Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Научные основы оценки потенциальной радоноопасности платформенных территорий

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Научные основы оценки потенциальной радоноопасности платформенных территорий"

На правах рукописиу

Микляев Петр Сергеевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ РАДОНООПАСНОСТИ ПЛАТФОРМЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогическнх наук

005567446

2 2 АПР 2015

Москва-2015

005567446

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН)

Научный консультант:

доктор физико-математических наук Альберт Михайлович Маренный ФГУП НТЦ РХБГ ФМБА России

Официальные оппоненты:

Александр Евстафьевич Бахур

доктор геолого-минералогических наук ФГУП «ВИМС», зав. лаб.

Владимир Михайлович Бондаренко

доктор технических наук, профессор МГРИ-РГГРУ им. Серго Орджоникидзе, профессор

Лорен Арамович Гулабяиц

доктор технических наук, профессор

ФГБУ «НИИСФ РААСН» Минстроя РФ, зав. лаб.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Инстш минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов» (ФГУП «ИМГРЭ»).

Защита состоится «01 » июня 2015 г. в 15-00 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.048.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН) по адресу: 109004, Москва, ул. Николоямская, д. 51

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭ РАН по адресу: 101000, Моею Уланский пер., д. 13, стр.2.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направля по адресу: 101000, Москва, Уланский пер., д.13, стр.2, а/я 145, ученому секрета] Диссертационного совета Д 002.048.01 кандидату геолого-минералогических наук Г.И.Батра! gib74@mail.ru

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук

Г.И.Батрак

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современных крупных городов невозможно без учета геоэкологических рисков, оценки безопасности проживания человека на осваиваемых и уже освоенных территориях, в том числе без учета радиационной безопасности. В 1970 годах рошлого века было установлено, что более 80% годовой дозы облучения человек получает от фиродных источников ионизирующего излучения, при этом более 50% дозы обусловлено адоном и продуктами его распада. С этого момента во многих странах были начаты исследования адиационной безопасности зданий. В нашей стране подобные исследования начались в 1990-х одах. В настоящее время Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) и Международный омитет радиационной защиты (МКРЗ), основываясь на результатах совокупного анализа пидемиологических исследований, проведенных в ряде стран, признает радон одним из ведущих анцерогенных факторов, уступающим по значимости лишь курению.

Важным аспектом радоновой проблемы в целом является обеспечение радопобезопасности таний и сооружений с длительным нахождением в них людей. Известно, что содержание радона в омещениях в значительной степени зависит от его поступления из грунта, которое, в свою чередь, определяется радоновым полем грунтового основания зданий.

Несмотря на то, что исследования радоновых полей с геоэкологических позиций в последние есятилетия активно проводятся как российскими, так и зарубежными специалистами, единая еоретическая и методическая база этих исследований разработана недостаточно. Отчасти это )язано с отсутствием среди исследователей единства мнений о механизмах формирования адонового поля грунтовых массивов. Кроме того, изучение радона проводилось, в основном, в амках поискового и геодинамического направлений, что обусловило сосредоточение массовых сследований радона, главным образом, в районах со специфическим геологическим строением, зпример, с высокими (рудными) концентрациями радионуклидов уранового ряда или в горно-сладчатых областях с высокой современной сейсмической или вулканической активностью. При гом территории древних платформ, характеризующиеся спокойной геодинамической остановкой и кларковым содержанием радионуклидов в горных породах, оставались практически е исследованными. Между тем, с геоэкологических позиций интерес представляет, прежде всего, зучение радонового поля в крупных городах, расположенных на платформенных территориях. В той связи возникла необходимость проведения специальных комплексных исследований >адоновых полей платформенных областей с целью разработки системы нормирования и оценки отенциальной радоноопасности территорий. Таким образом, разработка теоретических основ ценки потенциальной радоноопасности платформенных территорий является одной из наиболее ктуальных проблем современной геоэкологии.

Цель исследования: разработка, научное обоснование и внедрение в практику инженерно-экологических изысканий для строительства системы комплексной оценки показателей потенциальной радоноопасности на платформенных территориях.

Основные задачи исследований:

- выполнить критический анализ существующего положения в исследованиях радоновых полей с геоэкологических позиций;

- выявить закономерности выделения и межфазового распределения свободного радона в дисперсных грунтах с целью оценки влияния этих процессов на формирование радоновых полей;

- оценить масштабы и характер временных вариаций радонового поля грунтовых массиво по результатам долговременного мониторинга параметров радонового поля на экспериментальных режимных площадках;

- определить закономерности пространственного распределения радонового поля на основ обобщения и анализа имеющихся результатов измерений плотности потока радона (ППР) в ход инженерно-экологических изысканий, а также по результатам специальных полевых исследованю на территории Восточно-Европейской платформы;

- установить основные составляющие радоноопасности на основе анализа и схематизацш источников и факторов формирования радоновых аномалий на платформенных территориях;

- разработать рекомендации по оценке и картированию потенциальной радоноопасности н различных стадиях проектирования и строительства.

Фактический материал и методы. В работе применен новый комплексный подход ■ изучению радоновых полей, основанный на исследованиях параметров радонового поля радиационно-физических характеристик геологической среды. В основу исследований положи фактический материал, полученный в период с 1997 по 2012 год в процессе инженерно экологических изысканий, а также в ходе специальных исследований в центральной часта Восточно-Европейской платформы (г. Москва, Московская, Курская, Тверская, Новгородская Ленинградская, Нижегородская области). Результаты площадных эманационных исследовани!' дополнены результатами долгосрочного мониторинга показателей радоноопасности н-экспериментальных площадках, расположенных как в пределах платформы (г. Москва, д Морозовы Борки Рязанской обл.), так и за ее пределами (г. Екатеринбург, г. Пятигорск). Во измерения проводились с применением современной высокоточной аппаратуры, прошедше] метрологическую аттестацию, по методикам, утвержденным Госстандартом. Применялся широки! спектр радиометрических и спектрометрических полевых и лабораторных методов.

Защищаемые положения:

1. Эмалирование дисперсных грунтов определяется микроструктурными особенностями грунта, а именно, соотношением размеров структурных элементов грунта (частиц и пор) по отношению к величине пробега атомов отдачи в среде, и не зависит от внешних условий -

температуры и влажности среды (в диапазоне значений, характерных для верхней части земной коры).

2. Плотность потока радона с поверхности грунта определяется выносом радона из зоны активного газообмена с атмосферой (специфического пограничного грунтового слоя, мощностью 1,5-3,0 м), и испытывает высокоамплитудные временные колебания, в связи с чем эта величина не , ожет применяться в качестве однозначной характеристики интенсивности поступления радона из

рунтов основания в подземную часть проектируемого здания.

3. Поле плотности потока радона платформенных территорий обладает дискретной фостранственной структурой и подразделяется на фоновую и аномальную составляющие. В феделах фоновых участков радоновое поле определяется, прежде всего, содержанием в грунтах адия. Радоновые аномалии приурочены к геодинамически активным зонам и связаны с номальными деформациями приповерхностных грунтов. При этом транзитный перенос радона из олее глубоких горизонтов (поступление «глубинного» радона) на платформах отсутствует.

4. Потенциальная радоноопасность платформенных территорий определяется присутствием в еологической среде пород с повышенным содержанием радия, а также наличием геодинамически ктивных зон, в пределах которых могут формироваться аномальные радоновые поля. Оценка отенциалыюй радоноопасности территорий должна заключаться в выявлении и картировании (анных объектов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Определены закономерности распределения радона в грунтах между твердой и газово-;идкой фазой, и впервые установлены характерные значения коэффициентов эманирования для риповерхностных рыхлых отложений.

2. Впервые получен региональный фоновый уровень плотности потока радона с поверхности рунта на территории Восточно-Европейской платформы, установлены закономерности ространственно-временных колебаний этой величины в зависимости от литологического состава риповерхностных отложений и внешних факторов (ротационный режим Земли, колебания лажности грунтов, изменения метеоусловий). Определены количественные критерии для ыявления радоновых аномалий.

3. Разработан и апробирован оригинальный изотопный геохимический метод оценки нтенсивности миграции радона в массиве, и глубины выноса радона из грунтов, основанный на пределении отношения активности изотопов 210РЬ/22бКа в пробах грунта.

4. Впервые установлено, что в фоновых условиях радоновое поле формируется включительно за счет выделения радона из грунтов зоны аэрации, дальний перенос радона из юлее глубоких горизонтов маловероятен.

5. Впервые выявлены контрастные аномалии плотности потока радона и установлена их возможная связь с явлением суперинтенсивных деформаций земной поверхности в геодинамически активных зонах платформ.

6. Разработаны новые принципы оценки и картирования потенциальной радоноопасности территорий в пределах платформенных территорий, в том числе, впервые разработана методика оценки потенциальной радоноопасности на основе расчета плотности потока радона из грунтов для условий фоновых радоновых полей.

Личный вклад автора. В диссертационной работе приводятся результаты многолетних исследований, выполненных лично автором, при его участии, или под его руководством. Автору принадлежат: выбор направления исследования и постановка проблемы, аналитический обзор литературы, разработка обобщенной концепции формирования радонового поля в платформенных условиях, теоретических, методологических и методических положений оценки и картировали: потенциальной радоноопасности, постановка, руководство и участие в исследованиях п< апробации теоретических и методологических положений, формулировка выводов. Результать разработок, проведенных в соавторстве с другими исследователями, и касающиеся в основнок апробации ряда положений диссертации на конкретных участках, включены в диссертацию толью при наличии совместных публикаций.

Практическая значимость работы. В результате выполнения диссертационных исследований решена крупная научно-практическая проблема создания комплексной системь оценки и картирования потенциальной радоноопасности территории России с целью минимизацга рисков, связанных с облучением населения радоном в помещениях. Полученные результать положены в основу соответствующих разделов нормативно-методических документов, в тон числе, «Инструкции по проведению инженерно-геологических и геоэкологических изысканий н; территории г. Москвы» (2004 г), СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96» (2012 г), Методически? указаний «Оценка потенциальной радоноопасности участков строительства» (проект, находится I стадии метрологической аттестации). Предложенные в диссертации идеи положены в основ) «Программы исследований мониторинга параметров потенциальной радоноопасности» в рамка? Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года». Теоретические и методологические разработки могут быт! использованы при: 1) проведении оценки потенциальной радоноопасности территорий н; различных стадиях инженерно-экологических изысканий и проектирования; 2) геоэкологическом обосновании градостроительных программ, генпланов городов и населенных пунктов; 3) обосновании управляющих решений по минимизации рисков, связанных с облучения населения радоном. Внедрение изложенных в работе принципов в практику позволяет существенно повысить

эффективность оценки радоноопасности территорий, минимизировать материальные затраты при разработке и осуществлении мероприятий по ограничению облучения населения радоном.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертации были доложены и обсуждались на международных и всероссийских совещаниях, конференциях и семинарах, в том числе на 33-ем Международном геологическом конгрессе (Осло, 2008); на X, XI XII Международных конгрессах IAEG (Нотингем, 2006; Окленд, 2010; Турин, 2014); V европейском конгрессе «Regional Geoscientific Cartography and Information Systems. Earth and ¡ater», (Барселона, 2006); Международной конференции «Waste Management. Environmental eotechnology And Global Sustainable Development» (Любляна, 2007); Международной онференции «Environmental Geosciences and Engineering Survey for Territory Protection and opulation Safety. EngeoPro-2011» (Москва 2011); Международном симпозиуме Russian-Nordic ymposium on Radiochemistry (Москва, 2013); Годичных сессиях Научного совета РАН по роблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии («Сергеевские чтения» Москва 006, 2010, 2012, 2014); Международных научно-практических конференциях «ГЕОРИСК» Москва 2006, 2009, 2012); Российских конференциях «Радиохимия» (Дубна 2007, Москва 2009); Международных совещаниях «Проблемы прикладной спектрометрии (ППСР)» (2002, 2005, 2007, 011); Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития инженерных высканий в строительстве в Российской Федерации» (Москва, 2010, 2012); Научном семинаре 1нститута геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (Москва, 2010, 2013, 2014); XII ежегодном овещании «Спектрометрический анализ. Аппаратура и методы обработки на ПВЭМ» (Обнинск,

005); Международной конференции «Город и геологические опасности» (Санкт-Петербург,

006); Научно-технической конференции «Строительная физика в XXI веке» (Москва, 2006); Международной конференции «Мониторинг геологических, лито-технических и эколого-;ологических систем (Москва, 2007); Конференции «Актуальные вопросы обеспечения адиационной безопасности на территории РФ» (Москва, 2007); Конференции «Радон в млогоразведке и экологии» (Москва, 2007); Всероссийской конференции «Актуальные вопросы адиационной гигиены» (Санкт-Петербург, 2010); Научном семинаре «Актуальные вопросы адиационной физики» НИЯУ МИФИ (Москва, 2011); Всероссийской конференции «Радиохимия наука настоящего и будущего» (Москва, 2011), VII Университетских геол. чтениях «Проблемы егиональной геологии и поисков полезных ископаемых» (Минск, 2013).

Исследования, положенные в основу некоторых глав диссертации, выполнены при тнансовой поддержке РФФИ, гранты №№ 07-05-0101 la, 10-05-01050а, 10-05-09461моб з, 13-05-0975а, 13-05-01112а.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе 20 публикаций в зданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России (список прилагается конце автореферата).

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 307 страницах, состоит из введения, 6 глав и заключения. Работа проиллюстрирована 63 рисунками и содержит 25 таблиц. Список использованных источников включает 232 наименования.

