Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Каолинитовая кора выветривания и эманации радона как геоэкологические факторы для градостроительства

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Каолинитовая кора выветривания и эманации радона как геоэкологические факторы для градостроительства"

0031780Б*

На правах рукописг

Сафонова Елена Владимировна

КАОЛИНИТОВАЯ КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ И ЭМАНАЦИИ РАДОНА КАК ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ДЛЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА (НА ПРИМЕРЕ Г. ТОМСКА)

специальность 25 00 36- геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 7 ЯНВ 20ЕО

Томск-2008

003178069

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре охраны труда и окружающей среды

Научный руководитель доктор геолого-минерапогических наук,

профессор Мананков Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты доктор геолого-минерапогических наук,

профессор Букаты Михаил Болеславович

Защита состоится «30» января 2007 г в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 212 267 19 при Томском государственном университете по адресу 634050, г Томск, пр Ленина, 36, главный корпус ТГУ, ауд 119

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета

Автореферат разослан «25» декабря 2007г

Ученый секретарь

доктор геолого-минералогических наук, доцент Язиков Егор Григорьевич

Ведущая органюагцш

Институт геологии и минералогии СО РАН

диссертационного совета

Н И Савина

Актуальность темы. С каждым годом г Томск расширяет свои границы, застраивая менее благоприятные с точки зрения геоэкологии территории Как показывает практика, имеются факты строительства без глубокого научного обоснования Это обусловлено тем, что территория г Томска характеризуется, хотя и высокой, но неравномерной изученностью геологической среды и степенью ее трансформации под влиянием природных и техногенных факторов

Комплексные исследования геологического строения связаны с началом проведения геолого-съемочных работ в 1944 г листа 0-45 (В А Хахлов,1945) Геологическая съемка масштаба 1 200 ООО листов 0-45-XXXI, 0-45-ХХХП, включающих территорию г Томска, проводилось в 40-х - начале 60-х годов, результаты изложены в отчетах АС Кириллова (1946), KB Иванова (1950, 1960), HB Григорьева (1960) В 1961 г Т С. Ивановой составлен отчет о геологической съемке листа 0-45-123-А масштаба 1 50 000, включающего северо-восточную часть города Территория города входила в площадь проведения комплексных крупномасштабных съемок (111 В Толкачев, 1962, ММ Тел ьцова, 1963, В Г Ширинкина,1964), в составе которых проводились работы по изучению инженерно-геологических условий

С позиций инженерной геологии и гидрогеологии изучаются последствия экзогенных геологических процессов Особое внимание уделяется оползневым процессам и подтоплению территории В 70-80 гг был проведен большой объем работ по изучению динамики и генетической классификации оползневых процессов на территории Лагерного сада оползневой станцией (A JI Иванчура, А В Нестеров) и ТомскТИСИЗом На базе этих исследований Институтом МосГипрокоммунпроект были разработаны противооползневые мероприятия для Лагерного сада В 1991 г МосЦТИСИЗом проведена оценка эффективности проекта инженерной защиты Лагерного сада Проблемы подтопления территории, решаются с помощью результатов гидрогеологических исследований и картографирования территории Остаются неизученными фундаментальные вопросы, связанные с минералогией, геохимией и радиогеоэкологией наиболее опасных с точки зрения градостроительства участков городской территории.

Первые сведения о повышенной концентрации радона на территории г Томска опубликованы в 1904 г профессором ТГУ П.П Орловым Исследованные воды г Томска, по его заключению, отличались повышенной радиоактивностью Систематические исследования территорий и помещений в возводимых зданиях организовано ведутся областным центром ГСЭН с 1994 г

Исследования коры выветривания пород палеозойского фундамента Западной Сибири начаты в 1958 г К В Ивановым, В П Казариновым и др Примерно 30 лет назад ученые пришли к выводу, что коры выветривания играют большую роль в формировании литосферы и образовании месторождений полезных ископаемых Этим проблемам посвящены работы выдающихся российских и зарубежных ученых (В И. Вернадский, А Е Ферсман, И И Гинзбург, А П Виноградов, Д В Наливкин, Н М Страхов, А В Сидоренко, В П Казаринов, А М Цехомский, Ю А Калинин, H.A. Росляков, J Verhoogen, F J Turner, L E. Weiss, W S Fyfe, A D. Howard, I Remson, Ch Drake, J Imbrie, J Knauss, К Turekian и

др ) Однако остаются дискуссионными многие вопросы, связанные с их минера-лого-геохимическими и металлогеническими особенностями Исследования в этих направлениях позволяют оценивать экологические функции кор выветривания, включая динамику геохимических процессов, перспективу минеральных ресурсов регионов и, кроме того, могут быть использованы для уточнения условий появления эпох развития кор выветривания в геологической истории Земли Планирование градостроительства без учета экологических функций геологической среды, в том числе и широко распространенных на территории города кор выветривания, может быть нецелесообразным и мало эффективным

Работа выполнялась по Программе «Архитектура и строительство», тема «Конструктивная экология каменных зданий исторической застройки в условиях Западной Сибири», фант 01.2 00304348, 2003-2004 год и межотраслевой программе Минобразования РФ и Министерства РФ по атомной энергетике «Тектонические структуры палеозойского фундамента и их роль в миграции жидких радиоактивных отходов и размещение новых объектов СХК (г Се-верск, Томской области)», грант № ГР 0120.0408858,2004-2005 год

Цель работы заключается в изучении условий формирования профиля коры выветривания, ее связи с эманациями радона на территории города для совершенствования геоэкологического и радиоэкологического сопровождения инженерных изысканий для градостроительства.

В соответствии с целью работы определены задачи исследования* 1 Изучить особенности вещественного состава различных минеральных зон гипергенного профиля коры выветривания и установить основные механизмы химического превращения исходных минералов в гидроалюмосиликаты и, в конечном счете, в каолинит. 2 С помощью методов физико-химического моделирования выявить роль подземных вод различных возрастных комплексов и определить скорости растворения и осаждения минеральных фаз при формировании коры. 3. Изучить роль геологической среды в формировании концентраций радона в подвальных помещениях и на первых этажах зданий современной застройки с учетом метеорологических параметров. 4. Провести картографирование территории с обоснованием ее мелкоблочного строения и выделением геоактивных зон между и внутри блоков, используя программы Arc View и Surfer. 5. Выявить роль исходного минерального сырья и силикатных строительных материалов в эманации радона и разработать метод расчета конвективно-диффузионной скорости переноса радона из почво-грунтов в подвальные помещения 6. Обосновать методы уменьшения эманации радона из строительных материалов

Фактический материал и методы исследования

В основу диссертационной работы положены материалы, полученные автором с 2002 по 2007 годы. За этот период изучена каолинитовая кора выветривания в классическом разрезе на правом борту р. Томи, а также в дренажной горной выработке, возводимой в Лагерном Минеральный и химический состав исходных пород и продуктов выветривания изучен петрографически, методами дифференциально -термического, рентгенофазового, количественного спектрального и ней-

тронно-активационного анализов Для физико-химического моделирования использована программа «HydroGeo» (ТПУ-ТФ ИНГиГ СО РАН)

Измерения концентраций радона проведены с помощью трековых детекторов, Alpha GUARD PQ2000 и др (более 5,5 тыс точек замеров) Определение эффективной активности естественных радионуклидов в горных породах выполнены с использованием сцинтилляционного спектрометра и пакета программ PROGRESS и гамма-радиометром РУГ-91М «АДАНИ» Обработка результатов проведена с помощью программ Microsoft Excel, Statistica 6 0, Arc View и Surfer Предложен метод расчета конвективно-диффузионной скорости поступления радона из почво-грунтов в атмосферу помещений с учетом внутренних свойств и степени трансформации горных пород Проведены исследования по выбору состава ингредиентов для защиты строительных конструкций от внешних агрессивных факторов с участием естественных радионуклидов Научная новизна работы

1 Впервые изучен вещественный состав и механизмы формирования минеральных зон профиля каолинитовой коры выветривания, и выявлена роль подземных водоносных комплексов разного возраста в трансформации палеозойских пород фундамента

2 Проведено физико-химическое моделирование процессов химических превращений для различных зон и установлены скорости растворения исходных и промежуточных минералов и скорости осаждения конечных каолинитов двух модификаций

3 Впервые в каолинитовой коре установлено присутствие двух собственно редкоземельных минералов церия и лантана

4 Предложен метод комплексного учета динамики поведения элементов в профиле коры выветривания и установлены геохимические закономерности минеральных зон профиля каолинитовой коры

5 Впервые прослежена зависимость между концентрациями радона в подвальных помещениях и качественным составом геологической среды Предложен метод расчета конвективно-диффузионной скорости поступления радона из горных пород Составлена карта-схема мелкоблочного строения и геоактивных зон территории города

6 Выявлена роль исходного минерального сырья и силикатных строительных материалов в эманации радона в помещениях на различных этажах, а также закономерности изменения концентрации радона в зависимости от метеорологических параметров Разработан метод уменьшения эманации радона из строительных материалов

Основные положения, выносимые на защиту: 1 Профиль каолинитовой коры является конечным продуктом природной трансформации геосреды и оказывает существенное влияние на ее экологические функции Он имеет четкое минералого-геохимическое зональное строение Возраст коры мел-палеогеновый, с максимумом в палеоге-

новой системе Состав коры испытывает изменения различной степени при взаимодействии с подземными водами разновозрастных комплексов

2 Концентрация радона зависит от качественного минерального состава, структурно-текстурных особенностей горных пород, их общей пористости и эффективных размеров капилляров, от степени трансформации геологической среды, а также внешних метеорологических параметров

3 Содержание радионуклидов в строительных материалах г Томска определяется радиогеохимическими особенностями исходного сырья Разработана строительная смесь на основе портландцемента и модифицирующих добавок для защиты кирпичных и железобетонных конструкций, позволяющая уменьшить концентрацию радона в помещении в несколько раз

Достоверность выводов работы обеспечена представительностью фактического материала, комплексом использованных современных методов и программных продуктов, позволивших получить результаты, согласованные с теоретическими положениями физической химии и газогидродинамики, и нашедшие применение в геодинамике В результате составлена новая геоэкологическая карта мелкоблочной структуры территории г Томска

Практическая значимость работы. Получены новые научные данные о механизмах и возрасте геоактивных зон на территории г Томска, которые отражены на геоэкологической карте и используются при планировании градостроительства

Результаты работы внедрены в Томском областном государственном учреждении «Областной комитет охраны окружающей среды и природопользования», в Комитете по охране окружающей среды администрации г Томска и в департаменте архитектуры и строительства г Томска Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Охраны труда и окружающей среды» при ТГАСУ и в институте повышения квалификации при переподготовке инженеров - специалистов по инженерной защите окружающей среды и безопасности технологических процессов и производств

