ОЦЕНКА РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОЗЕРА МИРЗАЛАДИ И ПРИЛЕГАЮЩИХ К НЕЙ ТЕРРИТОРИЙ

Скачать полный текст статьи

Гусейнова Саадат Аслан кызы, к.х.н.

министерство оборонной промышленности

 национальное аэрокосмическое агентство

институт экологии

Азербайджан, Баку

Аннотация. Благодаря природным ресурсам Апшеронский полуостров является одним из известных регионов мира. Полуостров занимает более 2000 км² на западном побережье Каспийского моря. Его гидрографическая сеть выражена солеными, в основном высыхающими летом озерами.

         Начиная со второй половины ХХ века, параллельно с бурным ростом населения и промышленности, увеличивалось значение комплексной антропогенной нагрузки на окружающую среду, и отдельные компоненты экосистемы брали на себя свою долю этого воздействия. Антропогенное воздействие изменило качественные и количественные характеристики озер и их динамику.

         Одним из водоемов, претерпевших такие изменения, является озеро Масазыр, расположенное на северо-западе полуострова  (40°29'59'' с.ш.; 49°48'47'' в.д.) и в настоящее время является основным источником сырья для производства поваренной соли.

Ключевые слова: Апшеронский полуостров, мощность эквивалентной дозы, озеро Мирзалади, радон, удельная активность, радиоэкологическое состояние.

Введение. Площадь водосбора оз. Мирзалади составляет приблизительно 12 км², Площадь водной поверхности озера составляет около 3,4 км², длина – 3,8 км, наибольшая ширина – 1,7 км, длина береговой линии – около 13 км. Озеро Мирзалади бессточное, рапное, мелководное, наибольшая глубина – меньше 1 м.

По минеральному составу донные отложения отличаются: начиная с глубины 0,2 м. оз. Мирзалади среди тяжелых фракций ведущее место занимают пироксены (50%), а среди легких – глинистые минеральные обломки (92%). [1]

Являясь важным источником для производства соли, самосадочные озера отличаются изумительными природными свойствами. Поскольку соленость озера Мирзалади очень высокая (10-450 мг/л), она необитаема для рыб и многих других организмов, традиционно населяющих озера. В ней обитают микроорганизмы Dunaliella Salina – микроскопические одноклеточные подвижные водоросли. Их клетки содержат красный пигмент β-каротин, в результате воды озера окрашиваются в розовые и красные тона. Такие озера обычно называют «озеро цвета фламинго». [2].

         Как и большинство из более чем 200 естественных и искусственных водоемов, расположенных на полуострове, озеро Мирзалади также подверглось антропогенному воздействию (таблица 1).     

         Таблица 1 – Соляное озеро Мирзалади при естественном и нарушенном режимах.

В озеро Мирзалади в основном сбрасываются остаточные оросительные и коммунальные воды прилегающих населенных пунктов, что является основной причиной слабо загрязненности озера. [3]

         Таблица 2 –  Современное экологическое состояние озера Мирзалади.

         * степень загрязнения: С – слабое.

         ** Источники загрязнения: 1 – остаточные оросительные воды,              2 – коммунальные стоки.

При использовании в качестве источника сырья соленых озер, включая озеро Мирзалади, выбранного в качестве объекта исследования, основным производимым продуктом является поваренная соль, состоящая в основном из хлорида натрия. По результатам химических анализов, проведенных некоторыми авторами, установлено, что в озерной воде, донных отложениях и соляных слоях наряду с  хлоридом натрия содержатся и другие соли, а также хлорид калия (горькая соль). Количество других солей зависит от различных факторов: температуры, геологического генезиса, характера источника питания, удаленности от моря, состава материнской породы и др.

         Известно, что в почвах и  породах распространенных на территориях  Азербайджана образующих дно озера, помимо обычного изотопа калия присутствует радиоактивный изотоп К-40. Значения скоростей растворения и осаждения хлоридов калия и натрия мало различаются, поэтому соосаждение неизбежно как в лабораторных, так и в естественных условиях. Таким образом, не исключается возможность наличия хлорида калия и хлорида калия-40 в составе производимой поваренной соли.

         С одной стороны, естественные преобразования озерных экосистем в результате постоянных энергетических, информационных и обменных процессов в окружающей среде и возможности попадания радиоактивных изотопов в соляную смесь, собранной в рапе, которая используется в качестве сырья для поваренной соли, а с другой стороны, возрастание разнообразия и скорости комплексного антропогенного воздействия изо дня в день, представляет интерес для радиоэкологического исследования промышленно значимых озер Апшерона.

