РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 4, с. 422-431
ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ^^^^^^^^^^^^ ЯДЕРНЫХ АВАРИЙ
УДК [581.1+591.1]:539.1.04
РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНА
(КАЗАХСТАН)
© 2008 г. Е. М. Мозолин1, С. А. Гераськин1*, К. С. Минкенова2
1 ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН, Обнинск, Россия
2 Институт радиационной безопасности и экологии НЯЦ РК, Курчатов, Казахстан
Семипалатинский полигон был основным местом испытания ядерных устройств в Советском Союзе. С 1949 по 1989 гг. здесь было произведено 456 ядерных взрывов. Радиоактивное загрязнение территории полигона имеет крайне неравномерный характер. Основными дозообразующими радионуклидами являются 137Cs, 90Sr, 152Eu, заметную роль играют 154Eu, 60Co, 239,240Pu и 241 Am. Наибольшие удельные активности 137Cs и 239,240Pu в почве составляют n х 103 кБк/кг, 152Eu - 96 кБк/кг, 154Eu -10.4 кБк/кг, 60Co - 20.5 кБк/кг, 241Am - 15 кБк/кг. В настоящее время на большей части полигона радиационный фон находится в пределах нормы, однако сохранились участки, где мощность дозы у-излучения превышает 60 мкЕр/ч, что достаточно для индуцирования достоверных биологических эффектов у животных и растений. У населяющих территорию полигона растений и животных наблюдаются повышенный уровень мутагенеза, изменения морфо-анатомических показателей и параметров периферической крови, увеличение асимметрии билатеральных признаков, изменения состава и структуры сообществ.
Семипалатинский испытательный полигон, радиоактивное загрязнение, биологические эффекты.
Расположенный на северо-востоке Республики Казахстан (рис. 1) Семипалатинский испытательный полигон (СИП) был основным местом испытания ядерных устройств в Советском Союзе. С 1949 по 1989 г. здесь было произведено [1] 456 ядерных испытаний. СИП существенно отличается от других территорий бывшего СССР, загрязнённых в результате широкомасштабных аварийных выбросов радионуклидов (Восточно-Уральский радиоактивный след, 30-километровая зона Чернобыльской АЭС), как по почвенно-климатическим характеристикам, так и по спектру основных дозообразующих радионуклидов. Несмотря на это, публикации, посвященные радиоэкологическим исследованиям на территории СИП, редки в научной печати. Большая часть выполненных на территории СИП исследований посвящена оценке плотности радиоактивного загрязнения природных сред, изучению механизмов миграции радионуклидов, а также оценке доз и медицинских последствий для населения прилегающих населенных пунктов. Данные о воздействии радиоактивного загрязнения на популяции растений и животных с территории СИП редки и разрозненны. Настоящая работа посвящена сравнительному анализу и обобщению результатов
* Адресат для корреспонденции: 249020 Обнинск, Калужская обл., Киевское ш., ВНИИСХРАЭ; тел.: (48439) 9-69-64; Факс: (48439) 6-80-66; e-mail: stgeraskin@gmail.com.
известных нам немногочисленных исследований, посвященных изучению биологических эффектов на территории Семипалатинского испытательного полигона.
РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ СИП
Испытания ядерных устройств проводили на СИП в течение 40 лет (1949-1989) [1]. Определяющий вклад в радиоактивное загрязнение территории СИП внесли атмосферные и наземные ядерные взрывы. Радиоактивные выпадения от этих взрывов покрывают значительную площадь, захватывая даже часть территории Алтайского края [2, 3]. Основными дозообразущими радионуклидами на территории СИП являются 137С$, 90Бг, 152Еи. Заметную роль в радиоактивном загрязнении полигона играют 154Еи, 60Со, 239240Рц и 241Ат [4, 5]. Характерный для полигона аридный климат обусловил медленную вертикальную миграцию радионуклидов и их локализацию в верхнем 15-см слое почвы [5, 6]. Радиоактивное загрязнение территории СИП имеет крайне неравномерный характер. В настоящее время на большей части полигона уровень у-фона находится в пределах нормы, однако в местах проведения ядерных взрывов (технические площадки Опытное поле, Балапан, Дегелен, Сары-Узень (рис. 2))
Рис. 1. Расположение Семипалатинского испытательного полигона [5].
сохранились участки с высоким уровнем радиоактивного загрязнения [4, 6].
Опытное поле представляет собой ровную площадку диаметром около 20 км. Здесь было произведено 86 воздушных и 30 наземных взрывов ядерных устройств [7]. Результатом этих испытаний стало радиоактивное загрязнение больших территорий, в том числе и за пределами полигона. В настоящее время мощность дозы у-излучения на отдельных участках площадки "Опытное поле" превышает 30 мкГр/ч [5, 7, данные наших измерений в 2005-2007 гг.].
Загрязнение поверхностного слоя почвы в центре "Опытного поля" составляет [5]: 137С$ -83 кБк/кг, 60Со - 5.4 кБк/кг, 152Еи - 96 кБк/кг, 154Еи - 2.9 кБк/кг, 239240Ри - 27.9 кБк/кг. Еще большие удельные активности 239240Ри, местами до 128 кБк/кг, зафиксированы в восточном, северовосточном, южном и юго-восточном направлениях, на расстоянии 8-20 км от центра площадки [7, 8]. На удалении 8 - 16 км от эпицентра в юго-западном направлении максимальные удельные активности радионуклидов составляют: 239240Ри -300 кБк/кг, 241Ат - 15 кБк/кг, 137Сз - 40 кБк/кг, 908г - 40 кБк/кг, 152Еи - 6 кБк/кг [8]. В целом, удельные активности 137С$ и 908г редко превышают 0.6 кБк/кг, 241Ат - 0.2 кБк/кг. Несколько большие значения характерны для 239240Ри, при этом наименее загрязненными являются почвы на север от эпицентра [7, 8].
