производят подсчет треков в зоне каждого годичного кольца и эталона, строят кривые распределения плотности треков от осколков деления делящихся радионуклидов по годам, по которым судят о количественном поступлении радионуклидов в определенные интервалы времени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды для изучения содержания радионуклидов в годичных кольцах деревьев на определенных интервалах времени, и может быть использовано при выявлении времени максимального поступления радионуклидов в окружающую среду.

Известен способ обнаружения экологического загрязнения окружающей среды [Патент РФ №2059273, МПК 6 G 01 V 9/00, опубл. 27.04.96], выбранный в качестве прототипа, включающий отбор образцов листьев растений в конце вегетационного периода, обезвоживание их при 70-90°С в течение 1-2 часов, анализ распределения урана по отображению на детекторе методом радиографии, при этом определяют формы проявления урана в структуре листьев и на их поверхности и судят о наличии урановой минерализации и (или) об экологическом загрязнении окружающей среды.

Однако данный способ не позволяет определять поступление урана в растительный материал в определенные временные периоды.

Задачей изобретения является разработка способа оценки радиоэкологического загрязнения окружающей среды, позволяющего определить уровень накопления различных радионуклидов в годичных кольцах деревьев в определенные интервалы времени и выявление максимального поступления радионуклидов в окружающую среду.

Поставленная задача решена за счет того, что способ оценки радиоэкологического загрязнения окружающей среды, так же как прототип, включает отбор растительного материала, подготовку из них образцов и анализ распределения делящихся радионуклидов в них по отображению на детекторе методом осколочной радиографии.

В отличие от прототипа в способе оценки радиоэкологического загрязнения окружающей среды ведут отбор срезов деревьев на одной и той же высоте от поверхности земли, изготовляют из них препараты с ровной полированной поверхностью, производят разметку времени образования годичных колец от момента спила дерева. После облучения в канале ядерного реактора производят подсчет треков в зоне каждого годичного кольца и строят кривые распределения плотности треков от осколков делящихся радионуклидов по годам, по которым судят о количественном поступлении радионуклидов в определенные интервалы времени.

Так как годичные кольца деревьев имеют точную привязку во времени, их исследование позволяет проводить ретроспективный анализ выпадений радиоактивных элементов и оценку их уровней накопления и по графическим зависимостям плотности треков от осколков деления делящихся радионуклидов судить о количественном поступлении радионуклидов в определенные интервалы времени.

На фиг.1 показан срез дерева.

На фиг.2 представлен препарат, изготовленный из среза дерева.

На фиг.3 схематически показана подготовка препарата к облучению в реакторе.

На фиг.4 представлена фотография треков от осколков деления радионуклидов.

На фиг.5 приведена кривая распределения плотности треков от осколков деления радионуклидов в срезе дерева (сосна) фонового района Томской области (с. Ярское).

На фиг.6 представлена кривая распределения плотности треков от осколков деления радионуклидов в срезе дерева Кош-Агачского района Республики Алтай (с. Джазатор).

На фиг.7 представлены кривые распределения плотности треков от осколков деления радионуклидов в срезах деревьев, расположенных на разном удалении от радиохимического завода Сибирского химического комбината, где пунктирная линия - на удалении 5 км, сплошная линия - на удалении 15 км.

На фиг.8 представлена генерализованная схема изменения радиоэкологической ситуации по результатам изучения уровня накопления делящихся радионуклидов в годичных кольцах срезов деревьев: А - в районах глобального радиационного загрязнения (например, с. Ярское Томской области, с. Джазатор Республики Алтай); Б - в районах с локальными источниками радиационного загрязнения (например, районы воздействия Сибирского химического комбината), где пунктирная линия - фоновый региональный уровень накопления делящихся радионуклидов в годовых кольцах деревьев.

