Flatik.ru

Перейти на главную страницу

Поиск по ключевым словам:

страница 1

Загрязнение компонентов наземных экосистем…

Н.Е. ЛАТЫНОВА, Г.В. КОЗЬМИН

Обнинский институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ, Калужская обл.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ 3H, 90Sr, 137Cs И 226Ra
В РЕЗУЛЬТАТЕ НАРУШЕНИЯ МНОГОБАРЬЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ХРАНИЛИЩ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Рассмотрены основные факторы, характеризующие радиоэкологическую обстановку в районе расположения проблемных хранилищ РАО: пространственно-временные закономерности радиоактивного загрязнения компонентов наземных и пресноводных экосистем, гидрологические и геохимические процессы, приводящие к формированию объемных радиоактивных источников загрязнения. Установлены направления и скорости горизонтальной миграции радионуклидов и дана оценка их подвижности и биологической доступности.
В настоящее время, несмотря на существующий жесткий контроль в сфере обеспечения радиационной и экологической безопасности на объектах атомной отрасли, существует проблема старых хранилищ низкоактивных РАО, созданных во второй половине 20 века без должного учета особенностей природной среды в местах их размещения. Проблемные хранилища РАО находятся, в частности, на севере Калужской области. В конце 90-х годов прошлого столетия на старом хранилище РАО, принадлежащем ГНЦ РФ – ФЭИ, произошла утечка радионуклидов (90Sr, 137Cs и 226Ra) в результате нарушения многобарьерной защиты одной из емкостей. Новое хранилище РАО является источником поступления в окружающую среду трития, что впервые было отмечено в процессе мониторинговых исследований НПО «Тайфун» в середине 90-х годов XX века [1].

Целью настоящей работы стало изучение характеристик загрязнения техногенными радионуклидами наземных и пресноводных экосистем и оценка радиоэкологической обстановки в районе размещения проблемных хранилищ РАО.

Объектами исследования явились компоненты экосистем катенарного ряда склона первой надпойменной террасы и притеррасного понижения поймы р. Протва в районе размещения региональных хранилищ РАО. Оба хранилища располагаются в идентичных геоморфологических, геохимических и гидрогеологических условиях: в нижней части склона надпойменной террасы, сложенной флювиогляциальными песками, перекрытыми маломощным (до 1 м) шлейфом пылеватых делювиальных суглинков. Ниже по склону находятся частично заболоченные притеррасные понижения, питаемые атмосферными осадками и грунтовыми водами, в зоне формирования которых расположены емкости хранилищ [2].

Природные условия района исследований типичны для долинных комплексов южной части лесной зоны, что позволяет использовать полученные в настоящих исследованиях данные при создании систем радиоэкологического мониторинга в аналогичных регионах. Необходимо отметить, что ряд природных особенностей территории севера Калужской области способствует миграции радионуклидов: избыточное увлажнение, низкая емкость поглощения почв, преимущественно кислая реакция почвенного раствора, развитие эрозионных процессов. В то же время, существующие природные геохимические барьеры супераквальных и аквальных ландшафтов отличаются достаточно высокой емкостью и служат эффективным препятствием для распространения отдельных радионуклидов.

Для изучения направлений миграции радионуклидов определялось их содержание (удельная и объемная активность) в пробах воды, снега, почв, донных отложений, растительности, а также в раковинах моллюсков. Пробы отбирались в репрезентативных точках ландшафтно-геохимических катен.

Источники поступления в окружающую среду и миграция трития. Тритриевая аномалия на севере Калужской области впервые была отмечена по результатам НПО «Тайфун» в середине 1990-х годов. Согласно результатам исследования ГНЦ РФ – ФЭИ основным источником поступления трития в окружающую среду являются тритиевые мишени, находящиеся в новом хранилище РАО [3]. В окружающей среде тритий распространяется с воздушными и водными потоками.

