Почему не в океан? - International Atomic Energy Agency

Обращение с отходами
Почему не в океан?
K.JI. Остерберг*
Перед человеком всегда стояла проблема, что
делать с бесчисленными отходами цивилизации.
Варианты удаления ограничиваются тремя средами - воздух, земля, вода. Вещества, которые окисляются до двуокиси углерода и воды, очень удобно
выбрасывать в атмосферу, хотя накопление двуокиси углерода тоже вызывает тревогу. Тем не менее поощряется сжигание шлама и других отходов
с разрешением сжигания более токсичных отходов
на кораблях в море вдали от населенных пунктов.
Сжигание в море непрактично для многих материалов, так как стоимость удаления почти равна, а
иногда превышает стоимость изготовления. Предполагали, что при создании плазменных реакторов
синтеза (работающих при миллионах градусов Цельсия) выходная температура в десятки тысяч градусов создаст идеальную „плазменную горелку" для
быстрого разложения твердых отходов на основные
элементы, готовые к повторному использованию в
цикле [1].
Очевидно, что это время еще не наступило, и
проблема удаления многих видов отходов, которые
не превращаются в относительно безвредные для
атмосферы газы или которые нельзя экономично повторно использовать, остается. Многие твердые и жидкие отходы относятся к этой категории.
Для них должно быть найдено место или на земле, или под землей, или в океане.
Человек почти инстинктивно восстает против использования океана для удаления токсичных отходов. Так было не всегда. Стремление защитить океан усилилось в 70-х годах с ростом движения в защиту окружающей среды. Этому способствовали
также популярная книга под названием „Хрупкий
океан" и, конечно, кинофильмы Кусто. У многих
людей возникло убеждение, что поскольку мы загрязнили землю побочными продуктами цивилизации, сделали воды большинства наших рек и озер
непригодными для питья и купания и наполнили
наше небо дымом и копотью, то единственное, что
мы могли бы еще пока сделать для потомства, —
это спасти наши моря. Большие афиши на автомобилях призывали к этому. Мрачные виды побережья, часто с обилием сточных вод, дали достаточ-
* Эта статья является выражением частного мнения г-на
Остерберга, бывшего директора лаборатории МАГАТЭ в
Монако, который в настоящее время сотрудничает со службой здрав оохранения и исследования окружающей среды
Министерства энергетики США, Вашингтон DC 2054^ США.
32
но убедительные доказательства того, что океанам
грозит опасность.
На ранней стадии использования ядерной энергии
считали, что радиоактивные материалы являются
слишком токсичными для морского удаления. Так
в США при изучении вопроса о том, как удалять
после взрыва атомной бомбы верхний слой почвы
с маленького острова Рунит (известного также как
Ивон) атолла Эниветок, обнаружили, что возможности ограничены. Решение регулирующего агентства было однозначным — почву, загрязненную
плутонием во время испытаний атомных бомб, следует оставить на земле. Обломки смешали с цементом и водой, вылили в конусообразный кратер,
оставшийся после взрыва „Кактус", затем перекрыли бетоном. Этот массивный бетонный мавзолей,
видимый со стороны, является монументом одержимости, предметом размышления всего мира.
Период полураспада плутония измеряется тысячами
лет, в то время как период существования бетона
измеряется сотнями лет. Когда-нибудь он разрушится, но по крайней мере в настоящий момент океан
в безопасности.
Так как наиболее уязвимым органом человека
для плутония являются легкие, разумно было бы
предположить, что расположенное глубоко под
водой дно океана является единственно безопасным
местом для удаления загрязненной плутонием почвы с Рунита. Даже пессимисту с наиболее развитым
воображением трудно представить себе пути попадания плутония, лежащего под двухмильным слоем
воды, в виде пыли в легкие человека. С другой стороны, учитывая длительное воздействие тропического солнца и дождей, не так уж трудно представить
себе, как плутониево-бетонная масса превращается в пыль, которая переносится ветрами в населенные места и вдыхается людьми.
