IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В настоящее время атомная энергетика является перспективным направлением по производству энергии. Это объясняется рядом причин: во-первых, на атомных электростанциях (АЭС) расходуется малое количество топлива, по сравнению со станциями других типов; во-вторых, в процессе производства энергии практически не происходят выбросы в окружающую среду, АЭС практически безвредны, в отличие от теплоэлектростанций (ТЭС), работающих на угле, мазуте и газе. Тем не менее, АЭС имеет несколько минусов, среди них:

1) проблема утилизации радиоактивных отходов;

2) высокий уровень экологического риска, создаваемый авариями.

До 1986 года атомная энергетика считалась самым безопасным способом получения электроэнергии. Но в мае того года весь мир узнал название города – «Чернобыль». Это слово стало страшным синонимом одной из крупнейших техногенных аварий XX века, унесшей жизни многих тысяч человек.

В результате аварии, произошедшей 26 апреля 1986 года, произошло разрушение и изменение природной среды, как в зоне действия АЭС, так и за её пределами. Нарушению подверглись практически все природные компоненты. В данной работе будут рассмотрены экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС.

Чернобыльская АЭС расположена на севере Украины, недалеко от границы с Республикой Беларусь, на берегу реки Припять. В 3 км от станции расположен ныне покинутый город Припять, а в 18 км районный центр – г. Чернобыль.

Постройка электростанции началась в 1970 году, последние, третий и четвертый энергоблоки были запущены в 1983 году. В энергоблоках станции использовались реакторы РБМК-1000. Проектная мощность электростанции составляла 6000 МВт, но на момент аварии мощность АЭС имела мощность около 4000 МВт. На базе реки Припять был построен пруд-охладитель для турбин энергоблоков площадью 22 км² [10].

К моменту аварии, 4 энергоблок проработал 760 суток. 26 апреля 1986 г. на электростанции проводились испытания турбогенераторов с целью изучения и совершенствования системы аварийного охлаждения реактора. Авария произошла в результате грубых нарушений правил эксплуатирования энергоблока электростанции, таких как:

1) продолжение работы электростанции после отключения системы аварийного охлаждения;

2) продолжение работы реактора после «ксенонового отравления»¹ и критического снижения мощности;

Рисунок 1. Водоем-охладитель Чернобыльской АЭС

 

3) продолжение работы реактора после критического снижения реактивности.

В результате, произошел взрыв четвертого энергоблока. Вокруг АЭС образовалась зона отчуждения площадью более 30 км². Загрязнение привело к выведению из оборота 5 млн. га сельскохозяйственных земель, критическую дозу облучения получили 20 млн. человек, а окружающая среда заполнилась изотопами цезия – 134 и стронция – 90 с периодом полураспада около 30 лет [15].

В результате аварии на Чернобыльской АЭС произошло загрязнение радионуклидами цезия – 134, йода – 131, теллура – 132 и стронция – 90 территории, площадью более 55 тысяч км² (рисунок 2).

Первоначально, распространение радиоактивного загрязнения происходило в западном направлении, затем в северном, а с 29 апреля 1986 г. в течение нескольких дней в южном направлении (в сторону Киева).

Рисунок 2. Карта загрязнения Российской Федерации и Европы цезием-137 в результате Чернобыльской аварии [Атлас, с.15]

 

Наиболее сильно пострадали области, находящиеся в непосредственной близости от ЧАЭС: северные районы Киевской и Житомирской областей Украины, Гомельская область Белоруссии и Брянская область России. Это можно проследить по статистике смертности от лучевых заболеваний (табл. 1). Значительный след был оставлен на территории Тульской области (рис. 3). Радиация задела даже некоторые значительно удалённые от места аварии регионы, например Ленинградскую область, Мордовию и Чувашию — там выпали радиоактивные осадки [16].

