188 радиоактивное загрязнение в арктической зоне россии
реклама
Материалы IV Международной конференции, г. Томск, 4–8 июня 2013 г. Радиоактивное загрязнение в арктической зоне России А.В. Евсеев, А.Д. Телелекова Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ им. М.В. Ломоновова), Москава, Россия, [email protected], [email protected] Radionuclide Pollution in the Arctc Zone of Russia A.V. Evseev, A.D. Telelekova M.V. Lomonosov Moscow State University (MSU Lomonovova M.V.) Mockava, Russia Экологическим проблемам Арктики в последние десятилетия уделяется повышенное внимание не только приарктическими государствами, но и другими, учитывая важную роль этого региона в сохранении экологического равновесия на планете и наличия богатейших месторождений минерального и углеводородного сырья. Значительная площадь суши Арктики относится к зоне Российской Арктики (АЗРФ). Это один из важнейших регионов нашей страны, включающий уникальные природные комплексы, крайне уязвимые и неустойчивые к антропогенному воздействию. Проведенные исследования показали, что наряду с тяжелыми металлами и нефтяными углеводородами радионуклиды считаются приоритетными загрязняющими веществами, негативно влияющими на экосистемы этого региона [7]. АЗРФ, как и ряд других регионов планеты, испытала воздействие глобальных антропогенных источников радионуклидов, возникших после освоения атомной энергии. Для этого региона характерны как местные источники (Новоземельский полигон, АЭС, атомный флот, промышленные предприятия по утилизации судов с ядерной силовой установкой, хранилища ядерных отходов, поступление радионуклидов с мест добычи и транспортировке углеводородного сырья, внеплановые выбросы во время подземных ядерных взрывов при решении ряда производственных задач, сохранившиеся радиоизотопные термоэлектрические генераторы, которые использовались для длительного автономного электрического питания маяков и т.д.), так и удаленные, поставляющие радионуклиды в результате трансграничного переноса. Основными из них являются: испытания ядерного оружия США, Китаем, Великобританией и Францией в 1945–90 гг., а так же аварии на АЭС в Чернобыле и Фукусима, внесшие основной вклад в глобальный воздушный перенос радиоактивных аэрозолей и осаждающихся в том числе и на территории Арктики. К дальнему водному переносу можно отнести вынос радионуклидов речными водами из водосборных бассейнов Оби и Енисея, аккумулирующих сброс радиохимических предприятий, а так же перенос морскими течениями части жидких радиоактивных отходов, сбрасываемых в морские воды западноевропейскими заводами по переработке облученного ядерного топлива в Селлафильде и Даунрее в Великобритании и на мысе Аг во Франции. Значительный вклад в радиационное загрязнение АЗРФ внёс Северный испытательный полигон (острова архипелага Новая Земля). В период с 1955 по 1962 было проведено 87 воздушных, 3 наземных, 3 подводных и приземный взрывы. В районе приземного и подводного 188 ядерных взрывов до сих пор очень высокое излучение, но не превышает 200 мкР/час [10]. Примерно 12 % радиоактивных продуктов взрывов на Новой Земле выпали неподалеку от мест испытаний, 10 % выпадений попали в концентрическое циркумполярное кольцо на широте Новой Земли, а 78 % в виде мелкодисперсных продуктов пополнили глобальный фонд радионуклидов атмосферы Земли [4]. Проведенные исследования ледяного керна на архипелаге Северная Земля (ледник Купол Вавилова) показали четкую картину проведенных ядерных взрывов, причем максимальное содержание радионуклидов обнаружено на глубине около 20 м, что соотносится с испытаниями 1962 г. В настоящее время повышенное внимание уделяется изучению радиационной обстановки в морях Северного Ледовитого океана. Наиболее тщательно исследовались Баренцево и Карское моря. Исследования показали, что повышенное содержание радионуклидов в Баренцевом море характерно для Кольского залива, а так же западной части побережья. Максимальные уровни 137Cs характерны для донных отложений губы Черная на юге Новой Земли и составляет 1 444 Бк/кг [9]. Наибольшее содержание радионуклида зафиксировано в прибрежной части моря, где проходит прибрежное Мурманское течение. Так в открытых губах Баренцева моря Дальнезеленецкой и Териберской активность 137Cs составила 3,6 и 3,4 Бк/м3, соответственно. В водах Кольского