Предложены состав защиты материалов от радоновыделения Его эффективность подтверждена результатами опытно-производственных работ в НИИ СМ при ТГАСУ и имеет правовую защиту (патент Российской Федерации № 2307811)

Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждены на международных и региональных конференциях, в том числе на международных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г Томск, 2003, 2004), на Всероссийском совещании по подземным водам Востока России (Иркутск, 2003), на VIII Международной научно-практической конференции «Качество-стратегия XXI века» (Томск, 2003), на Шестом Сибирском совещании по кли-мато-экологическому мониторингу (Томск, 2005), на юбилейной научной конференции, посвященной 120-летию со дня рождения профессора М И Кучина

(Томск, 2007), на Межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы и предприятий ТЭК Сибири» (Томск, 2007), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях» (Павлодар, 2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе статья в журнале из Перечня ВАК, и 1 патент

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 150 страниц состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы Работа содержит 38 рисунков, 13 таблиц и 3 приложения Список литературы содержит 122 наименования

Диссертационная работа выполнялась в Томском государственном архитектурно-строительном университете Эксперименты проводились в НИИ СМ при ТГАСУ Лабораторные и аналитические исследования - в ядерно-геохимической лаборатории кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ, лаборатории минералогии и геохимии ТГУ, в Институте химии нефти ТФ СО РАН, в Центрах ГСЭН по Томской области и Красноярскому краю и ТФ ИНГиГ СО РАН

Автор выражает особую благодарность и признательность научному руководителю, дг-м н, профессору Мананкову Анатолию Васильевичу Автор искренне признателен д т н, профессору М И Шиляеву, к г -м н, глав врачу ЦГСЭН Красноярского края В В Коваленко, д т н, профессору Р А Нази-рову, зам начальника отдела санитарного надзора Л Ф Денисенко, к т н С А Кургузу, начальнику оползневой станции ОАО «Томксгеомониторинг» АЛ Иванчуре, главному геологу НПО «Геосфера», к г-м н ЕВ Черняеву за помощь в сборе материалов и проведение аналитических исследований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи, с формулированы научные положения

Глава 1 Основные проблемы геологической среды территории г. Томска. Территория города Томска в геоэкологическом плане представляет собой сложный хозяйственно-природный комплекс, который уже много лет служит объектом теоретических и прикладных исследований Наложение обычных и специфических факторов, обусловленных особенностями строения и трансформации экологических функций геологической среды под воздействием строительства и разнопрофильных предприятий, оказывает все большее воздействие на геосферные и биосферные элементы природной среды, в том числе и на человека Необходимость научного обоснования градостроительной политики невозможно без детального изучения экологических функций геологической среды, с целью районирования территории и выявления зон с повышенной опасностью и риском

Глава 2. Методика геоэкологических исследований Приводится характеристика методик и методов исследования, отбора проб различных компонентов природной среды, а также экспериментальных исследований по выбору противорадоновых защитных составов для строительных материалов, аналитическое обеспечение исследований и методики физико-химического и математического моделирования и ГИС-технологий обработки информации

Глава 3. Геологическая среда территории г. Томска. Геологическое строение окрестностей г Томска изучалось многими исследователями с прошлого столетия Территория г Томска в геологическом отношении приурочена к области сопряжения структур Колывань-Томской складчатой зоны и южной окраинной части Западно-Сибирской низменности. Район этот лежит в области сложного тектонического строения, расшифровка которого бывает очень затруднена из-за недостаточной изученности и практически полной задернован-ности Однако территория правобережных притоков р Томи, как и ее правого берега, представляет собой многочисленные выходы коренных пород фундамента или развитых по ним кор выветривания, являющихся главным водоупо-ром, по которому происходит сток подземных вод в русла рек, прорезающих палеозойские отложения, что является спецификой геологического строения территории Значительную роль играют на территории города техногенные отложения в виде промышленных отходов, которые слагают Золоотвал ГРЭС-2 в пойме р Ушайки, техногенные почво-грунты, засыпанные озера (Университетское и др), овраги (в районе завода Томкабель), склоны (район завода ТЭМЗ) Эти отложения перекрывают естественные выходы подземных вод, нарушают природные и рукотворные дренажные системы, провоцируют оползни В формирование геологической среды вносят свой вклад четыре водоносных горизонтов (неоген-четвертичный, палеогеновый, верхнемеловой, палеозойский) На территории города имеют повсеместное распространение родники, образующие различные ландшафтно-родниковые зоны Родники участвуют в формировании горизонтов верховодки, что негативно сказывается не только на зданиях жилой и административной застройки, но и, благодаря повышенным концентрациям радона (в местах засыпанных оврагов, озер, болот и т д), на здоровье людей Особо негативное воздействие на здания, сооружения и здоровье людей оказывает та часть территории, где изменения геологической среды накладывается на геоактивные зоны Исследование роли геоактивных зон показало четкую связь между зонами активных тектонических нарушений и трассируемыми ими подземными водными потоками, в том числе погребенными и захороненными руслами рек

Глава 4. Кора выветривания и особенности ее экологической геохимии. В этой главе рассматриваются закономерности формирования минерального состава в профиле коры выветривания По минеральному составу, а также геохимическим особенностям, физико-механическим свойствам, структурно-текстурным особенностям и цвету нами выделено 4 зоны и 6 подзон одновременно развивающихся в гипергенной метасоматической колонке (табл 1).

Таблица 1 - Профиль коры выветривания и реакции образования минералов

Зоны Подзоны Реакции замещения

Каолинитовая Каолинит - 4 Каолинит - 3 2KAl3Si3O10(OH)2 + 2Н+ + ЗН20 = 3A12SI205(0H)4 + 2К+ (4)

Сидерит-каолини-товая Каолинит - 2 CaAl2Si208(Kp) + 2Н+ + Н20 = AI2Sipi(OH)4 + Са2+ (3)

Каолинит -1 2KAlSi308(ltp) + 2Н+ +Н20 = A12Si205(0H)4 + 4Si02 + 2К+ (2)

Сапроли-товая Хлорит-гидрослюдистая Гидрослюдистая 3KAlSi3Og(Kp) + 2Н+ + 12Н20 = KAl3Si3O10(OH)2 + 6H4S1O4 + 2К+ (1)

Коренные породы

Конечные результаты превращения минералов в профиле коры представлены на тройной диаграмме S1O2-AI2O-H2O (рис 1)

Рисунок 1 - Диаграмма S1O2-AI2O-H2O равновесия минеральных фаз для профиля као-линитовой коры выветривания Минеральные ассоциации

I Исходных сланцев 1- калиевый полевой шпат, 2 - альбит, 3

- анортит, 4 - хлорит, 5 - монтмориллонит (смектит)

II Зона сапролитов IIa 1- калиевый полевой шпат, 2 - альбит, 6

- гидромусковит, 7 - иллит, Нб 1 -калиевый полевой шпат, 2 - альбит, 8 - мусковит, 9 - галлуазит, 10 - эн-деллит, 11 - каолинит, 12 - жисмон-дин

III Зона сидерит- калиевый нолевой шпат, 2 - альбит, 11 - каолинит, 13 - кварц,

SiQ

Al,О,

каолинитовая Illa Шб 3 - анортит, 11 - каолинит

VI Зона каолинитовая 6 - гидромусковит, 7 - иллит, 11 - каолинит 14 - гиббсит, 15 - бемит

Каолинит в коре выветривания по сланцам образуется преимущественно путем прямого замещения полевых шпатов с подчиненным участием механизма по промежуточным (гидрослюдистьш) минералам По результатам микроскопических исследований и физико-химического моделирования гидрослюда и ее структурные аналоги преобладают в зоне сапролитов, а в центральной зоне активно замещаются каолинитом

%мг- экв

Na+K

На основе полученных данных проведено физико-химическое моделирование развития минеральных парагенезисов в зонах каолинитовой коры, используя систему «минералы - вода» для разновозрастных подземных комплексов (неоген-четвертичного, палеогенового, верхнемелового, палеозойского). Химические составы вод нанесены на геохимическую диаграмму, дополненную автором вычисленными зависимостями концентраций щелочных и щелочноземельных катионов от величины рН (рис. 2). Моделирование выполнено с использованием программного комплекса HydroGeo. Результаты представлены в табл. 2, 3, 4.

Рисунок 2 - Зависимость концентраций макрокомпонентов (Са2', Na'+t?, Mg2+)e % мг-экв в реальных подземных водах, родниках и дренаэ/сной горной выработке (ДГВ) в Лагерном саду. Диаграмма С.П. Крайнова и др. (2004) с авторскими дополнениями.

Сплошные линии - статистические средние по [Крайнов, 2004]. Пунктирные прямые вертикальные линии: левая (№17) - воды палеогенового комплекса, средняя (№16) -воды неоген-четвертичного комплекса, (X» 18) - воды верхнемелового комплекса, правая (№19) - воды палеозойского комплекса.

Остальные номера - единичные анализы [Томскгеомониторинг,

ТИСИЗ]: №1 - СФ-12 ДГВ; №2 - СФ-27 ДГВ; №3 - перемычка в ДГВ; №4 -СФ-32 ДГВ, №5 - родник в оползне №3; №6 - дренажная прорезь №3; №7 - штольня №2, проба №245; №8 - восстающий фильтр ПК 4+4; №9 - фильтр-7ПК-56; №10 - фильтр-8, ПК-62; №11 ПК 59+9 (просачивание); №12 - ПК-67+6 (просачивание); №13 - ПК-6+2, восточное крыло; №14 - ПК-60 (со-скоб с восстающего фильтра); №15 - ПК-66+4 (сталактиты)

1 - экспоненциальная зависимость содержания ионов Са2+ от рН реальных подземных вод. Н - экспоненциальная зависимость содержания ионов Na++K+ от рН реальных подземных вод. III - экспоненциальная зависимость содержания ионов Mg^ от рН реальных подземных вод.

О Са о Na'+K* * Mg1'

Во всех вышеуказанных реакциях (1-4) воды трех комплексов (кроме неоген-четвертичного) в различной степени неравновесны с первичными алюмосиликатами, что определяет различную степень растворения вмещающих пород. Неравновесность особенно четко выражается по кальцию, натрию и калию при повышенных значениях рН (7,8-8,2). Оценена величина индекса неравновесности Ь подземных вод комплексов относительно исследуемых минералов (табл. 2) и рассчитаны скорости растворения и осаждения минералов (табл. 3).

