Дипломная работа: Оценка содержания радионуклидов в подземных водах Челябинской области

Удельную суммарную альфа- и бета-активность приготовленного счетного образца измеряют на альфа-бета радиометре типа УМФ-2000 не ранее 3-х и не позднее 10 часов после последнего прокаливания (для исключения влияния 222Rn и ДПР) в соответствии с п. 13.2. На следующий день процедуру прокаливания осадка и измерения удельной суммарной альфа- и бета-активности повторяют для контроля.

2.2 Рекомендации по Измерению активности счетных образцов и определению удельной активности радионуклидов в пробах воды

2.2.1 Подготовка к измерениям

Для проведения измерения с заранее заданной погрешностью нужно определить время измерения пробы на основании заданной погрешности, скорости счета от фона и времени его измерения, а также ориентировочной скорости счета от препарата. Выбор времени счета препарата производят по формуле (1):

(1)

где n₀ -cкорость счета от препарата за вычетом фона

n_ф - скорость счет от фона

? -заданная погрешность измерения %

t_ф - время измерения фона

t - время измерения препарата

Измерения активности радионуклидов выполняют с применением альфа-бета радиометра, например УМФ-2000, по схеме:

- проводят подготовку радиометра к работе согласно руководству по эксплуатации прибора;

- устанавливают в барабан радиометра чистую, пустую измерительную кювету и выполняют измерение фона в альфа- и/или бета-канале в течение 60 мин;

- измерения выполняют в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации радиометра, например УМФ-2000;

- время измерения и количество накопленных импульсов (Nф) заносят в рабочий журнал;

- вычисляют фоновую скорость счета импульсов nф, имп/мин, по формуле (2)

(2)

N_ф -количество накопленных импульсов при измерении фона

t_ф - время измерения фона

- в случае, если n_ф превышает фоновое значение в бета- и/или альфа-канале, проводят дезактивацию барабана радиометра этиловым спиртом;

- устанавливают в барабан радиометра контрольный источник и выполняют измерение в течение 10 мин;

- время измерения t_ku, мин, и количество накопленных импульсов N_ku, имп, заносят в рабочий журнал;

- вычисляют скорость счета импульсов от контрольного источника по альфа- и/или бета-каналу nkuимп/мин, по формуле(3)

(3)

ГдеN_ku - количество накопленных импульсов при измерении контрольного источника,

t_ku - время измерения контрольного источника.

- скорость счета импульсов от контрольного источника не должна отличаться от значения, указанного в свидетельстве о поверке, более чем на 5%. В том случае, если это условие не выполняется, выясняют причины, которые могли привести к изменению чувствительности радиометра. В случае необходимости проводят ремонт, наладку прибора. После ремонта проводят поверку прибора.

2.2.2 Определение удельной суммарной активности альфа- и бета-излучающих радионуклидов

Определяют коэффициент связи радиометра для альфа- и бета-излучения образцов сравнения, изготовленных на основе 226Ra (альфа-канал) и 40K (бета-канал)

Вычисляют скорость счета импульсов от счетного образца по бета- и альфа-каналу n_co, имп/мин, по формуле (4):

(4)

N_co - количество накопленных импульсов при измерении счетного образца

t_co - время измерения счетного образца

Определяют удельную суммарную активность альфа-излучающих радионуклидов в воде, AУa по формуле (5)

(5)

n_co-скорость счет импульсов от образца за вычетом фона по альфа-каналу

K_a - коэффициент связи для альфа - излучения образца

M - масса выделенного осадка

m - масса пробы воды

Определяют суммарную удельную активность бета-излучающих радионуклидов в воде, AУB по формуле (6)

(6)

n_co-скорость счета импульсов от образца за вычетом фона по бета-каналу

К_в - коэффициент связи для бета - излучения

М - масса выделенного осадка, мг

m - масса пробы воды [16].

3. Гидродинамический и гидрохимический режим подземных вод Челябинской области

3.1 Характеристика подземных вод Челябинской области

На территории Челябинской области для хозяйственно-питьевого снабжения разведано девятнадцать месторождений подземных вод с эксплуатационными запасами около 600 тысяч кубометров в сутки. В эксплуатацию вовлечено более 50% разведанных водозаборов. Одиночных водозаборных скважин около девяти тысяч с водозабором около 1 миллиона кубометров в сутки[17].

К настоящему времени в области разведаны практически все крупные месторождения подземных вод для водоснабжения городов, райцентров и других крупных потребителей. Разведано около 40 месторождений и участков подземных вод с эксплуатационными запасами около 600 тысяч м3/сутки, при этом вовлечено в эксплуатацию только чуть больше половины с суммарным водоотбором до 300 тысяч м³/сут. или половины от подготовленных к эксплуатации запасов подземных вод. Наиболее крупные водозаборы на разведанных запасах работают в районе г. Магнитогорска, полностью обеспечивая город водой для хозяйственно-питьевых нужд в количестве до 210 тыс. м³/сут.

