Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ФИЗИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИРНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ФИЗИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИРНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ"

На правах рукописи

(У

ЯКОВЛЕВА Валентина Дмитриевна

ФИЗИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИРНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Специальность 03.00.01 - радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Якутск - 2006

Работа выполнена в физико-техническом институте Государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования «Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Степанов Валерий Егорович (ЯГУ им. М.К. Аммосова, г. Якутск)

Официальные оппоненты: Кандидат физико-математических наук

Васильев Альберт Петрович (МЦЭБ Минатома России, г. Москва) доктор биологических наук Спирин Евгений Викторович (ГНУ ВНИИСХРАЭ, г. Обнинск)

Ведущая организация: ГНЦ Институт биофизики, г. Москва

Защита состоится " М " 2006 г. в /<Г часов на заседании

диссертационного совета Д 006.068,01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии по адресу: 249032, Калужская обл., г. Обнинск, ВНИИСХРАЭ Киевское шоссе, 109 км.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИСХРАЭ.

Автореферат разослан "cU " pCöfiP^uJ) 2006 г. Ученый секретарь диссертационного совет

кандидат биологических наук Шубина O.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На территории Якутии в условиях зоны

многолетней мерзлоты в течение 1974-1987 гг. было произведено 12 подземных ядерных взрывов (ПЯВ), На двух из них, осуществленных на расстояниях 2,5 и 50 км от г. Удачный на объектах "Кристалл" и "Кратои-3", произошли радиоактивные выбросы на дневную поверхность. В целях повышения дебитов нефти и газа на Сред неботу об инском нефтегазовом месторождении, где в настоящее время добываются нефть и газ, было произведено 7 ПЯВ. Следовательно, исследование воздействия ПЯВ на окружающую среду актуальна для выработки практических рекомендаций, адекватных объективным масштабам ущерба окружающей среде, выявлению возможных источников радиационной опасности для человека, в целях обеспечения устойчивости работы действующих нефтегазовых промыслов, имеющих важнейшее значение для экономики Российской Федерации. При исследовании воздействия ПЯВ на окружающую среду учитывается уровни глобальных радиоактивных выпадений, которые со времен интенсивных ядерных испытаний существенно изменились, практически стало невозможным инструментальное обнаружение короткоживущих радионуклидов, а долгоживущие, из-за миграционных явлений сильно разубожились в окружающей среде и значимые показатели достигаются только методами полупроводниковой гамма-спектрометрии, даже при этом успех возможен только при использовании геоботанических особенностей ценозов. В связи с тем проведено физико-экологическое исследование, учитывающее радиоэкологически значимые геоботакические, почвенные особенности мерзлотных ландшафтов, а также высокий уровень точности измерений содержаний искусственных радионуклидов, достигаемый использованием аппаратурных возможностей и лабораторных методов полупроводниковой гамма-спектрометрии.

Цель и задачи исследований. Целью работы является установление показателей радиоактивного загрязнения окружающей среды вблизи

скважин аварийных ПЯВ* «Кристалл» • и ^Кратон-З», 7 ПЯВ на

... -

Среднеботуобинском нефтегазовом месторождении и разработка практических рекомендаций по контролю за радиационной обстановкой, основанных на действующем экологическом законодательстве Российской Федерации.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Определить современные уровни содержания искусственных радионуклидов, обусловленных глобальными радиоактивными выпадениями в компонентах окружающей среды и использование как реперных параметров при изучении окрестностей аварийных и камуфлетиых ПЯВ.

1.1. Выявить закономерности распределения радиоцезия в типичных ландшафтах среднетаежной зоны в зависимости от морфологических параметров таежно-аласных и таежно-луговых экологических подсистем (лес-опушка леса-луг-берег озера).

1.2. Разработать системный физико-экологический метод изучения таежно-аласных экологических подсистем (ТАЭП) и таежно-луговых экологических подсистем (ТЛЭП) на примере Лено-Амгинского междуречья, где имели место глобальные радиоактивные выпадения, а также бассейна реки Вилюй, где возможны проявления воздействий 9 ПЯВ.

2. Разработать метод радиоэкологического зонирования окрестностей аварийных и камуфлетиых ПЯВ на импактную, буферную и фоновую области посредством экологических и инструментальных изыскании.

3. Составить научно-обоснованный вывод о радиационной обстановке на аварийных ПЯВ "Кратон-3", "Кристалл", 7 камуфлетиых ПЯВ Среди еботуобинского нефтегазового месторождения.

Научная новизна и значимость^ Впервые разработаны: 1) представительный системный физико-экологический подход исследования аварийных и камуфлетных подземных ядерных взрывов в условиях зоны многолетней мерзлоты; 2) экологические и инструментальные критерии выделения импактных, буферных и фоновых зон окрестностей аварийных и камуфлетных ПЯВ в условиях крнолитозоны. 2

Практическая значимость. Радиоэкологическое зонирование радиоактивных загрязнений территорий применяется для выработки практических рекомендаций, адекватных объективным масштабам ущерба окружающей среде, угрозе здоровью населения, а также применимо для обеспечения устойчивости работы действующей алмазодобывающей промышленности, имеющей важнейшее значение для экономики России.

Положения, выносимые на защиту:

1. Учет геоботанических и ландшафтных особенностей для выбора точек пробоотбора позволяет сформулировать критерии для радиоэкологического зонирования окрестностей аварийных и камуфлетных ГОШ.

