Исследовательская работа " ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ РАДИАЦИИ ПРИРОДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОБЪЕКТАХ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СОВЕТСКОГО РАЙОНА г.ЧЕЛЯБИНСКА.

Муниципальное автономное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 147 филиал

Исследование уровня радиации  природных строительных материалов на объектах дорожного строительства  Советского района г.Челябинска.

Исследовательская работа

Авторы:

Ученица МАОУ СОШ № 147 филиал

Абрамова Наталья

Руководитель:

учитель химии

Субботина Марина Юрьевна

Челябинск

2014

Оглавление

Введение …………………………………………………………….…………..3                                                                                                           

1. Современные экологические проблемы  города Челябинска……….….…6               

1.1. Теоретический аспект проблемы радиоэкологии………………….…….6                             

1.2. Особенности экологической ситуации в городе Челябинске…….……11         

1.2.1. Радиационный бюллетень………………………………………………11                                                           

1.2.2. Природные строительные материалы. …………………………..…….12                                         

Выводы по первой главе.  …………………………………………….……….15                                                                    

2. Исследование радиационного фона на дорожных объектах

г.Челябинска. …………………………………………………………………..17                                                                                       

2.1. Характеристика объектов исследования. ……………………………….17                                        

2.2. Методика  и приборы для измерения уровня радиационного

 излучения.   …………………………………………………………………….18                                                                                        

2.3.Результаты исследования радиационного состояния

объектов исследования. ………………………………………………….…….23                                                                         

Выводы по второй главе и рекомендации по улучшению радиационного состояния исследуемой территории.   …………………………………….….24                                                   

Заключение     …………………………………………………………………..25                                                                                       

Список использованных источников   …………………………………….…26                                                    

Приложение 1.  Города Росси с наиболее неблагоприятной экологической обстановкой..28                                                                                

Приложение 2. Карьеры Челябинской области  ………………………………………….….29

Приложение 3. Армейский прибор ДП-5А  ..…………………………………………..….…30

Приложение 4. Карта. ………………………….…………………………………… .…….…31

Приложение 5. Карта. Шершнинский карьер ……………………………………………..…32

Приложение 6.Фотографии с места исследования …………………………………………..33                                                                          

Приложение 7. Таблица № 1 Измерения уровня радиации на исследуемой территории ...34

Введение

Если наше поколение не сделает невозможного,

нас ожидает немыслимое.

Петра Келли

Мы живем в регионе, который по оценкам Федеральной службы государственной статистики России  является  экологически неблагополучным, город Челябинск входит в десятку самых загрязненных городов России.

Как и все промышленные города России, город Челябинск, а также и его жители испытывают на себе пагубное воздействие как природных, так и антропогенных источников загрязнения окружающей среды.  К антропогенным  факторам загрязнения  в нашем городе являются предприятия черной и цветной металлургии, машиностроения, большой вклад вносит разветвленная транспортная инфраструктура. Выбросы предприятий и автотранспорта  не способствуют комфортному проживанию человека в современном мегаполисе. (Приложение 1) [8]

Государство осуществляет постоянный контроль экологическо­й ситуации в городе, главная цель которого  -  наблюдение за состоянием окружаю­щей природной среды и уровнем ее загрязнения.

Постоянным наблюдениям подвергаются  загрязняющие вещества, наиболее опасные для при­родных экосистем и человека. Экологи тщательно исследуют и такие вредные физические воз­действия, как радиация, шум, вибрация, электромагнитные поля и др.   

Одной из особенностей,  отличающей Челябинск от других промышленных городов является повышенный уровень естественной радиации.

Если в среднем по стране доля облучения природными источниками радиации на фоне техногенных и медицинских составляет 70-80%, то Уральский хребет из-за обилия базальтовых пород, источающих повышенный радиационный фон, можно вполне переименовать в «Урановый» - обозначенная доля достигает 98%.

Особое внимание специалисты традиционно уделяют городам, расположенным на гранитных массивах. В их числе областной центр - Челябинск. Самым высоким содержанием радионуклидов урана и тория отличаются территории в районах южноуральской столицы, Чебаркуля, Анненского, Султаево и Верхней Санарки, где аномальная зона проходит шириной до 50-60 километров. [6]

Наш город – современный промышленный мегаполис  с населением более 1 миллиона жителей -  в последние годы находится в процессе устойчивого экономического развития. В 2010г Челябинск  был включен в федеральную  целевую программу "Развитие транспортной системы России (2010 - 2015 годы)".   Также реализуется Областная целевая программа строительства и реконструкции автодорог общего пользования в Челябинской области на 2012-2015 год.

Реализация проекта «Новые дороги городов  России» позволит существенно изменить облик Челябинска и значительно повысить комфортность проживания челябинцев в городе.

В связи с развернувшимся масштабным строительством дорог с 2010г. по 2013г. в город Челябинск завезены и использованы для строительства тысячи тонн природных строительных материалов: щебень, песок, гранит, мрамор и т.п.  Лабораторные исследования зачастую обнаруживают недопустимо высокую природную радиоактивность таких материалов, как гранит, щебень и др.

В связи с этими мероприятиями мы видим проблему:  При строительстве и реконструкции дорог в г.Челябинске увеличивается количество источников повышенного фона естественной радиации.

Цель работы: исследование уровня радиации на некоторых  объектах дорожного строительства в г.Челябинске.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1.     Изучить информационные источники по данной проблеме.

2.     Познакомиться с методиками и работой приборов для измерения уровня радиации.

3.     Изучить территорию близлежащего (Советского) района, подлежащую реконструированию и выделить объекты для исследования.

4.     Измерить уровень радиоактивности на выбранных объектах территории исследуемого района г.Челябинска.

5.     Предложить пути уменьшения уровня радиации на объектах города.

Объектом исследования является: реконструируемые дороги г.Челябинска, Федоровский карьер.

