Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности»

Курсовая работа

Дисциплина «Экология»

ТЕМА: Экологические последствия радиоактивного загрязнения

Студент группы тзк-3150 Сухоручко Е.А.

Специальность: БЖД

Руководитель Коновалов М.Н.

Курган 2012

Содержание

Аннотация

Введение

1. Радиационное загрязнение

1.1 Воздействие техногенных экологических катастроф

1.2 Загрязнение среды и здоровье людей. Радиационные поражения

2. Исследовательская часть

2.1 Источник выброса радионуклидов

2.2 Метеорологические условия в ходе развития аварии

2.3 Концентрация радионуклидов в воздухе

2.4 Выпадения радионуклидов на поверхность почвы

2.5 Городская среда

2.6 Миграция радионуклидов в городской среде

2.7 Последствия для сельского хозяйства

2.8 Радионуклиды в водных системах

2.9 Радиоактивность в озерах и водохранилищах

2.10 Поглощение радионуклидов пресноводной рыбой

2.11 Последствия радиоактивного заражения для экологии территории ЧЗО

2.12 Концепция захоронения радиоактивных отходов

Выводы

Заключение

Список литературы

Аннотация

В данной курсовой работе рассматривается проблема радиоактивного заражения территории в результате деятельности ВПК, накопления радиоактивных отходов от всевозможных источников техногенного характера, технологических катастроф. В качестве конкретного примера рассматривается Чернобыльская авария 1986 г., которая повлекла за собой масштабные последствия для здоровья людей, серьезные экологические последствия в СССР и некоторых странах Европы. Эта катастрофа стала и поводом мировому сообществу пересмотреть свои взгляды на радиоактивную безопасность. Работа включает в себя 34 страницы информации, а так же иллюстрации и таблицы, раскрывающие ключевые моменты работы. Вся информация взята из книг, учебников, доклада МАГАТЭ за 2008 г. и интернет сайтов.

Введение

За всё время существования человечества, и до наступления 20 века, миру еще никогда не были так близки глобальные проблемы экологии, проблемы исчезновения редких видов животных и риск тотального вымирания человека разумного как биологического вида.

В середине 20 века в эксплуатацию были приняты ядерные реакторы, атомные бомбы и всевозможные устройства, повышающие естественный радиоактивный фон Земли. В погоне за мировым господством, по беспечной глупости, или по незнанию свойств и последствий небрежного обращения с радиоактивными отходами, человечество рискует привести в действие необратимые процессы в биосфере, способные разрушить хрупкий баланс в природе, сделать непригодными запасы питьевой воды…

В разнообразных существующих в наше время хранилищах, могильниках и захоронениях уже сегодня хранится колоссальное количество отходов с ужасающей суммарной активностью, грозящих при неправильном подходе проникнуть в грунтовые воды, и вылиться в новые масштабы экологической катастрофы.

Целью этой работы является изучение влияния радиоактивного заражения, на все аспекты экосферы и биосферы, поскольку проблему радиоактивного заражения раньше нельзя было игнорировать, а в настоящее время уже просто нельзя не заметить. А так же: на примере Чернобыльской аварии проанализировать способы борьбы с радиоактивным загрязнением, изучить применявшиеся контрмеры для обеззараживания территории; оценить эффективность существующих методов, и по результатам работы выявить наилучшие пути решения проблемы.

1. Радиационное загрязнение

Техногенные добавки к радиационному фону. Научные открытия и развитие физико-химических технологий в 20 веке привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей экосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.

Фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим излучением, потребление с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 8-9 микрорентген в час (мкР/ч), что соответствует среднегодовой эффективной дозе для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв). (Сведения об единицах измерения доз облучения приведены в приложении П4). Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств природных радиоизотопов с периодом полураспада (Т1/2) более 10⁵ лет (в основном урана и тория), а также радием, радоном и радиоактивными изотопами калия и углерода. Газ радон дает в среднем от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии.

Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности - в среднем до 11-12 мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили:

* технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.);

* извлекаемые из недр минералы, топливо и вода;

* ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;

* испытание и применение ядерного оружия.

Деятельность человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и на несколько порядков - их массу на поверхности планеты. Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия, топлива и радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле - от добычи и обогащения урановой руды до захоронений отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью.

С 1945 по 1996 г. США, СССР, Англия, Франция и Китай произвели в надземном пространстве более 400 ядерных взрывов. В атмосферу поступила большая масса сотен различных радионуклидов, которые постепенно выпали на всей поверхности планеты. Их глобальное количество почти удвоили ядерные катастрофы, произошедшие на территории бывшего СССР. Долгоживущие радиоизотопы (углерод-14, цезий-137,стронций-90 и др.) и сегодня продолжают излучать, создавая приблизительно 2-процентную добавку к фону радиации. Последствия ядерных бомбардировок, ядерных аварий и испытаний еще долго будут сказываться на здоровье облученных людей и их потомков. Суммарная ожидаемая эффективная доза от всех ядерных взрывов и аварий составляет в настоящее время 28 млн чел.-Зв. К 1996 г. человечество получило лишь 15% этой дозы. Остальную часть оно будет получать еще тысячи лет.

Пока еще трудно говорить о влиянии техногенного превышения естественного фона радиации на биоту экосферы. Мы еще не знаем, как может сказаться на биоте океана разгерметизации затопленных контейнеров с радионуклидами и реакторов затонувших подводных лодок.

Радиоактивное загрязнение, или искусственная радиоактивность обусловлена поступлением в биосферу радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных и термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Образование изотопов в почве может происходить вследствие наводящей радиации. Наиболее часто искусственное радиоактивное загрязнение объектов биосферы вызывают изотопы ²³⁵U, ²³⁸U, ²³⁹Pu, ¹²⁹I, ¹³¹I, ¹⁴⁴Ce, ¹⁴⁰Ba, ¹⁰⁶Ru, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и т.д.

