Радиоэкологический мониториннг

1. Система радиоэкологического мониторинга в РБ

2. Радиоэкологический контроль при загрязнении лесных массивов

3. Радиоактивные аэрозоли

4. Особенности вертикальной миграции радионуклидов

5. Радиационный мониторинг продуктов питания

1. Головной организацией по мониторингу компонентов окружающей среды, осуществляющей методическое руководство производственными подразделениями радиационно-экологического мониторинга, является государственное учреждение «Республиканский центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды» (РЦРКМ).

Целями радиоэкологического мониторинга являются:

- определение динамики и прогнозирования радиационной обстановки;

- выяснение поведения радионуклидов в объектах природной среды;

- оценка радиационного состояния растительного и животного мира, в том числе лесных ресурсов Беларуси;

- получение данных и построение карт радиационной обстановки различного назначения;

- определение критериев зонирования загрязненных территорий;

- выработка практических рекомендаций по рациональному и безопасному природопользованию;

- оценка влияния радиационной обстановки на жизнедеятельность организмов;

- разработка способов коррекции возникающих повреждений.

Задачи радиоэкологического мониторинга:

- определение радиационного фона;

- наблюдение за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха;

- определение содержания радионуклидов в воздухе, поверхностных водах, почвах.

Одним из наиболее актуальных вопросов радиоэкологического мониторинга является изучение вертикальной миграции радионуклидов, оценка скорости и качественных закономерностей перемещения их во времени и пространстве, прогнозирование этого процесса.

Одной из составных частей радиационного мониторинга природной среды на территории Республики Беларусь является радиационный мониторинг реперной сети. Объектами радиационного мониторинга реперной сети являются населенные пункты, расположенные в различных зонах загрязнения почвы ¹³⁷Cs.

На реперной сети проводятся наблюдения по следующим показателям:

- мощность экспозиционной дозы гамма-излучения в воздухе на высоте 1,0 м и 3 – 4 см от поверхности почвы.

- уровни радиоактивных выпадений (горизонтальные планшеты) и аэрозолей (ФВУ).

- запас активности радионуклидов в почве и донных отложениях.

- удельная радиоактивность в пробах объектов мониторинга (вода, донные отложения).

В пробах почвы определяются, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ^{238, 239, 240}Pu и ²⁴¹Am. В пробах воды и донных отложений определяются ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr .

Все работы по проведению мониторинга реперной сети проводятся квалифицированными специалистами ЦРКМ и областных ЦШ Главгидромета Республики Беларусь.|

Целью изучения радиационной обстановки на реперной сети является детальное исследование и оценка полученных данных; накопление информации, позволяющей изучать, миграционные процессы радионуклидов в почве, на ее поверхности, а также в поверхностных водах рек и донных отложениях. На базе полученных данных будут разрабатываться краткосрочные и долгосрочные прогнозы радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь.

Задачей радиационного мониторинга реперной сети является:

- изучение запаса и накопления радионуклидов в различных объектах исследования (почва, донные отложения);

- изучение вертикальной миграции радионуклидов в почве и факторов, влияющих на данный процесс;

- определение путей распространения радионуклидов в объектах исследования;

- изучение динамики радиационного загрязнения почвы, поверхностных вод рек и донных отложений;

С 1963 года проводятся наблюдения за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха. В настоящее время на 59 станциях ежедневно измеряется мощность экспозиционной дозы гамма-излучения. Измерения мощности экспозиционной дозы в 100-километровой зоне влияния АЭС проводятся через каждые 3 часа. На 26 станциях, расположенных на всей территории республики контролируется уровень радиоактивных выпадений из приземного слоя атмосферы (горизонтальные планшеты). В 6 городах Беларуси (Минск, Могилев, Гомель, Брест, Мозырь, Пинск) с использованием фильтровентиляционных установок ежедневно измеряется содержание радиоактивных аэрозолей. Центром радиационного контроля и мониторинга природной среды ежемесячно проводятся измерения γ-излучающих радионуклидов и ⁹⁰Sr в пробах выпадений и аэрозолей.

Отбор проб поверхностных вод и донных отложений, с одновременным измерением расходов, производится в створах рек, входящих в Днепровско-Сожскую и Днепровско-Припятскую системы. Систематический контроль за радиоактивным загрязнением поверхностных вод и донных отложений ведется на 5 основных реках республики (Днепр, Сож, Припять, Ипуть, Беседь), протекающих по загрязненной территории, с 1986 года ежемесячно.

С 1986 года проведено радиационное обследование почв всей территории РБ, включая территорию населенных пунктов, сельскохозяйственных и лесных угодий.

Радиоэкологический мониторинг проводится на реперной сети, которая включает в себя 181 реперную площадку, на которых изучается радиоэкологическая обстановка, накопление и систематизация информации по динамике пространственного распределения радионуклидов и мощности экспозиционной дозы гамма-излучения. Таким образом, мониторинг проводится на стационарных метеостанциях, реперных площадках (РП) и ландшафтно-геохимических полигонах (ЛГП).

Реперная сеть расположена на всей территории Беларуси. Количество реперных точек, расположенных в различиях областях республики, зависит от степени загрязнения территории, и наиболее загрязненных районах (плотность загрязнения почвы ¹³⁷Cs от 5,0 Ки / км² (от 185 кБк / м²) и выше) находится по 3 реперные площадки. На территории более "чистых" областей с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Cs от 1,0 до 5.0 Ки / км² (37 – 185 кБк / м²)расположено, в основном, по 2 реперные площадки. В районах, где содержание ¹³⁷Cs в почве до 1,0 Ки / км² (до 37 кБк / м²) расположено по 1 площадке.

