ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 1, с. 36-46
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 502.55:504.055
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГЕОСИСТЕМ РАДИОАКТИВНЫМ СТРОНЦИЕМ В РАЙОНЕ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОГО ХРАНИЛИЩА
РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
© 2015 г. Г. В. Лаврентьева* ***, И. И. Силин**, Б. И. Сынзыныс*
* Обнинский институт атомной энергетики - филиал национального исследовательского
ядерного университета "МИФИ", Студгородок 1, г. Обнинск, Калужская обл., 249040 Россия. E-mail: Lavrentyeva_G@list.ru **Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов, ул. Вересаева, д.15, Москва, 121357 Россия. E-mail: igorivsil@gmail.com ***Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана, ул. Баженова, д. 2, Калуга, 248000 Россия.
Поступила в редакцию 05.02.2014 г.
Проведены радиоэкологические исследования на территории, загрязненной 90Sr при поступлении с грунтовыми водами в результате разгерметизации емкости приповерхностного хранилища радиоактивных отходов. Представлен анализ послойного вертикального распределения 90Sr в почвах до глубины 3 м. Площади радиоактивного загрязнения по величине, превышающей минимально значимый уровень активности (1 кБк/кг по НРБ-99/2009), для изученных слоев почвы уменьшаются с глубиной и соответственно составляют: для 0-5 см - 1808 м2, 5-10 см - 302 м2, 10-15 см слоя - 181 м2. Аккумуляция 90Sr происходит на естественном сорбционном геохимическом барьере - заболоченном участке притеррасного понижения. Рассчитаны дозы облучения для сухопутных моллюсков вида Bradybaena fruticum, аккумулирующих стронций в своих раковинах; дозы превышают скрининговую величину 2.4 мкГр/сут на 41% территории. Это свидетельствует о превышении приемлемого уровня риска (5%) для данной популяции моллюсков. Превышение показателя уровня вмешательства для 90Sr отмечается как в грунтовых, так и поверхностных водах данной геосистемы в периоды зимней, летней межени и осенних ливней.
Ключевые слова: хранилище радиоактивных отходов, 90Sr, миграция в почве, геохимический барьер, природные воды.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на предприятиях атомной отрасли поступление техногенных радионуклидов в окружающую среду строго контролируется, но остается нерешенной проблема обеспечения экологической безопасности временных хранилищ радиоактивных отходов (РАО), созданных во второй половине прошлого века. Необходимо учитывать, что хранилища находятся в эксплуатации 35-55 лет и уже не удовлетворяют действующим нормативным требованиям к долговременному хранению радиоактивных отходов [16, 27]. Исходя из прогнозов их состояния, можно ожидать нарушения герметичности и выход в окружающую среду радионуклидов, и как следствие - формирование дополнительного источника облучения населения и экосистемы в целом. В случае возникновения таких аварийных ситуаций должны быть выполнены все практически осуществимые мероприятия, направленные на обеспечение без-
опасности, в том числе меры по снижению миграции радионуклидов в природных средах, реализация которых возможна только при регулярном мониторинге загрязненных техногенными радионуклидами территорий [23].
Цель данной работы - определение радиоэкологической обстановки в районе размещения хранилища РАО с учетом биогеохимических особенностей миграции техногенного 908г.
Несмотря на большой массив данных о закономерностях миграции техногенных радионуклидов в природных средах в результате аварийных утечек из хранилищ РАО [6, 7, 25, 26, 28-30], необходимо учитывать, что в значительной степени поведение радионуклида будет зависеть от совокупности конкретных геоморфологических, ландшафтных, природно-климатических и других особенностей экосистемы. Изучение закономерностей миграции радионуклидов в зависимости от местных условий позволит расширить мето-
дическую основу проведения радиоэкологического мониторинга территорий на региональном уровне.
В статье представлены результаты радиоэкологических исследований на территории в районе размещения регионального хранилища РАО. Объект введен в эксплуатацию в 1950-1970-е годы. В настоящее время хранилище находится на консервации. На территории объекта размещено 4 емкости траншейного типа (№ 1-4) (рис. 1), предназначенные для хранения твердых радиоактивных отходов (РАО). Также имеется железобетонная емкость (№ 5) для сбора и хранения жидких РАО [1]. Изучаемая территория расположена в средней части бассейна р. Протва на надпойменной террасе в пределах абс. отм. 131-145 м. Расстояние до реки составляет 10001200 м. Емкости хранилища заложены в хорошо дренируемых преимущественно песчаных отложениях. В 100 м от границы хранилища РАО начинается пойма реки. Почвенный покров образован в основном дерново-подзолистыми почвами, формирующимися на покровных, делювиальных и моренных суглинках. Преобладающий механический состав почв - глинистый и тяжелосуглинистый.
В период с 1998 по 1999 гг. обнаружено увеличение удельной активности 908г в наблюдательных скважинах, что было объяснено проникновением поверхностных вод в одну из емкостей (№ 4). В связи с этим емкость № 4 вскрыли и обнаружили наличие щелей между плитами перекрытия и отсутствие гидроизоляции. Частично отсеки секции были заполнены водой, опробование которой показало, что объемная активность по 908г составляла 5440 Бк/л, по 137Сэ-450 Бк/л [21]. При переполнении емкости вода, загрязненная радионуклидами 908г и 137Сз, поступала за ее пределы.
