Мониторинг экологического состояния природных объектов на территории Орловской области через 25 лет после аварии на Чернобыльской АЭС

 

Андрияшина Т. В., Чижова М. А., Чепегин И. В., Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия

Саратовских Е. А., Институт проблем химической физики Российской академии наук, Черноголовка, Московская обл., Россия

Казьмин В. М., Мартынова В. Ф., Центр химизации и сельскохозяйственной  радиологии «Орловский», Орел, Россия

 

Авария, произошедшая в 2011 г. в Японии на АЭС «Фокусима I», обострила внимание ученых и общественности к вопросам безопасности работы атомных электростанций. В этой связи постоянно проводится сравнение с трагедией в Чернобыле в 1986 г. Безусловно, особый интерес вызывают отдаленные последствия заражения территорий.

 

В качестве объекта исследования выбрана Орловская область, поскольку это один из регионов, наиболее пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС. С другой стороны, в научной литературе состояние его природных объектов представлено по сравнению с другими областями в меньшей степени.

 

Цель данной работы состоит в определении уровня остаточной радиации и радионуклидов в почве ряда районов Орловской области.

 

Нами с 12-го по 15-е мая 2010 г. были обследованы следующие площадки (в скобках указаны районы Орловской области): Дросково (Покровский); Коровник (Залегощенский); Домнино и Куракино (Свердловский); Красная Слободка (Глазуновский); Лубянки (Дмитровский); Елочка и Репнино (Болховский).

 

На географической карте области (рис. 1) места отбора проб отмечены цифрами.

 

Рис. 1. Карта Орловской области

 

Выбор мест проведения исследований объясняется, в первую очередь, желанием сравнить радиационную обстановку на территориях с разным уровнем ионизирующего излучения в настоящее время и в 1986 г.

 

Для отбора проб почв выбирали открытый плоский участок целинной земли на пологом склоне, как правило, с небольшим уклоном к реке, дороге или пруду, не подвергавшийся ранее вспашке или перекопке. Пробы почв отбирали «конвертом» со стороной 100 м в 10 точках. Отбор производили цилиндрическим пробоотборником диаметром 10 см на глубину 10 см. В лаборатории образцы почв с каждой конкретной площадки смешивали и получали объединенную пробу, которую сушили до воздушно-сухого состояния и после удаления посторонних включений измельчали на мельнице.

 

На момент проведения измерений весовая влажность почв на исследованных участках (таблица) колебалась в достаточно узком интервале от 11,6 до 14,8 % и не могла существенно повлиять на сопоставимость результатов дозиметрических измерений на различных площадках.

 

Мощность экспозиционной дозы (МЭД) измеряли на высоте 1 м от поверхности земли. Проводили по 5 измерений в каждой точке. Использовали дозиметр ДРГ-01Т производства ОАО «Импульс». Погрешность измерений не превышала 30 %.

 

 

Места проведения исследований, МЭД в 1986 и 2010 гг., характер и влажность почв, содержание  ¹³⁷Cs и ⁴⁰K в верхнем 10-сантиметровом слое почвы 

 

                                                        * Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС

                                                         на пострадавших территориях России и Белоруссии.

 

В мае – июне 1986 г. для обследованных регионов наблюдалось 6-кратное варьирование МЭД. На момент проведения обследования в 2010 г. МЭД существенно уменьшилась. Для исследованных участков снижение составило от 3 до 16 раз. На площадке Красная Слободка уровень ионизирующего излучения вплотную приблизился к фоновому (12,4 мкР/ч). Например, в Москве общий фоновый уровень радиации равен в среднем 11 мкР/ч (Рыбальский Н. Г. и др.).

 

В то же время на площадках Коровник, Домнино, Репнино, Елочка доза гамма-излучения составляет около 20 мкР/ч. Считается (Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС), что естественный фон создает мощность эквивалентной дозы от 0,05 до 0,15 мкЗв/ч (5–15 мкР/ч). Таким образом, на площадках Коровник, Домнино, Елочка и Репнино зарегистрировано превышение уровня радиации по сравнению с нормативным значением 1 мЗв/год для населения, постоянно проживающего на данной территории (Правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений). Годовой уровень дозы радиации, получаемой населением этих сел, составляет около 1,80 мЗв/год. Облучение населения на других обследованных площадках (Дросково, Куракино, Красная Слободка (целина), Лубянки) составляет 1,3 мЗв/год, что существенно ниже, однако также превышает норму.