На территории Томской области - село Ярское, выбранное в качестве фонового района, отбирали срезы деревьев (фиг.1) на одной и той же высоте, например на высоте 0,5 метров от поверхности земли, из которых изготовляли препараты (фиг.2) с ровной полированной поверхностью, на которой хорошо видны годовые кольца деревьев, производили разметку времени образования годичных колец от момента спила дерева. На подготовленный к исследованию препарат 1 (фиг.3) наносили метку 2 в виде уранового эталона, представляющего собой силикатный клей с известным количеством урана, например изотопа урана-235 (Сарнаев С.И., Рихванов Л.П. Опыт по созданию эталона для определения урана методом f-радиографии // Радиографические исследования в радиогеохимии и смежных областях. - Новосибирск, 1991. - С.75-77). Препараты покрывали детектором, представляющим собой лавсановую пленку 3, которую приклеивали с двух сторон. Затем препараты подвергали облучению потоком тепловых нейтронов (5·10¹⁶ нейтр./см²) в канале исследовательского ядерного реактора института ядерной физики при Томском политехническом университете. После облучения детекторы снимали с препаратов, протравливали в 40%-ном растворе КОН при температуре 55°С в течение от 60 минут до 1,5 часов, до четкой видимости треков под микроскопом (фиг.4). Затем детекторы промывали в проточной холодной воде, высушивали при комнатной температуре. При помощи микроскопа, например «Полам-311», на детекторе в зоне каждого годичного кольца и над эталоном производили подсчет треков, представляющих собой следы от осколков деления радионуклидов, пересчитывали количество треков на 1 мм² с учетом неоднородности потока нейтронов в канале реактора, о чем судили по плотности треков над эталоном. Затем строили кривые распределения плотности треков от осколков деления делящихся радионуклидов по годам (фиг.5) и судили о количественном поступлении радионуклидов в определенные интервалы времени и тем самым выявляли время максимального поступления радионуклидов в окружающую среду на изучаемых территориях.

Полученные данные распределения плотности треков от осколков деления радионуклидов в срезе дерева фонового района Томской области - с. Ярское (фиг.5) показывают, как изменялся глобальный уровень накопления урана до 1945 г., а затем урана и суммы делящихся радионуклидов (с начала первых испытаний ядерного оружия и начала работы ядерных производств) в природной среде. Временной период с 1946 по 1961 г. характеризуется резким накоплением радионуклидов в годовых кольцах дерева, что отражает повышенное поступление радионуклидов в окружающую среду в данное время.

Подобные исследования проводили на территории Республики Алтай (с. Джазатор). Кривая распределения плотности треков от осколков деления радионуклидов в срезе дерева этого района (фиг.6), выбранного в качестве фонового для данного региона, свидетельствует о трехкратном увеличении делящихся радионуклидов в окружающей среде в период с 1974 по 1984 г., связанном с глобальным выбросом делящихся элементов.

Кривые распределения плотности треков от осколков деления радионуклидов в срезах деревьев (фиг.7), расположенных на разном удалении от локального источника радионуклидов (радиохимический завод Сибирского химического комбината) показывают, что накопление радионуклидов в кольцах деревьев имеет схожий характер. Однако, по мере приближения к заводу (с 15 км до 5 км), уровень делящихся радионуклидов увеличивается в 3 и более раз, что свидетельствует о постоянном поступлении делящихся элементов в окружающую среду.

Генерализованная схема (фиг.8) позволяет сравнить радиоэкологическую ситуацию по результатам изучения уровня накопления делящихся радионуклидов в годичных кольцах срезов деревьев в районах с разной техногенной нагрузкой: А - в районах глобального радиационного загрязнения (с. Ярское Томской области, с. Джазатор Республики Алтай); Б - в районах с локальными источниками радиационного загрязнения (районы воздействия Сибирского химического комбината). Так, в районах расположения предприятий ядерного топливного цикла (Б) уровень накопления имеет устойчивую тенденцию к увеличению, что свидетельствует о постоянном поступлении делящихся элементов в окружающую среду и принципиально отличает динамику накопления делящихся элементов по сравнению с фоновыми районами (А).

Представленные кривые распределения радионуклидов в срезах деревьев различных районов позволяют судить об уровне загрязненности изученных территорий делящимися радионуклидами.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволило получить результаты особенностей распределения делящихся радионуклидов (U-235, Pu, Am и др.) в годовых кольцах срезов деревьев, отобранных из районов с разной техногенной нагрузкой, провести оценку динамики поступления делящихся радионуклидов в окружающую среду за продолжительный период времени.

Изобретение открывает новые перспективы применения радиографических методов при экологических исследованиях объектов природной среды, дает возможность проведения ретроспективного анализа выпадений радиоактивных элементов и оценки их уровней накопления.