АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ Т.А. Барабошкина МГУ имени М.В. Ломоносова Природные геофизические факторы О сн овн ая д оля ф изических стрессов населения С еверной Евразии связана с природны ми ф акторами риска, обусловлен­ ными радиоактивным распадом элементов естественных радио­ активных семейств урана, то­ рия, а также калия-40. Вклад других изотопов в общем балан­ се радиоактивности Зем ной к о ­ ры менее значителен. Радиогеохимической особенностью д ан ­ ной территории является слож ­ н ая естествен н о -и сто р и ческая м озаика распределения и м иг­ рации естественных радионук­ лидов (Е РН ) в горных породах, почвах и природных водах 11]. Существует четкая латеральная и вертикальная радиогеохимическая зональность на террито­ рии РФ (рис. 1). Э кологические проблемы, обусловленные природными гео­ ф изическим и риск-ф акторам и, как правило, фиксируются в тех районах, где уровень содержания природных радионуклидов в гор­ ных породах достигает 2,5 — 10 кларков и выше (что обусловле­ но особенностями осадконакопления и магматической диф ф е­ ренциации в тектонических структурах и фациальных зонах земной коры) [2 — 4]. П овы ш ен ие норм ативного ф она в 10 — 100 раз неизбежно сказывается на уровне облуче­ ния живых организмов, в осо­ бенности в тех случаях, когда ЕРН и дочерние продукты р ас­ пада попадают внутрь организ­ ма вместе с пищ ей, водой или воздухом [4 — 6]. Среди ЕРН наибольшую ра­ диационную опасность предс­ тавляет радон и дочерние про­ дукты его распада. Важно подче­ ркнуть, что их вклад в суммар­ ную дозу облучения составляет более 50 %. Канцерогенное воз­ действие этих агентов установле­ но в результате многолетних наблю дений за ш ахтерами из различны х регионов мира. Следует иметь в виду, что при комплексном воздействии иони­ зирующего излучения и других канцерогенных факторов иони­ зирующее излучение усиливает влияние канцерогенов [2, 7|. Величина концентрации ЕРН в гидросфере имеет существен­ ное значение, поскольку в вод­ ной среде происходит наиболее интенсивная миграция радио­ нуклидов и вода (питьевая и тех­ ническая) является прямы м риск-фактором воздействия на население планеты. Содержание радиоактивных элементов в по­ верхностной гидросфере зависит не только от геологических, но и геоморфологических, клим ати­ ческих и сезонных факторов. Подземные воды со значи­ тельными концентрациями ура­ на (/;■ 10 5 — я-10'3 г/л) обычно связаны с рудными месторожде­ ниям и и особую опасность представляют, когда радиоактив­ ное равновесие сдвинуто в сто­ рону конечных продуктов распа­ да природного урана (от радия226 до полония-210). М акси­ мальные количества урана ф и к­ сируются в водах зон окисления урановых месторождений (на по­ рядок выше предельно допусти­ мой концентрации). Значитель­ ную опасность представляют ра­ Экология и промы ш ленность России, февраль 2014 г. доновые подземные воды — с концентрацией радона более 10 Бк/л. Они могут быть синхро­ низированы с породами любого состава, генезиса и возраста, со­ держащих уран и торий как в фоновых, так и особенно в по­ вышенных концентрациях. М иг­ рация радона в естественных ус­ ловиях может быть инициирова­ на разведочными и эксплуатаци­ онными горными работами либо другими видами экономической деятельности [8]. Следует отметить, что вариа­ ции содержания радона в воде имеют сезонный и суточный ха­ рактер, а также могут быть "внеплановыми" (наприм ер, в связи с землетрясениями), дос­ тигающими целого порядка. П о­ этому с экологической позиции актуален мониторинг радиоак­ тивности подземных вод. Содержание ЕРН в приземном слое воздуха и в верхних слоях ат­ мосферы лимитируется в основ­ ном процессами миграции радона и торона с поверхности и перено­ сом радионуклидов воздушными потоками. Однако прямая корре­ ляция содержания урана и тория в породах с распределением их эманации в воздухе — скорее иск­ лючение, чем правило. Среднее значение концентрации радона в приземном слое атмосферы сос­ тавляет 4,8 Бк/м 3, а вариации мо­ гут достигать нескольких поряд­ ков, как в пространстве, так и во времени (рис. 2). Проблема накопления радона в атмосфере жилых и служебных помещ ений в последние годы привлекает всеобщее внимание, так как в 20 % случаев причиной заболевания раком легких диаг­ 35 АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ C.F.BKVHbVW ледовиты й ОКЕ. АН Рис. 1. Зоны природной радиации на территории России (поданным ВИРГ-Рудгеофизика [5], 1 0 2 м3 в/год: 1 — пониженной (до 60); 2 — умеренной (до 60 — 90); 3 — повышенной (до 90 — 135); 4 — высокой (до 135 — 500) ностируется радон и продукты его их долю приходится более 90 % распада. Согласно данным выбо­ коллективной дозы, в т. ч. за рочных обследований, осущес­ счет "медицинского" облучения твленных в США, от 8 до 12 % около 24 %. В ряде субъектов домов отличаются содержанием Российской Федерации особен­ радона свыше допустимого уров­ ности радиационной обстановки ня (200 Б к/м 3), в Англии и Шве­ , до сих пор определяются радио­ ции эта доля еще выше [5, 8]. активным загрязнением, обус­ Для России, в современный ловленным последствиями ава­ период бума индивидуального рии на Ч ернобы льской АЭС коттеджного строительства, дан­ (1986 г.), деятельностью ПО ные вопросы также актуальны, "Маяк" (г. Кыштым) и Семипа­ вследствие слабой изоляционной латинского полигона в предыду­ защиты подвальных помещений щие годы (см. таблицу). Н аибо­ от миграционных потоков ЕРН. лее загрязнённой остается терри­ тория в районе р. Теча, куда по­ Физические факторы падают сбросы технологических Значительный вклад в кол­ вод ПО "Маяк". Среднегодовая лективную дозу облучения насе­ удельная активность стронция — ления России (наряду с природ­ на 3 порядка выше фонового ными источниками ионизирую ­ уровня для рек России [3, 6, 9J. К зонам радиоактивного заг­ щего излучения) вносят источ­ ники, используемые для медици­ рязнения различного уровня в нских диагностических рентге­ результате аварии на Ч ерно­ норадиологических процедур. На быльской АЭС были отнесены Крупнейшие аварии на территории СССР и России [5] Год 1957 1986 1993 36 Место аварии г. Кыштым Чернобыльская АЭС Сибирский химический комбинат Классификация аварий Выброшенная по шкале МАГАТЭ 6 7 5 активность’ Ки 2 ООО 000 50 000 000 1 000 территории, расположенны е в Белгородской, Брянской, Воро­ нежской, Калужской, Курской, Ленинградской, Липецкой, Ор­ ловской, П ензенской, Рязанс­ кой, Тамбовской, Тульской и Ульяновской областях. В соответствии с Постановле­ нием Правительства России "Об утверждении перечня населен­ ных пунктов, находящихся в гра­ ницах зон радиоактивного заг­ рязнения вследствие катастрофы на Ч ернобы льской АЭС" (№ 1582) к зонам радиоактивно­ го загрязнения (зоны отчужде­ ния, отселения, с правом на от­ селение и социально-экономи­ ческая) отнесены 4343 населен­ ных пункта (где проживало бо­ лее 1,5 млн человек). Значительный вклад в деста­ билизацию природного фона имеют также и образующиеся радионуклиды в результате ядерных реакций при атомных взры­ вах (как мирного, так и военно­ го характера), а также при рабо­ те промыш ленных и исследова­ тельских атомных реакторов, ус­ корителей и др. [6, 10]. С 1965 по 1988 гг. в СССР было проведено около 124 ядерных взрывов в интересах народ­ Экология и промы ш ленность России, февраль 2014 г. АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ О 1 .... о 2 8 О 9 3 т 10 VI 4 \ /ч/ ' ' 5 1г £ 11 ' 12 У .' 6 _ -- 13 _ 7 Рис. 2. Степень радоноопасности регионов России (по данным Геологического атласа России, 1 9 96 [4]): 1 — 4 — степень радоноопасности регионов России: 1 — кларковая или докларковая концентрация радона; 2 — потен­ циально опасные; 3 — опасные; 4 — повышенного риска; 5 — номера радоноопасных районов (римские цифры на схе­ ме): I — Волго-Камский; II — Прибалтийский; III — Кольский; IV — Ухта-Северо-Уральский; V — Северо-Кавказский; VI — Забайкальско-Южно-Сибирский; VII — Анабарский; VIII — Буреинский; IX— Чукотский; X — Приморский; XI — Зауральс­ кий; XII — Енисейский; XIII — Камчатский; 6 — регионы с повышенной концентрацией радия и радона