 

Для оценки вклада ¹³⁷Cs в радиоактивное загрязнение обследованной территории устанавливали содержание в почвах основных естественных радионуклидов литогенного происхождения. Их активность в образцах измеряли с использованием универсального спектрометрического комплекса УСК «Гамма Плюс» с программным обеспечением «Прогресс-2000».

 

По полученным данным, ¹³⁷Cs наиболее загрязнены площадки Домнино и Коровник (~ 610–630 Бк/кг). Массовая удельная активность радиоцезия на этих площадках приближается к суммарной активности ⁴⁰K, ²²⁶Ra и ²³²Th. Однако по сравнению с территориями, которые были мало затронуты чернобыльскими выпадениями, содержание ¹³⁷Cs в почвах даже наименее загрязненных исследованных участков существенно выше.

 

Площадка Домнино расположена в непосредственной близости от площадки Становой Колодезь, которая была обследована в 2007 г. (Квасникова Е. В. и др.). По данным этой работы, загрязнение пахотной почвы ¹³⁷Cs колебалось в пределах 500–667 Бк/кг. На целинных участках, расположенных на склонах холмов и в балке, средняя плотность загрязнения составляла 783 Бк/кг (4,7 Ku/км²). Наши результаты (см. таблица) согласуются с приведенными выше.

 

По данным, полученным в 2010 г. на территории учебно-опытного почвенно-экологического центра «Чашниково» МГУ им. М. В. Ломоносова (Московская область) этот показатель для верхнего 10-сантиметрового слоя составил около 20 Бк/кг (Бадави В. М. Г.).

 

Отметим достаточно узкий интервал колебания доминирующего естественного радионуклида ⁴⁰K — от 477 до 705 Бк/кг, что близко к аналогичным усредненным показателям (450–500 Бк/кг) для серых лесных и черноземных почв (Ковда В. А., Розанов Б. Г.).

 

Отмеченные факты — прямое следствие не только радиоактивного распада, но и  нисходящей вертикальной миграции радионуклидов по профилю почвы и все усиливающегося экранирования ионизирующего излучения почвой.

 

Для оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов вниз по профилю почвы на площадке Коровник (на участке с максимальным уровнем радиационного фона, зафиксированным на момент проведения исследований) нами выполнен послойный отбор образцов почвы с разной глубины залегания. Помимо пробы поверхностного слоя толщиной 10 см, начиная с глубины 30 см от поверхности, через каждые 5 см до глубины 75 см отбирали пробы слоев почвы толщиной по 5 см.

 

Данные, представленные на рис. 2а, показывают, что со времени аварии 1986 г. произошло значительное перемещение ¹³⁷Cs в глубь почвы. Значения удельного содержания данного радионуклида на глубине 60–70 см достигли 20–26 Бк/кг, т. е. величин этого показателя для поверхностного слоя почвы в регионах, мало затронутых чернобыльскими выпадениями, например в Московской области.

 

 

            Рис. 2. Вертикальный профиль содержания радионуклидов в почвенном горизонте на площадке Коровник Залегощенского района:

почва — целина, черноземно-луговая среднесуглинистая;

координаты точки: N 52^о47'9,8''; E 036^о46'47,9'';

 12 мая 2010 г.

 

С одной стороны, такой процесс можно оценить положительно, поскольку заглубление источника излучения обусловливает существенное снижение радиационного фона. С другой стороны, это может привести к попаданию радионуклидов в грунтовые воды и далее в источники питьевой или технической воды. В нашем случае, очевидно, данный процесс является определяющим. Напомним, что для отбора проб выбраны ранее непаханые участки земли, лесные массивы находились на значительном расстоянии. Однако известно, что радионуклиды совершают «круговорот», перемещаясь из почвы в корни, листья деревьев и с опадом вновь возвращаются на поверхность почвы (Бязров Л. Г. и др.).