Помимо разведанных месторождений и участков в области имеется большое количество одиночных водозаборных скважин, эксплуатирующихся на неутвержденных запасах подземных вод. Общее количество одиночных скважин составляет около 9 тыс. с ориентировочным суммарным водоотбором до 1 млн. м³/сут. В том или ином количестве используют подземные воды практически все населенные пункты области.

В зоне деятельности ПО "Маяк" в большей степени вырисовывается картина загрязнения подземных вод радионуклидами. В подземных водах зоны ВУРСа, в долине р. Течи обнаружены цезий-137 и стронций-90. Загрязненные радионуклидами подземные воды по зонам тектонических разломов растекаются от места складирования среднеактивных отходов - болота Карачай. К настоящему времени южная граница загрязнения находится в опасной близости от водозаборных скважин пос. Новогородний и Худайбердинский.

Опасность подтягивания загрязненных радионуклидами подземных вод водозаборными скважинами существует в поселках, расположенных в долине р. Течи и в зоне ВУРСа.

Факты загрязнения подземных вод нефтепродуктами выявлены в районах расположения нефтебаз, автозаправочных станций, вдоль линий магистральных нефтепродуктопроводов.

3.2 Виды подземных вод Челябинской области

Подземные воды на территории Челябинской области распространены практически во всех стратиграфических комплексах пород -- от протерозойских до четвертичных. Водообильность пород весьма разнообразна, но в целом невысока. Дебиты скважин колеблются преимущественно в пределах от 0,5 до 5,0 л/с, в районах распространения карбонатных пород (известняков и доломитов) достигают значений 20--50 л/с. По химическому составу воды разнообразны, но преобладают гидрокарбонатные со смешанным составом катионов. По степени, минерализации подземные воды варьируются от ультрапресных (0,04 г/л) до соленых (5,5 г/л).

Грунтовые воды. В степной зоне, в связи с редкой озерно-речной сетью, важное значение для водоснабжения приобретают грунтовые воды. Ими богаты песчано-глинистые и известковые отложения древнего (палеозойского) возраста, они заполняют разлом в земной коре, простирающийся по меридиану Полтавка -- Бреды. Скважины, пробуренные в этом разломе на глубину 40--60 м, дают до 30 литров в секунду воды хорошего качества.

Основным же источником водоснабжения колхозов, совхозов и некоторых городов степной зоны служат грунтовые воды аллювиальных (наносных) отложений новейшего времени в долинах рек Урала, Уя и других левых притоков Тобола. Как правило, воды аллювиальных отложений отличаются хорошим качеством и ресурсы их достаточно велики (до 60--80 литров в секунду).

На плоских равнинах лесостепной зоны подземный сток весьма замедлен и минерализация воды повышенная. В некоторых местах вода непригодна для питья.

В ряде районов области обнаружены минеральные источники. В Чебаркульском, Каслинском и некоторых других районах имеются радоновые источники, вНязепетровском районе найдены железистые источники, в районе Пласта известны выходы мышьяковых вод[15].