Благодарности. Автор глубоко признателен первому заведующему лабораторией эндогенной геодинамики и неотектоники ИГЭ РАН дгмн

В.И. Макарову,

определившему научно-методологическую направленность диссертации, оказавшему неоценимую поддержку и помощь в работе. Автор выражает благодарность директору ИГЭ РАН академику В.И. Осипову, зам. директора по науке дгн A.C. Викторову, зав. лабораторией эндогенной геодинамики и неотектоники кгмн В.М. Макееву и всем сотрудникам лаборатории, в том числе, кгмн C.B. Григорьевой, кгмн A.JI. Дорожко, B.C. Крыловой, И.В. Коробовой, В.Г. СинчукУСАГНесмеянову, O.A. Воейковой, A.A. Мурому, а также ученому секретарю диссертационного совета кгмн Г.И Батраку за доброжелательное отношение, внимание, помощь. Автор выражает благодарност] своему учителю и научному консультанту дфмн A.M. Маренному, зав. лабораторией природны; источников ионизирующих излучений ФГУП НТЦ РХБГ ФМБА России, а также веек сотрудникам лаборатории, без участия которых работа не была бы полной. Автор благодара сотрудникам и директору ООО «РЭИ-регион», кэн М.А. Маренному, за сотрудничество, помощг и предоставление фактических материалов. Автор выражает признательность ктн A.A. Цапалов) за плодотворное сотрудничество и помощь, начальнику ООО «JIPK Сталкер» Ю.А. Баннову за предоставление материалов и ценные идеи, A.B. Томашеву за неоценимую поддержку и помощь, г том числе, в организации и проведении полевых исследований. В заключение автор благодарит сотрудника кафедры радиохимии МГУ им. М.В. Ломоносова ктн Т.Б. Петрову, свою супругу соавтора и товарища по несчастью и счастью, за терпение, понимание, поддержку и помощь i написании и обсуждении работы в целом и отдельных ее частей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Существующее состояние исследований радоновых полей и подходы к оценке радоноопасности

В главе проведен обзор результатов исследований радонового поля платформ в период от первых пионерских исследований в 20-30-х годах XX века до настоящего времени. В нашег стране над проблемой работают и работали В.И. Вернадский, А.Г. Граммаков, Ю.П. Булашевич В.И. Баранов, В.Л. Шашкин, A.C. Сердюкова, Г.Ф. Новиков, Ю.Н. Капков, А.А.Смыслов, В.А. Максимовский, М.Г. Харламов, И.М. Хайкович, Ю.П. Рябоштан, Е.И. Селюков, Л.Т. Стигнеева, В.И. Уткин, А.К. Юрков, И.А. Козлова, A.B. Климшин, В.П. Рудаков, А.Л. Дорожко, A.M. Маренный, Л.А. Гулабянц, A.A. Цапалов, В.М. Бондаренко, Н.В. Демин, И.В. Павлов, B.C.

Яковлева, Н.К. Рыжакова, Ю.В. Жуковский, И.В. Ярмошенко, B.C. Рогалис, М.В. Белецкая, Т.М. Овсянникова, Н.П. Лукутцова, Р.И. Паровик, П.П. Фирстов, В.А. Воеводин, С.А. Кургуз и другие.

Анализ литературы показывает, что, несмотря на многолетние исследования, предлагаемые решения вопроса о формировании радонового поля платформ далеки от полноты и содержат много дискуссионных моментов. Слабо изучено эманирование и межфазовое распределение радона в приповерхностных дисперсных грунтах (основная среда, где проводятся собственно измерения радонового поля). Недостаточно информации о характере и амплитуде временной изменчивости параметров радонового поля приповерхностных грунтов. Слабо изучены закономерности формирования стационарного распределения содержания радона по вертикальному профилю, неизвестна глубина поступления радона к дневной поверхности. То же тносится и к закономерностям пространственного распределения радонового поля, в том числе, вязи радоновых аномалий с разрывными нарушениями и геодинамически активными зонами татформ.

В нашей стране, согласно комплекту нормативно-методических документов, действующих с ередины 1990-х годов, оценка потенциальной радоноопасности проводится на основании 1езультатов однократных измерений плотности потока радона (ПНР) с поверхности грунта в [ределах контура проектируемого здания (не менее чем в 20 точках). В основе данного подхода лежит предположение, что в массиве грунтов существует постоянный во времени и непрерывный i пространстве (неизменный по глубине) поток радона из недр в атмосферу. Однако анализ титературы и результаты собственных исследований свидетельствуют о том, что данное [редположение ошибочно. Сложившееся положение определяет необходимость разработки мучных основ оценки потенциальной радоноопасности платформенных территорий.

Глава 2. Изучение эманирующей способности грунтов

В главе описаны результаты исследований эманирующей способности рыхлых отложений, фоведенные как автором лично, так и в сотрудничестве с коллегами. Как известно, благодаря ффекту радиоактивной отдачи, часть атомов радона, образовавшихся при радиоактивном распаде 1адия содержащегося в грунтах, попадает в поровое пространство грунта, образуя т.н. свободный едон, другая же часть оказывается в твердой фазе, где прочно удерживается. Процесс выделения :вободного радона, способного к миграции в поровом пространстве в газовой или жидкой фазе, газывается эманированием и количественно характеризуется коэффициентом эманирования (КЭЛ1), >авным отношению между количеством радона, выделяющегося в поровое пространство грунта, и >бпшм его количеством, которое образуется в фунте. Следует отметить, что под эманированием многими авторами понимается выделение радона из твердого вещества (образца) в окружающую среду (например, в воздух, окружающий образец в условиях опыта), при этом эманирование »ассматривается как совокупность процессов радиоактивной отдачи и диффузии радона в

ультрамикрокапиллярах и дефектах в структуре вещества (диффузией радона через твердую фазу кристаллических веществ можно пренебречь). В данной работе под эмалированием понимается выделение свободного радона в газово-жидкую среду пор только за счет эффекта радиоактивной отдачи. Диффузия радона в поровом пространстве (включая ультрамикромикрокапилляры) рассматривается как отдельный процесс, не связанный с эманированием.

Результаты проведенных нами многочисленных измерений коэффициентов эманирования глинистых грунтов Восточно-Европейской платформы показывают, что каждому литолого-генетическому типу глинистых отложений свойственно некоторое характерное значение Кэм, колеблющееся в ограниченных пределах. Так, четвертичные покровные глины характеризуются коэффициентами эманирования 35-50% (среднее 42%), Кэм моренных суглинков колеблются в пределах от 25 до 40% (среднее 35%), для юрских черных глин оксфордского яруса, обогащенных органическим веществом, характерны коэффициенты эманирования 50-65% (среднее 57%) [Микляев и др., 2005; Микляев, Петрова 2010].

Как показали наши исследования [Микляев, Петрова 2010; Микляев и др., 2012], эманирование дисперсных грунтов определяется микроструктурными особенностями грунта, а именно, соотношением размеров структурных элементов грунта (частиц и пор) по отношению к величине пробега атомов отдачи в среде. Так, породы с ячеистой микроструктурой (современный озерный ил, голоценовые озерно-болотные глинистые отложения) по В.И. Осипову и др. [1987], характеризующиеся наименьшими размерами частиц, сопоставимыми с пробегом атомов отдачи (менее 0,1 мкм), и наибольшими размерами пор, значительно превышающими пробег атомов отдачи в среде, обладают наибольшими Кэм (более 60%). Для пород с матричной и турбулентной микроструктурой, сложенных относительно крупными микроагрегатами, при развитом поровом пространстве (размеры структурных элементов грунта намного больше пробега атомов отдачи радона), Кэм составляет от 35-45% (до 50 %). Глинистые породы, прошедшие стадию катагенеза (ламинарная микроструктура), для которых характерны низкая пористость и щелевидные ультрамикропоры с шириной раскрытия менее 0,1 мкм, обладают коэффициентами эманирования 3-5 %. Таким образом, установлено, что эманирующая способность глинистых пород закономерно возрастает в зависимости от микроструктуры породы в ряду:

ламинарная < матричная/турбулентная < ячеистая.

Кроме того, нами установлено, что увеличению Кэм способствует присутствие в грунтах органического вещества, что, вероятно, связано с выносом радона из органики за счет диффузии (в органике, в отличие от твердой фазы кристаллических веществ, коэффициенты диффузии радона могут достигать существенных величин). С этим фактором, по нашему мнению, связаны повышенные коэффициенты эманирования черных глин оксфордского яруса верхней юры [Микляев и др., 2009].

Также были проведены исследования влияния на Кзм влажности и температуры среды в иапазоне, характерном для приповерхностной части геологической среды [Микляев, Петрова 2006, 2009; Микляев и др., 2010]. Известно, что эманирование полностью подавляется в бсолютно сухих грунтах, однако, уже при гигроскопической влажности КЗЯ1 восстанавливается до характерных для данного грунта значений, и, при дальнейшем увеличении влажности, остается рактически неизменным [Sasaki et al., 2004]. Эти результаты были убедительно подтверждены ами в эксперименте, в ходе которого образцы различного литологического состава с различной гачальной влажностью постепенно высушивались, при этом периодически выполнялись омерения коэффициентов эманирования. По нашему мнению, этот эффект объясняется становлением термодинамического равновесия между содержанием радона в порах образца и в тмосферном воздухе при отборе образцов из массива, в результате чего практически весь вободный радон, в том числе, растворенный в поровой влаге, покидает образец. Благодаря энному эффекту грунтовая влага в принципе не может удерживать радон в образце, а влажность роб, соответственно, не может влиять на результаты определения Кэм в образцах.

Эксперименты, проведенные нами на большом количестве образцов дисперсных грунтов, оказали, что на значении Кэм существенно не сказывается и температура среды в диапазоне от °С до 180°С. Так, содержание связанного радона в дисперсных грунтах не изменяется (в пределах югрешности измерения) после высушивания, пагревания и прокаливания образцов до температур 50-180°С [Микляев, Петрова 2006, 2009]. В литературе часто предполагается влияние на манирование возможной сорбции радона на поверхности твердой фазы грунта. Однако, риведенные выше результаты, свидетельствуют об отсутствии адсорбированного радона в эунтах, иначе он неизбежно десорбировался бы при прокаливании образцов, что сказалось бы на одержании связанного радона. В этой связи был поставлен дополнительный эксперимент, в ходе оторого через образцы активированного угля и глины прокачивался воздух с объемной ктивностью радона 40 000 Бк/м3 при температуре - 7°С. Затем производилось нагревание бразцов до комнатной температуры, до 80 °С, и прокаливание при температурах 150 и 220°С. В езультате установлено, что уголь адсорбирует практически весь радон из воздуха, десорбция адона наблюдается уже при комнатной температуре, а полная десорбция происходит при емпературе 150°С. В тоже время сорбции радона в глине не обнаружено (рис. 1).

Различие в сорбции радона глинами и активированным углем определяется (кроме разницы в дельной поверхности) тем, что уголь, являясь гидрофобным сорбентом, хорошо поглощает азовую компоненту, в то время как глина - гидрофильный сорбент, благодаря чему влага, одержащаяся в воздухе, вытесняет радон и другие газы с поверхности минеральных частиц, [олученные результаты подтверждают, что природные грунты не содержат адсорбированного адона и, следовательно, процессы сорбции-десорбции радона не могут влиять на эманирование рунтов.

сс Ъ 03 Ш аз о 100

О

о з 10 \о

и 2

о о <1 1 N. 1

У 2

,-и—

-50 0 50 100 150 200 250 300

Температура образца, °С

Рис. 1. Десорбция радона из активированного угля (1) и из глины (2). I

Обобщение результатов наших исследований, а также анализ литературы, позволяют! заключить, что Кэм грунтов определяется, прежде всего, характеристиками вещества, влияющими) на вероятность вылета атомов отдачи радона из твердой фазы в поровое пространство. Среди них,; наиболее значимые [Микляев, Петрова 2010; Микляев и др., 2012]: |

- распределение радия в твердой фазе (равномерное по объему или поверхностное), |

- свойства среды, заполняющей поры (воздух, вода, лед), определяющие длину пробега^ атомов отдачи радона в поровом пространстве. [

- размеры структурных элементов (пор и частиц) по отношению к длине пробега атомов! отдачи, т.е. микроструктура грунта. ;

Изменение внешних условий, таких как температура и влажность грунтов, вопреки; распространенному мнению, не влияют на эманирование. Из постоянства коэффициентов эманирования пород, обладающих однородным составом и генезисом, и независимости этого показателя от внешних условий, вытекает важное практическое следствие - возможности использовать в расчетах радоновых полей средние (репрезентативные) значения Кэм, характерные для грунтов различного состава и генезиса, определенные по ограниченным выборкам [Микляев Ц др., 2005]. В ходе работы над диссертацией была составлена сводная таблица усредненных! (референтных) значений КЭЛ1 для наиболее распространенных типов грунтов Восточно^ Европейской платформы.

Глава 3. Временные вариации радонового поля грунтовых массивов

В главе приводятся результаты изучения закономерностей распределения и переноса радона в ; вертикальном профиле приповерхностных грунтов на четырех экспериментальных площадках (ЭП), расположенных в разных регионах страны, различающихся как географическим положением!

и климатическими условиями, так и геологическим строением. Площадки были оборудованы в г. Москве, Битцевский парк («Московская» ЭП), в д. Морозовы Борки Рязанской области («Рязанская» ЭП), г. Екатеринбурге, парк Юго-Западый («Екатеринбургская» ЭП), г. Пятигорске, ос. Розы Люксембург («Пятигорская» ЭП). Московская и Рязанская площадки расположены в пределах Восточно-Европейской платформы и сложены с поверхности ледниковыми (Московская) и аллювиальными (Рязанская) четвертичными отложениями. Екатеринбургская площадка расположена в пределах уральской складчатой системы в зоне развития коры выветривания гранитов (Екатеринбургская-1) и габбро-диабазов (Екатеринбургская-2) Верх-Исертского массива. Пятигорская площадка располагается в пределах Ставропольского поднятия Скифской молодой литы и сложена деллювиалыго-коллювиальными суглинками с многочисленными обломками раносиенитпорфиров. Екатеринбургская и Пятигорская площадки не относятся к платформенным ерриториям, однако результаты исследований на этих площадках использованы в данной работе, .к. дают дополнительное представление о формировании радоновых полей грунтовых массивов. 1рограмма работ, унифицированное методическое оснащение, выбор мест расположения, борудование площадок и проведение исследований на них проводилось с непосредственным частием автора диссертации [Маренный, Микляев и др., 2014].