Рисунок 3. Загрязнение Тульской области цезием-137 [Атлас, с 46]

Таблица 1. Уровень смертности в загрязненных районах Брянской области

(число умерших на 1000 человек населения) [5]

Районгод	1993	1995	1996	1997	1998
Гордеевский район	20,8	18,2	18,6	19,1	19,6
Злынковский район	20,1	21,1	22,8	21,1	21,3
Климовский район	16,5	15,9	16,8	21,1	17,1
г.Клинцы	13,2	13,1	12,7	13,9	13,9
Клинцовский район	24,2	19,5	18,7	21,9	22,8
Красногорский район	17,4	15,4	19,9	17,3	18,6
г.Новозыбково	13,9	13,4	16,7	13,6	13,1
Новозыбковский район	22,7	22,6	20,2	23,0	22,1
Стародубский район	25,0	22,8	24,3	31,4	30,8
По загрязненным территориям	16,6	15,7	16,6	17,2	16,5
Всего по области	15,9	15,9	15,5	16,2	16,3

Авария на Чернобыльской АЭС очень серьезно сказалась на состоянии почвенного покрова огромного количества территорий. Фактически, некоторые источники выделяют её именно как “сельскую аварию”. Это объясняется рядом причин, среди которых:

1) перенос большей части распространившихся загрязнений в районы интенсивного ведения сельского хозяйства;

2) высокая способность к миграции в пищевых цепях “почва – растения – животные” изотопов йода, цезия и стронция;

3) сезон, во время которого произошла авария – весна, когда заканчивается сев растений, а животные выводятся на пастбища.

Значительно пострадали территория Республики Беларусь, а также Брянская, Тульская, Калужская и Орловская области России (рисунок 4). Для Брянской области характерны легкие супесчаные подзолистые почвы, в отличие от Орловской и Тульской области, богатых почвами тяжелого механического состава. Таким образом, Брянская область подверглась более сильному почвенному загрязнению, ввиду наличия почв более легкого гранулометрического состава.

Рисунок 4. Карта загрязнения сельскохозяйственных земель цезием-137 в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях [Атлас, с. 86]

 

В результате оседания радиоактивных частиц произошло загрязнение сельскохозяйственных угодий площадью более 150000 км², при этом плотность радиоактивного загрязнения составила около 37 кБк/м². Загрязнение почв привело, в первую очередь, к аккумуляции радиоактивных частиц в растительном покрове. Основная масса выпавших радионуклидов содержалась в дернине и верхнем слое почвы (до 80 %), травостоем лугов удерживалось 30-45% выпавших гамма-излучающих нуклидов и до 30% цезия – 137, для озимой ржи колебания в первоначальном задерживании радионуклидов составляли от 10 до 30% и от 7 до 20% соответственно.

Содержание большого количества радионуклидов в растениях дает старт такому процессу, как миграция загрязнителей. В первый год аварии в организм животных с кормами попадали все выпавшие радиоактивные частицы, переносясь в животноводческую продукцию (как правило, в молоко) изотопами йода, цезия и стронция. Исследования показали, что сезонная динамика содержания радионуклидов колеблется в значительных пределах. Это связано с тем, что различные растения аккумулируют изотопы в различных количествах и по-разному (рисунок 5).

Для ликвидации последствий загрязнения были проведены такие мероприятия, как:

1) применение калийных удобрений для ограничения поступления в почву цезия – 137;

2) известкование почвы в объемах, которые превышают норму в 3-4 раза;

3) коренная мелиорация лугово-пастбищных систем;

Рисунок 5. Влияние гранулометрического состава почвы на коэффициент перехода цезия-137 в сельскохозяйственные культуры [Атлас, с. 90]

 

4) глубокая вспашка земель.

Калийные удобрения позволили уменьшить поступление цезия – 137 в растения в 1,5 – 3 раза, известкование почв уменьшило поступление стронция – 90 приблизительно в 4 раза. Специальная технология вспашки, которая включала увеличение ее глубины и оборот пласта на 4-5 см, уменьшала накопление радионуклидов в растениях до 5-7 раз.

Благодаря проведенным мероприятиям в агропромышленном производстве на загрязненных землях значительно снизились концентрации радионуклидов. Уже через 2-3 года загрязнение было сведено к приемлемому минимуму, а на абсолютно большей части загрязненной территории фактически было прекращено производство сельскохозяйственной продукции, содержание радионуклидов в которой превышало аварийные предельно допустимые уровни [2].

Авария на Чернобыльской АЭС привела к серьезному нарушению состояния лесных ресурсов. Лес принял основную нагрузку при распространении радионуклидов от взрыва на Чернобыльской АЭС, сконцентрировав и защитив от распространения на другие территории значительное их количество.