В США недавно возникла проблема, подобная
проблеме острова Рунит, как удалить около
100 ООО куб. ярдов слегка загрязненной почвы
(около 5 кюри урана-238). Этот участок в Мидлсексе, Нью Джерси, где проводились первые испытания
атомной бомбы, нужно очистить, причем для окончательного удаления почвы рассматривается вариант с океаном. Хотя, несомненно, этот вопрос будет
широко обсуждаться, с научной точки зрения он не
представляет проблемы. Это становится ясным при
рассмотрении перспективы. В океане растворено
по милости матери-природы, свыше миллиарда
кюри урана-238, и верхний слой океанского дна
толщиной в дюйм содержит еще несколько миллио-
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ,ТОМ 1 24, N>2
Обращение с отходами
нов кюри. Кроме того, только одна река Миссисипи
добавляет каждый год 363 кюри: 190 с водой и
173 с отложениями [2]. Могут ли иметь какое-то
значение еще 5 кюри? В то время как беспокойство общественности* несомненно, сосредоточится на
этих 5 юори радиоактивности (я могу представить
5 триллионов пикокюри в заголовке!), основное
воздействие — если такое малое воздействие может
быть названо основным, — будет от ила. Уроки ранних иоштаний бомб на атолле Эниветок свидетельствуют о том, что морские организмы чаще погибают от грязи, ила и действия других факторов, а
не от радиоактивности {3]. И тем не менее сбрасывание радиоактивности в океан вызывает беспокойство общественности.
На международном уровне Лондонская и Барселонская конвенции защищают наши моря от радиоактивности. В США Конгресспринял в 1972 г. Акт
о защите моря, исследованиях и заповедниках,
известный также как Акт о сбросах в океан. Этот
закон с поправками 1977 г. исключил практику
удаления в океан радиоактивных отходов. И в Европе группа защиты окружающей среды „Зеленый
покой" препятствует законным захоронениям в
море, вмешиваясь в действия судов в Атлантике
в месте сброса, в то время как протестующие на
земле задерживают транспорт, следующий с радиоактивными отходами к пристаням, проявляя гражданское неповиновение ради высшей цели — защитить океан от радиоактивности. Даже журнал „Сайенс" не беспристрастен. В своей статье „США рассматривают сброс радиоактивных отходов" [4J он
осветил точку зрения противников сброса в океан,
едва упомянув ученых с противоположным^ мнением. Задающая тон статье фраза: „Именно Океан —
еда сем не подходящее место для захоронения радиоактивных отходов; если вы поместите их туда,
вы не сможете извлечь их обратно" помещена на
видном месте, Набрана в рамке крупным шрифтом.
Являются ли в действительности доводы противников удаления радиоактивных отходов в океан
столь убедительными? Нет ли здесь места сомнению? До сих нор почта не было диалога, только монолог, — даже более того, Хор рассерженных голосов тех, кто хочет сохранить океан „неоскверненным",тех,кто хочет „спасти наши моря"
Существует другая сторона этого вопроса. Некоторое считают, что океан не заслуживает всей этой
законной и незаконной защита. По моему мнению,
если какая часть нашей оланега и заслуживает специального оснащения, так это земля, от которой
полностью зависит наше жизненное пространство и
которая дает свыше 85 % нашей пшци, почти все
наши волокнистые и строительные материалы и
почти всю нашу питьевую воду.
Следует ли нам оберегать океан ценой земли —
ибо закон, защищающий океан, не оставляет нам
другого варианта,как использовать нашу ограниченную землю-для захоронения токерюиых отходов?
Если земля, мор* и небо являются частями одной
экологической системы, системы обеспечения жизни, то как можно оправдать занупу только морей,
одновременно причиняя вред земле? Особенно,
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ, ТОМ 2 4 , * 2
если учесть то, что земля более ценна, более ограничена и более уязвима, т.е. именно она является
слабым звеном.
