Временная изменчивость концентрации висмута-214 в приземном слое атмосферы Севастопольского региона

Д. А. Кременчуцкий*, Г. Ф. Батраков, Ю. С. Куринная

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: d.kremenchutskii@mhi-ras.ru

Аннотация

В статье приводятся результаты мониторинга концентрации висмута-214 в атмосферных аэрозолях в приземном слое атмосферы Севастопольского региона в 2007–2020 гг. Висмут-214 – это дочерний продукт распада радона-222, он является одним из основных радионуклидов, формирующих естественный гамма-фон приземной атмосферы. Целью настоящей работы является получение количественных характеристик временно́й изменчивости концентрации висмута-214 в приземном слое атмосферы Севастопольского региона и оценка среднегодовой эффективной дозы от облучения радоном-222 вне помещений. За период исследований было отобрано и обработано 2701 проба аэрозолей. Измерения активности висмута-214 в пробах атмосферных аэрозолей были выполнены с использованием низкофонового гамма-спектрометра со сцинтилляционным детектором NaI(Tl). Концентрация радионуклида в индивидуальных пробах изменялась от 0.1 до 11.4 Бк·м–3, среднее значение составило 2.7 ± 1.5 Бк·м–3. Во временно́й изменчивости концентрации висмута-214 выделяются периодичности в 29, 66, 110 сут и 1 год. Повышенные значения концентрации висмута-214 характерны для периода июль – октябрь (3.1–3.5 Бк·м–3), пониженные – для периода декабрь – апрель (2.1–2.2 Бк·м–3). Показано, что сезонная вариация происхождения атмосферного аэрозоля в исследуемом регионе может быть тем фактором, который обусловливает изменение в сезонном цикле концентрации висмута-214 по сравнению с ожидаемым циклом радона-222. В последний год наблюдений отмечается рост концентрации висмута-214 в среднем на 22 % по сравнению со средней многолетней величиной его концентрации, а также изменение в его годовом цикле, что, вероятно, связано со строительными работами, проводимыми в центральной части города. Получены количественные оценки эффективной дозы облучения радоном вне помещений.

Ключевые слова

висмут-214, радон-222, Севастопольский регион, атмосферные аэрозоли, приземный слой атмосферы, временная изменчивость

Благодарности

Данные для исследования были получены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект № 0827-2020-0004. Анализ данных проводился при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и города Севастополя, проект № 20-45-920007.

Для цитирования

Кременчуцкий Д. А., Батраков Г. Ф., Куринная Ю. С. Временная изменчивость концентрации висмута-214 в приземном слое атмосферы Севастопольского региона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 4. С. 103–116. EDN JMKQBL. doi:10.22449/2413-5577-2020-4-103-116

Kremenchutskii, D.A., Batrakov, G.F. and Kurinnaya, Y.S., 2020. Temporal Variability of Bismuth-214 Activity Concentration in the Atmospheric Surface Layer of Sevastopol Region. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 103–116. doi:10.22449/2413-5577-2020-4-103-116 (in Russian).

