Декомпозиція геогонічного радонового потенціалу за допомогою логнормального кригінгу

Abstract

Уперше для території помірного екологічного ризику та зануреної частини кристалічного фундаменту отримано дані щодо структурного і функціонального розподілу радонового геогенного потенціалу. Результати досліджень можуть бути покладені в основу під час планування подальших радонових програм, у тому числі моніторингу за спостереженнями еквівалентної рівноважної об’ємної активності радону. Аналіз факторно- просторової компоненти геогенного радонового потенціалу показує її відповідність лінійній моделі, що має декілька вкладених моделей з відмінними просторовими розмірами. Найбільші просторові кластери розмірністю понад 150 км найімовірніше пов’язані з кліматичним чинником, кластери понад 5 км — з поширенням різних типів ґрунту. Дрібніші просторові кластери співвідносяться з характеристиками геоморфологічно-ландшафтної будови території. Універсальність моделі відповідає речовинній складовій геогенного радонового потенціалу — автохтонному вмісту радію в часточках ґрунту. Застосування геогенного прогнозування, яке виконано за допомогою геостатистичних методів, дає змогу коректніше виконувати масові вимірювання рівнів радону в повітрі приміщень і ґрунті, закладати моніторингові точки спостережень на територіях з високими дозовими навантаженнями, планувати ресурси для проведення радіологічних вимірювань і захисних заходів.

Впервые для территории умеренного экологического риска и погруженной части кристаллического фундамента получены данные о структурном и функциональном распределении радонового геогенного потенциала. Эти данные могут быть положены в основу при планировании отраслевых и национальных радоновых программ, в том числе мониторинга наблюдений эквивалентной равновесной активности радона (и торона). Анализ факторно-пространственной компоненты геогенного радонового потенциала показывает ее соответствие линейной модели, которая имеет несколько вложенных моделей разноразмерных пространственных кластеров. Самые крупные кластеры, более 150 км, вероятно, связаны с климатическим фактором, кластеры более 5 км - с распространением разных типов почв. Мелкие кластеры соотносятся с характеристиками геоморфологического и геохимико-ландшафтного строения территории. Универсальность модели радонового потенциала отвечает его вещественной составляющей - автохтонному содержанию радия в частицах почвы. Применение геогенного анализа, выполненного с помощью геостатистических методов, прежде всего дает возможность более корректно осуществлять массовые измерения уровней радона в воздухе помещений и почв, закладывать мониторинговые пункты наблюдений на территориях с высокими дозовыми нагрузками, планировать ресурсы для проведения радиологических измерений и защитных мероприятий.

Purpose. Based on the analysis of structural and functional factors of distribution of radon levels in soil air and groundwater, we have developed a geo-statistical model of a geogenic radon potential (GRP). The obtained results are in agreement with those of geologic-geophysical studies and geo-statistic techniques aimed at identifying the spatial structure of GRP and its probable risks in the areas with a moderate ecological risk. Design/methodology/approach. Firstly, we carried out a logarithmic transformation of radon measurements by grinding and determined the distribution of radon concentration by modeling a variogramm. Then we determined the distribution of the data by kriging simulation and performed geological interpretation of the decomposed components of GRP. This geo-statistical approach would be useful in making the required regulatory decisions on radon exploration programs, including radon monitoring of equivalent equilibrium of radon and thoron activity in indoor air of dwellings and soil. Findings. Based on the analysis of factor-spatial components of GRP, we have discovered a linear and a few nested models. There are two large clusters of nested model having different spatial sizes. The first component of a nested model (the size of a cluster larger than 150 km) is probably related to a climatic factor; the second component (larger than 5 km) is likely to be linked with a certain type of soil. Small-sized spatial clusters of a nested model are described by the characteristics of the geomorphologic-landscape structure of the territory. We have also discovered some universality of the main model structure, which is determined by the averaged radium content in the bedrock and soil particles. Practical value/implications. The main advantage of the geo-statistical evaluation with GRP is that it permits to make regional predications of a correct correlation level of the measured values of soil air radon and respective long-duration radon levels in indoor air of dwellings. The suggested method would make it possible to correct routine measurements of radon levels in indoor air of dwellings, to install a system of further observations in the regions with high-dose loadings, as well to plan radiological investigation and protective measures.