Радіоактивне забруднення води: методи аналізу й найкращі рішення для дотримання нормативів

Якість води – показник, важливість якого в нашому житті складно переоцінити. Зниження якості води є викликом для суспільства, адже сигналізує про неминучі екологічні, соціальні й економічні проблеми. Попри регулярні дослідження стану довкілля, часто поза увагою лишається наявність радіоактивних речовин у підземних та поверхневих водах, тоді як моніторинг цих забруднювачів надзвичайно важливий для громадського здоров’я та безпеки.

Виявлення факторів і джерел забруднення

Радіонукліди можуть утворюватися в природних умовах або внаслідок антропогенного впливу. Природні речовини, наприклад, уран із гірських порід, часто просочуються в підземні води. А штучне радіоактивне забруднення води зазвичай спричиняють видобуток корисних копалин, виробництво ядерної енергії, певні медичні й дослідницькі процеси. На жаль, за останні роки сюди додалися й наслідки воєнних дій – ризик потрапляння до водних ресурсів України продуктів розпаду вибухових речовин і залишків зброї.

Проводити в межах загального екомоніторингу регулярний радіологічний контроль води життєво важливо, щоб виявляти й кількісно визначати радіоактивні ізотопи й параметри іонізувального випромінення. Це допоможе запобігти хворобам і забезпечить дотримання норм з охорони навколишнього середовища.

Світові вимоги до рівнів радіоактивності питної води

Агентство з охорони навколишнього середовища США (United States Environmental Protection Agency, EPA) та Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) встановлюють жорсткі 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

Українські ДСанПіН 2.2.4-171-10 «Гігієнічні вимоги до питної води, призначеної для споживання людиною» регламентують визначення сумарної альфа-активності й 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).

Особливості визначення сумарної активності радіонуклідів у воді

Основним методом у вимірюванні сумарної кількості імпульсів і сумарної активності альфа- й бета-випромінювальних радіонуклідів у зразках води є радіометрія. Радіометричні детектори можуть виявляти різні категорії випромінювання.

Альфа-частинки – це енергетичні ядра гелію, які випромінюються деякими радіонуклідами й виникають у процесі радіоактивного розпаду атомних ядер, а також під час різних ядерних реакцій. Альфа-розпад характерний для важких елементів із низькою проникною здатністю (урану, торію, полонію, плутонію та продуктів їх розпаду), вони переважно розташовуються в кінці періодичної системи елементів і мають заряд ядра Z > 82.

Бета-частинки – це високоенергетичні електрони, що випромінюються з ядер нестабільних атомів (наприклад, 137Cs, 131I). Бета-випромінювання складається з електронів або позитронів, вони випромінюються в процесі бета-розпаду радіоактивних ізотопів і мають більш високу проникну здатність відносно альфа-частинок.

Поєднавши радіометр із твердотільним сцинтиляційним детектором, можна визначати параметри іонізувального випромінення з високою чутливістю. Такий метод підходить для виявлення низьких рівнів альфа й бета-випромінювальних радіонуклідів. Сцинтиляційні детектори виконують дві функції: конвертують збудження прозорого матеріалу детектора у світло, що викликається іонізувальним випромінюванням, і проводять це світло до фотокатода фотоелектронного помножувача. Детектор виготовляється з альфа- та/або бета-сцинтиляційного матеріалу. Різна проникна здатність альфа- й бета-частинок дає змогу по-різному генерувати процес сцинтиляції. Сигнали альфа- й бета-частинок потрапляють у фотоелектронний помножувач і далі 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

Визначення сумарної альфа- й бета-активності води в Україні регулюється такими стандартами: 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 цієї процедури – низькофоновий альфа-, бета-радіометр FYFS-400X від компанії Hubei Fangyuan Scientific Instruments Co., Ltd. Пристрій має оцінку 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 допоможе визначити 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 можна застосовувати 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 ≤ 0,1 імпульсу/см^-² • хв^-¹. Коефіцієнт ефективності 2π приладу для джерела 239Pu альфа-джерела становить ≥ 85%, швидкість лічення ≤ 0,002 імпульсу/см^-² • хв^-¹.

Процес вимірювання й виміряні дані відображаються на дисплеї радіометра, для друку результатів вимірювань є вбудований принтер.

Спеціалісти ХЛР завжди готові проконсультувати вас щодо оптимального 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