Это не следует принимать на веру: концепция
слишком важна для этого. Поэтому вначале я
коснусь содержания радионуклидов в океане, затем
перейду к обсуждению допустимой нагрузки океана и, наконец, рассмотрю процесс очистки применительно к океану, что увеличит допустимую нагрузку
на него и сделает его более подходящим местом для
удаления радиоактивных отходов по сравнению с
землей.
Вядиоакгашь* мяр
Всегда считали, что в океане должен быть „режим
низкой радиоактивности", так как промежуточный
слой воды предохраняет морские организмы от действия космических лучей. Поэтому благодаря воде
морские животные получают дозу примерно на
35 мрад в год меньше, чем животные на поверхности земли — почти на одну треть меньше, чем человек [5]. Отсюда следует вывод, что эти морские
животные, развивающиеся в условиях меньшей радиоактивности , должны бы быть более чувствительными к радиационному воздействию, чем их сухопугаые двойники, в которых, несомненно, развился механизм защиты от радиации. Поэтому нам
не следует подвергать стрессу эти организмы - загрязнять их низкоактивную окружающую среду
сбрасыванием в океан радиоактивных отходов.
Мы приняли эту ошибочную точку зрения. Я помто, как онускали за борг корабля на длинном кабеле водонепроницаемый детектор гаюяаиЁЗяучеяия и
наблюдали изменение скорости счета. В воздухе над
водой скорость счета была высокой, но сразу же под
водой счет резко упал, так как космические лучи
оказались экранированными. Затем скорость счета
снова подпрыгнула, когда детектор к&саулся донных отложешй, в которых было много нерастворимых радионуклидов и радионуклидов, выведенных
из слоя воды различными биологическими и химическими процессами.
Тем яе менее вода океана является радиоактивной, в каждом литре идет распад со скоростью около 750 распадов в минуту, главным образом за счет
калия-40. В морской воде содержится около
400 миллиардов кюри калия-40, 40 миллиардов
кюри рубидия-87 и 100 миллионов кюри радия [61.
Именно радий (радий-226) не был замечен при
прежних исследованиях, когда ошибочно считали,
что в море должно быть низкое фоновое излучение.
Радий-226 являете» продуктом распада урана-238,
который, как отмечалось ранее, содержится в изобилии в морской воде. Много ниже радия в цепочке распада находится полоний-210. Именно полоний, концентрируясь, главным образом, в пищеварительном тракте цорских животных, дает им дозы
радиа!деи, значительно превышающие дозы, которые
считались вЪзможиыми. Но, так как полоний является адьфа-язлучателем, он не был должным образом исследован. В действительности, по мере расширения наших знаний о полонии, стало ясно, что мор-
33
Обращение с отходами
ские организмы должны были приспособиться к
более высоким фоновым дозам радиации, по
сравнению с большинством наземных животных.
Лаборатория МАГАТЭ в Монако помогла распутать историю с полонием*. Черри [7] и Хейрод, одни
из первых исследователей и основателей Лаборатории, ныне находящиеся в Монако, Бислей, бывший
директор Лаборатории в Монако, Фоулер, Холм
внесли свой вклад в исследования за годы работы,
а Вудхид много сделал в области дозиметрии.
Хейрод и Черри говорят: „Из наших данных становится ясно, что доза от одного Ро-210 величиной
около 10 бэр в год или более является обычной для
печени -поджелудочной железы морских животных;
этот орган должен представлять одну из широко
распространенных сфер естественного происхождения с самой высокой радиационной дозой" [8]. Эта
доза почти в 100 раз больше дозы, которую получает человек от всех источников. До недавнего времени наибольшая доза от полония-210 была зарегистрирована для слепой кишки (pyloric caecum) тунца
альбакор — около 80 бэр в год [9]. В настоящее
время исследования креветок в Монако показали,
что печень-поджелудочная железа глубоководных
креветок пенеид получает около 100 бэр в год [10].
