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

8. Загрязнение поверхностных вод, донных отложений и биоценоза р. Протвы

Загрязнение стронцием стабильным и стронцием-90

Стронций (Sr)-38^ой элемент периодической системы Д. И. Менделеева по химическим свойствам наиболее близок кальцию.

Природный стронций состоит из 4-х стабильных изотопов. Известны   14 искусственных изотопов стронция, из которых самый долгоживущий ⁹⁰Sr.

Стронций не ядовит, но в силу геохимической близости к кальцию, играющему ключевую роль в формировании состава питьевых вод, в повышенных количествах опасен для животных и человека, так как, легко замещая в организме кальций, подавляет процессы минерализации костей, что вызывает у молодых животных и детей так называемый «стронциевый рахит».

Геолого-геохимические исследования территории 30-ти километровой зоны вокруг Обнинской АЭС и ИЯР, проведенные КФ ВИЭМС в 1989-92г., не выявили техногенных источников такого масштаба, которые могли бы обусловить интенсивное загрязнение подземных вод.

Было установлено, что содержание стронция в почвах и породах района существенно не отличается от фонового (0.02-0.05%). Содержание же стронция в поверхностных и подземных водах повышено (2-5 мг/л), а иногда превышает предельно безопасные уровни концентрации. Среднее содержание стронция в поверхностных водах района составляет 0.7 мг/л, максимальное - на порядок выше.

Территория с повышенным содержанием стронция в поверхностных водах располагается в районе г. Обнинска (рис. 8.2).  Содержание стронция в поверхностных водах здесь прямо коррелируется с концентрацией фтора и бария, тоже достигающих иногда уровня ПДК.

В 1992-93 г. КФ ВИЭМС было изучено содержание общего и радиоактивного стронция в подземных водах  окско-тарусского горизонта.. С этой целью из водозаборов отбирались крупнообъемные пробы воды, выпаривались, затем сухой остаток исследовался гамма-спектрометрическим (ФЭИ) и спектральным (ВИМС) методами.

Высокое содержание стронция общего (на уровне ПДК) было выявлено на водозаборах Вашутинском, Самсоновском и водозаборе ФЭИ Центральном, а при повторном исследовании (через год) - на Центральном, Белоусовском и Вашутинском.

Рис. 8.2.    Схема размещения гидрогеохимических аномалий   стронция.

1– границы территории, на которой поверхностные водотоки загрязнены стронцием; 2 – территория, на которой подземные воды загрязнены стронцием; 3 – точки отбора проб

Позднее работами ЦРГЦ и КФ ВИЭМС, обследовавшими водозаборы Обнинска, Ермолино, Балабаново и др. было  установлено, что в протвинском водоносном горизонте в отдельных пробах содержание стронция находится в пределах 18.76-22.40 мг/л (ПДК-7мг/л). Здесь же отмечено повышенное содержание фтора до 2.07 мг/л (ПДК-1.5 мг/л), марганца  до 0.6 мг/л (ПДК-0.1 мг/л).

Содержание радиоактивного стронция везде оказалось за пределами чувствительности приборов, за исключением водозаборов Самсоновский и Белоусовский, где концентрация ⁹⁰Sr оказалась равной n.10-¹² Ки/л. В 1999г. по заказу МП «Водоканал» обследование водозаборов г. Обнинска на ⁹⁰Sr выполнил НПО «Тайфун».

Было установлено, что радиоактивный стронций присутствует в водах всех водозаборов в количестве 1-4 мБк/л. Наиболее высокая концентрация отмечена в скважине №20 Самсоновского водозабора –14 мБк/л (НРБ-99 УВ^вода  =5 Бк/л).

 В октябре 1998 г. при плановом обследовании наблюдательных скважин старых могильников отделом РТБ и ООС ФЭИ было отмечено повышение активности в одной из  скважин. В декабре 1998 и мае 1999 года при повторном отборе проб ⁹⁰Sr был обнаружен также и других скважинах, но в более низких концентрациях. Кроме того, при отборе проб в ручье, протекающем под склоном хранилища РАО и образовавшемся там же болотце, был также обнаружен ⁹⁰Sr с концентрацией 1,3 – 13,4 Бк/л, причем концентрация его весной  увеличилась в 2 – 6 раз по сравнению с осенью.              

 Анализ полученных результатов измерений позволил предположить, что происходит утечка ⁹⁰Sr из емкостей хранения твердых радиоактивных отходов (ТРО) через имеющиеся неплотности в бетоне и гидроизоляции. Далее за счет инфильтрации происходит его перемещение с грунтовыми водами в сторону р. Протвы.

После проведения работ на хранилище  ГНЦ РФ ФЭИ обнаружил  протечку воды через бетонную защиту площадью около 200 см².  Скорость течи составляла около 0,5 м³/час.  При расчете количества ⁹⁰Sr, вышедшего за пределы хранилища  РАО было принято, что средняя продолжительность выпадения осадков в Обнинске в год составляет 1499 часов.

Скорость течи из емкости равнялась 0.5 м³ /час. При существующей частоте наблюдений время утечки можно принять равным  1 году. Тогда суммарная максимальная активность, вышедшего за год  в окружающую природную среду стронция- 90, по нашей оценке, составит:

 5.44*10⁶Бк/м³ х 750 м³ = 4.1*10⁹ Бк (0.11 Ки).

Таким образом, причиной распространения ⁹⁰Sr за пределы хранилища явилось переполнение емкости поверхностными водами через неплотности плит перекрытия, вымывание радионуклидов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs из твердых РАО и перелив загрязненной воды через щели плит перекрытия, верхней стяжки и дефекты в бетоне.  В 1999-2000 гг. ГНЦ РФ ФЭИ  произвел ремонт старых могильников, на которых были выявлены утечки радионуклидов ⁹⁰Sr. 

 Следует отметить, что благодаря  оперативному ведомственному контролю   выявленная утечка ⁹⁰Sr существенно не повлияла на качество подземных вод водозаборов, расположенных ниже по течению р. Протвы.