Предмет исследования: уровень радиации на данной территории.

Мы выдвинули гипотезу о том, что общая радиационная обстановка в городе Челябинске зависит от радиационной загрязненности территорий  вводимых в эксплуатацию дорожных  объектов,  на которую могут влиять используемые при строительстве природные материалы.

Значимость и практическая ценность нашей работы определяется характером обозначенной проблемы. Результаты проведенного исследования могут быть опубликованы  на сайте школы, на сайте Управления по радиационной безопасности в разделе «новости», тем самым привлекут внимание общественности к вопросам  экологического благополучия района и города. Данная работа относится к теоретическому, прикладному, междисциплинарному исследованию и может быть использована в качестве дополнительного материала при реализации учебных программ  по дисциплинам «Физика», «Биология», «Химия», «Экология».

1.       Современные экологические проблемы  города Челябинска

1.1.          Теоретический аспект проблемы радиоэкологии.

         Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией.

К основным видам радиоактивного распада относят α-распад, β-распад, электронный захват и спонтанное деление. Все эти виды радиоактивности часто сопровождаются испусканием γ-лучей, т. е. «жёсткого» потока фотонов с малой длиной волны.

При α-распаде радионуклиды испускают ядра атомов гелия ⁴₂He,

β-распад сопровождается испусканием обычных электронов.

Из волновых излучений наибольшую опасность представляют два типа. Рентгеновское излучение (λ= 5*10^-8-5*10^-12 м), подобное обычному свету, но с более короткой длиной волны (а значит, и с большей энергией фотонов), было открыто немецким учёным В. Рентгеном в 1895 г.

Гамма-излучение ещё более коротковолновое (λ= 5*10^-11-5*10^-13 м), с высокой проникающей способностью. Этот тип излучения характерен для радиоактивных веществ, например радия или естественного радиоактивного изотопа калия-40, по которому определяют радиоактивность человеческого тела. Последний изотоп может также служить причиной определённого уровня радиоактивности у калийных удобрений. [11]

Радиоактивность - неотъемлемая характеристика окружающей среды (так называемая фоновая радиация), которая существовала и до появления на Земле человека. Проблема радиоактивного загрязнения биосферы возникла из-за того, что человеческая деятельность привнесла в окружающую среду новые источники радиации, прежде всего ядерную энергетику. Долгое время на фоновую (природную) радиацию не обращали внимания как на несущественную. В пользу последнего тезиса приводили обычный довод успешного развития жизни на Земле, несмотря на постоянное воздействие природных излучающих источников. Однако сейчас учёные считают, что даже, казалось бы, безвредная фоновая радиация недооценена по своей опасности для живых существ примерно в 100-1000 раз! Отсюда понятна тревога специалистов по поводу возрастающего уровня радиоактивных загрязнений, обусловленных деятельностью человека.

Воздействие радиации на человека называют облучением. В основе этого процесса лежит передача энергии радиации клеткам организма.

Выделяют два типа биологических повреждений, вызываемых радиацией (ионизирующими излучениями).

Физический, или «пулеобразный» (I тип). В этом случае выбитые электроны разрушают молекулярные связи непосредственно в структуре, где они были выбиты. Такое прямое воздействие, протекающее очень быстро, служит главной причиной повреждения ДНК в ядрах клеток при облучении, приводя к генетическим мутациям и нарушениям.

Химический, или косвенный (II тип). Здесь ущерб биологической структуре наносят реакционные частицы, которые образовались вдали от этой структуры, но приблизились к ней в результате блужданий. Например, содержащийся в клетке кислород, захватывая выбитые электроны, превращается ион-радикал О₂. Этот ион-радикал токсичен, так как способен активно окислять фосфолипиды мембран, нарушая их целостность и функционирование.

При одинаковой поглощённой энергии и дозе излучения α-частицы в 10-30 раз более опасны по биологическому действию, чем β-, γ - или рентгеновские лучи. Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ) α-излучающие радионуклиды (уран, радий, торий) признаны наиболее токсичными из всех радиоактивных элементов.

С радиоактивным загрязнением биосферы связывают возросшее за последнее время число заболеваний лейкемией, отклонения и уродства на ранних этапах развития младенцев, а также сокращение сроков продолжительности жизни.

Мерой радиоактивности служит активность распада. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/м³). При радиоактивных распадах источник испускает ионизирующее излучение. Мерой ионизационного воздействия этого излучения на вещество является экспозиционная доза. Часто измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 Рентген - довольно большая величина, на практике пользуются миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями Рентгена.

Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы. Измеряются, соответственно, в Зивертах (Зв) и Зивертах/час. В перерасчете на рентгены

1 Зиверт = 100 Рентген.

Радиоэкология изучает воздействие ионизирующего излучения окружающей среды (космической радиации, природных и техногенных радионуклидов) на живые организмы. Все живые организмы на Земле, в т. ч. человек, находятся под постоянным воздействием космического  излучения и излучения радионуклидов, содержащихся в атмосфере, воде, почвах, горных породах, строительных и других материалах. Наибольшее воздействие на живые организмы оказывают природные радионуклиды 40К, 235U, 238U, 232Th и продукты их распада. [1]

Развитие атомной промышленности и проведение испытаний ядерного оружия (начиная с 40-50-х гг. 20 в.) привело к тому, что в окружающую среду во все возрастающих количествах стали попадать искусственные (техногенные) радионуклиды 85Кr, 131I, 90Sr, 144Ce, l37Cs и др.

Для радиоэкологии интересно прежде всего изучение воздействия на организмы малых доз ионизирующего излучения. Таким воздействием обладают, например, радон и продукты его распада, в заметных количествах присутствующие в воздухе в современных зданиях, построенных с использованием новых строительных материалов.     

