Исследование содержания радионуклидов в грунте побережья бухт, в зоне радиационного следа аварии в бухте Чажма

Рисунок 8. Схема радиоактивно загрязненного участка на территории полуострова Дунай и мест отбора проб: 1 – радиоактивно загрязненныйучасток с уровнями гамма-излучения выше 60 мкР/ч;2 –направление и скорость ветра; 3 – точки отбора проб почвы; 4 – автодороги; 5 – высотыСпециалистами ПГО «Таежгеология» в 1992 году был обследован образовавшийся след. Его схема представлена на рисунке 9. Специалисты использовали метод пешеходной γ-съемки от бухты Чажма до Уссурийского залива. Более детальная съемка проводилась в местах аномальной концентрации радиоактивности – исследование велось с шагом 5 х 5 м.Рисунок 9. Схема радиоактивного следа на полуострове Дунай в 1992 году. Изолинии обозначают равные по мощности дозы γ-излучения (мкР/ч), цифрами 1, 4, 7 и 12 обозначены геологические разрезыВсего было проложено три продольные маршрутные полосы;центральная, лежащая примерно по оси радиоактивного следа;две параллельных, которые располагались н расстоянии 500 м слева и справа.Также на расстоянии 100 м друг от друга на всей протяженности радиоактивного следа были проложены перпендикулярные полосы. С целью измерения γ-излучения использовался прибор СРП-68-01 и ДП-5В, измерения проводились на уровне 0,1 и 1,0 м от уровня земли. Исходя из рисунка 8 и изображенных на нем изолиний, наиболее высокий уровень радиации отмечается в узкой полосе шириной около 100 м и длиной около 2 км. Это изолинии 300 мкР/ч. Участок с изолиниями 60 мкР/ч имеет ширину уже 200-300 м и пересекает остров полностью. Был сделан вывод о том, что за время, прошедшее с момента произошедшей аварии радионуклиды мигрировали с поверхности почвы вглубь. Глубина миграции различалась. В частности, в коре выветривания горных пород уровень γ-излучения составлял 60-120 мкР/ч на глубине 0,3-0,6 м и реже на глубине до 1,0 м. В редких случаях аномальный уровень радиации прослеживался до коренных пород. Более интенсивная миграция наблюдалась взона с более высокой концентрацией радионуклидов на поверхности почвы и в почвенно-щебнистой коре выветривания. Удельная γ-активность почвы составила 0-11800 Бк/кг при среднем показателе 390 Бк/кг. Донные отложения показали 0-7700 Бк/кг, поверхностные воды – 7,5-140 Бк/кг, морские прибрежные воды – 27-125 Бк/кг, подземные воды – 14-52 Бк/кг (таблица 7).Таблица 7Удельная гамма-активность проб природных объектов в районе аварии на атомной подводной лодке в бухте Чажма в период обследования в 1991–1992 гг., Бк/кгОбъект исследованияАктивностьСредняяМинимальна-максимальнаяПочвы3900-11800Грибы480Донные отложения0-7700Поверхностные воды7,5-140Морские прибрежные воды27-125Подземные воды14-52Кора бархатного дерева60Со – 1800137Cs – 5,9Стебель лимонника60Со – 1260137Cs – 4,1Другие виды растительности60Со – 0-24137Cs – 1-3,7Через 11 лет после аварии были изучены пробы почв. Результаты представлены в таблице 8.Таблица 8Результаты γ-спектрометрического анализа проб почв на радиоактивном следе на полуострове Дунай в 1996 году, Бк/кгПроба40К60Со137CsКонтрольная проба330Н.п.76Поверхность почвы на глубине 0-5 см470200060Поверхность почвы на глубине 5-10 см510320Н.п.Грунт, смытый дождями с проезжей части дороги290115050Можно видеть, что спустя многие годы после аварии концентрация цезия-137 в почве и растительности Дунайского радиоактивного следа в два раза превышает норму, кобальта-60 – в шесть раз. При этом как мигрируют радионуклиды, где они концентрируются – не известно, а систематические исследования радиоактивного следа на полуострове не проводятсяБыли и другие исследования. Например, Борисов А.