Автореферат и диссертация по медицине (14.02.01) на тему:Комплексная радиационно-гигиеническая оценка качества подземных вод Московского региона

На правах рукописи

Клочкова Наталья Владимировна

КОМПЛЕКСНАЯ РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД МОСКОВСКОГО РЕГИОНА

14.02.01 - Гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2011

- 8 ЛЕК 2011

005006674

Работа выполнена в лаборатории реагентной реабилитации Государственного унитарного предприятия города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей седы (ГУП МосНПО «Радон»)

Научный руководитель:

доктор биологических наук, доктор медицинских наук Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Лащенова Татьяна Николаевна Шандала Наталья Константиновна

Иванов Сергей Иванович Королев Анатолий Александрович

Ведущая организация

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожной гигиены» Роспотребнадзора

Защита диссертации состоится «29» декабря 2011 г. в 1230 часов на заседании Диссертационного Совета Д.208.133.01 при ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздравсоцразвития России по адресу: 119992, г. Москва, ул. Погодинская, д. 10/15, строение 1,тел.: 8-(499)-245-03-42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Автореферат разослан «28» ноября 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного совета, Беляева Наталия Николаевна

профессор,

доктор биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Пресные подземные воды являются единственным источником питьевого водоснабжения для 83% населения Московской области и единственным дополнительным источником воды для г. Москвы, что определяет стратегический характер этого полезного ископаемого. Потребление воды городом (123 м3/с) практически полностью исчерпывает производительность поверхностных водных систем, поэтому резервным источником могут служить только подземные воды.

Все подземные воды, используемые для питьевых целей в Московском регионе, находятся в приповерхностной части земной коры, в которой протекают низкотемпературные геологические процессы, которая определена академиком А.Е.Ферсманом понятием «зона гипергенеза». Химический и радионуклидный состав таких вод зависит, в первую очередь, от зональности и водовмещающих фунтов, взаимосвязи водоносных горизонтов с глубинными водами, географическими, физико-химическими, биологическими и другими искусственными факторами.

Контроль качества подземных вод, используемых в хозяйственно-питьевых целях, производится в соответствии с действующими санитарными правилами. Между тем, данные ведущих организаций в области изучения радиоактивности природных вод (ФГУП ВИМС и ФГУП ВСЕГИНГЕО, МПР РФ ) свидетельствуют о том, что по суммарной объемной а-активности (А„) и содержанию отдельных радионуклидов до 70 - 80% артезианских водоисточников на территории России превышают установленные нормативы, что требует детального исследования радионуклидного состава для оценки дозовых нагрузок на население (Бахур А.Е., Зуев Д.М., Аксенова О.И., Охрименко С.Е. и др., 2004). Рядом авторов (Клименко И.А., Полякова В.А., Соколовский Л.Г. и др., 2003) проведена работа по гигиенической оценке состояния природных вод на территории Москвы по радиационному и химическому факторам. Отдельные работы посвящены определению содержания природных и техногенных радионуклидов в подземных водах Москвы (Бахур А.Е., Зуев Д.М., Аксенова О.И., Охрименко С.Е. и др., 2004; Галицкая И.В., 2005-2009).

Для охраны здоровья населения необходимо учитывать влияния всех факторов и проводить комплексную оценку состояния объекта воздействия (JI.A. Ильин, 19982008; Ю.А. Рахманин, 1998-2006; Г.Г. Онищенко, A.A. Королев, 2000-2006;

И.П. Коренков, 2001-2008; Н.К. Шандала, 2001 - 2008; Т.Н. Лащенова, 2008). Для выявления потенциальной опасности для здоровья населения применяют оценку риска (Г.Г. Онищенко, JI.A. Ильин, Ю.А. Рахманин, С.М. Новиков, С.И. Иванов, C.JI. Авалиани, К.А. Буштуева, Г.И. Румянцев, И.П. Коренков, 2002-2008г.г.) на основе расчета суммарной дозовой нагрузки по радиационному и химическому факторам. Использование при расчете радиационного риска разных подходов и требований Публикации №103 МКРЗ позволяет снизить неопределённости при оценке дозовой нагрузки.

В настоящее время водозабор из артезианских скважин в Москве и области производится из одних и тех же водоносных горизонтов, но комплексного изучения содержания радионуклидов и тяжелых металлов в подземных водах Московского региона не проводилось. Для использования подземной воды без предварительной водоподготовки для хозяйственно-питьевых нужд необходимо провести оценку состояния по радиационному и химическому факторам с последующим расчетом комбинированного канцерогенного и неканцерогенного риска для здоровья населения. Проведение таких исследований является актуальной задачей для обеспечения питьевого водоснабжения Московского региона.

Цель исследования. Целью работы являлась комплексная оценка качества подземной воды Московского региона используемой для питьевого водоснабжения по показателям радиационной и химической безопасности для здоровья населения.

Задачи исследования. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить величину БКПсумм при гигиенической оценке подземных вод в районе Сергиева-Посада (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в центре региона (г. Москва, подольско-мячковский водоносный горизонт).

2. Выбрать основные параметры, определяющие дозовую нагрузку при внутреннем облучении для населения на основе радиационно-гигиенической оценки подземных вод Московского региона.

3. Вьивить зависимость изменения величины удельной активности 222Rn в родниковой воде от природно-климатических факторов (количества выпавших осадков, температуры и влажности воздушной среды).

4. Определить контрольные уровни для природных радионуклидов в подземной воде Московского региона.

5. Провести расчет и оценку риска для населения при использовании подземных вод Московского региона для питьевого водоснабжения. Оценить влияние гидрогеохимических аномалий Московского региона на величину неканцерогенного риска.

6. Разработать алгоритм комплексного контроля и радиационно-гигиенической оценки качества подземной питьевой воды Московского региона.

Научная новнзна

1. На основе гигиенической оценки подземных вод Московского региона обоснована необходимость добавить литий (1л) в перечень химических элементов, обязательных для анализа при контроле качества подземной воды.

2. При превышении контрольного значения показателя радиационной безопасности по суммарной объемной а-активности (А„) для источников подземного питьевого водоснабжения Московского региона предложен контроль удельной активности по радионуклидам 238и, 234и, 226Яа с выполнением требования критерия Аа-1КД<0,2.

3. Определены зависимости изменения содержания 222Ыл в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов и коэффициента фильтрации грунта, расположенного над водоносным горизонтом.

4. Предложены контрольные уровни для природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг: 238и - 0,022, 234и -0,025,22бЯа - 0,17,210РЬ и 210Ро - 0,01, разработанные на основе среднего фонового содержания радионуклидов.

5. Показано превышение канцерогенного риска по радиационному фактору в сравнении с химическим фактором при воздействии природных радионуклидов и тяжелых металлов, присутствующих в подземных водах Московского региона на население.

6. Разработан алгоритм комплексной радиационно-гигиенической оценки качества подземных питьевых вод Московского региона базирующийся на химической и радиационной безопасности для здоровья населения, определяемой на основе величины эффективных доз и рисков.

Практическая значимость. Предложена схема комплексного контроля и оценки качества природных подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности, позволяющая минимизировать затраты

при оценке качества подземных вод Московского региона. Разработан документ «Технические предложения по созданию схемы комплексного контроля и оценки качества природных подземных вод Московского региона» Инв. № 357 от 24.11.2011. Определены основные параметры контроля источников питьевого подземного водоснабжения Московского региона по удельной активности 238U, 234U, 226Ra при превышении контрольного значения для показателя радиационной безопасности по Аа. Разработан документ «Технические предложения по созданию проекта контрольных уровней по содержанию радионуклидов для подземной воды» Инв. № 356 от 24.11.2011. Составлена карта распределения Rn (Бк/кг) в гжельско-ассельском горизонте в Сергиево-Посадском районе для практического использования при проведении планового мониторинга источников питьевого водоснабжения. Разработаны формулы для расчета величины пожизненного индивидуального риска злокачественных новообразований от радиационного фактора в подземной воде на основе дозовых и взвешивающих коэффициентов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В подземных водах в районе Сергиева-Посада (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в центре региона (г. Москва, подольско-мячковский водоносный горизонт) отмечается превышение норматива по БКПсум„ в 93% случаев, выявленное при гигиенической оценке.