Таким образом установлено, что в результате разгерметизации емкости сформировался источник радиоактивного загрязнения, вследствие чего регистрируется поступление этих радионуклидов преимущественно с грунтовыми водами в прилегающие геосистемы.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Отбор и подготовка к анализу проб почв.
Пробы почв отбирались послойно с шагом 5 см до глубины 50 см и 10 см - до 2-3 м с помощью специализированного пробоотборника с набором ручных почвенных (буров) Эдельмана (фирма Еуке1кашр, Нидерланды) в контролируемых точках, обозначенных на схеме (см. рис. 1). Пробо-
и.
.—- - Горизонтали
■—■ - Емкость для хранения твердых РАО о - Емкость для хранения жидких РАО
• - Точки отбора проб почв, растительности, моллюсков
* - Точки отбора проб воды
Рис. 1. Схема локальных участков отбора проб почв, растительности, сухопутных моллюсков и воды на территории расположения хранилища РАО и сопредельной территории.
подготовка образцов почвы к определению содержания 908г проводилась в соответствии с [9].
На технических весах брали навеску почвы массой 1 кг и помещали на противень из нержавеющей стали равномерным слоем толщиной 2030 мм. Для удаления влаги противень с пробой выдерживали в сушильном шкафу при температуре 110 °С в течение 5-7 час. Высушенную пробу измельчали и перемешивали в ступке до размеров зерна 2-3 мм. Затем навеску пробы воздушно-сухой почвы (массой 50-300 г), усредненную методом квадратирования, прокаливали, выдерживая в муфельной печи при температуре 700-750 °С, для перевода основной массы в оксидную форму. В стакан с прокаленной почвой вносили раствор носителя стронция (50 мг по металлу) и 5 М HNO3 объемом 200-300 см3. Смесь почвы и раствора кипятили на песчаной бане в течение 0.5 час. Раствор от твердой фазы отделяли фильтрацией. Твердую фазу почвы дважды обрабатывали кипячением в 4-5 М HNO3 в течение 0.5 час. После фильтрации твердый осадок почвы трижды промывали на фильтре горячей дистиллированной водой. Растворы после фильтрации объединяли и упаривали до 100 см3.
Для отделения Бг от других радионуклидов и химических элементов и его концентрирования
использовали вариант оксалатного осаждения. К полученному раствору после выщелачивания и упаривания добавляли раствор щавелевой кислоты (95 г/л Н4С2О2) в количестве примерно 100 см3. Устанавливали в растворе рН4, нейтрализуя кислоту раствором аммиака. Раствор с осадком оксалатов оставляли на 4 час, затем осадок отделяли от раствора фильтрацией, промывали два раза горячей дистиллированной водой на фильтре. Осадок вместе с фильтром высушивали и затем прокаливали при 750 °С в муфельной печи в течение 1 час. Затем осадок переносили в стакан и растворяли в 3-4 М HNO3, устанавливали кислотность раствора на уровне 3.0 М/л. После отделения от сопутствующих компонентов проводили очистку 90Sr экстракцией. Азотнокислый раствор помещали в делительную воронку вместимостью 50-100 см3, приливали хлороформ при соотношении водной и органической фаз 2:1, встряхивали и разделяли фазы. После разделения фаз к водному раствору прибавляли 5-10 см3 ди-циклогексана-18-краун-6 в 0.2 М раствора хлороформа и проводили экстракцию, встряхивая в течение 30 с. Органическую фазу промывали двумя порциями раствора 2 М HNO3, при соотношении фаз 1:1; водную фазу отбрасывали. Экстракт (органическую фазу) или его аликвотную часть наносили на мишень и высушивали под инфракрасной лампой. Проводили измерение ß-активности сухого вещества на мишени.
Отбор и подготовка к анализу проб растительных материалов. Пробы растительности -крапивы двудомной (Urtica dioica), отбирались в тех же точках, что и почвы (см. рис. 1). Перед анализом свежие сырые пробы растений промывали от пыли и почвы водопроводной и дистиллированной водой. Затем растительную массу сушили в сушильных шкафах при температуре 80-85 °С. Высушенный растительный образец измельчали до оптимального размера растительных фрагментов 1-5 мм. Минерализацию растений проводили методом сухого озоления, после чего пробу подвергали кислотной обработке в соответствии с вышеприведенной методикой [9].
Оценка удельной активности 90Sr в исследуемых почвах проводилась путем сравнения с региональными фоновыми содержаниями радионуклидов в почвах 30-километровой зоны вокруг обнинских реакторов и уровнями глобальных выпадений в результате техногенных выбросов и аварии на Чернобыльской АЭС. Для 90Sr эта величина составляет 1.2-1.8 Бк/кг [1, 4, 15].
Отбор и подготовка к анализу проб моллюсков. Сбор сухопутных моллюсков вида Brady-
baena fruticum производился с растений (крапива двудомная (Urtica dióica)) и почв под растениями в контролируемых точках (см. рис. 1). В каждой пробе моллюсков содержалось как
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.