23.4. Забруднення водних об'єктів у Чорнобильській радіонуклідній аномалії

У різних країнах світу з самого початку оволодіння ядерними технологіями відбувались ядерні аварії, які призводили до забруднення радіонуклідами природного середовища. Одна з таких аварій сталася у 1957 р. на виробничому об'єднанні «Маяк» поблизу селища Киштим на Уралі внаслідок вибуху ємності, що містила 7,4*10¹⁸ Бк радіоактивних відходів. З них 7,4*10¹⁶Бк потрапило в атмосферу, після чого сформувався північно-уральський радіоактивний слід, на його територію випало (0,1—0,5)*10¹⁵ Бк ⁹⁰Sr.

Велика екологічна катастрофа сталася у 1967 р. на озері Карачай на Уралі, яке використовувалось як відкрите сховище радіоактивних відходів. Цей рік відзначався надзвичайно посушливим літом, внаслідок чого озеро дуже обміліло. Дрібний пісок і мул, забруднені радіонуклідами, піднімалися вітром з його берегів і переносились на значні відстані, формуючи плямисті забруднення території. Вітровий переніс радіонуклідів з берегів озера Карачай досяг 72*10¹² Бк.

Киштимська аварія та вітровий переніс з оз. Карачай призвели до надходження у природне середовище близько 1*10¹²Бк ²³⁹Рu. Супроводжувались викидами радіонуклідів у зовнішнє природне середовище аварії в Англії, США та інших країнах світу. Але найбільша за всю історію людства ядерна аварія сталася 26 квітня 1986 р. на Чорнобильській АЕС. Внаслідок аварії зруйнувалась активна зона реактора РБМК-1000 і в навколишнє середовище було викинуто 1,95*10¹⁸ Бк радіоактивних речовин, у тому числі таких екологічно небезпечних довгоіснуючих радіонуклідів, як ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²⁴¹Pu, ²⁴¹Am тощо. Землі українського і білоруського Полісся з буйними лісами і родючими угіддями перетворились у техногенну радіонуклідну аномалію. 30-кілометрова зона навколо Чорнобильської АЕС була оголошена територією з обов'язковим відселенням населення. Нижня ділянка р. Прип'яті і верхня частина Київського водосховища були включені в зону відчуження. Дніпро, його притоки та водосховища стали основними шляхами переносу радіонуклідів із забруднених територій у Чорне море.

Уже в перші дні і тижні після аварії інтенсивному радіонуклідному забрудненню були піддані водні об'єкти України і Білорусі. Радіонукліди надходили у складі прямих скидів забруднених радіонуклідами водних мас, з атмосферними опадами та внаслідок змиву з площ водозбору. В перший день катастрофи, тобто 26 квітня 1986 p., радіоактивний слід рухався у північному напрямі, а вже 27 і 28 квітня напрям вітру змінився, і радіоактивна хмара стала поширюватись над Східною та Південно-Східною Європою, у тому числі над значними територіями водозбірної площі Дунаю. З 1 травня повітряні потоки спрямувались у південному напрямі, а радіоактивна хмара, пройшовши над Києвом, поширилась вздовж середньої і нижньої ділянок Дніпра і далі пішла до Чорного моря та Туреччини (рис. 127).

Особливо інтенсивним було забруднення наземних і водних екосистем 30-кілометрової зони ЧАЕС, куди увійшли також нижня течія Прип'яті і верхня частина Київського водосховища. Аварія на ЧАЕС призвела до різкого погіршання радіоекологічної ситуації в басейні Дніпра. Характер радіоактивних викидів із зруйнованого реактора визначав як загальну радіоактивність, так і радіонуклідний склад води на різних етапах після чорнобильського вибуху. Рівень загальної радіоактивності води спочатку визначався в основному вмістом йоду (131<J). Протягом першого місяця після аварії його внесок у загальну радіоактивність становив 80—90 %, в червні — 30 %. Починаючи з другої половини червня, в залежності від міри розпаду ¹³¹J, рівень загальної радіоактивності визначався такими радіонуклідами, як стронцій-89, барій-140, рутеній-103, цезій-141, -144, цирконій-98 та у меншій мірі — цезій-134 і 137.

Поступово короткоіснуючі радіонукліди перестали відігравати домінуючу роль у загальній радіоактивності води, і уже 3 Другої половини червня 1986 р. найбільшу небезпеку становили такі довгоіснуючі радіонукліди, як стронцій-90, цезій-137, плутоній-238, -239, -240 та америцій-241. Плутоній, який знаходився у великодисперсній погано розчинній фракції паливної матриці, випав, в основному, у 30-кілометровій зоні. Надходження радіонуклідів у річки, озера та водосховища Дніпра у післяаварійний період відбувалось внаслідок танення снігів та випадання осадів, які змивали радіонукліди із водозбірних площ верхнього Дніпра, рік Прип'яті, Брагинки Десни та інших притоків.