2. Контроль качества подземной воды при превышении показателя по суммарной объемной а-активности (Да) осуществляется по удельный активности радионуклидов 238U, 234U, 226Ra при обязательным контроле критерия Аа- 1К,А, < 0,2.

3. Зависимости изменения содержания 222Rn в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов, определяемые количеством выпавших осадков и коэффициентом фильтрации грунта, расположенного над водоносным горизонтом.

4. Уровни контроля природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг: 238U - 0,022, 234U - 0,025, 226Ra- 0,17,210РЬ и

210Po - 0,01, разработанные на основе среднего фонового содержания радионуклидов и индивидуального риска злокачественных новообразований от химического и радиационного фактора.

5. Сравнение основной дозовой нагрузки при употреблении подземной воды Московского региона за счет ингаляционного маршрута поступления 222Rn по

радиационному фактору с химическим, который определяется пероральным поступлением химического элемента кадмия.

6. Алгоритм комплексной радиационно-гигиенической оценки качества подземных питьевых вод Московского региона базирующийся на химической и радиационной безопасности для здоровья населения.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: ежегодной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 22 - 24 апреля 2009г.); 6-ой Всероссийской конференции по радиохимии «Радиохимия-2009» (Москва, 12 - 16 октября 2009г.); научной конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 16 - 25 апреля 2010г.); ежегодной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 21-23 апреля 2010г.); 6-ом Международном симпозиуме «Экология человека и медико-биологическая безопасность населения» (Греция, Салоники, 24 октября - 02 ноября 2010г.); ежегодной конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 21-22 апреля 2011г.).

Диссертация апробирована на заседании экологической секции НТС ГУП МосНПО «Радон» (протокол № 5 от 08.11.2011).

Личный вклад автора. Автор лично принимала участие в выполнении исследований по всем разделам диссертации в качестве основного исполнителя по теме НИОКР, включая постановку цели и задач работы, аналитический обзор литературы, организацию и проведение работы, отбор проб в пунктах контроля, подготовка их к измерениям, проведение физико-химических анализов, частичное определение радиационных параметров проб, полностью самостоятельно провела мониторинг родников по содержанию 222Лп. Провела самостоятельно обобщение, анализ, интерпретация полученных результатов, статистическую обработку данных, гигиеническую оценку, обоснование практических выходов работы. Личный вклад автора составляет более 80%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных статей, 4 из которых в журналах рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и приложений. Список литературы содержит 126 источников, из них 5 зарубежных авторов. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, включает 37 таблицы, 21 рисунок со схемами, графиками и диаграммами.

Работа выполнена в соответствии с планом НИОКР ГУП Мое НПО «Радон» на 2005-2011 по программе «Совершенствования и повышения качества, безопасности, надежности средств и методов производства при обезвреживании РАО, обеспечения радиационной безопасности населения и охраны окружающей среды Московского региона» на основании Постановлений Правительства Москвы № 1084-ПП от 28.12.2005, № 878-ПП от 09.10.2007 в рамках темы 4.09.04 «Создание системы комплексного мониторинга источников питьевого подземного водоснабжения Московского региона».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты, объем и методы исследований. Для решения поставленных задач был проведен радиационно-экологический мониторинг подземных вод Московского региона в период 2008-2011 гг. Объектом исследования являлась подземная вода Московского региона, используемая для хозяйственно-питьевых нужд (в дальнейшем - подземная питьевая вода Московского региона). В качестве критериев отбора для выбора пунктов контроля источников питьевого водоснабжения учитывался техногенный фактор (возможность влияния на химический и радионуклидный состав подземных вод) и использование воды для питьевых нужд населения. Для мониторинга выбраны скважины с привязкой к техногенно-опасным объектам и селитебным районам. В местах отсутствия артезианских скважин отбор проб воды производился из родников, расположенных в примыкающих рекреационных зонах. В качестве «фоновых» или скважин сравнения и родников выбраны водоисточники, расположенные на юго-западе, юге и востоке области, вдали от техногенных объектов.

Всего для мониторинга выбрано 39 артезианских скважин с диапазоном глубины от 20 до 200 ми 13 родников. Схема расположения артезианских скважин представлена на рисунке 1.

Для комплексной радиационно-гигиенической оценки подземных питьевых вод региона выполнялись исследования с использованием полевых и лабораторных методов определения радиационных, химических и физических параметров объектов окружающей среды. Анализ проб проводились по стандартным методикам, применяемым в ГУП Мое НПО «Радон». Все методики измерений имеют Государственный Аттестат и зарегистрированы под № САЮС Ш/ООО 1.442063. Полевые методы исследования включали измерение объёмной активности 222Яп в

Рис.1. Схема расположения артезианских скважин, отобранных для мониторинга.

воде прибором РРА-01М-01 «Альфарад» с пределом допускаемой основной относительной погрешности 30-40% и водородного показателя при помощи гидрогеохимического зонда ГХЗ 001 (Хитон) с относительной погрешностью 0,05%.0тбор, консервацию и хранение проб подземной воды осуществили в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000.

Лабораторные методы определения радиационных параметров проб окружающей среды включали определение Аа и Ар проб воды на жидкостном сцинтилляционном анализаторе TRI-CARB 2550 TR/AB, гамма-излучателей - с помощью спектрометра на основе HP Ge детектора. Уровни чувствительности: по альфа-излучателям - 10"4 Бк/л, по гамма- и бета-излучателям - 10"3 Бк/л. Погрешность анализа составила для 238U - 40%, для 234U - 60%, для 226Ra - 25%, для 2,0РЬ - 20-22%, для 210Ро-35%.

Исследование содержания тяжелых металлов в воде выполнено методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (MS-ICP) на приборе Sola фирмы Fennigan МАТ, погрешность анализа 5%. Анализ анионного состава подземной воды провели методом ионной хроматографии на приборе Metrohm 761 Compact 1С, погрешность анализа 3%. Данные исследования проводились в исследовательском аналитическом центре ОАО ВНИИХТ, имеющий Государственный Аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.511072.

Статистическая обработка данных проведена посредством программного обеспечения Microsoft Excel и Statistika for Windows, карта распределения содержания 222Rn (Бк/кг) в гжельско-ассельском горизонте в Сергиево-Посадском районе составлена при помощи программы Surfer 8. Результаты измерения удельной активности 222Rn в родниковой воде, количества выпавших осадков, температуры и влажности окружающей среды обработаны методом квадратной матрицы и решены с применением метода Крамера.

Отбор проб воды из скважин производился поквартально, из родников в весеннюю и осеннюю межень. Всего отобрано 7556 проб, из них: 2496 на анализ тяжелых металлов, 900 на анионный состав, 2560 на радионуклидный состав (А„р, 137Cs, 226Ra, 228Ra, 90Sr) и 1600 для определения 222Rn.

Оценка радиационных параметров выполнена в соответствии с требованиями радиационной безопасности, изложенными в НРБ-99/2009, ОСПОРБ-99/2010, МУ 2.6.1.1981-05. При оценке химического загрязнения подземных питьевых вод руководствовались ГН 2.1.5.2280-07 «Предельно допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования», СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников», а также использованы методические указания РД 52.24.643-2002. «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям». Оценка риска здоровью населения выполнена в соответствии с рекомендациями Всемирной Организации Здравоохранения, Р 2.1.10.1920-04, НРБ-99/2009. При расчете радиационного риска использован интерактивный программный комплекс Risk Assessment Information System (США), размещенный на сервере http://rais.oml.gov. Для оценки риска воздействия тяжелых металлов применялся программный продукт TERA 3.0 "Инструменты для оценки риска, связанного с окружающей средой", разработанный ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН.

