Развитие методов геоэкологического мониторинга эманаций радона на выведенных из эксплуатации

Рассмотрены современные методы геоэкологического мониторинга эманаций радона. Предложен метод измерения эквивалентной равновесной объемной активности радона для оценки внутреннего состояния иссушенного тела хвостохранилища в условиях горно-долинных ветров. Метод может быть применен для оценки воздействия на безопасность окружающей среды и здоровья населения выведенных из эксплуатации объектов горно-обогатительных комбинатов включая насыпные и намывные техногенные массивы, расположенные в ущельях горных территорий. Приведены данные результатов полевых исследований по проведению измерений эквивалентной равновесной объемной активности радона 222, в основу которых положена предложенная авторами методология оценки напряженно-деформируемого состояния и других параметров тела хвостохранилища, претерпевающего изменения структуры после рекультивации. В результате проведенных исследований были выявлены значительные эманации радона 222, проведена обработка данных с помощью специализированного программного и алгоритмического обеспечения и построены гистограммы. Полученные результаты позволяют дополнить сведения геоэкологического мониторинга для комплексной оценки горных территорий и выработать управленческие решения по безопасности окружающей среды.

Фоменко В. А., Соколов А. А., Мирошников А. С., Ранджан Ануж, Лукьянов А. С. Развитие методов геоэкологического мониторинга эманаций радона на выведенных из эксплуатации хвостохранилищах горно-обогатительных комбинатов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 6. – С. 139–152. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_6_0_139.

Исследования выполнены в Южном федеральном университете за счет средств Российского научного фонда (проект № РНФ/23-37-ГЛ, № 23-77-00015).

Фоменко Владимир Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: vafomenko@sfed.ru, ORCID ID: 0000-0003-4725-3673,
Соколов Андрей Андреевич¹ — канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, e-mail: anso@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0003-3022-0883,
Мирошников Андрей Сергеевич — канд. техн. наук, доцент, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), e-mail: mirandrey@mail.ru, ORCID ID: 0009-0008-0815-7156,
Ранджан Ануж — PhD, канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, Южный федеральный университет, e-mail: randzhan@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0003-2592-9716,
Лукьянов Александр Сергеевич — студент, Открытый университет экономики, управления и права, e-mail: alexandr.luckjanov@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0005-5123-7344,
¹ Филиал Южного федерального университета в г. Геленджике.

Соколов А.А., e-mail: anso@sfedu.ru.

1. Соколов А. А. Основы информационного обеспечения мониторинга техногенных циклов горно-металлургических предприятий. — Нальчик: КБНЦ РАН, 2020. — 170 с.

2. Колобанов К. А., Филатова М. Ю., Бубнова М. Б., Ромашкина Е. А. Совершенствование методов оценки загрязнения экосферы от горнопромышленных отходов с использованием математического аппарата // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 85—99. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_85.

3. Kolesnikov S., Minnikova T., Kazeev K., Akimenko Y., Evstegneeva N. Assessment of the ecotoxicity of pollution by potentially toxic elements by biological indicators of haplic chernozem of Southern Russia (Rostov region) // Water, Air, and Soil Pollution. 2022, vol. 233, no. 1, article 18. DOI: 10.1007/s11270-021-05496-3.

4. Куликова Е. Ю., Сергеева Ю. А. Концептуальная модель минимизации риска загрязнения водных ресурсов Кемеровской области // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6-1. — С. 107—118. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-107118.

5. Kolesnikov S. I., Kazeev K. S., Akimenko Y. V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters // Environmental Monitoring and Assessment. 2019, vol. 191, no. 9, article 544. DOI: 10.1007/s10661-019-7718-3.

6. Абрамов Б. Н. Оценка токсичности хвостохранилищ рудных месторождений Забайкальского края // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11. — С. 136—145. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_136.