На всех площадках был подробно изучен геологический разрез до глубины 10-12 м, а также фоизведен отбор проб с последующим определением физико-химических и радиационно-изических свойств грунтов. На каждой площадке устанавливалось по 20 точек измерения ППР в 'злах сети 10 X 10 м (метод сорбции радона на активированном угле). Для измерения ОА радона подпочвенном воздухе были оборудованы накопители подпочвенного газа, объемом 1 л на лубинах 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 и 5,0 м с выведенными на поверхность шлангами для отбора газа, твол скважин заполнялся раствором бентонитовой глины, который, после застывания, играт роль азо- и водонепроницаемого глинистого замка, исключающего влияние пробуренной скважины на адоновое поле массива. Отбор проб подпочвенного воздуха, объемом около 1 л, производился на ктивированный уголь. Определение ППР и ОА радона проводились при помощи измерительного омплекса для мониторинга радона «Камера».

Измерения на площадках проводилось еженедельно, в ходе каждого сеанса определялись ППР поверхности грунта (среднее по 20 точкам измерений), ОА радона в скважинах, а также емпература воздуха и почвы, влажность воздуха и почвы, атмосферное давление.

Параметры распределения временного ряда ППР на площадках приведены в таблице 1 Микляев и др., 2015а]. Плотность потока радона на исследуемых площадках испытывает ущественные временные вариации, причем на всех площадках в разные моменты времени начение средней по площадке плотности потока радона то превышата нормируемый уровень - 80 1Бк/м2с, то была ниже этого уровня.

Говоря о закономерностях временных вариаций ППР, прежде всего, следует указать хорошее; совпадение временного хода этого показателя на всех площадках. Высокую корреляцию между! плотностью потока радона на исследованных площадках иллюстрируют таблица 2. и рис. 2.

Таблица 1. Параметры временного распределения средних по площадке значений ППР за

период наблюдений

эп Период наблюдения мм/гг Количес тво сеансов Плотность потока радона, мБк/м"*с ^вар. Превышения 80 мБк/м2с, %

средн. мода/медиа на ско макс-мин.

Московская 07/11-09/13 100 38,7 36,0/34,7 21,1 2-132 0,57 5

Рязанская 10/11-10/12 52 27,6 11,7/22,3 17,4 2-80 0,63 2

Екатеринбургская-1 11/12-11/13 60 77,9 54,2/76,8 37,6 5-170 0,46 46

Екатеринбургская-2 11/12-11/13 60 12,7 6,7/12,7 6,9 3-33 0,54 0

Пятигорская 11/12-11/13 52 181,4 158,6/145,7 118,7 17-484 0,70 70 {

Таблица 2. Коэффициенты корреляции между временными изменениями ППР на различных

экспериментальных площадка^

Екатеринбургская-2 Пятигорская Московская

Екатеринбургская-1 0,68 0,52 0,56

Екатеринбургская-2 - 0,48 0,58

Пятигорская - - 0,64

Рязанская - - 0,32

500 □ - "00 300 200 100 — О

17.05.11 14.09.11 12.01.12 11.05.12 08.09.12 06.01.13 06.05.13 03.09.13 01.01.14

£ 5

2 5

- Москва Екатеринбург-!

17.05.11 14.09.11 12.01.12 11.05.12 08.09Л.2^ 06.01.13 06.05.13 03.09.13 01.01.14

Рис. 2. Сопоставление временных колебаний ППР на Московской и Пятигорской (а) и на; Московской и Екатеринбургской-1 (в) экспериментальных площадках.

Как видно из таблицы 2, сопоставимые коэффициенты корреляции наблюдаются между 'временным ходом ППР как на площадках, отстоящих друг от друга на 50 м, так и на территориях, ¡удаленных на тысячи километров, и характеризующихся совершенно разным геологическим ^троением, гидрогеологическими условиями, тектоническим режимом, климатическими ¡особенностями.

! Очевидно, что кроме местных локальных факторов, определяющих особенности колебаний ППР на каждой площадке, мы наблюдаем влияние некоторого глобального фактора, одинаково воздействующего на поток радона из грунтов и в центральной части Русской равнины, и на рреднем Урале, и на Северном Кавказе. Этим фактором, по нашему мнению, является изменение Дотационного режима планеты. В этой связи нами было проведено сопоставление данных

I

Мониторинга ППР на площадках с изменением скорости вращения Земли (рис. 3). I В качестве параметра, характеризующего скорость вращения Земли, была взята величина Отклонения длительности суток от эталонных (данные 1ЕЯ5 http://www.iers.org). Сопоставление

I

Доказало, что на всех исследуемых площадках значения ППР проявляют высокую обратную корреляцию с длительностью суток, и, соответственно, прямую корреляцию со скоростью ¿ращения Земли. Коэффициент корреляции достигает -0,83 (Екатеринбургская ЭП).

Рис. 3. Сопоставление изменения отклонения длительности суток от эталонных 8р (1) и [олебаний плотности потока радона на экспериментальных площадках: Московской (2), Екатеринбургской-1 (3), Екатеринбургской-2 (4), Пятигорской (5). Данные усреднены по 30 дням |фильтр скользящее среднее).

I

Корреляция между скоростью вращения Земли и ППР подтверждается и более длительным иядом данных (рис. 4), полученным в результате обобщения результатов измерений ППР на ■частках строительства на территории Москвы в период с 2002 по 2008 год (более 1000 участков) [Маренный, Микляев и др., 2011].

| Наблюдаемая синхронность колебаний ППР на исследованных экспериментальных площадках Объясняется, на наш взгляд, изменением проницаемости приповерхностных грунтов за счет периодического воздействия напряжений сжатия-растяжения, возникающих в массиве под

воздействием сил ротационной природы. Известно, что в результате приспособления геоида к изменению осевой скорости вращения Земли, возникают периодические вертикальные деформации земной поверхности, обусловленные волнами сжатия-растяжения ротагенной природы, и регистрирующиеся по вертикальным перемещениям грунтовых реперов.

Рис. 4 Сопоставление изменения отклонения длительности суток от эталонных 8р (1) к колебаний плотности потока радона (2) в Москве в период с 2002 по 2008 год. Данные усреднены по 30 дням (фильтр скользящее среднее).

В годовом ходе ППР выделяются два максимума и два минимума. Максимальные значения}

|

плотности потока радона зафиксированы в периоды наибольшего растяжения приповерхностного грунтового массива (в июле-августе и в январе-феврале), при этом зимний максимум ППР, как и зимний максимум скорости вращения Земли, значительно меньше летнего. Минимумы в годовом( ходе ППР проявляются в периоды наибольших сжимающих напряжений в грунтах (октябрь^ ноябрь и март-апрель). !

На временные колебания ППР, помимо ротационного, оказывают влияние и другие факторы] которые, отчасти нарушают картину временных колебаний ППР, обусловленных ротационным фактором, а отчасти, наоборот, усиливают ее. Так, при сильном переувлажнении зоны аэрации зе счет обильных осадков осенью и таяния снега весной, поток радона с поверхности грунте подавляется практически до нулевых значений, что приводит к резкому усилению осеннего И весеннего минимумов ППР. В отдельные годы, характеризующиеся частыми зимними оттепелями) отсутствует зимний максимум ППР, что также связано с переувлажнением почв и грунтов б! результате таяния снега при оттепелях [Маренный, Микляев и др., 2011]. Изменений метеоусловий - температуры и влажности почв, а также резкие перепады атмосферного давлений вызывают кратковременные колебания ППР (Рис.5). {

Нами установлено, что кратковременные колебания ППР связаны с процессами газообмене! между почвой и атмосферой (аэрации почв). При уменьшении влажности и увеличении) температуры верхнего слоя почв степень заполнения пор грунта водой уменьшается и,! соответственно, увеличивается их газопроницаемость, что вызывает рост плотности потока радона|

с поверхности грунта (рис. 5 а, в). С этим же связана корреляционная связь между ППР и суммой осадков за неделю до момента измерений (Рис. 5 б). Резкие перепады атмосферного давления вызывают изменение направления переноса почвенного воздуха в системе «почва-атмосфера», что также сказывается на плотности потока радона из грунтов (рис. 5 г).

180 160

140 ♦

-120

|юо \ 80 •

£ 60 С 40

20-^

0 1

10 2 0

130 -

160 -

, 120 I 100

^ Г

Влажность почвы, усл. ед.

4 50

ш 40

А. .

о: 10 ё 20

ю $ •

20 40 60

Недельная сумма осадков . мм

Температура по'шы (5 см), "с

Изменение атмосфернотодавления ЛР. мбар

Рис. 5. Зависимость плотности потока радона от влажности почвы (а), количества осадков Хб), температуры верхнего почвы (в) и перепадов атмосферного давления в момент проведения измерений (г).

Результаты мониторинга объемной активности радона в подпочвенном воздухе показывают, ^то влияние перечисленных выше факторов на радоновое поле грунтовых массивов быстро

уменьшается с глубиной (рис. 6) [Микляев и др., 2015а].

коэффициент корреляции -0.2 -0.4 -0.6

Екатеринбург

Москва

Пятигорск

-0.8

Рис. 6. Изменение коэффициента корреляции между ППР и объемной активностью радона в подпочвенном воздухе с увеличением глубины.

Как видно из рисунка 6, на глубине 0,5 м на всех площадках регистрируется максимальная обратная корреляция между плотностью потока радона с поверхности грунта и объемной активностью радона, что вполне закономерно, и объясняется выносом радона из приповерхностного слоя в атмосферу. Однако, уже на глубине 2 м и более, корреляция между этими параметрами резко снижается, а на глубине 3-5 м практически исчезает.

Таким образом, радоновое поле уже на глубине 1,5-3,0 м слабо связано с поверхностными факторами и практически не реагирует на такие воздействия как изменение скорости вращения Земли и колебания метеоусловий на поверхности. Амплитуда временных вариаций ОА радона на этих глубинах существенно снижается - до 30% от среднего, что соответствует погрешности определения данной величины. Это, вообще говоря, не позволяет достоверно выявить какие либо закономерности во временных колебаниях ОА радона. Исключение составляют периоды, когда грунты зоны аэрации затопляются в результате подъема уровня грунтовых вод или при формировании верховодки. Обводнение грунтового массива приводит к снижению объемной активности радона в порах грунта (в грунтовых водах по сравнению с грунтовым воздухом) в 5-10 раз, последующее осушение грунтов при понижении уровня грунтовых вод вызывает рост ОА радона до прежних значений [Микляев и др., 2015а]. В таблице 3 представлено распределение по глубине средних значений и вариации объемной активности радона на экспериментальных площадках (периоды затопления массива грунтовыми водами не учитывались).

Измерения ПИР с поверхности земляного пола в подвалах отапливаемых зданий, проводившиеся на Рязанской и Екатеринбургской площадках, показывают, что временные колебания ПИР в подвалах также незначительны, и не превышают 30 % от среднего, что, вероятно, связано с отсутствием существенных колебаний влажности и температуры грунтов. Вместе с тем, в подвалах проявляется слабый сезонный ход ППР, коррелирующий с изменением скорости вращения Земли.

Таблица 3. Распределение по глубине средних значений и вариации объемной активности

радона за период наблюдений

Глубина, м Московская Рязанская Екатеринбургская-1 Пятигорская

Средн., кБк/м3 К вар. Средн., кБк/м3 К*,,,. Средн., кБк/м3 К„ар. Средн., кБк/м3 к„,

0,2 18,0 0,73 7,1 0,72 12 0,81 71,8 0,52

0,5 34,6 0,68 9,5 0,48 53,9 0,38 207,3 0,30

1 22,3 0,70 13,5 0,27 81,8 0,34 313,7 0,15

2 20,2 0,55 17,9 0,15 110,8 0,33 492,9 0,13

3 30,1 0,30 18,3 0,12 119,4 0,28 531,7 0,14

5 8,4 0,29 33,0 0,14 178,8 0,22 376,1 0,20

Таким образом, значение плотности потока радона с поверхности грунта определяется процессами газообмена между подпочвенным и атмосферным воздухом в зоне активного

газообмена с атмосферой (специфическом пограничном грунтовом слое, мощностью около 1,5-3,0 м), и испытывает высокоамплитудные временные колебания в связи с чем не может применяться в качестве однозначной характеристики интенсивности поступления радона из грунтов основания в подземную часть проектируемого здания. На глубине более 1,5-3,0 м временные изменения ОА радона незначительны, не связаны с поверхностными факторами и в основном определяются колебаниями уровня грунтовых вод. То есть, формирование радонового поля в приповерхностной области грунтового массива, до глубины 1,5-3,0 м и на глубинах более 1,5-3,0 м подчиняется разным закономерностям.

Глава 4. Изучение механизмов переноса радона в грунтах

В главе приведены результаты изучения механизмов переноса радона в массиве дисперсных отложений на основе математического моделирования, а также описан изотопный метод, редложенный автором с коллегами для обнаружения конвективных газовых потоков в массиве. 1еремещение радона в поровом пространстве горных пород происходит благодаря двум основным [еханизмам транспорта - диффузионного и конвективного. Для оценки параметров переноса адона (коэффициента диффузии О и скорости конвективного переноса V) и выяснения преобладающего механизма поступления радона к земной поверхности в платформенных словиях, были проведены исследования переноса радона с помощью математического моделирования. Модели строились и верифицировашсь на основании результатов мониторинга , адонового поля, проведенного на экспериментальных площадках. Для описания процессов ереноса радона в дисперсных отложениях принято упрощение: реальная пористая среда •аменяется сплошной средой с эффективными параметрами, характеризующими свойства этой -реды и механизмы переноса радона (последние задаются в виде эффективных параметров Д и г). В данной работе рассматривается стационарная одномерная модель. Основное дифференциальное равнение диффузионно-конвективного переноса радона в пористой среде при описанных выше опущениях, как известно, имеет вид:

^ + + ^ = = ^ , (1)

где А(г)- объемная активность радона в поровом воздухе на глубине 2 (Бк/м3); v - скорость онвективного переноса радона (м/с); В - объемный коэффициент диффузии радона в грунте м2/с); Я - постоянная распада радона (1/с); - объемная активность радона в поровом воздухе в остоянии радиоактивного равновесия с 22бЯа (Бк/м3), Ака - удельная активность 226Яа (Бк/кг); К3„ коэффициент эманирования (отн. ед.); р - плотность грунта (кг/м3); >] - эффективная (воздушная) ористость грунта (отн. ед.).