Надходячи у водойми, радіонукліди розподілялися між абіотичними (вода, донні відкладення, завислі частинки) та біотичними компонентами, до яких належать гідробіонти різних трофічних рівнів. У післяаварійний період найбільш швидко звільнилися від радіонуклідного забруднення притоки Дніпра з досить високою швидкістю течії, у непроточних озерах радіонукліди більш інтенсивно накопичувались у донних відкладеннях, а їх кругообіг відбувався тільки в межах внутрішньоводоймних процесів: вода—донні відкладення—біота.

У дніпровських водосховищах відбуваються більш складні процеси, пов'язані як з внутрішньоводоймною міграцією радіонуклідів (між донними відкладеннями, водою та гідробіонтами), так і з виносом течією води. Особливо інтенсивно ці процеси протікають під час великих весняних повеней, коли змучуються донні відкладення, а з ними підіймаються у воду і радіонукліди. Водосховища дніпровського каскаду є своєрідними буферними накопичувачами радіонуклідів [70].

Особливо інтенсивному радіонуклідному забрудненню була піддана водойма—охолоджувач Чорнобильської АЕС.

В умовах безаварійної роботи Чорнобильська АЕС істотно не впливала на вміст радіонуклідів у водоймі-охолоджувачі, р. Прип'яті та Київському водосховищі.

У перші дні і тижні після аварії радіонуклідне забруднення водойми-охолоджувача, в основному, формували ¹³¹J, ⁹⁵Zr, ¹⁴⁴Ce. Сумарна активність радіонуклідів у воді досягала 3,7*10⁵ Бк/дм³. З припиненням викиду радіонуклідів із зруйнованого реактора, переходом їх значної кількості у донні відкладення і внаслідок розпаду короткоіснуючих радіонуклідів радіоактивність води істотно знизилась. У липні—серпні 1986 р. основний внесок у радіоактивність води робили ¹³⁴Cs (220 Бк/дм³) та ¹⁵⁰Cs (220 Бк/дм³). У воді також реєструвалися ⁹⁵Zr, ¹⁰³Ru, ¹⁴¹Се, ¹⁴⁴Се, сумарна кількість — 20—140 Бк/дм³. Вміст ⁹⁰Sr перебував на рівні 0,9 Бк/дм³. З часом почала проявлятись тенденція до зниження радіонуклідного забруднення води.

Зниження відбувалось внаслідок розпаду короткоіснуючих радіонуклідів, а також поглинання довгоіснуючих радіонуклідів донними відкладеннями. Проте в окремі періоди внаслідок змиву радіонуклідів з прилеглих територій, процесів скаламучування та десорбції з донних відкладень вміст радіонуклідів у воді підвищувався.

У 1987—1988 pp. внаслідок розпаду радіонуклідів, переважно ¹⁴⁴Се, ¹⁰⁶Ru, ¹³⁴Cs, та процесу замулення сумарна радіоактивність донних відкладень поступово знижувалась.

З часом у складі довгоіснуючих радіонуклідів чорнобильського викиду особливого значення набуває ²⁴¹Аm, вміст якого у навколишньому природному середовищі не зменшується, а навпаки, зростає. Останнє пояснюється тим, що до 98 % реакторного плутонію припадає на ²⁴¹Рu, бета-розпад якого супроводжується утворенням більш радіотоксичного альфа-випромінюючого ²⁴¹Аm. У зв'язку з цим при розробці прогнозів радіоекологічних процесів у наземних і водних екосистемах мають враховуватись радіоактивний розпад і зниження у часі активності ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Ce, ²⁴²Cm, ²⁴⁴Cm, ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, з одного боку, і зростання активності ²⁴¹Am — з другого.

У післяаварійні роки найбільш суттєвим шляхом виносу радіонуклідів із зони відчуження ЧАЕС у віддалені райони став перенос з поверхневими водами. Радіонукліди, що виносились і продовжують виноситись з великих водозбірних територій Прип'яті та басейну верхнього Дніпра, надходять у каскад дніпровських водосховищ. У 90-ті pp. вклад територій зони відчуження у формування річного поверхневого стоку радіонуклідів і забруднення Київського водосховища становив близько 15 % для ¹³⁷Cs і близько 50 % — для ⁹⁰Sr. Кількість радіонуклідів, що надходять із забруднених територій змінюється і залежить від водності року, формування дощових повеней і особливостей сніготанення на площах водозбору.