В первую очередь, основной удар аварии принял на себя сосновый лес, прилегающий к территории электростанции. Его площадь оставляет около 10 км². Признаки поражения сосны обыкновенной (PinusSilvestrisL.) проявляются при поглощенной дозе радиации равной 100 рад. В результате загрязнения лес приобрел характерный рыжий цвет. Это объясняет это нынешнее название – в большинстве источников он упоминается как “рыжий” или ”красный” лес.

Территорию пораженного соснового леса принято делить на 4 зоны. Их характеристика приведена в таблице 2.

Таблица 2. Распределение поражающего воздействия на территории соснового леса, прилегающего к Чернобыльской АЭС[11]

Зона	Масштаб поражения	Поглощенная доза радиации, рад.	Площадь, га
Первая зона	Полная гибель хвойных пород с частичным поражением лиственных	8000-10000	4500
Вторая зона	Гибель до 40% взрослых деревьев, полная гибель подлеска	1000-8000	12500
Третья зона	Поражение молодых побегов	400-500	43300
Четвертая зона	Отдельные аномалии в ростовых процессах	50-120	-

Для обезвреживания территории участка, покрытого пораженным лесом, был насыпан вал высотой 2,5 метра и длиной 3,5 км. Первая зона леса была вырублена и захоронена в траншеи глубиной 2 м вместе с верхним слоем почвы. Сейчас в этой зоне восстановлены около 500 га леса.

В России от аварийных выбросов больше всего пострадала территория Брянской области. Здесь поражению подверглись лесные массивы площадью более 230 тыс. га. Участки с наибольшим уровнем заражения располагаются также в лесах, граничащих с территорией Республики Беларусь [9].

После аварии загрязняющие вещества попадали в ближайшие водоемы путем оседания и перемещения с поверхностными стоками. Основными объектами поступления веществ стали реки Припять, Тетерев и Ирпень (табл. 3). В дальнейшем загрязнители попадали в реку Днепр, ухудшая качество вод каскада Днепровских водохранилищ и аккумулируясь в донных отложениях. Опасность загрязнения бассейна Днепра состояла в том, что водоем использовался для водоснабжения более 35 тысячами жителей (рисунок 6).

К счастью, реальное загрязнение рек оказалось менее сильным, чем об этом сообщали прогнозы. В первую очередь, это было исключено благодаря грамотно проведенным мероприятиям по защите водных объектов. Это также было обусловлено прогнозом большого паводка, который должен был произойти весной 1987 года. Его влияние могла быть катастрофическим для гидробионтов и жителей ближайших городов. Однако построенные фильтрующие дамбы справились со своей задачей, поэтому водной катастрофы не случилось.

Таблица 3. Максимальные уровни загрязнения водных объектов (10-9 Ки/л)[13]

Река	Дата	I – 131	Ba – 140	Zr – 95
Припять	2.05.86	120	60	42
Тетерев	3.05.86	54	34	39
Ирпень	6.05.86	50	30	22

Территория, которая подверглась наибольшему загрязнению радиоактивными частицами, а именно правый берег р. Припять в первые дни была обвалена грунтом для предотвращения смыва частиц с поверхности. Также была построена дренажная завеса между р. Припять и прудом-охладителем АЭС, предусматривающая отвод загрязненных вод на специальные очистные сооружения [5].

Рисунок 6. Радионуклидное загрязнение Киевского водохранилища [8]

 

Тем не менее, без загрязнения вод авария такого масштаба обойтись не могла. В мае 1986 года была проведена оценка загрязнения р. Днепр радионуклидами, которая выявила достаточно сильное загрязнение донных отложений. Загрязнение имело пятнистый характер и убывало вниз по течению. Наибольшая плотность загрязнения характерна для Киевского водохранилища, она составила 4,5 Ки/км². Так или иначе, по расчетам специалистов, дозы облучения гидробионтов в загрязненных водоемах были ниже уровня, при котором могли бы возникнуть какие-либо значительные радиологические эффекты.

Однако в Гомельской области стали непригодными для использования 7000 колодцев, ещё из 1500 пришлось несколько раз откачивать воду. Пруд-охладитель подвергся облучению свыше 1000 бэр. В нем скопилось огромное количество продуктов деления урана. Большинство организмов, населяющих его, погибли, покрыв дно сплошным слоем биомассы. Сумели выжить лишь несколько видов простейших [6].

