Том 39, номер 01, статья № 10

Аннотация:

Исследование содержания радиоактивных газов в атмосфере важно для оценок их опасности для здоровья населения и газообмена между почвой и атмосферой. На территории России проводится крайне мало измерений объемной активности радона (²²²Rn) и торона (²²⁰Rn). В данной работе обобщаются результаты их мониторинга в фоновом районе Томской области за 2020–2024 гг. Показано, что среднегодовые значения объемной активности радона находятся в диапазоне 10,7–14,3 Бк/м³, максимальные могут достигать 81 Бк/м³. Для торона характерны меньшая изменчивость средних значений (8,9–11,8 Бк/м³) и более низкая максимальная объемная активность (65 Бк/м³). Выявлен хорошо выраженный суточный ход концентрации радона и его отсутствие у торона. Наблюдаются и значительные различия в годовом ходе объемной активности этих газов. Хотя основной максимум фиксируется у обоих газов в июле, у ²²²Rn имеется вторичный максимум в холодный период года. Установлено, что с 2020 по 2024 г. медленно нарастала объемная активность как радона, так и торона. Содержание ²²²Rn увеличивалось со скоростью 0,5 Бк/м³ в год, ²²⁰Rn – 0,2 Бк/м³ в год. Как в суточном и годовом ходе, так и в многолетней динамике значение объемной активности ²²²Rn выше, чем ²²⁰Rn. Приведенные в статье данные будут полезны при выборе диапазона и неопределенности разрабатываемых новых приборов или защиты от радиационного излучения, оценке вероятности появления того или иного явления.

Ключевые слова:

атмосфера, воздух, газы, концентрация, радон, состав, торон

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Nazadoff W.W. Radon transport from soil to air // Rev. Geophys. 1992. V. 30, N 2. P. 137–160. DOI: 10.1029/92RG00055.
2. Porstendorfer J. Properties and behavior of radon and thoron and their decay products in the air // J. Aerosol Sci. 1994. V. 25, N 2. P. 219–263.
3. Crawford J., Chambers S.D., Williams A.G. Assessing the impact of synoptic weather systems on air quality in Sidney using radon-222 // Atmos. Environ. 2023. V. 295. P. 119537. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2022.119537.
4. Crawford J., Chambers S., Cohen D., Williams A., Griffiths A., Stelcer E. Assessing the impact of atmospheric stability on locally and remotely sourced aerosols at Richmond, Australia, using radon-222 // Atmos Environ. 2016. V. 127. P. 107–117. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.12.034.
5. Curcoll R., Àgueda A., Morguí J.-A., Cañas L., Borràs S., Vargas A., Grossi C. Estimation of seasonal methane fluxes over a Mediterranean rice paddy area using the Radon Tracer Method (RTM) // Atmos. Chem. Phys. 2025. V. 25, N 12. P. 6299–6323. DOI: 10.5194/egusphere-2024-1370.
6. Денисенко В.В., Розанов Е.В., Белюченко К.В., Бессараб Ф.С., Голубенко К.С., Клименко М.В. Возмущение ионосферного электрического поля при повышении эманации радона // Химическая физика. 2024. Т. 43, № 6. С. 72–80.
7. Muhammad A., Külahci F., Birel S. Investigating radon and TEC anomalies relative to earthquakes via AI models // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2023. V. 245. P. 106037. DOI: 10.1016/j.jastp.2023.106037.
8. Анисимов С.В., Галиченко С.В., Афиногенов К.В., Макрушин А.П., Шихова Н.М. Объемная активность радона и ионообразование в невозмущенной нижней атмосфере: наземные наблюдения и численное моделирование // Физика Земли. 2017. № 1. С. 155–170.
9. Zhang K., Feichter J., Kazil J., Wan H., Zhuo W., Griffiths A.D., Sartorius H., Zahorowski W., Ramonet M., Schmidt M., Yver C., Neubert R.E.M., Brunke E.-G. Radon activity in the lower troposphere and its impact on ionization rate: A global estimate using different radon emissions // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 15. P. 7817–7838. DOI: 10.5194/acp-11-7817-2011.
10. Rizzo A., Antonacci G., Borra E., Cardellini F., Ciciani L., Sperandio L., Vilardi I. Environmental gamma dose rate monitoring and radon correlations: Evidence and potential applications // Environments. 2022. V. 9, N 5. P. 66. DOI: 10.3390/environments9060066.
11. Tchorz-Trzeciakiewicz D.E., Rysiukiewicz M. Ambient gamma dose rate as an indicator of geogenic radon potential // Sci. Total Environ. 2021. V. 755. P. 142771. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.142771.
12. Yelizarov M., Yelizarov O., Berezovska I., Rataj M. Influence of the natural radon radiation on the spread of the COVID 19 pandemic // Sci. Rep. 2023. V. 13. P. 13–12752. DOI: 10.1038/s41598-023-39705-2.
13. Weller R., Levin I., Schmithüsen D., Nachbar M., Asseng J., Wagenbach D. On the variability of atmospheric ²²²Rn activity concentrations measured at Neumayer, coastal Antarctica // Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2014. V. 14, N 8. P. 3843–3853. DOI: 10.5194/
acp-14-3843-2014
14. Liebenberg-Enslin H., von Oertzen D., Mwananawara N. Dust and radon levels on the west coast of Namibia – What did we learn? // Atmos. Pollut. Res. 2020. V. 11, N 6. P. 2100–2109. DOI: 10.17159/caj/2020/30/1.8467.
15. Abbady A.G.E., Din K.S., Saad N. ²²²Rn and its relation with meteorological conditions and gaseous pollutants in the outdoor environment of Qena City South of Egypt // Sci. Reports. 2023. V. 13. P. 13–18307. DOI: 10.1038/s41598-023-45497-2.
16. Khan S.M., Pearson D.D., Eldridge E.L., Morais T.A., Ahanonu M.I.C., Ryan M.C., Taron J.M., Goodarzi A.A. Rural communities experience higher radon exposure versus urban areas, potentially due to drilled groundwater well annuli acting as unintended radon gas migration conduits // Sci. Rep. 2024. V. 14. P. 14–3640. DOI: 10.1038/s41598-024-53458-6.
17. Tan W., Nie Y. Radon concentration in air and evaluation of the radiation dose in villages near Shizhuyuan, Southern Hunan, China // Atmosphere. 2024. V. 15, N 7. P. 786. DOI: 10.3390/atmos15070786.
18. Glover P.W.J., Blouin M. Increased radon exposure from thawing of permafrost due to climate change // Earth’s Future. 2022. V. 10, N 2. P. E2021EF002598. DOI: 10.1029/2021EF002598.
19. Gavriliev S., Petrova T., Miklyaev P. Factors influencing radon transport in the soils of Moscow // Environ. Sci. Pollut. Res. 2022. V. 29. P. 88606–88617. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1100387/v1.
20. Miklyaev P.S., Petrova T.B., Marennyy A.M., Shchitov D.V., Sidyakin P.A., Murzabekov M.A., Lopatin M.N. High seasonal variations of the radon exhalation from soil surface in the fault zones (Baikal and North Caucasus regions) // J. Environ. Radioact. 2020. V. 219. P. 106271. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2020.106271.
21. Berezina E.V., Elansky N.F., Moiseenko K.B., Belikov I.B., Shumsky R.A., Safronov A.N., Brenninkmeijer C.A.M. Estimation of nocturnal ²²²Rn soil fluxes over Russia from TROICA measurements // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 23. P. 11695–11708. DOI: 10.5194/acpd-13-14545-2013.