в подземных водах нефтегазоносных провинций (цифры в кружках): 1 — Тимано-Печорской, 2 — Северо-Кавказской, 3 — Западно-Сибирской, 4 — Лено-Тунгусской, 5 — Охотско-Сахалинской; 7 — 13 — тектоническое районирование: 7 — древние платформы; 8 — молодые платформы; 9 — щиты и срединные массивы; 10 — складчатые области фанерозоя; 11 — вулканогенные пояса; 12 — границы тектонических структур; 13 — граница Русской и Скифско-Туранской платформ ного хозяйства, 117 из которых были осуществлены вне границ ядерных полигонов. И з них 3 (в И вановской области и в Якутии) сопровождались авариями, при которых произошла утечка про­ дуктов радиоактивного распада. И сточником создания л о ­ кальной радиоэкологической напряж енности, как видно из рис. 3, является и эксплуатация урановых месторож дений или месторождений уран- и торий­ содержащих полезных ископае­ мых, к которым прежде всего должны быть отнесены некото­ рые виды агроруд, каменных и бурых углей, горючих сланцев. Начальные этапы топливноядерного цикла, охватывающие добычу и первичную переработ­ ку урановых руд, вносят при этом наиболее существенный и постоянно действующий вклад в осложнение как радиационной, так и экологической обстановки в целом [5]. Неуклонный рост количества используемых минеральны х удобрений также может прово­ цировать интенсификацию кру­ говорота естественных и искус­ ственных радионуклидов в сис­ теме почва — сельскохозяй­ ственные растения. Фосфорные удобрения в этом отнош ении н а­ иболее показательны . Вслед­ ствие длительного применения фосфатных удобрений в почве может увеличиваться количество радионуклидов рядов урана и то­ рия на 0,25 — 1 % к естествен­ ной активности, хотя при этом заметного увеличения активнос­ ти сельхозпродукции не отмеча­ ется. И нтенсиф икация трансф ор­ мации компонентов экосистем под влиянием техногенной миг­ рации радионуклидов происхо­ Экология и промы ш ленность России, февраль 2014 г. дит и в результате сжигания и традиционных энергоносителей (газ, горючие сланцы, нефть, уг­ ли, торф), так как все они содер­ жат в различных (небольших) концентрациях ЕРН. Концент­ рация радионуклидов в атмос­ ферных выбросах зависит от их концентраций в ископаемом топливе, его зольности, техноло­ гии сжигания, соотнош ения тя­ желых и легких шлаков, эф ф ек­ тивности фильтрующих систем. К сожалению, степень оза­ боченн ости научной об щ ест­ венности ф изическим и стрес­ сам и техногенного характера достигает максимума, как п р а­ вило, только в период катаст­ роф глобального м асш таба, ин ици ирую щ их региональн ое загрязнение ком понентов эк о ­ систем и вызывающ их масш таб­ ную угрозу здоровью и ж изни населения [9, 11]. 37 АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ СЕ В Е РН Ы Й ЛЕДОВИТЫМ ОКЕАН ч-Й«. «.<>Ч \C K B A ~а 5 1 а S 7 А* - Ь 8 2 кААА 9 Г * * * 10 11 12 13 Рис. 3. Схема радиоактивного загрязнения России (с учетом техногенных и природных риск-ф акторов) [5]: 1 — месторождения урана (а — разведуемые; б — подготовленные к эксплуатации; в — эксплуатируемые; г — отрабо­ танные); 2 — комбинаты горнохимические (а); радиохимические и металлургические (б); 3 — атомные электростанции (а); технологические (б) и исследовательские (в) атомные реакторы; базы атомного флота (г); 4 — места проведения атомных взрывов (а — подземных в мирных целях; б — приповерхностных в мирных целях, в — в военных целях); 5 — пункты захоронения радиоактивных отходов (а — подземного; б — приповерхностного; в — подводного); 6 — локальное радиоактивное загрязнение местности (а) и места слива жидких радиоактивных отходов в морях (б); 7 — площадное ра­ диоактивное загрязнение местности (а > 1; б > 5 Ки/км2); 8 — 13 — тектоническое районирование (8 — щиты (докембрийские складчатые области); 9 — фанерозойские складчатые области и обрамление щитов; 10 — современные под­ вижные области; 11 — вулканические пояса; 12, 13 — чехлы древних и молодых платформ) Глобальное техногенное загряз­ нение радионуклидами равномер­ но охватывает территорию Земно­ го шара и вносит относительно небольшие