Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время на предприятиях атомной отрасли поступление в окружающую среду техногенных радионуклидов строго контролируется, но остается нерешенной проблема обеспечения экологической безопасности временных хранилищ радиоактивных отходов (РАО), созданных во второй половине прошлого века без должного учета природных особенностей территории и обеспечения необходимого уровня защиты. В отдельных случаях наблюдается утечка радионуклидов из емкостей хранилищ, поступление их в окружающую среду и вовлечение в биологический круговорот. Особенности такого радиоактивного загрязнения и возможности вовлечения радионуклидов в пищевые цепочки изучены недостаточно. Оценки риска радиоактивного загрязнения, разработка защитных технологий требуют понимания механизмов, процессов и факторов, регулирующих подвижность радионуклидов в горных породах, грунтовых, поверхностных водах, дисперсию в почвах, поступление в растения и организм животных и человека. Работа посвящена изучению процессов миграции техногенных радионуклидов, поступивших в окружающую среду в результате нарушения многобарьерной защиты хранилищ РАО, принадлежащих Государственному научному центру «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского», г. Обнинск (ГНЦ РФ-ФЭИ), и оценке загрязнения наземных и пресноводных экосистем. По геоморфологическому строению, ландшафтно-геохимическим характеристикам изучаемая территория достаточно типична для средней полосы России, что позволяет использовать полученные данные при рассмотрении аналогичных ситуаций в других районах.
В основу настоящей работы положены результаты исследований, выполненных в рамках НИР по темам: 21501 «Комплексное радиоэкологическое обследование объектов окружающей среды и техногенных сооружений регионального хранилища (№ 227) РАО» (Госконтракт 5.28.05.3157 от 04.04.05), НИР «Оценка экологического риска для природной среды и здоровья населения в районе размещения хранилищ радиоактивных отходов (РАО). Решение региональных радиоэкологических задач и проведение полевых учебно-исследовательских работ при подготовке специалистов-экологов» (Госконтракт №156 от 18.07.07) и ряда поисковых тем.
Цель исследования: изучение характеристик загрязнения техногенными радионуклидами наземных и пресноводных экосистем и оценка радиоэкологической обстановки в районе размещения проблемных хранилищ РАО, принадлежащих ГНЦ РФ-ФЭИ
Задачи исследования:
На основании анализа региональных гидрогеологических характеристик и процессов поступления трития из емкостей хранилища РАО обосновать возможные пути миграции 3Н в поверхностные водоемы и водозаборы г. Обнинска. Исследовать сезонное изменение концентраций 3Н в водозаборных скважинах и родниках в зависимости от расстояния до источника хранения тритийсодержа-щих радиоактивных отходов. Дать оценку радиационного риска для населения при потреблении 3Н-содержащей воды.
Изучить влияние геоморфологических, геохимических и гидрогеологических характеристик территории в районе размещения регионального хранилища РАО на поверхностную и внутрипочвен-ную латеральную и вертикальную миграцию радионуклидов 90Sr, 137Cs, 226Ra. Выявить участки их аккумуляции в супераквальных и аквальных ландшафтах притеррасного понижения.
Изучить особенности распределения 90Sr, 137Cs и 226Ra по вертикальному профилю почв при поступлении их с грунтовыми водами; дать оценку подвижности и потенциальной биологической доступности радионуклидов на основании определения форм их нахождения в почвах.
Выбрать индикаторные виды организмов и определить размеры накопления 90Sr наземными растениями и животными на участках локального загрязнения почв.
Научная новизна работы. В работе рассматривается малоисследованный аспект поведения 3Н, 90Sr, 137Cs и техногенного 226Ra - миграция радионуклидов в компонентах наземных и пресноводных экосистем при поступлении их в окружающую среду с грунтовыми водами вследствие нарушения многобарьерной защиты хранилищ РАО. Впервые описаны региональные пространственно-временные закономерности радиоактивного загрязнения компонентов сопряженных экосистем долинного комплекса реки Протва. Выявлены гидрологические и геохимические процессы, приводящие к форми-
рованию объемных радиоактивных источников, вызывающих хроническое загрязнение наземных экосистем в районе размещения регионального хранилища РАО и включение радионуклидов в биологический круговорот. На основании исследований направления и скорости горизонтальной миграции радионуклидов определены размеры ореола радиоактивного зафязнения и проведено уточнение радиационного риска для городского населения при потреблении воды, содержащей 3Н. Выявлены особенности вертикального распределения радионуклидов по профилю почв при поступлении их с грунтовыми водами. Выявлен организм-индикатор локальных участков загрязнения окружающей среды 90Sr - Bradybaena fruticum.
