IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

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

Нуклид	Период полураспада				Активность выброса (ПБк)		Осталось менее 0,1%
	Часы	Дни	Годы
239Np	58			400		Май-86
99Mo	67			72		Июнь-86
132Te	78			1150		Июнь-86
133Xe	126			6500		Июнь-86
131I		8		1760		Июль-86
140Ba		12,8		240		Сентябрь-86
141Cs		32,5		84		Март-87
103Ru		39,6		168		Июнь-87
89Sr		50,5		115		Октябрь-87
95Zr		64		84		Февраль-89
242Cm		163		0,4		Октябрь-90
144Cs		284		50		Февраль-94
106Ru			1	73		Апрель-96
134Cs			2,1	47		2007
85Kr			10,7	33		2093
241Pu			14,4	2,6		2130
90Sr			29,1	10		2277
137Cs			30	85		2286
238Pu			87,7	0,015		2863
240Pu			6537	0,018		
239Pu			24390	400		

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 ¹³⁷Cs (¹³¹I, Ки/км² 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].

Что касается Калужской области, то там от ¹³⁷Cs пострадал юг области – в 1986 году плотность загрязнения этих территорий ¹³⁷Cs достигала 15 Ки/км², в остальной же части области уровни не превышали 0,5 – 0,2 Ки/км². В настоящее время на территории Калужской области наблюдается низкий уровень загрязнения ¹³⁷Cs за исключением Ульяновского района, где уровень загрязнения достигает 15 Ки/км²[1].

Большая часть Орловской области получила значительную дозу ¹³⁷Cs: в 1986 году почти на всей территории области (за исключением Ливенского района) плотность загрязнения ¹³⁷Cs достигала 15 Ки/км². Что касается современной радиоэкологической обстановки на территории Орловской области, то она заметно улучшилась: на большей части области загрязнение не превышает 0,5 Ки/км², кроме Болховского, Дмитровского районов и некоторых незначительных участков[1].

Две третьих Тульской области были значительно загрязнены радионуклидом ¹³⁷Cs. Для южной и центральной части области (до Тулы) характерна плотность загрязнения от 0,5 до 5 Ки/км². Наибольшей загрязненностью характеризуется полоса, протягивающаяся с запада на восток от дер. Будоговищи до пос. Дубовка, – 5 – 15 Ки/км², однако в настоящее время только на территории Плавского района наблюдается уровень загрязнения ¹³⁷Cs, равный 15 Ки/км²[1].

Хотелось бы отметить, что самоочищение территории помимо процессов радиоактивного распада сопровождается процессами проникновения радиоактивного цезия вглубь почв, горизонтального перемещения цезия, сорбированного на почвенных частицах, и отчуждения его с урожаем. Наблюдения показали, что значимость горизонтальной миграции радионуклидов весьма мала – в большинстве случаев она не приводила к измеряемому переносу радионуклидов между ландшафтными комплексами. Вертикальная миграция за счет естественных процессов протекала на различных ландшафтах с различной скоростью в зависимости от типов почв и степени их увлажнения, но только на лесных и луговых ландшафтах смогла сыграть заметную роль. На пахотных угодьях, в личных подсобных хозяйствах и населенных пунктах основной вклад в процессы вертикальной миграции оказывали механические перемещения цезия с почвой и грунтом [5].

В естественных условиях темпы снижения уровней радиоактивного загрязнения почв составляют чуть более 3% в год. Наблюдаемое в зонах радиоактивного загрязнения более интенсивное снижение мощности дозы гамма-излучения и уровней поступления радионуклидов в организм человека определяются степенью антропогенной активности. И если для лесных массивов эффективный период полувыведения ¹³⁷Cs из биологического круговорота составляет 25–27 лет, то на пашне и в личных огородах он снижается до 12–16 лет, а в селитебных зонах с численностью от 100 до нескольких тысяч человек эффективный период полувыведения составляет уже 6–8 лет [5].

Прогноз уровней радиационного загрязнения на территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей

Многолетние исследования показали, что характер изменения радиационной обстановки в результате аварии на ЧАЭС на территории РФ предсказуем и стабилен. В связи с этим является возможным спрогнозировать изменения радиационной обстановки на загрязнённых территориях через 20 лет, 30 лет и т.д.