С целью изучения вклада воздушного переноса определялась объемная активность трития в пробах снега, отобранного с крышки емкости с тритиевыми мишенями, вблизи емкости в различных направлениях, за пределами хранилища по направлению сезонной розы ветров. Результаты измерений представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты измерения объемной активности трития в снеге


Место отбора

Активность, Бк/л

Крышка емкости 8 227П

144±14,4

Coop. 227 запад

39,7±3.9

Coop. 227 юг

9,21±0,9

Coop. 227 восток

136±13,6

Coop. 227 север

168±16,8

Родник с/о «Орбита»

33,8±3,4

Старица

<1,0

Д. Потресово, левый берег

<1,0

Шк. №1(1,5 км к СВ от соор. 227)

<1,0

На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:



  • аэральное поступление 3Н с водяным паром из емкостей хранилища незначительно; при аэральном переносе паров НТ и НТО происходит быстрое разбавление концентрации трития в воздушной среде до фоновых значений; при распространении 3Н воздушным путем накопление его возможно в твердых атмосферных осадках в непосредственной близости от источника;

  • основным путем воздушной миграции обогащенных 3Н атмосферных осадков является метелевый перенос с территории хранилища, радиус формирования наземной тритиевой аномалии – первые сотни метров; при метелевом переносе НТО естественные преграды (повышения рельефа, здания, древесные насаждения) являются эффективными барьерами.

На следующем этапе были проведены исследования содержания 3Н в грунтовых водах. Объемная активность 3Н в пробах коррелирует со степенью воднасыщенности грунтов и показывает зависимость содержания данного радионуклида в подземных водах от глубины их залегания. В относительно глубоких горизонтах подземных вод (25 м) содержание 3Н ниже, чем в приповерхностных. Отмечается сезонная динамика содержания 3Н в подземных водах скважин: увеличение концентрации в сухие сезоны. Результаты измерения 3Н в воде старицы, питаемой формирующейся под территорией хранилища верховодкой (1–1,5 м), свидетельствуют об увеличении поступления 3Н с почвенными водами в период наибольшего водонасыщения грунтов талыми водами. При этом объемная активность 3Н увеличивается почти в три раза по сравнению с «сухими» сезонами.

Полученные результаты позволяют утверждать, что наиболее активное распространение 3Н происходит в приповерхностных горизонтах (область формирования верховодки) преимущественно в периоды наибольшего водонасыщения. В более глубоких горизонтах (5–10 м) во влажные сезоны происходит снижение концентрации 3Н за счет разбавления менее загрязненными инфильтрационными водами, поступающими с большей территории.

С увеличением расстояния от хранилища содержание 3Н в подземных водах уменьшается. В родниках на расстоянии 5 км вниз по течению, а также в родниках, расположенных выше по течению р. Протвы, превышение содержания 3Н над фоном не обнаружено.

Учитывая, что 3Н проникает с инфильтрационными водами в достаточно глубокие горизонты, были проанализированы пробы воды из скважин водозаборных сооружений. Повышенные концентрации 3Н в отдельных пробах отмечаются на всех водозаборах г. Обнинска, но статистически достоверные аномалии содержания 3Н установлены только на водозаборах Центральный и Самсоновский.

Полученные данные положены в основу оценки риска возникновения стохастических эффектов при облучении населения в результате употребления содержащей 3Н воды.

В табл. 2 приведены значения индивидуального и коллективного пожизненного риска, рассчитанные в работе [4].

Таблица 2

Результаты расчета индивидуального и коллективного пожизненного риска

для населения г. Обнинска


Когорта

Инд. эффективная доза за год



Индивидуальный

пожизненный риск r, 1/чел.



Коллективный

пожизненный риск R



1 когорта (дачники)

0,44 мкЗв



3.21·10–8

3.21·10–5

2 когорта (дачники)

1,42 мкЗв



7.42·10–8

7.42·10–6

3 когорта (сотрудники ГНЦ РФ – ФЭИ)

3,74 мкЗв



2.09·10–7

8.38·10–4

С учетом анализа приведенных в таблице данных можно заключить, что риск возникновения стохастических эффектов облучения в результате употребления воды, содержащей тритий, для указанных когорт населения г. Обнинска лежит ниже предела индивидуального пожизненного риска (5.0 · 10–5) (Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009) [5].