Систематические исследования радиоэкологии направлены, в частности, на то, чтобы правильным выбором материалов и целесообразной планировкой помещений исключить опасное повышение концентрации радона в школьных зданиях, жилых помещениях, производств, предприятиях.

Учёные определили влияние радиоактивного загрязнения на здоровье населения нашей планеты. По оценочным подсчётам оно стало причиной мертворождения 1,9 млн. детей, около 1,6 млн. детей умерло в младенчестве. Сейчас в мире насчитывается около 123 млн. человек, поражённых различными злокачественными опухолями, причиной появления которых стала радиация. [7]

1.2.          Особенности экологической ситуации в городе Челябинске.

Центральное географическое расположение Челябинской области создает весьма благоприятные условия для экономического и культурного развития области.

Вместе с тем существует целый ряд проблем, свойственных только этому краю, связанных как с особенностями его природной среды, так и с экологической нагрузкой промышленных предприятий.

1.2.1.   Радиационный бюллетень.

Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды - филиал ФГБУ «Уральское УГМС» имеет сеть наблюдения за уровнем радиационного фона по всей территории Челябинской области. Наблюдения осуществляются регулярно, 3-8 раз в течение суток.

По многолетним данным сети наблюдения среднестатистический уровень радиационного фона на территории Челябинской области составляет в среднем 11 мкР/ч. Он обусловлен, в основном, природной составляющей. [9]

Среднемесячные за ноябрь 2013г. значения гамма-фона в населенных пунктах Челябинской области составили следующие величины:

Челябинск – 13 мкР/ч

Верхний Уфалей – 10 мкР/ч

Нязепетровск – 11 мкР/ч

Касли – 10 мкР/ч

Кыштым – 13 мкР/ч

Златоуст - 11 мкР/ч

Миасс – 11 мкР/ч

Катав-Ивановск – 11 мкР/ч

Южноуральск – 10 мкР/ч

Троицк – 11 мкР/ч

Верхнеуральск – 10 мкР/ч

Магнитогорск – 11 мкР/ч

В целом, в ноябре 2013г. радиационная обстановка на территории Челябинской области была стабильная.

По материалам "Энциклопедии Челябинска"  горные породы, на которых стоит Челябинск, содержат естественные радионуклиды (ЕРН) – уран, торий, калий и продукты их распада, кол-во которых в большей степени  зависит от количества уран и торий содержащих минералов, таких, как ортит, циркон, монацит, и др. [5]

Детальная съемка территории Челябинска, проведенная  в середине 1990-х гг., позволила установить, что фоновой для западной  и центральной  части города является радиоактивность в 14 мкр/ч. Вместе с тем в различных частях города, особенно там, где породы геологического фундамента (граниты или гранодиориты) выходят на поверхность или обнажены искусственно (в карьерах), поле может достигать 30 мкр/ч, а на некоторых небольших участках – 80–100 мкр/ч.  На территории Челябинска установлено более 400 участков, где радиоактивность пород намного превышает фоновую и достигает нескольких  сотен мкр/ч. Повышенная радиоактивность отмечается в Центральном парке культуры и отдыха (ЦПКиО). Она вызвана большим содержанием уран - и торий содержащих минералов. В результате самораспада урана в породах, омывающих их водах, в приземном слое воздуха (особенно вблизи крупных геологических  разломов) увеличивается количество радиоактивного газа радона. Природное содержание его в приземном воздухе в таких местах иногда в сотни раз превышает фоновое. То же отмечается и в подземных водах. Интенсивные радоновые аномалии в воде установлены в окрестностях Дома отдыха “Сосновый бор” (г. Монахи) и у бывшей  лодочной станции на Шершнёвском водохранилище. Множественные  источники в ЦПКиО содержат повышенное количество радона.

В восточной части Челябинска (Тракторозаводский и Ленинский районы) радиоактивный фон ровный, пониженный, хотя и здесь на глубинах от 16 до 65 м (исследовано скважинами) установлены заметные концентрации урана и тория, вызывающие активность от 100 до 300 мкр/ч. На поверхности они никак не проявляются. [5]

Хозяйственная деятельность, в процессе которой происходит перераспределение и концентрирование естественных радионуклидов, приводит к заметным изменениям естественного радиационного фона. Сюда  можно отнести добычу и сжигание каменного угля, нефти, газа, других горючих ископаемых, использование фосфатных удобрений, масштабное строительство, характерное для больших городов.

1.2.2. Природные строительные материалы.

В Челябинске разработана концепция развития улично-дорожной сети до 2020 года, рассчитанная на уровень автомобилизации 450 автомобилей на 1000 человек. Концепция предполагает строительство нескольких виадуков (мостовых сооружений), создание в центре города транспортного кольца, прокладку новых дорог между районами и создание дорог-дублеров для основных челябинских маршрутов.

По материалам сайта http://gubernator74.ru «дорожная революция», которая вышла за пределы Челябинска, набирает начиная с  2010 года большие обороты – губернатор утвердил проект постановления, согласно которому между 42 муниципальными образованиями будут распределены 1 млрд 407 млн рублейв 2010-2011г. на содержание и ремонт автомобильных дорог общего пользования местного значения.

В 2013 году в Челябинске в развитие улично-дорожной сети из областного и городского бюджетов было вложено 5 миллиардов рублей, в прошлом – около 12 миллиардов. Как подчеркнул глава Администрации Челябинска, ни один город-миллионник в последние годы не тратил столько средств на эти цели. [14]

Данные программы предусматривают строительство и реконструкцию дорог, как в центре города - на главных магистралях, так и на его окраинах, во дворах.  Различные условия строительства дорог приводят к необходимости применять различные строительные материалы.

Местные – это материалы, которые находятся непосредственно в районе строительства и используются без переработки или при незначительной их переработке

Промышленные – это материалы, которые выпускаются в заводских условиях и поставляются на строительство централизованно.