и

Таблица 2 - Результаты расчета индекса неравновесности по реакциям из таблицы 1

№ реак из табл 1 минерал формула Водоносные комплексы

Палеогеновый Верхнемеловой Палеозойский

рН=7,3 рН=8,0 рН=8,2

1 реакция калиевый полевой шпат ЗКА181308(кр) -16,48 -10,11 -7,44

гидромусковит КА13813О,0(ОН)2 -1,40 -9,36 6,35

2 реакция калиевый полевой шпат 2КА181308(кр) -13,51 -15,48 -63,57

каолинит А1251205(0Н)4 0,07 -4,59 -10,08

3 реакция анортит СаА1281208ГкЫ -44,39 -53,25 -9,73

каолинит А128ЦЭ^ОН)4 -25,44 -32,12 10,47

4 реакция гидромусковит 2КА13813О10(ОН)2 -3,05 -1000 -1000

каолинит А1281205(0Н)4 -2,18 -1000 -1000

Таблица 3 - Результаты расчета скорости осаждения по реакциям из таблицы 1, __моль/(м2 сут)_

№ реак из табл 1 минерал формула Водоносные комплексы

Палеогеновый Верхнемеловой Палеозойские

рН=7,3 рН=8,0 рН=8,2

1 реакция калиевый полевой шпат ЗКА181308(кр) -5,96 Ю"10 -5,96 10 10 -5,96 Ю'10

гидромусковит КА13813О,0(ОН)2 -1,78 10"" -2,36 10"" 2,36 10""

2 реакция калиевый полевой шпат 2КА181308(кр) -5,96 Ю"10 -5,96 Ю"10 -5,96 10"ш

каолинит А1281205(0Н)4 1,18 Ю'10 -1,18 Ю'10 -1,18 Ю-10

3 реакция анортит СаА1281208,ко> -9,31 10"ш -9,31 Ю"10 -9,31 10"1и

каолинит А1281р,-(ОН)4 -1,18 10"'° -1,18 10"ш 1,18 Ю"10

4 реакция гидромусковит 2КА13813О!0(ОН)2 -2,36 10"" -2,36 10"" -2,36 10""

каолинит А1281205(0Н)4 -1,05 Ю10 -1,18 Ю"10 -1,18 10""

Таблица 4 - Результаты расчета объемов минералов, высаженных из растворов, мг/л

№ реак из табл 1 минерал формула Водоносные комплексы

Палеогеновый Верхнемеловои Палеозойски?

рН=7,3 рН=8,0 рН=8,2

1 реакция калиевый полевой шпат ЗКА181308(кр) -0,02 -2,18 -1,49

гидромусковит КА13813О10(ОН)2 0,01 1,04 0,71

2 реакция калиевый полевой шпат 2КА181308(кр) 0,12 0,16 -14,29

каолинит А1281205(0Н)4 0,06 0,08 0,002

3 реакция анортит СаА1281208,га, -396,22 -482,79 -40,13

каолинит А128Юг(ОН)4 367,94 448,24 37,40

4 реакция гидромусковит 2КА13813О,0(ОН)2 -267,31 -0,07 -0,42

каолинит А1281205(0Н)4 259,87 0,07 0,41

Анализ химических реакций 1-4 позволяет сделать вывод, что они осуществляются в присутствии ионов водорода и с участием процессов гидропрото-нирования Эти факты косвенно указывают также на большую роль микробиологических факторов гипергенеза, установленных и детально изученных в као-линитовой коре [Фатыхова, 2006] Существование неравновесности порождает иерархически связанные уровни минералообразования в самоорганизующихся биоминеральных системах с участием подземных вод

Расчетные скорости растворения (табл 3) практически мало зависит от рН в интервале 7,3-8,2, анортит растворяется почти в два раза быстрее калиевого полевого шпата и в сорок раз быстрее гидромусковита

Наиболее благоприятные условия для образования каолинита существовали в сидерит-каолинитовой зоне (рис 1, зона Шб) при замещении плагиоклазов по реакции (3) (табл 4) С этой стадией каолинизации связаны максимумы геохимической подвижности и накопления благородных металлов и начинается резкое увеличение скорости накопления редкоземельных металлов на фоне понижения активности радионуклидов (рис 3)

Из диаграммы (рис 2) и результатов моделирования следует, что наиболее вероятные условия каолинизации существовали в обширном интервале времени при участии подземных вод трех комплексов (палеозойского, верхнемелового и палеогенового)

Для расчета динамики распределения элементов в коре выветривания мы использовали значения коэффициентов устойчивости (К) элементов, а также коэффициенты геохимической подвижности по методу абсолютных масс Кг„, что позволило выявить группы устойчивости (табл 5) и распределение элементов внутри разных зон профиля коры (рис 3)

Таблица 5 - Коэффициенты устойчивости К для коры выветривания слан-

цев и песчаников

Элементы К Элементы К

1 группа Легкоподвижные элементы 3 группа Малоподвижные элементы

мй 0,38 Ъх 0,8

Са 0,3 Сг 0,7

Мп 0,45 Б] 0,6

N3 0,025

Ва 0,4

2 группа Подвижные элементы 4 группа Устойчивые элементы

Си 0,3 Ре 0,7

N1 0,1 ва 0,8

Со 0,4 А1 0,8

0,5 Т1 0,6

0,1 0,2 0,3 0,005 0,01 0,015 0,5 1 1,5

Бе ЯЬ 8с

1 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4

50 100 150 200 10 50 90 10 50

Рисунок 3 - Коэффициенты геохимической подвижности, рассчитанные по методу абсолютных масс в зонах профиля каолинитовой коры выветривания

Кг„ учитывает особенности поведения элементов. Например, железо, обладает литофильными, халькофильными и сидерофильными свойствами. В зоне сапроли-тов происходит разложение пирита с участием сульфатредуцируюших микроорганизмов и образование гипергенного железосодержащего хлорита. В следующей -сидерит-каолинитовой зоне, заметно обогащенной кислородом, железо выступает в другой ипостаси (литофильности), образуя сидерит и бастнезит.

Редкие щелочи (ЯЬ, Сб) по значениям К являются, естественно, легкоподвижными. По коэффициентам геохимической подвижности можно видеть, что их относительное содержание начинает расти в верхах сапролитовой зоны и достигает максимума в низах сидерит-каолинитовой зоны, после чего начинается интенсивный вынос этих щелочей из гидросиликатных золей.

Редкоземельные элементы по значениям коэффициента устойчивости соответствуют преимущественно элементам четвертой группы. На самом деле, они обладают химическим сродством с литофилышм алюминием. Вместе с тем по графикам Кт выявлена четкая приуроченность максимальных концентраций к нижней подзоне каолинитовой зоны. На рис. 4 видно, что в профиле изучаемой каолинитовой коры содержание основных редкоземельных элементов, а также гафния, урана и тория находится на уровне известных промышленных залежей, располагаясь между Тарским, Георгиевским и Туганским месторождениями.

250 -------:--

™^"Лагерный сад ~"®Туганское месторождение * Георгиевское месгороящение

«"*•«» Тарское месторождение * Кларки го А. П. Виноградову

Рисунок 4 - Сравнительное содержание редкоземельных элементов в глинистой фракции профиля коры выветривания и промышленных месторождениях ильменит-цирконовых руд (источник данных по месторождениями: Рихванов и др., 2001)

По результатам минералогических исследований, сопровождавших технологическое опробование руд, сделан вывод о том, что концентратом редких земель, ниобия, тантала, скандия выступает лейкоксен [Полынов, 1934]. В

центральной зоне и в меньшем количестве в других зонах профиля коры выветривания по геохимическим данным (рис 3, 4) и РФА нами выявлены два собственно редкоземельных минерала гидроксшбастнезит Се[С03](0Н,Е) и оксифторид церия и лантана СеЬа20зР3

Глава 5. Радиогеоэкологический анализ территории г. Томска.

Нами изучено содержание естественных радионуклидов (ЕРН) на территории городской застройки и в дренажной горной выработке (ДГВ) в Лагерном саду Внутри тоннеля на участках интенсивного развития процессов выщелачивания железобетона и развития сталактитов (в его восточном направлении) выявлена аномальная концентрация радона Эквивалентная равновесная активность (А^экв) на этих участках составляет 494 Бк/м3, в то время как в западном направлении тоннеля ЭРОА значительно меньше и находится в пределах 86149 Бк/м3 Значения интегральной объемной активности (ИОА) радона в западном направлении меняются в пределах 169-298 Бк/м3, а в восточном направлении значения ИОА радона составляют 97-988 Бк/м3 Полученные результаты подтверждают пространственную связь процессов выветривания и каолинизации углисто-глинистых сланцев с эманацией радона Процесс подъема радона к поверхности земли осуществляется по трещинным и ослабленным геоактивным зонам

Результаты измерения ЕРН в горных породах (глинах, суглинках, кварцевых песках, известняках), используемых на территории Томской области для производства традиционных строительных материалов, позволили обнаружить, что наибольшей удельной эффективной активностью обладают каолинитовые, затем аллювиальные глины, а наименьшей - карбонатные породы (табл 6) Значения удельной эффективной активности ЕРН в этом ряду исходного нерудного сырья понижается в пределах целого порядка

Таблица 6 - Результаты измерения активности ЕРН в горных породах

№ п/п Материал Удельная активность, Бк/кг Аэфф

Ла-226 ТЬ-232 К-40 Св-137 Бк/кг

Исходное нерудное сырье

24 Глина Вороновская 25,59 26,0967 288,97 10,8433 85,52

6 Глина Арышевская 31,59 37,5 238,3 15,8967 101,8

9 Глина каолинитовая из Лагерного сада 107,97 235,667 375,37 52 448,1

1 Суглинок Родионовский 18,7 28,8433 350,17 14,9767 87,71

21 Песок Кудровский 11,33 13,29 42,4 32,42

22 Известняк Каменский 0 1,49 0 1,892 1,937

23 Известняк обожженный Сергеевский 3,37 1,37667 0,45 0,36667 5Д

20 Известняк-пушенка Сергеевская 8,37 11,93 86,05 31,62

Измерения концентраций ЕРН в исходном нерудном сырье месторождений, используемого для производства строительных материалов в течение более ста лет показывают, что в ряду глины - суглинки - кварцевые пески - карбонатные породы последовательно происходит понижение удельной эффективной активности в пределах целого порядка

Региональные радиогеохимические особенности осадочных отложений г Томска представлены на рис 5

среды (качественными признаками) использован метод расчета биссериального коэффициента корреляции В результате установлена четкая корреляционная зависимость концентрации радона с линейными и узловыми разломами, (геоактивными зонами), трассируемыми ими подземными водными потоками, в том числе погребенными и захороненными палеоруслами, засыпанными озерами и болотами, ландшафтно-родниковыми зонами, горизонтами верховодки и участками подтопления в подвальных помещениях и на первых этажах Максимальные концентрации радона связаны с началом формирования коры выветривания при участии подземных вод палеозойского комплекса Подобные участки выявлены в ДГВ и в пределах основных геоактивных зон территории города, что находит логическое объяснение на геоэкологической карте города

