Игнатенко М.И., старший преподаватель

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

радиоактивность минеральных удобрений

Добыча и использование минеральных удобрений, содержащих такие естественные радионуклиды (ЕРН), как ²²⁶Ra, ⁴⁰К и ²³²Th, обуславливает повышение эффективной эквивалентной дозы облучения людей вследствие попадания ЕРН в организм по пищевой цепочке. Эффективная эквивалентная доза, обусловленная применением удобрений, для стран СНГ составляет 0,3 мкЗв/год [1]. Различия минеральных удобрений по радиоактивности довольно велики, в первую очередь, в зависимости от исходного сырья.

При среднем количестве применяемых фосфорных удобрений около 1200 тыс. т и средней удельной активности урана – 400 Бк/кг (по фосфоритной муке) внесенная за год активность будет равна 4,8·10¹¹ Бк. В калийных удобрениях на 1 г калия приходится 29,6 Бк ⁴⁰К (0,0118 % ⁴⁰К в природном калии, удельная активность ⁴⁰К – 250 кБк/г), тогда с калийными удобрениями (среднегодовая величина внесения около 1300 тыс. т, содержание калия около 40 %) в почву вносится 1,6·10¹³ Бк за год [2]. Отсюда очевидна необходимость изучения реальных ситуаций загрязнения почв ЕРН, надёжного прогнозирования и регламентирования содержания ЕРН в минеральных удобрениях.

Целью работы являлась идентификация гамма-излучающих радионуклидов и определение их удельной активности в минеральных удобрениях различных производств.

Экспериментальное определение удельных активностей ЕРН (С_ЕРН) в 12 образцах минеральных удобрений и их суммарной удельной активности (С_сум) проводилось с помощью гамма-спектрометрического анализа, выполненного на сцинтилляционном гамма-спектрометре СЕГ-001 "АКП-С", диапазон измеряемых энергий γ-излучения которого составляет от 50 до 3000 кэВ. При этом исследуемая проба помещалась в сосуд Маринелли объёмом 1 дм³. Время измерения активности ЕРН в среднем составляло 2,5 часа. Предел допускаемой основной погрешности измерения активности для геометрии "Маринелли" (Р = 0,95) не более 25 %. Для обработки результатов измерений использовалось программное обеспечение Akwin.

Экспериментальные данные, полученные при гамма-спектрометрическом исследовании азотно-фосфорных, фосфорных и калийных удобрений различных производств, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты γ-спектрометрического анализа минеральных удобрений

№ образца	Удобрение (место производства)	СЕРН, Бк/кг (вклад, %)			Cсум., Бк/кг
		^232Th	^226Ra	^40K
1	Азотно-фосфорное удобрение (г. Сумы)	29,1 (18,4)	129,0 (81,6)	–	158,1
2	Суперфосфат аммонизированный (г. Сумы)	15,9 (4,8)	314,0 (95,2)	–	329,9
3	Моноаммонийфосфат (г. Сумы)	30,4 (36,3)	23,9 (28,6)	29,4 (35,1)	83,7
4	Диаммонийфосфат (г. Сумы)	24,3 (16,5)	30,8 (20,9)	91,9 (62,6)	147,0
5	Азотно-фосфорно-калийное удобрение (г. Сумы)	14,6 (0,4)	5,02 (0,1)	3820,0 (99,5)	3839,62
6	Нитроаммофоска (г. Сумы)	16,0 (0,4)	7,49 (0,2)	3830,0 (99,4)	3853,49
7	Фосфогипс (г. Сумы)	9,07 (2,9)	301,0 (97,1)	–	310,07
8	Фосфорит сирийский (г. Сумы)	20,8 (3,1)	647,0 (96,9)	–	667,8
9	Азотно-фосфорно-калийное удобрение (г. Северодонецк)	26,9 (0,7)	–	3980,0 (99,3)	4006,9
10	Суперфосфат (КДХЗ)	45,8 (14,5)	270,0 (85,5)	–	315,8
11	Суперфосфат (г. Кингисепп)	29,9 (63,4)	17,2 (36,6)	–	47,1
12	Калиевая селитра (г. Северодонецк)	25,4 (0,2)	–	12200,0 (99,8)	12225,4

Анализ данных показал, что суммарная удельная радиоактивность минеральных удобрений колеблется в пределах от 47,1 до 12225,4 Бк/кг. Для азотно-фосфорных и фосфорных удобрений радиоактивность изменяется в интервале 47,1-667,8 Бк/кг. Суммарная активность NPK-удобрений изменяется в интервале от 3839,62 до 4006,9 Бк/кг, указанный диапазон уже приведенного для калийных удобрений в литературе (2470-6190 Бк/кг).

Для образцов азотно-фосфорных (№ 1, 2) и фосфорных удобрений (№ 7, 8, 10, 11) установлено присутствие двух ЕРН – ²³²Th и ²²⁶Ra. Для образцов № 3 и № 4 азотно-фосфорных удобрений установлено наличие радионуклида ⁴⁰К, несмотря на его отсутствие в исходном сырье (образец № 8). Наибольшая активность характерна для тройных NPK-удобрений (образцы № 5, 6, 9) и пробы калиевой селитры (№ 12), обусловленная присутствием ⁴⁰К, который даёт вклад более 99 % в общую активность. Для образцов № 9 и № 12 установлено наличие только двух ЕРН – ²³²Th и ⁴⁰К, при этом вклад ²³²Th в суммарную активность составляет менее 1 %.

Согласно нормам радиационной безопасности Украины [3], удельная активность ЕРН в минеральных удобрениях не должна превышать

A_{U, Ra} + 1,2 A_Th ≤ 1,85 кБк/кг, (1)

где A_{U, Ra} и A_Th – удельные активности ²³⁸U (или ²²⁶Ra) и ²³²Th, которые находятся в равновесии с другими членами уранового и ториевого семейств.

Требование (1) соблюдается для всех исследованных минеральных удобрений. Однако присутствие в образцах удобрений изотопа ⁴⁰K, который не учитывается формулой (1), не позволяет сделать заключение об отсутствии опасности при использовании данных удобрений и требует определения уровня загрязнения почв естественными радионуклидами минеральных удобрений.

Использованная литература:

1. Марей А.Н. Радиационная коммунальная гигиена / А.Н. Марей, А.С. Зыкова, М.М. Сауров. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 176 с.

2. Коваленко Г.Д. Радиоэкология Украины / Г.Д. Коваленко, К.Г. Рудя. – Киев: ИПЦ "Київський університет", 2001. – 167 с.

3. Нормы радиационной безопасности Украины (НРБУ-97). – К.: МОЗ, 1998. – 159 с.