Радиоэкологические проблемы бассейна р. Енисей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Радиоэкологические проблемы бассейна р. Енисей

бассейн геологический радиоактивный река

Бассейн р. Енисей, протяженность которого 4092 км, имеет площадь 2580 тыс. км² («Географический Атлас России, 1998 г.). В пределах бассейна расположена 5 субъектов Российской Федерации, не включая Иркутскую область. Последняя исключена из рассмотрения радиоэкологических проблем бассейна.

Всю совокупность имеющихся радиоэкологических проблем следует разделить на две группы:

- радиоэкологические проблемы природного характера, которые всегда были, есть и будут;

- радиоэкологические проблемы техногенного характера, обусловленные факторами глобального, регионального и локального выпадения радионуклидов и других причин, связанных с деятельностью человека.

Радиоэкологические проблемы природного характера обусловлены особенностями геологического, гидрогеологического характеров, металлогеническими особенностями площади водосбора.

В силу значительной площади бассейна в его пределах геологическое строение достаточно сложное и включает в себя Алтае-Саянскую и Таймырскую складчатые области, выступы древнего фундамента Сибирской платформы (Енисейский Кряж, Южно-Енисейский Кряж) и собственно Сибирскую платформу, её западную часть).

Всё это в совокупности обуславливает чрезвычайную неоднородность радиогеохимического поля, обусловленного выходами тех или иных типов пород. Содержание урана в них может колебаться от менее 1 ^г/_т (поля развития траппов Сибирской платформы) до 10-30 ^г/_т (области выходов специализированных на уран комплексов гранитоидов, кислых и щелочных вулканитов, черносланцовых толщ, фосфоритов и т.д.), а местами до 100 и более ^г/_т. (Рихванов, 1998,2009 и др.). Как правило, это незначительные по площади выхода руд редких и радиоактивных элементов (Улугтанзек, Тува; Приморское и др. Хакасия).

Аналогичная ситуация складывается и по содержанию Th и K, изотоп которого K⁴⁰, является радиоактивным. Как следствие, таких уровней накопления U, Th и K⁴⁰ в почвах, породах и рудах, интегральный показатель этих концентраций в виде мощности экспозиционной дозы (МЭД) в мкР/час (в системе СИ мкЗв/час) на всей территории бассейна колеблется от 3-5 (0,03-0,05) до 30-50 (0,3-0,5) и чрезвычайно редко в локальных точках МЭД может составлять сотни-первые тысячи мкР/час, что собственно характерно для месторождений U, Th или редкометалльных месторождений с этих элементами.

В пределах изученной территории, которая охватывает СЗ часть горноскладчатых сооружений Восточного Саяна, Таймыра и структуры Енисейского кряжа, выявлено более 2000 проявлений и точек минерализации, около 10 мелких и средних месторождений урана. Одно из них расположено непосредственно в городской черте г. Минусинска на территории микрорайона «Северный». Удельная активность ²²⁶Ra в пробах по данным В.В. Коваленко достигает 13,5 кБк/кг, а суммарный объём рудной залежи равен 7 800 м³. Как правило, эти объекты находятся далеко от населённых пунктов и не представляют какой-либо радиационной опасности. Исключение представляет Усть-Ангарское месторождение, отвалы которого, расположенные вблизи одноимённого посёлка, могли создавать радиоэкологическую опасность, но они уже рекультивированы.

Следует отметить, что вышеотмеченные радиоэкологические показатели легко определяются с использованием современных измерительных комплексов в лабораторных, полевых, в том числе дистанционных вариантах, а в наиболее потенциально опасных районах МЭД измеряется в автоматическом непрерывном режиме (система АСКРО). В таком режиме АСКР работает в гг. Красноярске, Железногорске, Зеленогорске и др. населенных пунктах.

Дозовая нагрузка на человека, которая создается от МЭД естественных радиоактивных элементов (U, Th, K⁴⁰) не превышает самых жестких нормативов (1 мЗв/год)

По данным С.В. Куркатова, В.В. Коваленко и др., подавляющее большинство видов минерального строительного сырья, включая отходы производства, и строительных материалов имеют эффективную удельную активность естественных радионуклидов (ЕРН) равную в среднем 103,1±1,6 Бк/кг, что много меньше гигиенического норматива равного 370 Бк/кг. Это позволяет использовать их промышленностью и населением без ограничений по показателям радиационной безопасности.