Экологические последствия радиоактивного загрязнения заключаются в следующем. Включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение. Радионуклиды, подобно многим другим загрязняющим веществам, постепенно концентрируются в пищевых цепях.

В экологическом отношении наибольшую опасность представляют стронций-90 и цезий-137. Это обусловлено длительным периодом полураспада (стронций-90 28 лет, и цезий-137 33 года), высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания. Стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок калию и включается во многие реакции живых организмов.

Искусственные радионуклиды закрепляются в основном (до 80-90 %) в верхнем слое почвы: на целине - в слое 0-10 см, на пашне - в пахотном горизонте. Наибольшей сорбцией обладают почвы с высоким содержанием гумуса, тяжелым гранулометрическим составом, богатые монтмориллонитом и гидрослюдами, с непромывным типом водного режима. В таких почвах радионуклиды способны к миграции в незначительной степени. По степени подвижности в почвах радионуклиды образуют ряд ⁹⁰Sr > ¹⁰⁶Ru > ¹³⁷Cs > ¹⁴⁴Ce > ¹²⁹I > ²³⁹Pu.

Скорость самоочищения биосферы от радиоизотопов зависит от скоростей их радиоактивного распада. Период полураспада радиоактивного изотопа - время, необходимое для распада половины количества его атомов. В таблице 1 приведены основные характеристики наиболее важных радиоактивных веществ[5].

Таб.1. Характеристика радиоактивных веществ (Орлов и др., 1991)

Элемент	Период полураспада	Вид излучения	Элемент	Период полураспада	Вид излучения
14С	5568 лет	в	90Sr	28 лет	в
42К	12,4 часа	в,г	137Cs	33 года	г
65Zn	250 суток	в, г	239Pu	2,4Ч104 лет	г, б
131I	8 суток	в, г	60Co	5,27 лет	,в

1.1 Воздействие техногенных экологических катастроф

Техногенная экологическая катастрофа - это авария технического устройства (атомной электростанции, танкера и т.д.), приводящая к весьма неблагоприятным изменениям в окружающей среде и, как правило, массовой гибели живых организмов и экономическому ущербу. Аварии и катастрофы возникают внезапно, имеют локальный характер, в то же время их экологические последствия могут распространяться на весьма значительные расстояния.

Как показывает опыт, техногенные экологические катастрофы возможны даже в странах с высокими технологическими стандартами. И возникновение их обусловлено комплексом различных причин: нарушением техники безопасности, ошибками людей либо их бездействием, различными поломками, влиянием стихийных бедствий и т.д. Наибольшую экологическую опасность катастрофы на радиационных объектах (АЭС, предприятия по переработке ядерных отходов, урановые рудники и др.).

Территория, где в результате действия аварий, катастроф, военных действий или стихийных бедствий происходят отрицательные изменения в окружающей среде, угрожающие здоровью человека, состоянию естественных экологических систем, генетическому фонду растений и животных, объявляют зонами чрезвычайной экологической ситуации.

Крупные техногенные аварии и катастрофы так же оказывают пагубное влияние на большое число природных экосистем, вызывают необратимые изменения окружающей среды, нередко сопровождаются значительными людскими и материальными потерями. По мнению В.В. Петрова (1995) именно трагедии Чернобыля, Арала, крупные аварии и катастрофы с тяжелыми экологическими последствиями окончательно повернули общественное мнение в сторону защиты окружающей среды и положили начало широкому экологическому движению в России [2].

1.2 Загрязнение среды и здоровье людей. Радиационные поражения

Радиационные поражения вызываются внешним ионизирующим облучением и попаданием источников радиации внутрь организма. В зависимости от величины и состава поглощенной дозы облучения различают степени радиационного поражения, тяжести лучевой болезни и отдаленных последствий облучения. При больших дозах кратковременного облучения порядка 600-800 Р и выше наблюдается крайне тяжелая форма острого лучевого поражения, приводящая как правило, к летальному исходу (Хиросима и Нагасаки; случаи при испытании ядерного оружия с участием людей, находившихся в зоне поражения; группа персонала и пожарников в первые часы аварии на ЧАЭС).

Тяжелые формы лучевой болезни при сублетальных дозах у человека и животных имеют следующие проявления: поражается кроветворная система костного мозга, в крови быстро снижается число нейтрофильных лейкоцитов и тромбоцитов; развивается геморрагический синдром, обусловленный ломкостью, увеличением проницаемости капилляров и пониженной свертываемостью крови; нарушение процессов всасывания и кровоизлияния слизистой резко ухудшают работу кишечника; развивается радиационная геморрагическая пневмония, расстраивается дыхание и работа сердца; при попадании в организм радиоактивного йода нарушается работа щитовидной железы, особенно у детей. Чрезвычайно опасно респираторное и пероральное попадание в организм «горячих частиц», являющихся источником б-излучения.

Пострадиационные эффекты включают различные некротические явления, нарушения иммунитета, гормональных и репродуктивных функций. Возникают эндогенные радиотоксины, вызывающие развитие аллергических реакций. Все эти симптомы в той или иной степени сопровождают и более легкие формы радиационного поражения, включая хронические. Их последствия часто выступают как медленно текущие вторичные патологии, связанные с развитием лейкозов, злокачественных опухолей, бесплодия, нервными и психическими расстройствами и повышенной смертностью от совокупности этих нарушений. Как раз все эти проявления характерны для тысяч «ликвидаторов» - людей, принимавших участие в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.

Наследование генетических изменений, вызванных радиационными поражениями людей, потребовало пересмотра представлений о порогах и предельно допустимых дозах облучения. В соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиационной защите принята линейная беспороговая зависимость между дозой и вероятностью возникновения пострадиационных генетических и онкогенных эффектов. В этой связи следует упомянуть высказывание А.Д. Сахарова (1990): «Непороговые биологические проблемы ставят нас перед нетривиальной моральной проблемой…. Все произошедшие за последние десятилетия испытательные взрывы дают малую относительную добавку к смертности и болезням от других причин. Но так как людей на Земле очень много, а через некоторое время, в течение периода распада радиоактивных веществ, их станет еще больше, то абсолютные цифры ожидаемого числа поражений и гибели крайне велики, чудовищны…»[3].

