Оценка загрязнения окружающей среды от радиоактивных веществ

В настоящее время можно безошибочно утверждать, что наша общественность хорошо знакома со словом «радиация». Однако этот термин обычно ассоциируется с негативом и страхом. Радиофобия, которая нагнеталась в средствах массовой информации после рассекречивания Семипалатинского полигона, въелась в кровь и плоть каждого. Вернемся же в 1949 год, когда грянул первый атомный взрыв на нашем полигоне. Тогда наивные жители прилегающих к нему территорий подумали, как в той песне: «Ученья идут». Военные сами толком не ведали, что скрывается за ядерными снарядами, а солдаты, по их воспоминаниям, «любовались» красотой возникающего при этом «гриба», ликование было всеобщим («Комсомольская правда», 1999 г., 18 августа). Врачи, никогда не видевшие в своей клинической практике больных лучевой болезнью, принимали любые недомогания, многие медицинские и биологические отклонения от нормы за проявления лучевой реакции организма.

Все это порождало отрицательные психологические эмоции, усугубляло чувство безысходности и стало основой развития всеобщей радиофобии. В медицине известно, что отрицательный стресс является первопричиной иммунодефицита. Угнетение иммунной системы, в свою очередь, ведет к развитию различных заболеваний, круг замыкается. На фоне же социально-экономического спада все эти явления усугубляются. Именно отсутствие полноты сведений о радиационном воздействии на живой организм, мерах защиты от радиации и способах лечения породило немалое количество смертей, особенно в первые годы функционирования полигона, когда зловещие изделия взрывались на земле и в воздухе. Сейчас-то мы понимаем, сколь чреватым оказалось засекречивание деятельности полигона.

Казалось бы, с наступлением гласности и, тем более - суверенитета Республики, необходимо было срочно восполнять этот пробел, объективно разъяснять населению об ионизирующих излучениях и готовить собственные кадры радиобиологов. Однако таких специалистов в Республике не выпускают по сей день даже университеты. В лучшем случае, в некоторых вузах читается лишь краткий курс радиационной биологии.

Несколько лет назад, в разгар радиофобских настроений, многие районы Казахстана требовали от правительства дополнительных льготных ассигнований, как, якобы, пострадавшим от Семипалатинских взрывов и наличия на их территории радиоактивных отходов.

При анализе представленных обширных медико-статистических данных по Акмолинской и Кокшетауской областям оказалось, что суждения о радиационном происхождении всей существующей патологии среди жителей данных территорий несостоятельны и бездоказательны (за исключением персонала, непосредственно работающего на урановых рудниках). Оказалось, что медицинская статистика, отражающая уровень и характер заболеваемости среди взрослого и детского населения этих областей, имеет много общего с таковой по всей Республике. Здоровье населения, практически, во всех регионах Казахстана неблагополучно. Рассматриваемые территории были загрязнены токсическими химическими соединениями, вредными выбросами многочисленных котелен и ТЭЦ, а также обнаруженным в различных участках выходом газа радона естественного происхождения.

К сожалению, с нашей нерасторопностью потребуется еще немало лет для опровержения всевозможных слухов и приобретения жителями Республики всей достоверной научной информации об ионизирующих излучениях, их вреде и пользе.

В 1990-1991 годах сотрудники Лаборатории радиационного контроля МИФИ принимали участие в комплексных исследованиях радиационной обстановки на территории Семипалатинского испытательного полигона и в прилегающих районах. В задачу Лаборатории входило проведение аэрогамма-спектрометрической съемки с целью определения содержания техногенных и естественных радионуклидов на обследуемых территориях. Полученные специалистами МИФИ результаты были включены в совместные научно-технические отчеты участников работ, а также были отражены в ряде печатных работ. Ниже мы приводим выдержки из статьи доктора хим. наук Ю.В. Дубасова, доктора хим. наук Л.С. Кривохатского, Н.П. Филонова, К.В. Харитонова "Радиационная обстановка за пределами Семипалатинского испытательного полигона", опубликованной в Бюллетене Центра общественной информации по атомной энергии (№9, 1993 г., г. Москва) в части, касающейся результатов аэрогамма-спектрометрической съемки.

