ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2010, № 3, с. 376-382
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.4
ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ 9(^г, 13^ И 226Ra В РЕЗУЛЬТАТЕ НАРУШЕНИЯ МНОГОБАРЬЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ХРАНИЛИЩ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ © 2010 г. Н. Е. Латынова
Обнинский институт атомной энергетики — филиал Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ"
249020, Калужская область, Обнинск, Студгородок, 1 Поступила в редакцию 15.05.2009 г.
Представлены результаты исследования пространственно-временных закономерностей радиоактивного загрязнения компонентов наземных экосистем вследствие нарушения многобарьерной защиты региональных хранилищ радиоактивных отходов Государственного научного центра Российской Федерации — "Физико-энергетический институт" им. А.И. Лейпунского (ГНЦ РФ — "ФЭИ") при поступлении радионуклидов в состав грунтовых и подземных вод. Приведен радионуклидный состав загрязнения, описаны гидрологические и геохимические процессы, приводящие к формированию объемных радиоактивных источников. Охарактеризованы природные особенности района размещения хранилища РАО, способствующие выходу ^г, 137С8 и 226Иа на поверхность почвенного покрова и включению этих радионуклидов в биологический круговорот. Исследованы направления горизонтальной миграции С8 и 2Иа и места их аккумуляции в пределах супераквальных и аквальных ландшафтов притеррасного понижения; рассчитаны коэффициенты накопления
в растительности и в раковинах наземных моллюсков. Результаты выполненных исследований расширяют теоретические представления о механизмах, процессах и факторах, управляющих поведением радионуклидов при нарушении многобарьерной защиты хранилищ РАО. Экспериментальные данные настоящей работы могут быть использованы при решении практических вопросов, связанных с защитой окружающей среды на территориях с объектами ядерного промышленного комплекса.
ВВЕДЕНИЕ
Поступление в окружающую среду техногенных радионуклидов на предприятиях атомной отрасли в настоящее время строго контролируется, но остается нерешенной проблема обеспечения экологической безопасности временных хранилищ радиоактивных отходов (РАО), созданных во второй половине прошлого века без должного учета природных особенностей территории и обеспечения необходимого уровня защиты [4]. В результате в ряде случаев наблюдается утечка радионуклидов из емкостей хранилищ, поступление их в окружающую среду и вовлечение в биологический круговорот [2]. Данная работа посвящена изучению загрязнения наземных экосистем техногенными радионуклидами в результате нарушения многобарьерной защиты хранилищ РАО, принадлежащих Государственному научному центру "Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского" (г. Обнинск). Хранилища РАО расположены в пределах городской черты Обнинска, введены в эксплуатацию в 50-70-е годы прошлого века, находятся на консервации [12]. В архиве института имеются отрывочные сведения о номенклатуре, радионуклидном составе и активности, захороненных отходов. На сегодняшний день полностью восстановить картину не представляется возможным: сопроводительные
документы на РАО были с грифом "секретно", многие из них уничтожены [10].
В конце 90-х годов прошлого столетия произошла разгерметизация и частичное заполнение водой одной из емкостей для хранения низкоактивных РАО. При вскрытии отсеков аварийной емкости было установлено, что они заполнены различными твердыми радиоактивными отходами: средства индивидуальной защиты, металлоконструкции, строительный мусор, упаковки в полиэтиленовой пленке и пр. В пробах воды из нескольких ячеек емкости обнаружены радионуклиды:: 908г — удельная активность 5.44 х 106 Бк/м3; 137С8 — удельная активность 4.5 х 105 Бк/м3 [10]. В результате разгерметизации емкости сформировался объемный источник радиоактивного загрязнения, вследствие чего регистрируется поступление этих радионуклидов преимущественно с грунтовыми водами в прилегающие экосистемы. Кроме того, нами были зарегистрированы повышенные в сравнении с фоном значения удельной активности 226Иа в почвах и грунтовых водах в непосредственной близости от хранилища. Данное обстоятельство позволяет предположить наличие источника 226Яа в емкостях хранилища РАО. Скорость и направление миграции радионуклидов существенно зависят от геоморфологических и геохи-
мических особенностей данной местности, ее гидрогеологических характеристик.
Изучаемая территория расположена в пределах Смоленско-Московской ландшафтной провинции, в средней части бассейна р.Протва, и представляет собой конечно-моренную холмисто-за-падинную равнину с развитой эрозионной сетью. Бассейн Протвы относится к зоне умеренно-континентального климата, южной части области достаточного увлажнения. Основные черты растительного покрова территории определяются ее положением в подзоне смешанных хвойно-широколиственных лесов. Преобладают дерново-подзолистые почвы на покровных, делювиальных и моренных суглинках. На речных террасах в области распространения флювиогляциальных отложений формируются дерново-слабоподзолистые песчаные почвы.
