XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Радиометрическая съемка основных туристических троп Национального парка «Таганай»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Олейник А.А. 1

---

1МАОУ СОШ № 10

Середа М.С. 1Глушкова Ю.Ю. 2

---

1ФГБУ "Национальный парк "Тананай"

2МАОУ СОШ № 10

Работа в формате PDF

71 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Объект нашего исследования, Национальный парк «Таганай», расположен в западной части Челябинской области в 130 км от областного центра и примыкает к границе между Европой и Азией. Он занимает северную часть территории муниципального образования – г. Златоуст и небольшую часть площади Кусинского района, а его центром является г. Златоуст.

Лесные экосистемы горнозаводской части Южного Урала практически во всех случаях являются зонами сильного антропогенного (техногенного) воздействия. Уникальная территория национального парка по своему рекреационному потенциалу не уступает известным центрам мирового туризма, и уже сегодня становиться объектом международного туризма.

Особый практический интерес вызывает изучение радиационной обстановки на особо охраняемой природной территории, предназначенной с одной стороны для развития регулируемого туризма, а с другой стороны для сохранения природного наследия и проведения экологического мониторинга.

Цель: провести пешеходную радиометрическую съемку территории парка.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме

2. Рассмотреть особенности геологического строения Национального парка «Таганай»

3. Провести статистическую обработку собранного материала

4. Сделать вывод о гамма-фоне исследуемой части Национального парка «Таганай» с точки зрения радиационной безопасности населения

Предмет исследования: радиационный фон геосистем НП «Таганай»

Объект исследования: геосистемы НП «Таганай» в пределах функциональной зоны мониторинга

Гипотеза: если применить методику пешеходной радиометрической съемки для определения основных параметров радиационного гамма-фона территории парка, то можно сделать вывод об уровне радиоактивного загрязнения парка.

Научная новизна: проведен радиационный мониторинг и предложена методика пешеходной радиометрической съемки для оценки радиационной безопасности территории Национального парка «Таганай»

1. Теоретическая часть

   1. Что такое радиация и какое влияние она оказывает на здоровье людей

Мониторинг радиационной обстановки особо важен для Челябинской области, где в 1957 году возникла аварийная ситуация на Производственном объединении «Маяк» («ПО «МАЯК»), в результате которых происходили значительные выбросы радиоактивных веществ в атмосферу. Хотя прямых доказательств влияния аварии 1957 года на радиационный фон парка «Таганай» не обнаружены. Согласно данным, в зону Восточно-Уральского радиоактивного следа, благодаря розе ветров, не попала территория парка.

Радиация- это ионизирующее излучение, которое образуется при распаде радиоактивных частиц. Радиация бывает естественной, искусственной и техногенной [1].

Естественный радиационный фон окружает человека повсюду: это и почва, вода, воздух и т.д.

Искусственный радиационный фон- это в основном медицинские приборы-томографы, рентгеновское оборудование, препараты, применяемые в лучевой терапии.

Источниками техногенного радиационного фона выступают тепловые электростанции, атомные электростанции. Наиболее опасно гамма-излучение, так как проникает глубоко в ткани. Риск развития неблагоприятных последствий для здоровья человека зависит от дозы облучения. Чем выше доза, тем выше риск неблагоприятных последствий. Наиболее чувствительны к разрушающему действию радиации клетки костного мозга и половые клетки, наименее - мышц и костей [2].

1. 2. Комплексная характеристика геологического строения и рельефа НП «Таганай»

Геологическая история района Таганая ведет свой отсчет с древнейшей эры Земли — протерозойской. Около 1,5 млрд. лет назад в зоне контакта Русской и Сибирской платформ образовался огромный прогиб (Уральская геосинклиналь), заполненный водами древнего моря. В морских условиях шло накопление мощной толщи рифейских отложений, складчатые структуры которых слагают ныне весь Златоустовский район, распространяясь далеко к югу (Сатка, Бакал) и к западу (Башкирский антиклинорий). На востоке рифейские отложения погружены под молодые палеозойские образования, что резко отличает западную (среднегорную) зону от восточной (холмистой) зоны, как в геоморфологическом плане, так и по набору полезных ископаемых. Древние верхнепротерозойские отложения горного района Златоуста вмещают залежи магнезита (Саткинское и Семибратское месторождения), пласты сидерита и магнетита (Бакальское месторождение), бурых железняков (Кабановское, Орловское, Тесьминское и др. месторождения), медных руд (Фофановское, Андреевское, Уреньгинское и др. месторождения), барита (Баритное, Медведевское месторождения).

