РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 6, с. 641-649
РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК 574::539.1.04:613.1
РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ АВАРИЙНОГО ПОДЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА "КРАТОН-3" В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)
© 2014 г. П. И. Собакин1*, Я. Р. Герасимов1 , А. П. Чевычелов1, А. А. Перк1, Т. А. Горяченкова2, А. П. Новиков2
Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, Якутск 2Институт геохимии и аналитической химии РАН, Москва
В статье представлены результаты наземной пешеходной гамма- и гамма-спектрометрической съемок, проведенных в зоне воздействия аварийного подземного ядерного взрыва "Кратон-3". Рассмотрены особенности миграции и распределения 137С8, 90$г и Ри в почвенно-растительном покрове северной тайги криолитозоны. Показано, что радиоэкологическая обстановка на обследованной территории остается неблагоприятной.
Подземный ядерный взрыв, радиационная авария, съемка, радионуклиды, миграция, почва, растения, криолитозона.
БО1: 10.7868/80869803114060125
На территории Республики Саха (Якутия) в 1974—1987 гг. осуществлено 12 подземных ядерных взрывов (ПЯВ) для интенсификации притоков нефти и газа, глубинного сейсмического зондирования земной коры и сооружения плотины хвостохранилища горно-обогатительного комбината [1]. Один из таких ПЯВ под кодовым названием "Кратон-3" был проведен 28 августа 1978 г. в нижней части водораздельного склона р. Марха (левый приток р. Вилюй) в 40 км к востоку от пос. Айхал. Ядерный заряд мощностью 22 кт, заложенный на глубине 577 м, из-за плохой герметизации ствола скважины выбросил на поверхность земли и в атмосферу часть радиоактивных продуктов взрыва, превратив в "мертвую" зону массив леса по направлению распространения радиоактивного облака [2]. Спустя 3 года после радиационной аварии (в 1981 г.) на промплощадке ПЯВ "Кра-тон-3" были начаты дезактивационные работы, которые включали захоронение бурового оборудования и загрязненного грунта в траншеях, сооруженных на промплощадке. Начиная с 1990 г. на загрязненной территории работали специалисты ПГО "Якутскгеология", Госсанэпидназора, Якутгидромета, Института биологии СО РАН (ныне ИБПК СО РАН) и других производственных и научно-исследовательских институтов [2—6].
* Адресат для корреспонденции: Республика Саха (Якутия), 677980 Якутск, просп. Ленина, 41, ИБПК СО РАН; тел.: (4112) 33-56-90; факс: (4112) 33-58-12; e-mail: radio-ecolog@yandex.ru.
Ими оценена площадь радиоактивного загрязнения, установлены состав радионуклидов (137С8, 134Сб, 908г, 60Со, 241Ат, 1258Ъ и Ри) и уровни их концентраций в почве и биоте. В связи со сложившейся неблагоприятной радиоэкологической ситуацией на объекте "Кратон-3" в 2007 г. были проведены дополнительные реабилитационные работы, которые включали отсыпку части промплощадки песчано-гравийной смесью, сооружение сани-тарно-защитной зоны и геохимических барьеров на основе цеолитов, посев районированных многолетних трав на промплощадке и насыпи.
Целью настоящего исследования была оценка современной радиоэкологической обстановки в зоне воздействия аварийного ПЯВ "Кратон-3" экспресс-полевыми гамма- и гамма-спектрометрическим методами и определение уровней и особенностей распределения 137С8, 908г, 239,240Ри и 238Ри в почвенно-растительном покрове.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Исследуемая территория расположена на северо-западе Республики Саха (Якутия) в пределах северо-таежной подзоны Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной области бореального пояса Сибири. Территория характеризуется резко континентальным холодным слабозасушливым климатом и непрерывным распространением много-летнемерзлых пород. Скважина, где проведен подземный ядерный взрыв, находится у подно-
жья водораздельного склона р. Марха в 120 м от уреза воды. На обследуемой территории водораздел реки представляет слабопологую склоновую поверхность с пенепленизированной вершиной. Растительность представлена редкостойным се-веро-таежным лиственничным лишайниково-моховым кустарниковым лесом (рис. 1). Основу строения почвенного покрова на данной территории составляют остаточно-карбонатные почвы, формирующиеся на элюво-делювии осадочных пород (доломиты и известняки). В настоящее время в зоне "мертвого" леса идет восстановление исходной растительности, появились кусты ивы скальной, березы тощей, курильского чая, подрост лиственницы Гмелина и других растений.