На основе расчётов сделан прогноз ожидаемой плотности загрязнения ¹³⁷Cs территории Брянской области: ожидается, что к 2056 году на большей части области будут наблюдаться низкие уровни загрязнения ¹³⁷Cs (менее 0,5 Ки/км²),радиоактивный след в западной части снизится до 15 Ки/км² [1].

Прогнозируется, что к 2056 году три четверти Калужской области будут иметь плотность загрязнения ¹³⁷Cs не выше 0,1 Ки/км² за исключением южной части, где уровень снизится до 5 Ки/км² [1].

Что касается Орловской области, то здесь ожидается, что к 2056 году плотность загрязнения ¹³⁷Cs не будет превышать 0,5 Ки/км² за исключением отдельных районов (Болховский район) [1].

Согласно прогнозу, к 2056 году плотность загрязнения территории Тульской области ¹³⁷Cs не будет превышать 1 Ки/км², за исключением зоны от дер. Будоговищи до пос. Дубовка (до 5 Ки/км²) [1].

Результаты прогноза показывают, что уровни загрязнения более 40 Ки/км² исчезнут на территории РФ в 2049 году (табл. 2) [1]; крупные пятна площадью более 10 км² с такими уровнями не наблюдаются уже с 2006 года.

Таблица 2. Год исчезновения повышенного и высокого загрязнения местности цезием-137 на Европейской части территории России

Субъект РФ	Уровень радиоактивного загрязнения, Ки/км2
	Более 40	Более 15	Более 5	Более 1
Брянская обл.	2049	2092	2139	2209
Калужская обл.			2042	2112
Орловская обл.			2003	2071
Тульская обл.			2029	2099

Уровни загрязнения более 15 Ки/км², наблюдающиеся в настоящее время на территории Брянской области, исчезнут примерно через 100 лет после аварии. Уровни уменьшатся до значений менее 1 Ки/км²в этой области только примерно через 320 лет после аварии [1].

Заканчивая рассмотрение последствий Чернобыльской катастрофы, хочется сказать, что авария на ЧАЭС послужила серьезным уроком всему человечеству. Не стоит забывать, что, не смотря на то, что с момента аварии прошло 30 лет, мы до сих пор наблюдаем её последствия – огромные площади, на которых проживают тысячи людей и обитает большое количество растительных и животных организмов, остаются и будут оставаться загрязненными различными радионуклидами ещё не одно десятилетие. Всё это не может не сказаться на состоянии окружающей среды, которая является нашим «домом», от состояния которой зависит жизнь и здоровье населяющих её людей. А потому хочется верить, что повторения масштабной техногенной аварии, подобной Чернобыльской, не произойдет больше никогда, и человечество в погоне за ресурсами, энергией и собственными целями не будет ставить вопрос охраны и защиты природы на последнее место.

Литература

1. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси (АСПА Россия – Беларусь)/ под ред. Израэля Ю. А., Богдевича И. М. – М.: Фонд «Инфосфера» – НИА «Природа»; Минск: Белкартография, 2009. – 140 с.

2. Игнатов П.А., Верчеба А.А. Общая радиогеоэкология. – Дубна: Междунар. ун-т природы, об-ва и человека «Дубна», 2005. – 183 с.

3. Израэль Ю.А. Радиоактивное загрязнение природных сред в результате аварии на Чернобыльской атомной станции. – М.: Комтехпринт, 2006. – 28 с.

4. Марченко Т.А. Чернобыль: экология, человек, здоровье // Научно-практический семинар. Москва, ВВЦ, 6 – 7 декабря 2006 г. Сб. матер. – М.: ИБРАЭ РАН, 2006. – 306 с.

5. Российский национальный доклад «25 лет Чернобыльской аварии. Итоги и перспективы преодоления её последствий в России 1986 – 2011». – М.: 2011.

6. http://www.progettohumus.it/NonDimentica/Liquidatori/Pdf/Milyutin1.pdf – Проект «Гумус». Режим доступа: свободный. Дата обращения: 13.04.2016.

7. http://chornobyl.ru/ru/exclusion-zone/8-radionuclide/11-127cs.html – Зона отчуждения. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 12. 04. 2016.

Код для цитирования: Скопировать