ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 2, с. 121-123
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 551.491.37
О ВЛИЯНИИ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА
НА ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
Памяти М.С. Попова и Н.Г. Ерофеева
© 2007 г. В. А. Грабовников
Московский государственный геологоразведочный университет Поступила в редакцию 12.04.2006 г.
Приведены ретроспективные (1960-1961 гг.) данные о радиоактивном загрязнении подземных вод в пределах Восточно-Уральского радиоактивного следа в сопоставлении с плотностью загрязнения поверхности земли стронцием-90.
Осенью 1957 г. на атомном предприятии ПО "Маяк" (Челябинская обл.) произошел тепловой взрыв одной из специальных емкостей, содержащей жидкие радиоактивные отходы [2]. Выброшенные в атмосферу радионуклиды общей активностью около 2 млн. Ки после выпадения на земную поверхность загрязнили почвы, поверхностные воды и растительность на территории, названной Восточно-Уральским радиоактивным следом (ВУРС). Основным долгоживущим радионуклидом, обусловившим радиоактивность отходов, являлся стронций-90. Плотность загрязнения почвенного покрова в пределах ВУРС определялась путем проведения аэро-, авто- и пешеходных радиометрических съемок разного масштаба, выполнявшихся специалистами Института прикладной геофизики АН СССР и дозиметрической службы ПО "Маяк". Такие съемки проводились периодически в режиме мониторинга с заверкой получаемых данных радиометрическими и радиохимическими исследованиями почв. Результаты съемок представлялись в виде карт изолиний плотности загрязнения поверхности земли строн-цием-90 в Ки/км2. Они - основа для проведения всех других исследований в пределах ВУРС, а также для принятия решений по вопросам санитарного и организационного характера. В качестве безопасной для населения была принята плотность загрязнения 2 Ки/км2. При этом в осевой начальной зоне ВУРС плотность достигала тысяч Ки/км2.
На территории ВУРС под эгидой АН СССР были организованы комплексные экологические исследования, которыми руководил выдающийся ученый в области радиационной агрохимии В.М. Клечковский. Для изучения состояния подземных вод в 1959 г. к исследованиям была привлечена группа Лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР (В.А. Грабовников,
М.С. Попов, Н.Г. Ерофеев). Главной задачей группы было изучение влияния ВУРС на подземные воды.
Большая часть ВУРС располагается на восточном склоне Уральских гор, периферийная зона заходит в восточное Зауралье. Территория основной части ВУРС сложена палеозойскими изверженными и метаморфическими породами, перекрытыми маломощным чехлом рыхлых четвертичных отложений. Грунтовые воды приурочены здесь к четвертичным отложениям различного генезиса (элювиальным, озерным, аллювиальным) и к верхней трещиноватой зоне коренных пород, мощность которой составляет преимущественно 40-50 м, увеличиваясь до 250300 м в зонах крупных тектонических нарушений. Глубина залегания уровня грунтовых вод в основном составляет первые метры, редко достигая на отдельных возвышенных участках 10-15 м. При проведении исследований отбирались пробы подземных вод из естественных выходов, колодцев (в населенных пунктах, в том числе ликвидированных из-за недопустимо высокого уровня загрязнения), а также из специальных шурфов (в загрязненной зоне при глубине залегания уровня подземных вод до 1.5-2 м). Перед отбором проб из колодцев откачивался трехкратный объем столба воды. Общая ^-активность воды определялась радиометрией сухого остатка с использованием счетчиков типа СИ-2 Б относительным методом - сравнением с эталонными препаратами стронция-90. Естественная (фоновая) активность была оценена по пробам, отобранным на заведомо незагрязненной территории - за пределами ВУРС. Верхний предел ее был определен уровнем 3.0-3.5 х 10-11 Ки/л (или 1.1-1.3 Бк/л) - весьма близким к современным российским гигиеническим нормам для питьевой воды. Полученные значения фоновой ^-активности были прокон-
122
ГРАБОВНИКОВ
Сопоставление плотности загрязнения поверхности земли (Р, Ки/км2) и Р-активности подземных вод (А, Ки/л) в пределах ВУРС
тролированы специальными радиохимическими и химическими анализами, результаты которых показали, что эти значения соответствуют содержаниям естественных ^-излучателей семейства урана, а также калия-40, вычисленным по данным определения концентраций урана, радия и калия.