залива содержание 137Cs не превышает 3 Бк/м3. В районе западного побережья Новой Земли активность радионуклида близка к средней для Баренцева моря величине – около 2 Бк/м3. Отдельные прибрежные районы Баренцева моря находятся под влиянием локальных источников радиоактивного загрязнения, поэтому для них характерно более высокое накопление 137Cs донными отложениями. Так средняя удельная активность радионуклида в осадках Кольского залива по данным 2001−2006 гг. составила 10,2 Бк/кг, что примерно в три раза выше, чем в открытой части Баренцева моря [8]. Особое внимание уделяется Карскому морю, как наиболее подверженному радиоактивному загрязнению. В его акватории А.Ю. Мирошников выявил четыре зоны повышенной активности 137Cs, превышающие 15 Бк/кг [9]. Выделенные зоны имеют различные источники радиоцезия по изолинии 15 Бк/кг. Они образовались в различных геохимических, литологических, геоморфологических и гидрологических обстановках: Новоземельская ЗПА образовалась за счет накопления продуктов ядерных испытаний покровными ледниками архипелага Северная Земля, их последующего смыва и разгрузки ледников в морскую среду Карского моря; Вайгачская ЗПА расположена у Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека острова Вайгач и пролива Карские ворота, обязана своим происхождением радиоактивности, поступающей из Баренцева моря; Обская и Енисейская ЗПА, включающие в себя участки максимальных радиационных загрязнений, возникли в пределах маргинального фильтра Карского моря за счет выносов радиоактивности речными водными массами Оби и Енисея. За время, прошедшее от начала атомного века, в акваторию Карского моря из различных источников поступило от 43 до 58 кКи радиоцезия. При этом основным его источником стали глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы (∼ 27 кКи), доля которых составляет более половины указанного количества. Морские течения северной Атлантики доставили еще от ∼ 4 до 8 кКи 137Cs. Доля локальных выпадений радиоактивных веществ, образовавшихся преимущественно в результате атмосферных ядерных испытаний, пока представляется предположительной и требует отдельного изучения. Влияние сбросов и затоплений ЖРО и ТРО у островов Новой Земли пока носит точечный характер [8]. Проводившиеся исследования в наземных геосистемах АЗРФ показали, что в отдельных районах, где имеются местные потенциальные источники радиационного загрязнения, отмечается повышенное содержание отдельных радионуклидов. На Севере России основными объектами потенциальной радиационной опасности являются атомные электростанции. За Полярным кругом в России на западе и на востоке находятся две АЭС – Кольская и Билибинская. В проведенных нами исследованиях вблизи Кольской АЭС не выявлено высокого содержания (от 31 до 110 Бк/кг). Опробование в центральной части Кольского полуострова показало, что содержание других радионуклидов колеблется менее значительно, например, для Ra226 находится в пределах 0–10 Бк/кг при максимальном содержании 26 Бк/кг, Th232 – 0–4 Бк/кг. Значительного увеличения концентрации искусственных радионуклидов вблизи Кольской АЭС не наблюдается, что свидетельствует об отсутствии выбросов радионуклидов. На территории Архангельской и Мурманской областей отмечаются участки, загрязненные радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Проблема загрязнения Севера России радионуклидами от техногенных источников до настоящего времени далека от разрешения. Проведенные ранее исследования показали, что площадь с уровнем загрязнения 0,1 Ku/км2 на севере европейской территории России занимает почти 15 % тундры и 18 % бореальных лесов. Основным источником глобального загрязнения радионуклидами продолжает оставаться медленный процесс выведения из атмосферы продуктов испытания ядерного оружия [3]. Проводимые нами исследования ландшафтов Архангельской и Мурманской областей показали, что в ряде районов наблюдается повышенное содержание радионуклидов. Опробование мхов и лишайников Мурманской области показало, что содержание Cs137 составляло 30–80 Бк/кг и лишь в отдельных случаях менее 10 Бк/кг и более 100 Бк/кг. Для всех рассмотренных почв максимальные концентрации фиксировались в верхнем гумусовом гори- зонте почв (до 270 Бк/кг). Это характерно и для Архангельской области. Однако проведенные ранее исследования показали, что