Выполненная С.И. Арбузовым и его коллегами работа по оценке уровня накопления ценных и токсичных, в том числе радиоактивных элементов, в углях месторождений Тувы, Хакасии, Канско-Ачинского и Иркутского бассейнов (Арбузов и др., 2006, 2007) показала, что общая их радиоэкологическая характеристика удовлетворительная. Но, в ряде случаев, в пределах ряда месторождений отмечаются пласты с повышенным содержанием радиоактивных элементов. Проявления урановой природы установлены в пределах Иркутского бассейна (Черемховское, Головинское месторождения). Слабо повышенной радиоактивностью обладают угли Кокуйского месторождения Тунгуского бассейна. В неработающих пластах Подкаменно-Тунгусского и Кодинского месторождений отмечается высокая радиоактивность углей. Как показывают детальные исследования углей в пределах Минусинского и западной части Канско-Ачинского бассейнов повышенная радиоактивность характерна только для окисленных углей.

С.В. Куркатов и др. отмечают, что в Красноярском крае производится добыча угля на четырёх крупных и ряде второстепенных разрезах. Угли, как правило, характеризуются низкими удельными активностями естественных радионуклидов, не превышающими 10…30 Бк/кг, однако, ограниченные по размерам участки окисленных углей, залегающие обычно на флангах и в кровле угольных пластов, могут содержать аномально высокие концентрации ²²⁶Ra. На Берёзовском разрезе выявлен локальный блок углей, при сжигании которых образуются золошлаки с удельной активностью ²²⁶Ra до 2000 Бк/кг.

Более сложная радиологическая ситуация от природных источников складывается при рассмотрении таких радиоэкологических факторов влияния как концентрация радона (Rn) в воздухе и содержания альфа-излучающих продуктов распада U и Th в подземных водах.

Средняя эквивалентная равновесная объёмная активность (ЭРОА) радона в воздухе помещений поданным В.В. Коваленко и др. составляет 48 Бк/м³. Хотя это значение в несколько раз меньше гигиенических нормативов, оно превышает как средний российский показатель, равный 30 Бк/м³, так и мировой - 20 Бк/м³. Несмотря на кажущуюся незначительность такого превышения, оно, как отмечают врачи-гигиенисты, может приводить почти к 700 избыточным случаям заболевания раком легких на территории края в год. Кроме того, в 15% случаев выявлены помещений с ЭРОА радона в воздухе превышающей номатив, равный 200 Бк/м³. Наиболее высокие значения ЭРОА радона установлены в городах Дивногорск (до 1072 Бк/м³), Красноярск (до 1844 Бк/м³), Минусинск (до 854 Бк/м³), Шарыпово (до 545 Бк/м³), сёлах Атаманово (до 2816 Бк/м³), Бархатово (до 4897 Бк/м³), Партизанское (до 455 Бк/м³), Терентьево (до 1663 Бк/м³), Холмогорское (до 1776 Бк/м³) и ряде других. Очевидно, что такая ситуация не может рассматриваться как благополучная. С учётом этого, для территории края дважды выполнялась прогнозная оценка её радоновой опасности. По результатам последнего прогноза 21 административный район края, 5 городов и 17 крупных населённых пунктов размещаются на территориях, относящихся к первому, самому высокому, и второму уровням по радоноопасности. При этом, например, на территории г. Красноярска, чётко прослеживается зона повышенного радоновыделения, по-видимому, трассирующая зону высокой проницаемости.

Анализ данных радиоактивных свойств природных вод, развитых в регионе, показывает, что радиоактивные воды связаны с самыми разнообразными горными породами, в разной степени обогащенными радиоэлементами, а также теснейшим образом с химическим составом подземных вод и их динамикой, которые в свою очередь определяются условиями формирования и развития геологических структур.

Многолетний опыт проведения радиогидрогеохимических исследований в различных гидрогеологических структурах показывает, что фоновые содержания радиоэлементов в различных водоносных комплексах близки (Домаренко, Кузьмин, 2004). Было установлено, что подземные воды характеризуются повсеместно одинаково низкими фоновыми содержаниями радона (26-30 Бк/л), а на формирование фоновых содержаний урана в существенно влияют климатические особенности района.