         Помимо научного интереса, проведение радиоэкологических исследований соленого озера Мирзалади имеет серьезное практическое значение. Выше уже упоминалось, что это озеро в настоящее время используется как источник сырья для производства поваренной соли. Важно, чтобы все показатели поваренной соли, используемой в качестве пищевого продукта, в том числе количество радионуклидов в ее составе, соответствовали международным санитарно-эпидемиологическим и экологическим нормам. Соблюдение этих требований регулируется соответствующими законами и нормативными актами, образующими соответствующую законодательную базу. [4-7]

         Радиоэкологические исследования, как известно, в основном заключаются в определении уровня радиации и радона, измерении удельной радиационной активности проб почвы и воды, взятых на территории радиационного риска.

         Радон, являющийся радиоактивным газом, не может быть определен в водоемах стандартными методами. Для этого следует произвести измерения специальными аппаратами. По мере того, как радон, поднимающийся на поверхность со дна водного бассейна, эманирует в воздух, его плотность достигает безопасного уровня в приземной атмосфере. При недостаточном воздухообмене увеличивается концентрация хорошо растворимого в воде радона и увеличивается возможность его перехода в жизненные циклы.

         Предел насыщения радоном водных объектов определяется правилами радиационной безопасности (РФ, НРБ-99). Для стран СНГ этот предел определен как 60 Бк/кг, а для США – 11 Бк/кг [7].

Экспериментальная часть.

1. Измерение уровня радиации и обсуждение результатов.

Радиометрические измерения проводились в районе Масазырского солеперерабатывающего завода и Мирзаладинского соленого озера Апшеронского экономического района. Пробы почвы и смеси рапавых солей были взяты из мест с относительно высоким фоном.

На участках, выбранных в качестве объектов исследования, было про-ведено 8 радиометрических измерений магистральных дорог в 4 географиче-ских направлениях и вдоль береговой линии через каждые 100 м-ов. Радио-метрические измерения были проведены в осенний сезон согласно методике (16-17.11.2020) в 9⁰⁰; 15⁰⁰; 18⁰⁰. Результаты приведены в таблице ниже.

         Таблица 3 – Радиометрические измерения на озере Мирзалади и прилегающих территориях (мкР/час). (16.11.2020-17.11.2020)

*МЭД – мощность эквивалентной дозы. 

         2. Значения объемной активности радона и торона, расчёт суммарного объема активности.

         Расчет значений объемной активности радона и торона осенью                     (16-17.11.2020) измерено согласно методике. [6, 7]

         С целью определения значений объемной активности радона и торона в районах исследований проведено 48 радиометрических измерений в 4 географических направлениях и вдоль береговой линии, результаты проанализированы и обобщены, окончательные средние значения приведены ниже (таблицы 4, 5). 

         Таблица 4 – Суммарные значения объемной активности радона (Q) на озере Мирзалади иприлегающих к ней территориях (16.11.2020-17.11.2020)

         *ЭРОА – эквивалентная равновесная объемная активность.

На территории обьекта исследований были измерены объемная активность радона и торона, и рассчитана эквивалентная равновесная объемная активность радона по формуле:

Q =ЭРОА_Rn ×4,6ЭРОА_Tn.

         Здесь Q – значение общей объемной активности радона;

ЭРОА_Rn – значение эквивалентной равновесной объемной активности радона;

ЭРОА_Tn – значение эквивалентной равновесной объемной активности торона.

         Это значение колеблется в интервале (Q=23,8-39,6 Бк/м³), который находится в пределахнормы (100Бк/м³).

Построена диаграмма распределения объемной активности (Q) радона и торона. (рис. 1)

Рисунок 1 – Диаграмма распределения суммарной объемной активности радона, ЭРОА радона иторона в районах соленого озера Мирзалади.

3. Анализ результатов гамма-спектрометрического анализа.

         Результаты гамма-спектрометрического анализа проб почвы и солей, отобранных на территориях объекта исследований приведены в таблице 5.

На основе полученных данных измерений радиационного уровня озера Мирзалади и прилегающих к ней территорий была разработана интерполяционная карта уровня радиации. (рис. 5)          

Рисунок 4 – Интерполяционная карта уровня радиации соленого озера Мирзалади

Карта распределения объемной активности радона (Q, Бк/м³) была составлена на основе значений ЭРОА радона и торона в районах озера Мирзалади (рис. 5). 

Рисунок 5 – Карта распределения суммарной объемной активности радона   (Q, Бк/м³) в районах озера Мирзалади. 

