CC BY
205
УДК 528.9: 504.53 + 615.1 + 631.4
Т. В. Андрияшина, Е. А. Саратовских, М. А. Чижова,
И. В. Чепегин
СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВЕ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Ключевые слова: Чернобытьская АЭС, загрязнение почвы, радионуклиды, мощность дозы у-излучения.
Обследованы площадки: Дросково Покровского, Коровник Залегощенского, Домнино и Куракино Свердловского, Красная Слободка Глазуновского, Лубянки Дмитровского, «Елочка» и Репнино Болховского районов Орловской области. Максимальный уровень мощности дозы у-излучения 20 мкР/ч (на высоте 1,0 м над землёй) установлен на площадках Коровник, Домнино, Репнино. Определено содержание радионуклидов 137Cs, 40K, 226Ra и 232Th в пробах почв. Показано, что преобладающим радионуклидом на всех площадках является 40K (от 0,48 до 0,70 кБк/кг). Содержание 137Cs наибольшее на площадках Коровник (0,627 кБк/кг) и Домнино (0,609 кБк/кг).
Key words: chernobyl atomic power plant, soil contamination, radionuclides, gamma-radiation dose rate.
Next grounds are surveyed, namely: Droskovo (Pokrovskii district), Korovnik (Zalegoshchenskii), Domnino and Kurakino (Sverdlovskii), Krasnaya Slobodka (Glazunovskii), Loubyanki (Dmitrovskii), the camp "Elochka" and Repnino (Bolkhovskii) of the Orel region. A maximum level of the gamma-radiation dose rate is 20 fR/h (at a height of 1.0 m above ground level) over Korovnik, Domnino, and Repnino grounds; the values higher than 15 fuR/h at a height of 0.1m were recorded over all grounds. The content of 137Cs, 40K, 226Ra, and 232Th radionuclides in soil samples is determined. 40K is shown to be a dominating radionuclide over all grounds (480 to 700 Bq/kg). The 137Cs content is greatest over both Korovnik (627.0 Bq/kg) and Domnino (609.0 Bq/kg) grounds.
Введение
В результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. оказались загрязнёнными радионуклидами почти 2 млн га земель сельскохозяйственного (с/х) назначения. Основным радионуклидом, определяющим уровень загрязнения на территории Орловской области, является 137Сб - активный мигрант в системе почва-растение [1,2]. Процесс естественного распада радионуклидов за прошедшие годы привёл к существенному снижению радиационного фона [3-5]. Однако, радиоактивное загрязнение некоторых территорий и повышенный фон у-излучения - по-прежнему сохраняются [6,7].
Цель данной работы состоит в определении уровня остаточной радиации, преобладающих радионуклидов в ряде районов Орловской области через 25 лет после Чернобыльской аварии.
Объекты и методы исследования
Экспедицию в Орловскую область проводили с 12 по 15 мая 2010 г. Выбор мест для анализа содержания металлов и радионуклидов осуществляли согласно Атласа современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Белоруссии [3]. Критерием служили различные начальные (по состоянию на лето 1986 г.) уровни загрязнения. Замеры выполняли на 9 площадках, вблизи 8 сёл и деревень в 6 районах Орловской области.
Координаты мест отбора проб почвы приведены в табл. 1.
Для отбора проб почв выбирали плоский участок целинной - ранее не паханной земли на пологом склоне. Как правило, с уклоном местности к реке, дороге или пруду. Угол наклона колебался от 5 до 10 градусов. Пробы почв отбирали «конвертом» [8], со стороной 100 м. В каждой точке проводили по 5 измерений.
Измерения мощности экспозиционной дозы (МЭД) проводили на высоте 1,0 м над поверхностью земли с помощью дозиметра широкодиапазонного носимого ДРГ-01Т, предназначенного для измерения мощности амбиентного эквивалента дозы МАД у-излучения, производства ОАО «Импульс» г. Пятигорск, (Россия).
Таблица 1- Координаты места отбора проб почвы
№ пробы Населенный пункт Координаты средней точки
широта (с.ш.), долгота (в.д.)
1 с. Дросково, целина, чернозем Ш 52029’13,5” Д 037°03’15,2”
2 с. Коровник, целина, чернозем Ш 52°47’10,1” Д 036046’44,8”
3 с. Домнино, целина, чернозем Ш 52047’17,1”; Д 03 6023’18,7”
4 с. Куракино, целина, чернозем Ш 52036’18,7” Д 036026’44,5”
5 с. Красная Сл., целина, серая лесная Ш 52028’59,8” Д 036026’03,5”
6 с. Красная Сл. Гла-зуновский, пашня Ш 52028’58,3” Д 036026’12,9”
7 с. Лубянки, целина, серая лесная Ш 52033’52,9” Д 03 5025’016”
8 П/лагерь Елочка Болховск, целина, серая лесная Ш 53022’27,4” Д 036007’51,8”
9 с. Репнино, пашня Ш 53031’23,2” Д 036010’29,6”
Измерения активности радионуклидов в счётных образцах проводили согласно методикам, приведённым в [10-12].
