Т.А. Акимова, A.П. Кузьмин, В.В. Хаскин
Экология. Природа - Человек - Техника
Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 343 с.
Глава 6. Техногенное загрязнение среды
6.5. Радиационное загрязнение
Техногенные добавки к
радиационному фону. Научные
открытия и развитие физико-химических технологий в XX в. привели к появлению искусственных
источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для
человечества и всей экосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного
радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.
Фон
обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим
излучением, потреблением с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем
прошлом 8-9 микрорентген в час (мкР/ч), что соответствует среднегодовой эффективной
дозе для жителя Земли в 2 миллизиверта (мЗв). (Сведения об единицах
измерения радиоактивности и доз облучения приведены в приложении П4).
Рассеянная радиоактивность обусловлена наличием в среде следовых количеств
природных радиоизотопов с периодом полураспада (T1/2) более 105 лет (в основном урана и тория),
а также радием, радоном и радиоактивными изотопами калия и углерода. Газ радон
в среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения наземной биоты. Из-за
неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют
некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии.
Указанный
уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время
несколько повышен техногенными источниками радиоактивности - в среднем до 11-12
мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили:
- технические
источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая
аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.);
- извлекаемые
из недр минералы, топливо и вода;
- ядерные
реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;
-
испытания и применение ядерного оружия.
Деятельность
человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и
на несколько порядков - их массу на поверхности планеты. Главную радиационную
опасность представляют запасы ядерного оружия, топлива и радиоактивные осадки,
которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в
ядерно-топливном цикле - от добычи и обогащения урановой руды до захоронения
отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов,
обладающих колоссальной суммарной активностью.
С
1945 по 1996 г. США, СССР, Англия, Франция и Китай произвели в надземном
пространстве более 400 ядерных взрывов. В атмосферу поступила большая масса
сотен различных радионуклидов, которые постепенно выпали на всей поверхности
планеты. Их глобальное количество почти удвоили ядерные катастрофы,
произошедшие на территории бывшего СССР. Долгоживущие радиоизотопы (углерод-14,
цезий-137, стронций-90 и др.) и сегодня продолжают излучать, создавая
приблизительно 2%-ную добавку к фону радиации. Последствия атомных
бомбардировок, ядерных испытаний и аварий еще долго будут сказываться на
здоровье облученных людей и их потомков. Суммарная ожидаемая эффективная доза
от всех ядерных взрывов и аварий составляет в настоящее время 28 млн чел.-Зв. К
1996 г. человечество получило лишь около 15% этой дозы. Остальную часть оно
будет получать еще тысячи лет.
Пока
еще трудно говорить о влиянии техногенного превышения естественного фона
радиации на биоту экосферы. Мы еще не знаем, как может сказаться на биоте
океана разгерметизация затопленных контейнеров с радионуклидами и реакторов
затонувших подводных лодок.
Радиационная обстановка на территории России и стран СНГ.
Средняя
облучаемость населения на территории России и стран СНГ в 1,7 раза больше
глобальной из-за более высокого естественного и технозависимого фона и
воздействия ряда техногенных источников (табл. 6.6). Значительная техногенная
радиационная нагрузка, помимо технических источников, обусловлена рассеянием
радионуклидов в результате ядерных взрывов и аварий, а также наличием плохо
изолированных скоплений радиоактивных отходов (РАО), образовавшихся в то время,
когда напряженная ядерная гонка сочеталась с незнанием степени риска и с
радиологической беспечностью.
Совокупность
обстоятельств, связанных с радиационным загрязнением привела к значительному
пересмотру нормативных доз облучения. На рис. 6.8 приведена сравнительная шкала
доз облучения населения от различных радиоактивных источников и рекомендуемых
дозовых пределов.
ПО «Маяк». Самое крупное
из известных сейчас скоплений радионуклидов находится на Урале, в 65 км к
северо-западу от Челябинска на территории производственного объединения «Маяк».