Решение уравнения (1) в простейшем случае (для эмалирующего слоя бесконечной мощности и простирания), с учетом граничных условий 7=0, Л(7.)=0 и г —* со, А(г)=А«„ позволяет получить следующее соотношение для расчета распределения поровой активности по глубине:

Плотность потока радона (д) с поверхности земли в этом случае определяется выражением:

Приведенные уравнения описывают т.н. «однослойную» модель, которая может применяться, строго говоря, только для однородного по составу и свойствам необводненного массива грунтов. В случае неоднородной зоны аэрации, и соответственно, неоднородной расчетной области, необходимо решение уравнения переноса радона для случая двух и более эмалирующих слоев («многослойная» модель). К сожалению, решение задачи диффузионно-конвективного переносе радона в многослойной среде сопряжено с рядом объективных трудностей. В связи с этим, для оценки вклада различных механизмов переноса в общий баланс радона в массиве нами применен упрощенный метод расчета. Метод основан на предположении, что в неоднородном массиве распределение объемной активности радона в каждом слое определяется соотношением (2), т.е. функцией А(.2), характерной именно для этого слоя, присущих ему параметров Д у и А^ а на границах слоев наблюдаются скачки ОА радона. Несмотря на большую долю условности, заложенную в данную схему расчета, сравнение расчетных распределений ОА радона, полученных по предложенной схеме, и по двухслойной модели [Яковлева, 2002] для Екатеринбургской и Пятигорской площадок, показывают весьма хорошую сходимость результатов.

Параметры, входящие в модель, и результаты расчета приведены в таблице 4. Радиационно-физические и физические свойства грунтов — параметры А%а, Кзм, и р использованные в расчетах, были определены непосредственно в ходе исследований на площадках. Значения эффективной пористости г] рассчитывалось исходя из непосредственно определенных значений плотности, плотности твердой фазы и влажности грунта. Значения параметров переноса радона й и V подбирались на основе сравнения экспериментальных значений ОА радона и ППР с теоретическими. Наличие экспериментальных данных по свойствам грунтов, стационарному распределению объемной активности радона в разрезе и одновременно усредненной во времени плотности потока радона с поверхности грунта, существенно ограничивает диапазон возможных значений О и у и, таким образом, сужает неопределенность оценки этих параметров.

(2)

(3)

Таблица 4. Параметры модели, результаты моделирования и фактические значения параметров радонового поля на экспериментатьных площадках

№ слоя глубина подошв ы, м состав грунта АКа, Бк/кг к», отн. ед. Р,5 кг/м Ч, отн. ед ОЮ"4, смг/с V-10"6, м/с г, м и > мБк/м2с

расч. факт. расч. факт.

Московская ЭП

1 1,0 глина 40 0,40 1350 0,25 1,5 <0,1 0,2 16,9 18,0 40 39

0,5 35,9 34,6

1 16,6 22,3

2 3,5 сугл. 21 0,28 1480 0,25 4,0 <0,1 2 25,3 20,2

3 29,8 30,1

3 - песок 8 0,18 1520 0,20 3,0 <0,1 5 8,6 8,4

Рязанская ЭП

1 1,0 почва 19 0,40 1200 0,30 4,5 4.5* <0,1 0,2 4,5 7,1 30 28

0,5 10,2 9,5

1 13,7 13,5

2 3,2 песок 11 0,30 1625 0,25 2,5 4.5' <0,1 1,8 18,0 17,9

3 20,4 18,3

3 - сугл. 21 0,35 1600 0,25 1,0 <0,1 4,8 33,5 33,0

Екатеринбургская-1 ЭП

1 2,5 супесь, дресва 42 0,34 1850 0,16 4,0 <1,0 0,2 20,2 12 77 78

0,5 50,1 53,9

1 85,1 81,8

2 126,4 123,0

2 - дресва 42 0,34 1890 0,14 2,5 <1,0 3 176,6 176,0

Пятигорская ЭП

1 1,5 дресва 157 0,27 1890 0,14 3,0 <1,0 0,2 82 72 186 181

0,5 181 207

1,3 351 314

2 3,0 дресва, супесь 157 0,27 1990 0,14 2,5 <0,5 1.9 497 493

2,3 529 532

3 - дресва 157 0,27 1890 0,20 4,5 <0,5 4,7 384 376

* в числителе приведены значения, характерные ноября 2011-февраля 2012 г, в знаменателе, характерные для марта -ноября 2012 г.

Результаты свидетельствуют, что на всех исследуемых площадках формирование стационарного радонового поля осуществляется, главным образом, за счет диффузии. Габлюдаемое распределение ОА радона по профилю и среднее значение ППР удовлетворительно писываются диффузионной моделью, при отсутствии конвективного переноса. Объемный коэффициент диффузии радона при этом составляет от (1,0-1,5)*10 6 м2/с в слабопроницаемых линистых отложениях, до (3-5)*106 м2/с в хорошо проницаемых песках и элювиально-елювиальных отложениях, что в целом согласуется с известными в литературе значениями.

Скорость конвективного переноса радона, если таковой вообще имеет место, составляет менее 10"7 м/с (менее 1 см/сут) в песчано-глинистых отложениях, и менее 10"6 м/с (менее 10 см/сут) в лювиальных и делювиальных дресвяных отложениях. При таких значениях этот параметр не казывается на распределении радона и плотности потока радона с поверхности грунта, т.е. онвективным переносом радона при расчетах стационарных параметров радонового поля, можно ренебречь. Однако не исключено, что в отдельные периоды в исследованных грунтовых шссивах могут формироваться непостоянные конвективные потоки. Наиболее ярко это

проявилось на Рязанской площадке, где в осенне-зимний период, в верхнем песчаном и почвенном слое, мощностью около 4 м, судя по специфическому распределению ОА радона, и повышенным значениям плотности потока радона, радоновое поле было обусловлено конвективным переносом радона, скорость которого составляла 4,5* 10~6 м/с (около 40 см/сут). Скорее всего, имела место естественная конвекция за счет перепада температур между атмосферным и почвенным воздухом в холодный период. В марте 2012 года, в результате интенсивного снеготаяния территория была подтоплена, в результате чего перенос радона на участке определялся уже только диффузией.

Знание механизма и параметров переноса радона в массиве грунтов позволяет оценить глубину, с которой радон выносится к дневной поверхности на исследуемых площадках, т.е. мощность «активного» слоя в котором формируется поток радона в атмосферу. Экспонента в уравнении (2) отражает долю радона, покидающего каждый элементарный слой. То есть, можно оценить вклад каждого элементарного слоя в общее количество радона, выносимого из грунтов, а; затем, суммируя эти значения, получить суммарный вклад слоя, мощностью г, в общий поток' радона с поверхности земли. Результаты такой оценки приведены на рис. 7. В качестве критерия! оценки мощности «активного» слоя выбрано условие, что в данном слое должно формироваться' не менее 85 % радона, выходящего в атмосферу. Как видно, мощность активного слоя, в котором формируется поток радона в атмосферу (глубина, с которой радон выносится к земной поверхности), составляет от 1,5 м в слабопроницаемых глинах (Московская ЭП), до 3,0 м в хорошо проницаемых песчаных и дресвяных отложениях (Рис. 7). Эти значения хорошо согласуются с мощностью зоны активного газообмена с атмосферой (1,5-3,0 м), полученного в предыдущей главе на основе экспериментальных данных мониторинга радонового поля.

Рис. 7. Оценка мощности активного слоя на экспериментальных площадках: 1-Московской, 2-Пятигорской, 3- Екатеринбургской, 4 - Рязанской.

Вместе с тем, некоторая неопределенность в оценках глубинности поступления радона к поверхности земли сохраняется, т.к. теоретически возможно формирование непостоянных во времени, импульсных конвективных потоков радона, которые невозможно зафиксировать на основании еженедельных наблюдений, и нельзя учесть в описанных выше математических построениях.

В этой связи, для оценки глубины миграции радона в толще грунтов, был применен усовершенствованный нами неравновесный изотопный геохимический метод, основанный на анализе содержания в грунтах 22б11а и его долгоживущего продукта распада - 210РЪ (период полураспада 22,3 года). Ранее возможность применения изотопного метода, основанного на изучении изотопной пары 210РЬ/:10Ро, для выявления эманационных аномалий в ходе оценки потенциальной радоноопасности была показана А.Е. Бахуром с сотрудниками [2009]. Однако более привлекательным для наших целей является вариант изотопного метода, основанный на изучении отношения активностей 210РЬ/22611а [Микляев и др., 2012]. Основные положения 2|0РЬ/22611а - метода следующие. В условиях закрытой системы в ряду 226Ка —► 222Яп —» ...210РЬ устанавливается вековое радиоактивное равновесие, соответственно, соотношение активностей 210РЬ/22611а=1 является признаком отсутствия потока радона в слой из ниже лежащих грунтов. При прохождении через слой радона из нижележащих горизонтов в слое происходит накопление избыточного, не подкрепленного радием, 210РЬ образующегося за счет распада радона, поступающего снизу, при этом радиоактивное равновесие смещается в сторону увеличения активности

2юрь (2ЮрЬ/^бЯа>1) 0щутимое

количество избыточного 2|0РЬ может накопиться в грунтах только в случае, если подток радона из нижележащих горизонтов (импульсный или постоянный) существует в течение длительного времени (не менее 100 лет). При этом, флуктуации радонового поля с периодом, меньшим, чем период полураспада 210РЬ (суточные, сезонные, многолетние), не влияют на величину активности избыточного 210РЬ. Таким образом, отношение активностей 210РЬ/226Ка в грунтах является интегральной характеристикой существования в системе длительного постоянного или импульсного восходящего потока радона.

Радий-свинцовый изотопный метод был применен для оценки наличия конвективного потока радона из ниже лежащих горизонтов грунтов на исследуемых экспериментальных площадках. Для этого была проведена серия измерений удельной активности 2,0РЬ и 226И.а в пробах, отобранных из скважин до глубины 5-10 м. Исследования показали, что на всех экспериментальных площадках в большинстве проб отношение в удельной активности 210РЬ/22611а в грунтах близко к 1 (в пределах погрешности определения величины), что свидетельствует об отсутствии конвективного потока радона из ниже лежащих горизонтов разреза.

Однако, на Рязанской площадке в интервате глубин 2,5-3,0 м присутствует незначительное количество избыточного 2ШРЬ, что свидетельствует о формировании в этом слое (представленном хорошо проницаемыми песками) локального конвективного переноса радона из глинистых

грунтов, залегающих ниже. Удельная активность избыточного 2И)РЬ в данном слое составляет около 4 Бк/кг. Расчет показывает, что такая активность соответствует скорости конвективного переноса радона приблизительно 4,5* 10"6 м/с, что прекрасно согласуется с результатами, полученными на основе расчетной модели (см. табл. 4). При этом в глинах, подстилающих рассматриваемый слой кровля которых залегает на глубине 3,2 м, конвективный перенос радона отсутствует.

Полученные результаты подтверждают данные предыдущей главы и показывают, что в пределах исследованных экспериментальных площадок радоновое поле формируется за счет процессов эмалирования приповерхностных грунтов и диффузии радона в атмосферу. Транзитный, дальний перенос радона из глубоких горизонтов геологического разреза отсутствует. Мощность слоя, из которого радон выносится на поверхность, составляет порядка 1,5-3,0 м (область активного газообмена с атмосферой, или «активный слой»). Ниже по разрезу расположена область слабого газообмена с атмосферой, из которой радон практически не поступает к дневной поверхности, и его содержание в поровом воздухе определяется, прежде всего, удельной активностью радия во вмещающих породах. Поступление радона из грунтов основания в подвальные помещения зданий и сооружений обусловлено радоновым полем грунтов основания здания, т.е. области слабого газообмена с атмосферой, что делает целесообразным учет удельной активности радия в грунтах основания сооружений при оценке потенциальной радоноопасности территорий.

Глава 5. Закономерности пространственного распределения плотности потока радона

В главе изложены результаты исследований закономерностей пространственного распределения ППР с поверхности грунта на основе обобщения и анализа данных инженерно-экологических изысканий на территории Москвы, а также полевых эманационных исследований, проведенных в пределах Восточно-Европейской платформы. Наиболее полная информация, имеющаяся в нашем распоряжении, относится к территории Москвы в пределах МКАД (более 1000 обследованных участков). Данные получены при непосредственном участии автора диссертации, во время его работы в ОАО «Мосгоргеотрест» и ООО «Геокон», а также любезно предоставлены Группой компаний РЭИ. На каждом участке ППР измерялась не менее чем в 20 точках, расположенных в узлах регулярной сети. Все измерения проведены с использованием измерительного комплекса «Камера». Также на каждом участке измерялись мощность эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД ГИ) на высоте 0,1 м от поверхности земли и удельная активность радионуклидов, том числе 226Ra, в грунтах. Была составлена унифицированная база данных, включающая следующую информацию: порядковый номер участка; координаты и точный его адрес, дату проведения измерений; значения ППР на участке (среднее, максимальные и минимальные значения); среднее значение удельной активности радия в грунтах; среднее значение

МЭД ГИ. Привязка участков к координатной сети выполнялась по точным их адресам и координатам GPS. По этим результатам в программе Maplnfo Professional 9.0 были построены карты пространственного распределения плотности потока радона, удельной активности радия, мощности дозы гамма-излучения на территории Москвы.