Пока не существует математической модели, которая бы учитывала совокупность различных природных факторов, влияющих на перенос радона в грунте и горных породах Отсутствуют методы расчетной оценки радоноопас-ности территорий жилой застройки В нашей стране, согласно Своду правил «Инженерно-экологические изыскания для строительства» СП 11-102-97, такая оценка ведется по результатам натурного измерения плотности потока радона с поверхности земли

Величина плотности потока радона с дневной поверхности рельефа не характеризует возможный поток радона из строительных котлованов и подвалов проектируемых зданий, и применять ее как критерий радоноопасности участков проектируемого строительства нельзя Отсюда следует, что определение

Рисунок 5 - Содержание радионуклидов в исходном нерудном сырье, керамических изделиях и зданиях исторической и современной застройки

Для изучения зависимости и тесноты связи между Акпэкв радона (количественным признаком) и степенью трансформации геологической

радоноопасности территорий должно заключаться, прежде всего, в выявлении в геологической среде потенциальных источников повышенного радоновыделе-ния и кинетических параметров его переноса

Выполнено картографирование территории Значения ЭРОА радона наложены на геоморфологическую карту 1933 г и карту с современной топоосновой Обработка проведена с помощью программ ArcView и Surfer Получены новые данные о мелкоблочном строении осадочных толщ и разрывной тектонике трех порядков между и внутри блоков

Автором предложен метод расчета конвективно-диффузионной скорости переноса радона по трещинам и капиллярам осадочных горных пород с известной пористостью, типичной для грунтов территории г. Томска Метод основан на одновременном учете избыточного давления внизу канала капилляра и гидростатического сопротивления по его длине (формула Вейсбаха-Дарси)

Перенос радона в приземный слой может происходить, если избыточное давление больше или равно гидростатическому давлению Тогда конвективно-диффузионная скорость радона V можно вычислить по уравнению

v_g-(Ар) dl Ъ2-\1 '

где g - ускорение свободиого падения, Др - разность плотностей радона в зависимости от температуры, cIq - диаметр капилляров почво-грунта, ц - динамическая вязкость радона

Автором для расчета конвективно-диффузионной скорости радона в суглинках г Томска с реальными пределами пористости предложена капиллярная модель Козени-Кармана, которая позволяет сопоставить получаемые скорости В этой модели течение жидкости (газа) считается подобным ее движению через пучок извилистых капилляров Модель учитывает перепад давления по длине капилляра, в зависимости от пористости (формула Лейбензона)

Конвективно-диффузионная скорость переноса радона возникает при условии, что перепад давления по длине капилляра больше или равно давлению за счет мест трения Путем сопоставления формул Дарси и Лейбензона получено выражение

2 dQ К (\-г)2-у а\ X р-е^

где К - константа Козени-Кармана, 8 - порозность слоя, CZq - удельная поверхность зерен, X - коэффициент гидравлического трения

Конечные результаты хорошо согласуются между собой Погрешность расчетов составляет 8,3% Рассчитанные скорости близки значениям, полученным экспериментально для аллювиальных отложений г Томска Следует отме-

тить, что предложенный комплекс методов учитывает и минералого-структурные и текстурные характеристики грунта, по которому движется газ, и свойства самого газа, и метеорологические параметры

Исследования строительных материалов показали, что мощность эквивалентной дозы гамма-излучения в помещениях в 10 раз выше мощности эквивалентной дозы на открытой местности (но не превышает фонового значения) Этот факт связан с эманацией радона не только из грунтовых оснований и нижележащих горных пород, но и из самих строительных материалов, содержащих акцессорные минералы Проведенная статистическая обработка зависимости материала здания и ЭРОА радона в жилых и административных помещениях показала, что материал обусловливает 12,77% вариаций концентрации радона при постоянной естественной вентиляции

Закономерность последовательного понижения удельной эффективной активности ЕРН в строительных материалах зданий, как исторической, так и современной застройки (табл 7) аналогична выделенной в исходном нерудном сырье месторождений (табл 6), что позволяет сделать вывод о ведущей роли радиогеохимических особенностей исходного сырья в содержании радионуклидов строительных материалов

Таблица 7 - Результаты измерения активности естественных радионукли-

дов в строительных материалах зданий

№ п/п Материал Удельная активность, Бк/кг Аэфф

11а-226 ТЬ-232 К-40 Св-137 Бк/кг

Материал из зданий исторической застройки

14 Кирпич из свода подвала НТБ ТГУ (125 лет) 41,49 30,0667 280,26 26,4033 105,8

15 Кирпич из стены подвала НТБ ТГУ (125 лет) 38,03 30,35 587 130,3

16 Кирпич из стены подвала НТБ ТГУ (125лет) 38,43 29,78 429,23 18,79 115,8

17 Кирпич из стены подвала НТБ ТГУ (125лет) 29,2 30,53 425,3 15,15 71,44

18 Известково-песчаный кладочный раствор между кирпичами п 14,15 24,14 12,09 307,03 15,45 67,49

Современные материалы

12 Керам плитка глазурованная ОАО ТЗКМиИ 44,83 28,98 349,8 25,78 114

10 Керамическая плитка не-глазурованная ОАО ТЗКМиИ 41,91 27,48 272,23 25,28 102,1

27 Кирпич обожженный Ко-пыловского завода 40,09 36,4233 479,27 26,21 130,6

4 Кирпич обожженный ОАО ТЗКМиИ 42,03 38,41 588,2 37,68 144,9

№ п/п Материал Удельная активность, Бк/кг Аэфф

Иа-226 ТЬ-232 К-40 Св-Ш Бк/кг

2 Шамот (бой кирпича) ОАО ТЗКМиИ 37,54 43,75 682,03 155,81

11 Пресс-порошок для керамической плитки ОАО ТЗСМиИ 29,2 26,1367 282,07 17 88,57

19 Кирпич белый силикатный Копыловского завода 17,9 5,13 54,44 29,48

25 Кирпич-сырец Копыловского завода 15,02 33,1567 321,43 19,6033 83,52

Разработан состав и метод уменьшения эманации радона из строительных материалов в атмосферу помещений Эта задача решается тем, что строительная смесь, включающая портландцемент, мелкий заполнитель, воду и добавку латекса на основе акрилатов, содержит гидроксид бария Введение в состав смеси гидроксида бария обеспечивает протекание реакции, в результате которой происходит нейтрализация сульфатной серы

Н2804+Ва(0Н)2=Ва804+2Н20 Выпадающий из раствора нетоксичный Ва804 обеспечивает заполнение пустот, пор и капилляров, что значительно снижает эманацию радона за счет поглощения электромагнитного излучения и защищает строительный материал от избыточной влажности, а также биологической и химической коррозии

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позвотяют сделать следующие выводы 1 Специфика геологического строения территории правобережных притоков р Томи - многочисленные выходы пород фундамента и развитые по ним коры выветривания, которые являются главным водоупором для подземных вод и выступают существенным фактором трансформации ресурсной, геодинамической, геохимической и радиоэкологической функции геологической среды интенсивно застраиваемой урбанизированной территории

Образование профиля коры происходит на фоне повышенной геодинамической активности с участием подземных вод палеозойского, верхнемелового и палеогенового комплексов и восходящих потоков растворенных газов водорода, оксидов углерода, метана, серы, ртути и радиоактивного радона (до 980 Бк/м3)

Каолинит формируется различными способами путем прямого замещения минералов исходных пород либо по метастабильным экзогенным минералам, включая гидрослюды Каолинит по кислым метаморфическим породам отличается большими колебаниями структурной упорядоченности и параметров кристаллической структуры Каолинит, образующийся по гидрослюдам и глинистым минералам, обладает пониженной структурной упорядоченностью Наиболее благоприятные условия для образования каолинита существовали при

воздействии подземных вод палеозойского и верхнемелового комплексов при замещении плагиоклазов

Во внутренних зонах профиля коры установлено два собственно редкоземельных минерала гидроксшбастнезит Се[С03](0Н,Р) и оксифторид церия и лантана СеЬа203Р3

2 При изучении геохимии кор выветривания кроме коэффициентов устойчивости элементов предлагается для учета динамики поведения элементов в разных зонах профиля коры выветривания вычислять коэффициенты геохимической подвижности Кгп С помощью этого коэффициента возможно определение места и условий накопления благородных, редкоземельных и других дефицитных металлов

В профиле каолинитовой коры содержание основных редкоземельных элементов, гафния, урана и тория находится на уровне глинистых фракций известных промышленных залежей, располагаясь между Туганским, Георгиевским и Тарским месторождениями Это является геохимическим критерием площадного развития каолинитовой коры в Западно-Сибирском регионе В целом объемы выноса химических элементов, с учетом мощности и площади развития продуктов формации коры выветривания, сопоставимы с реальными объемами известных полезных ископаемых Западной Сибири, преимущественно аккумулятивных и стратиформных кварцевые пески, каолиниты, бокситы, включая циркон-ильменитовые, оолитовые гидрогетит-лептохлоритовые, золоторудные (с нанодисперсными Аи и редкоземельными акцессориями), гидратогенные месторождения урана и др

3 Минералого-геохимическое и инструментальное исследование геоактивных зон показало четкую связь между зонами активных тектонических нарушений и трассируемыми ими подземными водными потоками, в том числе погребенными и захороненными руслами рек Прослежена зависимость между геоактивными зонами и А^экв радона Установлено, что максимальные концентрации радона связаны с началом формирования коры выветривания при участии подземных вод палеозойского комплекса Подобные участки выявлены в ДГВ и в пределах основных геоактивных зон территории города

Получены новые данные о мелкоблочном строении осадочных толщ и разрывной тектонике трех порядков между и внутри блоков Доказана статистическая зависимость между концентрациями радона в подвальных помещениях от степени трансформации геологической среды под зданиями (наличие геоактивных зон, засыпанных рек, озер и болот, существующей подземной гидросети и ландшафтно-родниковых зон) Воды подземных потоков переносят радон от мест образования и довольно часто с помощью родников выносят его на поверхность

Разработан метод расчета конвективно-диффузионной скорости переноса радона по трещинам и капиллярам осадочных горных пород

4 Выявлена преобладающая роль радионуклида К-40 в удельной активности всех видов нерудного сырья г Томска, что является отличительной геохи-

мической особенностью Томского региона Аналогичная закономерность выявлена в строительных материалах зданий, как исторической застройки, так и современной

Прослежена четкая зависимость между А^экв радона в помещениях и метеорологическими параметрами при росте температуры вне помещений и понижении давлении происходит увеличение А^экв радона в помещении

5 Разработаны состав строительной смеси на обнове портландцемента и модифицирующих добавок для защиты кирпичных и железобетонных конструкций, позволяющая уменьшить эманацию радона в несколько раз

Основные работы по теме диссертации:

1 Карпачева (Сафонова) Е В Возникновение геопатогенных зон и их влияние на природно-техническую систему / ЕВ. Карпачева, А В Мананков // Проблемы геологии и освоения недр Труды Седьмого Международного научного симпозиума имени академика М А Усова. - Томск: ТПУ, 2003 -С. 632-633.

