научная статья по теме РАДОН В НЕРАДОНОВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА: ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ Математика

Текст научной статьи на тему «РАДОН В НЕРАДОНОВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА: ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 457, № 5, с. 573-578

= ГЕОХИМИЯ

УДК 556.36+546.296

РАДОН В НЕРАДОНОВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА: ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ

© 2014 г. К. Ж. Семинский, С. В. Рассказов, А. К. Семинский, Е. А. Михеева

Представлено академиком М.И. Кузьминым 12.11.2013 г. Поступило 20.11.2013 г.

DOI: 10.7868/S0869565214230236

Регион исследований, в центральной части которого находится оз. Байкал, принадлежит к территориям активного природопользования и характеризуется высокой сейсмичностью, связанной с процессом рифтообразования у южного края Сибирской платформы (рис. 1). Изучение радона (222Кп) в подземных водах этой территории имеет особое значение, так как его содержание (0, Бк/л) является индикатором важных экологических функций литосферы [1]. Высокие концентрации 222Яп представляют собой один из главных факторов онкозаболеваемости, отражают активные перемещения по разломам (в том числе происходящие при подготовке сильных землетрясений), свидетельствуют о местах локализации урановых руд. Как следствие, именно радоновые воды, для которых 0 > 185 Бк/л, являлись объектом предыдущих работ по опробованию водопроявлений Прибайкалья и Забайкалья ([2-4] и др.).

На современном этапе более углубленных исследований особое значение приобретает изучение водопроявлений, которые для краткости целесообразно называть нерадоновыми, так как содержание в них газа меньше указанного предела, принятого для истинно радоновых вод. Нерадоновые воды преобладают по распространенности в центральной части Байкальского региона, наиболее активной в тектоническом отношении. Исследование подобных водопроявлений, кроме изучения фундаментальных проблем гидрогеохимии, необходимо для решения целой серии практических задач, актуальных для Байкальского региона. К ним относят, во-первых, вопросы питье-

Институт земной коры

Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

Иркутский государственный университет

вого водоснабжения для районов активного природопользования, поскольку принятый в России (согласно НРБ-99/2009) уровень вмешательства по содержанию радона составляет 60 Бк/кг, что примерно в 3 раза меньше концентрации 222Яп в собственно радоновых водах. Кроме того, для туристско-рекреационной зоны Южного Прибайкалья актуальна проблема поиска лечебных вод, успешное решение которой позволит организовать санатории и базы отдыха, на основе инфраструктуры, сохранившейся после закрытия вредных производств (например, целлюлозно-бумажного комбината в Байкальске). Еще одна прикладная задача состоит в определении водопроявлений, пригодных для мониторинга радона, и использовании его данных при выявлении в Прибайкалье эманационных предвестников сильных землетрясений по примеру других сейсмоактивных районов мира [5]. В связи с этим целью проведенных работ было подготовить основу для исследований подобного типа и определить, во-первых, характерные уровни и, во-вторых, пространственно-временную изменчивость концентраций 222Яп в нерадоновых подземных водах Байкальского региона.

Фактическим материалом для исследований были измерения содержания радона в 96 водо-проявлениях (родники, скважины) Байкальского региона, как правило, слабоминерализованных. Измерения проводили при помощи радиометра РРА-01М-03, который характеризуется чувствительностью не менее 1.4 • 10-4 с-1 • Бк-1 • м3 и 30%-м пределом допустимой относительной погрешности. Пункты измерений концентрировали на 12 участках, пять из них располагались в пределах трансекта Баяндай-Мухоршибирь, который пересекает регион вкрест простирания тектонических структур, в том числе Байкальского рифта (рис. 1). Кроме того, к анализу привлекали оценки 0, опубликованные в каталоге [2], в мине-

574

СЕМИНСКИЙ и др.

52°

1 Аршан

\ 3

Рис. 1. Расположение участков опробования подземных вод на схеме разломов центральной и южной частей Байкальского региона. 1 — разломы (а) и краевой шов платформы (б); 2 — участки сосредоточения точек опробования подземных вод в окрестностях населенных пунктов; 3 — контур, в пределах которого располагаются пять участков опробования и отдельные пункты изучения подземных вод, составляющие трансект Баяндай—Мухоршибирь; 4 — гидросеть.

ральных водах юга Восточной Сибири, которые являются на 1/3 радоновыми. Удовлетворительная сходимость оценок, сделанных нами и предшественниками для одних и тех же водопроявле-ний, позволила рассматривать две совокупности данных в рамках единой выборки.