Анализ пространственного распределения ППР на территории Москвы и на более обширной части Восточно-Европейской платформы показал, что поле плотности потока радона обладает дискретной пространственной структурой и подразделяется на фоновую и аномальную составляющие. Пространственное распределение плотности потока радона описывается логарифмически нормальным законом, значения ППР колеблются в широких пределах, однако подавляющее их большинство (99%) попадает в интервал «3 сигма» для логнормального распределения. Интервал составляет 10-150 мБк/м2с для средних по участкам значений [Микляев др., 2012, 2013]. Эти значения можно считать региональным фоном ППР для территории осточно-Европейской платформы (фоновое радоновое поле). Сопоставление пространственного распределения фонового радонового поля с полем удельной активности радия в грунтах (рис. 8), и полем мощности эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД ГИ) для территории Москвы, свидетельствует о близости пространственной структуры этих полей, несмотря на отсутствие строгой корреляции между ними. Таким образом, средние значения ППР на фоновых участках определяются, прежде всего, содержанием в грунтах 226Ra, а, следовательно, их литологическим составом. Наиболее высокие значения ППР приурочены к территориям, поверхность которых сложена глинистыми отложениями с содержанием радия 20-40 Бк/кг, районы, сложенные преимущественно песчаными грунтами с удельной активностью радия 5-15 Бк/кг, арактеризуются, в целом, пониженными средними значениями ППР [Микляев и др., 2003; 2012].

Определяющее влияние удельной активности радия в грунтах на фоновые значения плотности отока радона было убедительно подтверждено на более обширной территории ВосточноЕвропейской платформы в ходе специальных полевых исследований, проводимых в период 2010013 г.г. в пределах Курской, Тверской, Новгородской, Ленинградской, Нижегородской области, в еспублике Карелия. Обобщенные результаты полевых исследований приведены на рис. 9. В ходе )тих исследований влияния временных факторов на ППР в удалось избежать, т.к. измерения роводились при сходных условиях: в летний период (июль-август), на водораздельных хорошо дренированных однородных в ландшафтном плане участках, при слабом естественном влажнении почв, в сухую погоду. На каждом участке проводились измерения ППР в 20 точках и пределение удельной активности радия в грунтах как полевыми, так и лабораторными методами. Из рисунка видно, что при близких условиях измерения пространственное распределение средних о участку значений ППР в фоновых условиях определяется, прежде всего, удельной активностью адия в приповерхностных грунтах [Микляев и др., 2012, 2013].

Рис. 8. Карты-схемы пространственного распределения удельной активности радия-226 в грунтах (а) и плотности потока радона с поверхности грунта (б).

Рис. 9. Зависимость средних значений ППР (вертикальные планки - СКО) от содержания радия в приповерхностных грунтах на территории Восточно-Европейской платформы (Москва, Московская, Тверская, Новгородская, Нижегородская, Рязанская, Курская обл., респ. Карелия). Участки сложенные: (1-8) - песками; (9-12) - суглинками; (13-16) - глинами; 17 - лессами; 18,19 - известняками; 20 - мергелями, 21 - выветрелыми гнейсами.

В пределах территории Москвы, где имеется наиболее плотная сеть измерений, на некоторых участках в отдельных точках зарегистрированы аномальные значения ППР, в сотни и даже в тысячи раз превышающими поток радона в соседних точках измерения (т.н. «факельные выбросы»). Аномалии зарегистрированы лишь в 1% от общего количества измерений, т.е. представляют собой относительно редкое явление. В тоже время, для аномальных точек характерны крайне высокие абсолютные значения плотности потока радона, достигающие 10005000 мБк/м2с, что заставляет считать зарегистрированные аномалии важнейшим фактором радоноопасности на территории платформы. Выборочные повторные измерения на аномальных (участках свидетельствуют об устойчивости или, по крайней мере, периодической повторяемости аномалий ППР во времени. Следует отметить, что зарегистрированные значения близки к 'плотности потока радона с поверхности «хвостов» переработки урановых руд (1100 - 21000 мБк/м2с) в которых содержание радия составляет 3000 - 10000 Бк/кг [Источники, эффекты и опасность..., 1992]. Учитывая, что содержание радия в грунтах на исследованных аномальных участках составляет 5-50 Бк/кг, можно сделать вывод, что указанные аномалии не связаны с повышенными концентрациями радия. Проведенные нами специальные исследования [Микляев и др., 2013] показали, что аномальные потоки радона не связаны ни с возможными локальными эчагами радиоактивного загрязнения грунтов, ни с техногенным фактором (вибрационные воздействия, перекопанные грунты, подземные сооружения и т.п.), ни с развитием экзогенных реологических процессов (карстовые, суффозионные, оползневые). При этом, аномальные участки распределены в пространстве не случайным образом, а формируют хорошо выраженные области

^^гущения. Анализ данных с привлечением Структурно-геоморфологической карты Москвы, оказывает, что области сгущения аномалий ППР можно считать пространственно тяготеющими к труктурообразующим элементам, выделяемым на территории по комплексу структурно-геоморфологических и геолого-геофизических признаков. На рис. 10 приведена Структурно-геоморфологическая карта Москвы с нанесенными на нее участками проявления аномалий ППР [микляев и др., 2012, 2013].

Наибольшая плотность сгущения аномалий ППР проявляется в юго-западной и южной части города, где первостепенным структурным элементом является Теплостанская возвышенность. Хорошо выраженная линейная зона сгущения аномалий выделяется вдоль северо-западной -раницы Теплостанского поднятия, и приурочена к Сетуньско-Раменской депрессионной шнеаментной зоне ВСВ-ЗЮЗ простирания. Сгущение аномалий ППР наблюдается также вдоль зосточной периферии поднятия в пределах Царицынской депрессии, разделяющей собственно Геплостанскую возвышенность и ее более опущенное, юго-восточное Орехово-Борисовское крыло. Кроме того, аномалии трассируют эрозионную ступень Теплостанской возвышенности, збращенную к Москворецко-Рязанскому линеаменту. Зоны сгущения аномалий ППР приурочены также непосредственно к сочленению Теплостанской возвышенности и Московско-Рязанского

тектонического линеамента. В целом, в южной части города аномалии ППР приурочены, так или иначе, к периферии Теплостанского поднятия.

Рис. 10. Сопоставление

пространственного расположения I аномалий ППР со Структурно-геоморфологической картой I

Москвы (обобщенная схема из кн. Москва. Геология и город. 1997). Буквами обозначены поднятия: Т-. Теплостанское, ЦМ—Центрально-Москосвкое, ЛИ-Лосиноостровско-Измайловское, ОБ-Орехово-

Борисовское, К-Кунцевское;

граничные депрессионные зоны: МР-Москворецко-Рязанская, Я-Яузская, СР-Сетуньско-Раменская, Ц-Царицынская; РЯ-Рублевско-Верхнеяузская структурная

ступень.

Условные обозначения:

I о! " участки с аномалиями ППР

□ I-1 |-1 струюурные границы

|_I [_| I >/] |Ы>ЯНЧМОГОООРЯДМЛ

депрессий

□ I I I 1 I " ч 1 Линам«итысовпадаимц1

1_I I_1 !-^ аномалиями ППР

В северной части города аномалии ППР проявлены в меньшей степени. В общем можно считать, что радоновые аномалии в северной части города присущи участкам, которые характеризуются пересечением разнонаправленных (СЗ-ЮВ и ВСВ-ЗЮЗ) линейных элементов новейшей структуры (см. рис. 10).

Выявленные зоны сгущения аномалий ППР расположены в целом согласно с новейшей или современной структурой региона, связь с более древними структурными планами территории отсутствует. Все аномалии совпадают со структурными границами и линеаментами имеющими диагональную ЮВ-СЗ и ЮЗ-СВ ориентировку. Последнее указывает на возможную связь этих аномалий с регматической сетью линеаменов, отражающих зоны планетарной трещиноватости, что хорошо согласуется с установленной выше чувствительностью радонового поля к ротационному режиму Земли (см. гл. 3). Вероятно, в зонах пониженной устойчивости геологической среды, обусловленной структурно-геодинамическим фактором, деформации ротационного генезиса проявляются интенсивнее, и распространяются на большую глубину, чем в условиях ненарушенного массива, что и является, скорее всего, причиной формирования аномальных потоков радона.

Анализ проявления аномалий ППР во времени показывает, что достаточно четко выделяются периоды частого проявления аномалий, сменяющиеся промежутками времени в которых аномалии встречаются значительно реже, причем максимумы проявления аномалий ППР повторяются с периодом примерно 16 месяцев (около 410-480 сут). Анализ литературы показал, что среди всего многообразия природных процессов четко выраженный ритм с близким периодом характерен для

(изменения координат полюсов вращения Земли, вызванного перемещением оси вращения в теле

I

¡планеты (нутации оси вращения). Кроме того, было зафиксировано временное совпадение во времени аномалий ППР в Москве с серией мощных подземных толчков в Индийском океане, произошедших в конце декабря 2004 г. В период с 24 по 31 декабря 2004 года аномальные значения ППР были зарегистрированы сразу на 4 участках, что не могло не вызвать интереса. В этой связи было проведено сопоставление временного распределения аномалий ППР, нутации оси (вращения Земли, и сильных землетрясений с магнитудой 7 и более за период с 2002 по 2008 год (рис. 11).

Рис. 11. Сопоставление временного распределения аномалий ППР на территории Москвы 'верхний график), землетрясений с магнитудой М>7 в целом по земному шару (нижний график), и зутации земной оси - изменения координаты полюса хр - (пунктирная линия) в период с 2002 по 2008 год.

Как видно из рис. 11, временные интервалы формирования аномалий ППР нельзя считать ;лучайными. Проявление этих аномалий в целом совпадает с периодами нутации оси вращения

Земли, а также с периодами ре&чизации наиболее сильных землетрясений (с магнитудой 7 и выше) на планете.

Для оценки глубины поступления радона в аномальных зонах, был применен радий-свинцовый изотопный геохимический метод, суть которого подробно описана выше (см. гл. 4). На двух участках, характеризующихся аномальными значениями ППР, были отобраны пробы грунта с глубин от 1 до 20 м, и определено отношение удельных активностей 22611а/210РЬ в грунтах [Микляев и др., 2012]. Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5. Удельная активность 2,0РЬ и 22бЯа и их отношение в пробах грунта

Место отбора Глубина отбора, м Состав грунтов ППР на участке: средн. (мин- макс), мБк/м2с Удельная активность радионуклидов, Бк/кг 2,0Pb/226Ra

2,0РЬ 226Ra 2 Юр, ГЬизб. (210Pb - 226Ra)

Юрловский пр-д, 12 а 2,0-2,2 8,0-8,5 18,0-18,2 глина суглинок суглинок 212 (22-4200) 98,5 ± 6,0 35,2 ±2,3 29,0 ± 1,9 43.0 ±6.5 34,0 ±3,1 28,2 ± 2,8 55.0 ± 12.5 <6,6 <5,5 2.29 ±0.45 1,03 ±0,19 1,03 ±0,25

Ломоносове кий пр-т 2,8-3,1 4,5-5,0 8,0-8,5 суглинок суглинок суглинок 125 (8-1101) 55±4,5 30,2 ± 2,0 30±2,5 35±3,2 25,0 ± 2,7 31 ±2,2 20±8 5,2 ± 4,7 <4 1,6±0,3 1,21 ±0,20 0,97±0,4

Как видно из таблицы, на глубинах до 5 м, в грунтах присутствует избыточный 210РЬ, удельная активность которого по мере приближения к поверхности земли возрастает. Этот факт объясняется, скорее всего, выносом радона из грунтов в атмосферу за счет процессов газообмена между грунтовым и атмосферным воздухом. Вместе с тем, на глубинах 8 м и более, между 2,0РЬ и 2"611а сохраняется вековое радиоактивное равновесие (210РЬ/22бЯа=1), что свидетельствует о закрытости системы, а, следовательно, об отсутствии конвективного переноса радона из более глубоких горизонтов земной коры.

Таким образом, в пределах аномальных участков вынос радона осуществляется с большей глубины, чем в фоновых условиях, причем возможен существенный вклад конвективного переноса радона. Однако глубина конвективного выноса радона к поверхности не превышает 5-8 м. Аномальные значения ППР формируются, скорее всего, за счет существенно более интенсивного, чем в фоновых условиях, газообмена между грунтом и атмосферой. Тот факт, что аномальный газообмен существует в вязко-пластичных глинистых отложениях, и при этом не ослабевает в течение относительно длительного времени (достаточного для накопления в грунтах избыточного 2,0РЬ), заставляет предполагать, что грунты в этих зонах постоянно или периодически находятся в аномальном напряженно-деформированном состоянии, что обеспечивает их повышенную проницаемость, и способствует «выталкиванию» радона к поверхности. В противном случае, однократно образовавшиеся по каким-либо причинам

нарушения были бы «залечены» за счет восстановления структурных связей в глинистых грунтах за короткое время. То есть, участки с аномальными значениями ППР можно рассматривать как зоны устойчивых современных деформаций грунтового массива.

На основании проведенных исследований автору удалось определить свойства, или основные арактерные особенности проявления выявленных аномалий ППР (а, следовательно, и деформаций их вызывающих) [Микляев и др., 2013]. Указанные аномалии: 1) высокоамплитудны на один-два порядка превышают фон); 2) обладают ярко выраженной пространственно-ременной дискретностью (короткопериодичны, пространственно локализованы); 3) носят 1ульсационный характер проявления во времени; 4) обладают резко нелинейным откликом на •лабые воздействия (в том числе весьма отдаленные землетрясения); 5) приурочены к геотектоническим структурам и линеаментным зонам, которые могут рассматриваться как еодинамически активные зоны; 6) формируются в самой приповерхностной части разреза, еречисленные особенности формирования радоновых аномалий удивительным образом овпадают с характеристиками такого явления как суперинтенсивные современные движения деформации) земной поверхности у-типа, выявленные Ю.О. Кузьминым [2009] по результатам ысокоточного повторного нивелирования. Данный факт позволяет предполагать наличие связи 1ежду суперинтенсивными деформациями земной поверхности и выявленными нами аномалиями ПР.

Таким образом, поле плотности потока радона платформенных территорий обладает шскретной пространственной структурой и подразделяется на фоновую и аномальную оставляющие. В пределах фоновых участков радоновое поле определяется содержанием в рунтах радия. Радоновые аномалии приурочены к геодинамически активным зонам и связаны, ероятно, с аномальными деформациями земной поверхности. При этом транзитный перенос адона из более глубоких горизонтов (поступление «глубинного» радона) на платформах тсутствует. Учитывая крайне высокие значения потоков радона в пределах аномальных участков их устойчивость во времени и пространстве, зоны аномальных радоновых полей следует считать аиболее важным фактором, обуславливающим радоноопасность территорий.