Челябинская область располагает богатыми и разнообразными природными ресурсами. Разведано около трехсот месторождений минерального сырья. (Приложение 2) [13]

К местным сырьевым материалам относят щебень, гравий и песок, применяемые в качестве заполнителей для бетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергели и другие горные породы - для изготовления строительной извести, гипсовых вяжущих, магнезиальных вяжущих, портландцементов.

Готовые промышленные каменные материалы и изделия подразделяют на материалы и изделия для дорожного строительства, стен и фундаментов, облицовки зданий и сооружений. К каменным материалам для дорожного строительства относят булыжный, колотый, брусчатый и бортовые камни, щебень, гравий, песок. Их получают из изверженных и прочных осадочных горных пород.

         Булыжный и колотый камни применяют для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог, крепления откосов насыпей, каналов.

Камни бортовые из горных пород применяют для отделения проезжей части дорог от разделительных полос тротуаров, пешеходных дорожек и тротуаров от газонов и т. п.

Щебень представляет собой рыхлый материал, полученный дроблением скальных горных пород. При размере зерен от 5 до 40 мм его применяют для черного щебня и асфальтобетона при строительстве автомобильных дорог, щебень с зернами от 5 до 60 мм служит для устройства балластного слоя железнодорожного пути.

Гравий - рыхлый материал, образовавшийся при естественном разрушении горных пород. Имеет скатанную форму. Для изготовления черного гравия применяют гравий с размером зерен от 5 до 40 мм, а для асфальтобетона его дробят обычно на щебень.

Песок - рыхлый материал с размерами зерен от 0,16 до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения или полученный искусственным дроблением горных пород. Применяют его для подстилающих слоев дорожных одежд, приготовления асфальтовых и цементных бетонов и растворов.

На территории Челябинской области эксплуатируются 189 месторождений строительных материалов. Челябинская область является одной из ведущих областей по поставке строительного камня.

Выбор сырья для строительства дорог для каждого региона определяется необходимостью экономии ресурсов, возможностью производить  работы на данном месте с меньшими общими затратами, чем в других местах.  Поэтому каждый регион использует свои материалы (щебень, гальку, глину, гранит и т.д.) 

ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Челябинской области» провел радиационно–гигиеническую оценку месторождений строительных материалов с определением класса опасности. Из 189 карьеров 14 карьеров относятся ко 2 классу опасности (материал используется в дорожном строительстве в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при  возведении производственных сооружений),  Кременкульский гранитный карьер (не разрабатывается) относится к 3 классу опасности (материалы используются в дорожном строительстве вне населенных пунктов), остальные карьеры относятся к 1 классу (материалы используются в строящихся и реконструируемых жилых и общественных  зданиях).

В отношении радиоактивности существует довольно много норм. Основные нормы, установленные в России, прописаны в Федеральном законе №3-ФЗ от 05.12.1996 г «О радиационной безопасности населения» № 3-ФЗ от 05.12.96 и в Санитарных правилах 2.6.1.1292-03 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)». [4]

Для строительных материалов нормируется содержание радиоактивных веществ из семейств урана и тория, а также калий-40 (в соответствии с НРБ-96). Из «Норм радиационной безопасности НРБ-99»: Значения меньше 33мкР/ч – контрольный уровень, установленного действующими гигиеническими нормативами в качестве верхнего допустимого значения гамма-фона на участках жилищного строительства. Эффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) - не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.

С введением ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» обязательно проводятся исследования образцов строительных материалов на удельную эффективную активность естественных радионуклидов Радия-226, Тория-232 и Калия-40. Критерием оценки является удельная эффективная активность (Аэфф.), по которой устанавливается принадлежность материала к 1, 2 или 3 классу и определяются возможные области его использования. Эти характеристики указываются в гигиенических сертификатах на строительные материалы.

Удельная эффективная активность (Аэфф) естественных радионуклидов в строительных материалах, используемых для новых стоящихся жилых и общественных зданий (1-ый класс), не должна превышать 370 Бк/кг. Класс щебня по удельной эффективной  активности  радионуклидов 1 класс применения до 370 Бк/кг. [4]

В 2010 г. проведено исследование 1422 проб строительных материалов (в 2009 г. — 1690 проб). В 2010 г. средняя удельная эффективная активность природных радионуклидов в строительных материалах составила 242 Бк/кг (в 2009 г.–129 Бк/кг). Максимальное значение удельной эффективной  активности природных радионуклидов в строительных материалах (421 Бк/кг) зафиксировано в  пробе гранитных блоков, импортированных из Казахстана. [12]

Наиболее близкие к г.Челябинску карьеры: [13]

1.                  Федоровский карьер. Находящийся в Челябинской области, недалеко от поселка Федоровка, карьер производит щебень из высокопрочных гранитов.  Продукция, которую выпускает Федоровский  карьер – гранитный щебень фракции 5 -25 мм для изготовления железобетонных шпал, ответственных конструкций и строительных работ; балластный гранитный щебень 25 -60 мм и гранитный щебень фракции 0 -10 мм для строительных работ. Все материалы относятся к первому классу радиоактивности и могут быть использованы при проведении любых строительных работ без ограничений.

2.                 Новосмолинский карьер (Карликановский) предлагает  щебень гранитный 3 10 с Новосмолинского карьера (Карликановского). Щебень фракции 3 10 применяется для наполнения бетона, асфальта, а также щебень гранитный 3 10 может использоваться для отсыпания теннисных кортов, дорог, стадионов и детских игровых площадок.

3.                 Аргаяшское месторождение производит высококачественный гранитный щебень, используемый при производстве железобетонных изделий и проведении дорожных строительных работ.

Показатели радиоактивности материала соответствуют по содержанию ЕРН(естественных радионуклидов) первому классу для строительных материалов. Щебень может использоваться при проведении всех видов строительных работ без ограничений.

Выводы по первой главе.

