ЭКОЛОГИЯ, 2015, № 3, с. 237-240
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 546.44:631.438:632.118.3
ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ НАСЫПНОГО МЕТОДА ДЕЗАКТИВАЦИИ НА ПРИМЕРЕ РАДИЕВОГО ПРОМЫСЛА
© 2015 г. Л. М. Шапошникова, И. И. Шуктомова
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28 e-mail: lmn06@mail.ru Поступила в редакцию 10.06.2014 г.
Ключевые слова: радий, уран, торий, дезактивация. DOI: 10.7868/S0367059715030105
Ежегодно в мире огромные площади загрязняются естественными радионуклидами (ЕРН) в результате добычи и переработки урановых руд, а также углеводородного сырья. По косвенным данным, на территории России складировано не менее 200 млн т отходов нефтегазодобычи с повышенным содержанием ЕРН (Куриленко, Хайко-вич, 2004). В связи с продолжающимся загрязнением окружающей среды радиоактивными отходами работы по поиску оптимальных методов дезактивации ее объектов остаются актуальными.
Современные методы дезактивации радиоактивно загрязненных территорий развиваются в различных направлениях. Один из них — дезактивация механическим способом, которая сопровождается экскавацией загрязненного слоя и дальнейшим его захоронением или насыпанием чистого материала. Такой способ был использован при дезактивации предприятия по добыче и переработке монацитовых песков в п. Озерной в 60 км от Екатеринбурга (1994 г.) (Трапезников и др., 1977), а также территории бывшего радиевого промысла в Ухтинском районе Республики Коми (1962 г).
В настоящей работе рассмотрены последствия применения насыпного метода дезактивации по истечении длительного периода времени на участках, загрязненных в результате деятельности в 1931— 1957 гг. предприятия по добыче и производству радия, а также роль различных видов растений в процессах перераспределения ЕРН в почвах.
Радиевый участок. Участок расположен в пойме рек Чуть и Ухта, загрязнен в результате сброса на поверхность дерново-луговой почвы отработанных пластовых вод. В 1962 г. участок был частично засыпан слоем песчано-гравийной смеси (ПГС) с исходным содержанием радия 0.02 Бк/г, урана — 6.0 мБк/г, тория — 20 мБк/г (Груздев и др., 1971). Растительность на участке представлена луговым разнотравьем.
Урано-радиевый участок расположен в 8 км от п. Водный. Загрязнение значительной части территории (10 тыс. м2) вызвано свалкой твердых отходов производства на поверхность глееподзолистой почвы. Растительный покров представлен сосново-березово-еловым кустарничково-зеленомошным лесом.
Отбор проб проводили в 1981 и 2002 гг. через каждые 10 м пикетной сети. Для определения выноса радионуклидов надземной биомассой отбирали растительные пробы с площадок 1 х 1 м в точках с различной плотностью загрязнения почвы радием. Уран в образцах определяли люминесцентным методом по свечению перлов с NaF (Добролюб-ская, 1962), радий — эманационным методом по дочернему радону (Старик, 1969), торий — фото-колориметрически с арсеназо III после отделения примесей на катионите КУ-2 (Кузнецов, Саввин, 1961).
Мы проследили долговременную динамику содержания и распределения радионуклидов в почвенно-растительном покрове радиевого участка. В настоящее время содержание радия в профиле почвы (в расчете на золу) варьирует от 0.01 до 80 Бк/г, урана — от 0.5 до 823 мБк/г, тория — от 0.4 до 77.9 мБк/г. Так как дезактивация на участке была проведена частично, его дезактивированную и недезактивированную части исследовали отдельно. В дезактивированной части участка слой 0—5 см соответствует органогенному горизонту Ад, слой 5—30 см — насыпному слою, ниже которого находится погребенная почва.
В недезактивированной части участка наибольшая аккумуляция радия наблюдается в верхних слоях с максимумом в горизонте Ад (рис. 1а). В дезактивированной части максимальные значения концентраций радия приходятся на слой 0— 55 см. Со временем произошло снижение количе-
Недезактивированная часть
0
0-5 5-10 25-30 50-55 75-80 90-100
(а)
Содержание, Бк/г 5 6 0 1
Дезактивированная часть
0
0-5 5-10
%
£ 25-30 н
ю 50-55
75-80 90-100
10
20
(б)
Содержание, мБк/г 30 0
10
20
И 1972 г.
□ 1981 г. ■ 2002 г.
30
0
0-5 5-10 25-30 50-55 75-80 90-100
10 _|_
20 _I_
(в)
30 0
10
20
30
_I
Рис. 1. Динамика содержания радия (а), урана (б) и тория (в) в почвенном профиле радиевого участка.
ства радионуклида в верхних и увеличение — в нижних слоях почвенного профиля недезактиви-рованной части участка, а также повышение концентраций в верхних слоях почвы дезактивированной части участка. Среднее содержание радия в ПГС к 1981 г. увеличилось до 1.13 Бк/г, а по данным 2002 г. оно возросло до 2.27 Бк/г, что практически соответствует среднему содержанию радионуклида в слое почвы 0—55 см недезактивирован-ной части участка (2.42 Бк/г).
В дезактивированной почве содержание урана в верхних слоях ниже, чем в погребенной почве
(рис. 1б). В настоящее время среднее содержание урана в слое ПГС составляет 15.4 мБк/г, что в 2.5 раза больше первоначальной величины. В не-дезактивированной почве максимальное количество урана наблюдается в горизонте Ад, в этом же горизонте происходит небольшое накопление урана с течением времени.