С целью изучения процессов миграции радионуклидов в почве создаются ландшафтно-геохимические полигоны, которые расположены на местностях с различными типами почв. ЛГП находятся в основном в зонах загрязнения почвы цезием-137 от 5.0 Ки / км² и выше (по 3 – 4 полигона на область), а остальных областях – по 1 – 2 полигона.

Изучение и прогноз (18 полигонов) горизонтальной и вертикальной миграции радионуклидов проводится на ландшафтно-геохимических полигонах с различными типами и разновидностями почв в различных радиоэкологических и физико-географических условиях. Изучаются процессы миграции ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, изотопов плутония и америция, тесно связанные с генетическими особенностями почвы. На дерново-подзолистых, супесчаных и суглинистых почвах при отсутствии переувлажнения, а также на песчаных не заболоченных (автоморфных) почвах, основное содержание ¹³⁷Cs находится в слое 0 – 5 см почвы. В песчаных не заболоченных почвах с признаками избыточного увлажнения глубина проникновения ¹³⁷Cs составляет порядка 10 см.

⁹⁰Sr в силу менее прочной связи с почвенным поглощающим комплексом, мигрирует быстрее ¹³⁷Cs. Наибольшему загрязнению подверглись Брагинский, Хойникский, Наровлянский районы Гомельской области, Пинский, Лунинецкий, Столинский районы Брестской области. Высокие уровни загрязнения обнаружены в «северном» пятне: например, городском поселке Светиловичи Ветковского района Гомельской области (до 20000 кБ / м²).

Наблюдения на реперной сети проводятся службами ЦРКМ и областных ЦРК, на территории которых находятся реперные точки. В их задачу входит: измерение мощности дозы, отбор проб, первичная обработка и подготовка проб, заполнение соответствующей документации, доставке проб и документации в ЦРКМ Главгидромета. В ЦРКМ поступают все пробы объектов мониторинга, вся документация и информация. Анализ проб и обработка полученных результатов производится в лабораториях ЦРКМ. Отдел научно-практических разработок ЦРКМ собирает полученные данные, заносит их в банк данных, осуществляет анализ результатов исследования и передачу полученной информации.

2. Суммарная площадь лесов Украины, Беларуси и России, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС, составляет 3,5 млн. га. Продолжительность периода лесной вертикальной миграции, которая перераспределяет цезиево-стронциевый радиоизотопный состав с поверхностей загрязнителей на высоте 10 – 15 см и включает изотопы в активный метаболизм лесных биоценозов, составляет около 1 года для лиственных и около 3 – 5 лет для хвойных лесов. Основную часть радионуклидов забирает мелкая корневая система, которая расположена на высоте до 15 см и выполняет основную роль в обеспечении минерального питания леса. Наиболее активно захватывается стронций. Впоследствии он накапливается в стволах и крупных ветвях деревьев.

Цезиевый метаболизм более динамичен. Изотоп включается в листву. И он формирует основную активность листового опада. В целом круговорот радионуклидов представляет многократно повторяющийся циклический процесс. Он стабилизируется через 4 – 5 лет в лиственных и 10 – 12 лет – в хвойных лесах после загрязнения среды

Основная часть радионуклидов накапливается в лесной подстилке. В листьях, хвое, мелких ветках, коре содержание радионуклидов в 10 – 100; в древесине, стволах, крупных ветвях – в 10 раз ниже по сравнению с подстилкой.

Особое место в лесных биоценозах занимает моховой покров и характерные для таких участков леса ягоды – брусника, морошка, клюква, а также грибы. Растительность мохового покрова перехватывает до 90% поступающего с опадом и вымываемого ¹³⁷Cs. Методы по дезактивации леса отсутствуют.

В зависимости от плотности радиационного загрязнения выделяют три зоны лесов:

1 – с плотностью загрязнения до 15 Ки / км² (85% лесов);

2 – от 15 до 40 Ки / км² (4%);

3 – свыше 40 Ки / км² (6%).

С 1987 года в 1 – 2 зонах типовые реакции на внесение радиационного фактора (снижение численности грызунов, рост частоты мутаций) не регистрируются, отмечается прогрессирующий рост численности мелких грызунов. Но радиоактивность лесной продукции во многих случаях превышает ВДУ, что требует профилактики радиационных воздействий посредством организации использования лесопродукции в условиях радиационного загрязнения среды, лесовосстановления, охраны и защиты.

Лесопользование (заготовка древесины и ее переработка, сбор ягод, лекарственных трав, охота) требует организации жесткого радиационного контроля с использованием методов биоиндикации радиационного фактора.

Заготовка древесины связана с введением в сложившуюся систему существенных изменений. Они должны регламентировать содержание цезия и стронция в почвах лесных предприятий (поквартальные замеры), организацию и осуществление противопожарных работ, обеспечение безопасных условий труда, контроль получаемой продукции.

Наибольшей радиоактивности достигла березовая древесина. Количество радионуклидов (в основном ⁹⁰Sr) в стволе березы возросло от 2-го года после аварии в 10 раз и стабилизировалось. Ожидается плавное снижение активности. Радиоактивность ствола березы в среднем в 2,5 раза выше, чем сосны. Распределение внутри ствола (от периферии к центру) равномерное, без существенных различий радиоактивности годичных (в том числе дочернобыльских) колец. Это ограничивает использование березовой древесины.

