2.6.7. Радиоактивное загрязнение

Главными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются испытания ядерного оружия, аварии на атомных электростан­циях и на предприятиях, а также радиоактивные отходы. Естественная 1 радиоактивность (в том числе радон) также вносит вклад в уровень ра­диоактивного загрязнения.

Начало атомной эры человечества связывают с испытаниями ядерного оружия в США и в СССР, которые впервые были проведены 50 лет тому назад. Помимо СССР и СЩА, ядерные взрывы проводили Великобритания (совместно с США), Китай, Франция, Индия и Пакистан.

Ядерные взрывы, в зависимости от того, где они происходят, подразделяют на: наземные (на Поверхности Земли или на небольшой высоте), воздушные, высотные, космические, подводные и подземные. Наиболее опасными в настоящее время считают наземные взрывы. Так, при наземных взрывах выделяется колоссальная энергия и вещество заряда на­гревается до 10⁶ К и более. Радиоактивные продукты распространяются за пределы полигонов, образуя длительно существующее загрязнение местности и различных природных сред. Выпадения заброшенных в стратосферу субмикронных частиц при мощных (мегатонных) ядерных взрывах привели к выпадению радиоактивности как в

_________________________

¹Григорьев Ал. А. Экологические уроки исторического прошлого и современности. Л.: Наука, 1991. С- 252.

²Keating M. The Earth summit agenda for change. A plain language version of Agenda 21 and Rio agreements. Geneva: Publ. By the Centre for our Common Future. 1994. 70 pp.

Северном, так и в Южном полушариях.

Проблему радиоактивного загрязнения, вызванного ядерными взры­вами, считают глобальной. Глобальные выпадения радионуклидов фор­мируются на протяжении длительного времени: многих недель, месяцев и даже лет после взрыва. Их изотопный состав определяется долгоживущими радиоактивными продуктами, главным образом стронцием-90, це­зием-137, цирконием-95 и ниобием-95.

Первые аварии на атомных станциях и предприятиях произошли в 1957 году: в Уиндскейле (Великобритания) и на Южном Урале (предприятие "Маяк", СССР). В 1967 году снова случилась авария на предприятии "Маяк", а в 1983 году авария на атомной станции в Три-Майл-Айленде (США). Круп­нейшей аварией XX столетия считают Чернобыльскую, в 1986 году. После нее радиоактивному загрязнению подверглись территории 19 областей и 3 республики России. Около 1,6% площади Европейской части страны были загрязнены цезием-137 с уровнями 1 Ки/кв. км и выше. Эта авария не только привела к радиоактивному загрязнению огромных территорий, облучению многих миллионов людей, но и нанесла огромный моральный вред обществу, которое потеряло веру в надежность атомной энергетики в целом.

Основными источниками излучений при ядерных взрывах и ряде ава­рий являются продукты деления, наведенная нейтронами активность, трансурановые элементы и тритий.

При ядерных взрывах широко распространяется стронций-89 и стронций-90, а при авариях - в основном цезий-137. Процесс распространения загрязнения зависит прежде всего от свойств среды, в которой происходит взрыв, и от его количественных параметров.

Особую опасность для здоровья людей представляют растворимые продукты, мощные бета-источники: стронций и цезий. Если они попа­дают в костную ткань человека и животных в больших количествах, на­ступает смерть.

Опасность радиоактивного загрязнения земной поверхности зависит от многих факторов, которые существенно различаются при ядерных взрывах и авариях. Ядерный взрыв несет в себе пять составляющих: световое излучение, аэродинамический удар, проникающую радиацию, ра­диационное загрязнение и электромагнитное возмущение. При аварии на АЭС происходит только радиационное загрязнение, хотя оно значитель­но больше, чем при ядерном взрыве.

Судьба радионуклидов, попавших в природную среду, зависит от их растворимости и биологической доступности. Легче смываются радионуклиды, которые находятся на поверхности частиц, но растворимость их невелика (3 - 12%). Миграция радионуклидов с подземными водами и смыв их с земной поверхности происходят медленно; так же медленно происходит поступление их в растения через корневую систему.

Распространение радиоактивного следа от выброса радионуклидов за­висит от метеорологических факторов, параметров смеси радионуклидов в момент выброса и до него, характера первичных источников радиоактивности (радиоактивных облаков различного типа, длительно функционирующих струй при истечении радиоактивности), образования аэрозолей-носителей радиоактивности, путей распространения радионуклидов в атмосфере и выпадения на местности, свойств подстилающей поверхности.

Особенно сложным оказался радиоактивный след после Чернобыльской аварии, так как истечение радиоактивной струи длилось 10 дней в весьма сложной метеорологической обстановке. Исследования, проведенные на базе данных измерений следов ядерных взрывов при Чернобыльской аварии, позволили создать модель их формирования¹, которая используется для прогноза радиоактивного загрязнения, а также для реконструкции старых следов, что сейчас актуально для многих регионов России, в частности Алтайского края, Томской и Новосибирской областей.

Неотъемлемой частью ядерной энергетики являются радиоактивные отходы. В России

________________________

¹Израэль Ю.А. Радиоактивное загрязнение земной поверхности. Вестник РАН, 1998. Т. 68. № 10.

для захоронения, как Правило, используют так называемые водные линзы. В них закачивают в жидком виде не только радиоактивный стронций и цезий, но и плутоний-239, период полураспада которого составляет 24 тыс. лет. Если за эти тысячелетия линза разорвется, последствия могут быть катастрофическими. Англичане замуровыва­ют их в бочки и сбрасывают в море, разрушение их также таит опасность для будущих поколений. Предложена и обсуждается мультибарьерная концепция изоляции радиоактивных отходов в недрах Земли.