Результаты исследований и их обсуждение. Для гигиенической оценки питьевых подземных источников водоснабжения Московского региона провели анализ проб воды по содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение

(А1, Ва, Ве, Ре, Сё, Мп, Си, Мо, Аз, №, Ня, РЬ, Бе, Бг, 8042-, N03-, Б-, Сг, Ъп) и по расширенному составу, с определением таких элементов, как и, Т1, Ы, V, Со, ЯЬ, А§, БЬ, Те, Ш, Ш, N3, Ъх, Бп, Сэ, ТЬ, С1\ 1Ч02\ Р043', С032", НС03". Полученные результаты химического анализа проб воды в обобщенном виде представлены в таблице 1.

Таблица 1

Валовый состав химических элементов подземной питьевой воды Московского

региона, мг/л

Элемент ПДК, Район расположения скважин и диапазон измеренных содержаний Класс опасности

Центр Север Скважины сравнения

Ве 0,0002 <0,00001 <0,00001 <0,00001

Аб 0,01 <0,00001 -0,0085 <0,00001-0,001 <0,00001 -0,0005

Нв 0,0005 <0,00001 <0,00001 <0,00001 1

и 0,015 <0,00005 - 0,0060 <0,00005-0,0049 <0,00005

Т1 0,0001 <0,00001 <0,00001 <0,00001

и 0,03 0,002-0,12 0,002 - 0,034 0,009-0,048

N1 0,02 0,007-0,019 0,002-0,126 0,011-0,016

Со 0,1 <0,001 <0,001-0,03 <0,001-0,03

Бе 0,01 <0,0001 -0,004 <0,0001 -0,004 <0,0001 -0,0006

Ю> 0,1 <0,001-0,02 <0,001-0,01 0,002-0,004

вг 7,0 0,21-11,9 0,05-8,61 0,07-1,12

А8 0,05 <0,0001 - 0,004 <0,0001 -0,001 <0,0001 -0,065

СЙ 0,001 <0,00001 -0,0048 <0,00001 -0,0009 <0,00001-0,0034 2

БЬ 0,005 <0,00001 -0,004 <0,00001 -0,001 <0,00001-0,0001

Те 0,01 0,0008-0,004 <0,0001-0,002 <0,0001-0,008

Ва 0,7 0,02-0,10 0,03 - 0,23 0,10-0,63

0,05 <0,0001 -0,014 <0,0001 -0,003 <0,0001 -0,003

РЬ 0,01 0,016-0,075 <0,0001 -0,075 0,009-0,03

В1 0,1 <0,005-0,015 <0,005-0,06 <0,005

Ыа 200 0,4 - 34 0,4-18 0,4-12

Р 1,5 0,9-2,1 0,3-3,3 0,8-2,4

V 0,1 <0,0005 - 0,005 <0,0005 -0,005 <0,0005-0,005

Сг 0,05 <0,003-0,05 <0,003 - 0,04 0,04 - 0,05

А1 0,2 0,036- 1,25 0,01-0,47 0,05-4,1

Мп 0,1 0,011-0,11 0,002-0,19 0,03-0,10 3

Ъа 1,0 0,01-0,11 0,01-0,66 0,01-0,40

Мо 0,07 <0,0007 - 0,003 <0,0007-0,005 <0,0007-0,005

Си 1,0 <0,001 -0,022 <0,001-0,02 <0,001-0,06

Ре 0,3 0,02-1,77 0,05-2,47 0,54-2,34

Се - <0,00001 -0,00027 <0,00001 -0,00079 <0,00001-0,00016

ТЬ - 0,00001 -0,00014 0,00003-0,00015 0,00008-0,00015

Ът _ 0,002-0,02 <0,002 - 0,02 0,002-0,009

0,02 - 0,06 0,003 - 0,2 0,002-0,05

рН 6-9 7,51-8,87 6,41-8,55 7,0-8,46

М, мг/л 1000 590 - 770 607 - 930 610-823

Ж, мг-экв/л <7,0 4,06 - 7,98 5,46-8,12 6,23-10,71

В ходе проведённого исследования выявлено, что водородный показатель и минерализация для всех проб воды находится в пределах установленного норматива. Общая жесткость воды для 56 % опробованных скважин равна или несколько выше установленного норматива.

Химический анализ артезианской воды, отобранной из скважин Московского региона, показал, что в воде наблюдается превышение ПДК для таких элементов, как А1 (23% опробованных скважинах), Мп (18% опробованных скважинах), Ni (21% опробованных скважин), F" (18% опробованных скважинах), Fe (69% обследованных скважинах), последнее объясняется наличием соответствующих водовмещающих минералов. Содержание Cd в опробованной воде находится в диапазоне от 0,0016 до 0,0048 мг/л, что превышает данные средних региональных содержаний в подземных водах, полученных B.C. Савенко (1997г.), и равное 0,00002мг/л.

Превышение регионального содержания РЬ находится в интервале от 3,4 до 13,6 раза. На основе полученных данных по повторяемости случаев загрязненности и кратности превышения ПДК проведена классификация подземной воды Московского региона, которая представлена в таблице 2.

Таблица 2

Классификация подземной воды Московского региона по повторяемости случаев превышения и кратности превышения ПДК

Места отбора ^Элементы-загрязнители Общее количество нормируемых ингредиентов ''Характеристика загрязненности воды по повторяемости случаев превышения ПДК 'Характеристика уровня загрязненности по кратности превышения ПДК *'БКПсуММ

Центр региона Li, Мп, Fe, F, А1 РЬ, Sr, С^жестк. 16-17 от единичная до характерная от низкий до средний 1,2-7,5

Север региона Li, Мп, Fe F, Al, Ni, Pb, Sr, жестк. 16-17 от единичная до характерная от низкий до высокий 0,5-10,5

Скважины сравнения Li, Fe, F, Al, Pb, Cd, F, Fe, жестк 16-17 от неустойчивой до характерной от низкий до средний 1,8-7,2

' ' ' ' ' ----1-------1------------■ Г- ----------|

БКП^ц - суммарный показатель баллов кратности превышения ПДК для элементов 1 и 2 класса опасности, нормируемых по санитарно-токсикологическому признаку вредности; *2 - РД 52.24.643-2002. «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям».

Из полученной характеристики уровня загрязненности подземной воды по кратности превышения ПДК и повторяемости случаев превышения ПДК по отдельным элементам, представленной в таблице 2, следует, что наиболее чистая вода из скважин, расположенных на Севере региона (пкельско-ассельский горизонт), характеристика уровня загрязненности воды определяется величиной концентрации а так же Ы и Ре.

Превышение содержания Ni в опробованных подземных водах Московского региона от среднего регионального значения (по B.C. Савенко- 0,0033 мг/л) находится в диапазоне от 4,8 до 38,2 раза. Характеристика уровня загрязненности и повторяемости случаев загрязненности по отдельным элементам подземной воды из скважин в Центре региона (подольско-мячковский горизонт) имеет самые большие показатели, и определяются содержанием в подземной воде химических элементов Cd, Pb, Ni, Al, Fe, Li.

Гигиеническая оценка питьевой подземной воды Московского региона показала, что только вода из трех (7 %) от общего числа опробованных скважин соответствует требованию СанПиН 2.1.4.1175-02 по БКПсу„„.

На основе результатов химического анализа родниковой воды проведена классификация опробованных родников в соответствии методикой, предложенной В.М Швецом и др., и представлена в (табл. 3). Гигиеническая оценка родниковой воды Московского региона показала превышение показателя по БКПсумм в 77%, в диапазоне от 1,1 до 9,8 раз, что позволяет определить степень загрязнения родниковой воды по БКПсумм от «умеренно» до «высоко» загрязненная.