Глава 6. Принципы оценки потенциальной радоноопасности платформенных ерриторий

В главе формулируются основные понятия, связанные с оценкой потенциальной адоноопасности территорий, обосновываются новые принципы оценки потенциальной адоноопасности платформенных территорий и рекомендации по усовершенствованию ормативно-методической базы инженерно-экологических исследований, разработанные на снове полученных научных результатов.

Потенциальная радоноопасность платформенных территорий определяется двумя факторами:

- наличием в геологической среде (до глубины планируемого инженерно-хозяйственного освоения) пород с повышенным содержанием радия;

- наличием аномальных радоновых полей, приуроченных к геодинамически активным зонам.

Методологические и технологические особенности процедуры оценки потенциальной

радоноопасности территорий, в том числе, выбор признаков и критериев оценки, зависят от целей и масштабов исследований. В мировой и отечественной практике развивается два основных направления. Одно из них - региональные мелкомасштабные и среднемасштабные исследования, проводимые в целях идентификации областей, где можно ожидать повышенную вероятность высоких концентраций радона в помещениях, и поэтому при строительстве новых зданий на таких территориях, с большей вероятностью могут понадобиться радонозащитные мероприятия. Эти исследования соответствуют предпроектной стадии изысканий. Другое направление исследований - детальное изучение условий, определяющих потенциальную радоноопасность на выбранных под строительство участках для целей проектирования зданий.

В этой связи принципы выбора признаков и критериев оценки потенциальной радоноопасности крупных территорий (предпроектная стадия) и отдельных участков строительства (стадия проекта) имеют свою специфику.

Рассмотрим принципы картирования радоноопасности крупных территорий. Для построен! карты потенциальной радоноопасности территории, прежде всего, следует выбрать оптимальны" набор входных параметров, т.е. основных признаков, на основе которых будет проводиться оценк радоноопасности [Микляев и др., 2015]. Анализ данных показывает, что требованиям предъявляемым к подобным величинам, наиболее удовлетворяют плотность потока радона (111IP с поверхности грунта (усредненная не менее чем по 20 точкам измерения) и удельная активност радия в грунтах, измеренная по дочерним продуктам распада в деэманированном состоянии (j4^p). Эти показатели, во-первых, массово измеряются в ходе инженерно-экологически изысканий для строительства (по ним существуют значительные массивы данных), во-вторых, дл измерения этих параметров существуют аттестованные методики измерения и аппаратура, чт обеспечивает единство измерений. Наконец, в-третьих, методики измерений этих величи обеспечивают сравнимые результаты независимо от особенностей технологии измерений пробоотбора, что обеспечивает качество результатов. В то же время, совокупность параметро ППР и А^ напрямую характеризует потенциальную радоноопасность территории, т.е. возможно повышенное радоновыделение геологической среды.

Следующий шаг - выбор типа целевой переменной, которую следует использовать для оценк потенциальной радоноопасности. Опыт исследований показывает, что степень потенциально радоноопасности территории, может быть корректно оценена только с помощью категориальног показателя, характеризующегося тремя категориями: низкой - когда радоновыделение и геологической среды незначительно при любых условиях; высокой - когда повышенно

радоновыделение зафиксировано инструментально; средней (умеренной) - некое промежуточное положение, когда некоторые предпосылки для повышенного радоновыделения существуют, но оно не зафиксировано непосредственными измерениями.

В диссертационной работе в качестве целевой переменной предложено использовать категориальный показатель, который мы, вслед за европейскими коллегами [Gruber et al., 2013], называем «геогенным радоновым потенциалом территории» и обозначаем аббревиатурой ГРП. Для определения целевой переменной необходимо предварительно ранжировать выбранные выше входные параметры (ППР и Ат.е. перевести их в разряд категориальных величин, арактеризующихся не непрерывными значениями, а категориями «высокий - средний - низкий» или рангами I, II, III... и т.п.

Как было показано выше (см. главу 5), усредненная стационарная плотность потока радона из унтов может превышать нормируемый уровень ППР (80 мБк/м2с) при удельной активности адия в приповерхностных грунтах (Аоколо 40 Бк/кг, что подтверждается расчетом с рименением математической модели переноса радона в дисперсных средах (см. гл. 3 и 4). Таким бразом, значение А= 40 Бк/кг можно принять в качестве верхней границы «безопасного» иапазона параметра Однако, возможны ситуации, например, при низких коэффициентах

шанирования, когда при значении А^, превышающем 40 Бк/кг, грунтовый массив не будет :арактеризоваться повышенным радоновыделением. Величина при которой

адоновыделение из массива будет гарантировано превышать нормируемые уровни, исходя из езультатов математического моделирования, составляет около 100 Бк/кг - это нижняя граница юпасного» диапазона, независимо от каких-либо дополнительных условий. Интервал значений от 40 до 100 Бк/кг относится к «условно опасному» диапазону. При такой «промежуточной» дельной активности радия в грунтах вопрос о потенциальной радоноопасности территории ависит от дополнительных параметров, например, значений коэффициентов эманирования, фоницаемости среды и т.п.

Следует отметить, что, учитывая возможное слоистое строение приповерхностной толщи тложений, величина удельной активности радия в грунтах должна оцениваться в пределах 1риповерхностной толщи грунта, свойства которой определяют радоновую нагрузку на юдземную часть зданий, заложенных в этой толще. Предлагается назвать эту приповерхностную олщу «эффективной». Мощность эффективной толщи определятся глубиной инженерно-озяйственного освоения территории при наземном городском строительстве, и условно ринимается равной 20 м. Удельная активность радия в горных породах и рыхлых отложениях, алегающих глубже нижней границы эффективной толщи, в обычных условиях при оценке еогенного радонового потенциала территории не учитываются.

Для оценки величины нами предлагается методологический подход, основанный на

наличии закономерной связи между радиоактивностью приповерхностных отложений и их геолого-генетическим типом. Для каждого типа отложений, слагающих эффективную толщу на исследуемой территории, определяется значение параметра А^в качестве которого предлагается использовать верхнюю границу интервала «3 сигма»:

+ (4)

где А- среднее значение удельной активности радия в пробах данного типа грунта; о -стандартное отклонение удельной активности радия в данном типе грунта.

Территория ранжируется по параметру А^™ следующим образом: I ранг - <40 Бк/кг; И ранг - в эффективной толще присутствуют грунты, характеризующиеся 40 <А^ <100 Бк/кг; III ранг - в эффективной толще присутсвуют грунты с А>100 Бк/кг.

Результаты измерения плотности потока радона из грунтов, как указывалось выше, позволяют выявить радоновые аномалии, обусловленные, возможно, конвективным переносом радона в геодинамически активных зонах. Верхней границей фоновых колебаний ППР в пределах Восточно-Европейской платформы является значение ППР, равное 150 мБк/м2с (усредненное не менее чем по 20 точкам измерения). На этой основе можно выделить два ранга по параметру ППР: I ранг - ППР < 150 мБк/м2с; II ранг - на территории присутствуют участки с ППР > 150 мБк/м2с. | Категории геогенного радонового потенциала в зависимости от сочетания рангов входных: величин приведены в таблице 6.

Таблица 6. Категории геогенного радонового потенциала (ГРП) территории в зависимости от

сочетания рангов входных величин (ЛдПР и ППР)

Наибольшее Наибольшее значение удельной активности радия (Ав грунтах

усредненное значение «эффективной толщи», Бк/кг

ППР на участках, мБк/м2с I ранг II ранг III ранг

<40 40-100 > 100

I ранг < 150 низкий умеренный высокий

II ранг > 150 высокий высокий высокий

В качестве элементарных территориальных единиц для картирования геогенного радонового потенциала территории нами предлагается использовать кадастровое территориальное деление территории России. Каждому кадастровому кварталу, в зависимости от сочетания входных

параметров, присваивается значение геогенного радонового потенциала (низкий, умеренный, средний), при этом радоновый потенциал квартала в целом определяется по наибольшим значениям и ППР, зафиксированным в пределах квартала, как показано на рис. 12.

Рис. 12. Ранжирование территории по показателям ППР (а) и оценка показателя

тотенциальной радоноопасности для каждой элементарной территориальной единицы (б). На зисунке (12а): синим цветом выделены области, где присутствуют грунты П-го ранга по срасными точками обозначены участи с аномальными значениями ППР (П-ой ранг по ППР), эимскими цифрами обозначен ранг кадастровых кварталов по (первая цифра) и по ППР

'вторая цифра через дефис). На рисунке (126): оттенками болотного цвета показаны градации ^оказателя потенциальной радоноопасности от светлого (низкий), до темного (высокий).

Преимущества предлагаемого подхода (использования кадастрового деления) определяются, ю-первых, четкой привязкой границ кадастровых кварталов к местности и координатной системе, п'О удобно на практике. Во-вторых, на основе кадастрового реестра объектов капитального :троительства можно накапливать информацию как по результатам инженерно-экологических рысканий (измерения и ППР) и санитарно-гигиенических обследований зданий (измерения эднцентрации радона в помещениях), так и по заболеваемости населения. В-третьих, опыт )екоторых других развитых стран показывает, что в перспективе степень радоноопасности Территорий может и должна влиять на стоимость недвижимости и земли, что, гак или иначе, 1елает необходимым привязку результатов оценки потенциальной радоноопасности к адастровому делению.

На основе предложенной методологии была построена карта геогенного радонового ютенциала Москвы (рис. 13). Для характеристики удельной активности радия в грунтах [сследуемой территории использованы результаты изучения природной радиоактивности грунтов Лосквы, полученные нами ранее [Микляев и др., 2001; Петрова 2011]. Участки с аномальными начениями ППР взяты в соответствии с Картой плотности потока радона на территории Москвы Микляев и др., 2012, 2013] (см. рис. 10). Каждому кадастровому кварталу, в зависимости от

сочетания входных параметров, присваивалось значение геогенного радонового потенциала территории в соответствии с алгоритмом, описанным выше.

Рис. 13. Карта геогенного радонового потенциала Москвы. Радоновый потенциал: 1 - низкий; 2 - умеренный; 3 - высокий; 4 - нет данных (парковые зоны).

I

Высокий геогенный радоновый потенциал присвоен кадастровым кварталам в пределах которых зафиксированы аномальные значения ППР. Кварталы в пределах которых в эффективной толще присутствуют юрские глины, характеризующиеся параметром в интервале 40-100

к/кг, обладают умеренным радоновым потенциалом. Остальная территория города арактеризуется низким радоновым потенциалом.

Область применения карт геогенного радонового потенциала не ограничивается строительной траслью. Эти карты необходимы также муниципальным органам власти для градостроительного гланирования и знания экологической ситуации в населенном пункте (округе, районе). Также анные материалы могут представлять интерес для кадастровых органов, а также для страховых омпаний, т.к. могут влиять на стоимость земли и на размеры страховых премий. Кроме того, акие карты могут (и в перспективе должны) лечь в основу стратегии ограничения облучения аселении России от природных источников ионизирующего излучения в части защиты от радона. 1, наконец, карты радонового потенциала являются ресурсом, направленным на предоставление нформации гражданам страны интересующимся радоновой обстановкой в том или ином районе, читывая последнее, такие карты с обязательным сопроводительным текстом, трактующим их одержание, должны быть оформлены в виде интерактивного интернет-ресурса, простого в спользовании, постоянно обновляемого, и, главное, находящегося в свободном доступе.

Оценка потенциальной радоноопасности участков строительства на проектном этапе является олее узкой задачей по сравнению с картированием радонового потенциала территорий. Данный ид исследований выполняется в рамках инженерно-экологических изысканий на стадии азработки проекта в масштабе 1:500 - 1:5 ООО. Цель такой оценки на основе комплекса перативных измерений ответить на вопрос - присутствуют ли на данном конкретном участке ризнаки потенциальной радоноопасности или нет.

Как было показано в предыдущих главах, закрепленный в существующих методических окументах подход к оценке потенциальной радоноопасности территорий, основанный на днократном измерении ППР с поверхности грунта до начала строительных работ в случайный ериод времени, не может однозначно характеризовать радоноопасность территории. Во-первых, становленное в ОСПОРБ-99/2010, нормируемое значение ППР из грунтов на участке роительства - по сути, должно быть среднегодовым значением ППР из грунтов основания в омещения здания при условии отсутствия радонозащиты [Крисюк и др., 1996/97; Маренный и р., 2006]. Во-вторых, для оценки потенциальной радоноопасности необходимо учитывать также аспределение удельной активности радия в геологическом разрезе. Таким образом, соблюдая ействующие санитарные нормы и правила, и при этом, не нарушая физического смысла спользуемых величин, оценку потенциальной радоноопасности участков строительства следует роводить на основе определения среднегодового значения ППР из грунтов основания роектируемого здания.

Среднегодовое значение ППР из грунтов основания можно оценить, по крайней мере, риблизительно, на основе достаточно простых расчетов. Как показано в диссертации (см. главу 4 5), в условиях фоновых радоновых полей, т.е. при преимущественно диффузионном переносе

радона в массиве грунтов, усредненная плотность потока радона из грунтов почти детерминировано определяется концентрацией радия и коэффициентом эманирования грунтов основания здания [Микляев и др., 2008; 2013].

На основе проведенных исследований предложено простое соотношение для расчета среднегодового значения ППР из грунта, вытекающее из соотношения (3) при условии диффузионного переноса радона в массиве:

ППРр = 1000 (5)

где ППРр - расчетная величина плотности потока радона из грунта, мБк/м2с; А- удельная активность радия-226 в грунте, определенная по дочерним продуктам распада в условиях отсутствия радиоактивного равновесия, Бк/кг; Кэм - коэффициент эманирования, отн. ед.; р -плотность грунта, кг/м3; X - постоянная распада радона, 1/с; / - длина диффузии радона, м.

