Моделирование плотности потока радона в зависимости от температуры и влажности воздуха (на примере аномальной зоны горы Бештау)

П.А. Сидякин; А.А. Барышников; И.М. Першин; П.С. Микляев

П.А. Сидякин Пятигорский институт (филиал) Северо-Кавказского федерального университета, Россия, 357500, г. Пятигорск, ул. Ермолова, 46
А.А. Барышников Пятигорский институт (филиал) Северо-Кавказского федерального университета, Россия, 357500, г. Пятигорск, ул. Ермолова, 46
И.М. Першин Пятигорский институт (филиал) Северо-Кавказского федерального университета, Россия, 357500, г. Пятигорск, ул. Ермолова, 46
П.С. Микляев Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Россия, 101000, г. Москва, Уланский пер., 13, стр. 2

Ключевые слова: радон, гора Бештау, плотность потока радона, радоновая аномалия, регрессионный анализ, моделирование

Резюме

Актуальность работы. Изучение механизмов переноса радона и выявление аномалий, таких как на горе Бештау (Кавказские Минеральные Воды), где зафиксированы экстремально высокие значения плотности потока радона (ППР) с поверхности грунта, критически важно для оценки радиационного риска. Основной источник поступления радона в здания – грунты основания здания, особенно в зонах геологических разломов, где возможен конвективный перенос. Цель исследования. Целью исследования является разработка математической модели для прогнозирования плотности потока радона на основе метеорологических и других параметров, имеющих потенциальное влияние на поступление радона из горных пород в атмосферный воздух. Исследование направлено на анализ влияния температуры и влажности воздуха на ППР в выявленной радоновой аномалии на западном склоне г. Бештау. Методы работы. Для анализа использовались данные измерений ППР, температуры и влажности воздуха, проведенные в период с 2018 по 2020 годы. На основе этих данных методом множественной линейной регрессии был создан прототип математической модели прогнозирования радоновой активности. Результаты работ. Разработан прототип математической модели, позволяющий прогнозировать значения ППР по температуре и влажности воздуха с достоверностью около 71 %. Проверка модели на независимых данных показала близкое совпадение прогноза с реальным измеренным значением. Установлено, что для повышения точности прогноза необходимо учитывать дополнительные факторы, такие как атмосферное давление, влажность и температура грунта, а также сейсмическая активность. Начаты работы по интеграции этих параметров в модель. Модель была реализована также и в виде программного обеспечения.

Литература

Бобров А.А. К вопросу о сейсмической активности и поле радона в Приольхонье (Западное Прибайкалье). // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. – 2016. – № 3(56). – С. 76–85. DOI: 10.21285/0130-108Х-2016-56-3-76-85.

Бондарь И.В., Гордеев Н.А. Новейшее напряженно-деформированное состояние южного борта Кандалакшского грабена. // Известия Российской академии наук. Серия географическая. – 2022. – Т. 86. № 6. – С. 870–882. DOI: 10.31857/S2587556622060036.

Гулабянц Л.А. Новый подход к решению проблемы защиты зданий от радона. // Вестник МГСУ. – 2011. – № 3-2. – С. 3–8.

Заалишвили В.Б., Бирюлин С.В., Козлова И.А., Мельков Д.А., Юрков А.К. Закономерности проявления аномалий объёмной активности радона перед землетрясениями в различных сейсмоактивных регионах. // Геология и геофизика Юга России. – 2022. – Т. 12. № 1. – С. 35–50. DOI: 10.46698/VNC.2022.53.28.003.

Карпенко Е.И., Санжарова Н.И., Спиридонов С.И., Серебряков И.С. Радиоэкологическая обстановка в районе размещения бывшего уранодобывающего предприятия ЛПО «Ал- маз». // Радиация и риск. – 2009. – Т. 18. № 4. – С. 73–81.

Маренный А.М., Цапалов А.А., Микляев П.С., Петрова Т.Б. Закономерности формирования радонового поля в геологической среде. М.: «Перо», 2016. – 394 с.

Машковцев Г.А., Константинов А.К., Мигута А.К., Шумилин Н.В., Щеточкин В.Н. Уран Российских недр. М.: ВИМС, 2010. – 850 с.

Панов А.В. Радиоэкологические проблемы в районе размещения Лермонтовского предприятия «Алмаз» по добыче и переработке урановой руды. Обзор. // Радиация и риск. – 2023. – Т. 32. № 1. – С. 131–153. DOI: 10.21870/0131-3878-2023-32-1-131-153.