7. Камнев Е. Н., Карамушка В. П., Селезнев А. В., Морозов В. Н., Хиллер А. Экологические проблемы и их решение при закрытии урановых производств (на примере России, СНГ и Германии) // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 5. — С. 26—39. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-5-0-26-39.

8. Колесников С. И., Тимошенко А. Н., Казеев К. Ш., Акименко Ю. В., Мясникова М. А. Оценка экотоксичности наночастиц меди, никеля и цинка по биологическим показателям чернозема // Почвоведение. — 2019. — № 8. — С. 986—992. DOI: 10.1134/S0032180 X19080094.

9. Gruber V., Kabrt F., Kaineder H., Maringer F. J., Ringer W., Seidel C., Wurm G. Indoor radon, geogenic radon surrogates and geology — investigations on their correlation // Journal of Environmental Radioactivity. 2016, vol. 166, no. 2, pp. 382—389. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.04.028.

10. Kolesnikov S., Tsepina N., Minnikova T., Kazeev K., Mandzhieva S., Sushkova S., Minkina T., Mazarji M., Singh R. K., Rajput V. D. Influence of silver nanoparticles on the biological indicators of haplic chernozem // Plants. 2021, vol. 10, no. 5, article 1022. DOI: 10.3390/ plants10051022.

11. Сидорова Г. П., Авдеев П. Б., Якимов А. А., Овчаренко Н. В., Маниковский П. М. Мониторинг состояния окружающей среды на территориях, вовлеченных в обращение углей с повышенным содержанием естественных радионуклидов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 12. — С. 102—113. DOI: 10.25018/02361493-2019-12-0-102-113.

12. Sakoda A., Ishimorib Y., Hanamotoa K., Kataoka T., Kawabe A., Yamaoka K. Experimental and modeling studies of grain size and moisture content effects on radon emanation // Radiation Measurements. 2010, vol. 45, no. 2, pp. 204—210. DOI: 10.1016/j.radmeas.2010.01.010.

13. Barton T. P., Ziemer P. L. The effects of particle size and moisture content on the emanation of Rn from coal ash // Health Physics. 1986, vol. 50, no. 5, pp. 581—588.

14. Фоменко В. А., Соколов А. А. Разработка экспресс методов эксхаляций радона, для повышения эффективности мониторинга техногенного загрязнения / Cтепная Евразия — устойчивое развитие. — 2022. — С. 89—90.

15. Шабанов М. В., Маричев М. С., Минкина Т. М., Абдимуталип Н. А. Роль горнообогатительного комбината в образовании техногеохимических аномалий мышьяка в почвах Соймоновской долины (Южный Урал) // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 4. — С. 632—643. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-4-632-643.

16. Шабанов М. В., Маричев М. С. Оценка трансформации природно-территориальных комплексов при горнопромышленном техногенезе // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331. — № 3. — С. 90—99. DOI: 10.18799/24131830/2020/3/2535.

17. Шабанов М. В., Маричев М. С. Геохимические аномалии тяжелых металлов в почвах природных и антропогенных ландшафтов (на примере Красноуральского промузла) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2022. — Т. 333. — № 6. — С. 230—239. DOI: 10.18799/24131830/2022/6/3545.

18. Шабанов М. В. Сера в геохимически сопряженных ландшафтах Cоймоновской долины Челябинской области // Известия УГГУ. — 2021. — № 1(61). — С. 118—126. DOI: 10.21440/2307-2091-2021-1-118-126.

19. Megumi K., Mamuro T. Emanation and exhalation of radon thoron gases from soil particles // Journal of Geophysical Research. 1974, vol. 79, no. 23, pp. 3357—3360.

20. Morawska L., Phillips C. R. Dependence of the radon emanation coefficient on radium distribution and internal structure of the materials // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1993, vol. 57, pp. 1783—1797.

21. Sasaki T., Gunji Y., Okuda T. Radon emanation dependence on grain configuration // Journal of Nuclear Science and Technology. 2004, vol. 41, no. 10, pp. 993—1002. DOI: 10.1080/ 18811248.2004.9726322.