Таблица 3

Сводные данные по классификации опробованных родников Московского региона по БКПсумм

Место отбора Родник № ''ССР -2ТСК "3ССО Оценка минерализации 4БКПсуММ Степень загрязнения по БКПсумм

40(Ясенево) Хор. Хор. Хор. нормальна пресная 2,88 умеренная

41(Коломенское) Хор. Хор. Уд. нормально пресная 1,05 умеренная

42(Коломенское) Хор. Хор. Неуд. жесткая 8,46 высокая

к о 43(«Борисовские пруды») Хор. Хор. Неуд. нормально пресная 9,83 высокая

t-и 44(«Царицыно») Хор. Хор. Уд. жесткая 1,06 умеренная

е- 45(п.Салтыковка) Уд. Хор. Уд нормально пресная 2,93 умеренная

5 о 46(д.Санники) Хор. Хор. Уд. нормально пресная 7,31 высокая

47(д.Ерино) Хор. Хор. Уд. жесткая 3,0 умеренная

48(п.Купавна) Хор. Хор. Уд. жесткая 1,65 умеренная

49(г.Нахабино) Хор. Хор. Уд. жесткая 0,36 допустимая

S S 50(п.Пучково) Хор. Хор. Хор. жесткая 1,82 умеренная

5 ° а = 51(г.Талеж) Хор. Хор. Хор. жесткая 3,0 умеренная

о га о. О. 52(86 км Казанской ж/д) Хор. Уд. Хор. нормально пресная 1,52 умеренная

ССР - санитарное состояние родника; "2ТСК - техническое состояние каптажа; "3ССО - санитарное состояние области питания родника.

Выявлено, что и распространен повсеместно в подземной воде региона (С.Л.Шварцев, 1998г.). Содержание в воде опробованных скважин, в основном,

находится в диапазоне от 0,4 до 1 ПДК, а для 13 % от общего числа обследованных скважин достигает 1,1-4 ПДК, что требует его постоянного контроля. Учитывая, что Ы относится ко 2 классу опасности, предложено добавить его к перечню показателей химического состава подземной воды Московского региона, подлежащих постоянному производственному контролю в соответствии с СанПиН 2.1.4.1175-02.

Для радиационно-гигиенической оценки подземной питьевой воды Московского региона проведено определение среднегодового значения индивидуальной эффективной дозы внутреннего облучения (ЕЭф) для населения при её постоянном потреблении. Для этого исследовали радионуклидный состав подземной питьевой воды. Полученные результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4

Содержание радионуклидов в воде артезианских скважин Московского региона, Бк/л

Измеряемые параметры •5ув«д. Расположение скважин

Север Центр Скважины сравнения

""и 3,0 <0,001-0,06 <0,001-0,08 <0,001

2,8 <0,001-0,07 <0,001-0,12 <0,001

"Ъа 0,49 0,02-0,39 <0,0002-0,12 <0,0002-0,036

"Ъл 60 3-30 2-8 1-11

лорь 0,20 <0,0003-0,020 0,0012-0,030 <0,0003-0,0008

шРо 0,11 <0,0006-0,018 <0,0006-0,030 <0,0006-0,0012

1,9 <0,001 <0,001 <0,001

0,65 <0,001 <0,001 <0,001

""Яа 0,20 <0,0004 <0,0004 <0,0004

11 <0,003 <0,003 <0,003

"^г 4,9 <0,002 <0,002 <0,002

А» 0,2 0,01-0,37 0,09-0,29 -

А„ 1,0 0,07-0,56 0,22-0,48 -

-Х-ЖА, <0,20 0,01-0,07 0,01-0,02 -

''ОК(+Двк) <1,0 0,29-1,65 0,70-0,95 0,09-0,33

"'Еа мЗв/год <0,10 0,006-0,10 0,001-0,07 <0,0006-0,009

4Е,ъ,. мЗв/год - 0,022-0,27 0,018-0,07 0,01-0,1

- расчетное значение показателя качества подземной воды; - оценка соответствия удельной суммарной альфа-активности и суммы активностей радионуклидов"3Е - среднее значение индивидуальной годовой эффективной дозы внутреннего облучения за счёт воды; *4Ец„ - среднее значение индивидуальной годовой эффективной дозы внутреннего облучения за счёт 222Яп в воде; '5УВ"Д" - уровень вмешательства.

Из данных таблицы 4 следует, что содержание выявленных радионуклидов в воде меньше соответствующих уровней вмешательства (НРБ 99/2009) в основном на порядок и более. Количественно определены только изотопы 23811 ряда, которые являются дозообразующими радионуклидами для опробованной воды.

Содержание радионуклидов 232ТЬ ряда в опробованной воде не превышает 0,001 Бк/л, что на порядок меньше минимальных региональное содержание удельных активностей природных радионуклидов в подземных водах средней полосы

европейской части России определеиых Бахуром А.Е., 1997. Удельная активность техногенных ' 37Сэ и 908г в опробованной воде была меньше их фонового регионального содержания для подземных вод.

При определении радионуклидного состава подземной воды Московского региона определены соотношения удельной активности изотопов уранового ряда, которые характеризуют тип водоносного горизонта и природных вод (табл. 5.).

Таблица 5

Соотношения изотопов природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона характеризующие тип водоносного горизонта

Отношение радионуклидов "'Средняя полоса европейской части РФ, воды осадочных пород, min - max Московский регион, min - max

7J4U/iJ8U 1,2-2,5 1,2-1,5

0,03-15 1,5-36

•I - Бахур А.Е. Радиоактивность природных вод//АНРИ.-1996/97.-№2(8).-С.32-39.

Для воды из артезианских скважин, расположенных в центре Московского региона (подольско-мячковский водоносный горизонт (C2pd-mc)), величина соотношений для 234U/238U и 226Ra/238U составляет ~ 1,5, что позволяет отнести её к ураново-радиевому типу. На севере региона (гжельско-ассельский водоносный горизонт (C3g - Pia)) величина соотношений для 234U/238U находится в диапазоне 1,2 -1,5 и для 226Ra/238U диапазон составляет 3 - 36, что позволяет отнести ее к радиевому или радиево-урановому типу воды.

На основании проведенного радионуклидного анализа и полученных диапазонов содержания природных радионуклидов 238U ряда (табл.6) в подземной питьевой воде определены средние показатели удельной активности радионуклидов 238U ряда, которые предложены в качестве фоновых значений. На основе этих показателей разработаны контрольные уровни (КУ, см. табл. 6), рассчитанные по формуле 1: КУ = Аф, + 25, (1)

где 25 - среднеквадратическое отклонение, Бк/кг, л, м3.

Таблица 6

Значения контрольных уровней фонового содержания радионуклидов в подземных водах Московского региона

Измеряемые параметры Удельная активность, Бк/кг

Диапазон min- шах Фоновое содержание Контрольный уровень

2J8U <0,001-0,08 0,011 0,022

<0,001-0,12 0,015 0,025

™Ra <0,0002-0,36 0,08 0,16

лиРЬ <0,0003-0,03 0,007 0,01

2ШРо <0,0006-0,03 0,006 0,01

Среднегодовая эффективная доза внутреннего облучения населения за счет потребления подземной питьевой воды с содержанием радионуклидов 238и ряда равным КУ соответствует 0,05 мЗв/год, что в два раза меньше установленного показателя для Еэф

Установлено, что в воде семи скважин (35% от общего числа опробованных), наблюдается превышение показателя по Аа от 1,2 до 2 раз, что требует обязательного полного анализа для проверки воды на соответствие требованиям норм радиационной безопасности. При этом расчет ЕЭф для этих проб воды показал, что превышение А„ от 1,2 до 2 раз не приводит к превышению установленного дозового предела. Выявлено, что в воде только одной скважины, расположенной на севере региона при Аа = 0,4 Бк/кг расчетное значение ЕЭф = 0,1 мЗв/год, что соответствует предельному допустимому значению Еэф. Показано, что Е^, рассчитанные только исходя из удельной активности 23811, 234и, 22бЯа, меньше ЕЭф, рассчитанных относительно удельной активности всех определенных радионуклидов в среднем на 20%. Величина 20% является незначимой для интервала от 0,001 до 0,07 мЗв/год, что позволяет минимизировать затраты на радионуклидный анализ пробы с обязательной проверкой выполнения критерия Аа-ЕКД <0,2.

