Статья: Радиоактивное загрязнение ЧАЭС: вчера, сегодня, завтра

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области «Университет «Дубна»

РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЧАЭС: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА

Гусева А. С., магистр 2-го года обучения;

Гусева И. С., магистр 2-го года обучения;

Савватеева О. А., к.б.н., доц.

Всем хорошо известно о крупнейшей техногенной аварии прошлого столетия, произошедшей 30 лет назад на Чернобыльской АЭС. Одним из важнейших последствий этой аварии явилось масштабное радиоактивное загрязнение зоны не только вокруг самой АЭС, но и распространение радиоактивного следа далеко за пределы Украины. Россия также попала под воздействие радиоактивного выброса. Ряд областей был подвержен серьёзному радиоактивному загрязнению. Всё это не могло не сказаться на состоянии окружающей среды, сельского хозяйства и здоровья людей. В результате возник ряд проблем, для решения которых потребовалось не одно десятилетие.

Несмотря на то, что с момента взрыва на ЧАЭС прошло уже более четверти века, последствия радиоактивного загрязнения от катастрофы проявляются до сих пор и становится уместным вопрос: а возможна ли жизнь после аварии на этой территории?

Характеристика радиоизотопного состава выброса Чернобыльской АЭС

Авария на ЧАЭС отнесена к максимальному 7-му уровню радиационной опасности по международной шкале INES. Одним из самых неблагоприятных для окружающей среды последствий от взрыва на ЧАЭС стало загрязнение окружающей среды большим количеством радиоактивных изотопов.

В атмосферу и стратосферу вылетело огромное количество искусственных радионуклидов в виде горячих частиц с трансурановыми элементами, аэрозолей с радиоизотопами Cs, Sr, I и других радиоактивных газов. В нижней части выбросов были тугоплавкие частицы ядерного топлива, в верхней - легкоплавкие аэрозольные (изотопы цезия, стронция и др.) и газовые (изотопы йода, инертных газов, водорода и др.). По разным оценкам, вылетело от 3 до 40% существовавшего в реакторе ядерного топлива [2].

Полный радиоизотопный состав выброса Чернобыльской АЭС, включающий важнейший радионуклиды, представлен в таблице 1 [6].

Из приведённого перечня радионуклидов следует, что из всего их набора через 2 - 3 года значимыми остались лишь ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ²³⁸Pu, ²⁴¹Am, ²⁴⁰Pu, ²³⁹Pu, а с учётом плохой летучести стронция, его соединений и трансурановых радионуклидов далее 60 км от аварийного реактора основными остаются только изотопы цезия [1].

Из всех изотопов наиболее опасными являются ²³⁹Pu, ¹³⁷Cs, ¹³¹I.

Наиболее опасным является ²³⁹Pu, его ничтожные содержания в 100 мкг/л являются смертельными для человека. Токсичность ²³⁹Pu в 2-4 раза выше, чем у других трансурановых изотопов. Поэтому весьма низкими являются предельно допустимые концентрации Pu в атмосферном воздухе (4,8*10^-10 мкг/л) и питьевой воде (3,5* 10^-9 мкг/л). [2].

Таблица 1

Радиоизотопный состав выброса Чернобыльской АЭС

После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1,0 МКи ¹³⁷Cs. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС. От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни [7].

Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность -¹³⁷Cs плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35 - 40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона - там стало невозможным ведение сельского хозяйства [7].

Выпавший после аварии на ЧАЭС на почву ¹³⁷Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент внедряется в кристаллические решетки глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы [7].

¹³⁷Сs выделен в отдельную группу изотопов по характеру поведения в системе «почва - раствор» - в группу, обладающую признаками обменного и необменного поведения. Наиболее важным фактором миграции цезия в системе «почва - раствор» является изменение его собственной концентрации (он по-разному мигрирует в почвах-грунтах в зависимости от того, в каком количестве находится в них: поведение цезия в системе необменное при микроконцентрациях и обменное в области макроконцентраций) [7].

Из почв ¹³⁷Cs активно поглощается растениями, поскольку является геохимическим аналогом биофильного калия. В растения может поступать от 0,1 до 1% от всего почвенного объема этого радионуклида. Далее по трофической цепи он легко достигает человека. [2].

Геохимическая подвижность радиоактивного стронция больше, чем ¹³⁷Cs, поскольку последний хорошо фиксируется глинистыми минералами почв, замещая кальций. ⁹⁰Sr вместе с Ca активно участвует в обмене веществ у растений и накапливается в корнеплодах, бобовых и зерне, попадая в организм человека с хлебом. Период полувыведения его из организма составляет 50 суток, 15% выводится очень медленно. [2].

Из 6 радиоизотопов йода следует выделить ¹³¹I с периодом полураспада 8,04 сут. ¹³¹I весьма подвижен в приповерхностной зоне и активно участвует в растительных и животных биоценозах. Несмотря на малый период полураспада,¹³¹I чрезвычайно важен в бальнеологическом отношении. Он легко поступает с воздухом и водой в организм и в течение нескольких часов накапливается в щитовидной железе, вызывая негативные последствия [2].