Предварительная часть исследований заключалась в анализе распределения величин 0, полученных предшественниками [2] для 128 источников и скважин, вскрывающих минеральные воды Бурятии, Иркутской и Читинской областей. Установлено существование значительного интервала величин 0 (152—185 Бк/л), не представленного водопроявлениями с 222Кп, что свидетельствует об актуальности для рассматриваемой территории порогового значения 185 Бк/л, отделяющего радоновые воды от нерадоновых. Как следствие исходная для дальнейшего исследования выборка включала значения 0 меньше этой величины, полученные нами, а также помещенные предше-

; ственниками в каталог [2] для Иркутской области и Бурятии. На рис. 2 (где эти величины расположены в порядке возрастания и через одинаковые расстояния между точками по оси абсцисс) кроме уровня 185 Бк/л имеются еще два значимых предела — 15 и 100 Бк/л, которые отделяют друг от друга разные по виду отрезки кривой. Это позволяет выделить среди нерадоновых вод группы с минимальным (группа I: 0 < 15 Бк/л), средним (группа II: 16 < 0 < 99 Бк/л) и повышенным (группа III: 100 < 0 < 185 Бк/л) содержанием радиоактивного газа. Отметим, что количество источников из группы III, а также собственно радоновых водопро-явлений из каталога [2] составляет в сумме для Байкальского региона немногим более трех десятков. В подавляющем большинстве водопроявлений концентрация радона меньше 100 Бк/л. Следовательно, эта величина представляется более объективной в качестве предела вмешательства при подготовке питьевой воды в Байкальском регионе по

РАДОН В НЕРАДОНОВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ

575

сравнению с действующим сейчас в России (60 Бк/кг) или ПДК по радону, применявшейся ранее (120 Бк/л).

Пространственные закономерности распределения в Байкальском регионе нерадоновых вод с разной степенью радиоактивности видны из табл. 1, а также из рис. 3, где вдоль трансекта Баяндай-Му-хоршибирь, кроме принадлежности отдельных источников к группам с разным содержанием 222Rn (рис. 3а), показано их положение по отношению к разломам, впадинам и поднятиям (рис. 3в), максимумам и минимумам концентрации радона в почве (рис. 3б). Подтверждается известный вывод [3] о большем в целом содержании 222Rn в водах и почвах Забайкалья — области распространения гранитоидов, характеризующихся, как правило, повышенной концентрацией урана [6]. Так, в пределах участков Мухоршибирь и Улан-Удэ основная часть водопроявлений принадлежит к группе II и четыре источника являются радоновыми. На остальных участках воды также относят к двум группам, но за единственным исключением (Подкаменная) — это группы I и II. К той же совокупности следует отнести и забайкальский участок Татаурово, что смещает границу распространения радоновых вод на юго-восток от активных структур Байкальского рифта. На рассматриваемой территории граница приурочена к Джида-Удинскому глубинному разлому, юго-восточнее которого вследствие процессов мезозойской тек-тоно-магматической активизации получили широкое распространение разнотипные магматические комплексы с повышенным содержанием урана. Характерно, что в этом месте проходит граница между Байкальской провинцией азотных и метановых терм и Забайкальской провинцией холодных углекислых вод (рис. 3а). Северо-западная граница Байкальской провинции в радоновой активности не проявлена, если судить по данным Иркутского и Баяндаевского участков, принадлежащих к Восточно-Сибирской области хлоридных и сульфатных вод.

Существование в каждой из гидроминеральных провинций двух групп подземных вод, различающихся содержанием радона, объясняется наличием разломов, которые вследствие геодинамической активности и повышенной проницаемости усиливают выход радона из породного массива. В Байкальском регионе с разломами связаны аномальные концентрации газа в почве [4, 7—11], а также выходы радоновых вод, обусловленные образованием эманирующих коллекторов [2, 8]. Наши материалы по поперечному пересечению изучаемой территории (рис. 3) наглядно иллюстрируют, что в Байкальской провинции и краевой части Восточно-Сибирской области общий фон радиоактивности отражают водопроявления из группы I, а аномальными являются источники из группы II, приуроченные к структурам разломно-

Q, Бк/л 185

150

100

50

15

Расстояние

Рис. 2. Разделение изученных в Байкальском регионе проявлений нерадоновых вод (0 < 185 Бк/л) на три группы согласно содержанию радона. Нерадоновые водопроявления Байкальского региона (точки на кривой) расположены по возрастанию содержания радона (0.

Штрихи означают границы характерных отрезков кривой.

го происхождения (Прибайкальская флексура, Приморский и Бортовой разломы). В Забайкальской провинции подземные воды группы II относят еще к фоновым, а аномалии, связанные с Джида-Удинским и Тугнуй-Кондинским разломами, представлены источниками собственно радоновых вод. При этом для каждой из провинций

Таблица 1. Число водопроявлений в Байкальском регионе, относящихся на каждом из изученных участков к группам (I—III), различающимся по содержанию радона

Число водопроявлений с Q (Бк/л)

Участок 0-15 (группа I) 16-99 (группа II) 100-185 (группа III) >185

Татаурово 2 1

Листвянка 4

Аршан 9 1

Култук 13 8

Куреть 11 3

Сарма 4 2

Баяндай 4 2

Иркутск 9 6

Ниловка 1 1

Подкаменная 1 1

Мухоршибирь 3 1

Улан-Удэ 1 5 3

(а)

О

>

м £

К К

Я

ъ

я

2.4 ь

1.6 -

в -

0.8 -

¿Р -

0 л_

Радоновые воды

_ группа III _ группа II

1

■ 185 Бк/л 100 Бк/л

15 Бк/л

с. Баяндай - Восточно-Сибирская провинция

Тг\Улан-Удэ с. Мухоршибирь I

Забайкальская провинция -

О)

15000 -10

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»