Из каждой предварительно подготовленной пробы отбирали объединённую пробу массой 2 кг.
Пробу прокаливали целиком при температуре 400°С в течение 6 ч до полного удаления органического вещества, периодически пробу вынимали из печи и перемешивали. Высушенную таким образом пробу, измельчали в фарфоровой ступке и просеивали через сито с диаметром отверстий 2' 10-3 м. Часть пробы массой 1 кг дополнительно прокаливали при температуре 558°С в течении 6 ч для определения активности стронция.
Гамма спектрометрию отобранных проб почв выполняли с помощью комплекса универсального спектрометрического на основе сцинтилляци-онных детекторов, предназначенного для спектрометрии и радиометрии ионизирующих излучений УСК «Гамма Плюс», производство ЗАО «НТЦ Экс-пертцентр», г. Москва, (Россия), согласно методике [13-15].
Обсуждение результатов
Широкий охват территории был вызван желанием сравнить радиационную обстановку мест с разным начальным уровнем загрязнения. Для сравнения отбирались образцы почв с целинных и пахотных участков. Как видно из табл. 1, образцы отличались по типу почвы - это один из важнейших параметров для характеристики состояния с/х угодий.
В табл. 2 приведены величины уровня мощности у-излучения в мае 2010 г.. Из рис. 1 видно, что падение уровня у-излучения в течение 25 лет после аварии на ЧАЭС происходило не равномерно. В областях с начальным загрязнением 50-80 мкР/ч, таких как Дросково, Коровник, Куракино уровень излучения упал в 3-5 раз. А в местах с высоким начальным загрязнением - более 200 мкР/ч, таких как «Елочка» и Репнино уровень излучения упал в 13-17 раз.
о п
У 250-
с£
5 200.
О 150-
_п_
■ I' I ■ I' I' I' I' I ■ I ■ I' I' I' I' I ■ I' I' I' I'
9 8 3 7 5(6) 4 2 1
номера образцов Рис. 1 - Диаграмма изменения мощности дозы гамма излучения от времени: тёмная область - в июне 1986 года [3]; светлая - в мае 2010 года
Наименьший уровень мощности экспоненциальной дозы у- излучения на уровне 1,0 м от поверхности почвы наблюдался на площадке Кр. Слободка. Здесь он вплотную приблизился к фоновым и составил 12,4 мкР/ч. Этот уровень ионизирующего излучения оказался несколько ниже, чем на площадке Дросково. Наибольший уровень мощности
дозы у-излучения зарегистрирован на площадках Коровник, Домнино, «Елочка» и Репнино - около 20 мкР/ч. Согласно имеющимся данным [7], до аварии, например, в Глазуновском районе МЭД у-излучения составляла порядка 13,0 мкР/ч.
Считается [9], что естественный фон создаёт 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 над значением в 1 мЗв/год. Такой уровень мощности экспозиционной дозы для населения, постоянно проживающего на данной территории, определяется нормативными документами [16], как предел дозы облучения. Годовой уровень дозы радиации, получаемой населением этих сёл, составляет порядка 1,80 мЗв/год. Облучение населения в результате радиоактивного загрязнения окружающей среды на других обследованных площадках (образцы №№ 1, 4, 5, 7) составляет 1,3 мЗв/год, существенно ниже, однако, также превышает норму [16].
С момента аварии на ЧАЭС прошло 25 лет. Однако в отношении живых организмов действие ионизирующей радиации остаётся главным фактором экологической опасности. Облучение носит комбинированный характер - сочетание внешнего и внутреннего облучения [17,20]. Получаемая организмом доза суммируется с ранее полученной, а находящиеся в организме радионуклиды оказывают поражающее действие до их полного распада. Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ), Научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН) в своих оценках исходят из научных данных о беспороговом действии радиации, предполагающем, что облучение в любой отличной от фонового уровня дозе, связано с риском.
Для оценки вклада 137Сб в радиоактивное загрязнение обследованных территорий производили измерение содержания в почвах основных естественных радионуклидов литогенного происхождения. В табл. 2 представлены результаты измерения активности у-излучения (А), отобранных в экспедиции образцов почв и погрешности измерения (Р). Наибольшее загрязнение 137Сб установлено на площадках Домнино и Коровник, оно составляет ~ 0,61-0,63 кБк/кг. Массовая удельная активность радиоцезия на этих площадках приближается к суммарной активности 40К, 226Яа и 232ТЪ. Содержание 137Сб минимально на площадке Куракино = 0,091 кБк/кг. По сравнению с уровнем загрязнения в доаварийный период (0,12 нКи/кг = 4,44 Бк/кг в Свердловском районе) [7], содержание 137Сб в почвах остаётся весьма высоким.