Длина диффузии радона в реальных грунтах колеблется в ограниченных пределах от 0,5 до 1,5 м, эту величину можно условно принять постоянной, равной 0,8 м для слабопроницаемых глинистых грунтов, и 1,4 м для хорошо проницаемых отложений. Тогда подставляя в соотношение (5) численные значения постоянных величин X и /, получаем упрощенную расчетную формулу:

ППРр = к Ад^ ~~—р = (6

где Пя„ - радоновый потенциал грунта, согласно [Гулабянц 2013]; к - коэффициент, зависящий о длины диффузии радона в грунтах, равный 0,002 для слабопроницаемых глинистых грунтов и 0,003 для хорошо проницаемых отложений,

Результаты расчета плотности потока радона по формуле (6) показывают хорошу] сходимость как со среднегодовыми значениями ППР, определенными на экспериментальны • площадках (см. главу 3), так и с усредненными данными, полученными по результатам обобщения измерений ППР на территории Москвы [Микляев и др, 2008].

Для проведения расчетов необходимо определить удельную активность радия, коэффициен эманирования и плотность грунтов в каждом литологическом слое (инженерно-геологическо элементе) на исследуемом участке. Определение перечисленных выше параметров проводится образцах, отобранных из инженерно-геологических скважин, из каждого литологического ело грунта (инженерно-геологического элемента), слагающего разрез участка. Глубина опробовани определяется проектной глубиной заложения подземной части здания, и в общем случае должн быть на 3,0 м глубже проектируемой отметки заглубления подземной части здания. Вс параметры, входящие в расчетную формулу (6), кроме коэффициента эманирования, определяютс в настоящее время в ходе инженерных изысканий для строительства. Отметим, что измерени удельной активности радия в грунтах на разных глубинах до отметки проектируемой подошвь

отлована в настоящее время предусмотрено действующими нормативно-методическими окументами на участках застройки для проверки соответствия грунтов нормативным ебованиям по эффективной удельной активности природных радионуклидов в грунтах, однако е предусмотрено для проведения оценки потенцихчыюй радоноопасности участков гроительства.

Учитывая постоянство коэффициентов эмалирования для грунтов, обладающих однородным ставом и генезисом, и независимость этого показателя от внешних условий, при расчетах 'личины ППРр целесообразно использовать усредненные (репрезентативные) значения эффициентов эманирования грунтов различного состава, определенные в рамках данной ссертационной работы.

Максимальное из полученных на участке расчетных значений ППР - (ППРр)тах сравнивается с рмируемым уровнем ППР для строительных площадок, установленным ОСПОРБ-99/2010.

Однако оценка потенциальной радоноопасности территорий по расчетной величине ППРр жет быть выполнена только в условиях фоновых радоновых полей, при преобладающем 1ффузионном механизме переноса радона, когда плотность потока радона определяется ключителыю интенсивностью радоновыделения грунтов. В случае если на участке по тем или 1ым причинам формируются аномальные радоновые поля, поток радона из грунтов в здания актически не зависит от удельной активности радия в грунтах. Таким образом, для оценки тенциальной радоноопасности участков строительства, кроме определения величины ППРр, обходимо проведение полевых измерений плотности потока радона с целью выявления зможных аномалий радонового поля.

На основе результатов наших исследований предложен критерий выявления аномальных юновых полей, основанный на сравнении измеренных и расчетных значений ППР. Опыт следований показывает, что в условиях фоновых радоновых полей среднее значение измеренной ютности потока радона с поверхности грунта с учетом неопределенности результата (ППРц+А) лжно в целом соответствовать расчетной плотности потока радона ППРр на участке. Показано, о с учетом временных колебаний значений ППРц, и неопределенности результатов расчета 'Ре, измеренное значение на фоновых участках может превышать расчетное не более чем в 3 а. Более существенное превышение измеренной величины ППРц над расчетной величиной 'Рр свидетельствует об аномальном радоновом поле на участке, так как измеренные потоки юна в данном случае явно не обеспечиваются запасом радия в грунтах. Таким образом, можно ормулировать основное условие отнесения радонового поля на участке к аномальному типу в де неравенства:

СППРи + Д) > 3 * (ППРр)„,ах (7)

где ППРц - измеренное среднее значение ППР, Д - неопределенность оценки измеренног среднего значения ППР, (ППРр)„ах-максимальное расчетное значение ППР на участке.

На участках, где выполняется неравенство (7), радоновое поле является аномальным; противном случае, радоновое поле на участке следует считать фоновым.

Обобщая все сказанное выше, представим алгоритм оценки потенциальной радоноопасноят участков строительства, основанный на предложенных выше подходах. Алгоритм состоит из тре. основных блоков - полевого, лабораторного и камерального, за которыми следует уж непосредственно оценочная часть.

Полевые исследования включают в себя экспонирование накопительных камер дл определения ППР с поверхности грунта, а также отбор проб грунта из инженерно-геологически скважин для последующего определения удельной активности радия, и др. свойств грунтов Проведение измерений ППР (экспонирования накопительных камер), возможно только пр благоприятных условиях. Если условия не благоприятны для измерений (грунт перекры искусственными или естественными покровами, переувлажнен и т.д.), то выясняется возможност изменить условия, например, провести инженерную подготовку территории, или перенест измерения на период с более благоприятными условиями. В случае невозможности изменени условий на участке или переноса измерений, оценку потенциальной радоноопасности допустим проводить без непосредственных полевых измерений ППР, только по результатам определени величины ППРр, при условии, что участок находится на территории, характеризующейся низки радоновым потенциалом.

Лабораторные исследования заключаются в измерении активности радона в угле определении значений ППР в контрольных точках (при использовании метода сорбции радона н активированный уголь), а также в измерении удельной активности радия в образцах грунт Камеральный блок включает в себя оформление результатов полевых и лабораторны исследований, расчет статистических параметров распределения ППР, определение среднег измеренного значения ППР с учетом неопределенности оценки {ППРц + Д), определени расчетного значения плотности потока радона из грунтов (ППРр)тах.

На заключительном этапе проводится оценка потенциальной радоноопасности участк строительства. В случае если на участке зафиксировано аномальное радоновое поле, (выполняете условие 7), он считается потенциально радоноопасным. Участки с аномальным радоновым поле, относятся к потенциально радоноопасной категории, независимо от конкретных значени параметров ППРр и ППРц. В случае если условие (7) не выполняется, оценка потенциально радоноопасности проводится на основе расчетного значения плотности потока радона (ППРр)та Если величина (ППРр)тах превышает уровни, установленные действующими санитарным правилами (ППРн), то на участке присутствуют признаки потенциальной радоноопасности, т.е. о

акже считается потенциально радоноопасным. В противном случае участок относится к ¡езопасной категории.

Предложенный алгоритм [Микляев и др., 2014] позволяет провести оценку потенциальной адоноопасности участков строительства с учетом распределения источников радоновыделения в азрезе, а также возможного формирования аномальных радоновых полей. Использование в ачестве основного параметра для оценки радоноопасности расчетного значения ППР, снованного на стабильных во времени и пространстве значениях удельной активности радия в рунтах, позволяет существенно повысить достоверность оценки потенциальной радоноопасности.

Таким образом, на основе проведенных исследований разработаны научные основы оценки отенциальной радоноопасности территорий, и предложены новые подходы, позволяющие ущественно повысить достоверность оценки при минимизации материальных затрат. Результаты, олученные в ходе исследований проведенных в рамках данной диссертации, положены в основу азрабатываемых в настоящее время под эгидой Федерального медико-биологического агентства оссии Методических рекомендаций «Оценка потенциальной радоноопасности земельных частков под строительство жилых, общественных и производственных зданий» [Микляев и др., 014] .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые показано, что эманирование дисперсных грунтов не зависит от их температуры и зажности среды (в диапазоне значений, характерных для верхней части земной коры), а пределяется формой нахождения радия и микроструктурными особенностями грунта

рисутствием в грунтах частиц, размер которых сопоставим с пробегом атомов отдачи радона в еде, т.е. менее 0,1 мкм).

2. Установлено, что величина плотности потока радона с поверхности грунта определяется роцессами газообмена между подпочвенным и атмосферным воздухом в зоне активного

зообмена с атмосферой (специфическом пограничном грунтовом слое, мощностью 1,5-3,0 м), и спытывает высокоамплитудные временные колебания, в связи с чем не может применяться в честве однозначной характеристики интенсивности поступления радона из грунтов основания в одземную часть проектируемого здания.

3. Выявлено, что поле плотности потока радона платформенных территорий обладает скретной пространственной структурой и подразделяется на фоновую и аномальную ставляющие, при этом радоновые аномалии формируются в геодинамически активных зонах и язаны с аномальными деформациями земной поверхности. Зоны аномальных радоновых полей -иболее важный критерий при оценке радоноопасности территорий.

4. Показано, что вне геодинамически активных зон (фоновые участки) стационарное радоновое поле грунтов определяется содержанием в грунтах радия и их коэффициентом эманирования, при этом транзитный перенос радона из более глубоких горизонтов (поступление «глубинного» радона) отсутствует, что позволяет проводить оценку потенциачыгой радоноопасности на основе информации о концентрации радия в грунтах.

5. Установлено, что потенциальная радоноопасность платформенных территори" определяется двумя факторами: 1) наличием в геологической среде (до глубины планируемог инженерно-хозяйственного освоения) пород с повышенным содержанием радия; 2) наличие»* геодинамически активных зон, в пределах которых могут формироваться аномальные радоновы поля. Оценка потенциальной радоноопасности территорий должна заключаться в выявлении картировании данных объектов.

6. Предложена новая концепция оценки радоноопасности территорий, на основе которо построена Карта геогенного радонового потенциала Москвы, а также предложены новы методические подходы к оценке потенци&чьной радоноопасности участков строительства.

ПУБЛИКАЦИИ, В КОТОРЫХ ОТРАЖЕНО ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи и публикации в журналах по перечню ВАК России

1. Зиангиров Р. С., Медведев О. П., Микляев П. С. Содержание радионуклидов естественног происхождения в грунтах г. Москвы // Геоэкология, 1999, № 4. С. 321-327.

2. Микляев П. С., Петрова Т. Б., Охрименко С. Е. Новые аспекты оценки потенциально радоноопасности территорий строительства//Аппаратура и новости радиационны измерений (АНРП), 2003, № 4. С. 63-71.

3. Микляев П. С. Зиангиров Р. С. Закономерности эксхаляции радона из грунтов в атмосфер на территории Москвы // Геоэкология, 2004, № 3. с. 244-250.

4. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Охрименко С.Е. Исследования коэффициента эманировани грунтов г. Москвы //Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2005, № 2. С 30-38.

5. Микляев П.С. Что делать? Или «радоновый» кризис в радиационных изысканиях./ Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2005, № 3. С. 60-64.

6. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Учет эманирования грунтов и почв при измерениях радия-22 на спинтилляционных гамма-спектрометрах//Аппаратура и новости радиационны измерений (АНРИ), 2006, №3. С. 45-50.

7. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Механизмы формирования потока радона с поверхности почв подходы к оценке радоноопасности селитебных территорий//Аппаратура и новост радиационных измерений (АНРИ), 2007, №2. С.2-17.

8. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Цапалов A.A. Принципы оценки потенциально радоноопасности территорий//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ) 2008, №4. С. 14-19.

9. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Влияние влажности на эманирования песчано-глинисты пород//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2009, №1. С. 53-57.

10. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Власов В.К. и др. Влияние свойств глинистых пород н' эманирование// Вестн. Моск. ун-та. Серия 2. Химия, 2009, Т.50, №5. С. 392-395.

П.Микляев П.С., Петрова Т.Б. Исследования эмалирования глинистых пород по радону// Геоэкология, 2010, №1. С. 13-22.

12. Маренный A.M., Микляев П.С., Петрова Т.Б., Маренный М.А., Пенезев A.B., Козлова Н.В. Временные флуктуации плотности потока радона на территории Москвы//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2011, №1. С. 23-36.

П.Микляев П.С., Петрова Т.Б., Цапалов A.A. Опыт применения изотопного геохимического метода для исследования условий переноса радона к дневной поверхности//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2012, № 1. С. 15-21.

14. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Макеев В.М., Казеев А.И., Петрова O.A. Роль микроструктуры глинистых пород в формировании их эмалирующей способности //Геоэкология, 2012, № 3. С. 263-269.

15. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Маренный М.А., Маренный A.M., Дорожко A.JI., Макеев В.М. Карта плотности потока радона на территории Москвы//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2012, №3. С. 15-24.

16. Цапалов A.A., Микляев П.С., Петрова Т.Б. Принцип обнаружения участков с активной геодинамикой на основе анализа отношения активностей Pb-210/Ra-226 в пробах грунта//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2013, №1. С. 9-11.

П.Микляев П.С., Макаров В.И., Дорожко А.Л., Петрова Т.Б., Маренный М.А., Маренный A.M., Макеев В.М. Радоновое поле Москвы //Геоэкология, 2013, №2. С. 172-187.

18. Климшин A.B., Антипин А.Н., Микляев П.С., Петрова Т.Б., Цапалов A.A. Влияние уровня грунтовых вод на перенос радона в почвенном воздухе на полигоне в Екатеринбурге// Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2014, № 2. С. 45-52.

19. Маренный A.M., Микляев П.С., Пенезев A.B., Цапалов A.A. Комплексные мониторинговые исследования формирования радоновых полей грунтовых массивов. Часть 1 программа и организация исследований//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2014, №4. С.33-38.

20. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Климшин A.B., Смирнова А.П. Картирование геогенного радонового потенциала (на примере территории Москвы)//Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ), 2015, №1. С. 2-13.

Статьи в непериодических изданиях и сборниках

21.3иангиров Р. С., Микляев П. С. Изменение условий эксхаляции радона при отрыве котлованов/ Мат-лы Общеросс. конф. «Риск - 2000». - М.: Аникл, 2000, с. 76-78

22. Микляев П. С., Зиангиров Р. С. Влияние природных факторов па плотность потока радона из грунта / Сергеевские чтения. Выпуск 3 - М.: ГЕОС, 2001. С. 118-123

23. Зиангиров Р. С., Микляев П. С. Основные закономерности эксхаляции радона в условиях г. Москвы / Сергеевские чтения. Выпуск 4 - М.: ГЕОС, 2002. С. 208-214

24. Микляев П. С., Зиангиров Р. С. Основные факторы, определяющие поток радона в атмосферу в условиях г. Москвы/ Мат-лы Междунар. конф. «Проблемы современной инженерной геологии» в рамках X Толстихинских чтений. СПб: 2002.