Радиоактивность сосны при одинаковом содержании радионуклидов в лесных почвах в 2,5 раза ниже. Распределение излучателей внутри ствола неравномерно: в периферических годичных кольцах выше, чем в ядре в 2 – 3 раза. Древесина сосны может использоваться без ограничений из лесов 1 и 2 зон. Накопление радиоактивности другими видами древесины распределяются в убывающем порядке: береза, дуб, сосна, ольха, осина.

Из недревесных продуктов леса наиболее опасно лекарственное сырье при неконтролируемой заготовке. Наибольшее количество радионуклидов, особенно стронция, накапливается в коре; цезия – в листве, кустарниках, травах. Мощным аккумулятором радионуклидов являются грибы. Их радиоактивность достигает в среднем 1 – 2×10^–7 Ки / кг² сырой массы продукта; радиоактивность ягод – на порядок ниже.

Загрязненность всех территорий, особенно лесных массивов, отличается пятнистостью. Поэтому радиоактивность собранной растительности может отличаться от средних значений в десятки раз.

Лесовосстановительные и лесопосевные работы проводятся на радиоактивных территориях с целью стабилизации почв, почвенного радиационного метаболизма и, следовательно, предупреждения миграции радиоактивности с водными стоками, ветром. Особое значение такие работы приобретают на песчаных почвах с радиоактивностью от 40 до 80 Ки / км² и выше, особенно вблизи водоемов. Здесь проводится частая посадка смешанного типа с использованием биологически устойчивых древесных и кустарниковых пород с запретом на последующее использование посадок и их продукции.

Работа по оптимизации радиационно-экологических ситуаций в лесах направлены также на предупреждение радиационной патологии леса, предупреждения лесных пожаров.

Особое внимание уделяется пожароопасности радиоактивных лесов в связи с высоким риском массивного повторного загрязнения среды от сгорания радиоактивных лесных массивов. Ограничивается доступ населения в леса 3 и 4 зон, создаются минерализованные противопожарные полосы и т.д.

Радиогенные реакции лесных биоценозов контролируются с помощью биоиндикации радиоактивного загрязнения среды. С этой целью проводится радиометрия избирательных накопителей радионуклидов (мха, лишайников), подсчитывают число почвенных сапрофагов, накапливающих ⁹⁰Sr (мокрицы, сухопутные моллюски) сопоставляют полученные данные с величинами дорадиационного периода и нормами для исследуемых биоценозов.

Накопителями стронция (и индикаторами) являются мелкие позвоночные, иногда насекомые. Индикаторами суммарных воздействий радионуклидов с учетом фона являются дождевые черви, которые заглатывают почву и подвергаются таким образом внутреннему и внешнему облучению от всего спектра радиоактивных излучателей среды. Для регистрации биологических эффектов на репродуктивные функции биоценозов используют подсчет почвообитающих личинок насекомых.

3. Аэрозоли – это системы, представляющие собой твердые или жидкие частицы, взвешенные в газообразной среде. По механизму возникновения различают

- аэрозоли диспергации;

- аэрозоли конденсации.

Диспергационные аэрозоли появляются при разбрызгивании жидкостей, измельчении твердых тел, взмучивании порошков и т.д. -

Конденсационные аэрозоли возникают при конденсации паров воды, металлов и их окислов и др. Механизмы возникновения радиоактивных аэрозолей могут быть такими же, как и у стабильных аэрозолей. Но они могут возникать и в результате особых явлений. Так, возможна активация первоначально неактивных частиц под действием нейтронного облучения; при распаде некоторых радиоактивных газов ( торона, радона) появляются коротко живущие радиоактивные изотопы висмута и полония, которые представляют собой твердые частицы; процесс образования радиоактивных аэрозолей наблюдается у поверхности с α-активными веществами, когда в результате обратной отдачи из препарата в воздух могут вылетать атомы и увлекаемые ими агрегаты, состоящие из нескольких активных атомов.

Свойства аэрозолей зависят от природного вещества, из которого состоят частицы, и состава газовой среды, концентрации аэрозолей по массе и числу частиц в единице объема, от размера, формы и заряда частиц.

По дисперсности аэрозоли делят на три группы:

- крупнодисперсные – частицы диаметром 10 мкм и больше, быстро оседающие, поэтому находящиеся в воздухе непродолжительное время;

- средней дисперсности (относительно устойчивые) – частицы от 1 до 10 мкм, медленно оседающие в неподвижном воздухе, поэтому находящиеся во взвешенном состоянии различное время в зависимости от размера частиц и их концепции;

- мелкодисперсные (устойчивые) – частицы диаметром менее 1 мкм. Они движутся, подобно молекулам воздуха, т.е. подчиняются законам броуновского движения. (При столкновении между собой мелкодисперсные аэрозоли укрупняются и оседают, как и аэрозоли средней дисперсности. Коагуляция мелкодисперсных аэрозолей происходит тем быстрее, чем меньше размеры частиц и чем больше их концентрация).

Основные процессы, которые наблюдаются в аэрозолях:

-седиментация;

-броуновское движение и диффузия;

-коагуляция.