Что касается Р-активности грунтовых вод в пределах ВУРС, то при ее изучении возникли определенные проблемы технического и методического характера. В основном они были связаны с неизбежным попаданием грунта в пробы воды, отбираемые из специально проходимых шурфов. При этом в зависимости от степени радиоактивной загрязненности грунта его контакт с водой мог приводить как к уменьшению (вследствие сорбции стронция-90 "чистым" грунтом ), так и к увеличению (при десорбции с "грязного" грунта) первичной собственной активности воды. Для выявления такого влияния приходилось отбирать 3-4 параллельных пробы воды и готовить их к измерениям активности в нескольких вариантах -вместе с взвешенным грунтом, после отстаивания и фильтрования. Сравнительный анализ получаемых данных позволил отбраковать сомнительные результаты и принять к рассмотрению только достаточно надежные значения Р-активности
1960 г.
1961 г.
^ А -8.6
-9.0
-9.4
-9.8
-10.2
-Ш60 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
^ Р
Зависимость общей Р-активности подземных вод (А, Ки/л) от плотности загрязнения поверхности земли (Р, Ки/км2 в 1960 и 1961 гг.
подземных вод. Сопоставление Р-активности с плотностью загрязнения поверхности земли стронцием-90, определенной для соответствующих точек по упоминавшимся выше картам плотности загрязнения, на летние меженные периоды 1960 и 1961 гг. приведено в таблице и на рисунке.
Главный вывод, который следует из приведенных данных - подтверждение исключительно высокой депонирующей емкости почвенного покрова в отношении радиоактивного загрязнения, в частности стронцием-90. Почвы тем самым выполняют уникальную защитную роль относительно других элементов природной среды - в данном случае подземных вод. Если хотя бы приближенно оценить общее количество содержащегося в водоносном горизонте на единице площади стронция-90, оно составит доли процента -первые проценты от плотности загрязнения поверхности. Такой результат легко получить даже при заведомо завышенном объеме загрязненных вод, например, приняв пористость водовмещаю-щих пород равной 0.1-0.15 и одинаковое загрязнение воды в горизонте по всей его мощности 4050 м. Полученные натурные характеристики степени вымывания стронция-90 из почв в подземные воды практически совпадают с результатами специальных лабораторных исследований этого процесса, выполненных Колосковым И.А., Писаревым В.В. и Синицыной З.Л. [1].
При этом интересен тот факт, что общая величина Р-активности подземных вод реагирует на плотность загрязнения поверхности земли строн-цием-90, начиная с порогового значения примерно 1 Ки/км2, которому соответствует верхняя граница местной естественной ( фоновой ) Р-актив-ности 3.5 х 10-11 Ки/л. При меньших значениях плотности загрязнения его наличие в подземных водах примененными радиометрическими методами не фиксируется. В таких случаях для установления радиоактивного загрязнения подземных вод требуются более тонкие радиохимические определения. Вместе с тем по этим данным с экологических позиций значение безопасной для населения плотности загрязнения следовало бы принять не 2, а 1 Ки/км2.
Что касается снижения Р-активности подземных вод во времени, определяемого по сопоставлению данных опробования 1960 и 1961 гг., то оно оценивается, как 1.3-4.9-кратное. В то же время, за период длительностью 1 год для стронция-90 радиоактивный распад мог привести к снижению концентрации всего в 1.02 раза. Следовательно, надежное выявление всего комплекса процессов, определяющих снижение активности подземных вод, должно было быть обеспечено специальными дополнительными работами, в первую очередь - мониторинговыми наблюдениями за уровнями и активностью подземных вод на специаль-
ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ < 2 2007
О ВЛИЯНИИ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА
123
но оборудованной сети наблюдательных скважин. К сожалению, предложение автора об организации такой сети не было реализовано, вопрос о факторах и процессах, определяющих снижение степени загрязнения подземных вод во времени, остался для данного объекта открытым.
Публикация приведенных данных задержалась более чем на 30 лет по причинам, не зависящим от автора. Однако они могут и в настоящее время представлять определенный теоретический интерес и быть полезными при практиче-
ской деятельности на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Колосков И.А., Писарев ВВ., Синицына З.Л. Вымывание стронция-90 из некоторых почв и грунтов // Почвоведение. 1968. № 2. С. 87-92.
2. Радиационно-экологическая обстановка на Южном Урале // Экологический вестник России. 1991. № 3. С. 5-21.
ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ < 2 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.