Также произошли изменения в водных экосистемах. В водоемах зоны аварии на ЧАЭС доминирующая роль в процессах биогенной миграции радионуклидов принадлежит моллюскам, доля которых в общей биомассе зообентоса часто доходит до 90-95%. Моллюски, обитающие в биотопах водоемов, наиболее загрязненных радионуклидами, способны аккумулировать все радионуклиды, находящиеся в водной толще и донных отложениях. Исследования показали, что у моллюсков могут возникать различные аномалии в результате повышенных доз облучения, получаемых в период зимовки с донных отложений водоема [4].

Загрязнение грунтовых вод связано с захоронением “рыжего леса”. Большая часть деревьев была выкорчевана бульдозерами и захоронена в траншеях, как указывалось ранее, которые вскоре были зарыты. Это грозит вымыванием радиоактивных веществ в подземные воды и загрязнением водоносных пластов, используемых как источник водоснабжения [3]. Их постепенное распространение привело к резкому усугублению экологической ситуации. Это проявилось уже через 2-3 года после аварии. Загрязнение радионуклидами вод – это очень длительный процесс, который происходит и по сей день.

Острые последствия радиации проявились практически сразу после аварии на Чернобыльской АЭС. Её последствия актуальны и в наши дни. Согласно докладу Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) 2005 года, приблизительно 1 000 человек - персонал на площадке реактора и аварийные работники, подверглись сильному облучению в результате воздействия мощного поля излучения в первый день аварии. Среди более чем 200 000 человек, участвовавших в аварийно-восстановительных работах, которые подверглись облучению в период 1986-1987 годов, в течение их жизни можно ожидать до 4000 смертных случаев, вызванных радиацией. Около 72 тысяч ликвидаторов в течение жизни стали инвалидами, к 2011 году их осталось не больше 40 тысяч (при учете того, что большая часть из них официально не оформили инвалидность).

В соответствии с оценками, в настоящее время в районах Беларуси, России и Украины, загрязненных радионуклидами в результате аварии, проживает пять миллионов человек. Приблизительно 100 000 из них живет на территориях, которые были классифицированы ранее государственными органами как районы "строгого контроля". В общем счете, в результате аварии подверглись облучению более 600 тысяч человек [14].

Самыми частыми заболеваниями, вызванными облучением являются:

1) лейкозы;

2) рак щитовидной железы;

3) катаракты;

4) сердечно-сосудистые заболевания;

5) нарушение психического здоровья;

6) заболевания репродуктивных органов.

В особую группу нужно выделить детей, подвергшихся действию радиации, а также родителей, облученных в подростковом возрасте. Исследования показали, что имеют место быть различные патологии, связанные с нарушением течения беременности, а также развитием мутаций у потомков. Таким образом, можно сказать, что влияние Чернобыльской катастрофы еще предстоит увидеть и изучить будущему поколению. Поэтому дальнейший мониторинг состояния здоровья людей, подвергшихся поражению радиацией крайне необходим [7].

Авария повлекла тяжелейшие последствия для окружающей среды и здоровья населения. В результате взрыва 4 энергоблока произошло загрязнение и трансформации окружающей среды. Однако любая экосистема обладает способностью к самовосстановлению. Так, например, если рассматривать пораженные лесные ресурсы, то уже через пять лет после аварии у деревьев наблюдались активные восстановительные процессы, увеличились репродуктивные функции видов, уничтоженный сосновый лес сменился на деревья лиственных пород. Тем не менее, не обошлось без морфологических изменений, таких как увеличение длины хвои до 10-14 см в длину, что не характерно для естественных условий [12].

Не обошлось без изменения жизни обитателей почвы. Так, например, исследование червей, взятых из почвы в районе Чернобыльской АЭС, показало то, что они перешли от бесполого размножения к половому.

Так или иначе, на заброшенной ныне территории идет развитие экосистем. Не испытывая угнетения со стороны человека, в водоемах вырастают огромные сомы, бурно размножаются животные, территория покрывается лесами.

Период полураспада радиоактивных веществ, выброшенных в результате аварии, составляет приблизительно 30 лет. Это дает надежды на возможное использование зоны отчуждения человеком в будущем. Тем не менее, в течение многих лет будет сохраняться риск появления онкологических заболеваний у людей, подвергшихся облучению. Это связано с тем, что радиоактивное излучение имеет тенденцию к изменению генотипа и развитию мутаций у живых существ с их дальнейшим переходом от поколения к поколению.