2. Исследовательская часть

В качестве конкретного примера рассматривается Чернобыльская авария 1986 г., которая повлекла за собой масштабные последствия для здоровья людей, серьезные экологические последствия в СССР и некоторых странах Европы. Эта катастрофа стала и поводом мировому сообществу пересмотреть свои взгляды на радиоактивную безопасность.

В результате чернобыльской аварии произошел крупный региональный выброс радионуклидов в атмосферу с последующим радиоактивным загрязнением окружающей среды. Радиоактивное загрязнение затронуло множество европейских стран. Наиболее пострадавшими оказались три бывшие республики Советского Союза, в настоящее время Беларусь, Российская Федерация и Украина. Выпавшие радионуклиды постепенно распадались и переносились в пределах атмосферной, водной, земной и городской сред, а также между ними.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС произошел крупный выброс радионуклидов в атмосферу, что привело к обширному загрязнению окружающей среды. Радиоактивное загрязнение затронуло много европейских стран; наиболее пострадавшими оказались три бывшие республики СССР, в настоящее время Беларусь, Российская Федерация и Украина. Уровни активности радионуклидов в окружающей среде постепенно снижались в связи с радиоактивным распадом. В то же время происходила миграция радионуклидов в пределах атмосферной, водной, наземной и городской сред, а также между ними. Процессы, которые определяли закономерности радиоактивного загрязнения этих сред, представлены в настоящем разделе. Основное внимание в этом разделе уделяется радиоактивному загрязнению окружающей среды за пределами площадки.

2.1 Источник выброса радионуклидов

Авария на четвертом блоке Чернобыльской АЭС произошла вскоре после полуночи 26 апреля 1986 года. До аварии реактор в течение многих часов эксплуатировался в запроектном режиме в целях подготовки к эксперименту по снятию энергии с турбины, в случае незапланированной остановки. Причина аварии является достаточно сложной, но ее можно рассматривать как неконтролируемый разгон уровня мощности, который привел к испарению водного теплоносителя внутри реактора. Это, в свою очередь, вызвало дальнейшее увеличение уровня мощности, что в результате привело к паровому взрыву, который разрушил реактор. После первоначального взрыва графит реактора загорелся. Несмотря на героические усилия персонала по борьбе с пожаром, графит горел много дней, и выбросы радиоактивного материала продолжались до 6 мая 1986 года. Компетентные органы тогдашнего СССР не сразу объявили о произошедшей аварии. Однако выбросы были настолько крупными, что присутствие свежих продуктов деления было вскоре замечено в скандинавских странах, и ретроспективные расчеты возможных траекторий указали, что авария произошла на территории бывшего СССР. Дальнейшие подробности аварии, и ее непосредственных последствий изложены в докладах Международной консультативной группы по ядерной безопасности, Международного консультативного комитета и НКДАР ООН. Первые оценки количества выброшенного в результате аварии и выпавшего на территории бывшего СССР Cs-137 были сделаны на основе воздушных радиометрических измерений загрязненных территорий бывшего СССР; эти оценки указывали на то, что в результате выпало около 40 ПБк (1х106 кюри). Оценки этих выбросов с годами уточнялись, и в настоящее время оценка общего объема выпавшего на территорию бывшего СССР Cs-137 примерно в два раза больше первоначальных оценок, т.е. 80 ПБк. Нынешние оценки количества наиболее важных выброшенных радионуклидов показаны в таблице 2. Большинство радионуклидов, выбросы которых были наиболее значительными, обладали коротким периодом физического полураспада, а радионуклиды с более длительным периодом полураспада в основном составляли лишь малую часть выброса. В первоначальный период после аварии наибольшую радиологическую опасность представлял радионуклид I-131; позже внимание было переключено на Cs-137.

Таблица 2. Пересмотренные оценки суммарной активности основных радионуклидов, выброшенных в ходе Чернобыльской аварии

2.2 Метеорологические условия в ходе развития аварии

Во время аварии погодные условия почти во всей Европе характеризовались обширным антициклоном. На высотах 700-800 м и 1500 м район Чернобыльской АЭС находился в юго-западной периферийной части зоны высокого атмосферного давления с воздушными массами, двигающимися к северо-западу со скоростью от 5 до 10 м/с. На рассвете воздушные массы смешивались на высоте примерно 2500 м. В результате это привело к быстрому перемешиванию поднявшихся в воздух радиоактивных осколков по всему смешанному слою, и рассеянию радиоактивного облака в различных слоях высоты перемешивания. Дальнейшее рассеяние образовавшихся во время аварии частиц произошло в воздушных слоях на высоте 700-1500 м, поскольку воздушные массы двигались на северо-восток и затем повернули к северу; этот радиоактивный след был обнаружен в скандинавских странах. Надземные воздушные массы 26 апреля передвигались на запад и северо-запад и достигли Польши и скандинавских стран 27-29 апреля. В южной и западной Украине, Республике Молдова, Румынии, Словакии и Польше погодные условия характеризовались малоградиентным полем низкого давления. В последующие дни циклон стал медленно перемещаться на юго-восток, и малоградиентное поле давления с несколькими плохо определяемыми областями давления распространилось над большей частью европейского сектора бывшего СССР. Одна из областей давления вызвала небольшой приповерхностный циклон, который утром 27 апреля находился в районе к югу от Гомеля. Позднее выбросы из реактора до 7-8 мая переносились в основном в юго-западном и южном направлениях. В течение первых пяти дней после аварии ветер менялся по всем направлениям. В течение нескольких дней после аварии результаты измерения уровней излучения в воздухе над Европой, Японией и США показали присутствие радионуклидов на высотах до 7000 м. Сила взрыва, быстрое перемешивание воздушных потоков из-за гроз около Чернобыльской АЭС и присутствие теплых фронтальных масс воздуха между Чернобыльской АЭС и Балтийским морем - все это внесло свой вклад в перенос радионуклидов на таких высотах. Для улучшения понимания сложной метеорологической обстановки Борзилов и Клепикова произвели расчеты, используя предположительные входные импульсы единицы активности в различные периоды времени во время аварии. Значение высоты источника было выбрано на уровне 1000 м до 14:00 (Гринвичского всемирного времени) 28 апреля, а затем на уровне 500 м. Результаты расчетов представлены на рис.1 для шести периодов времени (Гринвичское время) с различными следующими условиями переноса на большие расстояния:

1) с начала аварии до 12:00 (Гринвичского времени) 26 апреля - в сторону Беларуси, Литвы, Калининградской области (Российская Федерация), Швеции и Финляндии;

2) с 12:00 26 апреля до 12:00 27 апреля - в Полесье, затем в Польшу и затем на юго-запад;

3) с 12:00 27 апреля до 29 апреля - в Гомельскую область (Беларусь), Брянскую область (Российская Федерация) и затем на восток;

4) с 29 по 30 апреля - в Сумскую и Полтавскую области (Украина) и в направлении Румынии;

5) мая - в южную Украину и через Черное море в Турцию;

6) 4-5 мая - в западную Украину и Румынию, а затем в Беларусь.

Атмосферные осадки имеют большое значение в определении того, может ли быть сильно загрязнен соответствующий район, поскольку процессы выпадения дождя (захват штормовой системой) и вымывание (дождь, идущий сквозь загрязненные массы воздуха) являются важными механизмами переноса выброшенного материала на землю. В частности значительная гетерогенность выпадений радиоактивного материала обусловлена присутствием или отсутствием осадков во время прохождения радиоактивного облака. Также имеются различия в поведении относительно того, насколько эффективны различные радионуклиды или химические формы одного и того же радионуклида переносятся дождем или вымываются.

Рис.1. Расчет формирования радиоактивных следов в соответствии с метеорологическими условиями для мгновенных выбросов в следующие даты и время (Гринвичское время): 1) 26 апреля 1986 года, 00:00; 2) 27 апреля, 00:00; 3) 27 апреля, 12:00; 4) 29 апреля, 00:00; 5) 2 мая, 00:00; и 6) 4 мая, 12:00 [3.16]

В ходе развития аварии выпало много осадков, и это в некоторых районах привело к высокому уровню выпадений радионуклидов на поверхность земли на больших расстояниях от реактора. Пример сложной ситуации с осадками во время аварии показан на рис.2, на котором показана карта средней дневной интенсивности выпадения осадков 29 апреля в районах Беларуси, Российской Федерации и Украины, наиболее сильно пострадавших от аварии.

В случае сухого выпадения уровни загрязнения были ниже, но смесь радионуклидов, захваченная растительностью, была существенно обогащена изотопами радиоактивного йода; в случае влажного выпадения содержание радионуклидов в осадках было аналогично содержанию радионуклидов в радиоактивном облаке.

Рис.2. Карта средней интенсивности выпадения осадков (мм ч-1) 29 апреля 1986 года в районе около Чернобыльской АЭС [3.12]

В результате уровни и соотношения радионуклидов в районах с различными видами выпадений различались.

2.3 Концентрация радионуклидов в воздухе

Концентрации радиоактивного материала в воздухе измерялись во многих местах на территории бывшего СССР и во всем мире. Примеры такой концентрации радионуклидов в воздухе показаны на рисунке в двух местах: Чернобыль и Барышевка, Украина. Местом отбора проб в Чернобыле была метеорологическая станция в городе Чернобыль, которая находится более чем в 15 км к юго-востоку от Чернобыльской АЭС. Первоначальные концентрации находящегося в воздухе материала были весьма высокими, но снизились в два этапа. В первые несколько месяцев произошло резкое падение активности, и затем происходило более медленное снижение активности в течение следующих нескольких лет. За длительное время результаты отбора проб на Чернобыльской метеорологической станции постоянно показывали более высокие концентрации радионуклидов, чем результаты отбора проб в Барышевке (находящейся около 150 км к юго-востоку от Чернобыльской АЭС), скорее всего из-за ресуспензии.

Даже если учесть округление бегущих данных, существуют весьма примечательные особенности в данных, собранных в течение длительного периода времени. Явный пик увеличения активности летом 1992 года (78-й месяц с начала аварии) произошел в связи с обширными пожарами в Беларуси и Украине.

2.4 Выпадения радионуклидов на поверхность почвы

Как уже было упомянуто, обследования с применением самолетных спектрометров на больших площадях осуществлялись вскоре после аварии с целью измерения выпадений Cs-137 (и других радионуклидов) на поверхность почвы в нескольких странах. При картировании выпадений был выбран Cs-137, потому что его легко измерять, и он имеет радиологическое значение. Выпадение Cs-137 на почву, равное 37 кБк/м2 (1 Ки/км2), было выбрано в качестве временного минимального уровня радиоактивного загрязнения, поскольку: a) этот уровень был приблизительно в десять раз выше уровня выпадений Cs-137 в Европе в результате глобального выпадения радиоактивных осадков; и b) на этом уровне доза для человека во время первого года после аварии составляла приблизительно 1 мЗв и считалась радиологически важной. Знание степени и пространственных вариаций выпадений чрезвычайно важно для определения масштабов аварии, прогнозов будущих уровней дозы внешнего и внутреннего облучения, а также для определения необходимых мер радиационной защиты. Кроме того, было отобрано и проанализировано в радиологических лабораториях множество проб грунта. Таким образом, были собраны большие массивы данных, которые впоследствии были опубликованы в виде атласа, который по существу охватывает всю Европу. Другой атлас, подготовленный в Российской Федерации, охватывает Европейскую часть бывшего СССР. Из таблицы 3 следует, что тремя странами, больше всего пострадавшими в результате аварии, были Беларусь, Российская Федерация и Украина. Из примерно 64 ТБк (1,7 МКи) суммарной активности 137Cs, выпавшего на территорию Европы в 1986 году, на Беларусь пришлось 23%, Российскую Федерацию 30% и Украину 18%. Однако вследствие обсужденных выше процессов влажного выпадения были также основательно загрязнены некоторые территории в Австрии, Германии, Норвегии, Румынии, Финляндии, и Швеции. Более подробные данные о соседних тяжело загрязненных территориях приводятся на рис.3.