По расчётам фоновых значений урана для различных ландшафтов Минусинских впадин получены следующие данные: зона среднегорной тайги - 0,008 Бк/л; лесостепные окраинные части впадин и предгорья - 0,06 Бк/л; степные зоны впадин - 0,08 Бк/л.

В результате обработки материала по радиологическому контролю источников питьевого водоснабжения получены особенности поведения суммарной альфа - (Уб) и бета-активностей (Ув) в подземных водах исследуемой территории.

Анализ этих данных показывает, что во многих случаях наблюдается превышение допустимого уровня Уб-активности в водах, более чем в 6 раз по нормам СанПиН 559-96 и в 1,2 раза допустимый уровень для вод США. Низкий уровень Уб-активности в подземных водах Сыдо-Ербинского бассейна (0,108 Бк/л) очевидно связан с недостаточной изученностью бассейна (один населённый пункт), так как радиогидрогеохимическим опробованием здесь выявлены водопункты с максимальным содержанием урана в подземных водах для всей территории Красноярского края - 11,322 Бк/л. По результатам изучения 15,8% источников подземных и 35% поверхностных вод, подаваемых населению края централизованными системами, средние значения общей альфа-активности воды находятся в диапазоне от 0,34 до 0,67 Бк/кг. Превышение гигиенического норматива (ГН) общей альфа-активности, равного 0,1 Бк/кг, установлено для 67,5% проб подземных и 41% проб поверхностных вод.

Средняя Уб-активность подземных вод Минусинских впадин также превышает природные вариации Уб-активности подземных вод средней полосы России.

Рассматривая Уб-активность в подземных водах гидрогеологических массивов получается, что она выше почти в 2 раза для всех массивов территории края, но в целом близка к среднему уровню для всех гидрогеологических структур края и находится в пределах природных вариаций.

Анализ распределения Ув-активности в водах бассейнов и массивов площади показывает, что Ув-активность в бассейнах выше, нежели в массивах, и в целом близка к средним значениям Ув-активности в водах для всех гидрогеологических структур края и не превышает допустимые уровни СанПиН.

Следует предполагать, что при формировании радиационно-гигиенических нормативов (СанПиН-559-96) не были учтены известные данные о радионуклидном составе природных вод. Утверждённые контрольные уровни по Уб, в-активности являются неоправданно завышенными и не имеют никакого серьезного обоснования. Обычная природная вода, особенно подземная, превышает контрольный уровень Уб-активности в 80-90% случаев, так как естественный природный фон по этому показателю составляет для средней полосы России 0,04-0,36 Бк/л, а для Южных районов Красноярского края 0,108-0,725 Бк/л.

Радиоэкологический фактор в бассейне р. Енисей обусловлен выпадением техногенных радионуклидов от испытания ядерного оружия в атмосфере; от выбросов радиоизотопов от предприятий ядерно-топливного цикла, а их в регионе несколько; использование радионуклидных источников различного назначения, например, так называемых радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов) и др. Потенциальным источником воздействия могут быть подземные ядерные взрывы.

К числу потенциально опасных относятся значительные площади в центральных районах края, расположенные вдоль Транссибирской магистрали, где существует возможность техногенного радиоактивного загрязнения местности при перевозке железнодорожным транспортом облучённых тепловыделяющих сборок в г. Железногорск для выдержки и длительного хранения на ГХК, а также девять пространственно разобщённых участков земли в северных районах края, в том числе в Таймырском (Долгано-Ненецком) и Эвенкийском АО, на которых много лет назад в интересах народного хозяйства было произведено девять подземных ядерных взрывов. Современная радиационная обстановка на этих участках не известна.

Следует отметить, что существует определённая трудность в определении источников поступления техногенных радионуклидов, особенно определения доли продуктов выпадения от испытания ядерного оружия в атмосфере и от локальных выбросов предприятий, хотя в отдельных случаях участки загрязнения составляют тысячи квадратных километров и прослеживаются до 1000-1500 км по р. Енисей.