Оценили величину суммарной индивидуальной годовой эффективной дозы внутреннего облучения населения (Есуииоода) за счет потребления питьевой воды по формуле:

Есуммвода Еэф + Еэф^, мЗв/год (2)

Расчет Есуммвода показал, что для скважин сравнения и для скважин, расположенных в центре региона, значения Есуммвода сопоставимы и соответствуют от 3 до 45% от индивидуальной дозы внутреннего облучения населения за счет потребления пищевых продуктов. Для скважин, расположенных на севере региона диапазон Есуммвсяа находится в интервале от 0,03 до 0,37 мЗв/год, что соответствует от 6 до 100% от индивидуальной дозы внутреннего облучения населения за счет потребления пищевых продуктов. Вклад Е^ в Есуммвода для воды из всех скважин находится в диапазоне от 30 до 98%. В процессе исследования содержания 22211п в подземной воде региона определено, что максимальная найденная его удельная активность (УА) в два раза ниже уровня вмешательства для этого радионуклида. На основе полученных данных, составлена карта распределения содержания 222Яп в воде из артезианских скважин, расположенных на севере региона.

В связи с тем, что вклад 222Яп в суммарную дозовую нагрузку внутреннего облучения населения за счет подземной питьевой воды достигает 98%, а колебания его УА в подземной воде в течение года могут составлять до 70% от среднего уровня, была поставлена задача определить зависимость изменения величины удельной активности 222Лп в родниковой воде от природно-климатических факторов. В качестве природно-климатических факторов были выбраны количество выпавших осадков, температура и влажность воздушной среды. Для этого был проведен мониторинг динамики изменения УА 22211п в воде родников в период с мая 2008 по август 2010, расположенных на территории музея - заповедника «Коломенское» (Голосов овраг, родники №№ 1 - АсрБ1п 22 Бк/кг, 2 - АсрК„ 12,5 Бк/кг), в природно-историческом парке «Царицыно» (родник № 4, АсрКп 27 Бк/кг) и в рекреационной зоне Борисовских прудов (родник № 3, АсрКл 58 Бк/кг). Зависимость исследовали в период с весны по осень, когда отсутствует снежный покров и промерзания почвы, а средняя температура воздуха выше 0 °С и наблюдаются максимальные флуктуации УА 222Яп. Интервал отбора проб воды 2-4 недели. Для установления зависимости изменения содержания 222Ип от количества выпавших осадков методом математического анализа пришли к выводу, что необходимо суммировать количество выпавших осадков за шесть дней до дня отбора пробы для усреднения распределения влаги в почвенном слое. Для усреднения влияния температуры и влажности воздуха на почвенный слой был принят диапазон усреднения этих факторов за шесть дней до отбора пробы.

В процессе мониторинга выявлена зависимость изменения величины содержания 22211п от количества выпавших осадков (рис. 2), которая зависит от типа грунтов, расположенных над водоносным горизонтом, из которого происходит разгрузка родника.

Ш),Бк/

0,11х2- 1,54х + 21,67

О

Осадки, мм

О

10

20

30

40

50

Рис.2. Зависимость удельной активности 22211п в родниковой воде от количества выпавших осадков (родники № 1 «Коломенское», № 3 «Борисовские пруды»)

При увеличении выпавших осадков и при глинистом грунте из-за его слабой водопроницаемости происходит увеличение удельной активности 222Яп, при песчаном грунте за счет его высокой водопроницаемости - уменьшение удельной активности 222Яп в родниковой воде.При математической обработке результатов измерения удельной активности 222Яп в родниковой воде, количества выпавших осадков, температуры и влажности окружающей среды получены линейные уравнения зависимости изменения величины удельной активности 222Яп от трех природно-климатических факторов для всех родников №№ 1, 2 и 3, 4 соответственно, представленные в таблице 7.

Таблица 7

Линеарные зависимости изменения удельной активности 222Яп в родниковой воде от природно-климатических факторов

№ 'Кф, м/сут. зависимость от 3-х факторов •^отЗ* факторов зависимость от количества выпавших осадков Яот осадков

1 Ю^-Ю"5 у = 54-2,05x1-5,29x2+ 0,68хз 0,93 у = 0,1 IX,"1.1,54X1 + 21,67 0,94

2 у = 10,06 + 0,30Х| + 0,0006X2 + 0,0005хз 0,69 у = 0,047X1"'- 0,948x1 + 14,30 0,61

3 0,5-10 у = 7,09 + 0,051х, + 3,1X2 + 0,14хз 0,87 у = 0,04х,'- З.ОЗх, +98,69 0,93

4 у = 92,15 - 0,32х| - 0,45x2 - 0,61х3 0,85 у = -0.05Х,"1 + 1,37х + 23,54 0,62

Кф - коэффициент фильтрации грунта; Я - коэффициент корреляции, характеризующий степень близости полученных зависимостей к измеренным величинам; у - активность радона, Бк/кг; х, - количество выпавших осадков, мм; х2 -температура воздуха, °С; х3 -относительная влажность воздуха, %.

Граничные условия для полученных уравнений: количество выпавших осадков (суммация за шесть дней до дня отбора пробы): от 0 до 31 мм; температура воздуха: от 0,7 до 18,5°С; относительная влажность воздуха: от 74 до 91,5%.

Анализ полученных уравнений показал, что коэффициент корреляции Я характеризующий степень близости полученных зависимостей к измеренным величинам, как для линейных уравнений включающих три природно-климатических фактора (количество выпавших осадков, температура и относительная влажность воздуха), так и для степенных уравнений, описывающих изменения содержания 222Ил в родниковой воде от количества выпавших осадков одинаковы. Из этого следует, что в исследуемый период времени с весны по осень влияние температуры и влажности окружающего воздуха на изменение величины удельной активности радона в родниковой воде малозначимы.

Для оценки риска воздействия радиационных и химических факторов для здоровья населения проведена оценка величины канцерогенного и неканцерогенного

(индекс опасности) индивидуального пожизненного риска для здоровья населения при употреблении подземной питьевой воды Московского региона. На основе суммарной индивидуальной годовой эффективной дозы внутреннего облучения населения за счет подземной питьевой воды провели оценку пожизненного риска воздействия радиационных факторов для здоровья населения по формуле 3 (НРБ 99/2009): Риск = ЕсуммводахК, (3)

где Есуммвода - среднегодовая суммарная эффективная доза внутреннего облучения населения за счет потребления подземной питьевой воды;

К - коэффициент риска злокачественных новообразований, 5,5х 10 2 год/Зв. Выведены формулы для расчета величины пожизненного риска на основе удельной активности радионуклидов, дозовых и взвешивающих коэффициентов для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации. Для перорального маршрута воздействия радионуклидов при употреблении подземной воды предложена формула: RISKinj = А, х iFWadj х EFr х £, х k, х К * ALT (4) где: А/ - объемная активность радионуклида в воде, Бк/л; IFWa<Jj - скорректированный уровень перорального потребления воды резидентом в течение 70 лет, 1,8 л/день;

EF, - продолжительность воздействия, 360 дней/год;

е, - дозовый коэффициент для i-го радионуклида при поступлении в организм взрослых людей с водой, Зв/Бк (НРБ 99/2009);

к;- взвешивающий коэффициент, для 238U, 234U, 226Ra - 0,12,210Pb- 0,05, 210Po-0,05 (НРБ 99/2009);

К— коэффициент риска злокачественных новообразований, 5,5х10"2 год/Зв; ALT - средняя продолжительность жизни, 70 лет.