2 Карпачева (Сафонова) Е В Геоэкологические аспекты процесса подтопления территории г. Томска / ЕВ. Карпачева, М А Мананков // Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России. - Иркутск, 2003 -С 127-128

3 Карпачева (Сафонова) Е В Качество геологической среды территории г. Томска /ЕВ Карпачева, А В Мананков // Качество - стратегия XXI века-Материалы VIII Международной научно-практической конференции. -Томск.ТПУ,2003 -С 127-128.

4 Карпачева (Сафонова) Е В Радиогеоэкология территории города Томска / Е В Карпачева, И И Подшивалов, А В Мананков // Проблемы геологии и освоения недр Труды Восьмого симпозиума им академика МА Усова студентов и молодых ученых, посвященного 400-летию города Томска. -Томск ТПУ, 2004.-С.750-751

5. Сафонова Е В Механизмы выделения и переноса радона и его дочерних продуктов в приземный слой атмосферы /ЕВ Сафонова, И.И Подшивалов, А В Мананков // Шестое Сибирское совещание по климатоэкологиче-скому мониторингу Материалы совещания. - Томск, 2005 -С 237-240.

6 Сафонова ЕВ Георадиоэкология территории г. Томска / ЕВ. Сафонова, А В Мананков / Кучинские чтения Материалы юбилейной научной конференции, посвященной 120-летию со дня рождения профессора М И Кучина -Томск ТГАСУ,2007 -С 116-119.

7 Сафонова Е В. Геохимия и металлогения коры выветривания /ЕВ Сафонова, А В. Мананков // Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы и предприятий ТЭК Сибири Материалы межрегиональной научно-практической конференции - Томск ТПУ, 2007 -С. 198-202

8 Сафонова Е В Геоэкологические проблемы урбанизированных территорий /ЕВ Сафонова, А В Мананков, И И Подшивалов // Актуальные пробле-

мы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях Материалы Международной научно-практической конференции -Павлодар ПГУ,2007 -Т2 -С 135-139

9 Патент РФ № 2307811 МПК 7 С 04 В 28/02 Строительная смесь / Манан-ков А В , Сафонова Е В , Недавний О И, Подшивалов И И , патентообладатель ФГНУ НИИ СМ Заявл 26 02 06, опубл 10 10 07 Бюл №28

10 Сафонова ЕВ Естественная радиоактивность территории, строительных материалов и зданий г Томска /ЕВ Сафонова, А В Мананков // Экология урбанизированных территорий -2007 -№4 -С 25-28

Подписано в печать 24 Формат 60x90/16 Ёумага офсет Гарнитура Тайме, печать офсет Уч-изд л 1 Тираж 100 экз Заказ №-^У

Изд-во ТГАСУ, 634003, г Томск, пл Соляная, 2 Отпечатано с оригинал - макета в ООП ТГАСУ 634003, г. Томск, ул Партизанская, 15

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Сафонова, Елена Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

2. МЕТОДИКА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Полевые работы.

2.1.1 Отбор проб и картографирование городской территории.

2.1.2. Отбор проб для исследования концентраций естественных радионуклидов.

2.2 Методика аналитических исследований.

2.2.1 Описание методов и аппаратуры для изучения минерального состава исследуемых пород.

2.3 Методика обработки информации.

2.3.1 Физико-химическое моделирование формирования коры выветривания.

2.3.2 Нормативные и статистические данные о концентрациях радона.

3. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА ТЕРРИТОРИИ Г. ТОМСКА.

3.1 Анализ состояния изученности территории г. Томска.

3.1.1 Геологическая изученность.

3.1.2 Гидрогеологическая изученность.

3.2 Характеристика геологического строения.

3.2.1 Стратиграфия.

3.2.2. Дайковые образования.

3.2.3. Тектоника и геоактивные зоны.

3.3 Характеристика гидрогеологических условий.

3.3.1 Геолого-гидрогеологические условия.

3.3.2 Характеристика ландшафтно-родниковых зон территории г. Томска.

3.4 Техногенное воздействие на геологическую среду.

3.4.1 Изменение гидрологической сети.

3.4.2 Подтопление территории города.

3.4.3 Экзогенные геологические процессы на территории г. Томска.

3.4.4 Изменение гидрохимического состава подземных вод на территории г. Томска.

4. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

ГЕОХИМИИ.

4.1. Минералогическая зональность профиля коры выветривания.

4.1.1 .Факторы выветривания.

4.1.2. Полезные ископаемые, связанные с корой выветривания.

4.1.3. Метасоматические колонки профиля коры выветривания.

4.1.4. Дифференциально-термический анализ минералов профиля каолинитовой коры выветривания.

4.2 Физико-химическое моделирование растворения и осаждения минералов в профиле коры выветривания.

4.3 Геохимия коры выветривания.

5. РАДИОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИИ Г. ТОМСКА

5.1 Вклад различных источников ионизирующего излучения в облучение населения.

5.2 Характеристика радона как основного источника радиационной опасности.

5.2.1 Физико-химические свойства радона и единицы измерений его активности.

5.2.2 Воздействие радона на организм человека.

5.3 Механизмы и пути поступления радона в здание.

5.4 Исследование естественной радиоактивности территории г. Томска. 104 5.4.1. Динамика эманации радона в дренажной горной выработке (ДГВ)

Лагерного сада.

5.4.2 Влияние метеорологических условий на концентрацию радона на территории г. Томска.

5.4.3 Естественная радиоактивность строительных материалов г. Томска.

5.4.4 Анализ зависимости концентрации радона от состояния геологической среды.

5.5 Расчет скорости переноса радона-222 из вертикальных пор горных пород в атмосферный воздух.

5.6 Способ защиты строительных конструкций от поступления радона из почвы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Каолинитовая кора выветривания и эманации радона как геоэкологические факторы для градостроительства"

Актуальность темы. С каждым годом г. Томск расширяет свои селитебные зоны, застраивая менее благоприятные с точки зрения геоэкологии территории. Как показывает практика, имеются факты строительства без глубокого научного обоснования. Это обусловлено тем, что территория г. Томска характеризуется, хотя и высокой, но неравномерной изученностью геологической среды и степенью ее трансформации под влиянием природных и техногенных факторов.

Комплексные исследования геологического строения связаны с началом проведения геолого-съемочных работ в 1944 г. листа 0-45 (В.А. Хахлов,1945). Геологическая съемка масштаба 1:200 ООО листов 0-45-XXXI, 0-45-ХХХП, включающих территорию г. Томска, проводилось в 40-х -начале 60-х годов, результаты изложены в отчетах А.С.Кириллова (1946), К.В.Иванова (1950, 1960), Н.В.Григорьева (1960). В 1961г. Т.С.Ивановой составлен отчет о геологической съемке листа 0-45-123-А масштаба 1:50 000, включающего северо-восточную часть города. Территория города входила в площадь проведения комплексных крупномасштабных съемок (Ш.В. Толкачев, 1962, М.М. Тельцова,1963, В.Г. Ширинкина,1964), в составе которых проводились работы по изучению инженерно-геологических условий.

С позиций инженерной геологии и гидрогеологии изучаются последствия экзогенных геологических процессов. Особое внимание уделяется оползневым процессам и подтоплению территории. В 70-80 гг. был проведен большой объем работ по изучению динамики и генетической классификации оползневых процессов на территории Лагерного сада оползневой станцией (A.JI. Иванчура, А.В. Нестеров) и ТомскТИСИЗом. На базе этих исследований Институтом МосГипрокоммунпроект были разработаны противооползневые мероприятия для Лагерного сада. В 1991 г. МосЦТИСИЗом проведена оценка эффективности проекта инженерной защиты Лагерного сада. Проблемы подтопления территории, решаются с помощью результатов гидрогеологических исследований и картографирования территории. Остаются неизученными фундаментальные вопросы, связанные с минералогией, геохимией и радиогеоэкологией наиболее опасных с точки зрения градостроительства участков городской территории.

Первые сведения о повышенной концентрации радона на территории г. Томска опубликованы в 1904 г профессором ТГУ П.П. Орловым. Исследованные воды г. Томска, по его заключению, отличались повышенной радиоактивностью. Систематические исследования территорий и помещений в возводимых зданиях организовано ведутся областным центром ГСЭН с 1994 г.

Исследования коры выветривания пород палеозойского фундамента Западной Сибири начаты в 1958 г К.В. Ивановым, В.П. Казариновым [36] и др. Примерно 30 лет назад ученые пришли к выводу, что коры выветривания играют большую роль в формировании литосферы и образовании месторождений полезных ископаемых. Этим проблемам посвящены работы выдающихся российских и зарубежных ученых (В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, И. И. Гинзбург, А. П. Виноградов, Д. В. Наливкин, Н. М. Страхов, А. В. Сидоренко, В. П. Казаринов, А. М. Цехомский, Ю.А. Калинин, Н.А. Росляков, J. Verhoogen, F. J. Turner, L. E. Weiss, W. S. Fyfe, A. D. Howard, I. Remson, Ch. Drake, J. Imbrie, J. Knauss, K. Turekian и др.). Однако остаются дискуссионными многие вопросы, связанные с их минералого-геохимическими и металлогеническими особенностями. Исследования в этих направлениях позволяют оценивать экологические функции кор выветривания, включая динамику геохимических процессов, перспективу минеральных ресурсов регионов и, кроме того, могут быть использованы для уточнения условий появления эпох развития кор выветривания в геологической истории Земли. Планирование градостроительства без учета экологических функций геологической среды, в том числе и широко распространенных на территории города кор выветривания, может быть нецелесообразным и мало эффективным.

Работа выполнялась по Программе «Архитектура и строительство», тема «Конструктивная экология каменных зданий исторической застройки в условиях Западной Сибири», грант 01.2.00304348, 2003-2004 год и межотраслевой программе Минобразования РФ и Министерства РФ по атомной энергетике «Тектонические структуры палеозойского фундамента и их роль в миграции жидких радиоактивных отходов и размещение новых объектов СХК (г. Северск, Томской области)», грант № ГР 0120.0408858, 2004-2005 год.

Цель работы заключается в изучении условий формирования профиля коры выветривания, ее связи с эманациями радона на территории города для совершенствования геоэкологического и радиоэкологического сопровождения инженерных изысканий для градостроительства.

