МҤКТЕР МЕН ҚЫНАЛАРДЫҢ РАДИОАКТИВТІЛІГІН ЗЕРТТЕУ Жамалиева М. М.
ҚР, Астана қ., Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, [email protected]
Ядролық зарядтарды сынау кезінде, атомдық электростанциялардағы апаттар кезінде радиоактивті изотоптар жоғары биіктікке кӛтеріліп, содан соң баяу Жердің бетіне түседі.
Түсу жылдамдығын жер қыртысындағы изотоптардың мӛлшерімен бағалауға болмайды, себебі ядролық қаруды сынау барысында радиоактивті изотоптардың мӛлшері ұлғайды.
Радиоактивті изотоптардың ауадан түсудің индикаторлары мүктер мен қыналар бола алады. Мүктер мен қыналардың қоректену ерекшелігі - олардың қоректік заттарды атмосферадан ылғалмен бірге алатыны. Сол кезде топырақ аса үлкен рӛл атқармайды.
Сондықтан топырақтан құнарлы заттарды алатын ӛсімдіктерге қарағанда мүктер мен қыналар атмосфераның ластану индикаторлары бола алады. Сонымен қатар топырақтың сіңіру қабілеті тым жоғары және радиоактивті 137Cs изотопын аз береді.
Мүктер радиоактивті 137Cs - дің белсенді жинақтаушысы болып саналады. Оның мүктердегі құрамы ӛздері ӛсіп тұрған жердің бетімен салыстырғанда ӛте жоғары болады.
Бұл пікір негізінен ЧАЭС - тегі апаттан соң лас аймақта ӛткізілген ӛлшеулерден қалыптасты. Бұл ӛлшеулер мүктердің, қыналар мен саңырауқұлақтардың радиоактивті
137Cs - ді басқа ӛсімдіктерге қарағанда жақсы жинақтайтынын кӛрсетті. Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ Жалпы және Теоретикалық Физика кафедрасында бірнеше жыл барысында жүргізілген ӛлшеулер саңырауқұлақтардың 137Cs - ді басқа ӛсімдіктердей сіңіретінін кӛрсетті. Алайда оларға калийдің жоғары мӛлшері тән. Цезий калийдің химиялық сәйкестігі ретінде айтарлықтай мӛлшерде жиналады. Дегенмен цезийдің құрамы калийге қарағанда үлкен емес, оны олардың химиялық белсенділігінің түрлігімен түсіндіруге болады. Алайда бір топ саңырауқұлақтарда 137Cs құрамы ұлғаяды. Ол ӛзге де ауыр металдарға да тән. Бір топ зерттеушілер саңырауқұлақтарды мониторий үшін қолдануды ұсынады, дегенмен 137Cs құрамы кӛптеген ерекшеліктер мен жағдайларға байланысты:
топырақтың ылғалдығы мен қышқылдығы, температура, топырақтың радиоактивті 137Cs – мен ластану деңгейі және т. б. Сондықтан саңырауқұлақтар үшін алынған нәтижелер оларды жинау орны мен уақытына тәуелді.
Мүктер мен қыналардағы радиоактивті заттарды жинау жағдайы басқаша. Мүктер мен қыналардың қоректенуі атмосферада химиялық элементтер мен ылғалдығымен жүзеге асады. Сондықтан олардағы ауыр металдардың құрамы атмосферадағы құрамына пропорционал.
Жобаның мақсаты атмосфераның 137Cs – мен ластануды бақылау үшін мүктер мен қыналардың мүмкіндіктерін зерттеу. Оған қоса мүктер мен қыналар баяу ӛсетіндіктен ұзақ мерзімдегі ластанудың интегралды ықпалын анықтауға мүмкіндік береді.
Ауадан қоректенетін қыналар 137Cs үшін ӛзгеше жинақтаушы сүзгі болып табылады.
Алайда радиоактивті цезийдің жинақталуын ӛлшеуде қынаның жиналуға тиесілі ӛмір сүру мерзімі белгісіз болады. Ондай жағдайда мониторий үшін радиоактивті 40К – ді қолдануға болады. 137Cs - дің 40К - ге қыналардағы белсенділігі атмосферадағы (шаңдағы) жағдайды қайталайды да, цезийдің жинақталу белсенділігінің мерзімінен тәуелсіз. 137Cs,
40К – дің қыналардағы белсенділікті ӛлшеу арқылы атмосферадағы жағдайды біле аламыз.