Аэрозольные частицы, находящиеся о взвешенной среде, подвергаются влиянию ряда факторов (гравитация, сопротивление среды, электрические и магнитные поля и т.д.)

В вакууме аэрозольные частицы движутся в гравитационном поле, подчиняясь закону свободного падения. В газовой среде действуют силы выталкивания и сопротивления среды, поэтому движение частиц в этом случае становится равномерным.

Причиной броуновского движения является динамическое воздействие на частицу давления, вызываемого молекулами газообразной среды, которые совершают хаотическое тепловое движение и ударяются о поверхность частицы.

Для относительно крупных частиц число этих ударов в единицу времени настолько значительно, что движение частицы отсутствует. Для мелких частиц число молекул, ударяющихся о поверхность частицы невелико, поэтому становятся незаметными колебания в числе ударов в единицу времени. В результате этого величина давления, действующего с разных сторон частицы, не будет постоянной, поэтому она в этом случае совершает беспорядочное движение.

Коагуляция аэрозоля – это процесс слипания или слияния частиц при соприкосновении друг с другом. Слипание частиц происходит под влиянием молекулярных сил приближение и электрического притяжения. Как правило, в аэрозолях можно обнаружить скрытую и явную коагуляцию. При скрытой коагуляции частицы размером 0,1 мкм образуют небольшие по размеру агрегаты, которые оседают с малой скоростью. В дальнейшем эти агрегаты образуют крупные частицы (явная коагуляция), выпадающие быстро.

Методы отбора проб аэрозолей. В основе методов количественного определения аэрозолей в воздухе, в том числе и радионуклидов, лежит или косвенный способ, когда предварительно извлекают частицы из газовой среды с их последующим излучением, или прямой метод излучения радиоактивности и радионуклида в определенном объеме газовой среды. Методы, при которых твердая или жидкая фаза определяется от газовой среды, чаще всего основаны на седиментации, фильтрации, инерционном и электрическом осаждении. Прямой метод предполагает использование проточных ионизационных камер, в которые отбирают для исследования определенный объем воздуха.

Седиментационные методы определения содержания в воздухе аэрозолей условно можно разделить на 2 группы.

Методы 1 группы позволяют оценить содержание аэрозолей в ограниченном объеме. В таком случае имеется возможность количественного определение аэрозолей в единице объема газовой среды. В другом случае седиментация происходит из неограниченного объема, поэтому результаты исследования выражаются в числе или массе частиц, осевших на единице площади за определенное время. Седиментационные методы позволяют определить частицы размером от 1 до 30 мкм. Первая группа седиментационных методов не нашла широкого применения на практике.

Методы 2 группы контролируют уровень радиационных выпадений из атмосферного воздуха.

Для сбора атмосферных осадков, как правило, используются кюветы с предварительно нанесенным на их дно тонким слоем глицерина. Сроки экспозиции при отборе проб осадков зависят в первую очередь от уровня радиоактивности атмосферы и количества осадков. Обычно кюветы выставляют на срок, превышающий 1 месяц.

При контроле за содержанием радиоактивных веществ в воздухе широкое применение нашли аспирационные методы отбора проб.

Все возложенные условия отбора проб при помощи этого метода условно можно разделить на 5 групп:

- открытые участки (атмосферный воздух);

- помещения производственного, вспомогательного и другого назначения;

- замкнутые объемы в условиях нормального барометрического давления (или приближающегося к нему): камеры, боксы и т.п.;

- закрытые замкнутые объемы, находящиеся под разряжением (вакуумные линии и установки);

- замкнутые объемы под избыточным давлением (компрессионные коммуникации и установки).

4. Вертикальная миграция радионуклидов в почве представляет собой совокупность процессов, приводящих к перемещению радионуклидов и перераспределению их между различными факторами и состояниями, что обуславливает перераспределение радионуклидов, по почвенным горизонтам и является определяющим при наступлении их в растения и грунтовые воды.

Изучение динамики, механизмов и факторов переноса радионуклидов по почвенному профилю дает возможность отслеживать пути миграции радиоактивных элементов биогеохимическим цепям, прогнозировать экологическую ситуацию на загрязненных территориях и представляет собой экспериментальную базу и научную основу для использования радиоактивных земель в сельском хозяйстве с целью получения чистой продукции (в пределах допустимых уровней содержания)

Миграция радионуклидов по профилю почвы определяется рядом факторов. Выделяют обычно три группы факторов, влияющих на миграционные процессы:

1) характеристики почв;

2) свойства радиоактивных элементов;

3) климатические условия.

Необходимо учитывать как фактор и органический мир, который оказывает активное воздействие на механизмы переноса радионуклидов.

Обусловленность миграции этими факторами будет характерно только для природных ландшафтов.

Те территории, которые подвержены влиянию деятельности человека, или ранее использовались в хозяйственной деятельности, приобретают весьма значительно по силе своего воздействия антропогенных факторов, поэтому для получения наиболее достоверных донных необходимо учитывать совместное действие природных и антропогенных факторов.

К движущимся силам, которые вызывают вертикальную миграцию радионуклидов в почвах, относятся:

- фильтрация атмосферных осадков вглубь почв;

- капиллярный подток влаги к поверхности в результате испарения;

- термоперенос влаги под воздействием градиента температур;

- диффузия свободных и адсорбированных ионов;

- перенос радионуклидов в составе мигрирующих частиц различных типов;

- перенос корневой системой растений;

- роющая деятельность почвенных животных.