В соответствии с целью работы определены задачи исследования:

1. Изучить особенности вещественного состава различных минеральных зон гипергенного профиля коры выветривания и установить основные механизмы химического превращения исходных минералов в гидроалюмосиликаты и, в конечном счете, в каолинит. 2. С помощью методов физико-химического моделирования выявить роль подземных вод различных возрастных комплексов и определить скорости растворения и осаждения минеральных фаз при формировании коры. 3. Изучить роль геологической среды в формировании концентраций радона в подвальных помещениях и на первых этажах зданий современной застройки с учетом метеорологических параметров. 4. Провести картографирование территории с обоснованием ее мелкоблочного строения и выделением геоактивных зон между и внутри блоков, используя программы Arc View и Surfer. 5. Выявить роль исходного минерального сырья и силикатных строительных материалов в эманации радона и разработать метод расчета конвективно-диффузионной скорости переноса радона из почво-грунтов в подвальные помещения. 6. Обосновать методы уменьшения эманации радона из строительных материалов.

Фактический материал и методы исследования

В основу диссертационной работы положены материалы, полученные автором с 2002 по 2007 годы. За этот период изучена каолинитовая кора выветривания в классическом разрезе на правом борту р. Томи, а также в дренажной горной выработке, возводимой в Лагерном саду. Минеральный и химический состав исходных пород и продуктов выветривания изучен петрографически, методами дифференциально-термического, рентгенофазового, количественного спектрального и нейтронно-активационного анализов. Для физико-химического моделирования использована программа «HydroGeo» (ТПУ-ТФ ИНГиГ СО РАН).

Измерения концентраций радона проведены с помощью трековых детекторов, Alpha GUARD PQ2000 и др. (более 5,5 тыс. точек замеров). Определение эффективной активности естественных радионуклидов в горных породах выполнены с использованием сцинтилляционного спектрометра и пакета программ PROGRESS и гамма-радиометром РУГ-91М «АДАНИ». Обработка результатов проведена с помощью программ Microsoft Excel, Statistica 6.0, Arc View и Surfer. Предложен метод расчета конвективно-диффузионной скорости поступления радона из почво-грунтов в атмосферу помещений с учетом внутренних свойств и степени трансформации горных пород. Проведены исследования по выбору состава ингредиентов для защиты строительных конструкций от внешних агрессивных факторов с участием естественных радионуклидов.

Научная новизна работы

1. Впервые изучен вещественный состав и механизмы формирования минеральных зон профиля каолинитовой коры выветривания, и выявлена роль подземных водоносных комплексов разного возраста в трансформации палеозойских пород фундамента.

2. Проведено физико-химическое моделирование процессов химических превращений для различных зон и установлены скорости растворения исходных и промежуточных минералов и скорости осаждения конечных каолинитов двух модификаций.

3. Впервые в каолинитовой коре установлено присутствие двух собственно редкоземельных минералов церия и лантана.

4. Предложен метод комплексного учета динамики поведения элементов в профиле коры выветривания и установлены геохимические закономерности минеральных зон профиля каолинитовой коры.

5. Впервые прослежена зависимость между концентрациями радона в подвальных помещениях и качественным составом геологической среды. Предложен метод расчета конвективно-диффузионной скорости поступления радона из горных пород. Составлена карта-схема мелкоблочного строения и геоактивных зон территории города.

6. Выявлена роль исходного минерального сырья и силикатных строительных материалов в эманации радона в помещениях на различных этажах, а также закономерности изменения концентрации радона в зависимости от метеорологических параметров. Разработан метод уменьшения эманации радона из строительных материалов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Профиль каолинитовой коры является конечным продуктом природной трансформации геосреды и оказывает существенное влияние на ее экологические функции. Он имеет четкое минералого-геохимическое зональное строение. Возраст коры мел-палеогеновый, с максимумом в палеогеновой системе. Состав коры испытывает изменения различной степени при взаимодействии с подземными водами разновозрастных комплексов.

2. Концентрация радона зависит от качественного минерального состава, структурно-текстурных особенностей горных пород, их общей пористости и эффективных размеров капилляров, от степени трансформации геологической среды, а также внешних метеорологических параметров.

3. Содержание радионуклидов в строительных материалах г. Томска определяется радиогеохимическими особенностями исходного сырья. Разработана строительная смесь на основе портландцемента и модифицирующих добавок для защиты кирпичных и железобетонных конструкций, позволяющая уменьшить концентрацию радона в помещении в несколько раз.

Достоверность выводов работы обеспечена представительностью фактического материала, комплексом использованных современных методов и программных продуктов, позволивших получить результаты, согласованные с теоретическими положениями физической химии и газогидродинамики, и нашедшие применение в геодинамике. В результате составлена новая геоэкологическая карта мелкоблочной структуры территории г. Томска.

Практическая значимость работы. Получены новые научные данные о механизмах формирования и возрасте геоактивных зон на территории г. Томска, которые отражены на геоэкологической карте и используются при планировании градостроительства.

Результаты работы внедрены в Томском областном государственном учреждении «Областной комитет охраны окружающей среды и природопользования», в Комитете по охране окружающей среды администрации г. Томска и в департаменте архитектуры и строительства г. Томска. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Охраны труда и окружающей среды» при ТГАСУ и в институте повышения квалификации при переподготовке инженеров -специалистов по инженерной защите окружающей среды и безопасности технологических процессов и производств.

Предложен состав строительной смеси для защиты материалов от радоновыделения. Его эффективность подтверждена результатами опытнопроизводственных работ в НИИ СМ при ТГАСУ и имеет правовую защиту (патент Российской Федерации № 2307811).

Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждены на международных и региональных конференциях, в том числе: на международных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2003, 2004); на Всероссийском совещании по подземным водам Востока России (Иркутск, 2003); на VIII Международной научно-практической конференции «Качество-стратегия XXI века» (Томск, 2003); на Шестом Сибирском совещании по климато-экологическому мониторингу (Томск, 2005); на юбилейной научной конференции, посвященной 120-летию со дня рождения профессора М.И. Кучина (Томск, 2007); на Межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой базы и предприятий ТЭК Сибири» (Томск, 2007); на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях» (Павлодар, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе статья в журнале из Перечня ВАК, и 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 150 страниц состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 38 рисунков, 13 таблиц и 3 приложения. Список литературы содержит 122 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Сафонова, Елена Владимировна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Специфика геологического строения территории правобережных притоков р. Томи - многочисленные выходы пород фундамента и развитые по ним коры выветривания, которые являются главным водоупором для подземных вод и выступают существенным фактором трансформации ресурсной, геодинамической, геохимической и радиоэкологической функции геологической среды интенсивно застраиваемой урбанизированной территории.

Образование профиля коры происходит на фоне повышенной геодинамической активности с участием подземных вод палеозойского, верхнемелового и палеогенового комплексов и восходящих потоков растворенных газов: водорода, оксидов углерода, метана, серы, ртути и радиоактивного радона (до 980 Бк/м3).

Каолинит формируется различными способами: путем прямого замещения минералов исходных пород либо по метастабильным экзогенным минералам, включая гидрослюды. Каолинит по кислым метаморфическим породам отличается большими колебаниями структурной упорядоченности и параметров кристаллической структуры. Каолинит, образующийся по гидрослюдам и глинистым минералам, обладает пониженной структурной упорядоченностью. Наиболее благоприятные условия для образования каолинита существовали при воздействии подземных вод палеозойского и верхнемелового комплексов при замещении плагиоклазов.

Во внутренних зонах профиля коры установлено два собственно редкоземельных минерала: гидроксилбастнезит Се[СОз](ОН,Р) и оксифторид церия и лантана CeLa203F3.

2. При изучении геохимии кор выветривания, кроме коэффициентов устойчивости элементов, предлагается для учета динамики поведения элементов в разных зонах профиля коры выветривания вычислять коэффициенты геохимической подвижности Кгп. С помощью этого коэффициента возможно определение места и условий накопления благородных, редкоземельных и других дефицитных металлов.

В профиле каолинитовой коры содержание основных редкоземельных элементов, гафния, урана и тория находится на уровне глинистых фракций известных промышленных залежей Туганского, Георгиевского и Тарского месторождений. Это является геохимическим критерием площадного развития каолинитовой коры в Западно-Сибирском регионе. В целом объемы выноса химических элементов, с учетом мощности и площади развития продуктов формации коры выветривания, сопоставимы с реальными объемами известных полезных ископаемых Западной Сибири, преимущественно аккумулятивных и стратиформных: кварцевые пески, каолиниты, бокситы, включая циркон-ильменитовые, оолитовые гидрогетит-лептохлоритовые, золоторудные (с нанодисперсными Аи и редкоземельными акцессориями), гидрогенные месторождения урана и др.

Минералого-геохимическое и инструментальное исследование геоактивных зон показало четкую связь между зонами активных тектонических нарушений и трассируемыми ими подземными водными потоками, в том числе погребенными и захороненными руслами рек. Прослежена зависимость между геоактивными зонами и А^экв радона.

Получены новые данные о мелкоблочном строении осадочных толщ и разрывной тектонике трех порядков между и внутри блоков. Доказана статистическая зависимость между концентрациями радона в подвальных помещениях от степени трансформации геологической среды под зданиями (наличие геоактивных зон, засыпанных рек, озер и болот, существующей подземной гидросети и ландшафтно-родниковых зон). Воды подземных потоков переносят радон от мест образования и довольно часто с помощью родников выносят его на поверхность. Установлено, что максимальные

134 концентрации радона связаны с началом формирования коры выветривания при участии подземных вод палеозойского комплекса. Подобные участки выявлены в ДГВ и в пределах основных геоактивных зон территории города.

Разработан метод расчета конвективно-диффузионной скорости переноса радона по трещинам и капиллярам осадочных горных пород.

3. Выявлена преобладающая роль радионуклида К-40 в удельной активности всех видов нерудного сырья г. Томска, что является отличительной геохимической особенностью Томского региона. Аналогичная закономерность выявлена в строительных материалах зданий, как исторической застройки, так и современной.

Прослежена четкая зависимость между Ар>П;экв радона в помещениях и метеорологическими параметрами: при росте температуры вне помещений и понижении давлении происходит увеличение А^экв радона в помещении.

4. Разработаны состав строительной смеси на основе портландцемента и модифицирующих добавок для защиты кирпичных и железобетонных конструкций, позволяющая уменьшить эманацию радона в несколько раз.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Сафонова, Елена Владимировна, Томск

1. Аммоний в растворах и минералах золотосеребряного месторождения / В. J1. Барсуков и др.. // Геохимия. - 1990.- №7. - С. 938947.

2. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем: гидравлические и тепловые основы работы / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. Л.: Химия, 1979. - 176 с.

3. Белов, Н. В. Очерки по структурной минералогии / Н.В. Белов -М.: Недра, 1976.-344 с.

4. Букаты, М.Б. О роли горных пород в формировании крепких рассолов хлоридно-кальциевого типа / М.Б. Букаты, С.Л. Шварцев // Доклады РАН. 1995. - Т.342. - № 4. - С.530-533.