В начале палеозоя (490 млн. лет назад) Урал вновь испытал интенсивное опускание, продолжавшееся на протяжении 170 млн. лет. Однако ряд хребтов Южного Урала, в том числе и территория современного Златоустовского Урала, продолжали оставаться сушей, размываемой с запада и востока теплыми водами тропического моря. В конце палеозоя (280 млн. лет назад) на месте межплатформенного прогиба образовалась Уральская складчатая область с высотой горных хребтов, равной современным Альпам, в составе которой выделялись фрагменты байкалид (г. Тараташ и др.) — блоки более древнего кристаллического фундамента, соответствующего возрасту Восточно-Европейской (Русской) платформы.

В начале мезозоя (235 млн. лет назад) Урал вступил в платформенную (равнинную) стадию развития, что в дальнейшем привело к образованию типично мелкосопочного облика территории в результате интенсивного выравнивания суши в условиях жаркого засушливого климата, чередующегося с влажным [5].

Завершение строительства горной Уральской страны произошло 25 млн. лет назад в кайнозое (плиоцене), проявившись интенсивным альпийским горообразованием. Преобразованные процессами метаморфизма, древние отложения не отличаются большим разнообразием — это ритмичное чередование кристаллических сланцев, амфиболитов, кварцитов, карбонатов, конгломератов. Связанные с ними магматические породы представлены гранитами, гранитогнейсами, габбро, диабазами и диоритами. Жильные породы представлены мусковитовыми пегматитами. Наиболее распространены кристаллические сланцы и кварциты, слагающие все основные вершины Таганая. Уникальная разновидность таганайских кварцитов — авантюрин — использовался в 18-19 веках в качестве поделочного камня. Карбонаты (известняки, доломиты, магнезиты, мрамор) реже обнажаются на поверхности и в большинстве случаев разведаны в юго-западной части района. Эталонный разрез карбонатов обнажается в месте слияния рек Куса с Ай, имея в подошве маркирующий слой скорлуповидных доломитов. Амфиболиты слагают западную часть района, а также водораздел рек Сатка и Куваш [7].

2. Практическая часть

   1. Методика пешеходной радиометрической съемки участков НП «Таганай»

Измерения проводились по отдельным маршрутам с помощью радиометра-дозиметра SOEKS 01MNEO в единицах измерения мкР/ч (микрорентген в час)по стандартной методике. Всего было выбрано для исследования 4 участка: «Поляна волонтеров-Шахты», «Калужина-Тещин язык», «Визит-центр -Кабанья стация», «Железный мост - Лисичкин круг». Выбор участков неслучаен- это основные тропы туристов. Общая протяженность маршрута 11 км шаг съемки варьировал от 60-80 м. Измерялся гамма-фон почв, выходы горных пород, техногенные отложения (щебень, отвалы, шлак). В каждой точке прибор вплотную прикладывался к исследуемой поверхности, и через 20-30 секунд снималось визуальное усредненное показание радиометра. Также в таблицу заносились географические координаты объекта при помощи спутниковой навигации.

Основными источниками гамма-фона являются горные породы, содержащие радиоактивные изотопы: уран, торий, а также одиночный изотоп калия-40. Из общих геохимических закономерностей наибольшую радиоактивность представляет кислые изверженные породы, наименьшую- осадочные горные породы (за исключением глин).

По имеющимся данным до 0,2 мЗв в час (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) – это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда радиационный фон в норме. В Челябинской области радиационный фон повышен, следовательно, верхний предел наиболее комфортного радиационного фона 25 микрорентген в час.

1. 2. Результаты камеральной обработки собранного материала

Произведена камеральная обработка собранного материала (измерение радиационного фона).

Маршрут № 1 «Поляна волонтеров-Шахты» протягивается на 2,5км в северо-восточном направлении. Проходит по правому борту долины реки Большая Тесьма, правому берегу Большого Тесьминского водохранилища с выходами метаморфических сланцев, с включением железной руды.

Характеризуется неоднородным полем интенсивности от 11 до 20 мкР/ч. Средний уровень- 17,5 мкР/ч. Отдельные аномалии до 24 мкР/ч предположительно интерпретируются как выходы магматических горных пород (гранитоидов), перекрытых толщей четвертичных рыхлых отложений (Приложение I).

Маршрут № 2 «Калужина-Тещин язык» протяженностью 2,5км проходит западнее маршрута № 1. Участок представляет пологий склон, задернованный мощным слоем осадочных горных пород (песок, суглинок, щебнистые и гравийные отложения), с выходами графит-филлитовых метаморфических сланцев в бортах оврага Черная балка, промытого талыми и дождевыми водами.Здесь гамма- фон наиболее изрезан. Четко выделяются три зоны: при входе на маршрут- 11-15 мкР/ч, отдельная аномалия- точка «Горелый лес» 26 мкР/ч, что можно объяснить выходом радионуклидов при горении растительного материала (в 2010 году был пожар). В центремаршрута радиационный фон до 22 мкР/ч, что соответствует обнажению горных пород Уреньгинской свиты: графит-филлитовые сланцы Черной балки. Средний уровень- 17,5 мкР/ч (Приложение II).