Использование водоемов в качестве охладителей для АЭС приводит к поступлению в них вместе со сточными водами радиоактивных изотопов, которые быстро поглощаются водной биотой и донными осадками. В результате такого поглощения содержание радионуклидов в воде сни­жается и часто не превышает установленных нормативов, но в водной флоре и фауне концентрация их становится на порядки выше, чем в воде вследствие накопления.

В отличие от Мирового океана, имеющего относительно стабильную по составу водную среду с высоким уровнем водообмена и высокой минерализацией, континентальные водоемы характеризуются большой вариабильностью физико-химических параметров, которые сильно меняются как во времени, так и в пространстве даже в пределах акватории одного водного объекта. Так, например, за 40 лет существования Белоярской АЭС основные показатели состава воды Белоярского водохранилища варьировались в широких пределах: кальций - от 34,6 до 54,7 мг/л, магний - от 14,5 до 19,8 мг/л, хлориды - от 18,7 до 40,9 мг/л, сульфаты -от 50 до 90 мг/л, общий фосфор - от 0,075 до 0,676 мг/л, БПК - от 1,74 до 4,8 мг/л, растворенный кислород от 0,4 до 12 мг/л, рН - от 5 до 10, цветность - от 26 до 81, температура - от 0 до 21°С.¹

Слабая минерализация и низкий уровень водообмена в водохранили­щах способствуют более интенсивному поглощению радионуклидов гидробионтами, т. е. пресноводная биота более уязвима для радиоактивного загрязнения по сравнению с океанической.

Природное многообразие экологических и физико-химических факторов очень сильно влияет на процессы миграции и поглощения радио­нуклидов при их попадании в водные объекты.

Наиболее значимыми факторами, от которых зависит судьба радио­нуклидов в водных экосистемах, являются видовые особенности гидробионтов, тип донных отложений, концентрация в воде изотопных и не­изотопных носителей, рН, освещенность, температура, сезон года, уровень трофности водоема.

В результате поступления радионуклидов в водную экосистему они накапливаются в биоте и донных осадках, образуя депо, которое стано­вится потенциальной опасностью как для самой водной экосистемы, так и для человека-водопользователя. Процесс накопления описывают коли­чественно с помощью различных показателей. Чаще всего рассчитывают так называемый коэффициент накопления (КН) в биоте: отношение кон­центрации радионуклида (или другого загрязнителя) в организме к кон­центрации в воде или в донных осадках. Соответственно, коэффициент накопления в донных отложениях рассчитывают по отношению к кон­центрации в воде.

Наиболее изучено поглощение и накопление радионуклидов (так же как и в целом загрязняющих веществ) водными растениями. Разные ра­дионуклиды по-разному удерживаются тканями растений: Ре-59, Со-60, У-91, Се-144 более прочно связываются в растениях, чем 8г-90 и Ск-137. Живые ткани растений лучше удерживают поглощенные радионуклиды (в частности, Ре-59), чем отмершие.

КН водной биотой и донными отложениями зависит от рН водной среды, который определяет состояние гидролизующихся элементов и их сорбционные свойства. Тип грунта существенно влияет на процесс по­глощения. Сапропели и илы с высоким содержанием

________________________

¹Чеботина М.Я., Куликов Н.В. Экологические аспекты изучения миграции радионуклидов в континентальных водоемах. Экология, 1998. № 4.

органического вещества обычно накапливают изотопы интенсивнее, чем остальные типы грунта. Ре-59, Со-60, Се-144 поглощаются сапропелями с более высоким КН, чемУ-91,5г-90иС5-137.

Вследствие взаимодействия всех факторов содержание радионуклидов в различных компонентах водных экосистем сильно варьируется как в раз­ных водных объектах, так и в пределах одного и того же водного объекта.

Данные о влиянии радиации на живые организмы довольно противоречивы. На человека воздействует облучение внешнее и внутреннее, вызванное потреблением загрязненных продуктов питания. Все еще до конца не ясно: I) существует ли линейная зависимость биологических эффектов от дозы облучения или экспозиции, 2) существует ли порог безопасного воздействия ионизирующих излучений, 3) как действуют малые дозы радиации. Фактические данные также не позволяют сделать однозначных выво­дов. У жителей Японии, перенесших атомную бомбардировку, не было обнаружено генетических эффектов радиации.¹ В то же время карта антропогенного радиационного загрязнения Алтайского края хорошо коррелирует с медико-демографическими данными. Статистически значимое превышение уровня заболеваемости раком, в частности, лейкемией, после Чернобыльской аварии не прослеживается, но четко выявляются слу­чаи злокачественных новообразований щитовидной железы вследствие мощного воздействия радиоактивного йода.

Важной частью проблемы является отношение общества к опасности радиоактивного загрязнения. После Чернобыльской аварии в обществен­ном сознании сформировался так называемый "чернобыльский син­дром", который сейчас создает большие трудности в развитии атомной энергетики. Согласно прогнозам украинских ученых, до 2050 года около 60% коллективной дозы (за счет естественной и искусственной радиоактивности, включая медицинские процедуры и т. п.) будет определяться естественной радиоактивностью - радоном и продуктами его распада. Вклад чернобыльской радиоактивности для украинцев и россиян, про­живающих на загрязненной территории, составит всего 2%.