 

На рис. 2 представлено вертикальное распределение ⁴⁰K по профилю черноземно-луговой почвы на площадке Коровник. В зависимости от глубины отбора образцов наблюдается постепенное снижение содержания данного радионуклида в почве, что соответствует устоявшимся представлениям о поведении естественных радионуклидов в целом и ⁴⁰K в частности в черноземных почвах.

 

Заключение

Радиоэкологическое обследование почв Орловской области в 2010 г. показало, что с момента Чернобыльской аварии произошло значительное снижение уровня радиационного излучения на всей изученной территории. На площадке Красная Слободка уровень мощности гамма-излучения достиг практически фоновых значений. Однако на площадках Коровник, Домнино, Репнино, Елочка он все еще существенно превышает допустимые нормы. Наряду с радиоактивным распадом, важной причиной снижения уровня радиационного излучения следует считать нисходящую миграцию ¹³⁷Cs в глубь почвы.

 

Содержание и поведение ⁴⁰K в изученных почвах соответствует результатам исследований аналогичных почв, проводившихся ранее.

 

Загрязнение почв радиоцезием на территории области существенно варьирует. Наиболее загрязнены ¹³⁷Cs площадки Домнино и Коровник (~ 610–630 Бк/кг), что должно учитываться при ведении сельскохозяйственных работ. С учетом сохраняющегося в ряде мест высокого уровня загрязнения почв и отмеченной достаточно интенсивной нисходящей миграции радиоцезия определенное внимание следует также уделить контролю  содержания ¹³⁷Cs в воде, используемой для бытовых нужд населения, а также производства сельскохозяйственной и лесной продукции.

 

Неоднородность радиоактивного загрязнения исследованной территории и выраженная динамика процессов, установленная данным обследованием, требуют проведения в Орловской области систематических радиоэкологических наблюдений, причем не только дозиметрических, но и за наличием радионуклидов в воде и продукции сельского и лесного хозяйств.

 

 

Monitoring the Environment State on the Orel Oblast Territory 25 Years after the Chernobyl Nuclear Power Plant Accident 

 

Andriyashina T. V., Chizhova M. A., Chepegin I. V., Kazan National Research Technological University, Kazan, Russia

Saratovskikh E. A., Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Moscow Oblast, Russia

                                                                       Kazmin V. M., Martinova V. F., Center for Chemicalization and Agricultural Radiology «Orlovskiy», Orel, Russia

 

Dosimetric measurements and study of some radionuclide contents in the soil were carried out within the radio-environmental monitoring in rural areas in the Orel Oblast in 2010. The level of exposure dose rate at 1 m above the ground varied in the range from 12.3 to 20.1 mR/hr. It is found that ⁴⁰K is in the range from 477 to 705 Bq/kg, and ¹³⁷Cs – from 91 to 627 Bq/kg in the studied topsoils (10 cm).

 

Сведения об авторах

 

Андрияшина Таисия Викторовна, ст. преподаватель, Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. К. Маркса, 68, Казань, 420015, Россия.  Тел. +7 (843) 231-42-16, факс +7 (843) 238-56-94

Чижова Маргарита Андреевна, канд. хим. наук, доц., Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. К. Маркса, 68, Казань, 420015, Россия. Тел. +7 (843) 231-42-16, факс +7 (843) 238-56-94 

Чепегин Игорь Владимирович, канд. техн. наук, проф., Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. К. Маркса, 68, Казань, 420015, Россия. Тел. +7 (843) 231-42-16, факс +7 (843) 238-56-94. E-mail 

Саратовских Елена Анатольевна, докт. биол. наук, ст. науч. сотр., Институт проблем химической физики Российской академии наук., просп. Семенова, 5,  Черноголовка,  Московская обл., 142432, Россия. Тел. +7 (49652) 212-01, моб. +7 (916) 453-22-57. E-mail 

Казьмин Владимир Михайлович, докт. с.-х. наук, директор, Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Орловский», ул. Молодежная, 7, п. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Россия. Тел. +7 (4862) 40-30-03, факс +7 (4862) 40-37-04. E-mail 

Мартынова Валентина Федоровна, канд. с.-х. наук, руководитель аккредитованного испытательного центра, Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Орловский», ул. Молодежная, 7, п. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Россия. Тел. +7 (4862)-40-30-03, факс +7 (4862) 40-37-04. E-mail