В. и СалкоД.А. с помощью сцинтилляционного донного γ-спектрометра изучили распределение радиоактивного загрязнения донных отложений в Уссурийском заливе, на месте выхода берегового радиоактивного следа, образовавшегося после аварии в бухте Чажма. Выбранный метод имеет ряд преимуществ, в частности высокое энергетическое разрешение (около 10% по линии 0,622 Мэв для кристаллов NaI40х40 мм) и высокую чувствительность (составляет около 1 ∙ 10-8 кюри в источнике). Для работы привлекался катер. Пробы ставились на глубине 20-50 м.Полученные результаты отражены на рисунке 10. Рисунок 10. Схема γ-полей донных отложений в Уссурийском заливеИз рисунка следует, что заражена не только почва на полуострове Дунай, но и существенная площадь Уссурийского залива. Анализ гамма-спектров показал, что донные отложения в районе м. Голый − м. Полосатик определяются элементами уранториевых семейств, природным 40К и искусственным радионуклидом 60Со. Концентрация 60Со в донных отложениях соответствует 20 – 370 Бк/кг ((5 – 100) – 10-10 Ки/кг). Интенсивность радиоактивного загрязнения донных отложений уменьшается по мере удаления от береговой черты, сохраняя генеральное направление. Дальнейшее распространение радиоактивной примеси на расстояние 1,5-2,0 км от берега происходит по трем направлениям: на северо-запад, по направлению развития берегового радиоактивного следа; северном, вдоль побережья Уссурийского залива, и юго-западном. Уже на расстоянии 3-5 км от входа радиоактивного следа в Уссурийский залив загрязнение донных отложений, которое характеризуется 60Со, имеет дозу γ-излучения менее чем в 20 мкР/ч, что составляет менее 10-20% уровня природного фона. Таким образом, в целом в заливе уровень техногенного загрязнения в Уссурийском заливе составляет лишь 0,01-0,1 ПДК. Сойфер В.Н., Андреев Д.В., Жуков Ю.Н. отмечают, что основным загрязнителем донных осадков в бухте Чажма является 60Со, концентрация которого может достигать 106 Бк/кг. Изучение сезонной изменчивости вертикального распределения условной плотности в зоне аварии показало, что более высокая концентрация радионуклидов встречается в зимний период. В очень холодную зиму 2000-2001 гг в ловушках были зарегистрированы экстремальные концентрации 60Со в 40 кБк/кг, когда как средний уровень в другие сезоны не превышает 0,5 кБк/кг.Автор отмечают, что процессы седиментации и гидрологический режим в зоне аварии в бухте Чажма, характерные для всей прибрежной зоны залива Петра Великого, создают условиях, которые ограничивают распространение радиоактивного загрязнения узкой прибрежной полосой, ширина которой составляет всего 2 км. В том случае, когда плотностная стратификация воды отсутствует, например в зимний период времени, концентрация радионуклидов резко растет. Вертикальный поток взвешенного материала, свойственный более теплому времени года, увиливает степень разбавленности, агрегации, что делает отложения более безопасными. Измерения показали, что концентрация 60Со увеличивается от лета к осени с максимальными концентрациями 1350 Бк/кг, 1447 Бк/кг, 1594 Бк/кг с резким скачком до 42300 Ьк/кг в зимний период, что в 30 раз больше, чем средняя для трех летне-осенних серий.Сергеев А.Ф., Иванова Е.П., Михайлов В.В. и другие в 2000 году провели биохимические исследования микробного сообщества в зоне аварии в бухте Чажма. Станции были расположены в 150 м вдоль оси сформировавшегося в донных осадка радиоактивного следа, начиная от эпицентра аварии.