137Cs - дің 40К - ге үлесті радиоактивтілігін γ – шағылулардың спектрлері арқылы ӛлшедік. Ӛлшеулерді қазіргі таңда кең қолданыстағы «Прогресс» жүйесінің сцинтилляциялық гамма – спектрометрінде жасадық.
Маринелли сауытын ұнтақпен тығыз толтыру үшін үлгілер ӛлшеу алдында кептіріліп, ұнтақталды. Әдетте, сауытқа 150г кем емес құрғақ ұнтақ кіреді. Алайда кез келген уақытта ондай мӛлшерде жинауға мүмкіндік болмайды. Кейбір жағдайда
Маринелли сауыты толмаған, ал ол ≈35% - ға дейінгі белсенділікті анықтау қателіктерін туғыздыра алады. Осындай мӛлшерде ӛлшеудің статистикалық қателер болады.
Зерттеу жұмысын біз 2007 жылдың желтоқсанынан Л. Н. Гумилев атындағы Салааралық ғылыми – зерттеу кешенінің базасында ӛткіздік. Үлгі ретінде топырақта және қараған, қайың, кӛк терек субстракттарында ӛсетін «Птилиум» мүгінің тұқымын, «Іскен пармелия» қынасын алдық.
Мҥк (Ptilium crista castrensis)
137Cs/40К = 0,35±0,07
Калий - цезийдің химиялық аналогі. Сондықтан осы элементтер арасында корриляцияны күтуге болады. Ол калий мен цезий белсенділігінің арақатынасынан ластанудың деңгейін анықтауға мүмкіндік береді. Торий мен радийді ӛлшеу тек қана тексеру сипатында болды. Алынған нәтижелердің топырақ жайлы белгілі мәліметтермен сәйкестігінен осы жағдайда ӛсімдік қалдықтары емес (орман тӛсемі) топырақ жайлы сӛз қозғалып отырғандығын кӛруге болады.
«Іскен пармелия» қынасы.
137Cs ӛсу ортасына байланысты құрамы:
А) Қайыңда, кӛк теректе, қарағанда ӛсетін қыналар.
Қайың Көк терек Қараған Орта мәндер
137Cs 34,5±1,0 36,3±2,0 28±2,0 32,9
40К 145,6±10 248±20 160±15 185
137Cs/40К 0,24 0,15 0,18 0,19±3
137Cs мен 40К белсенділігі арасындағы қатынас үшеуінде ұқсас, тек қайыңда біршама жоғарырақ.
Ӛлшеу нәтижелерінің бұрмалануын екі фактормен түсіндіруге болады: 1) қыналар жиналған ағаш діңдерінің қоспаларымен және 2) қыналарға атмосферадан түсетін шаңдағы калий мен цезийдің құрамы.
137Cs мен 40К ағаш діндеріндегі құрамы:
Қайың Кӛк терек Қараған
137Cs 5,0±1 3,8±0,6 0,3±3
40К 3,7±7 118±10 86±20
137Cs/40К 0,13 0,035 0,0035
Сонымен, ең қолайлы ағаш – қайың болып шықты. Ӛйткені 40К белсенділігі қыналарға қарағанда 4 есе аз және ағаш дінінен жақсы тазармау үлкен зиян әкелмейді.
Қараған мен кӛк теректе бұл қатынас 2 есе жоғары болады.
Шаңның әсерін анықтау қиындау. Шаң атмосфераға тыңайған, орманды қоршайтын жыртылған жерлердегі және орманды топырақтан түсуі мүмкін. Барлық жағдайларда 137Cs мен 40К ара қатынасы әр түрлі болады.
137Cs мен 40К топырақтардағы ара қатынасы (жоғарғы қабат 2 см):
Тыңайған Жыртылған Колок
Ағаш отырғызу жерлері Ескі
(≈100 жыл) Жас (≈50 жыл)
137Cs 116±12 12,5±1,2 127±13 80±8 37,3±4
40К 253±30 307±30 321±30 249±35 178±18
137Cs/40К 0,46 0,041 0,40 0,27 0,21
0,27 орташа ара қатынас қыналардағы ара қатынаспен жағымды сәйкестенеді.