22. Кулик Д. П. Мониторинг радиационной безопасности территории Кузбасса / Сборник материалов XI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Россия молодая». — Кемерово: КузГТУ, 2019. — C. 10904.

23. Sun H., Furbish D. J. Moisture content effect on radon emanation in porous media // Journal of Contaminant Hydrology. 1995, vol. 18, pp. 239—255.

24. Яковлева В. С., Вуколов А. В. Способ совместного измерения плотности потоков радона и торона с поверхности грунта по альфа-излучению // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2010. — Т. 317. — № 2. — С. 167—170.

25. Яковлева В. С. Анализ методов измерения плотности потока радона и торона с поверхности земли // Аппаратура и новости радиационных измерений. — 2010. — № 3(62). — С. 23—30.

26. Neznal M., Matolín M., Barnet I., Miksova J. The new method for assessing the radon risk of building sites // Czech Geol. Surv. Spec. Pap. 2004, vol. 16.

27. Петров Ю. С., Соколов А. А., Раус Е. В. Математическая модель оценки техногенного ущерба от функционирования горных предприятий // Устойчивое развитие горных территорий. — 2019. — Т. 11. — № 4 (42). — С. 554—559. DOI: 10.21177/1998-4502-2019-11-4-554-559.

28. Aimbetova I. O., Koishiyeva G. Z., Aimbetova E. O., Moldagazyyeva Z. I., Myrkheyeva D. N. Heat-insulating products from polymetallic plant waste in the Turkestan region, the republic of Kazakhstan // International Journal of Energy for a Clean Environment. 2023, vol. 24, no. 1, pp. 1—14. DOI: 10.1615/InterJEnerCleanEnv.2022043034.

29. Кондратьев Ю. И., Соколова О. А., Аймбетова И. О., Галачиева С. В. Электрохимическое выщелачивание металлов с добавкой поверхностно-активного вещества под действием инфранизкочастотного тока // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 4(50). — С. 591—598. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-4-591-598.

30. Цаболова М. М., Гудиева И. Н., Маковозова З. Э. Возможность использования геометрического моделирования для определения элементов залегания залежей в недрах Земли // Вестник Владикавказского научного центра. 2022. — Т. 22. — № 4. — С. 74—76.

31. Aimbetova I., Kuzmin A., Myrkheyeva D., Aimbetova E., Kalimoldina L. An effect of hydrothermal synthesis time on the specific capacitance of vanadium pentoxide // International Journal of Energy for a Clean Environment. 2023, vol. 24, no. 2, pp. 15—26. DOI: 10.1615/ InterJEnerCleanEnv.2022043086.

32. Кумаритов А. М., Соколова Е. А., Соколов А. А. Геоинформационная система мониторинга экологической обстановки в районе внутригородских промышленных объектов // Горный журнал. — 2016. — № 2. — С. 94—96. DOI: 10.17580/gzh.2016.02.18.

33. Klyuev R., Bosikov I., Gavrina O., Madaeva M., Sokolov A. Improving the energy efficiency of technological equipment at mining enterprises // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2021, vol. 1258, pp. 262—271, DOI: 10.1007/978-3-030-57450-5_24.

34. Голик В. И., Бурдзиева О. Г. К проблеме разработки потерянных руд Садона (РСОАлания) // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 3. — С. 370—378. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-3-370-378.

35. Голик В. И. Перспективное направление восстановления потенциала Садона // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 1. — С. 68—75. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-1-68-75.

36. Razorenov Yu. I., Klyuev R. V., Guzueva E. R. Technogenic impact on the environment during leaching // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022, vol. 1021, no. 1, article 012050. DOI: 10.1088/1755-1315/1021/1/012050.

37. Илиаш Н., Дунка Э., Оффенберг Ю., Тешеляну Д., Предойу И. Элементы геоэкологического аудита и учета объектов окружающей среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 3-1. — С. 359—371. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_ 31_0_359.