22. Antonovich V.V., Antokhin P.N., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Balin Y.S., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Kozlov V.S., Kokhanenko G.P., Novoselov M.M. Station for the comprehensive monitoring of the atmosphere at Fonovaya Observatory, West Siberia: Current status and future needs // Proc. SPIE. 2018. V. 10833. P. 108337Z. DOI: 10.1117/12.2504388.
23. Алферов А.М., Блинов В.Г., Гитарский М.Л., Грабар В.А., Замолодчиков Д.Г., Зинченко А.В., Иванова Н.П., Ивахов В.М., Карабаню Р.Т., Карелин Д.В., Калюжный И.Л., Кашин Ф.В., Конюшков Д.Е., Коротков В.Н., Кровотынцев В.А., Лавров С.А., Марунич А.С., Парамонова Н.Н., Романовская А.А., Трунов А.А., Шилкин А.В. Юзбеков А.К. Мониторинг потоков парниковых газов в природных экосистемах. Саратов: Амирит, 2017. 279 с.
24. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Козлов А.В., Фофонов А.В. Эмиссия и поглощение парниковых газов луговой экосистемой южной тайги Западной Сибири: оценка вклада почвенной составляющей по данным наблюдений 2023 г. // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 9. С. 760–772. DOI: 10.15372/AOO20240906; Arshinov M.Yu., Belan B.D., Davydov D.K., Kozlov A.V., Fofonov A.V. Emission and sink of greenhouse gases in the grassland ecosystem of southern taiga of Western Siberia: Estimates of the contribution of soil flux component from observations of 2023 // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 7. P. 850–865.
25. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 777 с.
26. Chambers S.D., Williams A.G., Crawford J., Griffiths A.D. On the use of radon for quantifying the effects of atmospheric stability on urban emissions // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, N 3. P. 1175–1190. DOI: 10.5194/acpd-14-25411-2014.
27. Podstawczynska A. Differences of near-ground atmospheric Rn-222 concentration between urban and rural area with reference to microclimate diversity // Atmos. Environ. 2016. V. 126. P. 225–234. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.11.037.
28. Chen X., Paatero J., Kerminen V.-M., Riuttanen L., Hatakka J., Hiltunen V., Paasonen P., Hirsikko A., Franchin A., Manninen H.E., Petäjä T., Viisanen Y., Kulmala M. Responses of the atmospheric concentration of radon-222 to the vertical mixing and spatial transportation // Boreal Environ. Res. 2016. V. 21, N 3, 4. P. 299–318.
29. Pal S., Lopez M., Schmidt M., Ramonet M., Gibert F., Xueref-Remy I., Ciais P. Investigation of the atmospheric boundary layer depth variability and its impact on the ²²²Rn concentration at a rural site in France // J. Geophys. Res.: Atmos. 2015. V. 120, N 2. P. 623–643. DOI: 10.1002/2014JD022322.
30. Kikaj D., Chambers S.D., Kobal M., Crawford J., Vaupotič J. Characterizing atmospheric controls on winter urban pollution in a topographic basin setting using radon-222 // Atmos. Res. 2020. V. 237. P. 104838. DOI: 10.1016/j.atmosres.2019.104838.
31. Gavriliev S., Petrova T., Miklyaev P., Nefedov N. Variations in soil radon levels during winter and spring periods // Radiation Protection Dosimetry. 2020. V. 191, N 2. P. 250–254. DOI: 10.1093/rpd/ncaa162.
32. Celikovic I., Pantelic G., Vukanac I., Nikolic J.K., Živanovic M., Cinelli G., Gruber V., Baumann S., Ciotoli G., Poncela L.S.Q., Rábago D. Overview of radon flux characteristics, measurements, models and its potential use for the estimation of radon priority areas // Atmosphere. 2022. V. 13, N 11. P. 2005. DOI: 10.3390/atmos13122005.
33. Chambers S., Williams A.G., Zahorowski W., Griffiths A., Crawford J. Separating remote fetch and local mixing influences on vertical radon measurements in the lower atmosphere // Tellus. 2011. V. 63B, N 5. P. 843–859. DOI: 10.3402/tellusb.v63i5.16416.
34. Botha R., Labuschagne C., Williams A.G., Bosmane G., Brunke E.-G., Rossouw A., Lindsay R. Characterising fifteen years of continuous atmospheric radon activity observations at Cape Point (South Africa) // Atmos. Environ. 2018. V. 176. P. 30–39. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2017.12.010.
35. Crova F., Valli G., Bernardoni V., Forello A.C., Valentini S., Vecchi R. Effectiveness of airborne radon progeny assessment for atmospheric studies // Atmos. Res. 2021. V. 250. P. 105390. DOI: 10.1016/j.atmosres.2020.105390.
36. Liu C., Chen J., Zhang W., Ungar K. Outdoor radon dose rate in Canada’s Arctic amid climate change // Environ. Sci. Technol. 2024. V. 58, N 26. P. 11309–11319. DOI: 10.1021/acs.est.4c02723.
37. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Гармаш О.В., Давыдов Д.К., Демакова А.А., Ежова Е.В., Козлов А.В., Kulmala M., Lappalainen H., Petäjä T. Динамика концентрации атмосферных ионов по данным измерений в обсерватории «Фоновая» // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 1. С. 12–18. DOI: 10.15372/AOO20220102; Arshinov M.Yu., Belan B.D., Garmash O.V., Davydov D.K., Demakova A.A., Ezhova E.V., Kozlov A.V., Kulmala M., Lappalainen H., Petäjä T. Correlation between the concentrations of atmospheric ions and radon as judged from measurements at the Fonovaya Observatory // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 1. P. 36–42.
38. Смирнов В.В. Ионизация в тропосфере. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 312 с.
39. Shabek F., Kolarž P., Celikovic I., Curcic M., Janicijevic A. Interaction between radon, air ions, and ultrafine particles under contrasting atmospheric conditions in Belgrade, Serbia // Atmosphere. 2025. V. 16, N 7. P. 808. DOI: 10.3390/atmos16070808.
40. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности. Постановление Главного Государственного санитарного врача РФ № 47 от 7 июля 2009 г.