Водная и ветровая эрозия почвы могут привести к переносу и перераспределению Cs-137 в местных масштабах на относительно короткие расстояния. Ветровая эрозия может также привести к переносу Cs-137 в частицах почвы в региональных масштабах. Вскоре после аварии вокруг реактора была установлена 30-километровая зона отчуждения (ЧЗО).

В Беларуси, Российской Федерации и Украине в последующие месяцы и годы происходило дальнейшее отселение групп населения; в конечном счете было эвакуировано или переселено 116 000 человек.

Таб. 3. Территории в Европе, загрязненные выпадениями в 1986 г

Рис.3. Выпадения Cs-137 на поверхность почвы в районах Украины, Беларуси и России вблизи от места аварии

Общая площадь выпадений Cs-137 с поверхностной активностью 0,6 МБк/м2 (15 Ки/км2) и выше в 1986 году составляла 10 300 км2, включая 6400 км2 в Беларуси, 2400 км2 в Российской Федерации и 1500 км2 в Украине. Всего на этих загрязненных территориях находилось 640 населенных пунктов с населением около 230 000 человек. Территории с выпадениями Cs-137 более чем 1 Ки/км2 (37 кБк/м2) согласно законам о социальной защите в этих трех наиболее пострадавших странах классифицируются как радиоактивно загрязненные. Число людей, живших на таких загрязненных территориях в 1995 году, приведено в таблице 4.

Таб.4. Распределение людей, проживающих на считающихся загрязненными территориях в Беларуси, Российской Федерации и Украине в 1995 г^а

Плотность выпадения Cs-137, кБк/м2	Численность жителей,а тыс.
	Беларусь	Россия	Украина	Всего
37-185	1543	1654	1189	4386
185-555	239	234	107	580
555-1480	98	95	0,3	193
Всего	1880	1983	1296	5159

а - По социально-экономическим причинам некоторые люди, проживающие в районах с загрязнением менее 37 кБк/м2, также включены.

2.5 Городская среда

Радиоактивные выпадения привели к долгосрочному радиоактивному загрязнению тысяч населенных пунктов, в СССР и некоторых других европейских странах и к облучению их жителей вследствие внешнего гамма-излучения и внутреннего облучения в результате потребления загрязненных пищевых продуктов. Поблизости от Чернобыльской АЭС города Припять и Чернобыль, а также некоторые другие меньшие населенные пункты подверглись существенному радиоактивному загрязнению от 'неразбавленного' радиоактивного облака в сухих метеорологических условиях, в то время как более отдаленные населенные пункты подверглись существенному воздействию в результате осадков во время прохождения облака.

Когда радиоактивные осадки выпали в населенных пунктах, открытые поверхности, такие, как лужайки, парки, улицы, крыши и стены подверглись загрязнению радионуклидами. Как на уровень активности, так и на химический состав радиоактивных выпадений значительное воздействие оказал тип механизма выпадения, а именно, влажное выпадение с осадками или сухое выпадение под влиянием атмосферного смешивания, диффузии и химической адсорбции. Такие поверхности, как деревья, кустарники, лужайки и крыши относительно более загрязняются в сухих условиях, чем под воздействием осадков. Во влажных условиях горизонтальные поверхности, включая участки почвы и лужайки (рис.4), получают наивысшие уровни радиоактивного загрязнения. Особенно высокие концентрации Cs-137 были обнаружены вокруг зданий, куда дождь перенес радиоактивные материалы с крыш на землю.

Рис.4. Типичное распределение Cs-137 на различных поверхностях в населенных пунктах в 1986 году и через 14 лет после выпадения чернобыльских осадков (a - сухое выпадение; b -влажное выпадение)

В результате воздействия природных погодных процессов, таких, как дожди и таяние снега, а также деятельности человека, такой, как дорожное движение и мытье и очистка улиц, радионуклиды стали отделяться от поверхностей, на которые они первоначально выпали, и перемещаться в пределах населенных пунктов. Загрязненные листья и иглы деревьев и кустарников были удалены из населенных пунктов после сезонного листопада, а радионуклиды, выпавшие на асфальт и бетонные дорожные покрытия, размыты или смыты и удалены через канализационные системы. Эти природные процессы и деятельность человека привели к значительному снижению мощности дозы в населенных пунктах и зонах отдыха в 1986 году и в последующие годы.

2.6 Миграция радионуклидов в городской среде

В целом вертикальные поверхности зданий не подверглись такой же степени воздействия в результате дождей, как горизонтальные поверхности, например, крыши. Сокращение загрязнения стен через 14 лет обычно составляло 50-70% от значений первоначального выпадения. Уровни загрязнения крыш в Дании через 14 лет в результате природных процессов уменьшились на 60-95%.Напротив, уровень активности радиоактивного цезия на асфальтовых поверхностях существенно уменьшился и в настоящее время в целом составляет менее 10% активности первоначально выпавшего радиоактивного цезия. Лишь небольшая доля загрязнения радиоактивным цезием связана с фракцией битума в асфальте; более всего загрязнение ассоциируется с тонким слоем уличной пыли, которая в конечном счете будет полностью смыта.