DOI

10.22449/2413-5577-2020-4-103-116

Список литературы

  1. Exposures from natural radiation sources / UNSC // Sources and effects of ionizing radiation : UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. New York : UN, 2000. Vol. 1. P. 83–156. URL: https://www.unscear.org/docs/publications/2000/UNSCEAR_2000_Report_Vol.I.pdf (date of access: 20.11.2020).
  2. Сисигина Т. И. Оценка эксхаляции радона с поверхности больших территорий // Ядерная метеорология / Под ред. С. Г. Малахова и К. П. Махонько. М. : Атомиздат, 1972. Вып. 25. № 2. С. 59–64.
  3. Pearson J. E., Jones G. E. Soil concentrations of “emanating radium‐226” and the emanation of radon‐222 from soils and plants. Tellus. 1966. Vol. 18, iss. 2–3. P. 655–662. https://doi.org/10.1111/j.2153-3490.1966.tb00282.x
  4. Annual variation in the atmospheric radon concentration in Japan / Y. Kobayashi [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. 2015. Vol. 146. P. 110–118. doi:10.1016/j.jenvrad.2015.04.007
  5. Monitoring of soil radon by SSNTD in Eastern India in search of possible earthquake precursor / A. Deb [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. 2018. Vol. 184–185. Р. 63–70. doi:10.1016/j.jenvrad.2018.01.009
  6. Characterising fifteen years of continuous atmospheric radon activity observations at Cape Point (South Africa) / R. Botha [et al.] // Atmospheric Environment. 2018. Vol. 176. P. 30–39. doi:10.1016/j.atmosenv.2017.12.010
  7. Radon behavior investigation based on cluster analysis and atmospheric modeling / I. Gutiérrez-Álvarez [et al.] // Atmospheric Environment. 2019. Vol. 201. P. 50–61. doi:10.1016/j.atmosenv.2018.12.010
  8. Evaluating gas transfer velocity parameterizations using upper ocean radon distributions / M. L. Bender [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. Vol. 116, iss. C2. C02010. doi:10.1029/2009JC005805
  9. Constraining annual and seasonal radon-222 flux density from the Southern Ocean using radon-222 concentrations in the boundary layer at Cape Grim / W. Zahorowski [et al.] // Tellus B: Chemical and physical meteorology. 2013. Vol. 65, iss. 1. 19622. https://doi.org/10.3402/tellusb.v65i0.19622
  10. Батраков Г. Ф., Земляной А. Д., Карпов В. С. Радон-222 в приводной атмосфере Средиземного моря и восточной Атлантики // Морской гидрофизический журнал. 1988. № 2. С. 59–61.
  11. Tchorz-Trzeciakiewicz D. E., Kłos M. Factors affecting atmospheric radon concentration, human health // Science of the Total Environment. 2017. Vol. 584–585. Р. 911–920. doi:10.1016/j.scitotenv.2017.01.137
  12. Rangarajan C., Eapen C. D. 214Bi/214Pb activity ratios in the atmosphere // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1981. Vol. 86, iss. C4. P. 3194–3198. doi:10.1029/JC086iC04p03194
  13. Shapiro M. H., Forbes-Resha J. L. 214Bi/214Pb ratios in air at a height of 20 m // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1975. Vol. 80, iss. 12. P. 1605–1613. doi:10.1029/JC080i012p01605
  14. Field measurement of the 218Po, 214Pb and 214Bi concentrations in typical indoor and outdoor environments in Beijing / T. Zhao [et al.] // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2017. Vol. 313. P. 379–384. doi:10.1007/s10967-017-5309-8
  15. Porstendörfer J., Butterweck G., Reineking A. Diurnal variation of the concentrations of radon and its short-lived daughters in the atmosphere near the ground // Atmospheric Environment. Part A. General Topics. 1991. Vol. 25, iss. 3–4. P. 709–713. doi:10.1016/0960-1686(91)90069-J
  16. Turekian V. C., Graustein W. C., Turekian K. K. The 214Bi to 214Pb ratio in lower boundary layer aerosols and aerosol residence times at New Haven, Connecticut // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 1999. Vol. 104, iss. D9. P. 11593–11598. doi:10.1029/1999JD900031
  17. Stoulos S., Ioannidou A. Radon and its progenies variation in the urban polluted atmosphere of the Mediterranean city of Thessaloniki, Greece // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27. P. 1160–1166. doi:10.1007/s11356-019-07051-4
  18. Батраков Г. Ф., Земляной А. Д. О методике расчета концентраций RaA (Pb-214), RaB (Bi-214) в приземной атмосфере по гамма-спектрам // Системы контроля окружающей среды. Севастополь : МГИ НАН Украины, 2008. С. 357–363.
  19. Шемьи-Заде А. Э. Трансформация импульса солнечно-геомагнитной активности в возмущения радонового и аэроионного полей планеты // Биофизика. 1992. Т. 37, № 4. С. 690–699.
  20. Ациховская Ж. М., Богданова Т. А. Изменчивость ветрового режима в районе Севастополя // Экологическая безопасность прибрежных и шельфовых зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2004. № 10. C. 103–108.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)