ПО «Маяк» было создано на базе промышленного комплекса, построенного в
1945-1949 гг. в Челябинской области, в районе городов Кыштым и Касли. Здесь в
1948 г. был пущен первый в стране промышленный атомный реактор, в 1949 г. - первый
радиохимический завод, изготовлены первые образцы атомного оружия. В настоящее
время в производственную структуру ПО «Маяк» входят ряд производств ядерного
цикла, комплекс по захоронению высокоактивных материалов, хранилища и
могильники РАО. Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению
огромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской,
Свердловской, Курганской и Тюменской областей. В результате сброса отходов
радиохимического производства непосредственно в открытую речную систему Обского
бассейна через р.Теча в 1949-1951 гг., а также вследствие аварий 1957 и 1967
гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн Ки суммарной активности.
Радиоактивное загрязнение охватило территорию в 25 тыс. км2 с
населением более 500 тыс. человек. Официальные данные о десятках поселков и
деревень, подвергшихся загрязнению в результате сбросов радиоактивных отходов в
р. Теча, появились только в 1993 г.
Таблица 6.6
Основные источники излучений и средняя обучаемость
населения стран СНГ(А.С. Кривохатский, 1993)
Источники излучений
|
Средняя ЭЭД, мЗв/год
|
Естественный
и техногенно измененный фон
|
2,37
|
в
том числе:
|
|
космическое
излучение
|
0,32
|
природные
радионуклиды
|
2,05
|
в
том числе:
|
|
при
внутреннем облучении
|
0,37
|
при
внешнем облучениии
|
1,68
|
в
том числе:
|
|
радон
|
1.20
|
другие
радионуклиды
|
0,48
|
Техногенные
источники
|
|
в
том числе:
|
|
медицинского
назначения
|
1,69
|
угольная
энергетика
|
0,02
|
ядерная
энергетика
|
0,002
|
авария
на ЧАЭС
|
0,024
|
ядерные
испытания
|
0,02
|
профессиональное
облучение
|
0,006
|
прочие
источники
|
0,05
|
Итого:
|
4,2
|
В
1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс
радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.) с суммарной
активностью 2 млн Ки. Возник «Восточно-Уральский радиоактивный след» длиной до
110 км (в результате последующей миграции - даже до 400 км) и шириной до 35-50 км. Общая площадь загрязненной территории, ограниченной изолинией 0,1
Ки/км2 по стронцию-90, составила 23 тыс. км2. Около 10
тыс. человек из 19 населенных пунктов в зоне наиболее сильного загрязнения с
большой задержкой были эвакуированы и переселены.
Зона
радиационного загрязнения на Южном Урале расширилась вследствие ветрового
разноса радиоактивных аэрозолей с пересохшей части технологического водоема №9
ПО «Маяк» (оз. Карачай) в 1967 г. В настоящее время в этом резервуаре находится
около 120 млн Ки активности, преимущественно за счет стронция-90 и цезия-137.
Под озером сформировалась линза загрязненных подземных около 4 млн м3
и площадью 10 км2. Существует опасность проникновения загрязненных
вод в другие водоносные горизонты и выноса радионуклидов в речную сеть.
Рис. 6.8. Сравнительная шкала доз облучения населения
стран СНГ и рекомендуемых дозовых пределов
По
данным радиационного мониторинга, выпадения цезия-137 из атмосферы в районах,
расположенных в зоне влияния ПО «Маяк», в течение 1996 г. были в 30-100 раз
больше, чем в среднем по стране. Высоким остается и уровень загрязнения
местности цезием-137 в пойме р. Теча, на некоторых участках регистрируются
повышенные уровни мощности дозы гамма-излучения, превышающие 1000 мкР/ч.
Концентрации стронция-90 в речной воде и в донных отложениях в 100-1000 раз
превышают фоновые значения. В каскаде промышленных водоемов в верховьях р. Течи
накоплено 350 млн м3 загрязненной воды, являющейся по сути
низкоактивными отходами. Суммарная активность твердых и жидких РАО, накопленных
в ходе деятельности ПО «Маяк», достигает 1 млрд Ки. Сосредоточение огромного
количества РАО, загрязнение поверхностных водоемов, возможность проникновения
загрязненных подземных вод в открытую гидрографическую систему Обского бассейна
создают исключительно высокую степень радиационного риска на Южном Урале.
