И.И. Силин
Экология и экономика природных ресурсов бассейна р. Протва
(Калужская и Московская области)
Обнинск, 2003. - 302 с.

7. Загрязнение пород и почв

Загрязнение почв техногенными радиоизотопами

Поступление радионуклидов в почву происходит, главным образом, через атмосферные аварийные выбросы планетарного (ядерные взрывы,  аварии АЭС  и др.) и локального характера. Но и при штатном режиме работы атомных реакторов общий объем поступлений в атмосферу радиоактивных отходов ощутимо влияет на радиоактивность почв в ареале выпадения атмосферных аэрозолей.

Другие источники загрязнения почв менее стабильны. К ним относятся случайные захоронения радиоактивных отходов, потерянные радиоактивные источники, потери чернобыльской «грязи» при транспортировке, ветровые переносы радиоактивной пыли, загрязнение почв сточными водами и другие непредвиденные потери радиоактивных веществ.

По данным ведомственного (здесь и далее данные отдела РБ и ООС ФЭИ) систематического контроля за уровнем радиоактивного загрязнения почвы в санитарно-защитной зоне (СЗЗ) и в зоне наблюдения (ЗН) среднемноголетний уровень удельной активности почвы приведены в таблице 37.

Таблица 37

Среднемноголетний уровень удельной активности почвы (Бк/кг)

 Как видно из таблицы, уровни бета-активности характеризуются существенными перепадами и общим более высоким средним уровнем активности в зоне наблюдений.

 В таблице 38 приведены данные удельной суммарной альфа и бета-активности радионуклидов почвы в разные месяцы 1993 г.

Таблица 38

Удельная суммарная альфа и бета-активности радионуклидов    почвы в n*10^-9(данные ФЭИ)

Влияние местных источников на уровень загрязнения почвы  очевидна. Так, по объекту наблюдения «Гл. корпус ФЭИ» - активность изменяется почти на порядок, а на промплощадке  «зд. 217» в 40 раз.

По отчетным данным, в 1999 г. общая площадь территории ФЭИ, загрязненной радионуклидами (территория пунктов захоронения отходов), составила 42 тыс.м,² , в том числе на промплощадке института –37 тыс. м².                                               

По данным ведомственного контроля ФЭИ, на территории института и в СЗЗ (дозиметрическая съемка с шагом 200 х 200 м) мощность дозы гамма-излучения в большинстве точек находится в пределах от 7 до 13 мкр/ч.

Повышенный уровень гамма-фона в СЗЗ и за ее пределами наблюдается в районе захоронения радиоактивных отходов, где мощность дозы составляет величину от 14 до 120 мк/ч.

Наблюдаются также небольшие «пятна» с уровнем гамма-фона 14 мкр/час у деревни Потресово, северной и восточной частях ССЗ, что, по-видимому,  связано с обработкой полей минеральными удобрениями.

Влияние газоаэрозольных выбросов предприятия не прослеживается, т.к. нет увеличения гамма-фона с подветренной стороны за счет преимущественного юго-западного направления господствующих ветров. Радиометрические и спектрометрические измерения пробы почвы, отобранные ведомственной лабораторией на территории ФЭИ и СЗЗ показали, что  среднее содержание радионуклидов в почве находится на уровне естественного содержания для средней полосы и определяется естественными радионуклидами урана –238 и тория-232 в равновесии с дочерними продуктами распада.

Типичная распространенность указанных радионуклидов в почве составляет по U-238 от 3 до 15 (*10^-8 ) Ки/кг, поTh-232 – от 2 до 15 (*10^-8 ) Ки/кг почвы. Данные гамма-спектрометрических измерений показывают наличие в приповерхностном слое почвы искусственного радионуклида цезия-137 в пределах 0.02-0.06 Ки/км² , что соответствует уровням глобального загрязнения в результате ядерных испытаний и аварии на ЧАЭС в 1986г.

Воздействие исследовательского реактора ФНИФХИ на объекты окружающей среды систематически изучается ведомственной лабораторией радиационной безопасности ФНИФХИ.

Суммарное среднее многолетнее содержание бета-нуклидов в почве на территории ФНИФХИ приведены в таблице 39.

Таблица 39

Данные среднемноголетних наблюдений (мониторинг ФНИФХИ)

Наибольшая величина удельной b-активности проб верхнего слоя почвы с площадки ФНИФХИ составляла 2.1 * 10^-8  Ки/кг, наименьшая 0.6 * 10^-8 Ки/кг, в СЗЗ – 2.1 * 10^-8   и 0.6 * 10^-8  Ки/кг соответственно, в зоне наблюдения наибольшая величина 1.5 * 10^-8 Ки/кг. По данным спектральных измерений той же лаборатории, вся активность имеет естественную природу.