Маршрут №3 «Визит-центр- Кабанья стация» протяженностью 2,5 км проходит по пересеченной местности с резкими спусками и подъемами рельефа, с пресечением ручьев и заболоченными полями, выходит на Пожарную просеку и спускается к руслу Большой Тесьмы в районе Железного моста. Характеризуется наиболее однородным полем интенсивностью 11-18 мкР/ч. Минимальные значение- 7 мкР/ч в районе ручья «Чистый». Максимальные значения- 25 мкР/ч в районе «Крестов» и повышенный гамма-фон 22 мкР/ч на развилке технологической и Верхней тропы соответствует техногенно измененному фону (отсыпка технологической тропы). Средний уровень- 16,4 мкР/ч (Приложение III).

Маршрут №4 « Железный мост -Лисичкин круг» протяженностью 3,5км проходит в правом борту долины реки Большая Тесьма, в нижней части сильно заболоченной, в районе туристической тропы благоустроенной отсыпным щебнем, на выходе на Верхнюю тропу имеет крутой подъем с выходами сланцев в размытых дорожных откосах. Гамма-фон по маршруту изменяется от 10 до 25 мкР/ч. Аномалия до 26 мкР/ч отмечена на участке насыпного грунта, представленного привозным щебнем, имеющим состав магматических горных пород – сиенитов, радиоактивность которых, вероятно, вызвана массовым воздействием больших площадей радиоактивных пород месторождения по добыче щебня. Средний уровень- 15,9 кР/ч (Приложение IV).

Данные измерений внесены в таблицу:

В качестве вывода по таблице можно предложить туристам передвигаться по маршруту 3 и маршруту 4, так как эти тропы характеризуются наименьшим гамма-фоном.

Минимальный гамма-фон соответствует отложениям метаморфических горных пород, представленных на участке исследований кристаллическими сланцами и кварцитами, в большинстве случаев перекрытыми рыхлыми породами антропогена (песками, суглинками, гравием), а участки с аномальными значениями отмечаются в местах близкого залегания магматических горных пород (гранитоидов) и графитсодержащих сланцев с чехлом четвертичных отложений (Приложение V).

Заключение

В целом гамма-фон исследуемой территории Национального парка «Таганай» можно считать естественно неизмененным, его уровень не превышает нормируемых величин и не представляет для населения радиационной опасности. В то же время необходимо учитывать, что данные выводы справедливы только для небольшой части «Таганая» и имеют профильный характер. Для более объективной оценки радиационной безопасности всей территории парка планируется в дальнейшем провести площадную гамма-спектрометрическую съемку с отбором образцов и их лабораторным анализом на радионуклиды.

Списокиспользованныхисточников

1. Бекман, И. Н. Атомная и ядерная физика: радиоактивность и ионизирующие излучения :учебникдлясреднегопрофессиональногообразования/И.Н.Бекман.—2-еизд.,испр.идоп. — Москва:ИздательствоЮрайт,2020–494с.

2. Булдаков Л. А., Калистратова В. С. Радиоактивное излучение и здоровье. М.: Информ-Атом,2013.-C.165.

3. Гусаров И.И., Дубовской А.В. Радонотерапия и радиационный гормезис // Мед. радиол. ирадиац.безопасность.-1999

4. КэбинЭ.Радиация.Опасностиреальныеиложные.Попыткапопулярногоизложенияактуальныхпроблемрадиационнойэкологии.

5. Мархоцкий,Я.Л.Основырадиационнойбезопасностинаселения/МархоцкийЯ.Л.,-2-еизд.,стер. - Мн.:Вышэйшая школа, 2014. - 224 с.: ISBN 978-985-06-2428-4. - Текст : электронный. -URL:https://znanium.com/catalog/product/509577(датаобращения:12.04.2021).–Режимдоступа:поподписке.

6. Моссэ, И. Б. Генетические эффекты ионизирующей радиации: монография / И. Б. Моссэ, П.М. Морозик. - Минск: Беларуская навука, 2018. - 298 с. - ISBN 978-985-08-2284-0. - Текст :электронный.-URL:https://znanium.com/catalog/product/1067901(датаобращения:16.04.2021).–Режимдоступа:поподписке.

7. Шубик,В.М.Жизньсрадиацией.Книга1.Мирныйатом:польза–вред:Моногр./В.М.Шубик.

–М.: СИНТЕГ,2011.–217с.

Приложение I

Маршрут № 1 «Поляна волонтеров-Шахты»

Приложение II

Маршрут № 2 «Калужина-Тещин язык»

Приложение III

Маршрут №3 «Визит-центр- Кабанья стация»

Приложение IV

Маршрут №4 « Железный мост -Лисичкин круг»