Наибольшее содержание тория в недезактиви-рованной почве приходится на верхние слои. Для разных лет наблюдений установлен одинаковый характер распределения тория, однако в гумусо-
1
ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ НАСЫПНОГО МЕТОДА ДЕЗАКТИВАЦИИ
239
во-аккумулятивном горизонте наблюдается увеличение содержания радионуклида в 1.2—3 раза (рис. 1в). В почве дезактивированной части участка количество тория в слое 0—30 см минимально. В верхних горизонтах за 21-летний период наблюдений оно практически не изменилось, в насыпном слое осталось на уровне изначального содержания в ПГС.
Таким образом, в течение изучаемого периода происходил вынос радия и урана в дезактивирующий слой. Содержание радия в ПГС по сравнению с первоначальным значением увеличилось в 114 раз, урана — в 2.5 раза. Содержание тория в насыпном слое практически не изменилось.
Один из наиболее важных факторов в поведении радия — поглощение растительностью, которая способна концентрировать радионуклид в больших количествах и перемещать его из глубоких слоев к поверхности почвы, создавая при этом наблюдаемый излишек радия в поверхностных почвенных горизонтах ^геетап й а1., 1999). Насыпной слой активно зарастал растительностью, в которой мы исследовали содержание радионуклидов. Высокими значениями коэффициентов биологического поглощения (КБП) радия, равными отношению его концентраций в золе растения и золе почвы, характеризуются растения семейств бобовые (0.30—13.8), зонтичные (0.01—16.3), гераниевые (0.17—14.9), лютиковые (0.02—11.5), розоцветные (0.03—13.8), сложноцветные (0.07— 31.8). Более низкие значения КБП отмечены для осоковых (0.05—3.52), иван-чая узколистного (0.03— 6.76), а также ивы (0.09—3.36). Самое низкое поглощение радия наблюдалось у злаков (0.02—1.56). Большой диапазон КБП для конкретного семейства или вида связан с большим разбросом концентраций радия в почве. Ранее нами было показано (Носкова и др., 2010), что между этими параметрами существуют определенные зависимости. Максимальные значения КБП урана были характерны для иван-чая узколистного (0.02—0.52), таволги вязолистной (0.02—0.16), растений семейств бобовые (0.03—0.18) и злаковые (0.02— 0.15). Растения семейств лютиковые (0.02—0.09) и осоковые (0.04—0.01) обладали минимальным поглощением урана. Наибольшие значения КБП тория были характерны для иван-чая узколистного (0.002—0.65), растений семейств сложноцветные (0.06-0.65) и зонтичные (0.002-0.58), наименьшие — для бобовых (0.002-0.07), злаковых (0.001-0.09) и осоковых (0.008—0.09). Таким образом, растения активно поглощают радий, далее в порядке убывания идут уран и торий.
Поступление радия в растительность радиевого участка оценивали в динамике с момента его дезактивации. Так, до дезактивации наибольшее содержание радионуклида наблюдалось в растениях семейств сложноцветные, бобовые и розо-
Процентиль запаса радия
а н и б
£
20
40
60
80
100
10 _I_
20 _|_
30
_I_
40
_I_
50
_I_
60 70
80 _|_
90
_I_
100 _I
V
■ ♦ -1972 г. -■-1981 г. —±—2002 г.
Рис. 2. Изменение процентилей запаса радия с глубиной в дезактивированной части радиевого участка в разные годы.
цветные, наименьшее - в злаковых, кипрейных и зонтичных (Груздев и др., 1971), что вполне согласуется с полученными нами данными. Содержание радия в ПГС в первые годы после дезактивации оставалось на исходном уровне. Начиная с 8-го года оно резко возросло в растениях, а на 10-й год всего в 3 раза отличалось от соответствующей концентрации в недезактивированной части участка (Вавилов и др., 1977). Через 20 лет после дезактивации это отношение сглаживается и составляет 1.3, а по данным 2002 г. отношение концентраций радионуклида в большинстве видов растительности, произрастающей в разных частях участка, достоверно не различимо (Носкова, Шуктомова, 2009).
Изменение запаса радия в почве с глубиной в разные годы представлено на рис. 2: если в 1972 г. большая часть запаса находилась ниже 30 см, то в 1981 г. - выше 50-60 см. Таким образом, растительность сыграла огромную роль в перераспределении радия в почвенном профиле радиевого участка. В настоящее время содержание радионуклида в ПГС и растительности, произрастающей на насыпном слое, соответствует его содержанию в верхних слоях недезактивированной части участка и произрастающей на ней растительности.
Вынос радия растительностью оценивали также по содержанию радионуклида в биомассе в целом. Для этого на радиевом стационаре с площадок размером 1 м2 с различной плотностью загрязнения радием в слое почвы от 0 до 55 см срезали надземную часть травянистых растений. Вес сухой биомассы варьировал в пределах 160610 г/м2, а среднее содержание радия в ней составило 30.7 ± 8.4 Бк/м2. Согласно расчетам (см. таблицу), на радиевом участке травянистая растительность за вегетационный период выносит 0.48 МБк
0
Вынос радия биомассой травянистой растительности
Плотность загрязнения почвы радием, кБк/м2 n С, Бк/м2 S, м2 C, Бк с площади
0-100 2 4.
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.