Эти дозы делают едва заметными 5 мбэр (0,005 бэр)
в год, допустимые для человека на границе атомной
электростанции в США, или максимальную дозу
70 мбэр, полученную отдельными людьми (менее
2 мбэр на каждого из 2 миллионов человек в радиусе 50 миль) во время ядерной аварии на Три Майл
Айленд. Всего в океане содержится радионуклидов
естественного происхождения почти в 1000 раз больше, чем произвела к Ьастоящему времени деятельность человека [11]. Более того, радионуклиды, образовавшиеся в результате деятельности человека,
более короткоживущие и часто менее токсичные,
чем естественные радионуклиды, которые существуют с основания мира. Еще долго после того, как
будут исчерпаны существующие запасы созданного
человеком плутония-239 (период полураспада
24 000 лет), природный уран-238 (период полураспада 4,5x10® лет) будет поставлять морским организмам радий и полоний, а радиация от рубидия-87
(6,2x10 лет) лишь незначительно уменьшится.
это нагрузкой усвоения [12, 13] или даже нагрузкой поглощения.
Каков бы ни был термин, важно то, что океан не
похож на газовый баллон, про который можно сказать „полный", когда он достаточно наполнен;
океан же может постоянно принимать отходы с определенным темпом поступления в течение неопределенного периода времени. Механизмы очищения —
биологические, химические, геологические и физические — будут перерабатывать отходы, удаляя их
из системы, поддерживая океан чистым и способным к поддержанию жизни.
Эти системы очищения были сильно перегружены
в наших мелких, слабо циркулирующих прибрежных водах и были нарушены. С другой стороны,
открытые океаны, даже Средиземное море [14],
относительно свободны от загрязняющих веществ.
Если наши бтходы разумно вводятся (в умеренных
количествах и в соответствующем химическом или
физическом виде) в бесконечно большой объем
воды в открытом море или где течения обеспечивают быстрое перемешивание и перемещение, допустимая нагрузка должна быть заметно больше, достаточной для бесконечного служения человечеству.
Я только обобщу действие процессов очищения,
так как они описываются подробно [15,16,17].
Допустимая нагрузка
• Пищевые цепочки в море обычно длиннее,чем на
земле. Таким образом, если существует выделение
какого-нибудь радионуклида (а отчет Национальной Академии наук отмечает, что вышеупомянутый
планктон делает это [18]), то человек, стоящий на
вершине пищевой цепочки, будет получать с морской пищей меньше радиоактивности, чем с таким
же количеством пищи земного происхождения.
В 1979 г. конференция Национального океанографического и атмосферного агентства пришла к заключению, что емкость американских вод применительно к отходам используется еще не полностью
[12]. Это общее, но не абсолютное мнение, что океан может принимать некоторые отходы с определенным темпом поступления, без заметного воздействия на морскую флору и фауну или на людей, употребляющих в пищу эти растения и животных. Я буду говорить о способности поглотить загрязняющее
вещество без чрезмерного вырождения как о допустимой нагрузке, хотя другие авторы могут называть
*См. статью А. Уолтона „ Деятельность международной
лаборатории
радиоактивности моря" в бюллетене
МАГАТЭ,том 23,№ l.c.29 (1981).
34
• В отличие от земли океан имеет три измерения,
поэтому загрязняющее вещество не концентрируется на поверхности, а в конце концов размешивается во всем объеме воды.
• Наши контакты с океаном минимальны в сравнении с более тесным взаимодействием с землей.
• Многие загрязняющие вещества имеют тенденцию
прилипать к частицам и осаждаться на дно. Таким
образом многие радионуклиды заканчивают свой
путь в отложениях, где они в большей степени изолированы от человека, чем на земле.
• Вода океана представляет собой токсичную смесь
практически всех элементов, известных человеку.
Она содержит все радионуклиды, обнаруженные на
земле, а также все стабильные изотопы.
Несмотря на то, что океан покрывает свыше 70 %
земной поверхности, морская пища обеспечивает
менее 15 % годового производства продуктов в
мире [19]. Но как из-за разбавления изотопов, которое уменьшает поглощение радионуклидов морскими организмами, так и из-за более длинных
пищевых цепочек в океане от морской пищи к нам
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ, ТОМ 24. IT 2
Обращение с отходами
Международная
лаборатория МАГАТЭ по
радиоактивности моря
в Монако проводит анализы пробы морской
воды на содержание радиоактивных и других
загрязняющих веществ.