Авторы отмечают, что в бухте Чажма в зоне аварии слабая динамика вод, скорость придонного течения, как правило, до 6, иногда 10–15 см/с. В водной толще удельная активность 60Со (в растворенной и взвешенной формах) составляла 1,1–35,5 Бк/м3, увеличиваясь к дну, в донных осадках в зоне эпицентра аварии – 5,3⋅105 –2,3⋅107Бк/кг (ст. 1, 2, 4) суменьшениемпоследудо 3,1⋅103–2,0⋅104Бк/кг (ст. 5–8). Наперифериирадиоактивногоследа (ст. 3) ее значения не превышали 2,1⋅102Бк/кг. Результат можно видеть в таблице 9.Таблица 9Содержание 60Со в водной толще зоны эпицентраГлубина, м60Со, Бк/м3Взвешенные формыРастворенная форма0,50,12±0,081,0±0,282,50±0,041,4±0,3926,7±1,78,8±1,2Иными словами, зона аварии остается радиоактивной и по причине слабой динамики вод в этом районе радиоактивность продолжает оставаться высокой. Причем наибольшая радиоактивность отмечается в придонном слое.Сойфер В.Н., Жуков Ю.Н. и Рубцов Н.П. приводят картограмму экспозиционной дозы в зоне эпицентра аварии, представленную на рисунке 11.Рисунок 11. Данные о мощности экспозиционной дозы в августе 1997 года – 1) 10000-635000 мкР/ч, 2) 240-10000 мкР/ч, 3) 60-240 мкР/ч, 4) 40-60 мкР/ч, 5) 10-40 мкРч Рас РасАвторы отмечают, что основная масса радиоактивных веществ в бухте захоронена в поверхностном слое донных отложений (10-30 см), а основным загрязнителем является 60Со. Авторы также отмечают «вялый» гидродинамический ежим, а также то, что большая часть 60Со в зоне аварии находится в крупных тяжелых «горячих» частицах. Распределение радионуклидов на подводном следе вдоль юго-западного побережья бухты быстро снижается – с удалением от эпицентра к створу показатель падает в 104 – 105 раз. Концентрация 60Со и 137Сs в воде хоны эпицентра аварии близка к фоновой и составляет 1,2-4,2 Бк/м3. Иными словами, большая часть радиоактивных веществ сейчас находятся в донных отложениях.Подводя итоги, можно отметить, что большое значение для безопасности региона имеет изучение последствий произошедших аварий. Это касается не только аварии в бухте Чажма, но и других объектов. На сегодняшний день исследователи отмечают ,что основная доля радионуклидов, выброшенных в результате аварии, сконцентрирована в донных отложениях в районе аварии (в бухте Чажма), в Уссурийском заливе в месте входа дунайского радиоактивного следа и в самом дунайском радиоактивном следе, который пересекает весь Дунайский полуостров от бухты Чажма до Уссурийского залива. Постепенно, в результате миграционных процессов, происходит разбавление, размывание донных отложений, а также проникание радионуклидов в более глубокие слои почвы в районе дунайского радиоактивного следа. Эти процессы сегодня слабо изучены, что требует дополнительных усилий. Причины тому – существующие проекты по использованию бухты, а также важность отслеживания происходящих изменений с целью моделирования возможных последствий подобных аварий, выстраивания адекватной системы защиты от техногенного радиоактивного загрязнения в случае аварий как на подводных атомных лодках, так и в других источниках, например в хранилищах.На наш взгляд очень важно создать систему мониторинга, которая включала бы в себя автоматические датчики, а также регулярные изыскания. Это позволило бы отслеживать процессы распространения радионуклидов в динамике.