Для ингаляционного маршрута воздействия радионуклидов при употреблении подземной воды предложена формула для расчета канцерогенного риска: RISKi^AjXdx rxgxkx^xALT (5) где: А/ - объемная активность, 226Ra в воде, Бк/л;

d - коэффициент перехода радионуклидов из воды в воздух помещения, 0,5 л/м3;

V- объем вдыхаемого воздуха в год, 8,1 х 103 м3/год; е - дозовый коэффициент для 226Ra при поступлении с воздухом, Зв/Бк;

к - взвешивающий коэффициент, 226Ra - 0,12;

К— коэффициент риска злокачественных новообразований, 5,5 х 10"2 год/Зв;

ALT - средняя продолжительность жизни, 70 лет.

Основным отличием дозовой методики расчета риска (формула 3) от американской и предлагаемой методики состоит в том, что ингаляционный маршрут воздействия рассчитывается, исходя из содержания 222Rn в воде. В американской и авторской методике, ингаляционный маршрут рассчитывается исходя из содержания 226Ra в подземной воде. В предлагаемой методике выбор 226Ra для ингаляционного маршрута объясняется тем, что концентрация этого радионуклида в воде менее подвержена скачкообразным изменениям в отличие от 222Rn. Обычно, колебания содержания 226Ra в воде находятся в диапазоне доверительного интервала ошибки метода. Взвешивающий коэффициент в предлагаемых формулах 4 и 5 учитывает канцерогенное воздействие дочерних радионуклидов при переходе 226Ra в воздух. В таблице 8 приведены результаты расчета пожизненного суммарного риска злокачественных новообразований по формулам, представленным на сайте US ЕРА, выведенным формулам 4 - 5 и полученные по формуле 3.

Таблица 8

Величина суммарного пожизненного риска при употреблении подземной питьевой воды полученная по трем методикам расчета

Пожизненный риск Оценка риска воздействия радиационных факторов для здоровья населения от подземной питьевой воды

Расположение скважин на территории Московского региона

Центр региона Север региона Скважины сравнения

По формуле 3 х 70лет вигхю^-з^зхю-4 0,68 х 10-1 - 13,7х 10"* 4,55х10":>- 4,12x10""

По формулам 4 и 5 0,71 xlO"1- 11,1x10" 1,70x10"-ЗЗДхЮ-4 0,1хЮ"5-3,06x10""

По формулам методики ОБ ЕРА 5,79x10 s-0,14x10"" 13,9x10""-273х104 1,4х10'5-25,1x10""

подземной воде от <0,0002 до 0,0008 Бк/л величина риска для всех трех методик одинакова. При удельной активности 226Ra от 0,001 до 0,07 Бк/л наилучшее совпадение величины рассчитанных рисков наблюдается между дозовой методикой и авторской. При более высоких содержаниях 226Ra в интервале диапазона от 0,10 до 0,39 Бк/л расхождение между этими двумя методиками составляет 2 - 2,5 раза. Это объясняется тем, что по дозовой методике ингаляционный маршрут учитывает содержание 222Rn в воде, который не находится в равновесии с 226Ra. По предлагаемой методике расчет производится по содержанию 226Ra, находящегося в

псевдоравновесии со своими дочерними радионуклидами. При расчете величины канцерогенных рисков по американской методике, расхождение данных по сравнению с результатами, полученными по дозовой методике, находятся в диапазоне от 10 до 30 раз. Что объясняется тем, что величина MCLs (Maximum Contaminant Levels) для 226Ra в США составляет 5 пКи/л (0,185 Бк/л), что в 2,2 раза меньше УВ для 226Ra принятого в России (0,49 Бк/л). При расчете рисков по всем трем методикам определено, что лимитирующим маршрутом для поступления радионуклидов в организм является ингаляционный. При расчете риска по предлагаемой методике и американской установлено, что основной вклад в суммарную величину риска вносит 226Ra по ингаляционному маршруту воздействия (превышение величин риска по ингаляционному маршруту над пероральным маршрутом составляет 1-2 порядка), а по общепринятой методики в России (дозовая методика) - 222Rn. Лучшая сходимость результатов расчета величины канцерогенного риска получена между данными, рассчитанными по формуле 3 (дозовая методика) и предлагаемой методике через дозовые и взвешивающие коэффициенты (формулы 4 и 5). Основным отличием этих двух методик является то, что предлагаемая методика расчета применима в качестве экспресс-оценки риска при употреблении подземной питьевой воды. Для этого достаточно определить удельную активность 226Ra в воде.

При оценке канцерогенного риска от радиационного и химического факторов подземной питьевой воды Московского региона выявлено, что ведущим является канцерогенный риск от радиационного фактора. При этом риск развития злокачественных новообразований в течение года оценивается как пренебрежимо малый, а в течение жизни как «низкий» или «допустимый». Канцерогенный риск от воздействия химического фактора подземной питьевой воды обусловлен в первую очередь кадмием при его пероральном поступлении и более чем на порядок ниже, чем от радиационного фактора (4,20x10"7 - 1,80><10"5) и характеризуется как «допустимый».

Неканцерогенный риск, рассчитанный по суммарному воздействию элементов-токсикантов присутствующих в подземной питьевой воде Московского региона, составляет от 0,15 до 0,87, что ниже 1 и характеризует малую опасность развития неканцерогенных эффектов. Установлено, что в подземной воде региона возможно содержание стронция до 2 - 3 ПДК, и его вклад в индекс опасности может достигнуть до 60%. При употреблении воды с повышенным содержанием стронция критической

группой являются «дети», т.к. в процессе роста и формирования скелета будет идти реакция замещения в костях кальция на стронций, что ведет к хрупкости костной системы.

На основе проведенного радионуклидного и химического анализа подземной питьевой воды Московского региона и оценки ее качества, выбраны и обоснованы основные критерии контроля источников питьевого подземного водоснабжения Московского региона. На основе критериев контроля разработан алгоритм комплексного контроля и оценки качества подземных питьевых вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности,

представленный в виде схемы на рисунке 3.

Рис.3. Схема комплексного контроля и оценки качества подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности.

Основное отличие предлагаемой схемы от существующих состоит в том, что она комплексная. При превышении показателя для Аа в пробе подземной питьевой воды предлагается производить радионуклидный анализ на содержание 238U, 234U, 226Ra, с обязательным расчетом критерия А„-1КА <0,2.При выполнении критерия производится расчет Еэф и величины канцерогенного риска, и при не превышении их референтных показателей необходимо установить КУ для Аа для непревышения уровня дозы Е3ф в 0,1 мЗв/год. Вода признается годной для питьевых нужд населения. При невыполнении критерия Аа-1К,А, <0,2 необходимо произвести дальнейший радионуклидный анализ с расчетом Е^ и величины канцерогенного риска. При превышении их показателей необходимо рассмотрение ситуации и при необходимости принятие корректировочных действий для снижения дозы. При гигиенической оценке анализ химического состава производится в соответствии с СанПиН 2.1.4.1175-02 с добавлением Li в перечень показателей химического состава подземной питьевой воды Московского региона, подлежащих постоянному

производственному контролю с последующим обязательным расчетом БКПсумм. При превышении нормативного показателя для БКПсумм - расчет канцерогенного и неканцерогенного риска от химического фактора, частных оценочных баллов кратности превышения ПДК и повторяемости случаев превышения ПДК. При непревышении их показателей - вода пригодна для питьевых нужд населения, но необходим ее динамический контроль. При превышении референтных показателей канцерогенного и неканцерогенного риска от химического фактора, частных оценочных баллов кратности превышения ПДК и кратности загрязнения необходимо рассмотрение ситуации и при необходимости принятие корректировочных действий для снижения концентрации химических элементов в подземной питьевой воде.

ВЫВОДЫ

1. По гигиенической оценке подземной воды Московского региона определено превышение нормативного показателя БКПсумм в 92% случаев. По частному оценочному баллу кратности превышения ПДК Spy для Li, Sr, Cd, Pb, Ni, Al, Mn, Fe, F" уровень загрязненности подземной воды находится в диапазоне от «низкого» до «среднего», а по повторяемости случаев загрязненности для этих элементов от «неустойчивая» до «характерная».

2. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1175-02, в перечень показателей химического состава подземной питьевой воды Московского региона, подлежащих постоянному производственному контролю следует добавить 1Л.

3. При использовании подземных вод Московского региона в питьевых целях внутреннее облучение населения обусловлено радионуклидами уранового ряда, при этом вклад 22211л составляет от 30 до 98%. Определены фоновые значения для радионуклидов уранового ряда, на основе которых разработаны контрольные уровни. Предложены контрольные уровни для радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг - 238и - 0,022, 234и - 0,025, 226Яа - 0,17,210РЬ и 2,0Ро -0,01.

4. Определены функциональные зависимости изменения содержания 22211п в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов (количества выпавших осадков, температуры и влажности окружающей среды) в период с весны по осень. Установлено, что влияние температуры и влажности воздушной среды на величину изменения содержания 222Яп в воде родников в период времени с весны по осень малозначимо.

5. Величина пожизненного канцерогенного риска от радиационного фактора за счет содержания 222Яп в подземных водах Московского региона составляет от 3,9><10"5 до 1><10"3 (расчет по общепринятой методике в России). Характеристика суммарного пожизненного канцерогенного риска в течение жизни находится в диапазоне от «допустимый» до «средний». Расчет канцерогенного риска при ингаляционном маршруте воздействия по предлагаемой методике следует осуществлять по 22бЯа+ДПР.

6. Канцерогенный риск воздействия от химического фактора подземной воды обусловлен загрязнением кадмием при пероральном маршруте поступления, его величина ниже, чем от радиационного фактора и характеризуется как «допустимый».

7. Разработан алгоритм комплексного контроля и оценки качества подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности для здоровья населения, позволяющий минимизировать затраты на его проведение.

Принятые сокращения

БКПсумм - суммарные баллы кратности превышения ПДК для элементов 1 и 2 класса опасности, нормируемые по санитарно-токсикологическому признаку вредности

ПДК - предельно допустимые концентрации М- минерализация (сухой остаток) Ж - общая жесткость воды

Sp y - частный оценочный балл по кратности превышения ПДК S^j - частный оценочный балл по повторяемости загрязнения HQ - неканцерогенный риск (индекс опасности) CR - канцерогенный риск

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Клочкова Н. В., Коренков И. П., Лащёнова Т. Н. Радиоэкологическая оценка состояния территории радиационно-опасного объеета // Гигиена и санитария. -2010, №4. - С. 13 -17.

2. Клочкова Н. В., Коренков И. П., Лащёнова Т. Н. Оценка качества артезианских источников Московского региона // Гигиена и санитария. - 2010, №6. -С.25 - 30.

3. Егоров A.B., Клочкова Н.В. Экспресс-анализ америция и плутония в почвах // Гигиена и санитария. - 2009, №3. - С.64-66.

4. Николаевский В.Б., Склифасовская Ю.Г., Сабодина М.Н., Клочкова Н.В. Реагентная очистка грунтов от трансурановых элементов // Атомная Энергия. - 2011. Том 111, вып. 1. - С.23 -29.

В других журналах:

5. Гордиенко В.А., Клочкова Н.В., Старкова М.В., Глазунов А.Л. Биоэкологические аспекты химического состава природных водных источников Москвы и Московской области / Ломоносовские чтения - 2010. Секция физики. Сборник тезисов докладов. - М., Физический факультет МГУ. - 2010. - С. 85-88.

6. Клочкова Н.В. Радиоэкологическая оценка подземных вод в районе расположения радиационно-опасного объекта // Актуальные проблемы экологии и

природопользования, вып. 11. Сборник научных трудов - М. - РУДН 2009. - С. 197200.

7. Клочкова Н.В. Радиоэкологическая оценка состояния грунтов санитарно-защитной зоны ГУП МосНПО «Радон» / Шестая Российская конференция по радиохимии. Радиохимия-2009: Тезисы докладов. - Москва, 12-16 октября 2009. -С.ЗЗО.

8. Клочкова Н.В.. Лащенова Т.Н. Гигиеническая оценка питьевой подземной воды // Актуальные проблемы экологии и природопользования. Вып. 12: Сборник научных трудов - Москва. ИПЦ «Луч». - 2010. - С. 100 - 103.

9. Лащёнова Т.Н., Клочкова Н.В. Радиационно-гигиеническая оценка питьевой подземной воды Московского региона / 6-ой Международный симпозиум: Экология человека и медико-биологическая безопасность населения. Тезисы докладов. - Греция, Салоники, 24 октября - 3 ноября 2010. - С.97-102.

10. Клочкова Н.В. Оценка радиационного риска при употреблении питьевой подземной воды // Актуальные проблемы экологии и природопользования. Вып. 12:

Сборник научных трудов - Москва ИПЦ «Луч». 2011. - С. 119 - 124.

Подписано в печать: 24.11.11 Объем: 1,5 усл.п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 769735 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, ул.Бауманская д.ЗЗ (495) 979-96-99; www.reglet.ru

Актуальность проблемы Пресные подземные воды являются единственным источником питьевого водоснабжения для 83% населения Московской области и единственным дополнительным источником воды для г. Москвы, что определяет стратегический характер этого полезного ископаемого. Потребление воды городом (123 м3/с) практически полностью исчерпывает производительность поверхностных водных систем, поэтому резервным источником могут служить только подземные воды.

Все подземные воды, используемые для питьевых целей в Московском регионе, находятся в приповерхностной части земной коры, в которой протекают низкотемпературные геологические процессы, которая определена академиком А.Е.Ферсманом понятием «зона гипергенеза». Химический и радионуклидный состав таких вод зависит, в первую очередь, от зональности и водовмещающих грунтов, взаимосвязи водоносных горизонтов с глубинными водами, географическими, физико-химическими, биологическими и другими искусственными факторами.

Контроль качества подземных вод, используемых в хозяйственно-питьевых целях, производится в соответствии с действующими санитарными правилами. Между тем, данные ведущих организаций в области изучения радиоактивности природных вод (ФГУП ВИМС и ФГУП ВСЕГИНГЕО, МПР РФ ) свидетельствуют о том, что по суммарной объемной а-активности (Аа) и содержанию отдельных радионуклидов до 70 - 80% артезианских водоисточников на территории России превышают установленные нормативы, что требует детального исследования радионуклидного состава для оценки дозовых нагрузок на население (А.Е.Бахур, Д.М.Зуев, О.И.Аксенова, С.Е. Охрименко и др., 2004). Рядом авторов (И.А.Клименко, В.А.Полякова, Л.Г. Соколовский и др., 2003) проведена работа по гигиенической оценке состояния природных вод на территории Москвы по радиационному и химическому факторам. Отдельные работы посвящены определению содержания природных и техногенных радионуклидов в подземных водах Москвы (А.Е.Бахур, Д.М.Зуев, О.И.Аксенова, С.Е. Охрименко и др., 2004; И.В.Галицкая, 2005-2009).

Для охраны здоровья населения необходимо учитывать влияния всех факторов и проводить комплексную оценку состояния объекта воздействия (JI.A. Ильин, 1998-2008; Ю.А. Рахманин, 1998-2006; Г.Г. Онищенко, А.А.Королев, 2000-2006; И.П. Коренков, 2001-2008; Н.К. Шандала, 2001 - 2008; Т.Н. Лащенова, 2008). Для выявления потенциальной опасности для здоровья населения применяют оценку риска (Г.Г. Онищенко, Л.А. Ильин, Ю.А. Рахманин, С.М. Новиков, С.И. Иванов, С.Л. Авалиани, К.А. Буштуева, Г.И. Румянцев, И.П. Коренков, 2002-2008г.г.) на основе расчета суммарной дозовой нагрузки по радиационному и химическому факторам. Использование при расчете радиационного риска разных подходов и требований Публикации №103 МКРЗ позволяет снизить неопределённости при оценке дозовой нагрузки.