3.3 Бассейны подземных вод Челябинской области

3.3.1 Западно-Сибирский бассейн пластовых вод

Западно-Сибирский бассейн пластовых вод занимает восточную часть Челябинской области (Зауралье). В гидрогеолоогическом плане он представляет собой платформенную структуру ярусного строения, в которой верхний ярус -- это почти горизонтально залегающие осадочные породы верхнего мезозоя и палеогена (в частности, водоносные опоки), нижний ярус, образующий фундамент бассейна, сложен дислоцированным. палеозойскими и нижнепалеозойскими породами, среди которых наиболее водообильнызакарстовые палеозойские известняки. Кроме них водоносные толщи разреза слагают пески, песчаники, сланцы, серпентиниты, угленосные породы. Для Западной-Сибирского бассейна в целом весьма характерны неравномерная водообильность пород основных водоносных комплексов и сложные гидрохимические условия. В пределах бассейна разведано 19 месторождений подземных вод с запасами от 1,2 тыс. до 19,6 тыс. м³/сут. Из них эксплуатируется лишь 9 производительностью от 0,23 тыс. до 7,04 тыс. м³/сут -- прежде всего Западно-Сугоякский и Федоровский участки Сугоякского месторождения, а также месторождения. Бобровское, Ключевское, Коркинское, Курейное, Родниковское, Сугоякские Шахты. Общийводоотбор из 9 месторождений составляет 17,24 тыс. м³/сут. Кроме того, в пределах Западно-Сибирский бассейн разведаны и эксплуатируются 2 месторождения минеральных вод (Подборное с водой хлоридного состава и Горняцкий участок с лечебно-столовой водой) с суммарным водоотбором 0,024 тыс. м³/сут. Общее кол-во подземной воды, извлекаемой из недр Западно -Сибирского бассейна. 900 водозаборными скважинами, составляет около 110 тыс. м³/сут. Челябинская область характеризуется многообразной геолого-гидрогеологической. обстановкой, располагает большими и малыми артезианскими бассейнами с одним или несколькими водоносными горизонтами и комплексами бассейнов трещинно-карстовых вод, трещинными и трещинно-жильными коллекторами с узколокальными зонами высокой проницаемости. Подземными водами снабжаются практически все населенные пункты области, причем из 46 крупных населенных пунктов в 22 водоснабжение осуществляется исключительно за счет подземных вод. Всего в области разведано 89 месторождений пресных подземных вод, 6 месторождений и участков минеральных вод, из которых 4 -- Дачное, Кисегачское, Подборное и Увильдинское -- имеют бальнеологическое значение благодаря наличию специфических компонентов (радоновые и хлоридные воды), а вода на Горняцком и Эталонном участках пригодна для лечебно-столового использования. Суммарные утверждения эксплуатационные запасы подземных вод составляют 1109,5 тыс. м³/сут, минеральных вод -- 1,77 тыс. м³/сут. На государственном учете находится 44 месторождения пресных подземных вод с апробирироваными эксплуатационными запасами 640 тыс. м³/сут, эксплуатируется 31 (на полную проектную мощность -- 15) с водоотбором 313,0 тыс. м³/сут. Помимо разведанных месторождений и участков подземных вод в Челябинской области пробурено около 9 тысяч водозаборных скважин, из них около 4 тысяч эксплуатируются, находятся в резерве и на консервации. Часть ранее пробуренных скважин ликвидирована, 2400 скважин подлежат тампонажу и ликвидации. Суммарный водоотбор из одиночных скважин на территории Челябинской области составляет не менее 1 млнм³/сут. Особенно сложная ситуация с обеспечением населения и предприятий подземными водами питьевого качества наблюдается на Юге и Востоке области: в Агапововском, Брединском, Варненским, Октябрьским, Троицком, Чесменском районах, где развиты преимущественно подземные воды с минерализацией более 1 г/л[18].

3.3.2 Большеуральский бассейн подземных вод

Большеуральский бассейн подземных вод занимает большую часть территории Челябинской области, приурочен к горно-складчатому Уралу. Основным водоносными комплексами здесь являются вулканогенно-осадочные, интрузивные, карбонатные, метаморфические и терригенные образования средних и верхних слоев палеозоя, представлен базальтами, гранитоидами, известняками, мергелями, песчаниками, серпентинитами, сланцами, туфами, Наибольший практический интерес представляет водоносный комплекс карбонатных отложений палеозоя, в котором разведаны самые крупные в области месторождение подземных вод с утвержденными запасами от 45,3 до 96,0 тыс. м³/сут (Большекизильское, Верхнекизильское, Малокизильское, Сухарышское, Янгельское); они полностью обеспечивают подземной водой хозяйственно-питьевого качества не только отдельных водопотребителей, но и промышленный центр -- Магнитогорск. В северо-западной части Большеуральского бассейна, сложными комплексами терригенно-карбонатных, карбонатных и метаморфических образований протерозоя и палеозоя с преобладанием в составе известняков, доломитов и сланцев, разведан ряд месторождений подземных вод с запасами от 2,48 тыс. до 8,28 тыс. м³/сут, которые снабжают водой города Аша, Миньяр, Усть-Катав, Юрюзань преимущественно за счет родникового стока. В северо и северо-западной части Большеуральского бассейна основным водоносным комплексом являются карбонатные образования, где разведаны месторождения подземных вод с запасами от 6,6 тыс. до 19,9 тыс. м³/сут (Береговое, Навышское, Усть-Багарякское, Усть-Курякское, Шаблишское). На площади развития метаморфических и карбонатных отложений ордовика -- силура разведаны более мелкие месторождения с запасами от 0,585 тыс. до 8,64 тыс. м³/сут (Егозинское, Иткульское, Каркодинское, Сугомакское, Уфалейское). Всего в пределах бассейна разведано 53 месторождения пресных подземных вод и 4 месторождения минеральных вод: 3 радоновых (Дачное, Кисегачское, Увильдинское) и 1 лечебно-столовых с повышенным (до 10--12 мг/дм3) содержанием сероводорода -- участок Эталонный. Эксплуатируются 22 месторождения пресных подземных вод с суммарной производительностью 305,55 тыс. м³/сут и 2 -- минеральных вод с производительностью до 0,016 тыс. м³/сут (Увильдинское и участок Эталонный). Всего в пределах Большеуральского бассейна из недр извлекается около 1 млнм³/сут подземных вод из 2400 водозаборных скважин и 13 родников[18].