Результаты

- Величина МЭД в районах соленого озера Мирзалади колеблется в пределах 10-15мР/ч, что несколько превышает средние значения радиационного фона Апшеронского полуострова (6-13мР/ч). Это можно объяснить сравнительно высокой эффективной активностью (А_эфф) радионуклидов Ra-226, Ra-228 и Th-232 в солевой смеси озера и К-40 в почвах Апшерона;

- Значение суммарной эквивалентной равновесной объемной активности радона колеблется в интервале Q=23,8,6-39,6 Бк/м³, которое находится в пределах нормы (100 Бк/м³). Относительно высокое значение Q на территориях соленых озер объясняется пористостью и близостью трещин к поверхности земли;

- Проведен гамма-спектрометрический анализ проб почвы и солевой смеси, отобранных на территории объекта исследования. Удельная активность изотопов Ra-226, Ra-228, К-40, Pb-210, U-238, Th-232 в пробах значительно превышает минимально детектируемую активность;

- Удельная активность изотопа К-40 в пробах почвы, отобранных на территории озераМирзалади – 270 Бк/кг, что в среднем в 5 раз превышает удельную активность проб солевой смеси – 54 Бк/кг;

- Удельная активность изотопа Pb-210 в почвах на территории соленого озера Мирзалади составляет 42,6 Бк/кг, а в солевой смеси рапы – 0,43 Бк/кг (минимально детектируемое значение). Резкая разница в активности изотопа Pb-210 может быть объяснена антропогенным загрязнением озера Мирзалади;

- Разработаны «Интерполяционная карта уровня радиации соленого озера Мирзалади» и «Карта распределения суммарной активности радона (Q, Бк/м³) на территориях соленого озера Мирзалади».

Краткое содержание

         Статья посвящена радиоэкологическим исследованиям жидкой и твердой фазы, а также прилегающих к ней территорий, промышленно значимового соленого озера Мирзалади, расположенного на Апшеронском полуострове.

         На основании полученных значений радиационного уровня, суммарной объемной активности радона и результатам гамма-спектрометрического анализа разработаны«Интерполяционная карта уровня радиации соленого озера Мирзалади» и «Карта распределения суммарной объемной активности радона (Q, Бк/м³) на территориях соленого озера Мирзалади».

         Таблица 5 – Гамма-спектрометрический анализ пробы соли и почвы отобранных на территории озера Мирзалади (Бк/кг).

         *- удельная активность

         **- минимальная детектированная активность (МДА)

         Удельная эффективная активность радионуклидов с приведенной ниже формулой рассчитывается.

А_эфф=А_Rа226 + 1,31A_Th232 + 0,085A_K40

         А – удельная активность радионуклида.

Анализ таблицы показывает, что удельная активность изотопа К-40 в солевой смеси, использованной в качестве сырья соляного озера Мирзаледи, и пробах почвы, отобранных с прилегающей территории, составляет 54 Бк/кг и 270 Бк/кг соответственно. Анализ результатов показывает, что значение удельной активности изотопа К-40 в образцах почвы в среднем в 5 раз превышает соответствующее значение в образцах солевой смеси. Подобную ситуацию можно объяснить низкой интенсивностью водно-солевого обмена из-за засушливости территорий.

         4. Разработка «Интерполяционной карты уровня радиации соленого озера Мирзалади» и «Карты распределения суммарной активности радона (Q, Бк/м³) на территориях соленого озера Мирзалади».

         При составлении карты соленого озера Масазыр использовались спутниковые снимки, базовые карты и результаты измерений. В первую очередь были получены космические снимки со спутника LANDSAT-8 и топографические базовые карты, размещенные в программном обеспечении ArcGIS изображающие район исследований. Полученные космические снимки отражают время проведения измерений (13 апреля 2021 г.). Спутниковые данные LANDSAT-8 и базовые карты с разрешением панхроматического изображения 15 м позволяют определить местоположения района исследований и его границы. (рис. 2-3)

Список литературы

1. Guliyeva I. From the history of salt production in Azerbayjan//IRS My Azerbayjan. 2014. N 3(18). P. 18-25.

2. А.М.Саламов, В.А.Мамедов, О.Ф.Наджафов, Л.С.Исаева. «Современное геоэкологическое состояние и моделирование экзогенных геологических процессов в береговой зоне оз. Мирзалади (Апшеронcкий п-ов)». Азербайджанская  Национальная Академия Наук, Науки о Земле. № 1-2, 2017.

3. Кахраманова Ш.Ш., Основные источники загрязнения озер на территории города Баку, Академический Вестник Уралниипроект РААСН 2 | 2012, стр. 22-24.

         4. «О йодировании соли для массовой профилактики йоддефицитных заболеваний» Закон Азербайджанской Республики. №242-IIQ 27.12.2001.

         5. «Программа продовольственной безопасности Азербайджанской Республики» 2 пункт, 2001 г.

         6. К.Н.Дьяконов, А.В.Дончева. Экологическое проектирование и экспертиза.  Москва, 2005.

         7. Барсуков О.А., К.А.Барсуков, Радиационная экология, Научный мир, 2003.