Лаборатория МАГАТЭ
в Монако играет важную роль в исследовании того, как морские
живые организмы концентрируют радиоизотопы. Ученый готовит
образец к анализу.
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ, ТОМ 24, № 2
35
Обращение с отходами
поступает намного меньше 15 % нашей радиоактивности.
С другой стороны, пищевые цепочки на земле коротки. Мы потребляем в пищу растения или части
растений с самого низа пищевой цепочки, либо
животных — цыплят, коров, свиней, которые питаются растениями. Стронций-90, особенно грозный
радионуклид на земле от выпадений, откладывается на листьях растений или на земле вблизи их
корней и вовлекается в короткую пищевую цепочку в относительно больших количествах, угрожая таким образом человеку.
колками или была вымыта в более глубокие воды
и т.д. Эти процессы очищения, характерные для океана, вызвали быстрое восстановление, так что вскоре морские пищевые цепочки могли бы как обычно поставлять пищу, не превышая нормы радиационной безопасности. В то же время наземные пищевые цепочки, кокосовые орехи, папайя, земляной
краб и т.д., все еще слишком радиоактивные, чтобы
их включать в ежедневное меню туземцев, — это
свидетельствует о том, что океан обладает большей
возможностью для переработки и удаления радиоактивных отходов, чем земля.
В океане, наоборот, каждый атом стронция-90
„купается" в стабильном стронции. Морская вода
буквально „наводнена" намного большим количеством уже присутствующих здесь стабильных атомов стронция. Даже в большем количестве присутствуют стабильные атомы кальция, которые химически подобны стронцию и создают ему конкуренцию. В результате огромного разбавления стабильным стронцием и благодаря химической конкуренции разбавляющих количеств стабильного кальция организмами поглощается очень немного радиоактивного стронция-90. Организмы в воде не могут
избирательно поглотить стронций-90, не поглощая
в том же отношении, какое существует в воде, большого количества стабильного стронция вместе с
некоторым количеством кальция. Существует технический термин „изотопное разбавление" и связанный с ним термин — „удельная активность". Мы
могли бы описать вышеприведенную ситуацию, сказав, что удельная активность стронция-90 в морской
воде очень низка вследствие изотопного разбавления.
На меня долго производила впечатление способность океана заботиться о самом себе. И именно
земля вызывает мое беспокойство, особенно питьевые воды под землей. Грунтовые воды, хотя и составляют менее 1 % всех вод планеты (но большую
часть питьевой воды), обеспечивают потребности
почти половины населения США. Однако в США 40
миллионов пьют воду необработанной, непосредственно из земли. Подземные воды уязвимы для загрязняющих веществ, просачивающихся с наземных площадок захоронения отходов. Люди, пьющие
необработанную грунтовую воду, должны больше
всех опасаться движения, направленного против
морского варианта удаления, которое оставляет
только нашу драгоценную землю в качестве приемника большинства токсичных отходов цивилизации.
Нет необходимости глубоко разбираться в сути
дела, чтобы прийти к моей точке зрения. Это лучше
осуществить с помощью данных реального мира.
Эйзенбад [20] показал, что хотя из 17 миллионов
кюри стронция-90, выпавших при испытаниях атомного оружия, 7,1 миллиона кюри выпали в Тихом
океане (около 42 %), рыба и моллюски, съедаемые
жителями Сан-Франциско, дали только 0,2 % годового поступления Sr-90 на душу населения. Подобные результаты справедливы для Нью-Йорка. Для
многих из нас свыше 99 % стронция-90 поступает
от земли.