Теоретическое и практическое значение работы. Направление потоков поверхностных и грунтовых вод, особенности литологиче-ского состава горных пород и почвенно-геохимических условий определяют пространственно-временные закономерности распространения радионуклидов при нарушении герметичности емкостей хранилищ РАО и поступление их в сопредельные экосистемы. Полученные в работе зависимости объемной и удельной активности радионуклидов в природных водах и почвах от расстояния до источника радиоактивного загрязнения, характеристики распределения радионуклидов по профилю почв и накопления их растениями и животными являются входными параметрами моделей, используемых для описания поведения радиоактивных веществ и оценки риска загрязнения компонентов природной среды.
Результаты выполненных исследований расширяют теоретические представления о механизмах, процессах и факторах, регулирующих поведение радионуклидов при поступлении их в окружающую среду в результате нарушения многобарьерной защиты хранилищ РАО, созданных в пределах долинных комплексов в средней полосе России. Новые экспериментальные данные могут быть использованы при решении практических задач, связанных с проблемами экологической безопасности территорий, прилегающих к объектам ядерного промышленного комплекса.
Впервые представлена оценка радиоэкологической обстановки в Обнинском регионе, обусловленная более чем 50-летним функционированием Государственного научного центра «Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского». Для рассматри-
ваемой территории актуальны следующие экологические проблемы, не представляющие реальной угрозы для здоровья местного населения и биоты, но требующие ведения систематического радиационно-экологического мониторинга".
Загрязнение окружающей природной среды севера Калужской области тритием, что представляет собой пока практически нерегулируемый источник техногенного воздействия.
Формирование в геологических средах объемного радиоактивного источника глубиной до 10 м в результате утечки ^Sr 137Cs и 226Ra из емкостей регионального хранилища РАО. Данный источник техногенного воздействия также является практически нерегулируемым.
Личный вклад автора. Автор принимала непосредственное участие в планировании, организации и проведении полевых радиоэкологических исследований, отборе проб и первичной подготовке их к измерениям, статистической обработке, обобщении и анализе результатов, проведении расчетов и подготовке научных публикаций. Автором дана комплексная характеристика радиоэкологической ситуации в районе расположения хранилищ РАО на основе изучения пространственно-временных особенностей поведения 3Н, 90Sr, 137Cs и 226Ra в природных экосистемах. Выявлены особенности распределения удельной активности ^Sr, 137Cs и 226Ra в почвенном профиле при поступлении радионуклидов с грунтовыми водами. На основе исследований биологической доступности 90Sr и размеров его накопления в раковинах моллюсков дана оценка возможности их использования в качестве индикаторов точечного загрязнения среды 90Sr.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Пространственно-временные особенности и количественные показатели миграции радионуклидов, поступающих в окружающую среду в результате нарушения многобарьерной защиты хранилищ РАО, закономерности формирования объемных источников загрязнения. Величины радиационного риска для городского населения при потреблении воды, содержащей Н. Геоморфологические, лито-логические, гидрологические и почвенно-геохимические показатели, определяющие параметры латеральной и вертикальной миграции радионуклидов.
2. Результаты исследований биологической доступности и биогенной миграции 90Sr в растительности и раковинах наземных моллюсков. Оценка возможности использования в качестве индикатора импактного загрязнения Sr наземных моллюсков.
Апробация работы и публикации: Основные положения работы и результаты исследований докладывались на международной конференции «Радиационная безопасность территорий. Радиоэкология города», Москва, 2003; IV Научно-технической конференции «Научно-инновационное сотрудничество», Москва, МИФИ, 2005; 3-й Международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов», Владимир, 2005; IX Международной конференции «Безопасность АЭС и подготовка кадров», Обнинск, 2005; V Международном съезде «Радиационные исследования (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность)», Москва, 2006; V Региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск», Обнинск, 2008; 8-й международной научной конференции «Сахаровские чтения 2008 года: экологические проблемы XXI века», Минск; XI Международной конференции «Безопасность АЭС и подготовка кадров», Обнинск, 2009.
По материалам диссертации опубликовано 18 работ: 5 статей в научных журналах и 13 публикаций в сборниках и трудах конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 153 страницах, включает введение, заключение, выводы, 5 глав, 16 таблиц, 24 рисунка, список публикаций из 163 наименований и приложения.