При фильтрации атмосферных осадков вглубь почв происходит «размывание» радионуклидов по почвенному профилю. Так, при интенсивном поступлении влаги в результате осадков, особенно в теплое время года, происходит ярко выраженное перемещение водорастворимых форм в более глубокие почвенные слои вместе с влагой. По мере уменьшения количества радионуклидов в почвенной влаге (часть их постоянно уходит с влагой в более глубокие слои) происходит изменение соотношения химических форм нахождения радионуклидов в поверхностном слое почвы и постепенное перераспределение химических форм нахождения радионуклида: Анс => Ак => Аи => Ав. При интенсивном испарении влаги в сухую и жаркую погоду к поверхности почвы происходит подток влаги с глубинных слоев, вместе с ним поднимаются и радионуклиды. Они перераспределяются по формам Ав => Аи => Ак => Анс в сторону фиксации в почве. Исключением в таком процессе являются торфяно-болотные почвы, так как подобный подток влаги в них весьма незначителен.

Часть радионуклидов в виде свободных ионов почвенного раствора и сорбированных по ионообменнному принципу мигрируют в почве в направлении градиента концентрации (от зоны с повышенным содержанием радиоактивных веществ, от поверхностного слоя, в зону с меньшей концентрацией) в результате диффузионного механизма миграции. Этот вид миграции приводит к выравниванию концентрации радионуклидов по всему почвенному профилю с течением времени.

В случае, если поверхностные почвенные слои сильно насыщены корнями растений, то происходит миграция радионуклидов по их корневым системам. В основе этого механизма лежит круговорот элементов питания в растении: поглощение их корнями, перемещение по ксилеме, обратное перемещение с продуктами фотосинтеза к корням и выведение радиоактивных элементов вместе с корневыми выделениями. Если корневые системы хорошо развиты, то миграция радионуклидов по ним сопоставима с миграцией в результате перемещения с почвенной влагой.

В агробиоценозах основная масса радионуклидов более или менее равномерно распределяется в пахотном 25 – 30 см слое. На этой глубине отмечается ярко выраженная зона аккумуляции радиоактивных веществ, где проходит граница между пахотным и ненарушенным слоем почвы. При этом наблюдается увеличение количества обменных форм радионуклидов при интенсивной обработке почвы по сравнению с целинными землями. Для пахотных земель характерно и довольно равномерное распределение радионуклидов по химическим формам нахождения в почве.

Для целинных земель радионуклиды распределяются в вертикальном профиле почвы по экспоненциальному закону с преобладанием в поверхностных слоях. С глубиной их удельная активность в почвенных горизонтах значительно уменьшается.

На лугах радионуклиды прочно удерживаются дерниной в верхнем 0 – 5 см слое, чему способствует большое количество гумуса. Из него они довольно медленно мигрируют.

Естественные радиоактивные элементы в лесных почвах распределены практически равномерно: несколько большая их доля характерна для иллювиального горизонта. Искусственные радионуклиды попали в почву сравнительно недавно, поэтому они распределяются по более сложным закономерностям.

В лесных экосистемах аккумулятором радионуклидов является подстилка в виде лиственного или хвойного опада.

Предпосылкой вертикальной миграции выступают формы нахождения радионуклидов в почве. В таблице 10 приведены данные, которые показывают содержание доступных и недоступных форм ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в различных почвах.

Между формами нахождения радиоцезия и радиостронция наблюдаются значительные отличия. В среднем свыше 90% ¹³⁷Cs находится в недоступной форме. Это существенно замедляет перенос радиоцезия по почвенному профилю и блокирует его доступность для растениий. В этом случае вертикальный перенос может осуществляться в основном благодаря механической миграции радионуклидов на частицах различного типа. В гидроморфных почвах механическому переносу частиц способствует влагопоток. Влияние на механическое перемещение и перераспределение радионуклидов оказывает деятельность почвенных животных и ссельскохозяйственная деятельность человека.

Формы нахождения ⁹⁰Sr обратно пропорциональны по своей доступности в сравнении с формами нахождения ¹³⁷Cs. От 80 до 97% радиостронця находится в доступной обменной форме. Высокий показатель легкодоступной формы радиостронция характеризует его интенсивную миграционную способность.

Соотношение доступных и недоступных форм радионуклидов с момента аварии на ЧАЭС претерпело значительные изменения. В основе этих изменений лежат процессы сорбции и десорбции. За прошедший период выявлены определенные тенденции, которые связаны с поглощением и прочностью закрепления радионуклидов в твердой фазе почвы (сорбция) и обратным процессом – выщелачиванием и переходом радионуклидов в водорастворимые и обменные формы (десорбция).

Преобладание сорбционных или десорбционных процессов ставит в зависимость соотношение различных форм радиоизотопов.

Во всех типах почв процессы поглощения и закрепления радиоцезия в прочно фиксированном состоянии значительно преобладают над процессами деструкции и образованием доступных форм. Среднестатистическое уменьшение водорастворимых и обменных форм ¹³⁷Cs составило 80%. Главным фактором, который обусловливает сорбционные процессы радиоцезия, является гранулометрический состав почвы. Так, на общем фоне уменьшения доступных форм радиоактивного цезия наиболее четко выделяются суглинистые почвы, в которых произошло снижение обменных форм ¹³⁷Cs на 95%.