Измерения, выполненные в 1993 году в городе Припять около Чернобыльской АЭС, показали высокие остаточные уровни радиоактивного цезия на дорогах. Однако жители этого города были эвакуированы на первоначальной стадии аварии, и, следовательно, дорожное движение там было ограничено.

Приблизительно 5-10% первоначально выпавшего радиоактивного цезия твердо связаны с бетонными поверхностями, и никакого существенного уменьшения в течение последних нескольких лет зарегистрировано не было. Выветривание, как и ожидалось, обычно происходило более быстрыми темпами на горизонтальных твердых покрытиях в местах с интенсивным дорожным движением. Одним из последствий этих процессов было вторичное загрязнение канализационных систем и резервуаров сточных вод, которое потребовало применения специальных мер очистки. В целом радионуклиды в почве не перемещались в другие городские районы, а мигрировали вниз по колонке грунта в результате природных процессов или смешивания во время земляных работ в садах, огородах и парках.

2.7 Последствия для сельского хозяйства

В странах бывшего СССР система производства пищевых продуктов, которая существовала во время аварии, может быть разделена на два типа: большие колхозы и мелкие частные приусадебные участки. В колхозах обычно применяется севооборот земель совместно со вспахиванием и использованием удобрений для повышения урожайности.

Традиционно на маленьких частных приусадебных участках, напротив, редко применяют искусственные удобрения и для повышения урожайности часто используют навоз. Обычно хозяева имеют одну или, самое большее, несколько коров, и молоко от них производится главным образом для личного потребления. Во время аварии Чернобыльской АЭС растительность на пострадавших территориях находилась на различных стадиях роста в зависимости от широты и возвышения над уровнем моря. Первоначально сухое выпадение на поверхность листьев и атмосферные дождевые осадки являлись основными механизмами радиоактивного загрязнения растительности. В среднесрочном и долгосрочном плане преобладало поглощение корнями. Самые высокие концентрации радионуклидов в большинстве пищевых продуктов наблюдались в 1986 году. На начальной стадии наибольшую озабоченность вызывал радионуклид I-131, и молоко вносило основной вклад в дозу внутреннего облучения. Это произошло из-за выброса больших количеств радиоактивного йода и его выпадения на пастбищные травостои, на которых в то время паслись молочные коровы. Перорально поступавший радиоактивный йод полностью поглощался пищеварительным трактом коров, а затем быстро перемещался в щитовидную железу животных и в молоко (примерно за один день). Таким образом, пиковые значения были зарегистрированы вскоре после выпадений в конце апреля или в начале мая 1986 года, в зависимости от времени выпадения в разных странах. В это время в бывшем СССР и некоторых других европейских странах концентрации I-131 в молоке превысили национальные и региональные (Европейский союз (ЕС)) уровни действий, составляющие от нескольких сотен до нескольких тысяч беккерелей на литр. Листовые овощи были также поверхностно загрязнены и внесли вклад в дозу облучения людей через пищевую цепочку. Как растения, так и животные были также загрязнены радиоактивным цезием и в меньшей степени радиоактивным стронцием. С июня 1986 года радиоактивный цезий являлся доминирующим радионуклидом в большинстве проб окружающей среды (кроме ЧЗО) и в пищевых продуктах. Загрязнение молока радиоактивным цезием уменьшилось во время весны 1986 года с эффективным периодом полувыведения около двух недель благодаря воздействию погодных условий, росту биомассы и другим природным процессам. Однако концентрации радиоактивного цезия снова увеличились зимой 1986-1987 годов из-за кормления коров загрязненным сеном, весной и летом 1986 года. Это явление наблюдалось в зимний период после аварии во многих странах.

При радиоактивном загрязнении главным хранилищем нуклидов является почва. Из почвы, через растения, корма животных радионуклиды могут попадать в пищеварительный тракт животных, или на стол человека в виде овощей, фруктов, и других продуктов потребляемых человеком. Миграция радионуклидов вниз по почвенному профилю имеет крайне низкую динамику. И это свойственно не только территории Украины, но и ряду областей Белоруссии, Российской Федерации, и Европейских государств. Благодаря периодично проводящимся замерам, известно, что радиоактивный фон способствует заражению вновь произведенных и выращенных продуктов в таких районах. Естественное очищение лесного массива так же проходит весьма медленно - чистое удаление цезия-137 составляет около 1% в год. Определенную опасность представляют собой лесные продукты - ягоды, грибы, и мясо диких животных. И если есть территории, где грибы и ягоды составляют относительно небольшую долю рациона питания человека, то всё же оба этих продукта составляют значительную долю рациона питания лесных животных, и поэтому открывают второй путь облучения людей через потребление мяса диких животных. К числу таких животных относится так же рогатый скот и овцы, которые могут пастись на лесных опушках.

2.8 Радионуклиды в водных системах

экологический катастрофа радионуклид захоронение

Радиоактивные материалы чернобыльской аварии оказали воздействие на системы поверхностных вод во многих частях Европы. Однако большинство радиоактивных осадков выпало в водосбор реки Припять, которая составляет важный компонент системы Днепра и днепровских водохранилищ, одной из наиболее крупных систем поверхностных вод в Европе. Поэтому после аварии особую озабоченность вызывало радиоактивное загрязнение источников водоснабжения этой области вдоль водохранилищ Днепровского каскада, спускающегося на расстояние около 1000 км к Черному морю.

Первоначальные концентрации радионуклидов в речной воде в некоторых районах Беларуси, Российской Федерации и Украины были относительно высокими по сравнению с другими европейскими реками и с нормами безопасного содержания радионуклидов в питьевой воде. Это радиоактивное загрязнение было обусловлено прямым выпадением радиоактивных осадков на поверхности рек и стоком загрязнения из водосборных площадей. Во время первых нескольких недель после аварии концентрации радионуклидов в речных водах быстро уменьшились в результате физического распада короткоживущих изотопов и абсорбции радионуклидов грунтами водосборов, а также образования донных осадков.