«.... В 1990—1992 гг. было проведено исследование радиационной обстановки на территории вокруг Семипалатинского полигона наземными и авиационными техническими средствами. Определялись мощность экспозиционной дозы (МЭД) на местности, плотность поверхностного загрязнения почвы долгоживущими радионуклидами ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, активность ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в растительности и воде; активность аэрозолей в приземном слое воздуха и объемная активность радона в жилищах. Большой объем исследований был выполнен в прилегающих к границам полигона населенных пунктах: Долонь, Кайнар, Саржал, Карааул, Мостик, Майское, Егендыбулак и Чаган. Всего с помощью авиационных и наземных методов была обследована территория общей площадью >30 тыс. км² (Рисунок 1).

Приоритетное внимание при проведении работ было уделено обследованию пяти населенных пунктов (Долонь, Мостик, Кайнар, Карааул, Саржал), находящихся на расстоянии 100—200 км от мест проведения наземных испытаний и более других подвергшихся воздействию радиоактивных осадков.

Основной вклад в радиоактивное загрязнение территорий внесли атмосферные ядерные взрывы, проводившиеся до 1963 г. Всего на Семипалатинском полигоне, площадь которого составляет ~18,5 тыс. км², проведено 124 атмосферных ядерных испытания, в том числе 99 воздушных (из них 8 высотных) и 25 наземных. При этом определяющими в создании радиационной обстановки являются наземные взрывы, при которых высокотемпературный «огненный шар» соприкасается с поверхностью земли, вследствие чего происходит активация огромного количества частиц грунта. Перенос этих частиц с воздушными потоками и их постепенное осаждение образуют след радиоактивных выпадений. Но таких ядерных взрывов, при которых произошло образование радиоактивного следа за пределами границ полигона, было 11, остальные 14 были проведены в режиме максимального осаждения их продуктов непосредственно в пределах полигона.

Аэрогамма-спектрометрическое обследование населенных пунктов и территорий вокруг полигона выполнялось двумя организациями и по различным методикам: Московским инженерно-физическим институтом (МИФИ) и Комплексной аэросъемочной экспедицией ПГО «Аэрогеология» (КАЭ). При этом данные МИФИ оказались почти в 2 раза ниже данных, полученных КАЭ. Это обусловлено тем, что эти уровни приближаются к порогу чувствительности измерительной аппаратуры, а также различиями в масштабе съемки: МИФИ снимал специально поселки, а КАЭ вела площадную съемку, захватывая и поселки.

Наземное обследование населенных пунктов проводили сотрудники Радиевого института с участием специалистов Министерства обороны. Оно включало детальное обследование населенных пунктов с измерением МЭД, отбором проб почвы, растительности и воды с последующими измерениями в лабораторных условиях.

Полученные результаты представлены в таблицах 1-6 и на Рисунках 2, 3, причем результаты наземного обследования наиболее полно коррелируют с данными аэро-гаммасъемки, выполненной МИФИ.

Таблица 1. Плотность загрязнения населенных пунктов ¹³⁷Cs (по данным аэрогамма-съемки)

Таблица 2. Плотность загрязнения почвы радионуклидами*, Ки/км²

*Числители — максимальные значения, знаменатель — минимальные значения, в скобках — среднее содержание радионуклидов

** Даны плотности загрязнения легкоподвижным ⁹⁰Sr, переходящим в раствор при обработке почвы концентрированной азотной или соляной кислотой. Общий запас ⁹⁰Sr может быть несколько больше, так как в ряде проб встречаются мелкие (<100 мкм) радиоактивные стеклянные шарики, из которых ⁹⁰Sr извлекается только при обработке плавиковой и азотной кислотами, т.е. после разрушения оплавленных частиц грунта