Титов А.В., Шандала Н.К., Исаев Д.В., Семенова М.П., Серегин В.А., Бельских Ю.С., Остапчук Т.В., Чернобаев А.С. Оценка радиационной опасности пребывания населения и ведения хозяйственной деятельности в районе расположения выработанного уранового месторождения. // Медицинская радиология и радиационная безопасность. – 2020. – Т. 65. № 2. – С. 11–16.

Belsley D.A., Kuh E., Welsch R.E. Regression diagnostics: Identifying influential data and sources of collinearity. New York: John Wiley & Sons, 2005. – 320 p.

Bena E., Ciotoli G., Petermann E., Bossew P., Ruggiero L., Verdi L., Huber P., Mori F., Mazzoli C., Sassi R. A new perspective in radon risk assessment: Mapping the geological hazard as a first step to define the collective radon risk exposure. // Science of The Total Environment. – 2024. – Vol. 912. – Art. No. 169569. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.169569.

Di Carlo C., Ampollini M., Antignani S., Caprio M., Carpentieri C., Caccia B., Bochicchio F. Extreme reverse seasonal variations of indoor radon concentration and possible implications on some measurement protocols and remedial strategies. // Environmental Pollution. – 2023. – Vol. 327. – Art. No. 121480. DOI: 10.1016/j.envpol.2023.121480.

Miklyaev P.S., Petrova T.B., Shchitov D.V., Sidyakin P.A., Murzabekov M.A., Tsebro D.N., Marennyy A.M., Nefedov N.A., Gavriliev S.G. Radon transport in permeable geological environments. // Science of the Total Environment. – 2022. – Vol. 852. – Art. No. 158382. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158382.

Moreno V., Bach J., Font L., Baixeras C., Zarroca M., Linares R., Roque C. Soil radon dynamics in the Amer fault zone: an example of very high seasonal variations. // Journal of Environmental Radioactivity. – 2016. – Vol. 151. Pt. 1. – pp. 293–303. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2015.10.018.

Neda T., Dosa A. Seasonal variations of radon activity concentration in mofettes from Harghita and Covasna Counties, Romania. // Journal of Environmental Radioactivity. – 2024. – Vol. 273. – Art. No. 107389. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2024.107389.

Perrier F., Bourges F., Girault F., Lartiges B., Bonnet S., Genty D., Denele Y., Regard V., Regnier E., Bouquerel H., Lei Bo, Rivet Th., Losno R. Radon-222 signatures of atmospheric dynamics in the Pech Merle Painted Cave, France: Consequences for management and conservation. // Science of The Total Environment. – 2024. – Vol. 949. – Art. No. 174648. DOI: 10.1016/j. scitotenv.2024.174648.

Petermann E., Bossew P., Kemski J., Gruber V., Suhr N., Hoffmann B. Development of a high-resolution indoor radon map using a new machine learning- based probabilistic model and German radon survey data. // Environmental Health Perspectives. – 2024. – Vol. 132. Issue 9. – Art. No. 97009. DOI: 10.1289/EHP14171.

Pulliam H.R., Embury C.M., Rempe M.P., Okelberry H.J., Rice D.L., Coutant A.T., Glesinger R., Wilson T.W., Taylor B.K. Chronic radon exposure is associated with developmental alterations to neural and behavioral indices of cognitive control. // NeuroImage. – 2025. – Vol. 321. – Art. No. 121524. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2025.121524.

Schmidt P. Proof of the radiological remediation success at former uranium mining and milling sites (WISMUT sites) in Germany. In: 4th Europ. IRPA Congr. Geneve, Switzerland. June 23–27, 2014.

Seber G.A.F. Linear regression analysis. New York: Wiley and Sons, 1977. – 465 p.

Sundal A.V., Valen V., Soldal O., Strand T. The influence of meteorological parameters on soil radon levels in permeable glacial sediments. // Science of The Total Environment. – 2008. – Vol. 389. Issues 2–3. – pp. 418–428. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2007.09.001.

Tallini M., Guerriero V., Nyberg A.A., Wyss R. et al. Selection of hydrosensitive to seismicity sites for radon monitoring in the Abruzzo aquifers (central Italy) within the European ArtEmis project. // Physics and Chemistry of the Earth Parts A/B/C. – 2025. – Vol. 141. Pt. 2. – Art. No. 104127. DOI: 10.1016/j.pce.2025.104127.