Город Челябинск – старинный промышленный город с населением более миллиона жителей. Развитие города, расширение инфраструктуры,   рост промышленных предприятий -  неизменно привело к ухудшению экологической ситуации, в том числе и радиационной. Этому способствуют следующие факторы:

Ø    Природный радиационный фон в г.Челябинске и области неравномерный. Городской житель находятся под постоянным воздействием космического  излучения и излучения радионуклидов, содержащихся в атмосфере, воде, почвах, горных породах, строительных и других материалах.

Ø    В последние годы развитие сферы услуг привело к тому, что в подвальных помещениях зданий, где уровень радиоактивного радона повышен,  расположились кафе, рестораны, спортивные и досуговые центры.  При наличии в недрах пород с радиоактивными минералами к поверхности земли по трещинам проникает радон. Скапливаясь в подвальных помещениях и на нижних этажах зданий, радон может оказать негативное воздействие на здоровье жителей.

Ø    Хозяйственная деятельность, в процессе которой происходит перераспределение и концентрирование естественных радионуклидов, приводит к заметным изменениям естественного радиационного фона. Сюда  можно отнести масштабное дорожное  строительство, характерное для больших городов. В строительстве используются щебень и панели из гранитов с повышенной радиоактивностью, что увеличивает значения экспозиционной дозы, иногда в 2 – 3 раза по сравнению с фоном.

Несмотря на отслеживание  радиационной обстановки различными службами, жители города Челябинска имеют большую вероятность получить повышенную дозу радиации благодаря проживанию в «каменном мешке», как часто  называют современную городскую среду.

Глава 2. Исследование радиационного фона на дорожных объектах г.Челябинске.

2.1. Характеристика объектов исследования.

Строительство, реконструкция и капитальный ремонт дорог и транспортных сооружений в городе Челябинске производятся в соответствии с распоряжением Администрации города Челябинска от 06.07. 2009 г. № 2584 «Об утверждении городской целевой программы «Развитие улично-дорожной сети города Челябинска» на 2009 - 2014 годы».

Челябинские дорожники, готовясь к новому сезону 2014 года, рассматривают в первую очередь возможность реконструкции и строительства автодорог в активно развивающихся микрорайонах: поселке Чурилово, на Краснопольской площадке, «Парковом». Однако сегодня вопрос стоит о финансировании работ на более крупных сооружениях – путепроводе Челябинк-Главный, Университетской набережной и транспортной развязке ул. Братьев Кашириных – ул.Труда. [15 ]

Подводя итоги сезона 2013 г., Сергей Давыдов отметил, что строители выполнили большой объем работы. Прежде всего, стоит выделить наиболее крупный объект – развязку, соединяющую улицы Братьев Кашириных, Российскую, Труда и Свободы. В этом году завершен второй этап строительства путепровода. В планах на будущее – строительство третьего этапа путепровода: он соединит Свободы и Братьев Кашириных с Бажова. Можно будет быстро добираться из центра и с северо-запада в сторону аэропорта.[14]

Для исследования уровня радиации на строящихся дорожных объектах мы выбрали те, которые находятся территориально недалеко от нашей школы и пос.Сосновка, где мы живём. Проезжая на пассажирском транспорте из посёлка в город мы в течение продолжительного времени наблюдаем строительные работы по реконструкции ул.Кузнецова в пос. АМЗ, а также строительство автозаправочных станций на ул.Воровского и свои исследования мы провели на этих близлежащих  объектах.

Для исследования мы выбрали три  объекта – это

1) реконструируемое дорожное полотно  ул.Кузнецова (пос.АМЗ),

 2) строящееся здание подземной парковки и соседствующая заправка на пересечении улиц Кузнецова и Воровского.

3) Федовский карьер – производитель строительного щебня - в пос.Федоровка (Приложение 4,5)

2.2. Методика и приборы для измерения радиационного фона.

Дозиметры - применяют для измерения индивидуальной эквивалентной дозы и мощности доз рентгеновского, бета- и гамма-излучения.

Дозиметр измеряет мощность дозы ионизирующего излучения непосредственно в том месте, где он находится. Следует пользоваться дозиметром в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией.

Какие бывают дозиметры?

 В продаже можно встретить как бытовые, так и профессиональные дозиметры. 

 Рисунок 1.   Распространенный бытовой дозиметр-радиометр гамма- и бета-излучения АНРИ-01-02 "Сосна". Тип детектора - 2 встроенных газоразрядных счетчика.

 Цифровой индикатор на жидких кристаллах

Рисунок 2. Профессиональный радиометр СРП-88, предназначенный для поиска и обнаружения источников гамма- излучения (например, при обследовании металлолома).

 Рисунок 3. Детектор радиационного излучения "QUARTEX Model RD 8901" предназначен для измерения мощности поглощенной дозы гамма-излучения и зараженности объектов источниками бета-частиц.

 Позволяет оперативно контролировать радиационную обстановку в помещениях и на местности. [3]

В нашей работе дозиметрический контроль уровня радиации измерялся с помощью двух приборов:

 Рисунок 4. Армейский прибор ДП-5А

1)армейским дозиметром ДП-5А.

ДП-5А предназначен для обнаружения и измерения степени зараженности поверхностей бета- и гамма-активными веществами и измерения уровней гамма-радиации. [2] Приложение (3)

2) Дозиметр радиометр РАДЭКС РД1503 (Radex)

Дозиметр бытовой Радэкс РД-1503 предназначен для оценки мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения населением в бытовых условиях (продукты питания, стройматериалы, почва и т.д.), а также может быть использован персоналом, работающим с источниками ионизирующих излучений. Кроме того, он позволяет обнаруживать загрязненность объектов бета-активными радионуклидами.