Чернобыль. Не только
нынешнее, но и последующие поколения будут помнить Чернобыль и ощущать
последствия этой катастрофы. В результате взрывов и пожара при аварии на
четвертом энергоблоке ЧАЭС с 26 апреля по 10 мая 1986 г. из разрушенного
реактора было выброшено примерно 7,5 т ядерного топлива и продуктов деления с
суммарной активностью около 50 млн Ки. По количеству долгоживущих радионуклидов
этот выброс соответствует 500-600 Хиросимам.
Из-за
того, что выброс радионуклидов происходил более 10 суток при меняющихся
метеоусловиях, зона основного загрязнения имеет веерный, пятнистый характер.
Кроме 30-километровой зоны, на которую пришлась большая часть выброса, в разных
местах в радиусе до 250 км были выявлены участки, где загрязнение достигло 200
Ки/км2. Общая площадь «пятен» с активностью более 40 Ки/км2
составила около 3,5 тыс. км2, где в момент аварии проживало 190 тыс.
человек. Всего радиоактивным выбросом ЧАЭС в разной степени было загрязнено 80%
территории Белоруссии, вся северная часть Правобережной Украины и 19 областей
России. В целом по РФ загрязнение, обусловленное аварией на ЧАЭС, с плотностью
1 Ки/км2 и выше, охватывает более 57 тыс. км2, что
составляет 1,6% площади ЕТР (табл. 6.7). Следы Чернобыля обнаружены в
большинстве стран Европы, а также в Японии, на Филиппинах, в Канаде. Катастрофа
приобрела глобальный характер.
И
сегодня, через 15 лет после чернобыльской трагедии, существуют противоречивые
оценки ее поражающего действия и причиненного экономического ущерба. Согласно
опубликованным данным, из 400 тыс. человек, участвовавших в ликвидации
последствий аварии, более 10 тыс. ликвидаторов умерли, 30 тыс. стали
инвалидами. Полмиллиона человек до сих пор проживает на загрязненных
территориях. Точных данных о количестве облученных и полученных дозах нет. Нет
и однозначных прогнозов о возможных генетических последствиях. Подтверждается
тезис об опасности длительного воздействия на организм малых доз радиации. В
районах, подвергшихся радиоактивному заражению, неуклонно растет число
онкологических заболеваний, особенно выражен рост рака щитовидной железы у
детей.
Таблица 6.7
Площади областей и республик России, загрязненных
цезием-13 7 (по состоянию на январь 1995 г.)
№
|
Области,
республики
|
Общая площадь области, республики, тыс. км2
|
Площадь загрязнения цезием-137,. км2
|
Ки/км2
|
1-5
|
5-15
|
15-40
|
>40
|
1
|
Белгородская
|
27,1
|
1620
|
|
|
|
2
|
Брянская
|
34,9
|
6750
|
2628
|
2130
|
310
|
3
|
Воронежская
|
52,4
|
1320
|
|
|
|
4
|
Калужская
|
29,9
|
3500
|
1419
|
|
|
5
|
Курская
|
29,8
|
1220
|
|
|
|
6
|
Липецкая
|
24,1
|
1619
|
|
|
|
7
|
Ленинградская
|
85..9
|
850
|
|
|
|
8
|
Нижегородская
|
74,8
|
250
|
|
|
|
9
|
Орловская
|
24,7
|
8840
|
132
|
|
|
10
|
Пензенская
|
43,2
|
4130
|
|
|
|
11
|
Рязанская
|
39,6
|
5320
|
|
|
|
12
|
Саратовская
|
100,2
|
150
|
|
|
|
13
|
Смоленская
|
49,8
|
100
|
|
|
|
14
|
Тамбовская
|
34,3
|
510
|
|
|
|
15
|
Тульская
|
25,7
|
10320
|
1271
|
|
|
16
|
Ульяновская
|
37,3
|
1100
|
|
|
|
17
|
Мордовия
|
26,2
|
1900
|
|
|
|
18
|
Татарстан
|
68,0
|
110
|
|
|
|
19
|
Чувашия
|
18,0
|
80
|
|
|
|
|
Итого
|
|
49760
|
5440
|
2130
|
310
|
Другие объекты. Проблема радиоактивных отходов. Большое сосредоточение радиоактивных материалов
находится на Севере Европейской территории России вблизи баз Северного флота
(районы Мурманска и Архангельска) и на Новой Земле. Суммарная количественная
оценка этих скоплений отсутствует. Подвергается опасности радиоактивного
загрязнения весь Арктический регион России. Здесь эксплуатируется более 170
ядерных энергоблоков, базируется самый мощный в мире атомный ледокольный флот,
расположен полигон испытаний ядерного оружия, производятся подземные ядерные
взрывы в мирных целях. Обоснованные опасения вызывают не санкционированные на
международном уровне захоронения РАО на дне морей, а также затонувшие корабли с
ядерными реакторами и ядерным оружием на борту. Количество РАО, затопленных в
морях региона, составляет 2/3 от активности всех отходов, захороненных в
Мировом океане.