Бионакопление радионуклидов (в особенности радиоактивного цезия) в рыбе в результате привело к таким концентрациям (как в большинстве наиболее пострадавших районов, так и в Западной Европе), которые в некоторых случаях значительно превышали допустимые уровни для потребления. В некоторых озерах Беларуси, Российской Федерации и Украины эти проблемы остаются актуальными и в настоящее время и могут продолжаться в обозримом будущем. Пресноводная рыба является важным источником питания многих жителей загрязненных регионов. В Днепровском каскаде в Украине промысловые рыболовецкие артели вылавливают более 20 000 т рыбы в год. В некоторых районах Западной Европы, особенно Скандинавии, концентрации радиоактивного цезия в рыбе все еще относительно высоки.

2.9 Радиоактивность в озерах и водохранилищах

На пострадавших территориях Беларуси, Российской Федерации и Украины множество озер были значительно загрязнены радионуклидами. В большинстве озер радионуклиды в течение первых дней или недель после выпадения радиоактивных осадков были достаточно перемешаны в озерных водах. В глубоких озерах, таких, как Цюрихское озеро (средняя глубина 143 м), однако, для полного вертикального перемешивания требуется несколько месяцев. В некоторых областях Северной Европы во время аварии озера еще были покрыты льдом, и максимальные концентрации радионуклидов в озерных водах были отмечены только после того, как лед растаял.

Выпавшие на водные поверхности озер или водохранилищ радионуклиды удаляются путем водооттока и переноса в донные отложения. Как и в реках, концентрации радиоактивного цезия в озерах в течение первых недель и месяцев после выпадения радиоактивных осадков снижались относительно быстро. После этого в течение ряда лет темпы снижения замедлились, поскольку происходила более интенсивная фиксация радиоактивного цезия грунтами водосборных площадей и озерными донными отложениями, а также его миграция в более глубокие слои грунта и отложений.

2.10 Поглощение радионуклидов пресноводной рыбой

Потребление пресноводной рыбы является важной частью водного пути переноса радионуклидов к человеку. Хотя переход радионуклидов в рыбу изучался во многих странах, основное внимание здесь сосредоточено на Беларуси, Российской Федерации и Украине в связи с более высоким загрязнением водоемов в этих странах. За годы после аварии на Чернобыльской АЭС было проведено множество исследований уровней радиоактивного загрязнения пресноводной рыбы радиоактивным цезием. Вследствие высоких коэффициентов бионакопления радиоактивного цезия в некоторых районах рыба продолжала оставаться загрязненной, несмотря на низкие уровни радиоактивного цезия в воде. Поглощение радиоактивного цезия мелкой рыбой было относительно быстрым, и максимальная концентрация наблюдалась в течение первых недель после аварии. Из-за медленных темпов поглощения радиоактивного цезия крупной хищной рыбой (щука, угорь) концентрации в ней достигли максимума через 6-12 месяцев после выпадения радиоактивных осадков.

Морские экосистемы серьезно не пострадали от выпадения радиоактивных осадков из Чернобыльской АЭС, ближайшие моря от реактора - это Черное море (приблизительно в 520 км) и Балтийское море (приблизительно в 750 км). Основным путем загрязнения этих морей было выпадение атмосферных радиоактивных осадков, и в меньшей степени поступление радионуклидов в прибрежную полосу из рек, происходящее в течение многих лет после аварии. Поверхностное выпадение Cs-137 составляло около 2,8 ПБк на Черное море и 3,0 ПБк на Балтийское море. Гораздо более значительным оказалось влияние ядерных испытаний, чем авария на ЧАЭС.

2.11 Последствия радиоактивного заражения для экологии территории ЧЗО

Излучение радионуклидов, выброшенных в окружающую среду в результате чернобыльской аварии, привело к множественным острым неблагоприятным эффектам у биоты в зонах самой большой мощности дозы (т.е. на расстоянии до нескольких десятков километров от точки выброса). Сообщений об острых радиационно-индуцированных эффектах в отношении биоты за пределами ЧЗО не имеется.

Реакция окружающей среды на чернобыльскую аварию представляла собой сложное взаимодействие между накопленной дозой, мощностью дозы и их временных и пространственных вариаций, а также радиочувствительностью различных таксонов. У растений и животных наблюдались следующие индивидуальные и популяционные эффекты, вызванные радиационно-индуцированной гибелью клеток:

1) повышенная гибель хвойных растений, почвенных беспозвоночных и млекопитающих;

2) уменьшение репродуктивной способности растений и животных;

3) хронические радиационные синдромы у животных (млекопитающих, птиц и т.д.)

Не имеется сообщений о неблагоприятных радиационно-индуцированных эффектах у растений и животных, получивших накопленную дозу менее 0,3 Гр в течение первого месяца после выпадения радионуклидов.

Вслед за естественным снижением уровней излучения в результате распада и миграции радионуклидов популяции стали восстанавливаться, преодолевая воздействие острых радиационных эффектов. К началу следующего после аварии вегетационного периода жизнеспособность популяций растений и животных в значительной степени восстановилась в результате комбинированного действия эффектов репродукции и иммиграции. Для реабилитации растений и животных после серьезных радиационно-индуцированных неблагоприятных эффектов понадобилось несколько лет.

Острые радиобиологические эффекты, наблюдавшиеся в зоне чернобыльской аварии, не противоречат радиобиологическим данным, полученным в ходе экспериментальных исследований или наблюдавшихся в естественных условиях на других подвергшихся воздействию ионизирующего излучения территориях. Таким образом, в основном от облучения страдали быстро развивающиеся клеточные системы, такие, как меристемы растений и личинки насекомых. Было обнаружено, что на уровне организма молодые растения и животные наиболее чувствительны к острым радиационным эффектам.