Мощность дозы гамма-излучения в пределах промплощадки, СЗЗ и ЗН ФНИФХИ составили средне - многолетние – 10 – 100; 8 – 20 мкр/ч; в 1993г. находились в пределах 10 – 12 мкр/ч, что соответствует естественному гамма-фону.

Таким образом, по данным ведомственных лабораторий ФЭИ и ФНИФХИ,  воздействие радиационно-опасных объектов г. Обнинска на внешнее гамма-облучение населения не прослеживается и не представляет опасности для населения.

Ниже приведены данные  наблюдений Калужсеого  филиала ВИЭМС. Радиометрические исследования в 30-ти км зоне вокруг Обнинских реакторов на первом этапе включали гамма-съемку по произвольно выбранным профилям с шагом 1 км. Профили проходили по долинам ручьев, высоковольтным линиям, дорогам (с измерением активности  и опробованием в удалении от дороги на 100м). Параллельно с замером радиоактивности в каждой точке отбиралась проба почвы и, по возможности, воды.

 На втором этапе радиометрические прослушивания и опробования производились по 8 профилям, ориентированным с северо-запада на юго-восток, т.е. поперек господствующего направления ветров. Профили проходились через 5 км с шагом 1км. Общий объем опробования составил более 115 проб.

 На третьем этапе исследовалось загрязнение поймы р. Протвы по поперечным профилям с интервалом 500 и 25м, что составило порядка 15 тыс. точек наблюдения.

 Массовые измерения экспозиционной дозы излучения почв показали следующее: фоновый уровень для 30-ти км зоны Обнинского промузла составляет 8 – 10 мкр/ч  для песчаных образований аллювиальной серии и несколько повышенный уровень 11 – 14 мкр/ч – для озерно – и водно-ледниковых образований моренных серий. Полоса повышенной активности почв простирается в северном направлении и пространственно тяготеет к почвам, развитым на моренных образованиях. На отдельных участках наблюдаются небольшие локальные повышения фона до 14 - мкр/ч.

В целом же доказать искусственную природу слабых радиоактивных аномалий на почве радиометрическим методом при редкой сети наблюдений не представляется возможным по причине изменчивости минералогического состава субстрата.

При детальных исследованиях, когда количество коррелирующихся точек с повышенным уровнем радиоактивности достаточно велико, такая связь становится более очевидной.

Несколько иная картина наблюдается при изучении данных спектрометрического анализа почвенных проб на долгоживущие радионуклиды (см. рис. 7.1). Массовое опробование почв и массовый единовременный анализ на ¹³⁷Cs  позволил установить следующее: фоновый уровень искусственного радиоизотопа в почвах 30-ти км зоны составляет 1.3 – 2.5 (*10^-10 ) Ки/кг почвы, что соответствует уровню загрязнения 0.12 Ки/км². Это в 2-3 раза выше фона для промплощадки ФЭИ.

Рис. 7.1. Аномалии цезия – 137 в районе г. Обнинска:
1. Аномалии на почвах, содержание ¹³⁷Cs 0.5 –1.2 * 10^-9 Ки/кг. 2.  Пункты замеров недельных  концентраций суммарной бета-активности в воздухе, выполненных НПО «Тайфун». 3. Территория, на которой отмечены аномальные выбросы бета-активных радионуклидов ( табл. 19). 4. Участок р. Протвы, на котором донные отложения были загрязнены ¹³⁷Cs (по состоянию на 1989 г).  5. Радиационно опасный объект. 6. Профили почвенного опробования. 7. Точки отбора донных и гидрохимических проб.

Мы не имели возможности опробовать почвы промзоны ФЭИ и ФНИФХИ, но почвы вблизи этих территорий (т.е. в СЗЗ) действительно обеднены радионуклидом цезия по сравнению с более отдаленными площадями. Повышенные концентрации ¹³⁷Cs наблюдаются в удалении от вентиляционных труб реактора ФЭИ на расстоянии 5км и на расстоянии 6км от реактора ФНИФХИ.

Содержание ¹³⁷Cs в почвах здесь колеблется от 4.1 до 11.62(*10^-10)  Ки/кг, что соответствует плотности загрязнения до 0.7 Ки/км², что на порядок выше, чем отмеченное службами контроля ФЭИ и ФХИ для промышленных зон этих предприятий.

Как уже отмечалось,  в период испытаний ядерного оружия в атмосфере, а также в год Чернобыльской аварии (1986 г) влияние РОО на радиоактивность воздуха маскировалась глобальным фоном. В последнее десятилетие всплески суточной, а иногда средненедельной и среднемесячной концентраций долгоживущей бета-активности, стали заметны [53].

С 1974 г. НПО «Тайфун» проводит в 13 пунктах вокруг г. Обнинска наблюдения за переносом радиоактивных выбросов РОО с помощью марлевых конусов с недельной экспозицией.

В целом, за период наблюдений аномальные выбросы в атмосферу наблюдались ежегодно.  Повторяемость  всплесков в пунктах контроля указывает на то, что в радиоактивном загрязнении приземного воздуха существенную роль играет не существующая роза ветров, а рельеф местности.