Алайда бұл жағдайда орташа мәндерді анықтау орынсыз, ӛйткені әр топырақтың үлесін бағалау мүмкін емес. Оған қоса шіріген жапырақтардың үлесін ескеру керек. Алайда оны
137Cs 123±12 Бк/кг
40К 350±40 Бк/кг
226Ra 24±10 Бк/кг
232Th 18±20 Бк/кг
ескеру мүмкін емес, ӛйткені 137Cs мен 40К құрамы мен ара қатынасы бұл жағдайда шіру дәрежесіне байланысты. [8; 34]
Сонымен, радиоактивті 137Cs мен 40К қыналардағы құрамы олардың ауа шаңындағы құрамымен шартталған, содан бұл изотоптармен ластанған ауаның кӛрсеткіштері бола алады. Осында қыналардың айтарлықтай баяу ӛсетінін ескеру керек. Сондықтан ластану кӛрсеткіштері үлкен уақыт аралығына орташаланады. Бұл ұзақ мерзімді ӛлшеуге қарағанда тиімдірек.
Атмосфераның радиоактивті шаңмен ластануын мониторингілеу үшін радиоактивті
137Cs мен 40К изотоптарының қыналар мен мүктердегі құрамын тұнғыш рет Ақмола облысында 2007 жылдың желтоқсанынан Л. Н. Гумилев атындағы Салааралық ғылыми – зерттеу кешенінің базасында жүргіздік.
137Cs - дің қыналардағы 28 – 36 Бк/кг белсенділігі 40К – дің 145 – 248 Бк/кг салыстырмалы белсенділігінде, сәйкесінше ағаш дініндегі салыстырмалы белсенділігі 0,3 – 5 мен 4 – 118 Бк/кг. Бұл қыналарды атмосферадағы радиоактивті ластануды ұзақ уақытта мониторингілеу үшін қолайлы етеді.
137Cs Parmelia physodes түріндегі қынада радиоактивтілік оның атмосферадағы үлесін тамаша үлестіреді.
Зерттеу үшін ең қолайлысы қайыңда ӛсетін қына, ӛйткені ағаштардың басқа түрлеріне қарағанда қайын дінінің радиоактивтілігі аз, сондықтан қатаң тазартуды керек етпейді.
137Cs атмосферадағы радиоактивтілігінің белсенділігін бағалау үшін 137Cs – дің қыналардағы қорын қолдануға болады.
137Cs белсенділігінің абсолютті мәндерін емес, 137Cs мен 40К белсенділік қатынасын қолданған жӛн.
Алынған нәтежелерді қоршаған ортаның радиоактивті 137Cs – мен ластануды мониторингілеу мақсатында қолдануға болады.
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Алиев Р.А., Калмыков С. Н., Сапожников Ю. А. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. М., 2006.
2. Бязров Л. Г. Лишайники – индикаторы радиоактивного загрязнения. М., 2005. – с.
16 – 407.
3. Бакалин В. А. Монографическая обработка рода Lophozia. М: Наука, 2005. - с. 92 – 147.
4. Борн М. Атомная физика. М: Мир, 1970. – 474 с.
5. Василенко О. И. Радиационная экология. М.: Медицина, 2004. – 35 – 164с.
6. Вонгай А. Д. Ошибки измерения. Целиноград, 1992. – 48 с.
7. Воронин А. М. Изотопы – свидетели минувшего. Алмата: Наука, 1980. – 23 с.
8. Методическая разработка по спецкурсу «Статистические методы обработки эксперементальных данных» (для студентов физического факультета). Алмата: Каз ГУ, 1986. – 34 с.
9. Мухин К. Н. Занимательная ядерная физика. М: Энергоатомиздат, 1985. - 301 с.
10. Мясников С. П., Осанова Т. Н. Пособие по физике. М: Высш. школа, 1976. - 328 с.
11. Павлов И. Ю., Вахненко Д. В., Москвичев Д. В. Биология. Минск: Феникс, 2002.
– с. 228 – 250.
12. Петров В. В. Мир лесных растении. М: Наука, 1978. – с. 130 – 150.
13. Пивоваров Ю. П., Михалев В. П. Радиационная экология. М.: Академия, 2004. 10 – 25 с.
14. Программное обеспечение. «Прогресс. Версия 3.1.» (руководство пользователя).
М: НПП «Доза», 1997. – 32.
15. Сидоренко С. Н., Черных И. А. Экологический мониторинг токсикалитов в биосфере. М.: Россия, 2003.