Катастрофа на Чернобыльской АЭС стала одной из самых страшных аварий за время существования человечества. Она унесла огромное количество человеческих жизней, изменила судьбы поколений, трансформировала окружающий нас мир. Отголоски этой аварии окружают нас повсюду, она коснулась практически каждого. Тяжело полностью оценить весь спектр влияния катастрофы на нашу планету, однако можно уверенно сказать о том, что Чернобыль останется страшным следом в истории человека на многие годы вперед.

Список литературы

1. Авраменко Т.В., Веремеева А.А. Атлас современных и прогнозных аспектов последствия аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси. – М., Минск: Фонд «Инфосфера» НИА «Природа», 2009.

2. Алексахин Р.М., Санжарова Н.И. Чернобыль, сельское хозяйство, окружающая среда// Материалы к 20-й годовщине аварии на Чернобыльской атомной электростанции в 1986 г. – Обнинск: Российская академия сельскохозяйственных наук, 2006. – С. 10-14.

3. Джепо С.П., Скальский А.С. Полигонные исследования миграции радионуклидов на участке пунктов временной локализации радиоактивных отходов «Рыжий лес». – Киев: «Институт геологических наук НАН Украины», 1995. – С. 77-84.

4. Дзюбенко Е.В. Геоэкологическая ситуация водных экосистем Чернобыльской зоны отчуждения 27 лет спустя// Вестник Академии знаний, 2013. №3. – С. 2-9.

5. Зеболов Н.Н., Бондаренко Г.Н. Чернобыльская авария и демографические проблемы в Брянской области// Вопросы статистики, 1999. №10. – С. 50-52.

6. Лыч Г., Патеева З.Г. Чернобыльская катастрофа: социально-экономические проблемы и пути их решения – Минск: «Белорусский республиканский фонд фундаментальных исследований; Институт экономики НАНБ», 1999.

7. Авария на Чернобыльской АЭС. Оценка воздействия радиации НКДАР ООН – URL: http://www.unscear.org/unscear/ru/chernobyl.html?print. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 11.04.16.

8. Киевское водохранилище // Чернобыль, Припять, Чернобыльская АЭС и зона отчуждения, 2016. – URL: http://chornobyl.in.ua/kievskoe-vodohranilische.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 11.04.16.

9. Лес и Чернобыль // Виртуальная конференция «Чернобыль: 25 лет спустя» – URL: http://libryansk.ru/files/project/chernobyl_25/doklady/shitov.pdf. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 08.04.16.

10. Описание Чернобыльской АЭС с реакторами РБМК-1000 // Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и её последствиях, подготовленная для МАГАТЭ. – URL: http://magate-1.narod.ru/1.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 04.04.16.

11. Рыжий лес // Сайт «Чернобыль, Припять, Чернобыльская АЭС и зона отчуждения». – URL: http://chornobyl.in.ua/red-forest.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 11.04.16.

12. Хроника появления морфозов у сосны возле ЧАЭС // Сайт «Чернобыль, Припять, Чернобыльская АЭС и зона отчуждения». – URL: http://chornobyl.in.ua/mutacia-riziy-les.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 11.04.16.

13. Чернобыль в трех измерениях. Природа. Вода. // Обновленная версия образовательной мультимедиа программы, разработанной в рамках проекта ТАСИС ENVREG 9602 «Решение вопросов реабилитации и вторичных медицинских последствий Чернобыльской катастрофы». – URL: http://www.ibrae.ac.ru/russian/chernobyl-3d/nature/I_2_1.htm. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.04.16.

14. Чернобыль: истинные масштабы аварии // Совместный пресс-релиз ВОЗ/МАГАТЭ/ПРООН. – URL: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/ru/index1.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.04.16.

15. Чернобыль: продолжающаяся катастрофа // Сайт Организации Объединенных Наций в Беларуси. – URL: http://un.by/chernobyl/docs/ch2.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.04.16.

16. Чернобыльская катастрофа // Научно-практический портал «Экология производства». – URL: http://www.ecoindustry.ru/didyouknow/view/24.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 16.04.16.

1^ Ксеноновое отравление – накопление изотопа ксенона в реакторе, приводящее к снижению его мощности.

Код для цитирования: Скопировать