Радиоактивное загрязнение воды: методы анализа и лучшие решения для соблюдения нормативов

Качество воды – показатель, важность которого в нашей жизни сложно переоценить. Снижение качества воды – вызов для общества, ведь сигнализирует о неизбежных экологических, социальных и экономических проблемах. Несмотря на регулярные исследования состояния окружающей среды, часто без внимания остается наличие радиоактивных веществ в подземных и поверхностных водах, тогда как мониторинг этих загрязнителей чрезвычайно важен для общественного здоровья и безопасности.

Выявление факторов и источников загрязнения

Радионуклиды могут образовываться в естественных условиях или вследствие антропогенного воздействия. Природные вещества, например, уран из горных пород, часто проникают в подземные воды. А искусственное радиоактивное загрязнение воды обычно влекут за собой добыча полезных ископаемых, производство ядерной энергии, определенные медицинские и исследовательские процессы. К сожалению, за последние годы сюда добавились и последствия военных действий – риск попадания в водные ресурсы Украины продуктов распада взрывчатых веществ и остатков оружия.

Проводить в рамках общего экомониторинга регулярный радиологический контроль воды жизненно важно, чтобы выявлять и количественно определять радиоактивные изотопы и параметры ионизирующих излучений. Это поможет предотвратить болезни и обеспечит соблюдение норм по охране окружающей среды.

Мировые требования к уровням радиоактивности питьевой воды

Агентство по охране окружающей среды США (United States Environmental Protection Agency, EPA) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) устанавливают жесткие правила относительно допустимых уровней радиоактивности в воде.

Регулируемые значения:

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

Украинские ДСанПиН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до питної води, призначеної для споживання людиною» регламентируют определение суммарной альфа-активности и суммарной бета-активности.

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).

Особенности определения суммарной активности радионуклидов в воде

Основным методом в измерении суммарного количества импульсов и суммарной активности альфа- и бета-излучающих радионуклидов в образцах воды является радиометрия. Радиометрические детекторы могут выявлять разные категории излучения.

Альфа-частицы – это 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 с низкой проницаемостью (урана, тория, полония, плутония и продуктов их распада), они преимущественно располагаются в конце периодической системы элементов и имеют заряд ядра Z > 82.

Бета-частицы – это высокоэнергетические электроны, излучаемые из ядер нестабильных атомов (например, 137Cs, 131I). Бета-излучение состоит из электронов или позитронов, они излучаются в процессе бета-распада радиоактивных изотопов и обладают более высокой проникающей способностью относительно альфа-частиц.

Совместив радиометр с твердотельным сцинтилляционным детектором, можно определять параметры ионизирующего излучения с высокой чувствительностью. Такой метод подходит для выявления низких уровней альфа и бета-излучающих радионуклидов. Сцинтилляционные детекторы выполняют две функции: конвертируют возбуждение прозрачного материала детектора в свет, вызываемый ионизирующим излучением, и проводят этот свет к фотокатоду фотоэлектронного умножителя. Детектор производится из альфа- и/или бета-сцинтилляционного материала. Различная проникающая способность альфа- и бета-частиц позволяет по-разному генерировать процесс сцинтилляции. Сигналы альфа- и бета-частиц попадают в фотоэлектронный умножитель и далее 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

Определение суммарной альфа- и бета-активности воды в Украине регулируется следующими стандартами: 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 этой процедуры – низкофоновый альфа-, бета-радиометр FYFS-400X от компании Hubei Fangyuan Scientific Instruments Co., Ltd. Устройство имеет оценку соответствия Техническому регламенту законодательно регулируемых средств измерительной техники (утверждено постановлением КМУ от 13 января 2016 г. № 94) и полностью отвечает требованиям действующего законодательства Украины.

Радиометр поможет определить 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 калибровки прибора можно применять рабочие (металлические) или стандартные (порошковидные) источники радионуклидного альфа- и бета-излучения.

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

Процесс измерения и измеренные данные отображаются на дисплее радиометра, для печати результатов измерений имеется встроенный принтер.

Специалисты ХЛР всегда готовы проконсультировать вас по оптимальному решению для анализа воды согласно действующим требованиям.

Подробнее о работе лабораторного радиометра FYFS-400X смотрите в видео

Ирина Кирина,

руководитель отдела отраслевых экспертов ХЛР