При определении уровня радиации мы использовали методики из паспорта прибора ДП-5А и радиометра РАДЭКС РД1503 (Radex)

2.3. Результаты исследования радиационного состояния объектов исследования

Проводилась съемка уровня радиации на  территории

1) реконструируемое дорожное полотно  ул.Кузнецова (пос.АМЗ), 2)строящееся здание подземной парковки и соседствующая заправка на пересечении улиц Кузнецова и Воровского.

3) Федоровский карьер – производитель строительного щебня - в пос.Федоровка (Приложение 4,5)

Уровень радиации вблизи гранитной поверхности стройматериалов, гравия колеблется от 15 мкР/ч до 50 мкР/ч. Более повышенный уровень радиации  наблюдается на объектах Федоровского  карьера.

Для оценки воздействия радиации на организм человека переведем рентгены в зиверты:   1Р=0,01 Зв,      1мкР\ч=0,01мкЗв/ч

При подсчете получаемой годовой дозы облучения получаем следующие результаты:                                                          

1)    На территории дорожное полотно  ул.Кузнецова (пос.АМЗ), результаты показывают, что  уровень радиации зарегистрирован от 15 мкР/ч до 30 мкР/ч.  Средний уровень радиации составил 24,2мкР/ч. = 0.242мкЗв/ч

Подсчитаем получаемую годовую дозу облучения для работающих на строительстве моста : 0.242мкЗв/ч *8ч*210дн=406,5 мкЗв=0,41мЗв в год.

По НРБ-99 предельно допустимая норма равна  1 мЗв в год.

Полученные нами результаты примерно в 2,4 раза меньше ПДН.

2)     На территории строящегося здания подземной парковки и соседствующей заправке на пересечении улиц Кузнецова и Воровского уровень измеренной радиации зарегистрирован от 17 до 55 мкР/ч.  Средняя величина  32 мкР/ч. Подсчитаем получаемую годовую дозу облучения для работающих на карьере : 32 мкР/ч.=0,32мкЗв/ч

0,32 мкЗв/ч*8ч*210дн=534 мкЗв=0,53мЗв в год. 

Данное значение примерно в 1,8 раза меньше ПДН. 

3)    На территории Федоровского карьера уровень измеренной радиации зарегистрирован от 20 до 50 мкР/ч.  Средняя величина  35 мкР/ч. Подсчитаем получаемую годовую дозу облучения для работающих на карьере : 39 мР/ч.=0,39мкЗв/ч

0,39 мкЗв/ч*8ч*210дн=655 мкЗв=0,65мЗв в год.  

Данное значение примерно в 1,5 раза меньше ПДН. 

Выводы по второй главе и рекомендации по улучшению радиационного состояния исследуемой территории.

Исходя из полученных при исследовании результатов, можно сделать следующие        выводы:

1.     Проведенная радиометрическая съемка территориях

1) реконструируемое дорожное полотно  ул.Кузнецова (пос.АМЗ),

2) строящееся здание подземной парковки и соседствующая заправка на пересечении улиц Кузнецова и Воровского , а также на территории Федоровского   карьера свидетельствует о том, что уровень радиации меньше предельно допустимых норм.

2.     При строительстве дорожных объектов в черте города необходимо использовать строительный материал, прошедший строгий радиационный контроль. На строительных объектах г.Челябинска необходимо использовать местный природный материал 1 класса радиационной безопасности.

3.   Согласно норм Федерального закона "О радиационной безопасности населения" Статья 9. п.2, эффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) - не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.  

Наши расчеты показали, что работающий на строительных объектах (строящийся мост и карьер)  человек может получить   0,41мЗв в год и  0,53мЗв в год соответственно, что является ниже нормы.

Однако по утверждениям ученых малые дозы при длительном облучении могут быть более опасными по последствиям, чем большие дозы краткосрочного облучения.

4.     Озеленение прилежащей территории будет способствовать снижению уровня радиации и воздействия на организм человека. Зеленые насаждения поглощают пыль и токсичные газы. Формирование газового состава атмосферного воздуха находится в прямой зависимости от растительного мира: растения обогащают воздух кислородом, полезными для здоровья человека фитонцидами и легкими ионами, поглощают углекислый газ. Зеленые растения смягчают климат. Растения задерживают  солнечную радиацию, тем самым уменьшают общий уровень радиации в городе.

Заключение

Город Челябинск – старинный промышленный город с населением более миллиона жителей. Развитие города, расширение инфраструктуры,   рост промышленных предприятий, масштабное строительство -  неизменно приводит к ухудшению экологической ситуации, в том числе и радиационной. Несмотря на отслеживание  радиационной обстановки различными службами, жители города Челябинска имеют большую вероятность получить повышенную дозу радиации благодаря проживанию в «каменном мешке», как часто  называют современную городскую среду.

В связи с развернувшимся масштабным строительством в 2010-2013г.г.  в город Челябинск завезены и использованы для строительства тысячи тонн природных строительных материалов. Проведенная радиометрическая съемка территории строящихся объектов в Советском районе г.Челябинска свидетельствует о том, что уровень радиации меньше предельно допустимых норм.

Подведя итог нашей работе, можно утверждать, что в Челябинске не существует опасности для жизни и здоровья людей. И если мы постоянно будем внимательно и профессионально отслеживать и контролировать ситуацию с радиационными излучениями, как природного происхождения, так и результатов деятельности людей, то никакой угрозы здоровью нашему и наших потомков не появится!

Список информационных источников.

1.     Василенко О.И. - "Радиационная экология" – М.: Медицина, 2004. – 216 с.

2.     Горишний В.А., Приборы дозиметрического и химического контроля для объектов экономики: Метод. разработка / Чернецов В.Б., Волков В.В., Борисенко Л.Н. ; НГТУ -Н.Новгород, 2003. 155с.

3.      Максимов М.Г и др.. Радиоактивные загрязнения и их измерение. -М.: Энергоатомиздат, 1989. – 304 с.

4.     Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы. - М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999.

