Невидимая угроза: радиоактивное загрязнение воды и методы ее анализа 

Наличие радиоактивных веществ в воде – серьезная проблема, которая часто остается без внимания. Выявление этих загрязнителей важно для обеспечения общественного здоровья и безопасности.

Источники загрязнения

Радионуклиды могут попадать в воду как из природных, так и из антропогенных источников. Природные вещества, например, уран из горных пород, могут просачиваться в подземные воды. С другой стороны, такие виды деятельности, как добыча полезных ископаемых, производство ядерной энергии и даже некоторые медицинские и исследовательские работы, могут приводить к радиоактивному загрязнению воды. Что уж говорить о последствиях военных действий и возможности попадания продуктов распада взрывчатых веществ и остатков оружия в водные ресурсы Украины.

Надлежащий радиологический анализ воды жизненно важен для выявления и количественного определения радиоактивных изотопов и параметров ионизирующего излучения, а в дальнейшем поможет предотвратить проблемы со здоровьем и обеспечит соблюдение нормативов по охране окружающей среды.

Стандарты и требования по контролю радиоактивности питьевой воды

Агентство по охране окружающей среды (EPA) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) устанавливают строгие правила по допустимым уровням радиоактивности в воде.

Регулируемые значения:

• Бета-фотонные изотопы – 4 мЗв / год
• Общие альфа-частицы – 15 пКи / литр
• Комбинированный радий (²²⁶Ra / ²²⁸Ra) – пКи / дм³ 
• Уран – 30 мкг / дм³ 

В свою очередь, нормы ДСанПіН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» регламентируют определение суммарной альфа-активности и суммарной бета-активности.

Показатели удельной суммарной альфа- и бета-активности питьевой воды

При этом в случае превышения нормативных показателей удельной суммарной альфа-активности в питьевой воде из подземных источников водоснабжения необходимо определять удельную суммарную активность природной смеси изотопов урана (U), удельную активность радия (²²⁶Ra, ²²⁸Ra) и радона (²²²Rn), а в случае превышения нормативных показателей удельной суммарной бета-активности в питьевой воде из поверхностных и подземных источников водоснабжения – удельную активность цезия (¹³⁷Cs) и стронция (⁹⁰Sr).

Как определяют суммарную активность радионуклидов в воде?

Радиометрия – основной метод для измерения суммарного количества импульсов и суммарной активности альфа- и бета-излучающих радионуклидов в образцах воды. Разные виды радиометрических детекторов могут обнаруживать разные категории излучения.

Альфа-частицы представляют собой энергетические ядра гелия, излучаемые некоторыми радионуклидами и возникающие в процессе радиоактивного распада атомных ядер, а также во время различных ядерных реакций. Альфа-распад характерен для тяжелых элементов (уран, торий, полоний, плутоний и продукты их распада), эти элементы преимущественно располагаются в конце периодической системы элементов и имеют заряд ядра Z > 82. Они обладают низкой проникающей способностью.

Бета-частицы представляют собой высокоэнергетические электроны, излучаемые из ядер нестабильных атомов (например, ¹³⁷Cs, ¹³¹I). Бета-излучение состоит из электронов или позитронов, излучаемых во время бета-распада радиоактивных изотопов. Они обладают более высокой проницаемой способностью по сравнению с альфа-частицами.

Сочетание радиометров с твердотельным сцинтилляционным детектором позволяет определять параметры ионизирующего излучения с высокой чувствительностью. Этот метод особенно эффективен для выявления низких уровней альфа и бета-излучающих радионуклидов. Сцинтилляционные детекторы выполняют две функции: они конвертируют возбуждение прозрачного материала детектора в свет, вызываемый ионизирующим излучением, и проводят этот свет к фотокатоду фотоэлектронного умножителя. Детектор может быть изготовлен из альфа- и/или бета-сцинтилляционного материала. Различная проникающая способность альфа- и бета-частиц дает возможность по-разному генерировать процесс сцинтилляции. Сигналы альфа- и бета-частиц попадают в фотоэлектронный умножитель и обрабатываются специализированным программным обеспечением.

Результаты анализа воды могут быть представлены в таких единицах, как беккерели (Бк) и пикокюри (пКи). Понимание этих результатов позволяет эффективно оценить уровень загрязнения.

Анализатор альфа- и бета-радионуклидов FYFS-400X

Для определения суммарной альфа- и бета-активности воды в Украине используют ДСТУ EN ISO 9696:2022 «Захист від радіації. Вимірювання альфа-активності у прісній воді. Метод концентрованого джерела» и ДСТУ EN ISO 9697:2022 «Захист від радіації. Вимірювання бета-активності у прісній воді. Метод концентрованого джерела». 

Идеальное решение для реализации этих стандартов – низкофоновый альфа-, бета-радиометр FYFS-400X от компании Hubei Fangyuan Scientific Instruments Co., Ltd. Прибор прошел процедуру оценки соответствия Техническому регламенту законодательно регулируемых средств измерительной техники (утвержден постановлением КМУ от 13 января 2016 г. № 94) и полностью отвечает требованиям действующего законодательства Украины.

Радиометр позволяет определять суммарное альфа- и бета-излучение одновременно или отдельно по каждому каналу. Фоновое излучение измеряется и учитывается для подсчета результата альфа- и бета-излучения. Для проверки точности измерения и для калибровки прибора могут использоваться рабочие (металлические) или стандартные (порошковидные) источники радионуклидного альфа- и бета-излучения.

Коэффициент эффективности обнаружения 2π радиометра для бета-источника ⁹⁰Sr -⁹⁰Y составляет ≥ 58 %, скорость счета составляет ≤ 0,1 импульса/см‾² • мин‾¹. Коэффициент эффективности прибора 2π для источника ²³⁹Pu альфа-источника составляет ≥ 85 %, скорость счета составляет ≤ 0,002 импульса/см‾² • мин‾¹.

Процесс измерения и измеренные данные отображаются на дисплее радиометра, а результаты измерений можно печатать на встроенном принтере.

Обращайтесь к специалистам ХЛР и выбирайте оптимальное решение для анализа воды в соответствии с действующими требованиями.

Детальнее о работе лабораторного радиометра FYFS-400X смотрите в видео:

Ирина Кирина,

руководитель отдела отраслевых экспертов ХЛР