Радиоэкологические исследования на объекте "Кратон-3" проведены нами летом 2012 г. На первоначальном этапе данных работ выполнены гамма- и гамма-спектрометрическая съемки на территории, охватывающей промплощадку и радиоактивный след на водоразделе р. Марха площадью 3.7 км2 (рис. 1), с помощью радиометра СРП-68-01 (НТП "Промприбор", Россия) и переносного гамма-спектрометра МКС-АТ6101Д (НПЦ "Радек", Россия). Согласно методике выполнения измерений данными приборами величину мощности экспозиционной дозы и плотности загрязнения 137С8 измеряли на уровне поверхности земли по прямоугольной сети наблюдений на 447 точках [7, 8]. При этом расстояние между профилями в радиоактивном следе составляло 250 м, а точками измерений в профиле — 50 м. На промплощадке измерения проведены по более плотной сети, которая равнялась 50 м между профилями и 25 м между точками. Разбивку сети на-
блюдений осуществляли с помощью спутникового навигационного устройства Etrex H (Garmin Ltd., США). По результатам съемок на обследованной территории составлена карта гамма-поля по мощности экспозиционной дозы и плотности загрязнения 137Cs с помощью компьютерной программы Surfer 7. По оси радиоактивного следа на разных расстояниях от устья зарядной скважины закладывали почвенные разрезы, из которых вели отбор образцов послойно через 1—5 см до глубины 50 см с фиксацией площади отбора. Вблизи почвенных разрезов отбирали образцы различных видов растений. Образцы почв и растений высушивали до воздушно-сухого состояния, после чего органогенную часть почв (лесная подстилка, гумусовый горизонт) и растительные пробы озоляли в муфельной печи при температуре 450°С. В приготовленных образцах содержание 137Cs определяли с использованием гамма-спектрометра ПрогрессГамма (НПП "Доза", Россия) со сцинтилляционным детектором NaJ (TI) при ошибке счета не более 30% [9], а Pu и 90Sr — радиохимическими методами с ошибкой 10—30% [10, 11]. Химический анализ почв (рН водной суспензии, потеря при прокаливании, гумус, обменные основания Са2+ и Mg2+, СО2 карбонатов и гранулометрический состав) проводили с использованием стандартных методик, принятых в почвоведении [12].
РЕЗУЛЬТАТЫ
На обследованной территории по результатам пешеходной гамма-съемки по величине мощности экспозиционной дозы у-излучения была со-
с.ш.
65°56'30''
56'15''
56'00''
55'45''
55'30''
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:
устье скважины; ф насыпь;
контур промплощадки; 270 максимум аномалии
Мощность экспозиционной .дозы, мкР/ч
0210 150 70 60 50 40 30 20 10 7
112°20'00" 20'30'' 21'00'' 21'30'' 22'00'' 22'30'' 23'00'' 23'30'' 24'00'' 24'30''
в.д.
Рис. 2. Карта у-поля в радиоактивном следе на водоразделе р. Марха (август, 2012 г.).
ставлена карта у-поля (рис. 2). В радиоактивном следе по направлению распространения радиоактивного облака на общем повышенном радиационном фоне выявляются три крупных по площади пятна загрязнения, отделяемые друг от друга изолиниями по величине мощности экспозиционной дозы выше 30 мкР/ч. Образование этих пятен связано, вероятно, с изменением интенсивности выпадений радиоактивных частиц из облака при его спуске за счет охлаждения в верхних слоях атмосферы и подъемом вновь с теплыми воздушными массами вблизи поверхности земли по направлению движения. По данным полевых гамма-спектральных измерений в зоне воздействия в радиоактивном следе плотность загрязнения почвенного покрова 137С8 изменяется от 1.2 до 1610 кБк/м2 (рис. 3). Общая площадь загрязнения, оконтуренная с помощью гамма-спектрометра по активности 137С8 выше 1.2 кБк/м2, составляет 3.5 км2. В пределах этой площади территория "мертвого" леса занимает 1.4 км2. На обследованной территории загрязнения с уровнем от 1.2 до 40 кБк/м2 составляют 59.9 % (2.1 км2) от общей площади. На долю самого высокого уровня загрязнения от 640 до 1610 кБк/м2 приходится всего 0.2 % от общей площади, т.е. около 0.0061 км2 (6100 м2). В целом, форма изолиний мощности
экспозиционной дозы у-излучения на карте у-по-ля близка к форме изолиний плотности загрязнения почв 137Сб (рис. 2, 3). При этом на максимальное значение мощности экспозиционной дозы (270 мкР/ч) приходится самый высокий уровень плотности загрязнения почв 137С8 (1610 кБк/м2). Плотность загрязнения почв на разных расстояниях от устья скважины по оси радиоактивного следа составляет: для 137С8 — 1628.3—18.4 кБк/м2, 908г - 841.2-5.9 кБк/м2 , 239,240Ри - 23.8-0.4 кБк/м2 и 238Ри - 1.20-0.023 кБк/м2 (табл. 1), что превышает их уровни глобальных выпадений в почвенном покрове в данном районе на 2-3 порядка. Отметим, что в исследуемом районе глобальные уровни загрязнения почв 137С8, 908г и 239,240Ри на водораздельных пространствах составляют обычно 744-987, 550-720 и 28-56 Бк/м2 соответственно [13]. Отношение концентраций 908г/137С8 в почве по оси радиоактивного следа варьирует в пределах 0.11-0.89 (табл. 1) при среднем значении 0.44, которое близко к исходной величине. Как известно, при ядерном взрыве с плутониевым зарядом эти радионуклиды образуются в постоянном отношении, равном 0.39 [14]. Отношение концентраций 239,240Ри/137С8 в почве по оси радиоактивного следа изменяется в пределах 0.010-0.024 и в среднем равно 0.016. Данное значение также
с.ш.
65°56'30'' -
56'15'' -
56'00'' -
55'45
55'30
Плотность загрязнения 137сб, кБк/м2
860 640 240 200 160 120 80 40 10 1.2
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:
устье скважины; насыпь;
контур промплощадки; 1610 максимум аномалии
112°20'00'' 20'30'' 21'00'' 21'30'' 22'00'' 22'30'' 23'00'' 23'30'' 24'00'' 24'30''
137
Рис. 3. Карта плотности загрязнения почв С8 на водоразделе р. Марха (август, 2012 г.).
в.д.
близко к величине их отношений после ядерных взрывов, которое составляет 0.022 [15].
Вертикальное распределение р
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.