Невидима загроза: радіоактивне забруднення води і методи її аналізу

Наявність радіоактивних речовин у воді є значною проблемою, яка часто залишається поза увагою. Виявлення цих забруднювачів важливе для  забезпечення громадського здоров’я та безпеки. 

Джерела забруднення

Радіонукліди можуть потрапляти у воду як із природних, так і з антропогенних джерел. Природні речовини, наприклад, уран із гірських порід, можуть просочуватися в підземні води. З іншого боку, такі види діяльності, як видобуток корисних копалин, виробництво ядерної енергії та навіть певні медичні й дослідницькі роботи, можуть спричиняти радіоактивне забруднення води. Що вже казати про наслідки воєнних дій і можливість потрапляння продуктів розпаду вибухових речовин та залишків зброї до водних ресурсів України. 

Належний радіологічний аналіз води є життєво важливим для виявлення й кількісного визначення радіоактивних ізотопів та параметрів іонізувального випромінення, а надалі допоможе запобігти проблемам зі здоров’ям і забезпечить дотримання нормативів з охорони навколишнього середовища.

Стандарти й вимоги щодо контролю радіоактивності питної води

Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) та Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) встановлюють суворі правила щодо допустимих рівнів радіоактивності в питній воді.

Регульовані значення:

• Бета-фотонні ізотопи – 4 мЗв / рік 
• Загальні альфа-частинки – 15 пКі / дм³ 
• Комбінований радій (²²⁶Ra / ²²⁸Ra) – пКі / дм³
• Уран – 30 мкг / дм³ 

Своєю чергою, норми ДСанПіН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до питної води, призначеної для споживання людиною» регламентують визначення сумарної альфа-активності та сумарної бета-активності.

При цьому в разі перевищення нормативних показників питомої сумарної альфа-активності у питній воді з підземних джерел водопостачання необхідно визначати питому сумарну активність природної суміші ізотопів урану (U), питому активність радію (²²⁶Ra, ²²⁸Ra) і радону (²²²Rn), а в разі перевищення нормативних показників питомої сумарної бета-активності у питній воді з поверхневих та підземних джерел водопостачання – питому активність цезію (¹³⁷Cs) та стронцію (⁹⁰Sr).

Як визначають сумарну активність радіонуклідів у воді?

Радіометрія – основний метод для вимірювання сумарної кількості імпульсів і сумарної активності альфа- й бета-випромінювальних радіонуклідів у зразках води. Різні види радіометричних детекторів можуть виявляти різні категорії випромінювання.

Альфа-частинки являють собою енергетичні ядра гелію, що випромінюються деякими радіонуклідами й виникають у процесі радіоактивного розпаду атомних ядер, а також під час різних ядерних реакцій. Альфа-розпад характерний для важких елементів (уран, торій, полоній, плутоній і продукти їх розпаду), ці елементи переважно розташовуються в кінці періодичної системи елементів і мають заряд ядра Z > 82. Вони мають низьку проникну здатність.

Бета-частинки являють собою високоенергетичні електрони, які випромінюються з ядер нестабільних атомів (наприклад, ¹³⁷Cs,¹³¹I). Бета-випромінювання складається з електронів або позитронів, які випромінюються під час бета-розпаду радіоактивних ізотопів. Вони мають більш високу проникну здатність порівняно з альфа-частинками.

Поєднання радіометрів із твердотільним сцинтиляційним детектором дає можливість визначати параметри іонізувального випромінення з високою чутливістю. Цей метод особливо ефективний для виявлення низьких рівнів альфа й бета-випромінювальних радіонуклідів. Сцинтиляційні детектори виконують дві функції: вони конвертують збудження прозорого матеріалу детектора у світло, що викликається іонізувальним випромінюванням, і проводять це світло до фотокатода фотоелектронного помножувача. Детектор може бути виготовлено з альфа- та/або бета-сцинтиляційного матеріалу. Різна проникна здатність альфа- й бета-частинок дає можливість по-різному генерувати процес сцинтиляції. Сигнали альфа- й бета-частинок потрапляють у фотоелектронний помножувач і опрацьовуються спеціалізованим програмним забезпеченням

Результати аналізу води можуть бути представлені в таких одиницях, як беккерелі (Бк) і пікокюрі (пКі). Розуміння цих результатів дає змогу ефективно оцінити рівень забруднення.

Аналізатор альфа- й бета-радіонуклідів FYFS-400X

Для визначення сумарної альфа- й бета-активності води в Україні користуються ДСТУ EN ISO 9696:2022 «Захист від радіації. Вимірювання альфа-активності у прісній воді. Метод концентрованого джерела» і ДСТУ EN ISO 9697:2022 «Захист від радіації. Вимірювання бета-активності у прісній воді. Метод концентрованого джерела».

Ідеальне рішення для реалізації цих стандартів – низькофоновий альфа-, бета-радіометр FYFS-400X від компанії Hubei Fangyuan Scientific Instruments Co., Ltd. Прилад пройшов процедуру оцінки відповідності Технічному регламенту законодавчо регульованих засобів вимірювальної техніки (затверджений постановою КМУ від 13 січня 2016 р. № 94) і повністю відповідає вимогам чинного законодавства України.

Радіометр дає змогу визначати сумарне альфа- й бета-випромінення одночасно або окремо за кожним каналом. Фонове випромінення вимірюється і враховується для підрахунку результату альфа- й бета-випромінювання. Для перевірки точності вимірювання та для калібрування приладу можуть використовуватись робочі (металеві) або стандартні (порошкоподібні) джерела радіонуклідного альфа- й бета-випромінювання.

Коефіцієнт ефективності виявлення 2π радіометра для бета-джерела ⁹⁰Sr - ⁹⁰Y становить ≥ 58 %, швидкість лічення становить ≤ 0,1 імпульсу/см‾² • хв‾¹. Коефіцієнт ефективності 2π приладу для джерела ²³⁹Pu альфа-джерела становить ≥ 85%, швидкість лічення становить ≤ 0,002 імпульсу/см‾² • хв‾¹.

Процес вимірювання й виміряні дані відображаються на дисплеї радіометра, а результати вимірювань можна друкувати на вбудованому принтері.

Звертайтеся до спеціалістів ХЛР і обирайте оптимальне рішення для аналізу води відповідно до чинних вимог.

Детальніше про роботу лабораторного радіометра FYFS-400X дивіться у відео:

Ірина Кіріна, 

керівник відділу галузевих експертів ХЛР