максимальное содержание искусственного радионуклида в данном регионе достигло 2 000 Бк/кг в гумусовом горизонте подзолистой почвы в районе Беломоро-Кулойского плато [1]. Основная часть опробованных мхов и лишайников содержит 137Cs в пределах 30–80 Бк/кг и лишь в отдельных случаях наблюдались концентрации менее 10 Бк/кг и более 100 Бк/кг. Максимальный уровень концентрации, обнаруженный в центральной части Кольского полуострова, составлял 179 Бк/кг. Пространственное распределение радионуклидов в почве зависит от количества выпавших на поверхность и скорости миграции. Для всех рассмотренных почв максимальные концентрации фиксировались в верхних органогенных горизонтах, а содержание Cs137 находилось в пределах от 20 до 70 Бк/кг. Характерная особенность почв – резкое уменьшение величины концентрации Cs137 с глубиной. Максимальное содержание в почвах 137Cs достигало 270 Бк/кг в верхнем гумусовом горизонте иллювиально-железистой подзолистой почвы. В нижележащих горизонтах B и C концентрация этого радионуклида не превышала 10 Бк/кг, что свидетельствует об отсутствии радиальной миграции в почвенном профиле и наличии мощного геохимического барьера в виде растительного опада и гумусового горизонта. Проведенные ранее исследования показали, что максимальное содержание искусственного радионуклида Cs137 в данном регионе достигало 2 000 Бк/кг в гумусовом горизонте почвы, опробованной в районе Беломоро-Кулойского плато [1]. В целом по данным этих авторов содержание Cs137 в иллювиальных горизонтах почв находится в пределах 4–6 Бк/кг, а в почвообразующей породе – горизонте C еще меньше – менее 4 Бк/кг. Выявлена и закономерность пространственного накопления радионуклида в ландшафтах региона. Так, установлено увеличение активности Cs137 с юга на север, в частности активность Cs137 в южной тундре в 6 раз выше, чем в северной тайге и в 10 раз выше, чем в средней тайге. Опробование в центральной части Кольского полуострова показало, что содержание других радионуклидов колеблется менее значительно и, например, для Ra226 находится в пределах 0–10 Бк/кг при максимальном содержании 26 Бк/кг, Th232 – 0–4 Бк/кг. Радиобиологическая значимость уровней загрязнения воздуха долгоживущими радионуклидами в АЗРФ ничтожна, так как за счет пищевого пути Cs137 поступает в десятки раз больше. Наблюдаются пищевые цепочки: лишайниколень-человек, питающийся олениной, рыба-человек, куропатка-человек. Основная доза внутреннего облучения у человека от глобальных выпадений формируется в результате попадания радионуклидов в организм с пищевыми продуктами. В Арктике это, в первую очередь, оленина. Мясо, как и картофель, характеризуется наименьшей скоростью очищения. Наиболее значительный максимум по содержанию Cs137 в ягеле в пределах Ненецкого и Ямалоненецкого АО связаны с испытаниями на Новой Земле. Повышение радиоактивности ягеля фиксируются со сдвигом в один год по вышеуказанным пищевым цепочкам [5]. Особое внимание уделяется территориям, где прово- 189 Материалы IV Международной конференции, г. Томск, 4–8 июня 2013 г. дились мирные ядерные взрывы, число которых в пределах АЗРФ достигало 29. К сожалению, при этом отмечались и аварийные выбросы, в том числе в районе Хибин и на севере Якутии. Однако это не сильно отразилось на экологической обстановке. В районе Хибин было проведено 2 взрыва [2]. Участок носит название «Объект Днепр» и расположен в районе горы Куэльпорр, являющейся северо-западным отрогом плато Кукисвумчорр (центральная часть Хибин). Здесь было проведено 2 подземных ядерных взрыва в рамках деятельности ОАО «Апатит», крупнейшего в мире предприятия по добыче и переработке апатитовой руды, с целью применения атомной энергии для добычи апатита. Один направленный взрыв должен был раздробить породу по вертикали, другой – по горизонтали, после чего образовавшийся щебень можно было бы легко добыть. Эксперимент не удался, шахта была законсервирована и завалена. В настоящее время объект относится к закрытым объектам ПЯВ, хотя у ОАО «Апатит» с этим месторождением связаны перспективы дальнейшего расширения производственных мощностей предприятия. Нами проводилось исследование радиоэкологического состояния района, где расположены законсервированные в настоящее время шахты – места проведения ядерных взрывов. ОАО «Апатит», которому принадлежит