25. Микляев П. С., Петрова Т. Б. Коэффициент эманирования грунтов Москвы / Сергеевские чтения. Выпуск 6 - М.: ГЕОС, 2004. С. 409-413.

26. Микляев П. С. Петрова Т. Б. Коэффициент эманирования и формы нахождения радона в грунтах. Вопросы инженерной и экологической геологии: Мат-лы годичн. собрания «К 25-летию секции инженерной геологии МОИП» / Под ред. В. Т. Трофимова и В. П. Широкова. - М: Изд-во МГУ, 2004. С.64 - 68.

27. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Определение удельной активности "6Ra в образцах горных пород и грунтов на сцинтилляционных гамма-спектрометрах/ Мат-лы XII совещания «Спектрометрический анализ. Аппаратура и методы обработки на ПВЭМ». 21-25 ноября 2005 г. ФГОУ «ГЦКПИ». Обнинск: 2005. С. 285-292

28. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Радионуклиды семейства 238U в осадочных породах Московского региона / В сб. «Природа Москвы и Московской области» к 200-летию МОИП. М.: 2005. с. 54-57.

29. Микляев П.С., Баннов Ю.А., Петрова Т.Б., Томашев A.B. Проблемы оценк радоноопаености на территории Москвы/ Сергеевские чтения. Выпуск 8 - М.: ГЕОС, 2006 С. 187-190.

30. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Проблемы измерения удельной активности 226Ra в грунтах Сергеевские чтения. Выпуск 8 - М.: ГЕОС, 2006 С. 191-195.

31. Микляев П. С., Петрова Т. Б. Фоновая радиоактивность геологической среды Москвы Оценка и управление природными рисками: Мат-лы Всеросс. конф. «Риск-2006». - М. Изд-во РУДН, 2006. С. 273-275

32. Петрова Т. Б., Власов В. К., Микляев П. С. К вопросу о нормативных уровнях радиационно-экологических изысканиях в строительстве / Сергеевские чтения. Выпуск 8 М.: ГЕОС, 2006. С. 200-205.

33. Микляев П. С., Зиангиров Р. С., Петрова Т. Б. Влияние особенностей геологической средь на радоноопасность в городах/ Мат-лы Международн. конф. "Город и геологически опасности". Часть I, ВНИИГ им. Веденеева. СПб, 2006. С. 247-251.

34. Микляев П.С. К вопросу об оценке потенциальной радоноопаености в строительстве Строительная физика в XXI веке: Мат-лы научно-техн. конф./ Под ред. И. JI. Шубина. - М. НИИСФ РААСН. 2006. С.505-507.

35. Микляев П.С, Петрова Т.Б. Закономерности распределения радионуклидов в геологическо среде Москвы/ Инженерные изыскания в строительстве/ Мат-лы I Общеросс. конф изыскательских организаций. Часть II. М: ОАО «ПНИИИС». 2006, стр. 3-12

36. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Анисимова Н.Г. Соотношение активностей 226Ra/ 238U ка индикатор современного растворения карбонатных отложений на территории Москвы Сергеевские чтения. Выпуск 9 - М.: ГЕОС, 2007. С. 141-144.

37. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Анисимова Н.Г. Новые подходы к оценке радоноопасност территорий строительства/ Инженерные изыскания в строительстве. Мат-лы III Общерос конф. изыскательских организаций. М: ОАО» ПНИИИС». 2008. С. 202-206.

38. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Баннов Ю.А. Анисимова Н.Г. Механизмы формировани потока радона с поверхности почв на платформенных территориях/ Сергеевские чтени Выпуск 10- М.: ГЕОС, 2008. С. 235-240.

39. Miklyaev P.S. & Petrova T.B. Causes of space-time fluctuations of soil radon flux density / Th 33rd International Geological Congress/ Oslo/ 6-14 august 2008/ EGG-03 Geological aspects о radon risk mapping, 9th symposium (GARRM 9). 2008.

40. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Анисимова Н.Г. Физико-геологическая модель перенос радона в приповерхностных породах и почвах / Сергеевские чтения. Выпуск 11 - М. ГЕОС, 2009. С. 195-199.

41. Микляев П.С., Макеев В.М., Петрова Т.Б., Дорожко А.Л. Радоновое поле в предел; Сетуньско-Измайловской зоны структурных несогласий (г. Москва) / Проблемы снижени природных опасностей и рисков. Мат-лы Международн. научно-практ. конф. «Геориск 2009». Том 1. М.: РУДН., 2009. С. 241-246.

42. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Макеев В.М. Проблемы нормирования в радиационно экологических изысканиях для строительства / Сергеевские чтения. Выпуск 12 - М. ГЕОС, 2010. С. 150-155.

43. Макаров В.И., Макеев В.М., Дорожко А.Л.,. Микляев П.С, Григорьева С.В. Тектоника радоновое поле мегаполиса Москва / Сб. статей по мат-лам совещания «Сейсмологически наблюдения на территории Москвы и Московской области». ГС РАН, 2011. С. 122-126.

44. Макеев В.М., Микляев П.С., Коробова И.В. Неотектонические деформации северо западной части Восточно-Европейской платформы/ Проблемы сейсмотектоники. Воронеж Москва, 2011. С. 318-322.

45. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Дорожко А.Л., Макеев В.М. Принципы оценки потенциально радоноопаености территорий на предпроектных этапах строительства/ Сергеевские чтени Выпуск 14- М.: РУДН, 2012. С. 350-355.

46. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Макеев В.М., Дорожко А.Л. Опыт картирования плотност потока радона с поверхности грунта на территории Москвы/ Проблемы снижени

природных опасностей и рисков: Мат-лы Междунар. научно-практ. конф. «Геориск-2012». Т. 1.-М. РУДН, 2012. С. 143-148.

47.Микляев П.С., Петрова Т.Б., Климшин A.B., Макеев В.М. К вопросу о причинах формирования радоновых аномалий в Москве/ Сергеевские чтения. Выпуск 16 - М.: РУДН, 2014. С. 443-447.

48. Петрова Т.Б., Микляев П.С., Климшин A.B. Исследования естественной радиоактивности геологической среды/ Сергеевские чтения. Выпуск 16 - М.: РУДН, 2014 с. 459-463.

49. Miklyaev Р, Petrova Т., and Klimshin A. The Map of Radon Hazard of Moscow/ Engineering Geology for Society and Territory - Volume 5, DOI: 10.1007/978-3-319-09048-1, © Springer International Publishing. Switzerland 2015. p. 919-923

50. Микляев П.С., Маренный A.M., Цапалов A.A., Пенезев A.B. Результаты мониторинга параметров радонового поля на экспериментальных площадках/ Евразийский союз ученых. Науки о Земле. 2015а. №2. (подано в печать).

Тезисы докладов

51.Томашев A.B., Микляев П.С., Охрименко С.Е., Петрова Т.Б., Лисунова В.В., Часовских Н.М., Казаров В.Н. Оценка содержания радионуклидов естественного происхождения в грунтах г. Москвы/ Мат-лы совещания «Некоторые проблемы облучения населения природными источниками излучения». Минздрав России. М. 1997

52. Зиангиров Р. С., Медведев О. П., Микляев П. С. Методика и оборудование, применяющиеся при радиационпо-экологических изысканиях подразделениями Мосгоргеотреста/ Материалы совещания «Геотехника-99». Пенза. 1999

53. Микляев П. С. Особенности механизма поступления радона к дневной поверхности в условиях г. Москвы/ Мат-лы научно-практ. конф. «Актуальные проблемы ограничения облучениянаселения от природных источников ионизирующего излучения. Радон - 2000». 18-20 апреля 2000 г. - М.; (Под ред. Голикова В. Я. и Крисюка Э. М.). 2000. С. 65-66

54. Микляев П. С., Курбатов М. С., Томашев А. В., Охрименко С. Е., Петрова Т. Б., Казаров В. Н. Роль природных факторов при оценке радоноонасности территорий/ Тр. IX Междунар. конф. "Новые информационные технологии в экологии и медицине" (IT + МЕ'2001). Украина. Крым. Ялта-Гурзуф. 1 июня - 10 июня 2001 г. Запорожье. 2001. С. 295-296.

55. Микляев П. С., Петрова Т. Б. Определение коэффициента эманирования грунтов/ Тезисы докл. VI Международного совещания ППСР - 2003. М: 2003.

56. Петрова Т.Е., Микляев П.С., Власов В.К., Охрименко С.Е., Семешок О.В. Содержание Cs137 в почвах Москвы./ Мат-лы междунар. конф. «Экология человека в мегаполисе XXI века». М: 2004.

57. Микляев П.С. Проблемы оценки радоноопасности территорий городской застройки/ Инженерные изыскания в строительстве (Мат-лы научно-практ. конф. молодых специалистов). М: ФГУП ПНИИИС. 2005. С. 75-76

58. Miklyaev Р., Petrova Т. Radon hazard in Moscow, Russia/ IAEG2006 Engineering geology for tomorrow's cities. Abstracts of the 10th IAEG International Congress Nottingham United Kingdom 6-10 September 2006. p. 71.

59. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Организация комплексного мониторинга радона в системе сооружение - геологическая среда/ Мониторинг геологических, литотехпических и эколого-геологических систем: Тр. Междунар. конф. Москва, геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 24-25 мая 2007 г. Под ред. В.Т. Трофимова и В.А. Королева. -М.: Изд-во МГУ, 2007. С. 115-116.

60. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Определение коэффициентов эманирования почв и грунтов/ Тезисы докл. X Международного совещания ППСР - 2007. Москва: 2007

61. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Проблемы оценки радоноопасности участков строительства/ Тезисы Научно-практ. семинара «Радон в геологоразведке и экологии» (24-25 октября 2007 г.). Ядерно-геофизическое общество. М, 2007

62. Микляев П.С., Петрова Т.Б. К вопросу о подходах и методах, применяемых при оценке потенциальной радоноопасности участков строительства/ Актуальные вопросы

обеспечения радиационной безопасности на территории Российской Федерации. Сб. докл. тезисов конф. -М., 2007. С. 65-68.

63. Микляев П.С. Петрова Т.Б. Экспериментачьные исследования эмалирующей способност глин/ Шестая Российская конференция по радиохимии. Радиохимия-2009: Тезисы докл Москва, 12-16 октября 2009 г. - Озерск: ФГУП «ПО «Маяк», 2009. С. 324-325.

64. Маренный A.M., Микляев П.С., Петрова Т.Б., Маренный М.А. Временные колебани плотности потока радона с поверхности грунта/ Актуальные вопросы радиационно! гигиены: сб. тезисов конф. СПб, 2010. С. 100-101.

65. Маренный А .М., Андреев Н.М., Астафуров В.И., Губин А.Т.. Дмитриев В.А., Маренньн М.А., Микляев П.С., Нефедов H.A., Пенезев A.B., Петрова Т.Б. Интегральные измерени средней объемной активности радона в помещениях населенных пунктов Челябинско! области /Актуальные вопросы радиационной гигиены: сб. тезисов конф. СПб, 2010. С. 98 99.

66. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Петрова O.A., Макеев В.М., Казеев А.И. Влияни микроструктуры глин на эманирование / Тезисы Всеросс. конф. «Радиохимия - наук настоящего и будущего» посвященной 100-летию со дня рождения Ан. Н. Несмеянова. 1 апреля 2001 г Москва. МГУ. 2011.

67. Петрова Т.Б., Микляев П.С., Маренный М.А., Маренный A.M., Козлова Н.В. Оценк пространственного распределения мощности дозы гамма-излучения на территории Москв / Тезисы Всеросс. конф. «Радиохимия - наука настоящего и будущего» посвященной 100 летию со дня рождения Ан. Н. Несмеянова. 13 апреля 2001 г Москва. МГУ. 2011.

68. Шкуропат Д.И, Пенезев A.B., Петрова Т.Б., Микляев П.С. Оптимизация пробоподотовки измерений удельной активности EPH в пробах грунта/ ХП-е Междунар. совещани «Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии (ППСР-2011)» Тезисы докл. С Петербург 12-14 октября 2011 г. С. 29.

69. Miklyaev P.S., Dorozhko A.L., Makarov V.l., Makeev V.M., Petrova T.B., Marenny A.M. Rado Field of Moscow / Environmental Geosciences and Engineering Survey for Territory Protectio and Population Safety. International Conference under the aegis of IAEG. EngeoPro-2011 Moscow. Abstracts to Proceedings/ Moscow/ 06-08/09/2011. p. 214

70. Дорожко A.Jl., Микляев П.С.. Радоновое поле платформенных территорий на примере Москвы. / Междунар. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы современной геологи геохимии и географии». Тезисы докладов. Брест, 28-30 сентября 2011.

Нормативные документы

71. Микляев П.С. Радиационно-экологические исследования / Инструкция по проведени инженерно-геологических и геоэкологических изысканий в г. Москве/ Ильичев В.. (руководитель), Игнатова О.И., Лавров И.В., Мариупольский Л.Г., Михеев В.В., Петрухи В.П., Трофименков Ю.Г., Майоров С.Г., Зиангиров P.C., Кошелев А.Г., Осипов В.И Галицкая И.В., Макаров В.И., Рагозин А.Л., Позднякова И.А., Батрак Г.И., Орлов М.С Труфманова Е.П. М.: Москомархитектура, 2004.

72. Микляев П.С. Оценка потенциальной радоноопасности участков строительства (проект находится в стадии метрологической аттестации)/ Маренный A.M. (руководитель Цапалов A.A., Пенезев A.B., Быстрых Д.С., Стамат И.П., Петрова Т.Б., Маренный М.А Шкуропат Д.И., Антропов С.Ю., Климшин A.B., Янкин A.C., Щелкунов A.B., Ярын В.П., Киселев С.М. М.: ФМБА России, 2014.

Подписано в печать 01.04.2015 г. Формат А5 Бумага офсетная. Печать цифровая. Тираж 100 Экз. Заказ № 4429-4-15 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-кт, д.28 Тел. 8-495-782-88-39