5. Букаты, М.Б. Рекламно-техническое описание программного комплекса HydrGeo / М.Б. Букаты. М.: ВНТИЦ, 1999. - 5 с. - Номер гос. регистрации алгоритмов и программ во Всероссийском научно-техническом информационном центре (ВНТИЦ) № 50980000051 ПК.

6. Быкорез, А. И. Причины рака: факты и гипотезы / А. И. Быкорез, Б. Л. Рубенчик. Киев: Наукова Думка, 1987. - 119 с.

7. Вайнберг, М. Ш. Радиация и опухоль / М. Ш. Вайнберг. М.: Знание, 1985.-64 с.

8. Вернадский, В. И. Земные силикаты, алюмосиликаты и их аналоги / В. И. Вернадский, С. М. Курбатов. М.: ОНТИ, 1937. - 377 с.

9. Волова, Т. Г. Экологическая биотехнология./ Т.Г. Волова -Новосибирск: Изд-во «Сибирский хронограф», 1997. 144 с.

10. Выветривание и литогенез / В.П. Казаринов и др.. М.: Недра., 1969.-450 с.

11. Геологическое строение области сопряжения Кузнецкого Алатау и Колывань-Томской складчатой зоны / В.А. Врублевский и др.. -Томск: изд-во Том.ун-та, 1987. 96 с.

12. Геолого-геофизическая модель Северской площади / Е.В. Черняев и др. // Известия ТПУ. 2002. - Т.205.Вып.6. - С. 414-433.

13. Говард, А. Д. Геология и охрана окружающей среды: пер. с англ. / А. Д. Говард, И. Ремсон; под ред. Ю. К. Буркова. JL: Недра, 1982. - 583 с.

14. Голда, Р.Ф. Многокомпонентные полимерные системы / Р.Ф. Голда. М.: Химия, 1974. - 328 с.

15. ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения».

16. Жуковский, М.В. Радиационное воздействие на население: оценка радиационных рисков и потенциального ущерба здоровью (на материалах Свердловской области): автореф. дис.: д-ра техн. наук. / М.В. Жуковский Екатеринбург, 2002. - 36 с.

17. Заболотский, Б.Ю. Исследование радоноопасности грунтовых оснований зданий и территорий застройки:: автореф. дис.: канд. техн. наук / Б.Ю. Заболотский. М., 2005. - 23 с.

18. Зятев, Г.Г. Об обостроении оползневой ситуации в Лагерном саду / Г.Г. Зятев, А.А. Никольский // Проблемы взаимодействия природы и общества. 1997. - С.31-34.

19. Иванов, К. В. Материалы к изучению коры выветривания Томского района / К. В. Иванов, Ю. П. Казанский // Вестник Западно

20. Сибирского и Новосибирского геологических управлений. 1958. - Вып. 3. -с. 38-50.

21. Инженерно-экологические изыскания для строительства: СП 11102-97: утв. Госстроем России 10.07.97: ввод в действие с 15.08.97. М.: ПНИИИС Госстроя России, 1997. - 38 с.

22. Исаченко, К.Б. Обеспечение радиационной безопасности внутри жилых и административных помещений / К.Б. Исаченко, Т.В. Германова // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. - №3. - С. 117121.

23. Исследование процессов переноса радона в пористых средах: отчет о НИР (заключ.) / Томский политехи, ин-т; рук. Каратаев В.Д.; исполн.: Яковлева B.C. Томск. - 2002. - 63 с.

24. К вопросу о коэффициенте эманирования строительных материалов: Препринт / Н.П. Лукутцова и др.. Протвино: ИФВЭ, 2000 -29 с.

25. Казаринов, В.П. Мезозойские и кайнозойские отложения Западной Сибири / В.П. Казаринов. М.: Гостоптехиздат, 1958. - 324 с.

26. Казначеев, В.П. Экология человека; проблемы и перспективы / В.П. Казначеев // Экология человека: Основные проблемы: сб. науч. Тр. М., 1988.-С. 9-32.

27. Каратаев, В. Д. Исследование радиоактивности объектов окружающей среды на территории Томской области / В. Д Каратаев, В. С. Яковлева, Д. Э. Эргашев // Физика. 2000. - С. 105-109.

28. Карлсон, В.Л. Отчет Нелюбинской партии о результатах комплексной гидрогеологической и инежерно-геологической съемок масштаба 1:200000 листа О-45-XXXI (района Обь-Томского междуречья) за 1973-75 гг. // Фонды ГУПР ТО; Инв. №1892. Томск, 1976.

29. Кашик, С. А. Физико-химическая теория образования зональности в коре выветривания / С.А. Кашик, И.К. Карпов. М.: Наука, 1978.- 147 с.

30. Кирюхин, В. А. Гидрогеохимия / В. А. Кирюхин, А. И. Коротков, C.JI. Шварцев. М.: Недра, 1993. - 384 с.

31. Коваленко, В. В. Введение в прикладную радиогеоэкологию: Учебное пособие / В. В. Коваленко, 3. Г. Холостова. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1998. - 108 с.

32. Козырев Н. А. Спектральные доказательства существования вулканических процессов на Луне / Н.А. Козырев // Новое о Луне. М.-Л.: 1963.-с. 199-208.

33. Коржинский Д. С. Теория метасоматической зональности / Д.С. Коржинский, М.: Наука, 1982. - 104 с.

34. Коробкин, В. А. Состояние и пути решения проблемы техногенного подтопления г. Томска / В.А. Коробкин, М.Г. Рутман // Известия жилищно-коммунальной академии. Городское хозяйство и экология. 1994. - №4. - С. 21-26.

35. Коры выветривания Сибири. Кн. 1. Формации кор выветривания Западно-Сибирской плиты и Алтае-Саянской складчатой области / под ред. В.П. Казаринова. М.: Недра, 1979. - 221 с.

36. Косова, Л.С. Антропогенные геологические процессы в пределах г. Томска / Л.С. Косова // Вопросы географии Сибири. 1993. -В.20.-С. 65-77.

37. Косова, Л.С. Изменение гидрографической сети в черте г. Томска. Человек и вода. / Л.С. Косова // Тезисы докладов к научно-практической конференции «Водные ресурсы Томской области, их рациональное использование и охрана». 1990. - С. 27-29.

38. Косова, Л.С. Природа города Томска / Л.С. Косова. Томск: ТГУ, 1999.- 115 с.

39. Краевский, А.А. Оценка устойчивости склона микрорайона Солнечный города Томска и разработка мероприятий по инженерной его защите / А.А. Краевский, С.В. Ющубе // Обской вестник. 1999. - №1-2. - С. 44-52.

40. Крайнов, С. Р. и др. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты / С. Р. Крайнов, Б. Н. Рыженко, В. М. Швец; Отв. ред. академик Н. П. Лаверов. М.: Наука, 2004. - 677 с.

41. Крисюк, Э.М. Радиационный фон помещений / Э.М. Крисюк. -М.: Энергоатомизда, 1989. 120 с.

42. Крисюк, Э.М. Уровни и последствия облучения населения. / Э.М. Крисюк // АНРИ. Научно-информационный журнал. 2002. - Вып.1 (28).-С. 4-12

43. Кургуз, С.А. Радонозащитные свойства лакокрасочных и рулонных материалов для покрытий бетонных конструкций: автореф. дис.: канд. техн. Наук / С.А. Куруз; КрасГАСА. Красноярск, 2003. - 24 с.

44. Лакин, Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие для биол. спец. вузов / Г.Ф. Лакин- М.: Высш. шк., 1990. 352 с.

45. Лисицына, Н. А. Геохимия коры выветривания основных пород / Н.А. Лисицына //Геохимия осадочных пород и руд. М.: Наука, 1968. - С. 5-47.

46. Локтюшин, А. А., Пространственно-замкнутые динамические структуры / А.А. Локтюшин, А. В. Мананков Томск: изд-во ТГУ, 1996. -123 с.

47. Лян-Син-Чжун. Гидродинамическая модель конвекции радона / Лян-Син-Чжун // Записки Ленинградского горного института. 1987. -Т.111.-С.81-84.

48. Малинин, С. Д. Растворимость кальцита в растворах Н2О-СО2 (NaCl) при температурах 100-600°С и давлениях до 1000 кг/см2 / С.Д. Малинин // Эксперимент в минерал, и петрогр. М.: Наука, 1975. С. 121-127.

49. Мананков, А.В. Геологическая среда исторических зданий города Томска / А.В. Мананков, И.И. Подшивалов, В.Н. Сальников // Архитектура и строительство: тезисы докладов. 2002. - С. 15-16.

50. Мананков, А.В. Динамика антропогенных факторов на примере экологических изменений территории г. Томска / А.В. Мананков, В.П. Парначев // Вопросы географии Сибири. 1999. - Вып. 23. - С.255-268.

51. Мананков, А.В. Проблемы геоэкологического состояния города Томска / А.В. Мананков, В.П. Парначев // Основные проблемы охраны геологической среды. 1995. - С. 47-55.

52. Мельников, Е.К. Геопатагенные зоны миф или реальность? / Е.К. Мельников, Ю.И. Мусийчук, В.А. Рудник. - СПб: Недра, 1993. - 48 с.

53. Механизмы выделения и переноса радона и его дочерних продуктов в приземный слой атмосферы / А.В. Мананков и др. //Матер. У1 Сибирского совещ. по климатоэкологическому мониторингу. Томск, 2005.-С.112-115

54. Мигунов, В.И. Оценка уровней радиоактивного загрязнения окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа: автореф. Дис.: канд. Мед. Наук / В.И. Мигунов. Екатеринбург, 2003. - 26 с.

55. Микляев, П.С. Закономерности эксхаляции радона из грунтов в атмосферу на территории Москвы. / П.С. Микляев, Р.С. Зиангиров // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология 2004. - №3. -С.244-250

56. Михальчук, А.А. Статистический анализ эколого-геохимической информации: учебное пособие / А.А. Михальчук, Е.Г. Язиков, В.В. Ершов. Томск: изд-во ТПУ, 2006. - 235 с.

57. Михеев, В.И. Рентгенометрический определитель минералов / В.И. Михеев М.: Гос.НТИЛ по геологии и охране недр, 1957. - 867 с.

58. Моделирование процессов склеротизации. Технология биосовестимых материалов для костных протезов / Локтюшин А. А. и др. // Минералогия и жизнь: биоминеральные взаимодействия. Сыктывкар, 1996. -с. 137.

59. МУ 2.6.1.715-98 «Проведение радиационно-гигиенического обследования жилых и общественных зданий». введ. 01.11.98. - утв. 24.08.98. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко, 1998. - 20 с.

60. Назаренко, О.В. Геоэкологическое состояние родников Ростова-на-Дону / О.В. Назаренко // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2002. - №4. - С. 347-352.

