Г. Атаджанова

А.Н.Азимов¹, Г. Атаджанова², А.К. Мухамедов¹, С.К. Махмудов², И.Т. Муминов², А.Т. Худайбердиев², Н.Н. Базарбаев²

1- Самаркандский государственный университет
2- Национальный университет Узбекистана

КОСМОГЕННЫ РАДИОНУКЛИД 7Ве В АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЯХ 2016 Г. В ТАШКЕНТЕ И САМАРКАНДЕ

Аннотация
В работе приведены результаты измерений активностей космогенного радионуклида ⁷Ве в месячных атмосферных выпадениях в гг. Ташкенте и Самарканде, проанализированы их корреляция с погодными и географическими факторами, а также с активностью Солнца в 2009-2016 гг.
Abstract (англ.)
Аннотация (узб)

Введение
Радиоактивность атмосферы Земли обусловлена:

• 
  Эманацией из земной коры изотопов радона ²¹⁹Rn (T_1/2 = 4 c), ²²⁰Rn (T_1/2 = 55 c), ²²²Rn (T_1/2 = 3.8 дн), образующихся при распаде радионуклидов урано-ториевых семейств и, в меньшей степени, первичных естественных радионуклидов (ПЕРН) в воздушной пыли;
  
• 
  Космогенными радионуклидами (КРН) образующихся в верхних слоях атмосферы при взаимодействии атомов воздуха с космическим излучением и радионуклидов, поступающих в верхние слои атмосферы в составе космического излучения. Одним из значимых среди них является ⁷Ве;
  
• 
  Техногенными радионуклидами – продуктами ядерного деления (ПЯД), которыми в 50-60 гг, в результате проведения воздушных испытаний ядерного оружия, была сильно загрязнена атмосфера Земли. Наиболее долгоживущими среди них являются ¹³⁷Cs и Sr (T_1/2 = 300 лет), и в настоящее время, вносят заметный вклад в радиоактивность Земли.
  

В атмосфере радионуклиды абсорбируются аэрозольными частицами, участвуют в обменных процессах между верхними и нижними слоями атмосферы, вместе с мокрыми и сухими осадками, из приземного воздуха, попадают на поверхность Земли, соединяются с частицами почвы и вместе с ними участвуют в природных процессах эрозии и седементации.