Общая площадь испытательной площадки Де-гелен, расположенной в горном массиве составляет 300 км2. Здесь было проведено 215 взрывов относительно небольшой мощности в штольнях [4].
Радиационная обстановка на этой площадке сформировалась в результате выброса радиоактивных газов и аэрозолей в приземный слой атмосферы во время взрывов и выноса радиоактивных веществ из штолен с водой на дневную поверхность.
Высокие концентрации радионуклидов локализованы в образовавшихся в результате взрывов полостях горных пород. Из 30 штолен вытекают ручьи [9], выносящие радионуклиды на поверхность. Вынос радионуклидов водами существенно варьирует год от года и зависит главным образом от количества атмосферных осадков. Удельная активность 137С$ в вытекающих из штолен ручьях изменялась от 0.002 до 0.62 кБк/л, при среднем значении 0.145 кБк/л. Удельная активность 3Н доходила до 1280 кБк/л, при среднем значении 389 кБк/л [10], а содержание 908г в туннельных потоках изменялось от 0.001 до 0.37 кБк/л [11]. Удельные активности радионуклидов в почвах наиболее загрязнённых приустьевых участков изменяются в пределах: 239Ри от п до п х 103 кБк/кг, 908г от п х 0.1 до п х 102 кБк/кг, 137Сз от п х 0.1 до п х 103 кБк/кг, 241Ат от п х 0.01 до п х 102 кБк/кг
[8]. По данным наших измерений в 2005-2007 гг., мощность дозы в воздухе наиболее загрязненных приустьевых участков площадки Дегелен превышает 60 мкГр/ч. Радионуклидное загрязнение вдоль русла ручьев неравномерное, что обусловлено рельефом местности и свойствами грунта
[9]. В 1996-2000 гг. были выполнены дополнительные работы по консервации штолен [4].
На площадке "Балапан" проводили подземные ядерные взрывы в скважинах и модельные экспе-
Рис. 2. План-схема Семипалатинского испытательного полигона [5], число взрывов исправлено в соответствии с источниками [4, 7].
рименты с использованием обычных взрывчатых веществ. Всего было проведено 109 ядерных взрывов, в том числе первый в СССР экскаваци-онный взрыв с выбросом грунта [4], который привел к наиболее сильному загрязнению территории площадки "Балапан". В результате взрыва образовалась заполненная водой воронка 0.5 км диаметром, 100 м глубиной и объемом 6 млн м3. Высота отвалов вокруг озера составляет 20-25 м [12]. Мощность дозы у-излучения на высоте 1 м от поверхности отвалов меняется в диапазоне от 9.8 до 20 мкГр/ч [5].
Радиоактивное загрязнение площадки "Балапан" имеет неоднородный мелкоочаговый характер. Основной причиной загрязнения являлся выход продуктов подземных ядерных взрывов на поверхность земли в местах образования разломов горных пород. Глубина скважин для проведения испытаний составляла более 500 м. Нарушения в системе изоляции образовавшихся в результате
ядерных взрывов полостей сделали возможным попадание радионуклидов в подземные воды. В одной из скважин, где ядерный взрыв не производился, зафиксирована концентрация 3Н более 1000 кБк/л [4]. Таким образом, некоторые образованные ядерными взрывами полости связаны с грунтовыми водами, и миграция радионуклидов из этих полостей происходит на большие расстояния [4].
Анализ отобранных в районе "Атомного озера" образцов почвы показал [8] существенное отличие по составу и характеру распределения радионуклидов от других площадок СИП. Максимально загрязненной является непосредственно прилегающая к "Атомному озеру" территория. На расстоянии 1-2 км от озера удельные активности радионуклидов уменьшаются до фоновых значений. В спектре радионуклидов высока доля радионуклидов наведенной активности: 60Со, 152Еи, 154Еи [8]. В верхних горизонтах почв удель-
ная активность 137Cs изменялась от 6.6 до 22.6 кБк/кг, 60Co от 8.2 до 20.5 кБк/кг, 152Eu - от 9.7 до 17.2 кБк/кг, 154Eu - от 5.5 до 10.4 кБк/кг [5].
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ, НАСЕЛЯЮЩИХ ТЕРРИТОРИЮ СИП
Спектр и выраженность эффектов, наблюдаемых в популяциях растений и животных, населяющих территорию, загрязненную радионуклидами, зависят от видовой радиочувствительности и поглощенной дозы, которая в свою очередь определяется плотностью радиоактивного загрязнения, спектром радионуклидов, занимаемой видом экологической нишей, рационом и образом жизни животных, видовыми особенностями растений. Практически все радионуклиды на территории СИП сконцентрированы в верхнем 15-см слое почвы, что обусловило формирование максимальных доз у организмов, обитающих в почве и на ее поверхности.
Биологические эффекты в популяциях растений. Растительность СИП типична для сухих тип-чаково-ковыльных и полынно-ковыльных степей [13]. В растительном покрове господствуют Сложноцветные (16.6% от общего количества видов), Злаковые (10%) и
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.