Введение к работе
Актуальность темы обуславливается следующим. В результате аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Рассеяние выбросов с высокой плотностью загрязнения приобрело региональный характер. В настоящий момент чернобыльское «пятно» охватывает значительную часть европейской территории, включая региональные области питания подземных вод. В России больше всего пострадали юго-западные районы Брянской области, относящиеся к восточной части Днепровского артезианского бассейна. Масштабы распространения и уровни загрязнения этой территории беспрецедентны. Так как подземные воды этого региона широко используются для водоснабжения, возможное проникновение в них радионуклидов -серьезная социально-значимая экологическая проблема. Все это свидетельствует об актуальности и своевременности выполненных исследований.
Наиболее уязвим к радионуклидному загрязнению первый от поверхности водоносный горизонт грунтовых вод (ГВ). Все сельские населенные пункты и многие города пораженных районов используют эти воды для питьевого водоснабжения. Поэтому именно грунтовые воды были выбраны в качестве объекта исследований. В силу своих специфических особенностей ГВ слабо защищены от загрязнений, поэтому важно исследовать степень их уязвимости к радионуклидному загрязнению.
Предметом диссертационной работы является исследование уязвимости ГВ в региональном масштабе, а также развитие методов, используемых для ее оценки. Цель работы - создание методики региональной оценки уязвимости ГВ на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС, и апробирование ее на практике, что в дальнейшем может быть использовано для обоснования необходимых мероприятий по защите подземных вод от загрязнения и минимизации негативных последствий радиоактивного загрязнения.
В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
-
охарактеризовать современное состояние региональных исследований по оценке защищенности и уязвимости подземных вод;
-
усовершенствовать методику оценки уязвимости ГВ к радиоактивному загрязнению с учетом использования полевых данных;
-
изучить защитную роль зоны аэрации и выявить региональные факторы уязвимости, определяемые свойствами зоны аэрации;
-
дать общую оценку уязвимости ГВ исследуемого региона к радионуклидному загрязнению, основанную на барьерной роли зоны аэрации и составить карту уязвимости ГВ восточной части Днепровского артезианского бассейна к радионуклидному загрязнению;
-
установить региональные закономерности водообмена ГВ и времени пребывания радионуклида в ГВ как фактора уязвимости, обусловленного восстановительными свойствами самого водоносного горизонта.
Применяемые методы исследования. В основу работы положены данные, полученные в результате мониторинга, проведенного в рамках международного проекта РФ-ПРООН РУС/95/004 "Оценка и прогноз качества воды в районах, пораженных в результате Чернобыльской аварии (Брянская область)", в реализации которого с 1998 г. принимал участие автор. При непосредственном участии автора проводились наблюдения и прямые измерения миграции чернобыльских радионуклидов в зоне аэрации и их содержания в подземных водах. Одновременно с помощью радиоиндикаторных методов проводились натурные эксперименты по изучению миграции искусственно запущенных изотопов и инфильтрации воды на ключевых радиоиндикаторных площадках. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики, результаты были использованы в предлагаемой методике оценки. Районирование территории по степени уязвимости и итоговый анализ были проведены с использованием комплекса построенных карт.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
разработана методика региональной оценки уязвимости ГВ к радионуклидному загрязнению для гидрогеологических условий восточной части Днепровского артезианского бассейна;
-
установлены основные закономерности миграции радионуклидов в зоне аэрации (ЗА) путем прямого определения миграционных характеристик в геологической среде на изучаемой территории;
-
впервые для обработки вертикальных профилей распределения радионуклидов использован метод моментов, что позволило определить глубину проникновения и дисперсию радионуклидов в породах зоны аэрации;
-
выполнены прямые определения in situ параметров инфильтрации воды с помощью тритиевых индикаторных экспериментов;
-
оценены процессы замедления (задержки) радионуклидов породами в реальных условиях.
На защиту выносятся:
-
методика полевых радиоиндикаторных исследований для определения миграционных параметров воды и загрязняющего вещества (ЗВ) на ключевых участках;
-
установленная взаимосвязь между миграцией радионуклидов в ненасыщенной толще, литологическим строением ЗА и лесистостью территории, позволившая выявить региональные факторы уязвимости;
-
схема оценки уязвимости ГВ Днепровского артезианского бассейна к радионуклидному загрязнению, разработанная на основе барьерных свойств зоны аэрации;
-
методика региональной оценки уязвимости ГВ, учитывающая свойства зоны аэрации и собственно грунтовых вод.
Теоретическая и практическая значимость.
Проведенные исследования позволили количественно и качественно оценить факторы, влияющие на уязвимость ГВ к радионуклидному загрязнению. Созданная на основе этих факторов система оценки может быть
применена для аналогичных районов, также подвергшихся воздействию аварии на ЧАЭС. Кроме того, предлагаемая система оценки может быть применима для иных случаев поверхностного радиоактивного загрязнения, а также для проведения экологической экспертизы.
Составленная карта уязвимости может стать основой для административно-управленческой деятельности, планирования работ по реабилитации и развитию пострадавших территорий.
Апробация работы.
Основные результаты и положения диссертации были доложены на научных семинарах ИВП РАН, на международных конгрессах «Экватэк-2000», «Экватэк-2002», а также включены в состав окончательного отчета РФ-ПРООН РУС/95/004, в котором автор участвовал в качестве эксперта. Экспертные отчеты автора были направлены в МАГАТЭ (Вена, Австрия), где получили положительный отзыв.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 12 работ, из которых одна находится в печати.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 105 наименований. Изложена на 114 страницах, содержит 20 рисунков, 11 таблиц и 6 приложений.
Работа выполнялась под руководством д-ра геол.-минерал, наук, проф. И.С. Зекцера и д-ра техн. наук, проф. В.И. Ферронского, которым автор выражает глубочайшую признательность.
Автор благодарит коллектив лаборатории изотопных и ядерно-физических методов ВСЕГИНГЕО и лично канд. техн. наук В.Т. Дубинчука за ценные рекомендации и всестороннюю поддержку на всех этапах работы, а также сотрудников ГГП «Брянскгеология» за совместное участие в полевых работах. В процессе работы большую помощь и поддержку оказали автору д-р. геогр. наук А.П. Белоусова и канд. техн. наук Л.П. Новоселова, а также все сотрудники лаборатории региональных гидрогеологических проблем Института водных проблем РАН, которым автор выражает искреннюю благодарность.
