Содержание к диссертации
Введение 6
Глава 1. Причины радиационных аварий на Южном Урале и радиационно -экологическая характеристика раннего послеаварийного периода (обзор)
1.1 Характеристика радиационного загрязнения реки Теча 12
1.1.1 Причины сбросов радиоактивных веществ в реку 12
1.1.2 Динамика загрязнения реки и прилегающей территории 14
1.1.3 Уровни запасов радионуклидов в системе реки Теча 18
1.1.4 Уровни внешнего у-облучения населения Течи. Поступление долгоживущих радионуклидов по пищевой цепочке населению 19
1.1.5 Характеристика защитных мероприятий, применявшихся в бассейне р. Теча 23
1.2 Радиационно-экологическая характеристика раннего ВУРСа 25
1.2.1 Причины образования Следа 25
1.2.2 Уровни начального загрязнения среды обитания человека 26
1.2.3 Характеристика защитных мероприятий 32
1.2.4 Закономерности миграции радионуклидов во внешней среде в ранний послеаварийный период 33
1.3 Образование Карачаевского радиоактивного следа в 1967 году, первоначальная оценка воздействия на население 43
Глава 2. Материалы и методы
2.1 Материалы 47
2.2 Методы исследования 55
Глава 3. Радиационно-экологическая характеристика загрязнения реки Теча за весь послеаварийный период ЗЛ Уровни и динамика радиоактивного загрязнения речной воды, донных отложений и поймы 64
3.1.1 Закономерности поведения 90Sr и ,37Cs в воде и донных отложениях 64
3.1.2 Загрязнение поймы долгоживущими 90Sr, 137Cs 74
3.2 Поступление 90Sr и 137Cs жителям прибрежных населенных пунктов с отдельными продуктами питания и рационом 80
3.3 Анализ современных источников вторичного загрязнения реки 92
3.3.1 Роль Теченского каскада водоемов как источника загрязнения...92
3.3.2 Значение подземных вод 96
3.3.3 Роль донных отложений, поймы и болот 98
3.4 Заключение по характеристике радиоактивного загрязнения р. Течи 103
Глава 4. Закономерности поведения долгоживущих радионуклидов в объектах внешней среды и пищевой цепи человека на территории ВУРСа
4.1 Основные закономерности формирования современной радиационной обстановки на Следе 106
4.2 Динамика изменения содержания радионуклидов в основных продуктах, формирующих дозы облучения населения 129
4.2.1 Поступление 90Sr по цепочке почва-молоко 129
4.2.2 Поступление 90Sr из почвы в зерно пшеницы и картофель 138
4.2.3 Поступление 90Sr по цепочке почва-рацион человека 142
4.3 Заключение о закономерностях поведения долгоживущих радионуклидов на территории ВУРСа 148
Глава 5. Радиационно-экологические последствия Карачаевского следа
5.1 Уровни радиационного загрязнения территории 151
5.2 Закономерности миграции Sr и Cs в цепочке почва-трава-молоко на Карачаевском следе 152
5.3 Удельная активность 90SiV37Cs в основных продуктах питания ирационев 1967-2001 гг 161
5.4 Поведение 90Sr и 137Cs в непроточных водоемах следа 1967 г 166
5.5 Заключение о радиационно-экологических последствиях на Карачаевском следе 170
Глава 6. Сравнительный анализ различных радиационных ситуаций 173
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 184
ВЫВОДЫ 199
Список использованных источников 202
Введение к работе
Актуальность проблемы. Создание в СССР ядерного оружия базировалось на ускоренном развитии атомной промышленности и интенсивной работе испытательных полигонов. На Семипалатинском полигоне с 1949 по 1989 г. в воздухе, на земле и под землей было осуществлено 456 ядерных испытаний, на Новоземельском полигоне с 1955 по 1990 г. - 130 ядерных испытаний. На территории всей страны были произведены сотни исследовательских и промышленных ядерных подземных взрывов, в результате чего произошло массивное загрязнение обширных территорий и облучение населения [177]. Формирование доз облучения от тропосферных и локальных выпадений после испытаний ядерного оружия в основном осуществлялось за счет краткосрочных выпадений короткоживущих радионуклидов и радиационных аварий. Наиболее опасные долгоживущие 137Cs и Sr обуславливали внутреннее облучение в основном за счет продолжительных глобальных выпадений. В настоящее время в России существует несколько регионов (Алтайский край, территории, расположенные вблизи Чернобыльской АЭС, Уральский регион и др.), загрязненных долгожи-вущими радионуклидами.