5.     Левит А. И. Радиоактивность природная. / А. И. Левит // Челябинск: Энцикл. / Сост.: В. С. Боже, В. А. Черноземцев. - Изд. испр. и доп. - Челябинск: Каменный пояс, 2001. - 1112 с.; ил.

6.     Российская газета  Южный Урал  № 4763 от 2 октября 2008 г.

7.     Липик В. “Экология Севера” : [Электроный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ecosever.ru свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

8.     Основные показатели по городской среде. Окружающая среда.: [Электроный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gks.ru свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

9.     Радиационная обстановка на территории Челябинской области в ноябре 2013 года. [Электроный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chelpogoda.ru/pages/226.php свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

10. Радиационная_авария [Электроный ресурс]. Режим доступа:  - http://ru.wikipedia.org/wiki/ свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

11. Радиация (значения)/ Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

12.  Природные источники ионизирующего излучения [Электроный ресурс]. Режим доступа:  -   http://74-radsafety.ru  свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

13. Щебень. [Электроный ресурс]. Режим доступа:  - http://www.rsr74.ru свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

14.  Сергей Давыдов: ни один город-миллионник не вкладывает столько в дорожное строительство [Электроный ресурс]. Режим доступа: http://cheladmin.ru/news/sergey-davydov-ni-odin-gorod-millionnik-ne-vkladyvaet-stolko-v-dorozhnoe-stroitelstvo свободный. – Загл. с экрана. – яз. рус., англ.

15. http://chelyabinsk.ru/text/news/610037.html

Приложение 1

Города России с наиболее неблагоприятной экологической обстановкой.

На сайте Росстата представлен список из 56 городов с наиболее неблагоприятной экологической обстановкой. Вот как выглядит десятка городов с наиболее загрязненным воздухом.

Москва 62,9 тыс.т.

Иркутск 65,5 тыс.т.

Старый Оскол 73,3 тыс.т.

Ленинск-Кузнецкий 89,9 тыс.т.

Новочеркасск 90,7 тыс.т.

Новосибирск 101,7 тыс.т.

Нижний Тагил 113,7 тыс.т.

Междуреченск 113,7 тыс.т.

Братск 116.5 тыс.т.

Челябинск 117, 8 тыс. т

Уфа 134, 1 тыс. т

Красноярск 148, 6 тыс. т

Омск 198, 2 тыс.т

Ангарск 207, 4 тыс.т.

Приложение 2

Карьеры Челябинской области

Для покрытий  оснований автомобильных дорог  используются смеси щебеночно-гравийные-песчаные, добываемые в карьерах.

Саткинское месторождение

Хребетский щебеночный карьер

Бигардинский карьер

Тимофеевский карьер

Новосмолинский карьер (Карликановский)

Медведевский карьер

Сыростанский карьер

Биянковский карьер

Усть-Катавский карьер

Миньярский карьер

Сангалыкское месторождение

Аргаяшское месторождение

Мочищенский щебеночный завод

Камнереченский щебеночный завод

Шершнинский карьер

Режевский щебеночный завод

Анабашский гранитно-щебеночный завод

Рудник Малый Куйбас

Медногорское месторождение

Биянковский карьер (самовывоз)

Усть-Катавский карьер (самовывоз)

Хребетский щебеночный карьер (самовывоз)

Тимофеевский карьер (самовывоз)

Казачий карьер "Травники" (самовывоз)

Миньярский карьер (самовывоз)

Сангалыкское месторождение (самовывоз)

Аргаяшское месторождение (самовывоз)

Шершнинский карьер (самовывоз)

Саткинский карьер (самовывоз)

Бигардинский карьер (самовывоз)

Новосмолинский карьер (самовывоз)

Казанцевский карьер (цена указана за м3, самовывоз)

Медведевский карьер (самовывоз)

Шлаковый щебень    Казанцевский карьер

 Также мы предлагаем щебень с карьеров: Бигардинский карьер (самовывоз)          Аргаяшское месторождение

Саткинский карьер (самовывоз)     Медногорское месторождение

Сангалыкское месторождение       Саткинское месторождение

Камнереченский щебеночный завод         Усть-Катавский карьер (самовывоз)

Биянковский карьер (самовывоз)   Усть-Катавский карьер

Приложение 3

Армейский прибор ДП-5А

 

Диапазон измерений прибора - от 0,05 МР/ч до 200 Р/ч; он разбит на 6 поддиапазонов:

от 5 до 200 Р/ч (положение переключателя <200>);

от 500 до 5000 МР/ч (положение переключателя <Х 1000>);

от 50 до 500 МР/ч (положение переключателя <( 100>);

от 5 до 50 МР/ч (положение переключателя <( 10>);

от 0,5 до 5 МР/ч (положение переключателя <( 1>);

от 0,05 до 0,5 МР/ч (положение переключателя <( 0,1>).

Прибор имеет звуковую индикацию на всех поддиапазонах, кроме первого. Время установления показаний прибора не превышает 45 с.

Измерение уровня радиации мы проводили в течение двух месяцев, на территории дорожных объектов. Замеры проводились в основном в дневные часы, в ясную и безоблачную погоду. В каждой точке снимали не менее трех показаний индикатора радиоактивности ДП- 5.  (Приложение 6)

Выполнение работы: Подготовка прибора ДП-5Б к работе

Подготовка прибора к работе проводится в следующей последовательности:

ù     открыть крышку футляра, провести внешний осмотр, пристегнуть к футляру поясной и плечевой ремни;

ù  вынуть зонд детектирования;

ù  подключить телефоны;

ù  установить корректором механический нуль на шкале микроамперметра;

ù  ручку переключателя поддиапазонов поставить в положение "Выкл", а ручку "Реж" (режим) повернуть против часовой стрелки до упора;

ù  включить прибор, поставив ручку переключателя поддиапазонов в положение "Реж";

