贝什套山泉水是否具有放射性?

几年前,作者和来自南方联邦大学(СКФУ)、莫斯科大学(МГУ)、俄罗斯科学院(РАН)的同事们在贝什套山(直译:五峰山)自然保护区(位于斯塔夫罗波尔边疆区的高加索山脉)进行了一系列的大规模生态调查。研究的目的是寻找氡异常、确定土壤和水中的自然放射性核素的允许浓度(ПДК),以及测量氡的潜在辐射(ППР)、氧化铝(ОА)和氡的有效辐射(ЭРОА)。今天,我将向大家介绍关于斯塔夫罗波尔最高山峰的自然水源的安全状况。

“希望”钥匙,贝什套山北坡。



贝什套山的放射性自然情况

贝什套山山脉下方存在一个水热铀矿床,该矿床在20世纪中期通过地下开采方式进行开发。铀矿藏主要埋藏在山体深处,但也有一些地方,铀脉非常接近山体表面。在爆破作业中,部分矿体暴露出来,铀和镭的可溶盐分易被地下水或融水冲刷出去。

注:水热铀矿床(Hydrothermal uranium deposit)是一种由水热作用形成的铀矿床。水热作用指的是热水溶液在地壳深处或较高温度和压力下,通过矿物化学反应形成矿床的过程。水热铀矿床是铀资源的重要来源之一,常见于与岩浆活动或地热活动相关的地区。



从“希望”泉采集水样

氡是一种放射性气体,是铀的“伴侣”,它从镭中释放出来(镭是铀的衰变产物)。氡的盐类在水中具有很高的溶解性,同时,镭的衰变产物(如钋、铋-214/210)也极其放射性。对人体最为危险的是溶解在水中的镭和铀的可溶盐。当这些物质进入人体时,可能造成严重的健康风险。贝什套山上有多个地方氡浓度非常高,这一点大家都知道,但泉水的情况如何呢?我们来一起分析一下。

研究对象

在调查过程中,我们检查了山上不同坡度的16个对象。这些对象包括泉水、源头、矿井水、积水坑和一个湖泊。

北坡:

• “希望”泉 (44.109090, 43.031917)

• “悬铃木”泉 (44.111927, 43.026456)

• “鹰岩”泉 (44.110890, 43.013399)

南坡:

• 16号坑道旁的沉淀湖 (44.079076, 43.031966)

• “修道院”湖 (44.084901, 43.010245)

• “修道院”泉 (44.084754, 43.011364)

• “杨树下”泉 (44.078231, 43.019635)

• “善良”泉 (44.081829, 43.013598)

• “雷霆”溪水 (44.086067, 43.031501)

西坡:

• 32号坑道的水排放 (44.096415, 42.988729)





研究对象的分布

研究通过水样采集的方法进行,随后采用气泡法吸附氡气,并使用实验室伽马光谱仪测量其活性。

结果

在16个采集的样本中,有8个样本的氡含量超过了饮用水的最大允许浓度(ПДК)!但不必过于担心,氡并不是最危险的放射性同位素,尤其是对消化系统来说。氡在水中的最大允许浓度为60 Bq/l。

蒙阿斯捷尔湖。



在以下的泉水中发现了较高浓度的溶解氡:“蒙阿斯捷尔”泉(约230 Bq/l)、“垂柳下”泉(160 Bq/l)和**“格雷穆奇溪流的管道”(约460 Bq/l)。在“鹰岩”泉和“约翰·金口岩”**的水中,氡的浓度已达到最大限值。

“蒙阿斯捷尔”泉,贝什陶山南坡。



然而,更为危险的是,在蒙阿斯捷尔泉的水样中发现了溶解的镭盐!我再强调一次——这是对人体非常危险的同位素,即便是微量也可能造成危害。

不建议饮用“蒙阿斯捷尔”泉的水!

以下是贝什陶山各水体中氡浓度的测量结果表格。表格中以红色标记了超过ПДК的水源。



正如表中所示,贝什陶山北坡的泉水显著“更清洁”,而南坡的泉水则更为污染。因为贝什陶山的铀矿主要集中在南坡,北坡的辐射通常较为“干净”。

结论

确实,贝什陶山的许多泉水具有较高的放射性,水中含有溶解的氡气和铀系列金属的盐分。细心的读者或许已经注意到,“修道院”泉水的活性与来自铀矿的水非常接近… 那么这是怎么回事呢?其实很简单!这个所谓的“泉水”曾是废弃的40号隧道的排水口。

在“修道院”泉水附近测量的伽马辐射剂量



“于杨树旁”泉水中氡气含量较高,可能与坡顶上某个放射性废料堆的存在有关(在“迈萨”附近)。假设雨水冲刷出可溶的重放射性同位素盐分,这些盐分随后会衰变并在土壤中释放氡气,尤其是在融水和排水渗透的土壤中。

我们继续跟随作者探访,他们探索了原矿区的泉水。接下来他们探访该矿区更重要的区域。在这里更有趣的地方是人工沉淀池,它们由苏联工程师建造,目的是收集和沉淀来自列尔蒙托夫市大型铀矿企业的矿井水。