К большому сожалению, на территории Приморского края располагается несколько объектов, схожих с изучаемым. Так, на рисунке 12 указано место расположения промплощадок Дальневосточного центра по обращению с радиоактивными отходами «ДальРАО». Можно видеть, что вблизи от бухты Чажма, которая остается зараженной радионуклидами, располагаются: бухта Сысоева и бухта Разбойник, в которых располагаются промышленные площадки по обращению с ядерными отходами. Основные объекты располагаются в бухте Разбойник на мысе Устричный, который вмешает в себя пункт временного хранения и пункт долговременного хранения реакторных отсеков. В бухте производится хранение как реакторных отсеков после утилизации атомных подводных лодок, так и аварийных лодок на плаву. Здесь же утилизируются суда атомно-технологического обслуживания. Сюда свозятся блоки со всеми Приморья. Так, в 2017 году в бухту с помощью судна Трансшельф было доставлено 12 трехсекционных блоков. Этот процесс продолжается и сегодня. Своей очереди ждет еще 9 таких блоков.Севернее Дунайского полуострова располагается бухта Большой Камень с одноименным городом. Здесь располагается Дальневосточный завод «Звезда», который занимается ремонтом лодок. Рисунок 12. Схема расположения промплощадок бухты Сысоева и бухты Разбойник отделения Фокино: 1,2 – горизонтали рельефа, 3 – поверхностные водотоки, 4 – поверхностные пересыхающие водотоки, 5 – овраги и уступы, 6 – автодорога, 7 – железная дорога, 8 – грунтовая дорога, 9 – границы промплощадок, 10 – здания и сооружения, 11 – болота, 12 – лесной массив, 13 – поверхностные воды, 14 – поселок ДунайИменно сюда 28.07.2010 года была доставлена аварийная лодка К-431, авария на которой произошла в бухте Чажма.Таким образом, авария, которая произошла в бухте Чажма может повториться, что приведет к заражению большой территории Приморья. Моделирование возможного ущерба и, как следствие, выявление мер по предупреждению вреда жизни и здоровью населения, невозможно провести без понимания процессов, которые происходят при авариях.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ рамках проведенного исследования были изучены проблемы содержания радионуклидов в грунте бухт полуострова Дунай в местах отдыха и оценено их потенциальное влияние на организм человека.В результате проведенного исследования были сделаны следующие выводы:Ионизирующее излучение пагубно воздействует на организм человека. Качественные характеристики такого воздействия зависят от вида излучения, места его локализации, продолжительности. В ряде случаев изменения обратимы, часто они ведут к тяжелым заболеваниям, смерти пациента. Авария в бухте Чажма произошла по причине человеческого фактора. Как следствие произошел существенный выброс радиоактивного материала, который осел на территории бухты, Дунайского полуострова, Уссурийского залива.Одним из эффективным методов изучения γ-излучения является γ-спетрометрия, основанная на регистрации энергии γ-квантов и позволяющая определить концентрацию тех или иных радионуклидов. Дунайский радиоактивный след сегодня продолжает активно изменяться, он охватывает не только сушу, но и заходит в Уссурийский залив. Изучение Дунайского радиоактивного следа сегодня не проводится, что может привести к заражению все новых территорий, причинению еще большего ущерба окружающей среде, нанесению вреда жизни и здоровью населения.Очень важно регулярно проводить исследования в данной области, желательно с привлечением автоматических систем наблюдения, например сети автоматических станций γ-спектрометрии, центром обработки получаемой информации. Поскольку подобных объектов в Приморье много, следует распространить работы системы и на них в том числе. Таким образом, цель и задачи работы выполнены.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВАварийная АПЛ К-431 доставлена для утилизации на завод «Звезда» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://lenta.ru/news/2010/07/28/submarine/ (дата обращения: 31.01.2020).Актуальная радиобиология: курс лекций/ Л.А. ильин. – М.: Изд. доп. МЭИ, 2015. – 236 с.БайсоголовГ.