Миграция 90Sr, 137Cs и 226Ra в компонентах экосистем, прилегающих к хранилищу РАО. В результате нарушения герметичности емкостей регионального хранилища РАО, расположенного в городской черте и за пределами промплощадки ФЭИ, наблюдается миграция 90Sr, 137Cs и 226Ra по всему изученному ландшафтно-геохимическому профилю и их аккумуляция в пределах притеррасного понижения, препятствующая их дальнейшему распространению на пойму и воду р. Протвы. Максимальная обнаруженная активность 90Sr, 137Cs и техногенного 226Ra в почвах локальных участков загрязнения притеррасного понижения составляет 19400 ± 315, 18 ± 6 и 95 ± 31 Бк/кг соответственно [6]. Почвенные и грунтовые воды данной территории формируются на глубине до 6 м от дневной поверхности. Помимо атмосферных осадков, существенную роль в их питании играют протечки из тэнков городских водоочистных сооружений, находящихся вблизи хранилища РАО и выше его по склону. Разгрузка подземных вод происходит в виде небольших родников в нижней части склона террасы непосредственно под хранилищем РАО. В сухое время года эти источники нередко пересыхают.

Факторами, благоприятствующими миграции радионуклидов, являются промывной водный режим зоны аэрации, легкий механический состав подстилающих пород (хорошо перемытые средне- и мелкозернистые флювиогляциальные пески), значительные уклоны местности. Результаты измерения активности радионуклидов в послойно отобранных образцах почвы указывают на довольно равномерное распределение их по почвенному профилю. В процессах вертикальной дифференциации 90Sr, 137Cs и 226Ra при внутрипочвенном их поступлении ведущая роль принадлежит гранулометрическому составу почвообразующих пород, особенностям водного режима зоны аэрации, содержанию органического вещества, а также характеру и степени нарушенности почвенного покрова.

Измерение объемной активности радионуклидов в подземных и поверхностных водах показало, что радиоактивное загрязнение аквальных экосистем, прилегающих к хранилищу, обусловлено главным образом 90Sr, миграционная способность которого в данных условиях в 10 раз больше, чем 137Cs. Активность 90Sr в подземных водах, определенная в месте их выхода на поверхность (39,2 ± 11,8 Бк/л), на порядок выше, чем в водах старицы в 1,5 м от источника (3,8 ± 1,1 Бк/л). Данный факт свидетельствует о высокой емкости природного геохимического барьера, формируемого органическими илами притеррасного понижения. Кроме того, важным фактором, ограничивающим подвижность 90Sr, является достаточно высокое значение реакции среды (pH 8). На расстоянии 3 м от места впадения родника в старицу удельная активность 90Sr составляет всего 1,6 ± 0,5 Бк/л. Несмотря на повышенное содержание данного радионуклида в илистых отложениях, концентрация его в поверхностных водах низкая и не превышает допустимого уровня вмешательства (4,9 Бк/л), установленного НРБ. Данные по формам нахождения радионуклидов показали, что они находятся преимущественно в малоподвижных формах, на долю водорастворимой фракции стронция-90 приходится, например, от 2 до 4 %.

Дальнейшая миграция 90Sr происходит в направлении естественного стока поверхностных и подземных вод по заболоченной нижней части долины ручья Комсомольский в сторону распо­ложения общества садоводов и огородников. Содержание радионуклида в водах и илах дренажных канав на приусадебных участках, расположенных на расстоянии около 200 м от хранилища РАО, ниже уровня вмешательства.

Ореол радиоактивного загрязнения 90Sr в районе хранилища РАО не превышает нескольких десятков метров на поверхности и чуть более 10 м в глубину. Благодаря природным геохимическим барьерам в настоящее время угрозы попадания радионуклидов в организм человека по пищевым цепям через сельскохозяйственную продукцию нет.