Таблица 3. Концентрация урана и тория в почвах, мас.%

Мощности дозы на отснятой территории лежат в интервале 10—50 мкР/ч, в среднем 20—30 мкР/ч. Если вычесть из общей дозы вклад естественного излучения, то окажется, что по мощности дозы есть превышение на 10 мкР/ч в юго-восточном направлении. В пос. Саржал, Карааул и Кайнар вклад искусственных радионуклидов в суммарную МЭД не превышает 5 мкР/ч (см. рис. 3). При наземном обследовании измерение МЭД осуществляли у поверхности земли и на высоте 1 м. Пробы почвы отбирали на глубину 10 см равномерно по поселку с шагом ~50 м и за пределами поселка на удалении ~0,5 км на целинных землях. Число отобранных в каждом поселке проб равнялось 30—40. В каждом поселке в 6—7 точках проводили послойный отбор почвы на глубину 0—5, 6—10, 11—15, 16—20 см. Почву отбирали путем трех уколов пробоотборником по углам треугольника со стороной ~1,5 м. Кроме того, в каждом поселке отбирали по 5 проб растительности. За пределами полигона пробы почвы отбирали через 5 км по схеме «конверт» (5 уколов пробоотборником) на глубину 10 см. Через 30 км проводили послойный пробоотбор (три укола на глубину 20 см).

Анализ фактического материала показывает, что характер загрязнения почвы в пос. Долонь имеет пятнистый характер. Относительно высокими значениями по цезию и плутонию характеризуются пробы, отобранные на северной окраине поселка и по направлению к пос. Мостик. Территория с относительно высокими концентрациями, по всей вероятности, есть область следа радиоактивных выпадений из облака, прошедшего между пос. Долонь и Мостик, но ближе к пос. Долонь, накрыв его окраину. Отмечается также значительная неравномерность плотности загрязнения (50—80 %) в пос. Кайнар и Саржал. Однако даже максимальные значения плотности загрязнения не превышают критических уровней, а средние значения далеки от них.

Полученные данные по пробам почвы, отобранным с южной стороны полигона между пос. Саржал и Егендыбулак, свидетельствуют, что плотность загрязнения почвы ¹³⁷Cs лежит в интервале 0,01—0,4 Ки/км², причем, наиболее высокие значения встречаются вдоль дороги Саржал—Карааул, т.е. в зоне следа выпадений. ¹³⁷Cs в целом по указанным населенным пунктам распределен на глубину до 10—20 см; за пределами поселков нуклиды содержатся, как правило, в верхнем слое 10 см.

Среди водных источников, откуда отбирали пробы для определения в них радионуклидов, были колодцы и скважины — источники водоснабжения населения. Также отбирали пробы воды из р. Иртыш в трех местах: в районе лодочной станции г. Курчатова, в 45 км вверх по течению и в 115 км вниз по течению от г. Курчатова. Приведенные в табл. 4 величины свидетельствуют, что содержание стронция и цезия в питьевой воде в обследованных поселках на несколько порядков ниже допустимых норм и практически совпадают с таковыми для открытых водоемов европейской территории России. Например, в Кингисеппском районе Ленинградской обл. в озерах концентрация ¹³⁷Cs равняется (3—6)^.10^-12 Ки/л, а анализы колодезной и скважинной воды из 10 поселков этого же района показывают значение концентрации ¹³⁷Cs на уровне 1^.10^-12 Ки/л.

Таблица 4. Содержание ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в питьевой воде, Ки/л

*ДК_б — допустимая концентрация радионуклида, согласно НРБ-76/87

Отбор проб аэрозолей в приземном слое воздуха осуществляли с помощью 10 фильтро-вентиляционных установок. Система отбора аэрозолей функционировала непрерывно в течение 1,5 лет. Как видно из рис. 1, установки практически были размещены по кольцу вокруг полигона. Из данных, представленных в табл. 5, следует, что концентрация α-активных радионуклидов значительно ниже ДK_б (от 30 до 3000 раз по плутонию). Необходимо отметить, что концентрацию ²¹⁰Po по его активности в золе аэрозольных фильтров не представилось возможным определить достоверно, так как неизвестно, какая часть его улетучивается при озолении фильтров. Учитывая то обстоятельство, что ²¹⁰Po является основным α-излучателем в аэрозолях Семипалатинского региона, необходимо провести специальные анализы для определения истинной концентрации его в аэрозолях.