Д. Клиническая картина острой лучевой болезни и состояние кроветворения при ней// Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра), 2000. – №S1. – С. 9-13. Баранова А.А. Радиационная биофизика: лабораторный практикум. – Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2018. – 100 с.Баранова А.А. Радиационная биофизика: лабораторный практикум/ А.А. Баранова. – Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2018. – 100 с.Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие/ В.Б. Муравченко, С.А. Ковалев, С.С. Коннова, Д.Р. Ишумбаева. – Омск: Изд-во Ом.гос. ун-та, 2010. – 388 с.БекманИ.Н. Радиоактивность и радиация. Радиохимия. Том 1: учебное пособие/ И.Н.Бекман. – МО, Щелково: Издатель МархотинП.Ю. 2011. – 398 с.Бойко В.И. Ядерный топливный цикл и режим распространения: учебное пособие/ В.И. Бойко, Д.Г. Демянюк, Д.С. Исаченко. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 104 с.Борисов А.В., СалкоД.А. Методы применения донного γ-спектрометра// Известия Южного Федерального университета. Технические науки, 2006. – Т.67. – №12. – С. 55-59. БурлаковаЕ.Б, Конрадов А.А., Мальцева Е.Л. Действие сверхмалых доз биологически активных веществ низкодозированных физических факторов// Химическая физика, 2003. – Т.22. – №2. – С. 21-40В Приморье доставили 12 реакторных блоков атомных субмарин, выведенных из состава ВМЫ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://vestiprim.ru/news/ptrnews/55016-v-primore-dostavili-12-reaktornyh-blokov-atomnyh-submarin-vyvedennyh-iz-sostava-vmf.html (дата обращения: 31.01.2020).Визир В.А. Острая лучевая болезнь. Клинические формы острой лучевой болезни. Клиника, диагностика: учеб.-метод. пособие к практическим занятиям по внутренней медицине/ В.А. Визир, А.С. Садомов, А.В. Демиденко. – Запорожье: ЗГМУ, 2015. – 54 с.Внутренние болезни. военно-полевая терапия: учебное пособие/ Под ред. проф. А.Л. Ракова и проф. А.Е. Сосюкина. – СПб.: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2003. – 384 с.Гребенюк А.Н., Стрелова О.Ю., ЛегеваВ.И., Степанова Е.Н. Основы радиобиологии и радиационной медицины: учебное пособие. – СПб.: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2012. – 232 с. ЕкидинА.А., ВасяновичМ.Е., Наливайко А.В. Применение гамма-спектрометрии для выявления техногенного загрязнения почвы ураном// Принципы экологии, 2013. – №2(6). – С. 29-35. Ильин Л.А. Радиационная гигиена/ Л.А. Ильин, И.П. Коренков, Б.Я. Наркевич. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2017. – 416 с.Калистратова В.С., Беляев И.К., ЖороваЕ.С., НисимовП.Г., Парфенова И.М., Тищенко Г.С., Цапков М.М. Радиобиология инкорпорированных радионуклидов/ под ред. В.С. Калистратовой. – М.: издательство ФМБЦ им. А.И. БуранзянаФМБА России, 2012. – 464 с.Кислов А.Н. Атомная и ядерная физика: учебное пособие/ А.Н. Кислов. – Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2017. – 271 с.Кондратьев И.И., ЛишавскийС.С. Радиоактивное загрязнение полуострова Дунай (Приморский край) в свете перспектив строительства промышленных объектов на его территории// Вестник ДВО РАН, 2017. – №4. – С. 96-104.КотеровА.Н. От очень малых до очень больших доз радиации: новые данные по установлению диапазонов и их экспериментально-эпидемиологические обоснования// Медицинская радиобиология и радиационная безопасность, 2013. – Т.58. – №2. – С. 5-21.КраснюкВ.И., Кончаловский М.В., Устюгова А.А. Клинические особенности подострого течения лучевой болезни// Саратовский научно-медицинский журнал, 2014. – Т.10. – №4. – С. 858-862. ЛембергВ.К. Патологическая анатомия при хронической лучевой болезни// Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра), 1995. – №5. – С. 54-60. Мастрюков Б.