Уральские аварии, имевшие место в 1950-1960-е годы, привели к обширным загрязнениям окружающей среды радиоактивными отходами ПО «Маяк». В реку Теча было сброшено 2,73 млн. Ки (8,8-1016 Бк) радиоактивных отходов, вследствие чего облучению подверглось около 30 тыс. человек. Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) площадью 23 тыс. км2 (численность населения на данной территории около 300 тыс. человек) образовался в результа-те аварийного выброса в атмосферу 20 МКи (7,4-10 Бк) радиоактивности. Ка-рачаевский след (площадью 2700 км ) образовался в 1967 г. по причине ветрового разноса с озера Карачай радиоактивных отходов активностью выноса р излучающих радионуклидов 6000 Ки (2,2-10й Бк).
Вышеуказанные аварии существенно различаются по своему характеру (водный и воздушный путь поступления радионуклидов в окружающую среду) и последствиям. Необходимо отметить неравномерность загрязнения территорий, обусловленную особенностями миграции радионуклидов в различных объектах окружающей среды: проточных и непроточных водоемах, открытых поверхностях ландшафта и лесах, лугах и пашне. Отдельные компоненты окружающей среды аккумулируют радионуклиды, другие являются транзитной средой. Содержание долгоживущих радионуклидов 137Cs и 90Sr в реке Теча постепенно снижается, однако имеет место систематическое загрязнение воды за счет фильтрации радионуклидов из Теченского каскада водоемов, содержащих радиоактивные отходы. Кроме того, сохраняется угроза массированного загрязнения реки в случае нарушения целостности плотин при землетрясении или террористическом акте. Для ВУРСа и Карачаевского Следа характерно снижение вовлечения радионуклидов в пищевые цепочки, обусловленные процессами радиоактивного распада, физико-химического связывания и миграции.
Радиоактивному загрязнению подверглись почва, растительность, животный мир и человек. Для минимизации последствий радиоактивного загрязнения территорий проводились различные защитные мероприятия. По прошествии многих лет после аварии встает проблема возврата в хозяйственное использование ранее загрязненных пастбищ, озер, рек, лесов и др., что требует серьезного обоснования, знания радиационно-экологических закономерностей поведения радионуклидов в объектах внешней среды.
Цель работы заключается в изучении закономерностей миграции долго-живущих радионуклидов 137Cs и 90Sr в объектах внешней среды и пищевой цепи человека за весь послеаварийный период на реке Теча, Восточно-Уральском и Карачаевском радиоактивных следах.
Задачи исследования:
1. Исследовать динамику изменения содержания долгоживущих радионуклидов в основных объектах внешней среды за весь многолетний послеаварийный период.
2. Изучить закономерности самоочищения от радионуклидов почвы, донных отложений, воды проточных и непроточных водоемов.
3. Исследовать динамику перехода долгоживущих радионуклидов по пищевой цепочке: почва - растительность — продукты питания - человек.
4. Оценить поступление радиоактивных веществ с продуктами питания местного производства населению, проживающему на ВУРСе, р. Тече и Карачаевском следе.
5. Провести сравнительный анализ процессов миграции радионуклидов во внешней среде и по пищевым цепям на территории р. Теча, Восточно-Уральского и Карачаевского радиоактивных следов.
6. Сделать прогноз развития радиационной обстановки на территориях проживания населения на реке Теча, ВУРСе и Карачаевскоом следе.
Научная новизна исследования
Сравнительный анализ многолетнего развития радиационных ситуаций (бассейн реки Теча, ВУРС и Карачаевский след) с использованием радиоэкологической базы, систематизирующей первичные данные по загрязнению окружающей среды, позволил сделать ряд новых выводов и теоретических положений.
Впервые проанализирована динамика поведения долгоживущих радионуклидов на радиоактивно загрязненных территориях за длительный (более 40 лет) срок.
Установлено, что снижение радиоактивного загрязнения территорий происходит быстрее, чем это прогнозировалось, исходя только из скорости радиоактивного распада. На данный процесс оказывает влияние изменение биологической доступности радионуклидов и процессы миграции радионуклидов.
Выявлено, что основным универсальным механизмом самоочищения внешней среды является поглощение радионуклидов почвой и донными отложениями, в результате чего снижаются уровни загрязнения поверхности почвы, растительности, воды рек и озер.
Показано влияние физико-химических свойств основных долгоживущих радионуклидов 137Cs и 90Sr на их распределение с водным потоком в реке Теча, скорость миграции в почве, изменение биологической доступности, а также интенсивности загрязнения растительности и продуктов питания. Наиболее подвижным радионуклидом является 90Sr.