Мониторинг распространения 90Sr в природной среде, основанный лишь на контроле содержания 90Sr в природных водах, может быть затруднен в связи с аппаратурно-методическими ограничениями. Чувствительность радиационно-экологического мониторинга может быть существенно повышена при использовании организмов-накопителей 90Sr, какими являются наземные моллюски. Площадь обитания этих животных весьма ограничена, что позволяет осуществлять не только текущий контроль, но и давать прогноз направлений распространения данного радионуклида за пределы площадки размещения регионального хранилища. Результаты определения удельной активности 90Sr в раковинах улитки кустарниковой (Bradybaena fruticum) – 822 ± 8 Бк/кг, в листьях малины (Rubus daeus) – 11,6 ± 1,1 Бк/кг и в верхней части гумусового горизонта дерново-слабоподзолистой почвы – 8 ± 1 Бк/кг показывают, что активность 90Sr в раковинах моллюсков на два порядка больше, чем в гумусовом горизонте и в листьях растений, которыми они питаются [7].


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сойфер В.Н., Горячев В.А., Вакуловский С.М., Катрич И.Ю. Тритиевые исследования природных вод в России. М.: ГЕОС, 2008.

2. Латынова Н.Е., Вайзер В.И., Козьмин Г.В и др. // Труды 3-й Междунар. науч.-практ. конф. «Экология речных бассейнов». Владимир, 2005. С. 243.

3. Старков О.В., Моисеева О.В. //Информационный бюллетень. Ядерная и радиационная безопасность России. Вып 2(5). М.: ЦНИИ атоминформ, 2002. С. 64.

4. Момот О.А., Сынзыныс Б.И., Латынова Н.Е. // Тезисы докладов IX Международной конференции «Безопасность АЭС и подготовка кадров». Обнинск: ИАТЭ, 2005. Ч.2. С. 101.

5. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Гигиенические нормативы. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 2009.

6. Васильева А.Н., Круглов С.В. и др. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48. С. 116.



7. Васильева А.Н., Сынзыныс Б.И. и др. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47. С. 608.



Загрязнение компонентов наземных экосистем 3H, 90Sr, 137Cs и 226Ra в результате нарушения многобарьерной защиты хранилищ радиоактивных отходов

Установлены направления и скорости горизонтальной миграции радионуклидов и дана оценка их подвижности и биологической доступности

96.23kb.

14 10 2014
1 стр.


Распространение компонентов-трассеров в пластах-коллекторах полигона захоронения жро

Одним из методов утилизации жидких радиоактивных отходов в мире является глубинная закачка отходов в пласты-коллекторы. Такой метод утилизации используется на предприятиях атомной

44.8kb.

14 10 2014
1 стр.


Вопросы защиты информации в распределенных информационно-вычислительных системах на основе исчисления древовидных структур

В перечисленных вопросах проблемы защиты информации больших и сверхбольших хранилищ информации и систем коллективного взаимодействия занимают высокие приоритеты

57.88kb.

11 10 2014
1 стр.


Сорбция урана, цезия и стронция фитосорбентом 728 при дезактивации жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности
80.61kb.

11 10 2014
1 стр.


Средства индивидуальной защиты кожи

Средства защиты кожи предназначены для предохранения людей от воздействия аварийно-химически опасных, отравляющих, радиоактивных веществ и биологических средств

47.1kb.

15 10 2014
1 стр.


1фгуп «Сибирский химический комбинат», г. Северск, 2 фгоу впо «Северская государственная технологическая академия»

Иерархическая модель геологической среды района расположения полигона глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов сибирского химического комбината

58.76kb.

08 10 2014
1 стр.


Тематики семинаров повышения квалификации и профессиональной переподготовки руководителей и специалистов

Современные методы электрохимической защиты от коррозии наземных и подземных магистральных газопроводов

549.44kb.

10 09 2014
4 стр.


Современные технологии хранения зерна Санитария хранилищ

Вначале проводится ручная зачистка от остатков зерна днища и стен хранилищ, съемных панелей аэрации, затем зачистка производится при помощи пылесоса

63.58kb.

09 10 2014
1 стр.