С.Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник для студ.высш. учеб.заведений. –2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. –336 с.Мортиролог подводных катастроф, 10 августа 1985 г. К-431 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.deepstorm.ru/DeepStorm.files/45-92/articl/431.htm (дата обращения: 27.01.2020).Наш ответ Чемберлену [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.biblioatom.ru/evolution/istoriya-osnovnyh-sistem/istoriya-reactorov/vm-a/ (дата обращения: 27.01.2018).Отчет по экологической безопасности за 2018 год. Дальневосточный центр по обращению с радиоактивными отходами «ДальРАО» [Электронный ресурс]. - http://rosrao.ru/assets/lib/assets/lib/18/RosRAO_Eco_Report-2018_DalRAO.pdf (дата обращения: 31.01.2020).Отчет по экологической безопасности за 2018 год. Дальневосточный центр по обращению с радиоактивными отходами «ДальРАО» [Электронный ресурс]. - http://rosrao.ru/assets/lib/assets/lib/18/RosRAO_Eco_Report-2018_DalRAO.pdf (дата обращения: 31.01.2020).Патофизиология лучевой болезни: учебное пособие/ В.Н. Цыган, А.И. Казаченко, М.В. Куправа. – СПБ.: Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, 2017. – 63 с.Платонов А.Г. Лучевая болезнь человека. Детерминированные и стохастические, соматические и генетические эффекты облучения. Дозовые кривые выживаемости клеток. Теория мишени. Прямое и непрямое (косвенное) воздействие ионизирующего излучения. Радиолиз воды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.bio.msu.ru/res/DictionaryAttachment/208/DOC_FILENAME/MFK_2015_vesna_Izlucheniya_4.pdf (дата обращения: 26.01.2020).Росатом вывез 12 реакторных блоков утилизируемых АПЛ с Камчатки [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://nuclear-submarine-decommissioning.ru/node/993 (дата обращения: 31.01.2020).Сапожников Ю.А. Радиоактивность окружающей среды: теория и практика/ Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н. Калмыков. – 2-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. – 288 с.Сергеев А.Ф., Иванова Е.П., Михайлов В.В., Гладких Р.В., Горшкова Н.М., Горячев В.А., Киселев В.И., Слинько Е.Н., МожеровскийА.В., ДударевО.В., БоцулА.И., Астахов А.С. Распределение сапрофитных бактерий в зоне радиационной аварии в бухте Чажма (Японское море)// Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук, 2009. – №6. – С. 74-83.Сойфер В.Н., Андреев Д.В., Жуков Ю.Н. Прогноз развития загрязнения окружающей среды прибрежной территории и акватории Дальнего Востока России под воздействием радиационного фактора и промышленной антропогенной нагрузки в условиях катастроф// Метеорология и гидрология, 2009. – №8. – С. 52-61. Сойфер В.Н., Жуков Ю.Н., Рубцов Н.П. Численная оценка воздействия судовых гребных винтов на донные осадки в зоне ядерной аварии в бухте Чажма// Метеорология и гидрология, 2003. – №3. – С. 55-63.Спектрометрия γ-излучений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://profbeckman.narod.ru/radiometr.files/L5_4.pdf (дата обращения: 27.01.2020).Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб.пособие для вузов. – 11-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 560 с.Усманов С.М. Радиация: Справочные материалы. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 176 с.Храмцов В.М. Почему ядерная катастрофа в Приморье не предупредила Чернобыль?// Военно-технический альманах Тайфун, 1999. – №4(16) – С. 13-15.Яндекс Карты [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://yandex.ru/maps/?from=tabbar&ll=132.541301%2C42.888494&source=serp_navig&z=12 (дата обращения: 26.01.2020).