В течение первых нескольких лет после аварии в растениях и у животных в ЧЗО наблюдались генетические эффекты облучения, как в соматических, так и в зародышевых клетках. Продолжают поступать сообщения о различных обусловленных облучением цитогенетических аномалиях, обнаруженных в ходе экспериментальных исследований, проведенных на растениях и животных как в ЧЗО, так и за ее пределами. Неизвестно, имеют ли наблюдаемые цитогенетические аномалии какое-либо отрицательное биологическое значение.

Восстановление подвергшейся воздействию биоты в ЧЗО происходило на фоне доминирующей реакции на прекращение деятельности человека (т.е. прекращение сельскохозяйственной и промышленной деятельности и соответственно прекращение сопутствующего загрязнения окружающей среды в наиболее пострадавшей местности). В результате этого популяции многих растений и животных выросли, и существующие в настоящее время условия окружающей среды оказывают благоприятное воздействие на биоту в ЧЗО [1].

2.12 Концепция захоронения радиоактивных отходов

Способы захоронения РАО в СССР, нынешней России и в Украине, были и остаются примерно одинаковыми. В СССР не учитывали всех рисков связанных с захоронением РАО, и помимо плохо продуманных и спроектированных захоронений отходов, появлялись не санкционированные свалки. И те, и другие в настоящее время не отвечают международным нормам, и требуют утилизации, грозя перерасти в экологическую катастрофу, при попадании в грунтовые воды или мировой океан.

После катастрофы в Чернобыле, члены двух научно-исследовательских групп экспертов МАГАТЭ в течение 2 лет проводили оценку экологических и медицинских последствий аварии. На основе этих сведений составлялись уже более продуманные контрмеры радиоактивному загрязнению. Принцип захоронения всех типов отходов остался тот же, и ликвидировали аварию, закапывая отходы в траншеях, использовали в качестве могильника недостроенные энергоблоки 5 и 6, засыпая грунтом, песком, глиной, заливая их впоследствии бетоном. Сам разрушенный реактор был накрыт новой постройкой - «укрытием», возведенной с мая по ноябрь 1986 г. За прошедшие 20 лет «укрытие» пришло в негодность, его крыша имеет около 1000 м² отверстий, ежегодно через них проникают тысячи кубометров осадков, унося с собой в грунт зараженные частицы. С 2006 г. по нынешнее время ведется строительство на месте «укрытия» НБК - нового безопасного конфайнмента. Это сооружение, которое предположительно должно оградить реактор от окружающей среды, для его дальнейшего демонтажа и утилизации всех его компонентов и топливных элементов [7].

Примерно так же обходятся и с другими ядерными отходами по всей России. На заводах по переработке РАО (которых в России около 20) используются так же методы цементирования, битумирования, остекловывания, сжигания в керамических камерах до минимальных размеров, дальнейшего упаковывания в бочки, и захоронения в могильниках.

Тем не менее, практически все существующие способы утилизации и захоронения отходов не решают проблему кардинально и, как отмечает А.В. Яблоков, не видно приемлемых путей их решения. Особенно это касается утилизации и захоронения радиоактивных отходов АЭС и ядерных военных производств, и в первую очередь тех из них, которые относят к категории особо опасных (высокоактивных). По некоторым сведениям, их накопилось в мире более 1200 т и объем их ежегодно увеличивается.

По данным на 2000 г., степень заполнения хранилищ жидких радиоактивных отходов на АЭС в среднем по стране составила 67%. Однако хранилища Белоярской АЭС заполнены на 96%, Кольской АЭС - на 84% и смоленской АЭС - на 81%[2].

Выводы

1. Радиоактивное загрязнение является серьезным фактором, разрушительно влияющим на все сферы жизнедеятельности, нарушающим нормальное функционирование всех процессов в растительной и животной биоте, и делающим невозможным дальнейшее существование на зараженной территории. Приобретенный мировой опыт в обращении с радиоактивными отходами, а равно и опыт устранения экологических радиоактивных катастроф, заставляет задуматься о недопустимости легкомысленного отношения к вопросам радиоактивной безопасности.

2. Изучив существующие методы обращения с радиоактивными отходами, методы борьбы с техногенными катастрофами, и принятые для обеззараживания территории контрмеры, я пришел к выводу, что данные методы можно лишь условно называть эффективными, поскольку существует вероятность разгерметизации контейнеров, затопления хранилищ грунтовыми водами и миграции радионуклидов с водной средой. Кроме того, высокоактивные отходы требуют особенных условий хранения. Как минимум, необходимо разработать комплексную программу по хранению и утилизации всех видов отходов. Особое внимание необходимо обратить на определение характеристик и классификацию отходов (в особенности отходов с трансурановыми элементами), образующихся в результате всех видов деятельности, а также на создание достаточной инфраструктуры для безопасного долгосрочного обращения с долгоживущими и высокоактивными отходами. Создание соответствующей инфраструктуры обращения с отходами необходимо для того, чтобы обеспечить достаточную вместимость пунктов хранения отходов. В настоящее время результаты исследований указывают на то, что известные пункты хранения и захоронения отходов не представляют неприемлемой опасности для населения; однако необходимо выполнить оценку их долговременного воздействия на население и окружающую среду.

3. В 1993 г. Была проведена первая в стране инвентаризация мест хранения и захоронения РАО и разработан «Порядок осуществления экологического контроля за охраной окружающей среды при производстве, использовании, захоронении радиоактивных материалов».

Тем не менее, практически все существующие способы утилизации и захоронения отходов не решают проблему кардинально и, как отмечает А.В. Яблоков, не видно приемлемых путей их решения. Особенно это касается утилизации и захоронения радиоактивных отходов АЭС и ядерных военных производств, и в первую очередь тех из них, которые относят к категории особо опасных (высокоактивных). По некоторым сведениям, их накопилось в мире более 1200 т и объем их ежегодно увеличивается.

Научные коллективы Российского космического агентства и ряд других сформировали два основных направления ликвидации высокоактивных радиоактивных отходов:

...