Временные изменения доступных и недоступных форм нахождения в почве ⁹⁰Sr характеризуются как преобладанием сорбционных процессов в одних почвенных условиях, так и преобладанием десорбционных – в других.

Установлено, что формы ⁹⁰Sr главным образом определяются ионно-обменной емкостью поглощения, содержанием и составом гумусовых веществ почвы. Динамика водорастворимых, обменных и «фиксированных» форм радионуклидов и соотношение этих форм между собой в значительной степени определяют впоследствии интенсивность миграционных процессов. Но факторы и движущие силы переноса радионуклидов по профилю почвы накладывают свой отпечаток на развитие процессов миграции и могут усиливать или ослаблять те или иные механизмы вертикального перераспределения.

Результаты исследования миграционных процессов позволили сделать вывод о низких темпах миграции радионуклидов в почвенном профиле. Так, основное количество радионуклидов было отмечено в верхнем 0 – 5 см слое, т.е. фактически в дернине. Рассмотрение процессов вертикальной миграции на основе взаимосвязи с почвенным комплексом показывает, что скорость и темп миграционных потоков радиоизотопов соответствуют, в первую очередь, тем почвенно-климатическим условиям, в которых они протекают и свойствам самих радионуклидов. Таким образом, интенсивность вертикального переноса радионуклидов по профилю почвы рассматривается, исходя из этих особенностей.

Отличительной особенностью основных радиоактивных загрязнителей (¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr) является их разное физико-химическое взаимодействие с почвенной средой. Этим объясняется их интенсивность перемещения в почве и перераспределение между различными фазами и состояниями.

Анализ экспериментальных данных показывает, что вертикальная миграционная способность радиостронция значительно выше, чем у цезия. Обусловленность сравнительно высоких темпов миграции ⁹⁰Sr объясняется его физико-химическими свойствами и высоким процентным содержанием водорастворимых и обменных форм радионуклидов.

На основе этой характеристики и происходит активное взаимодействие радиоактивного стронция с почвенной средой, а результатом является наибольшая скорость в вертикальном переносе среди основных радионуклидов, выпавших в результате аварии на ЧАЭС.

Рассмотрение основных типов и разновидностей почв и наложение на них процессов вертикальной миграции позволяет установить определенную зависимость интенсивности миграционных потоков от свойств почвенно-поглощающего комплекса различных почв. Наиболее важными параметрами, которые характеризуют определенную степень миграции радионуклидов по почвенному профилю, являются гидроморфность почв и процессы почвообразования.

Наличие увлажнения обуславливает вымывание радионуклидов из почвенных частиц, благодаря чему происходит вертикальный перенос радиоизотопов вместе с влагой, и включение их в биохимические цепи миграции. Влагопоток способствует также переносу радионуклидов с почвенными частицами. Установлена четкая взаимосвязь между степенью гидроморфности почвы и интенсивностью миграционных процессов. Увеличение степени гидроморфности приводит к более высоким показателям перемещения радионуклидов по профилю почвы. После аварии на ЧАЭС в гидроморфных почвах произошло содержание радионуклидов в первом 0 – 5 см слое почвы до 34%. Возможно, уменьшение произошло за счет вертикального переноса радиоизотопов в нижележащие горизонты. В это же время автоморфные почвы продолжают удерживать до 98% радионуклидов в первых 5 сантиметрах почвы.

Максимальное перемещение изотопов вниз по профилю наблюдается в органогенных почвах.

Таким образом, максимальному переносу радионуклидов по почвенному профилю способствуют процесс почвообразования, гидроморфизм, рыхлость сложения.

Процессы вертикальной миграции радионуклидов необходимо рассматривать с учетом влияния хозяйственной деятельности человека. Антропогенный фактор является одним из ведущих, если загрязненные почвы находятся в сельскохозяйственном использовании, или ранее использовались для этих целей. Почвы агроландшафтов отличаются от почв природных ландшафтов высокой интенсивностью миграционных потоков и, соответственно, проникновением радионуклидов в более глубокие почвенные горизонты.

Рассмотренные особенности вертикального переноса радионуклидов по почвенному профилю отражают наиболее общие тенденции механизмов миграции. Перенос радионуклидов в глубоколежащие горизонты и проникновение их в грунтовые воды представляют новую опасную экологическую ситуацию, что создает необходимость дальнейшего исследования этой проблемы, установленные связи и закономерности требуют более глубокого анализа причин, вызывающих и регулирующих миграционные потоки.

5.Для оценки последствий Чернобыльской катастрофы и принятия адекватных мер радиационной защиты населения необходимо знание полных доз облучения, полученных с апреля 1986 года, и правильный прогноз ожидаемых доз облучения, так как полная доза облучения характеризует тяжесть воздействия радиации на организм человека. Коллективная доза облучения через коэффициенты риска прямо характеризуют меру радиационной опасности населения.

Доза внешнего облучения определяется через среднегодовую мощность дозы. Она в свою очередь рассчитывается на основе средней плотности загрязнения территории населенного пункта ¹³⁷Сs.

Доза внутреннего населения определяется исходя из среднесуточного поступления ¹³⁷Сsи ⁹⁰Sr с продуктами питания. Это поступление вычисляется по эффективному рациону, состоящего из молока, отражающего мясомолочную компоненту фактического рациона, и картофеля, характеризующею остальную часть рациона.