位于“胜利”DNT区域的沉淀池



历史与结构

位于别什套山(Бештау)南麓的这些水体建于上世纪50年代。随着第16号坑道(海拔720米水平)的开凿,终于可以将地下矿井水通过完整的排水系统引流至地表。在第1号矿井的部分水平面上,还额外钻设了排水钻孔,使水流汇聚至整个系统的最低处。第16号坑道与类似矿井的其他运输通道一样,设计时带有向坑口倾斜的坡度。

第16号坑道坑口,第1号矿井。



在坑道内部,矿井水沿排水通道流向坑口,随后通过混凝土槽蓄水池,该池配备了两条带阀门的排水管,用于将水分配至两个沉淀池。经过沉淀的水则顺着山坡流向皮亚季戈尔斯克(Пятигорск),最终汇入波德库莫克河(Подкумок)。

环境恶化与污染

铀矿企业关闭并且环境法规收紧(20世纪80年代末)后,相关部门要求改建后的工厂(已转产化肥)在第16号坑道口安装吸附过滤柱,以处理富含氡气、可溶性铀盐和镭盐的污染水。





然而,这些过滤柱的寿命并不长。到90年代末,这个生态设施已被金属盗贼拆毁,导致放射性污水继续直接排入波德库莫克河。如今,这些沉淀池早已被遗弃,调节阀门被焊死,而周围地区已成为高放射性污染源

位置

这些沉淀池位于别什套山(Бештау)南坡,紧邻**“胜利”别墅区(ДНТ «Победа»),行政上隶属于列尔蒙托夫市区(г. Лермонтов),坐标为 44.079207, 43.031794。距离最近的建筑物是马雷巷(переулок Малый)83号**,约180米

上层沉淀池的铁锈色沉积物。



上层沉淀池约15×12米,下层沉淀池约30×20米。从分流蓄水池连接了一套排水管道系统,用于均衡灌入各沉淀池。这些排水和进水管道上安装了金属滤网,防止大型杂物进入。

水体调节与环境问题



下层沉淀池的进出水系统

在过去,调节阀门仍可正常工作时,当地一些顽童偶尔会关闭主排水阀,导致上层沉淀池干涸。如果两个阀门都关闭,则会导致第16号坑道附近的工业场地被淹。此外,在强降雨的情况下,也可能发生自然淹没

干涸的下层沉淀池。



第16号坑道附近被淹没的工业场地。



由于这些沉淀池的水源直接来自铀矿采掘系统,可以合理推测——这里的辐射水平可能并不乐观

那么,辐射情况如何?

别什套山(Бештау)地下渗出的水中含有铀系放射性元素的盐类,其中包括铀(U)、镭(Ra)、钋(Po)、铋(Bi)和铅(Pb)。放射性同位素的溶解与流失污染了周边区域。此外,来自第113号钻孔(位于第16号坑道内)的氡水也渗入了排水系统。

上层沉淀池南岸的伽马辐射剂量率



2000年代末,一位来自斯塔夫罗波尔的化学家在湖边采集了土壤样本进行分析,发现其中含有高浓度的氧化铁和硫酸铀-238。在上部分别什套山泉水的文章中,作者曾展示过水样中氡-222(Rn-222)放射性气体的浓度数据。为了方便新读者,以下是本区域水体的氡含量测量结果



沉淀池水中的氡气浓度

作者团队还定期使用伽马辐射探测设备对高风险区域进行测量,重点关注高加索矿泉疗养区(КМВ)所有与铀矿开采相关的潜在危险区域。以下是他们在沉淀池区域的伽马辐射测绘数据

沉淀池附近的伽马辐射测绘结果

测量设备RadiaCode-101(采用CsI晶体的闪烁探测器)

结果:不仅在第16号坑道的工业场地,甚至在南部边界及复垦矿渣堆区域,均检测到明显增强的伽马辐射



由于植被密集,很难沿着沉淀池岸边绕行

沉淀池区域的辐射数据

溪流源头的平均伽马剂量率(МЭД):0.8 μSv/h

沉淀池周围土壤的伽马剂量率:最高达 3 μSv/h

沉淀池底部沉积物的伽马剂量率:最高可达 20 μSv/h!(放射性同位素积聚在池底)



沉淀物的辐射测量结果

相比之下,斯塔夫罗波尔边疆区(Ставропольский край)比克山(Бык)附近的堆浸矿渣湖的辐射水平远低于别什套山沉淀池。

“这到底有多危险?”

虽然测得的辐射剂量超出城市环境的平均水平,但对于普通访问者来说外部照射并不会造成显著的健康风险。但请注意!

危险警告:沉淀池周围的灰尘可能含有α射线发射体(如Po-210 钋-210)。一旦吸入,这些放射性物质可能对肺部造成极大危害,因此务必避免吸入尘埃!

结论

这些美丽的“绿色池塘”,是铀矿化工联合企业(ГХРУ)留给高加索矿泉疗养区(КМВ)的一份“遗产”。但这份“遗产”无疑算不上是什么值得骄傲的景点,对吧?

当然,这里不会出现双头鱼或六条腿的青蛙,但铀系放射性同位素的高浓度确实对列尔蒙托夫市(г. Лермонтов)周边的生态环境构成了潜在威胁

下沉淀池



感谢您的关注!

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