Радон в подземных водах Южного Прибайкалья: результаты мониторинга и прогноз концентраций

Abstract

Цель. Изучить общие закономерности эманаций радона, растворенного в подземных водах Южного Прибайкалья, и выявить главные факторы, влияющие на эманации, а также предложить способ, позволяющий по данным однократного отбора пробы прогнозировать изменения концентрации радона для отдельно взятого водопроявления в течение года. Метод. Содержание радона в каждом из выбранных для исследования источников измерялось один раз в две недели. Для определений объемной активности радона ( Q, Бк/л) использовался радиометр РРА-01М-03. Кроме параметра Q фиксировались метеоданные в дни отбора проб, а также данные о сейсмической активности на территории исследований. Количественный анализ осуществлялся с применением стандартных методов статистики (кластерный, корреляционный и Фурье анализы). Результаты. Создана мониторинговая сеть из восьми пунктов опробования. Подземные воды исследуемой территории являются нерадоновыми ( Q ≤ 185 Бк/л). Изучаемые водопроявления разделены на три группы по среднему содержанию радона в воде за период опробования: первая Qср ≈ 15 Бк/л, вторая Qср ≈ 30 Бк/л, третья Qср ≈ 60 Бк/л. Содержание радона в воде колеблется, ∆ Q составляет 30-60 % от средней величины в опробуемом источнике. Анализ Фурье позволил разложить сложные колебания параметра Q на простейшие гармоники: первого порядка (длина волны ≈ 365 дней), второго порядка (≈ 126 дней) и третьего порядка (≈ 30 дней). Все анализируемые величины по степени зависимости друг от друга делятся на три основных кластера. Первый параметры Q для разных источников, а второй и третий разнотипные факторы формирования эманационного поля: внешние (метеорологические условия) и внутренние (землетрясения разного энергетического класса). Корреляционный анализ позволил уточнить, что параметр Q характеризуется прямой связью с давлением, а его зависимость от температуры и влажности проявляется лишь на уровне тенденций. На основе выявленных закономерностей была разработана методика составления прогноза концентрации растворенного газа в подземных водах. Выводы. Предполагаемой причиной отличия рядов измерений параметра Q, полученных для разных водопроявлений, являются условия питания и формирования подземных вод. Согласно анализу Фурье, выявлены три основных вида гармоник, которые по-разному представлены в кривых различного типа, что свидетельствует о сложных взаимоотношениях факторов. Согласно результатам статистического анализа, изученные параметры образуют три кластера. Факторы, влияющие на газовые эманации, можно разделить на внешние и внутренние, причем воздействие на концентрацию радона первых оказалось в период мониторинга сильнее, чем влияние вторых. По данным корреляционного анализа объемная активность радона имеет устойчивую зависимость от давления, а также чуть менее слабую связь с температурой и влажностью. Количественный анализ результатов применения предложенного метода прогнозирования концентрации растворенного радона показал, что сходимость расчета в среднем составила 80 %.