Склоны долины Протвы в среднем течении террасированы, пойма имеет ширину 1—1.5 км, русло врезано на глубину до 2 м. Хранилище РАО расположено в нижней части склона первой надпойменной террасы, сложенной хорошо перемытыми, частично ожелезненными флювиогляци-альными песчаными отложениями с маломощным плащом делювиальных суглинков в нижней части склона. В непосредственной близости от хранилища РАО находится старица притеррасного понижения, питаемая грунтовыми водами, в зоне формирования которых находится этот радиационно-опасный объект [5].
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектами настоящего исследования явились экосистемы склона первой надпойменной террасы и притеррасного понижения поймы р. Протва в районе размещения хранилища РАО. Для определения степени его воздействия на прилегаю -щие экосистемы были заложены два профиля в нижней части ландшафтной катены параллельно друг другу на расстоянии около 50 м. Протяженность каждого профиля составляет около 100 м, места для их заложения выбирались на основании полевых маршрутных исследований. В репрезентативных точках проводилось описание компонентов экосистем, отбирались образцы почв, растительности и, где возможно, воды.
Профиль 1 заложен по линии наибольшего уклона надпойменной террасы Протвы в пределах территории хранилища РАО и непосредственно ниже нее по склону. В районе хранилища РАО экосистемы склона террасы были значительно изменены в ходе строительства около 50 лет назад, когда был полностью нарушен почвенный покров, растительность и значительно изменен рельеф территории. В конце 90-х годов после обнаружения и затем ликвидации утечки из аварийной емкости на территории хранилища РАО была
полностью вырублена древесная растительность. В настоящее время данное урочище находится на стадии ренатурализации. Древесный ярус отсутствует, в травянистом преобладают вейник лесной, клевер красный, встречается осот, одуванчик, земляника, мышиный горошек, пижма. В пределах хранилища РАО почвенный покров в настоящее время представлен слаборазвитыми дерновыми почвами на песчаных отложениях, местами, в нижней части площадки, под 40-сантиметровым слоем песка обнаруживается погребенная дерново-слабоподзолистая почва на делювиальных суглинках. Значительные изменения испытали и экосистемы, находящиеся ниже хранилища. Здесь на делювиальных суглинках сформировались дерновые намытые почвы, в растительном покрове доминируют крапива и малина.
Первая точка профиля расположена в верхней части территории хранилища РАО, следующая — под емкостью, где в 1998 г. была зафиксирована утечка радионуклидов, далее — за пределами территории на перегибе склона, последняя точка расположена в пределах аккумулятивной супера-квальной экосистемы притеррасного понижения. Такое заложение точек позволило выявить характер миграции и аккумуляции радионуклидов в компонентах трансаккумулятивного элементарного геохимического ландшафта нижней части склона надпойменной террасы и аккумулятивного геохимического ландшафта заболоченного притеррасного понижения.
Профиль 2 заложен параллельно первому в 50 м к юго-западу через широколиственно-свет-лохвойные транзитные экосистемы нижней части склона второй надпойменной террасы с дерново-слабоподзолистыми почвами на флювиогляци-альных песках и аккумулятивные супераквальные экосистемы сырых логов под сероольшанниками, ивняками и низинными лугами в притеррасном понижении поймы реки на дерново-глеевых почвах. В растительном покрове транзитных экосистем склонов преобладают сосна и ель, встречается береза, дуб, в подлеске — бересклет, крушина, травянистый ярус представлен копытнем, ландышем. Вниз по склону возрастает доля лиственных деревьев, которые на пойме полностью вытесняют хвойные породы, дерново-слабоподзолистые почвы нижней части склона формируются на двучленных отложениях — делювиальные суглинки на флювиогляциальных песках. Супераквальные экосистемы притеррасного понижения представляют собой заболоченную, частично покрытую водой поверхность, сложенную оглиненными песками. На дне небольших водоемов сформировался слой ила мощностью около 10—15 см с включениями слаборазложившихся растительных остатков. В древесном ярусе доминируют ольха и ива, травянистый ярус представлен камышами, осоками. Почвы — дерново-глеевые. Точки
Удельная активность, Бк/кг А Б
0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15
60
137
Рис. 1. Изменение удельной активности С8 по профилю дерново-слабоподзолистой почвы на флювиогляциальных песчаных отложениях (А) и слаборазвитой дерновой почвы (Б).
второго профиля закладывались на траверсах точек профиля 1, в транзитных и аккумулятивных экосистемах, являющихся фоновыми по отношению к измененным экосистемам территории хранилища РАО.
В комплекс полевых работ входил отбор проб воды родников, верховодки, стариц, расположенных в непосредственной близости от хранилища РАО, а также грунтовых вод из наблюдательных скважин. Почвенные образцы отбирались послойно через каждые 5 или 10 см с учетом мощности генетических горизонтов. Из верхнего 5 см слоя бралась средняя проба
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.