Установлено, что в отдаленный период при различных радиационных авариях распределение долгоживущих радионуклидов во внешней среде и про дуктах питания более корректно описывается логарифмически нормальным законом распределения. Изменение содержания радионуклидов в объектах внешней среды, как правило, описывается двумя экспонентами: для первой экспоненты период полуснижения (Тш) составляет 1-2 года и связан с поверхностным загрязнением почвы (объекта), для второй экспоненты период полуснижения более продолжительный и связан с процессами взаимодействия радиоактивных веществ с почвой.
Впервые проанализирована динамика развития радиоэкологической обстановки на территории Карачаевского следа (1967 года), особенностью которого является преобладание в составе радиоактивной пыли биологически мало доступного Cs. По этой причине очищение почвы, травы и продуктов питания происходило с большей (чем в бассейне реки Теча и на территории ВУРСа) скоростью.
Основные положения, выносимые на защиту
1. После прекращения массированных радиоактивных сбросов концентрации 90Sr и ,37Cs в воде реки Теча в основном определяются их поступлением из водоемов-хранилищ радиоактивных отходов и заболоченной поймы. Содержание радионуклидов в донных отложениях зависит от их миграции вглубь донных отложений и концентрации в речной воде. Самоочищение пойменных почв происходит за счет радиоактивного распада, заглубления и смыва радионуклидов.
2. Поступление радиоактивных веществ населению прибрежных сел с рационом снижалось в связи с ограничением потребления воды, рыбы, птицы, а также снижением уровней загрязнения речной воды, поймы и производимых на ней молока и овощей. В отдаленные сроки молоко обеспечивает основное поступление радионуклидов с рационом.
3. Динамика радиационной обстановки на ВУРСе определяется радиоактивным распадом, снижением биологической доступности радионуклидов и их миграцией вглубь почвы. Отмечается устойчивое снижение миграции долгожи 90сі 137/-Ч вущих радионуклидов Sr и Cs по пищевой цепочке почва — трава — молоко. Молоко является основным продуктом, с которым радионуклиды поступают в организм человека в отдаленный период.
4. Содержание радионуклидов в воде непроточных водоемов ВУРСа определяется их сорбцией донными отложениями и вторичным загрязнением за счет водной миграции с водосборной территории. Проточные водоемы способствуют снижению (перераспределению) уровней загрязнения прибрежных почв радионуклидами за счет их удаления с водным током.
5. В отдаленный период в непроточных водоемах основная часть (95-98%) радионуклидов содержится в донных отложениях в нерастворимых в воде соединениях. Содержание долгоживущих радионуклидов в тканях рыбы, в растительности и бентосе определяется радионуклидами, находящимися в растворимой в воде форме.
6. Радиоэкологическая обстановка на Карачаевском следе, формирование которого осуществлялось биологически мало доступными соединениями I37Cs и 90Sr, отличается большей скоростью снижения радиоактивного загрязнения почвы, травы, рациона и, как следствие, меньшим радиоактивным воздействием на население.
Апробация материалов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Меры по восстановлению окружающей среды в случае ядерной аварии или радиационного инцидента», ноябрь 1989, Вена; Австро-Итало-Венгерском симпозиуме «Радиационная защита в соседствующих странах центральной Европы», апрель 1993; Российско-Японском симпозиуме с участием стран СНГ, октябрь 1994, Москва; Всероссийской научно-практической конференции «Радиоэкологиче ские, медицинские и социально-экономические последствия аварии на Чернобыльской АЭС», май 1995, Голицыно; общественных слушаниях «Радиационные аварии на Южном Урале: уроки и выводы», сентябрь 1997, Челябинск; общественных слушаниях «Органы местного самоуправления: решение проблем по преодолению последствий радиационных аварий», сентябрь 1998, Касли; Международной конференции «Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях», апрель 2000, Москва, Санкт- Петербург; Региональная научно-практическая конференция «ВУРС-45» сентябрь 2002, Озерск; на 11 конгрессе Международной Ассоциации по радиационной защите «Расширение сферы радиационной защиты», апрель, 2004, Мадрид; на научно-практической конференции «Актуальные вопросы радиационной гигиены», июнь 2004, Санкт-Петербург.
Практическая значимость. Материалы исследований были использованы при подготовке памятки для населения по ведению подсобного хозяйства на территориях, прилегающих к санитарно-охранной зоне ВУРСа и реки Теча (1998 г.); составлении руководства по ведению агропромышленного производства и лесного хозяйства на территории санитарно-защитной зоны ВУРСа (1999 г.); разработке рекомендаций по ведению сельскохозяйственного производства на территориях Аргаяшского района, подвергшегося радиоактивному загрязнению в результате деятельности ПО «Маяк» (2001 г.) и по использованию водоемов, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварийных ситуаций на ПО «Маяк» в 1957-67 гг. (2001 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация представлена на 220 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов и заключения, библиографического указателя (179 источников); включает 77 таблиц и 61 рисунок.