Механизмы очищения моря делают свое дело,
особенно в отношении стронция-90. Цезий-137, еще
один „опасный преступник" на земле, также подвергается дискриминации в океане, но в меньшей
степени. На самом деле, данные об атоллах Эниветок и Бикини (где было проведено, соответственно, 43 и 23 испытания из 106 американских испытаний оружия в Тихом океане, приведших к выпадениям) показывают, что хотя экологические
системы как острова, так и лагуны были в значительной мере загрязнены радиоактивностью, лагуна восстановилась намного быстрее. Радиоактивность осела на дно, была увлечена вниз илом и ос-
36
Судьба людей прочно связана с землей. Мы должны лучше заботиться о земле. Океан показал, что
он готов помочь нам. Почему бы не позволить сделать это?
Литература
[1 ] Т.В. Taylor and С.С. Humpctona The restoration of the
Berth Harper and Rovve (1973).
[2] Dr Martha Scott, Texas A&M University, College Station,
Texas. Private communication (6 April 1982).
[3] Kelahaw Bonham Invertebrate life at Bikini and Enewatak
atolls following testing of nuclear devices pp. 212—221. University
of Washington, Laboratory of Radiation Biology Report
No. UWFL-93,Seattle, Washington (15 September 1966).
[4] US considers ocean dumping of radwastes Colin Norman
Science 215, Washington DC (5 March 1982).
[5] T.R. Folsom and J.H. Harley Comparison of some natural
radiations received by selected organisms In: The effects of
atomic radiation on oceanography and fisheries, Publ. 551,
National Academy of Sciences-National Research Council,
Washington DC (1957).
16] M. Eiaanbud Radioactive waste management Outlook
for science and technology: the next five years, National
Research Council. W.H. Freeman and Company, Sari Francisco
(1982).
[7] See especially R.D. Cherry and L.V. Shannon, The alpha
radioactivity of marine organisms Atomic Energy Review,
Vol.12, No.1, I A E A , Vienna (1974).
[8] M. Heyraud and R.D. Cherry Po-210and №-210 in
marine food-chains Marine Biology 52, pp. 227—236 (1979).
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ, TOM 24, VP 2
Обращение с отходами
[9] T.R. Folsom, К.М. Wong and V.F. .Hodge Extreme
accumulation of natural polonium-210 in certain marine
organisms The natural radiation environment II, Conf.72085-P2.
Proceedings of the second international symposium on the
natural radiation environment, August 7—11,1972, Houston,
Texas. US Energy Research end Development Administration,
Technical Information Center.
[10] R.D. Cherry end M. Heyraud Polonium-210 content of
marina shrimp, variation with biological and environmental
factors Marine Biology 65, pp. 165-175 (1981).
[11] A. Preston, D.S. Woodhead, N.T. Mitchell end
R.J. Pentreeth The impact of artificial radioactivity on the
oceans and on oceanography Proceedings of the Royal Society
E. (B) 72, 41 (1972). Cited in W.M. Templeton and A. Preston
Ocean disposal of radioactive wastes Radioactive Waste Management Journal (in press).
[12] Netional Oceanic and Atmospheric Administration
Assimilative capacity of US coastal waters for pollutants NOAA,
Boulder, Colorado (1979).
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ, ТОМ 24; N> 2
[13] E.D. Goldberg The oceans as waste space: the argument
Oceenus 24,1 (1981).
[14] C.L. Osterberg end S. Keckes The state of pollution of the
Mediterranean See Ambio VI, 6(1977).
[16] C.L. Osterberg The teas: to waste or not The New York
Times (9 August 1981).
[16] C. L. Osterberg The inviolate ocean Journal of Soli and
Water Conservation 36, 6 (1981).
[17] C.L. Osterberg The ocean — nature's trash basket
Waste Manage ment-82. University of Arizona, Tucson
(in pressl.
[18] V.T. Bo wen, J.S. Oisen, C.L. Osterberg end J. Rivera
Ecological interactions of marine radioactivity Radioectivity in
the Marine Environment. National Academy of Sciences,
Washington DC (1971).
[19] Euroceen, cited in Food from the sea-aquacuiture in the
United States Sea Technology (August 1981).
[20] M. Elsenbud The status of radioactive waste management:
needs for reassessment Health Physics 40 (April 1981).
37