Д_обл. = Д_внеш. + Д_внутр

Д_внеш = 0,13 х σСs,

где σСs – плотность загрязнения, Ки / км².

Годовая доза внутреннего облучения от радионуклидов ¹³⁷Сs рассчитывается по модели их равномерного поступления в течении года в организм взрослого человека с эффективным периодом полувыведения 110 дней и годовым коэффициентом (на 1991-1992 годы) 1,3 м Зв / год на мкКи / организм. Годовая доза внутреннего облучения (мЗв) от радиоизотопов цезия может быть выражена через величину их суточного поступления д_рац (мКи) следующим образом:

Д_Сs=0,2 д_рац

Общее суточное поступление радиоизотопов с продуктами питания может быть представлена двумя компонентами: продуктами животного происхождения, эквивалентными ежесуточному потреблению одного литра молока, и остальными компонентами рациона и питьевой водой, эквивалентными ежесуточному потреблению 1,5 кг картофеля.

Для всех населенных пунктов, кроме поселков городского типа и городов, содержание радиоизотопов определяется по молоку и картофелю, производимых в личных подсобных хозяйствах населенного пункта:

д_рац =0,2 С_молСs +0,3 С_картСs

Доза внутреннего облучения от радиостронция:

Д _Sr =0,7 С_{мол Sr}

где С_{мол Sr} - среднеарифметическое значение содержания ⁹⁰Sr в молоке в личных подсобных хозяйствах, мКи / л.

В 1991-1992 годы было обследовано 3326 населенных пунктов, расположенных на территориях с плотностью загрязнения Сs-137 более 1 Ки / м², и в том числе населенные пункты, расположенные на территориях с плотностью загрязнения Сs-137 менее 1 Кu/м². В этих населенных пунктах содержание Сs-137 в продуктах питания местного производства было выше РДУ. За данных период было отобрано и исследовано содержание радионуклидов 31628 проб молока и 35505 проб картофеля. По этим данным были определены дозовые нагрузки для всех жителей каждого населенного пункта.

Анализ Каталога дозовых нагрузок населения пострадавшего от Чернобыльской катастрофы показал, что почти в 800, общая доза превышает 1 мЗв/год, а в 1100 населенных пунктах дозовые нагрузки ≥ 0,3 мЗв/год.

Поскольку в исследуемых районах существовала высокая неравномерность, пятнистость радиационного загрязнения, то средние дозы, как правило, значительно занижали дозовые нагрузки критической группы населения.

После короткоживущих изотопов, завершения отселения жителей из загрязненных районов внешнее облучение не превышало 10-40% и основную дозу облучения население получило за счет внутренних облучений из-за потребления загрязненных радионуклидами местных продуктов питания.

До августа 1990 года в Беларуси, как и в России и в Украине, действовали нормы временно допустимых уровней ВДУ-88, которые допускали получение внутреннего облучения за счет загрязненных продуктов питания 1,7-1,8 мЗв / год.

В 1992 году в Беларуси были приняты республиканские допустимые уровни РДУ-92, которые предусматривали уменьшение допустимого содержания радионуклидов Сs-137 в молоке до 111 Бк / л, в хлебе – до 185 Бк / кг, в картофеле – до 370 Бк / кг, которые соответствую внутреннему облучению 1 мЗв / год.

В 1996 году в Республике были приняты новые республиканские допустимые уровни РДУ-96. По РДУ-96 допустимое содержание радионуклидов Сs-137 в картофеле и овощах снижено до 100 Бк / кг, в хлебе – до 74 Бк / кг, в муке, крупе, сахаре – до 100 Бк / кг.

Последнее время в республике действуют республиканские допустимые уровни РДУ-2001.

Основными дозообразующим изотопом после аварии является ¹³⁷Сs. γ-излучение Сs-137 формирует основную составляющую внешнего облучения человека. Внутреннее облучение обусловлено поступлением этого изотопа с пищей в организм человека.

В республике создана система государственного контроля и надзора за измерениями радиоактивного загрязнения природной среды, сырья и продуктов питания. Каждое министерство или ведомство, производящее, перерабатывающее или реализующее продукты питания, в соответствии с законодательном республики имеет ведомственную систему их радиационного контроля. Наиболее разветвленные системы имеются в Министерствах сельского хозяйства и лесного хозяйства, в Белкоопсоюзе.

В Законе РБ «О правовом режиме территорий, подвергшихся радиационным загрязнениям в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС» (ст.40) было предусмотрено создание Госкомчернобылем в населенных пунктах, расположенных в зонах радиационного загрязнения, местных центров радиационного контроля (МЦРК). Они предназначены для выполнения заявок граждан по обследованию продуктов питания и предметов домашнего обихода.

В период с 1991 по 1993 год на территории 40 пострадавших от Чернобыльской катастрофы районов Гомельской, Могилевской, Брестской и Минской областей созданы 370 МЦРК.

Радиометристы проводит для населения бесплатно радиационный контроль продуктов питания, сельскохозяйственной продукции, лекарственного сырья, ведут разъяснительную работу. Все данные радиометрических наблюдений ежемесячно направляются в виде отчетов в Институт радиационной безопасности. Все результаты измерений в Институте анализируются, вводятся в банк данных и представляются в виде электронных цифровых карт загрязнения продуктов питания и дозовых нагрузок населения. За 1991-1997 годы в банке данных было накоплено более 200 тысяч измерений.