дозы ионизирующего облучения. Глобальное загрязне­ ние формируется за счет взрывов ядерных бомб, когда мелкие час­ тицы поднимаются в верхние слои атмосферы (15 — 25 км) и затем медленно в течение нескольких лет выпадают на Землю. Основное значение приобретают долгоживу­ щие радионуклиды (цезий-137, стронций-90 и др.) [1, 8]. Региональное техногенное заг­ рязнение радионуклидами форми­ руется за счет выпадения из ради­ ационного облака в течение бли­ жайших дней (и даже часов) цело­ го комплекса радионуклидов, где к ранее упомянутым добавляются более короткоживущие. След ра­ диоактивного облака может протя­ гиваться на тысячи километров и 38 охватывать площади в сотни и ты­ сячи квадратных километров (Вос­ точно-Уральский, Чернобыльс­ кий, Фокусимский и др.) Локальное техногенное загряз­ нение охватывает относительно небольшие участки (десятки и сотни квадратных километров) на разном удалении от непосре­ дственных источников загрязне­ ния (вблизи различных ядерных производств или соответствую­ щих военных объектов). П ри этом наблю дается наиболее пестрый состав радионуклидов. В среднем годовая доза облуче­ ния населения за счет ядерного комплекса в нормальных услови­ ях работ эквивалентна лиш ь н е­ большой части облучения зэ счет естественной радиации (менее 0,2 %). Основная доза приходит­ ся на людей, живущих не далее нескольких километров от стан­ ции [1, 8]. За последние десятилетия в целом на территории Северной Евразии радиационно-гигиени­ ческая ситуация улучшилась. Доля проб продуктов питания, не отве­ чающих гигиеническим нормати­ вам по содержанию радионукли­ дов, уменьшилась в два раза. Однако отмечены случаи пре­ выш ения допустимого содержа­ ния радионуклидов в продуктах питания местного производства в Брянской и Калужской облас­ тях — в основном в мясомолоч­ ных продуктах, производимых в частном секторе, а также в гри­ бах и ягодах. И зменение динам ических и энергетических параметров дру­ гих видов ф изических полей так же может привести к необрати­ мым явлениям , десинхрониза­ ции отдельных органов, рассог­ ласованности биоритмов чело­ века. Экология и промы ш ленность России, февраль 2014 г. АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ Поля с аномальными энерге­ тическими характеристиками я в ­ ляются факторами поражающего воздействия на кору головного мозга и высшую нервную дея­ тельность, наруш аю щ ими и м ­ мунную систему человека. Н аи­ более чувствительные системы организма человека — нервная, иммунная, эндокринная и поло­ вая. Благодаря длительным м они­ торинговым наблюдениям и учи­ тывая важность воздействия на здоровье человека вариаций гео­ магнитного поля планеты прог­ ноз его изменения включен в официальные выпуски новостей наравне с прогнозом погоды. Продуктом современной ц и ­ вилизации, имеющим повсеме­ стное распространение на урба­ низированных территориях, я в ­ ляется воздействие электромаг­ нитных полей (ЭМ П). Так, нап­ ример, в Санкт-Петербурге и н ­ тенсивность ЭМ П в 1000 раз превыш ает внегородской уро­ вень. А в М оскве уровень элект­ ромагнитного фона за последние десятилетия вырос в 100 — 1000 раз. Н аиболее типичны м и эк о ­ логическим и последствиями я в ­ ляется рост числа таких заболе­ ваний у населения, как и н ф ар к­ ты, лейкозы , злокачественные новообразования. Кроме того, увеличивается количество пато­ логических состояний (голов­ ная боль, ослабление памяти, быстрая утомляемость, потеря аппетита) у населения м егапо­ лисов [3]. О дноврем енно с растущ им действием ЭМ П население подвергается все большему нега­ тивному ультразвуковому и инфразвуковому воздействию. Ранее они диагностировались преиму­ щ ественно при землетрясениях и релаксации сейсмических напря­ жений, вызывая галлюцинации, страх и панику. Новые виды сов­ ременной техники могут прово­ цировать аналогичные биологи­ ческие реакции живых организ­ мов. Ф изические стрессы насе­ ления могут усиливаться в райо­ не разломных зон, а также на территориях с высоким уровнем трансф орм ации геохимических полей [2, 3]. На современном этапе