В настоящее время водозабор из артезианских скважин в Москве и области производится из одних и тех же водоносных горизонтов, но комплексного изучения содержания радионуклидов и тяжелых металлов в подземных водах Московского региона не проводилось. Для использования подземной воды без предварительной водоподготовки для хозяйственно-питьевых нужд необходимо провести оценку состояния по радиационному и химическому факторам с последующим расчетом комбинированного канцерогенного и неканцерогенного риска для здоровья населения. Проведение таких исследований является актуальной задачей для обеспечения питьевого водоснабжения Московского региона.

Цель работы Целью работы являлась комплексная оценка качества подземной воды Московского региона используемой для питьевого водоснабжения по показателям радиационной и химической безопасности для здоровья населения.

Основные задачи Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить величину БКПсумм при гигиенической оценке подземных вод в районе Сергиева-Посада (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в центре региона (г.Москва, подольско-мячковский водоносный горизонт).

2. Выбрать основные параметры, определяющие дозовую нагрузку при внутреннем облучении для населения на основе радиационно-гигиенической оценки подземных вод Московского региона.

111

3. Выявить зависимость изменения величины удельной активности Rn в родниковой воде от природно-климатических факторов (количества выпавших осадков, температуры и влажности воздушной среды).

4. Определить контрольные уровни для природных радионуклидов в подземной воде Московского региона.

5. Провести расчет и сравнительную оценку риска для населения при использовании подземных вод Московского региона для питьевого водоснабжения. Оценить влияние гидрогеохимических аномалий Московского региона на величину неканцерогенного риска.

6. Разработать алгоритм комплексного контроля и радиационно-гигиенической оценки качества подземной питьевой воды Московского региона.

Научная новизна На основе гигиенической оценки подземных вод Московского региона обоснована необходимость добавить литий (Li) в перечень химических элементов, обязательных для анализа при контроле качества подземной воды.

При превышении контрольного значения показателя радиационной безопасности по суммарной объемной а-активности (Аа) для источников подземного питьевого водоснабжения Московского региона предложен контроль удельной активности по лл/ радионуклидам с выполнением требования критерия Аа- 1К,А, < 0,2.

Определены зависимости изменения содержания 222Яп в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов и коэффициента фильтрации грунта, расположенного над водоносным горизонтом.

Предложены контрольные уровни для природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг: 238и - 0,022, 234и - 0,025,226Яа- 0,17,210РЬ и

Л 1 А

Ро - 0,01, разработанные на основе среднего фонового содержания радионуклидов.

Показано превышение канцерогенного риска по радиационному фактору в сравнении с химическим фактором при воздействии природных радионуклидов и тяжелых металлов, присутствующих в подземных водах Московского региона на население.

Разработан алгоритм комплексной радиационно-гигиенической оценки качества подземных питьевых вод Московского региона базирующийся на химической и радиационной безопасности для здоровья населения, определяемой на основе величины эффективных доз и рисков.

Практическая значимость Предложена схема комплексного контроля и оценки качества природных подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности, позволяющая минимизировать затраты при оценке качества подземных вод Московского региона. Разработан документ «Технические предложения по созданию схемы комплексного контроля и оценки качества природных подземных вод. Московского региона» Инв. № 357 от 24.11.2011. Определены основные параметры контроля источников питьевого подземного водоснабжения Московского региона по

-зо "УЪА. 'У'Уб удельной активности и, и, 11а при превышении контрольного значения для показателя радиационной безопасности по Аа. Разработан документ «Технические предложения по созданию проекта контрольных уровней по содержанию радионуклидов для подземной воды» Инв. № 356 от 24.11.2011. Составлена карта распределения 222Яп (Бк/кг) в гжельско-ассельском горизонте в Сергиево-Посадском районе для практического использования при проведении планового мониторинга источников питьевого водоснабжения. Разработаны формулы для расчета величины пожизненного индивидуального риска злокачественных новообразований от радиационного фактора в подземной воде на основе дозовых и взвешивающих коэффициентов.

Апробация работы По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 4 статьи в научных журналах России рекомендованных ВАКом. Основные положения диссертации доложены на:

- ежегодная конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 22 - 24 апреля 2009г.);

- : 6-ой Всероссийской конференции по радиохимии «Радиохимия-2009» (Москва, 12-16 октября 2009г.);

- научная конференция «Ломоносовские чтения» (Москва, 16-25 апреля 2010г.);

- ежегодная конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 21 -23 апреля 2010г.);

- 6-ой Международный симпозиум Экология человека и медико-биологическая безопасность населения (Греция, Салоники, 24 октября - 02 ноября 2010г.);

- ежегодная конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 21-22 апреля 2011г.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. В подземных водах в районе Сергиева-Посада (гжельско-ассельский водоносный горизонт) и в центре региона (г. Москва, подольско-мячковский водоносный горизонт) отмечается превышение норматива по БКПСуММ в 93% случаев, выявленное при гигиенической оценке.

2. Контроль качества подземной воды при превышении показателя по суммарной объемной а-активности (Аа) осуществляется по удельный активности лто ОЪА Hf\ радионуклидов при обязательным контроле критерия Аа- ПК,А, < 0,2.

111

3. Зависимости изменения содержания Rn в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов, определяемые количеством выпавших осадков и коэффициентом фильтрации грунта, расположенного над водоносным горизонтом.

4. Уровни контроля природных радионуклидов уранового ряда в подземной воде Московского региона, Бк/кг: 238U - 0,022, 234U - 0,025,226Ra - 0,17,2|0РЬ и

210Po - 0,01, разработанные на основе среднего фонового содержания радионуклидов и индивидуального риска злокачественных новообразований от химического и радиационного фактора.

5. Сравнение основной дозовой нагрузки при употреблении подземной воды ууу

Московского региона за счет ингаляционного маршрута поступления Rn по радиационному фактору с химическим, который определяется пероральным поступлением химического элемента кадмия.

6. Алгоритм комплексной радиационно-гигиенической оценки качества подземных питьевых вод Московского региона базирующийся на химической и радиационной безопасности для здоровья населения.

Выводы

1. По гигиенической оценке подземной воды Московского региона определено превышение нормативного показателя БКПсумм в 92% случаев. По частному оценочному баллу кратности превышения ПДК Бру для 1л, Б г, Сс1, РЬ, №, А1, Мп, Ре, Б" уровень загрязненности подземной воды находится в диапазоне от «низкого» до «среднего», а по повторяемости случаев загрязненности для этих элементов от «неустойчивая» до «характерная».

2. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1175-02, в перечень показателей химического состава подземной питьевой воды Московского региона, подлежащих постоянному производственному контролю следует добавить 1л.

3. При использовании подземных вод Московского региона в питьевых целях внутреннее облучение населения обусловлено радионуклидами уранового ряда, при этом вклад Кп составляет от 30 до 98%. Определены фоновые значения для радионуклидов уранового ряда, на основе которых разработаны контрольные уровни.

4. Определены функциональные зависимости изменения содержания 22211п в воде родников Московского региона от природно-климатических факторов (количества выпавших осадков, температуры и влажности окружающей среды) в период с весны по осень. Установлено, что влияние температуры и влажности воздушной среды на величину изменения содержания 22211л в воде родников в период времени с весны по осень малозначимо.

5. Величина пожизненного канцерогенного риска от радиационного фактора за счет содержания Ип в подземных водах Московского региона составляет от 3,9x10" до 1x10"3 (расчет по общепринятой методике в России). Характеристика суммарного пожизненного канцерогенного риска в течение жизни находится в диапазоне от «допустимый» до «средний». Расчет канцерогенного риска при ингаляционном маршруте воздействия по предлагаемой методике следует осуществлять по 22611а+ДПР.

6. Канцерогенный риск воздействия от химического фактора подземной воды обусловлен загрязнением кадмием при пероральном маршруте поступления, его величина ниже, чем от радиационного фактора и характеризуется как «допустимый».

7. Разработан алгоритм комплексного контроля и оценки качества подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности для здоровья населения, позволяющий минимизировать затраты на его проведение.