Стоит отметить, что продуктами распада ²⁴¹Pu является ²⁴¹Am, и это единственный радионуклид в зоне загрязнений от чернобыльской аварии, концентрация которого возрастает, достигнет максимальных значений через 50 - 70 лет после аварии, когда его концентрация на земной поверхности увеличится почти в десять раз. В результате такого распада территории, на которых уровень гамма-облучения был низким, вновь становятся опасными [3].

После аварии были выделены две группы чернобыльских выпадений:

газоконденсатные выпадения, включавшие мелкие аэрозоли летучих радионуклидов и в меньшей степени радионуклидов со средней летучестью, оставшаяся часть радионуклидов со средней летучестью, тугоплавкие элементы и топливные частицы [5].

Радиоактивные аэрозоли из первой группы выпадали в основном с дождями на большой территории в границах Украины, Белоруссии и центральных областей Европейской части России, образуя сложную картину загрязнения местности [5].

В свою очередь, выпадение топливных частиц и тугоплавких радионуклидов произошло в основном в ближней 30-километровой зоне аварии, вследствие чего радионуклиды плутония не сыграли важной радиологической роли для населения за пределами 30-километровой зоны. Основная часть выпадений со значимым вкладом изотопов стронция также была сосредоточена вблизи ЧАЭС, хотя и были отмечены отдельные участки с повышенными уровнями загрязнения ⁹⁰Sr на территории Украины и Белоруссии за пределами этой зоны [5].

Распространение радиоактивных веществ из разрушенного реактора происходило главным образом в различных слоях тропосферы и в силу меняющихся метеорологических условий в различных направлениях. Атмосферные выпадения на Европейском континенте в апреле - мае 1986 г. из-за постоянно меняющейся синоптической обстановки создали исключительно мозаичную картину загрязнения приземного слоя воздуха и земной поверхности. В этот период ведущим фактором, характеризующим радиационную обстановку на большинстве территорий, был изотоп ¹³¹I, а критическим путем воздействия (там, где начался пастбищный выпас скота) стала молочная цепочка. В рамках существовавшей в те годы системы радиационного мониторинга Гидромета СССР были осуществлены измерения концентрации ¹³¹I в атмосферном воздухе и активности выпадения этого нуклида на поверхность почвы [5].

Построенная на этих данных карта-схема плотности загрязнения территории Европейской части СССР (ЕТС) ¹³¹I в Ки/км² (37 кБк/м²) по состоянию на 15 мая 1986 г. представлена на рисунке 1.

Из рисунка видно, что значительная часть территории России, Украины и Белоруссии оказалась загрязненной ¹³¹I на уровне, превышающем 5 Ки/км² (185 кБк/м²).

В долгосрочном плане основным дозообразующим радионуклидом на большей части чернобыльского следа, в том числе и в РФ, стал ¹³⁷Cs (период полураспада 30 лет). Как следует из данных таблицы 1, общий выброс ¹³⁷Cs оценивается на уровне 85 ПБк, в том числе около 19 ПБк (22 %) выпало на территории России. Карта радиоактивного загрязнения ¹³⁷Cs территорий Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей России, в наибольшей степени подвергшихся радиационному воздействию после аварии на Чернобыльской АЭС, представлена на рисунке 2 [5].

Рис. 1 Карта-схема загрязнения территории ЕТС ¹³¹I, построенная по данным измерений его выпадений на планшеты и результатам реконструкции по выпадениям 1371312 Cs (I, Ки/км на 15 мая 1986 г.) [5]

Рис. 2 Плотность загрязнения местности ¹³⁷Cs в результате аварии на Чернобыльской АЭС по состоянию на 1986 г. [5]

Современная радиоэкологическая обстановка на территориях РФ, пострадавших от загрязнения радиоизотопами

В силу своей наибольшей летучести, по сравнению с другими радиоактивными изотопами, дальше всех распространился радиоизотоп ¹³⁷Cs, достигнув территории РФ и создав угрозу радиоактивного загрязнения в нескольких областях [4].

В результате аварии на Чернобыльской АЭС 19 субъектов РФ оказались загрязненными ¹³⁷Cs с уровнями загрязнения более 1 Ки/км². Общая площадь загрязнения на 1986 г. составила 65050 км². К 2006 году площадь загрязнения ¹³⁷Cs составила 31120 км², т.е. за 20 лет уменьшилась в два раза. На начало 2006 года в 15 субъектах РФ находилось 3234 населенных пункта с уровнем загрязнения ¹³⁷Cs более 1 Ки/км² [4].

На территории Брянской области наибольшему воздействию подверглась западная часть области, а именно Новозыбковский и Клинцовский районы. На отдельных участках плотность загрязнения ¹³⁷Cs составляла более 40 Ки/км². После аварии плотность загрязнения ¹³⁷Cs на большей части территории области составляла 1 - 5 Ки/км², уровни были чуть ниже в центральной части - от 0,1 до 0,5 Ки/км², западная же часть области оказалась самой загрязнённой. В настоящее время на территории области сохраняется плотность загрязнения ¹³⁷Cs со значением до 40 Ки/км². Однако стоит отметить, что для юга области значения уменьшились в 5 раз (с 5 Ки/км² до 1Ки/км²)[1].