ù  плавно вращая ручку "Реж" по часовой стрелке, установить стрелку микроамперметра на метку;

ù  проверить работоспособность прибора на всех поддиапазонах, кроме первого ("200"), с помощью радиоактивного источника, укрепленного на крышке футляра;

ù  открыть радиоактивный источник, вращая защитную пластинку вокруг оси;

ù  повернуть экран зонда в положение "Б", установить зонд опорными выступами на крышку футляра так, чтобы источник находился против окна зонда;

ù  подключить телефоны;

ù  последовательно перевести переключатель поддиапазонов в положения "Х 1000", "Х 100", "Х 10", "Х 1" и "Х 0,1";

ù  наблюдать за показаниями прибора и прослушивать щелчки в телефонах (стрелка микроамперметра должна зашкаливать-ся на VI и V поддиапазонах, отклоняться на IV поддиапазоне, а на III и II может не отклоняться из-за недостаточной активности бета-источника);

ù  ручку переключателя поддиапазонов поставить в положение "Реж";

ù  закрыть радиоактивный источник;

ù  повернуть экран зонда в положение "Г".

При выполнении вышеуказанных операций прибор ДП-5Б готов к работе.

Контроль степени радиоактивного заражения проводится в следующей последовательности:

ù  измеряется гамма-фон в месте, где будет определяться степень заражения объекта, не менее 15-20 м от обследуемого объекта;

ù  подносят зонд (экран зонда в положении "Г") к поверхности объекта на расстояние 1,5-2 см и медленно перемещают над поверхностью объекта;

ù  из максимальной мощности экспозиционной дозы, измеренной на поверхности объекта, вычитают гамма - фон.

Полученный результат будет характеризовать степень радиоактивного заражения объекта.

Для обнаружения бета- излучений необходимо:

ù  установить экран зонда в положении "Б";

ù  поднести к обследуемой поверхности на расстояние 1,5-2 см;

ù  ручку переключателя поддиапазонов последовательно поставить в положения "Х 0,1", "Х 1", "Х 10" до получения отклонения стрелки микроамперметра в пределах шкалы.

Увеличение показаний прибора на одном и том же поддиапазоне по сравнению с гамма-измерением показывает наличие бета-излучения.

Данные уличных измерений, с указанием точки измерения на плане, заносились  в таблицу № 1. (Приложение 7)

Следует отметить, что прибор ДП 5Б является армейским прибором. Его цель измерять уровень радиоактивности на зараженной местности. Прибор не дает такие точные данные измерений, как некоторые дозиметры. Шкала прибора не позволяет сделать очень точные измерения. Данные, полученные нами, имеют погрешность.

Дозиметр Радэкс РД-1503

Дозиметр Радэкс РД-1503 подсчитывает количество гамма и бета - частиц с помощью счетчика Гейгера - Мюллера в течение 40 с и индицирует показания в мкЗв/час или мкР/час на жидкокристаллическом дисплее. Регистрация каждой частицы сопровождается звуковым сигналом, что позволяет реализовать режим "Поиск".

В дозиметре Радэкс РД-1503 реализованы следующие функции: изменение размерности значений, изменение порогов срабатывания звуковой сигнализации, уточнение показаний по мере увеличения продолжительности замера, отключение звукового сигнала, включение подсветки дисплея.

Увеличение количества наблюдений приводит к повышению достоверности показаний. От двух элементов питания с ёмкостью 1350мАч, при уровне естественного фона не более 0,3 мкЗв/ч и заводских настройках изделия.

Технические характеристики Дозиметра Радэкс РД-1503

Диапазон показаний мощности амбиентного эквивалента дозы, мкЗв/ч, от 0.05 до 9.99

Диапазон показаний мощности экспозиционной дозы, мкР/ч, от 5 до 999

Диапазон энергий гамма-излучения, МэВ, от 0,1 до 1,25

Воспроизводимость показаний (при доверительной вероятности 0.95), где Р - мощность дозы в мкЗв/ч, % , 15+6/Р

Уровни звуковой сигнализации, мкЗв/ч, 0.30, 0.60, 1.20 (мкР/ч 30, 60, 120)

Время наблюдения, с, 40 ± 0.5*

Индикация показаний непрерывно

Элемент питания типа "ААА" шт

Габаритные размеры высота х ширина х толщина, не более, мм, 105х60х26

Масса изделия (без элементов питания), не более, кг, 0,09

Приложение 4

Карта. Объект №1 Ул.Кузнецова пос.АМЗ Советского район г.Челябинска

(с указанием мест проведения измерений)

Объект № 2   Строящееся здание подземной парковки и соседствующая заправка на пересечении улиц Кузнецова и Воровского.

(с указанием мест проведения измерений)

Приложение 5

Карта. Шершнинский карьер.

(с указанием мест проведения измерений)

Приложение 6

Фотографии с мест исследования

                                                                                               

Приложение 7

Таблица № 1   Измерения уровня радиации на территории строящегося моста

Номер измерения	Место измерений	Уровень радиации в мкР/ч	Средний уровень радиации мкР/ч	Средний уровень радиации мкЗв/ч
№ 1 № 2 № 3 № 4	Объект №1 Ул.Кузнецова пос.АМЗ	15; 23; 25 25; 25; 30 20; 25;23 25; 22; 28	21 27 24 25	0,21 0,27 0,24 0,25
среднее				0,24
№ 1 № 2 № 3 № 4	Строящееся здание на пересечении улиц Кузнецова и Воровского.	17; 54; 34 27; 25; 30 27; 55;23 29; 28; 35	35 27 35 31	0,35 0,27 0,35 0,31
Среднее				0,32
№ 1 № 2 № 3 № 4	Шершнинский карьер	28; 23; 28 35; 25; 35 20; 25; 50 50; 35; 50	26 32 32 45	0,26 0,32 0,32 0,45
Среднее				0,39