Естественные радионуклиды литогенного происхождения: 40К, 226Яа, 232ТИ широко распространены в природе. Их активность зависит, в большей степени, от измеряемого субстрата и, возможно, не связана с выбросами ЧАЭС. Как видно из табл. 2, на площадке около села Дросково активность 22&Яа минимальна и составляет 3 Бк/кг. На других площадках активность у-излучения 226Яа в
50-
0
Таблица 2 - Величины мощности эквивалентной дозы у-излучения и активности радионуклидов образцов почв (А)
№ Населенный МЭД у-излучения 1м Активность радионуклидов образцов почв (А),
про- бы пункт над землёй, мкР/ч
А 137Cs, A 40K, А 226Ra, Бк/кг А 232Th, Бк/кг
min max среднее кБк/кг кБк/кг
1 с. Дросково 9,0 18,0 14,08 0.098±0.02 0.527±0.13 3.1±0.6 31.6±8.0
2 с. Коровник 17,0 27,0 20,12 0.627±0.11 0.670±0.16 93.0±23.0 56.7±11.9
4 с. Куракино 12,0 20,0 15,36 0.091±0.03 0.598±0.14 25.3±6.3 31.2±8.6
5 Кр. Слободка 11,0 18,0 12,32 0.104±0.03 0.477±0.12 15.0±4.0 42.5±10.6
6 Кр. Слободка 8,0 18,0 12,44 0.110±0.03 0.581±0.14 19.8±5.0 58.0±14.0
7 с. Лубянки 9,0 20,0 14,68 0.378±0.08 0.686±0.14 99.1±25.0 53.6±12.3
3 с. Домнино 17,0 23,0 19,76 0.609±0.11 0.705±0.17 152.7±37 58.4±14.1
8 п/л «Елочка» 13,0 22,0 17,84 0.250±0.05 0.563±0.13 21.4±5.1 28.6±6.2
9 с. Репнино 15,0 24,0 19,16 0.317±0.06 0.648±0.15 37.0±9.3 41.8±9.4
образцах несколько выше - от 15 до 99 Бк/кг. Максимальное содержание 226Яа установлено на площадке Домнино 0,153 кБк/кг. Количество 232ТЪ во всех образцах оказалось весьма близким, и колеблется от 30,0 до 60,0 Бк/кг.
На всех обследованных площадках удельная активность 40К выше, чем других радионуклидов, в том числе 137Сб, табл. 2. В пробе, отобранной на площадке Куракино содержание 40К в 6 раз выше, чем 137Сб. В пахотном слое на площадке Кр. Слободка (образец №6) содержание 40К на 22% выше, чем в образце №5, отобранном на целинной почве. Содержание доминирующего естественного радионуклида 40К во всех пробах колеблется в узком интервале - от 0,48 до 0,71 кБк/кг, что близко по значению (0,45 - 0,50 кБк/кг) к усредненным показателям для серых лесных и черноземных почв [18]. Существенное превышение содержания 40К в почве над до аварийными значениями, опасно тем, что он активно поглощается организмом из окружающей среды [19]. В различных органах человека может накапливаться до концентрации 20-120 Бк/кг.
Анализ радиационной нагрузки от всех идентифицированных радионуклидов в пробах почв (А 137Сб, А 40К, А 226Яа, А 232ТИ) показывает, что наименьшее содержание радионуклидов характерно для площадки Кр. Слободка, целина. Радиационная обстановка здесь несколько лучше, чем на площадке Дросково, имеющей минимальную исходную дозу и взятой нами за контрольный образец.
Очевидно, что уменьшение величины МЭД и содержания радионуклидов обусловлено происходящим радиоактивным распадом. Возможной причиной нормализации радиоэкологической обстановки в этих регионах является проведение мероприятий по реабилитации загрязнённых почв [7]. Важным фактором является экранирование ионизирующего излучения почвой вследствие нисходящей вертикальной миграции радионуклидов по профилю почвы - хорошая проницаемость, мало гумуса, отсутствие слоев глины, - способствовало проникно-
вению радионуклидов в более глубокие слои почвы и подземные воды.
Выводы
Таким образом, радиоэкологическое обследование почв Орловской области, выполненное в 2010 г. показало, что с момента Чернобыльской аварии произошло значительное снижение уровня радиационного излучения на всей территории. На площадке Красная Слободка уровень мощности гамма-излучения, практически, достиг фоновых значений. Однако, на площадках Коровник, Домнино, Репнино, Ёлочка, - по-прежнему значительно превышает допустимые нормы (около 20 мкР/ч). Годовой уровень дозы радиации, получаемой населением всех обследованных сёл (1,8 мЗв/год) превышает норму.