61. Назаров, А.Д. Родники г. Томска распространение, состав, возможности использования и аквапаркового обустройства (краткие сведения по исторической части города) / А.Д. Назаров // Известия ТПУ. -2002. - Т.305. Вып.8. - С. 236-256.

62. Назаров, А.Д. Родники города Томска ландшафтно-родниковое районирование городской территории / А.Д. Назаров, Е.Г. Вертман // Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии: сб. науч. тр. - 2004. - Т.З. №4. - С. 44-49

63. Назиров, Р. А. Радиационные изыскания в строительстве: Учебное пособие / Р. А. Назиров, Г. В. Ингнатьев, С. А. Кургуз. -Красноярск: КрасГАСА, 2001. 106 с.

64. Назиров, Р.А. Развитие научных основ и методов получения строительных материалов с заданными радиационно-экологическимисвойствами: автореф. дис.: д-ра техн. наук / Р.А. Назиров. Красноярск, 2003.-36 с.

65. Обрамление Западно-Сибирской равнины новая провинция золоторудных месторождений коры выветривания / Ю.А. Калинин и др. // Геология и геофизика. - 1999. - Т. 40. - №6. - С. 884-895.

66. Ольховатенко, В.Е. Геоэкологические проблемы города Томска и разработка мероприятий по инженерной защите территории / В.Е. Ольховатенко // Обской вестник. 1999. - №1-2. - С. 12-17.

67. Орлова, М. П. Некоторые известковые и радиоактивные источники окрестностей Томска / М.П Орлова // Известия Томского государственного университета. Томск, 1925. - Т. 76. - с. 353-365

68. Основы радиационной биофизики и региональной радиоэкологии: учебное пособие / 3. Г. Холостова и др.. Красноясрк: Краснояр. гос. ун-т, 2002. - 219 с.

69. Павлов, И.В. Математическая модель процесса эксхаляции радона с поверхности земли и критерии оценки потенциальной радоноопасности территорий застройки / И.В.Павлов. М., АНРИ. - №5. -1996-1997.

70. Паллас, П.С. Путешествия по различным провинциям Российского государства. 4.II. Кн. 2. / С.П. Паллас. СПб., - 1786. - С. 427431.

71. Патент РФ № 2307811. МПК 7 С 04 В 28/02. Строительная смесь / Мананков А.В., Сафонова Е.В., Недавний О.И., Подшивалов И.И.;патентообладатель ФГНУ НИИ СМ. Заявл. 26.02.06; опубл. 10.10.07. Бюл. №28.

72. Перельман, А. И. Ряды миграции химических элементов в коре выветривания / А.И. Перельман ДАН СССР, 1955, 103, №4.

73. Подшивалов, И. И. Геохимия техногенеза в материалах фундаментов и стен зданий/ И. И. Подшивалов, А. В. Мананков, С. JI. Капарулин. //Нетрадиционные технологии в строительстве. Томск. 2001. -С. 359-370.

74. Покровский, Д.С. Гидрогеологические проблемы строительного освоения территории Томска / Д.С. Покровский, К.И. Кузеванов // Обской вестник. 1999. - №1-2. - С. 96-104.

75. Полынов, Б. Б. Кора выветривания. ч.1./ Б.Б. Полынов. Л.: Изд-во АН СССР, 1934. - 210 с.

76. Промежуточный отчет по контракту РТ-2001/167 «Изучение гидродинамического и гидрогеохимического режима родников в г. Томске» Гос. per. №35-02-01 (исполнители Вертман Е.Г., Назаров А.Д. ИНПЦ «Том-Аналитика» ТПУ), Геолфонд, Томск, 2001.

77. Рабек, Я.Н. Экспериментальные методы в химии полимеров: в 2 ч. Ч. 2 / Я.Н. Рабек. -М.: Мир, 1983.-480 с.

78. Радиация. Дозы, эффекты, риск: пер. с англ. М.: Мир, Р15 1988.-76 с.

79. Разложение некоторых минералов органическими кислотами / И.И. Гинзбург и др. // Химия земной коры. 1963. - Том 1. - С. 290-305.

80. Разработка рекомендаций по выявлению и учету геопатагенных зон при выборе мест под жилую застройку: отчет о НИР (промеж.) / Томский политехнический институт; рук. Бакиров А.Г.; исполн.: Сальников В.Н., Токаренко Г.Г. Томск, 1994. - 43 с.

81. Региональные геофизические исследования строения земной коры Сибири / Э.Э. Фотиади и др. // Геология и гефизика. 1978. - №1. - С. 90-95.

82. Решение Всесоюзного научно-технического семинара «Проблемы геопатагенных зон» (X Всесоюзный семинар по проблемам биолокации). М.: Радио и связь, 1990. - 6 с.

83. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей: справочное пособие / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. Л.: Химия, 1977 - 592 с.

84. Сальников, В.Н. Биолокация: ответы на вопросы / В.Н. Сальников // Все для вашего дома в Томске. 2006. - №8. - С. 34-35.

85. Сальников, В.Н. Проблема геопатагенных зон в природе и техногенезе / В.Н. Сальников // Самоорганизация в природе. 1998. - Т.1, выпуск 2-С. 157-178.

86. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»

87. Сафонова, Е.В. Естественная радиоактивность территории, строительных материалов и зданий г. Томска / Е.В. Сафонова, А.В. Мананков // Экология урбанизированных территорий. 2007. - №4. - С. 25-28.

88. Сидельникова, О. П. Влияние активности естественных радионуклидов строительных материалов на радиационный фон помещений: Учебное пособие / О. П. Сидельникова, Ю. Д. Козлов. М.: Энергоатомиздат, 1996. - 160 с.

89. Сидельникова, О. П. Радиационный контроль в строительной индустрии: Учебное пособие / О. П. Сидельникова. -М.: АСВ, 2002. 208 с.

90. Синяков, В.Н. В. Картографирование природных и техногенных аномалий / В.Н. Синяков, С.В. Кузнецова // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2003. - №7. - с. 138-143.

91. Современные методы минералогического исследования: в 2 ч. Ч. I. / под ред. Е.В. Рожкова. М.: «Недра», 1969. - 280 с.

92. Состояние геологической среды (недр) на территории Томской области в 2001 г.: Информационный бюллетень. 2002. - Вып. 7. - 134 с.

93. Состояние геологической среды (недр) Сибирского федерального округа в 2004 г.: Информационный бюллетень. Вып.1. - Томск: ОГУП ТЦ «Томскгеомониторинг», 2005 г. - 160 с.

94. Состояние окружающей природной среды Томской области в 1996 году / Томск: Госкомэкология, 1997. 202 с.

95. Состояние окружающей среды Томской области в 2002 г. -Томск: Дельтаплан, 2003. 156 с.

96. Сурков, B.C. Фундамент и развитие платформенного чехла Западно-Сибирской плиты / B.C. Сурков, О.Г. Жеро. М.: Недра. - 1981. -143 с.

97. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию масштаба 1:50000 1:25000, М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. -127 с.

98. Трофимов, В.Т. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду / В.Т. Трофимов, В.А. Королев, А.С. Герасимова //

99. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1995. -№5.-С. 96-107.

100. Федеральный закон о радиационной безопасности: №3-Ф3: утв. Президентом РФ 09.01.96: ввод в действие 17.01.96 г. М.: Российская газета, 1996.

101. Цехомский A.M. Эпохи развития кор выветривания и экзогенная минерагения / A.M. Цехомский // Коры выветривания. JI. - 1984. - С. 5-30.

102. Циркон-ильменитовые россыпные месторождения как потенциальный источник развития Западно-Сибирского региона / Л.П. Рихванов и др.. - Кемерово: ООО «Саре», 2001. - 214 с.

103. Швец, В.М. Родники на территории Москвы (Экологическое и ландшафтное значение) / В.М. Швец, А.Б. Лисенков // Геоэкология. 1999. -№1, с. 42.

104. Швец, В.М. Формирование родникового стока на территории Москвы / В.М. Швец, А.Б. Лисенков // Водные ресурсы. 1998. - Т.25, №6. -С. 652-660.

105. Шестопалов, В.М. О роли аномальных зон геологической среды в вертикальных водообменно-миграционных процессах / В.М. Шестопалов, А.С. Богуславский, В.Н. Бублясь / Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2004. - №1. - С. 46-59.

106. Экологический мониторинг: Состояние окружающей среды Томской области в 2006 году / под ред. A.M. Адама. Томск: Графика, 2007. - 148 с.

107. Юшкин, Н. П. Биоминеральные взаимодействия. От биоминералогии к витаминералогии / Н.П. Юшкин // Минералогия и жизнь: биоминеральные взаимодействия. Сыктывкар. - с.7.

108. Яковлева, B.C. Процессы переноса радона в неравновесных: автореф. дис.: канд. физ.-мат. наук средах / B.C. Яковлева. Томск, 2002. -22 с.

109. Anello М. Theoretical Investigation of Radon Transport in Porous Media. Melbourne, Florida, 1994. P. 104.

110. Anello M., Nansteel M.W. Buoyancy- and Pressure-Driven Motion in a vertical Porous Layer: Effect of Quadratic Drag // M. Anello, M.W. Nansteel // Applied Scientific Pesearch. 1995. - №55. - P. 141-154.

111. Carman P.S. Trans. Inst. Chem. Eng., 1937, v. 15, p. 150.

112. Harley, N.H. A model for predicting lung cancer risk induced by environmental levels of radon daughters / N.H. Harley, D.S. Pasternack // Health Phis. -1981.- V.40. №3. - P. 307-316.

113. Kozeny J. SitzBer. Akad. Wiss. Wein. Abt. Ha, 1927. Bd.136, S.271.

114. Man-made mineral fibres and radon. Lyons, International Agency for Research on Cancer, 1998 (IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk to Humans, Vol.43).

115. Radiation, ecology, health / Zakharchenko M. P. and others. St. Petersburg: Gumanistica, 2003. - 336 p.

116. Shestopalov V.M. Amomalous zones of radionuclide migration in geological environment / V.M. Shestopalov, V.N. Bublias // Bulletin of ecological state of Exclusion Zone and Zone of Mandatory Depopulation. 2002. - №16. - P. 9-12.

117. АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА ТОМСКА ЗАМЕСТИТЕЛЬ МЭРА ГОРОДА ТОМСКА

118. Результаты этой работы имеют практическую значимость, заключающуюся в следующем:

119. Выявлена прямая связь аномальной концентрации радона (350-988 Бк/м3) с сиде-рит-каолнитовой зоной профиля коры.

120. Разработан состав строительной смеси для защиты материалов от радоновыделения для ремонтно-восстановительных работ.

121. Результаты этой работы имеют практическую значимость, заключающуюся в следующем:

122. Разработан состав строительной смеси для защиты материалов от радоновыделения для ремонтно-восстановительных работ.

123. АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДА ТОМСКА