Систематические исследования концентраций радионуклидов в различных средах (космического пространства, атмосфере Солнца, различных слоев атмосферы и поверхности Земли) позволяют получить важную информацию, необходимую для развития астрофизики, физики атмосферы и гидросферы Земли, почвоведения и других областей знаний, в особенности радиоэкологии.
В настоящей работе приведены результаты гамма-спектрометрических исследований активностей КРН ⁷Ве в месячных атмосферных выпадениях 2016 года в гг. Ташкенте и Самарканде, которые сопоставляются с соответствующими значениями количества мокрых осадков, средней температуры, влажности и запыленности воздуха, а также с данными наших предыдущих исследований. [1-]
1. Отбор и изготовление измерительных проб.
Атмосферные выпадения отобраны месячными экспозициями кювет, площадью 1*1 м² и высотой стенок 0,1 м, дно которых покрыто слоем марли, смоченной 100 г глицеринового масла (методика «липкого планшета»). Кюветы устанавливали на крышах зданий в точках с координатами – Ташкент, 41°20'57,4'' северной широты и 69°12'5,8'' восточной долготы, Н=406 м над уровнем моря, для Самарканда соответственно - 39°37'21,6'' с.ш. и 66°54'35,1'' в.д., Н=759 м н.у.м.
После завершения экспозиции:
- марля извлекалась из кюветы;
- из кюветы в сосуд из нержавеющей стали сливалалась осадочная вода и при температуре 70° С выпаривалась до сухого остатка (потеря активности при этих операциях может доходить до 10-20%);
- кювета и сосуд тщательно протирались чистой марлей;
- экспонированная и протирочная марли аккуратно складывались и упаковывались в однолитровый сосуд Маринелли (М₀);
- одновременно из такого же количества чистой марли изготавливались инертные (с пренебрежимо малой активностью) пробы (М).
2. Измерения и обработка результатов гамма-спектров проб.
Измерения гамма-спектров проб осуществлялась с помощью гамма-спектрометров с детекторами:
- полупроводниковым HPGe (относительная активность – Е_отн= 40%, энергетическое разрешение – ΔЕ_γ ≈ 2 кэВ на линии 1,33 МэВ ⁶⁰Со) – в Ташкенте;
- сцинтилляционным NaJ(Tl) (размер 67*67 мм, энергетическое разрешение R ≈ 8% на линии 1,33 МэВ ⁶⁰Со) – в Самарканде, в геометрии Маринелли.
Детекторы помещались в защитные домики. Толщиной 10 см. Эффективности регистрации детекторов устанавливали с помощью эталонных источников ОМАСН.
Регистрация спектров проводилась на РС. Обработка спектров сводилась к (рис. 1-2) к:
- установлению «чистого» спектра пробы, путем вычитания из спектра пробы – М₀ спектра пробы – М;
- установлению в «чистом» спектре счета – N_γ в пике полного поглощения излучения γ478 кэВ ⁷Ве;
- установлению активности ⁷Ве в пробе
А = N_γ/α_γε_γt
где α_γ и ε_γ соответственно квантовый выход и эффективность регистрации излучения γ478 кэВ ⁷Ве;
- оценке активности других радионуклидов.
Среднеквадратичные ошибки в установленных активностях ⁷Ве, в зависимости от их величины составляла 10-20%.
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
3.1. Корреляция выпадений КРН ⁷Ве с погодными факторами.
Основные активности проб обусловлены КРН ⁷Ве, активности ПЕРН урано-ториевых семейств не проявляют следовых количеств – А(226 ), А(232 ) и А(40К ) < Бк/м2.
В таблице 1 приведены установленные в исследованиях значения активностей ⁷Ве в месячных атмосферных выпадениях – А_i , количество осадков –Р_i , температуры – t_i , влажности - V_i и запыленности – С_i , воздуха в 2016 году в гг. Ташкенте и Самарканде представленные Центром гидрометереологии РУз.
Рассмотрение этих данных свидетельствует:
- об отмеченных во многих предыдущих исследованиях (см. например ) сильных корреляциях активности ⁷Ве и количества осадков, их резким снижением с ростом температуры и понижением влажности в летние месяцы (рис.3 и 4);
Обращает на себя внимание тот факт, что активности ⁷Ве в Ташкенте заметно выше, чем в Самарканде, особенно в летние месяцы (рис. 5-6) ΣА_Т/ ΣА_С = 1,35?.
Это различие ΣА_Т/ ΣА_С = 1,35 больше соответствующих различий в количестве мокрых осадков ΣР_Т/ РА_С = 1,16 – удельные активности мокрых осадков в Ташкенте Q_Т = ΣА_Т/ ΣP_T = 3,22 Бк/м2 и Q_C = 2.79 в Самарканде, их отношение QT/QC = 1,15.
Это различие можно объяснить:
- географическими факторами – Ташкент расположен на 1°53' севернее, на 2°17' восточнее и на 353 м ниже Самарканда,
- образование КРН возрастает с ростом широты местности,
- дождевые облака на территории Узбекистана обусловлены западными потоками влажного воздуха и по мере продвижения на восток они обогащаются КРН,
- концентрация КРН в облаках возрастает с понижением высоты местности,
- фактор запыленности воздуха, вносящий определяющую интенсивность сухих выпадений – в Ташкенте усредненная запыленность более чем на порядок выше Самаркандской ΣС_Т/ ΣС_С, в совокупности с географическими факторами, он обусловлавливает более высокую интенсивность ⁷Ве в сухих выпадениях Ташкента.
3.2. Корреляция выпадений КРН ⁷Ве с солнечной активностью.
Исследования активности ⁷Ве в атмосферных выпадений в Ташкенте проводятся с 2009 г., в Самарканде – с 2002 г. (таблица)
Отметим, что активность солнечной составляющей космического излучения (превалирующей над глобальной в ≈ 20 раз) и, соответственно, образование КРН в верхних слоях атмосферы Земли находится в обратной зависимости от активности Солнца, описываемой числами Вольфа – W (количество пятен на его поверхности). Перенос КРН из верхних слоев атмосферы в нижние растянут во времени и флуктуирует в пределах от нескольких месяцев до двух и более лет (см. например 3). В связи с этим, зависимость выпадений КРН на поверхность Земли от активности Солнца размыта, не только флуктуациями атмосферных процессов между ее верхними и нижними слоями, но флуктуациями погодных факторов, в первую очередь – количества мокрых осадков.
В зависимостях годовых значений активностей выпадающего ⁷Ве – А и его содержаний в мокрых осадках – Q от соответствующих усредненных значений чисел Вольфа (рис. 7-8), несмотря на сильные флуктуации, прослеживается,сдвинутая примерно на 1 год, корреляция – их максимумам предшествуют годы низкой (W – max) и минимумам – высокой (W – min) активности Солнца.
Результаты проведенных исследований:
- показали сильную корреляцию активностей КРН ⁷Ве с количеством мокрых осадков на местности и запыленностью ее воздуха,
- корреляция с географическими факторами, очевидно, заметно слабее.