Основной целью работы местных центров радиационного является предоставление населению Чернобыльской зоны информации о загрязненности ¹³⁷Сs продуктов питания из их личных хозяйств, продуктов леса, установление путей их радиационного загрязнения и предложений по мерам радиационной защиты населения.

В соответствии с этим главными задачами МЦРК являются:

- проведение по заявкам граждан радиометрических измерений на содержание ¹³⁷Сs в продуктах питания и кормах, производимых и потребляемых в личных хозяйствах;

- проведения среди населения разъяснительной работы по Основам радиационной защиты;

- участие в радиационном мониторинге жителей на спектрометре излучения человека (СИЧ), выявление продуктов, дающих основное накопление радионуклидов в организме жителей;

- использование возможностей МЦРК для обучения школьников и молодых семей основан радиационной безопасности.

Анализ проб продуктов питания показывает, что доля продуктов с превышением РДУ остается весьма существенной до настоящего времени. Доля загрязненных продуктов питания к контролируемых пробах не уменьшается.

Особенно велико загрязнение главных дозообразующих продуктов питания (молока, ягод, грибов) в Белорусском Полесье.

В республике проводиться радиационная защита населения, внедрена государственная общественная система радиационного мониторинга ОС и продуктов питания. Но меры радиационной защиты населения недостаточны, получена большая коллективная доза облучения. В населенных пунктах, пострадавших от Чернобыльской катастрофы, до 15-25% продуктов местного производства, имеют содержания ¹³⁷Сs выше РДУ. Эти продукты распространяются в другие районы республики.

Из-за невозможности обеспечения населения чистыми продуктами питания непрерывно растет коллективная доза облучения и количество заболеваний жителей.

В 1986-1992 годы в хозяйствах пострадавших районов а почву было внесено повышенное количество удобрений. Это значительно облегчило переход ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr из почвы в растения, в сельскохозяйственную продукцию.

С 1994 года в связи со снижением снесения удобрений начался рост доли продуктов, загрязненных радионуклидами выше РДУ. В южных районах республики, прилегающих к ЧАЭС, из-за уменьшения масштабов известкования почв и нахождения ⁹⁰Sr в растворимом и химически активном виде начала возрастать доля продуктов, загрязненных ⁹⁰Sr выше РДУ.

В связи с этим необходимо полное обследование сельскохозяйственных угодий по ⁹⁰Sr, оснащение агрохимлабораторий β-, γ-радиометрами с инструментальным определением радиоактивного стронция, исключение из землепользования земель, где высокие плотности загрязнения по ⁹⁰Sr не позволяют получать чистые продукты, осуществление защитных мероприятий.

Для уменьшения коллективной дозы облучения необходимо обеспечение агромелиоративных мероприятий, внесение минеральных удобрений, обеспечение производства чистых продуктов питания, совершенствования системы радиационного контроля продуктов питания в общественном производстве и радиационного контроля продуктов местного производства у сельского населения, очищение организма от радионуклидов, медицинское обследование и лечение жителей пострадавших районов, полное информированность населения о безопасности проживания, составление радиационно-экологических паспортов населенных пунктов, приусадебных участков и каждого поля сельскохозяйственных угодий.

В период с 1991 по 1993 годы в Гомельской области было создано 199 МЦРК, Брестской – 53, в Могилевской – 83.

Наиболшее количество измерений в МЦРК загрязнения продуктов питания жителей произошло в 1993 году. Исходная база данных содержит 53207 измерений, наибольшее число данных по молоку и картофелю.

Самый большой процент превышения допустимого уровня содержания ¹³⁷ Сs наблюдался в продуктах леса: ягодах, грибах и мясе диких животных.

Исходя из данных в средней активности молока и картофеля населенных пунктах Чернобыльской зоны были рассчитаны дозовые нагрузки для детей и подростков 12-17 лет. Дети большинства районов Чернобыльской зоны получают дозовую нагрузку выше 0,3 мЗв / год. Это означает, что принятые дозовые пределы высоки и меры предосторожности защиты недостаточны.

Только за 11 лет после Чернобыльской катастрофы жители пострадавших районов Беларуси уже получили более 70% прижизненной

дозы облучения. В настоящее время доля внешнего облучения невелика, а 70-90% дозированной нагрузки населения получило за счет потребления продуктов питания местного производства.

С учетом того, что на территории Беларуси выпало более 50 млн. Ки радионуклидов, что завершился распад короткоживущих изотопов, а скорость вертикальной миграции радионуклидов мала (1 – 2 см в год), в ближайшее время радикального улучшения радиационной обстановки в южных районах Беларуси не ожидается.

Систематические измерения в МЦРК радиационного загрязнения продуктов питания в этих регионах показывают, что до 10-25% проб продуктов питания местного производства превышали допустимый уровень содержания ¹³⁷Сs. При этом за последние годы доля загрязненных ¹³⁷Сs продуктов не снижена.

К концу 90-х годов число работающих КЦРК значительно снизилось (на 1997 г. – 37 МРЦК – в Гомельской области, 18 – в Брестской, 9 – Могилевской и 1 – в Минской области).

Превышение РДУ по данным МЦРК в загрязненных районах отмечались в следующей продукции: молоко, черника, сушеные грибы, говядина, свинина, мясо диких животных, речная рыба, зеленная масса, сено. В большинстве населенных пунктах прослеживалась связь загрязнения молока выше РДУ с превышением допустимых уровней загрязнения кормов.