Исследованиями последних 10-15 лет (В.В. Коваленко и др.) установлено, что на территории Красноярского края есть ряд участков с аномально высоким уровнем техногенного радиоактивного загрязнения, связанного с функционированием ФГУП «Горно-химический комбинат» (ГХК), расположенного в г. Железногорске. Деятельность этого комбината с конца 50-х до начала 90-х годов была направлена на производство оружейного плутония и постоянно сопровождалась газо-аэрозольными выбросами и жидкими радиоактивными сбросами. Все эти участки расположены в пойме Енисея. В настоящее время радиоактивное загрязнение поймы Енисея прослеживается на протяжении до 1500 км вниз по течению реки от г. Железногорска. На этой территории находятся 62 населённых пункта (НП), в том числе гг. Лесосибирск, Енисейск и Игарка и центры сельских административных районов - сёла Казачинское и Туруханск. В них проживает около 180 тыс. чел.

Наиболее загрязнёнными и достаточно хорошо изученными (Ф.В. Сухоруков, А.Я. Болсуновский, В.В. Коваленко и др.) являются речные наносы и пойменные почвы островов и береговой полосы Енисея, где встречаются локальные участки аккумуляции долгоживущих техногенных радиоактивных нуклидов, таких как ⁶⁰Co, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹⁵²Eu, ¹⁵⁴Eu, ²³⁸Pu и ^239,240Pu с плотностью загрязнения почво-грунтов ¹³⁷Cs до 1,5 МБк/м² (41 Ки/км²). Протяжённость аномальных участков обычно составляет от нескольких метров до первых сотен метров. Мощность дозы внешнего гамма-излучения на них превышает 100 мкР/ч. По данным обследования левого берега Енисея, выполненного нами в 2001-2002 гг., радиоактивное загрязнение пойменных почв ниже Казачинского порога носит сплошной характер.

Участки с аномально высоким уровнем загрязнения обычно расположены вне границ населённых пунктов, однако в г. Енисейске на о-ве Городской концентрация ¹³⁷Cs превышает 15 кБк/кг и ^239,240Pu 40 Бк/кг. Столь же высокие уровни радиоактивного загрязнения наблюдаются вдоль береговой полосы и на островах у с. Казачинское.

На этих участках периодически обнаруживаются своеобразные «горячие» частицы, содержащие ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ^239,240Pu и другие трансурановые элементы, которые могут создавать мощность дозы внешнего гамма-излучения до 500 мкР/ч на расстоянии 1 м. В них установлено присутствие ¹³⁷Cs, ¹³⁴Cs, ⁹⁰Sr, ²³⁸Pu, ^239,240Pu и ²⁴¹Am. Максимальная активность ¹³⁷Cs в частицах составляет 29,2 МБк/частицу, что превышает соответствующие значения для горячих частиц из ближней зоны Чернобыльской АЭС [3, 6].

После остановки прямоточных реакторов ГХК в 1992 г. и прекращения сброса в Енисей вод охлаждения прямоточных реакторов ранее загрязнённые речные отложения оказались частично размытыми и разбавленными слабо радиоактивным материалом, а почвы постепенно перекрываются молодыми и более чистыми отложениями. Как следствие, в настоящее время радиоактивные осадки обычно оказываются расположенными не на поверхности, а в глубине аллювиальных отложений - от 30 до 100…140 см. Это приводит к экранированию их гамма-излучения, поэтому даже на аномально загрязнённых участках поймы мощность дозы в воздухе на высоте 10 и 100 см от поверхности почвы может лишь незначительно превышать естественный радиационный фон.

Вторым по уровню техногенного радиоактивного загрязнения, но первым по потенциальной радиационной опасности, является участок, ограниченный 30-км зоной наблюдения ГХК, которая имеет площадь около 2700 км². Здесь находится 30 НП, в том числе - один в ЗАТО г. Железногорск, 21 - в Сухобузимском, 5 - в Емельяновском и 4 - в Березовском районах Красноярского края. В них проживает более 150 тыс. человек. Основная часть населения сосредоточена в городах Железногорск (102 тыс. чел.) и Сосновоборск (31 тыс. чел.). Остальные НП расположены, преимущественно, на левобережье Енисея и обычно представляют отделения совхозов и АО сельскохозяйственного профиля.

Источником радиоактивного загрязнения 30-км зоны являются газо-аэрозольные выбросы комбината. Дополнительное радиоактивное загрязнение почв 30-км зоны изотопами ¹³⁷Cs не выявлено (Коваленко, 2004), хотя для этой цели исследовались пробы не только почвы, но и пыли в местах её долговременной аккумуляции и донных отложений из непроточных водоёмов.