В населенных пунктах, расположенных в понижениях рельефа, аэрозольные выбросы плохо рассеиваются, накапливаются в приземном слое, особенно при неблагоприятных метеоусловиях. Вместе с осадками происходит выпадение аэрозолей  и таким образом обеспечивается  пространственная неравномерность накопления долгоживущих радионуклидов в окрестностях г. Обнинска.

Уровень накопления техногенных радиоизотопов в почвах района сравнительно невелик  и по величине экспозиционной дозы не фиксируется на фоне природных изотопов. Однако при опробовании территории по профилям, ориентированным вдоль дорог, КФ ВИЭМС еще 10 лет назад выявил ряд участков с повышенным содержанием  ¹³⁷ Cs  в почвенно-растительном слое (рис.7.1).

  Располагаются они к северу и востоку от  атомных реакторов ФЭИ и ФНИФХИ в виде ожерелья, огибающего  окрестности г. Обнинска. Одна группа пятен охватывает город с севера в виде  полосы, шириной  3 - 9 км. Она начинается севернее г. Белоусово, проходит через г.  Балабаново и далее на с. Кривское. Площадь аномалий порядка 150 км² , среднее содержание ¹³⁷Cs  в почве 4.25 (*10^–10) Ки/кг. Средняя плотность загрязнения в аномалии составляет 0.26 Ки/км² .

Вторая группа аномалий выявлена вдоль трассы Обнинск – Серпухов на территории Жуковского района. Общая протяженность аномальной полосы порядка 40 км. Среднее содержание ¹³⁷Cs  в почве (5.3 *10 ^_10 ) Ки/кг. Средняя плотность загрязнения в аномалии 0.32 Ки/км². Плотность загрязнения ¹³⁷Cs  в зоне выпадения аэрозолей воздушных выбросов ФЭИ и ФХИ в 6-8 раз выше, чем  на территории промзон этих предприятий.

  Помимо площадного загрязнения почв, были  выявлены участки с выраженными всплесками экспозиционной дозы гамма-излучения.

Один из таких «участков» располагается в СЗЗ ФЭИ между руслом реки и промплощадкой, где в 1989 г. была измерена мощность дозы излучения до 130 мкр/ч. Проведенные здесь детальные работы позволили предположить, что с территории хранилища облученного топлива  имеется «прострел» и   происходит грунтовый подток радиоактивных вод. Кроме цезия, в пробах воды присутствует ⁵⁷Со  в количестве 6.6 * 10^-11   и, как показали дальнейшие исследования, в грунтовых водах этого участка присутствует значительное количество трития.

Второй участок с невысоким загрязнением почв, выявлен в излучине между рекой Протвой и промзоной ФЭИ с северной стороны. Здесь экспозиционная доза гамма-излучения составляет порядка 40-50мкр/ч.

Предположительно загрязнение почв связано с ливневыми  и грунтовыми водами, идущими с территории ФЭИ.

Третий участок с повышенным гамма-фоном располагается вдоль русла ручья Комсомольского, идущего от старого могильника через дачный поселок к руслу р. Протвы. Уровень радиоактивности невысокий – 30-40 мкр/ч. Характерно некоторое повышение уровня гамма-излучения при заглублении датчика в аллювий.

Исследования на могильниках, проведенные в 1998- 99 гг. службой РБ и ООС ФЭИ, подтвердили утечки радиоизотопов в сторону р. Протвы.

Четвертый участок с аномально высокой гамма-активностью почв располагается на правом берегу р. Протвы возле железнодорожного моста. Здесь на площади в несколько квадратных метров экспозиционная доза гамма-излучения достигает 400 мкр/ч.

С целью выяснения источника радиоактивности на участке в 1998г. пройден шурф, вскрывший черные почвы отличные от повседневно распространенных здесь желто-серых суглинков. Уровень активности массы по глубине шурфа изменяется мало и составляет 300-400 мкр/ч. Вероятной причиной аномалии является несанкционированная свалка радиоактивных отходов.

Пятый участок с повышенным уровнем радиоактивности рыхлых образований располагается вдоль оврага, идущего от промстоков ФХИ  в сторону р. Дырочная. Общий фон гамма-активности в овраге невысок 20-30мкр/ч. Однако при заглублении датчика радиоактивность возрастает до 40-50 мкр/ч.

Таким образом, на основании имеющихся материалов можно сделать вывод о том, что в  радиусе действия обнинских РОО ( до 10 км)  в почвах наблюдаются локальные аномалии ¹³⁷Cs с невысокой концентрацией радионуклида,  не представляющие прямой опасности для населения, но являющиеся источником загрязнения грунтовых вод. На промплощадках РОО также отмечается локальное загрязнение почв, которое также  может  служить источником поступления радиоизотопов  в грунтовые воды.