Загрязнение почв радиоактивным цезием на территории Орловской области существенно варьирует. Наиболее загрязнены 137Cs площадки Домнино, Коровник, Лубянки, Репнино, Ёлочка.
Полученные результаты показывают необходимость проведения в Орловской области систематических радиоэкологических наблюдений: дозиметрических, плотности радиоактивного загрязнения, наличия радионуклидов в воде и продукции сельского и лесного хозяйства, а также состояния здоровья населения.
Литература
1. Бердоносов С.С., Сапожников Ю.А. Ионизирующее излучение и окружающая среда // Соросовский образовательный журнал, Химия. 2001. Т. 7. № 2. С. 40-46.
2. 2 Черных Н.А., Овчаренко М.М. Тяжёлые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. М.: Агроконсалт. 2002. 200с.
3. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Белоруссии. М: Минск. 2009 / Под ред. Израэля Ю.А. и Богдевича И.М. / М: Минск: 2009. фонд «Инфрасфера» - НИА «Природа». 2009. 140с.
4. Израэль Ю.А., Квасникова Е.В. Коллекция географических изображения полей радиоактивного загрязнения // Известия РАН. Сер. географ. 2007. № 5. С. 7-17.
5. Квасникова Е.В., Жукова О.М., Гордеев С.К., Константинов С.В., Киров С.С., Лысак А.В., Манзон Д.А. Цезий- 137 в почвах ландшафтов через 20 лет после аварии на Чернобыльской АЭС // Известия РАН. Сер. географ. 2009. № 5. С.66-83.
6. Бязров Л.Г., Гонгальский К.Б., Пельгунова Л.А., Тиунов А.В. Изотопный состав углерода (5 13C) талломов лишайников в лесах вблизи Чернобыльской АЭС // Ра-диац. биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50. № 1. С. 98105.
7. Нечаев Л.А., Баранов В.М., Торубаров Н.П. Мелиорация земель в адаптивно-ландшафтном земледелии центральной лесостепи ЦЧО. Орёл: ФГУ Управление «Орелмелиоводхоз». 2004. 472с.
8. Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС / Под ред. К.П. Махонько. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. 264с.
9. Василенко О.И., Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Селиверстова Ж.М., Шумаков А.В. Радиация. М.: Изд-во МГУ. 1996. 357c.
10. Методика радиационного контроля. Радиоактивность почв. Отбор и подготовка проб при проведении радиационно-экологического мониторинга. МРК - РЭМ - 69 - 00. М.: МосНПО «РАДОН». 2000.
11. 11/Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523 -09. Москва. 2009. 69с.
12. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (0СП0РБ-99/2010). СП 2.6.1.261210. Москва. 2010. 68с.
13. Инструкции и методические указания по оценке радиационной обстановки на загрязнённой территории. М.: Госкомгидромет. 1989. 118с.
14. Методика измерения активности бета-излучающих радионуклидов в счётных образцах с использованием программного обеспечения «Прогресс». ГП «ВНИИФ-ТРИ». 2002. 25с.
15. Методика измерения активности радионуклидов в счетных образцах на сцинтилляционном гамма-спектрометре с использованием программного обеспечения «Прогресс». ГП «ВНИИФТРИ». 1996. 41с.
16. Правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. / ред. чл-корр Ю.А. Золотов. 1984. 303с.
17. Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. Сельскохозяйственная радиология. СПб.: Лань. 2011. 416с.
18. 18 Почвоведение. Учеб. для ун-тов. В 2 ч./Под ред. В. А. Ковды, Б. Г. Розанова. Ч. 1. Почва и почвообразование /Г. Д. Белицина, В. Д. Васильевская, Л. А. Гришина и др. М.: Высш. шк. 1988. 400 с.
19. Юдинцева Е.В., Левина Э. М. О роли калия в доступности 137Cs растениям // Агрохимия. 1982. № 4. С. 75-81.
20. Андрияшина Т.В., Шильникова Н.В. Воздействие радиоактивного загрязнения на окружающую среду/ Т.В. Андрияшина., Н.В.Шильникова //Вестник Казан. технол. ун-та. - 20011. - Т. 14, № 10. - С. 39-44.
© Т. В. Андрияшина - ст. препод. каф. промышленной безопасности КНИТУ, Е. А. Саратовских - д-р биол. наук, проф. той же кафедры; М. А. Чижова - канд. хим. наук, доц. той же кафедры; И. В. Чепегин - канд. техн. наук, проф. той же кафедры, prombez@knitu.ru.