Так, А.Я. Болсуновский (2004) отмечал, что повышенная, по сравнению с фоном концентрация трития (3-5 бк/л) обнаружена в воде устьев ручьев и рек, водосборы которых расположены в пределах санитарно-защитной зоны ГХК: в р. Шумиха максимальная концентрация трития составила 81 Бк/л, в ручье Плоском - 168 Бк/л, в ручье №2 - 32 Бк/л. Эти данные согласуются с ранее полученными в 1998 г., что для ручья Плоского и р. Шумиха концентрация трития превышает фоновые значения для Енисея и составляет 56 и 125 Бк/л соответственно.

Обстоятельное изучение плутония в почвах регионов бассейна р. Енисей, выполненное В.П. Атуровой (2001), В.П. Атуровой и др. (2004) показало, что территория Красноярского края может быть разделена на три группы земель, различающихся по уровню загрязнения почв изотопами плутония (табл.).

бассейн геологический радиоактивный река

Районирование территорий Красноярского края по уровню загрязнения почв изотопами ^{239, 240}Pu и ²³⁸Pu

Загрязнение почв на землях первой категории равно 0,32 0,01 Бк/кг. Этот уровень принят нами в качестве фонового, обусловленного глобальными выпадениями плутония. Наиболее загрязнёнными являются пойменные почвы Енисея, относящиеся к землям третьей категории. Здесь при средней удельной активности плутония 5,29 0,77 Бк/кг в отдельных пробах зафиксированы значения, достигающие 71 Бк/кг.

Переходное положение занимают сельскохозяйственные и селитебные почвы 30-км зоны ГХК, относящиеся ко второй категории земель. Их загрязнение происходило газо-аэрозольным путём. Средний уровень загрязнения почв плутонием в этой зоне равен 0,67 0,11 Бк/кг, а максимум составляет 13,4 Бк/кг.

Следует отметить, что на сегодняшний день отсутствуют независимые исследования по радиационной оценке в зоне работы предприятия по разделению и обогащению урана (район г. Зеленогорска). Можно предполагать, как это установлено нами для аналогичного завода в Ангарске (Рихванов Л.П.и др.), избыточное поступление в окружающую природную среду изотопа урана-235.

Обследованная нами радиоэкологическая обстановка, с использованием современных ядерно-физических методов на 5 из 9 площадках проведения ПЯВ, может считаться как удовлетворительная, не представляющая какой-либо радиоэкологической опасности (см. отдельное сообщение в материалах данной конференции).

Оценка дозы облучения на население Красноярского края, выполненная А.И. Григорьевым, В.В. Коваленко, Л.В. Панкратовым, Е.В. Собянининым (2004) показала, что наибольший вклад в эту дозу вносят природные источники ионизирующего излучения (до 70%) и медицинское облучение (около 29%). На долю остальных радиационных факторов приходится не более 1%. Сопоставление дозы облучения населения Красноярского края с диапазоном доз облучения населения других регионов России (2,2 мЗв - 10,8 мЗв), позволяет сделать вывод о том, что дозовая нагрузка в Красноярском крае лишь немного выше среднего уровня по Российской Федерации (3,69 мЗв). Структура средней годовой дозы облучения населения в Красноярском крае практически повторяет структуру по России (73,9% - природные источники, 25,7% - медицинское облучение). Таким образом, радиационная обстановка в населённых пунктах и на территориях Красноярского края вне зоны наблюдения ГХК может быть оценена как «благополучная». Однако в зоне наблюдения Горно-химического комбината, занимающей обширные участки земли в пойме Енисея на протяжении 1500 км, имеются участки с уровнем техногенного радиоактивного загрязнения до 40 Ки/км². Такие участки служат причиной дополнительного облучения населения, проживающего в пойме Енисея в пределах зоны наблюдения ГХК, и могут служить источником вторичного радиоактивного загрязнения окружающей среды и представлять потенциальную опасность для населения.

Главными радиационными факторами будущего в бассейне р. Енисей, на наш взгляд, будут техногенные альфа-излучающие радионуклиды (Pu, Am и др.), а также Rn и продукты его распада.

Требуется оценка радиоэколгического статуса территорий, расположенных в бассейне этой реки по этим параметрам.

Необходима объективная оценка дозовых нагрузок на население регионов методами биодозиметрии.

Размещено на Allbest.ru