Для оценки радоновой опасности в жилых и рабочих помещениях в пос. Долонь, Саржал, Карааул и Кайнар было проведено выборочное обследование (~5 % жилого фонда) по определению объемной активности радона. Пос. Долонь, Саржал и Карааул расположены в степи на ровной каменисто-глинистой поверхности, пос. Кайнар расположен в предгорье. Для проведения обследования было установлено 190 пассивных радиометров радона, которые экспонировались в течение 1,5 мес (см. табл. 6). Для населенных пунктов, расположенных на степном плато, средние значения объемной активности радона невелики и практически не зависят от применяемого строительного материала, в то время как для населенного пункта, расположенного в предгорье, объемная активность заметно (примерно в 2 раза) выше. В пос. Кайнар в домах саманного типа среднее значение объемной активности радона примерно в 2 раза выше, чем в домах, построенных из кирпича и бетона. Повышенное содержание радона в пос. Кайнар можно объяснить тем обстоятельством, что в предгорье содержание ²³²Th в 3 раза выше, чем в пос. Саржал, и в 1,5 раза выше, чем в пос. Карааул. Для остальных населенных пунктов средняя объемная активность радона составляет ~30 Бк/м³. Значений эквивалентной равновесной концентрации радона (при коэффициенте равновесия 0,5), превышающих временные нормативы для новых и старых зданий жилого фонда (100 и 200 Бк/м³ соответственно) не обнаружено.

Таблица 5. Концентрация ^239+240Pu и ²¹⁰Po в атмосферном воздухе

См. сноску к табл. 4

Рисунок 1. Пространственное распределение ¹³⁷Cs на объекте 1004 (искусственное озеро на р. Чаган), Ки/км²

Рисунок 2. Пространственное распределение ⁶⁰Co на объекте 1004 (искусственное озеро на р.Чаган), Ки/км²

Рисунок 3. Пространственное распределение ¹³⁷Cs на одной из площадок полигона, Ки. км²

Рисунок 4. Пространственное распределение ¹³⁷Cs в поселке Карааул, Ки/км²

Таким образом, в настоящее время радиационная обстановка в регионе Семипалатинского полигона обусловлена как глобальными выпадениями, так и ранее проведенными атмосферными испытаниями на полигоне.

Полученные данные могут быть приняты за исходные для комплексной оценки радиационно-биологической и санитарно-гигиенической обстановки в регионе в целях принятия соответствующих решений по улучшению обстановки в целом. Учитывая действительные значения МЭД и плотностей загрязнения, вряд ли можно ожидать, что население прилегающих к границам полигона населенных пунктов дополнительно получает сейчас среднегодовую эффективную дозу облучения >1 мЗв (0,1 бэр).

Несмотря на то, что в пос. Долонь плотность загрязнения по ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr существенно ниже 1 Ки/км², необходимо провести детальную плутониевую съемку территории поселка, его ареала, а также оконтурить сам след и определить форму нахождения плутония в почве. Это вызвано тем, что поселок находится в зоне следа радиоактивных выпадений с 1949 г., и на его окраине и в ареале с севера и северо-запада плотность загрязнения плутонием по ряду проб превышает 0,1 Ки/км². Целесообразно также провести радиохимический анализ продуктов питания с приусадебных участков и местного производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Школьник В.С. Семипалатинский испытательный полигон (создание, деятельность, конверсия). – Алматы, 2003.

2. www.radiation.ru/research/semip.htm