полигон, провело операцию по наведению экологического порядка на Куэльпорре. Все оборудование вывезли из горы в специально отведенное место. Все три штольни перекрыты бетонными стенами, а снаружи засыпаны пустой породой. По данным службы радиационной безопасности г. Апатиты, руда, находящаяся в отвалах, совершенно безопасна (15 мкР/час). По данным доклада о состоянии природной среды Мурманской области радиационный фон находится в пределах естественного значения [6]. Однако наши исследования показывают более высокий уровень (до 30 мкР/час), а у входов в штольню превышение составляет почти в 3 раза. Отмеченная радиоактивность Куэльпорра имеет техногенное происхождение. Однако в Хибинах есть районы, где радиоактивное излучение достигает серьезных значений, что обусловлено повышенным природным радиационным фоном (Хибинский горный массив выделяется как радиоактивная аномалия из-за урана и тория). Таким местом, привлекающим внимание с точки зрения радиационной безопасности, является ущелье Гакмана, в котором велась подземная разработка ловчоррита – минерала, содержащего торий. Рудник просуществовал всего пять лет, затем был заброшен. В отличие от штолен Куэльпорра, здесь полностью отсутствует обустройство территории, и нет предупреждений об опасности. Уже на осыпи, которая ведет к штольням, радиационный фон превышает 40 мкР/час. Проведенный анализ показал, что радиоэкологическую обстановку в Хибинском горном массиве можно оценить как благоприятную. В большей части проб содержание 137 Cs колеблется в допустимом диапазоне от 6–60 Бк/кг. Однако есть отдельные пробы с аномальными концентрациями до 320 Бк/кг. Диапазон содержания естественных радионуклидов радия и тория также высок от 0 до 250 Бк/кг, что связано с высокой естественной радиоактивностью горных пород Хибинского горного массива. В снежном покрове не обнаружены искусственные радионуклиды в местах опробования, что указывает на отсутствие поступления искусственных радионуклидов из законсервированного рудника в свежевыпавший снег. Полученные данные были сопоставлены с территорией, расположенной вблизи Кольской АЭС, где также проводилось опробование почвы, растительности и донных отложений, для которых характерны значения средних удельных активностей составляют до 60–70 Бк/кг. Проведенные исследования показали, что для ряда районов АЗРФ характерно относительно невысокое радиационное загрязнение природной среды, обусловленного как местными источниками поступления радионуклидов, так и отдаленными в результате трансграничного переноса. Наиболее интенсивно этот процесс наблюдался в 60-е – 80-е годы 20 века и связан с активным хозяйственным освоением региона. В настоящее время предпосылки для повышения уровня радиационного загрязнения не наблюдается. Литература 1. Баженов А.В., Юдахин Ф.Н., Киселев Г.П. Распределение 137 Cs в почвах северной и средней тайги Архангельской области // Геодинамика и геоэкология // Материалы международной конференции. – Архангельск, 1999. 2. Булатов В.И. 200 ядерных полигонов СССР: География радиационных катастроф и загрязнений. – Новосибирск: ЦЭРИС, 1993. – 88 с. 3. Гордеев В.В., Данилов А.А., Евсеев А.В. и др. Диагностический анализ состояния окружающей среды Арктической зоны Российской Федерации. – М.: Научный мир, 2010. 4. Диагностический анализ состояния окружающей среды Арктической зоны Российской Федерации (расширенное резюме). – Отв. редактор Б.А. Моргунов. – М.: Научный мир, 2011. – 200 с.: ил. 5. Додин Д.А., Садиков М.А., Бордуков Ю.К. Некоторые аспекты радиационной обстановки в Арктике и направления эко- 190 логических исследований. ВНИИОкеанология, 1994. 6. Доклад о состоянии и охране окружающей среды в Мурманской области в 2003 г. Министерство природных ресурсов Российской Федерации 2004 г. 7. Евсеев А.В., Красовская Т.М. Эколого-географические особенности природной среды районов Крайнего Севера России. Смоленск: изд. СГУ, 1996. 8. Загрязнение Арктики: доклад о состоянии окружающей среды Арктики. АМАП. Осло, 1998. 9. Мирошников А.Ю. Закономерности распределения и накопления радиоцезия в донных осадках Карского моря. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. 2012 г. 10. Ядерные взрывы в СССР. Северный испытательный полигон (Справочная информация) / ред. В.Н. Михайлов (и др.). – 2-е изд. – Спб., 1999. – 160 с.