На
территории России действуют 9 АЭС с реакторами РБМК (чернобыльского типа) и
ВВЭР. Проверки, производимые по стандартам международного агентства по атомной
энергии (МАГАТЭ), показывают, что станции находятся в удовлетворительном
состоянии. Однако специалисты считают, что в ближайшие годы может начаться
остановка реакторов, поскольку многие из них уже исчерпали значительную часть
своего ресурса. Каждый год на АЭС и других радиационно-опасных объектах
случаются инциденты, которые квалифицируются по международной шкале аварий и
событий, в основном, как «происшествия» (незначительные, средней тяжести,
серьезные).
Одна
из наиболее острых экологических проблем в стране - проблема радиоактивных
отходов. Об истинных ее масштабах стало известно в 1993 г., когда был
составлен государственный регистр мест и объектов добычи, переработки, использования,
хранения и захоронения радиоактивных веществ, РАО, источников ионизирующих
излучений. Только на предприятиях Минатома России (ПО «Маяк», Сибирский
химический комбинат, Красноярский горно-химический комбинат) сосредоточено 600
млн м3 РАО с суммарной активностью 1,5 млрд Ки. На АЭС хранятся 140
тыс. м3 жидких и 8 тыс. м3 отвержденных отходов общей
активностью 31 тыс. Ки, а также 120 тыс. м3 излучающих твердых
отходов (оборудование, строительный мусор). Ни одна АЭС не имеет полного
комплекта установок для подготовки отходов к захоронению. Поставщиками РАО
являются также Военно-морской флот (ВМФ), атомный ледокольный флот,
судостроительная промышленность, предприятия неядерного цикла (НИИ,
промышленные предприятия, медицинские учреждения, учебные заведения).
Наиболее
сложная технологическая стадия ядерного топливного цикла - переработка
отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и захоронение РАО. На предприятиях
Минатома, Минтранса и ВМФ России хранится 7800 т ОЯТ с общей активностью 3,9
млрд Ки. ОЯТ АЭС с реакторами типа РБМК в настоящее время не перерабатывается,
а ОЯТ от реакторов ВВЭР транспортируется в специальное хранилище с перспективой
последующей переработки на строящемся заводе РТ-2 Горно-химического комбината в
г. Железногорске Красноярского края. Однако строительство этого завода вызывает
протесты экологической общественности, поскольку существующая технология
регенерации ОЯТ связана с образованием большого количества жидких РАО разной
степени активности. Наибольшие возражения вызывают предложения о приеме ОЯТ с
зарубежных АЭС для временного хранения с целью последующей переработки.
На
большей части территории Российской Федерации мощность дозы гамма-излучения на
местности соответствует фоновым значениям и колеблется в пределах 10-20 мкР/ч.
В результате радиационного обследования городов и населенных пунктов страны
выявлены сотни участков локального радиоактивного загрязнения,
характеризующихся мощностью дозы от десятков мкР/ч до десятков мР/ч. На этих
участках находят утерянные, выброшенные или произвольно захороненные источники
ионизирующих излучений различного назначения, изделия со светосоставом,
технологические отходы производств и содержащие радионуклиды стройматериалы.
Эти загрязнения повышают риск для населения получить опасную дозу облучения в
самом неожиданном месте, в том числе и в собственном доме, когда, например,
строительные панели становятся источником ионизирующего излучения.
|