разви­ тия цивилизации техногенные вариации физических риск-ф ак­ торов имеют параметры не со­ поставимые с природными. В процессе адаптации живых орга­ низмов к их техногенным вариа­ циям в популяциях формируется ш ирокий спектр негативных би­ ологических реакций (онкопато­ логия, нарушение функциониро­ вания эндокринной, нервной и др. систем организма человека) с непредсказуем ы м и социальноэкономическими последствиями снижающ ими устойчивость раз­ вития общества. О днако м одернизация про­ м ы ш ленности — важная задача научно-технического потенциа­ ла России. Разрабатывая и н н о ­ вационны е подходы в пром ы ш ­ ленности, важно пом нить, что человек, по сути, является н а и ­ более сложной организованной системой. И для его сущ ество­ ван и я и ж и знедеятельности важно оптимальное сочетание биоф изических и биохимичес­ ких процессов. Их разбалансировка под влиянием ф изичес­ ких стрессов может иметь тра­ гические последствия как для индивидиума в частности, так и для популяции в общем. У м и ­ рового научного сообщ ества н а ­ коплен колоссальны й опыт и с­ следования воздействий на ор­ ганизм человека радиационных полей, как природного, так и техногенного генезиса. И ндуци­ руемые разноплановы е ф и зи ­ ческие поля зачастую не имеют природных аналогов, что осо­ бенно опасно в местах ком п акт­ ного прож ивания или работы людей. О рганизм человека не приобрел в процессе эволю ци­ онного развития даже м и н и ­ мального опыта адаптации к ним , поэтому очень важно, что­ бы комплексные меры защ иты населения от новых физических риск-ф акторов разрабатывались си н хрон н о с м одерн и зац и ей пром ы ш лен ной базы России, м инимизируя риски для населе­ ния. Д ифференциация науки (уз­ кая специализация отдельных отраслей) на современном этапе является тормозом в решении основной задачи сформулиро­ ванной на "Саммите Земли — РИО+20" — обеспечение ком ф о­ ртного сосуществования челове­ чества в гармонии с природой и обществом. Литература 1. Атлас геолого-геохимических и эколого-геологических карт Российс­ кой Федерации (1:5 000 000) / Э.К. Буренков, М.В. Кочетков, А.Ф. Морозов, Л.А. Островский, B.C. Певзнер, Е.И. Филатов, Е.П. Ширай. М.: ИМГРЭ, Минприроды; 1994-1997. 2. Барабошкина Т.А. Геохимические факторы экологического риска. Гео­ риск. 2012. № 3. 3. Богословский В.А., Жигалин А.Д., Хмелевской В.К. Экологическая гео­ физика. М.: Изд-во МГУ, 2000. 4. Косинова И .И ., Барабошкина Т.А., Золототрубов Е.Б. Экологическая оценка динамики радиационного поля некоторых участков горнодобываю­ щих районов Курской магнитной аномалии / / Юг России: экология, разви­ тие. 2007. № 1. 5. Смыслов А.А., Межеловский Н.В., Алексеев С.В. и др. Недра России. В 2-х т. Т. 2. Экология геологической среды / Под ред. Н.В. Межеловского, А.А. Смыслова. Санкт-Петербург. Горный ин-т. Межрегион. центр по геол. картографии. СПб.-М., 2002. 6. Трофимов В.Т., Жигалин А.Д., Барабошкина Т.А. и др. Изменение эко­ логических функций литосферы при военных действиях / / Вестник Моско­ вского университета. Сер.4. Геология. 2006. № 5. 7. Baraboshkina Т.А. The geological factors of ecological risk of Russia//50 godini Minno-geolojki universitet "Sv. Ivan Rilski". Godishnik, t. 46, svitak 1, Geologiya i geofizika, Sofija. 2003. 8. Максимовский B.A., Мальцев A.B., Харламов М.Г. Эколого-радиогеологическая карта (1:5 000 000). Объяснительная записка. М., 1998. 9. Иванов В.К., Цыб А.Б. Медицинские последствия аварии на ЧАЭС для ликвидаторов и населения загрязненных радионуклидами территорий Рос­ сии: Прогноз и фактические данные национального регистра//Чернобыль: 15 лет спустя. М.: Контакт-культура, 2001. 10. Trofimov У.Т., Ziling D.G., Baraboshkina Т.А. Ecological functions of lith­ osphere & life / / South-Russian bulletin of geology, geography and global energy. 2004. V 3. № 9. 11. Глобальная экологическая перспектива (ГЭП-5). Программа Органи­ зации объединенных наций по окружающей среде. ЮНЕП. Найроби: Секция типографских услуг ЮНОН. 2012. ■ Экология и промы ш ленность России, февраль 2014 г. 39