2. Проблему получения количественных характеристик содержаний искусственных радионуклидов в условиях близких к минимально детектируемым активностям полупроводниковой гамма-спектрометрии в компонентах окружающей среды мерзлотных ландшафтов решает системный физико-экологический подход, обеспечивающий радиоэкологическую представительность полевых исследований,

3. Радиоэкологическое зонирование радиоактивных загрязнений природной среды на окрестностях ПЯВ составляет 3 зоны с различными уровнями: фоновая (глобальные радиоактивные выпадения), буферная, импактная.

4. На 7 ПЯВ Среднеботуобинского месторождения импакткые зоны ограничены пределами рекультивированных участков, которые возникли в результате плановых технологических испытаний, В буферных зонах ПЯВ разработана начальная база данных для мониторинговых радиоэкологических исследований.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих Международных, Российских и Республиканских конференциях; научн. конференциях молодых ученых "Лаврентьевские чтения" (Якутск, 1998-2005); Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, 2000, 2004); Всероссийская научная конференция студентов

э

физиков и молодых ученых ВНКСФ-7 (Санкт-Петербург, 2001); Научно-практическая конференция "Молодое ученые Якутии в стратегии устойчивого развития Российской Федерации" (Санкт-Петербург, 2001); Республиканская научно-практическая конференция "Экологическая безопасность реки Лена (мониторинг, природные и техногенные катаклизмы)" (Якутск, 2001); Всероссийская научная конференция "Космо-н геофизические явления и их математические модели" (Якутск, 2002); Всероссийская научно-практическая конференция "Вопросы практической экологии" (Пенза, 2002); II Республиканской научно-практической конференции "Радиационная безопасность Республики Саха (Якутия)" (Якутск, 2003); Научная сессия МИФИ (Москва, 2002-20СИ); V международная конференция "Ядерная и радиационная физика" (Ллматы, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 17 тезисов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы, насчитывающего 171 наименований, из которых 20 на иностранных языках. Работа изложена на страницах, содержит 28 таблиц, 7 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи исследований, защищаемые положения и научная новизна, излагается теоретическая и практическая значимость работы,

В 1 Главе излагаются источники радиоактивного загрязнения и дается исторический обзор радиоэкологических исследований в Якутии-

К источникам радиоактивного загрязнения природной среды Якутии относятся искусственные радионуклиды, образовавшиеся в результате проведения испытаний ядерных устройств в атмосфере и земной поверхности, крупных аварий на АЭС, приведших к выбросу радиоактивных веществ в атмосферу, образующих глобальные радиоактивные выпадения. Возможными источниками дополнительного загрязнения территории стали

А

12 под земных ядсрнык взрывов (ПЯВ), исследованию масштабов которого посвящено настоящее диссертационное исследование. Изучение этих территорий было начато в 90-х годах, когда были рассекречены материалы о проведенных подземных ядерных взрывах и с этого времени опубликовано немало статей, сборников научно-практических конференций, посвященных радиационное кологи ческ им проблемам Республики Саха (Якутия), монографий (Якимец, 1996; Израэль, 1996; Дубасов и др., 1994; Гедеонов и др.,1993, 2000; Поликарпова, 1993; Бурцев, 1997; Павлов, 2000; Степанов и др., 2002; Сухоруков и др, 2001; Караваева, 2002; Бушуев и др., 2000; Логачев, 2001,2005; Мясников и др., 1998; Саввинов и др, 1996; Касаткин и др, 1992; Сб. трудов конференции Радиационная Безопасность, 1993, 2004; Протодьяконов, 2001; Цыганов, 1990; Ое<копоу, 1997; Рамзаев, 2004; Чевычслов, 2004; Собакип, 2001; Голиков, 2002; Яковлева, 2002; Михайловская, 1995).

Во 2 Главе представлена методология и методика физико-экологического исследования мерзлотных ландшафтов Якутии.

Изучены территории Лено-Ам ганского междуречья, среднего течения р. Вилюй, охватывая таежные и среднетаежные типы мерзлотных ландшафтов: таежно-аласный, таежно-луговой, пойменный. Каждый тип ландшафта состоит из экологических подсистем, а) таежно-аласный и таежно-луговой: плакор - опушка -луг; б) пойменный: вторая терраса -центральная - прирусловая.

Таблица 1

Места отбора проб на таежно-аласных ландшафтах и содержание цезия в почвах

Почвенно-геотрафнчаскнй ра№>н Место отбора проб Площадь, «а Местоположение, растительный покров I Точил ЦинЙ-137, БкУм3

Тюнталюнскнй Лласный Ынах алае 1)3040 Плакор, лиственничник Мерїлотнаа палевая 1434,4*67,4

Опушка, разнотравный луг Дериоао-лутовая 1031.8*100.1

Лласный злаковый луг Торфянисто-глесвая 1434,3*150,4

Амгнмс- Алдапский Приречный Алас Сыыр- Дах 67824 Плакор, .тиспенннчни* Мерзлотам п плева» 1737,5*220,9

Опушка, разнотравный дуг Деркоиг-луговая 874,Ї±6Ї,4

Алвсный злаковый луг Топ фямжгго-глее вая 1332,4*57,7

СрсдневилюЙ-екмй таежно-луговый Алас Даваан 301592 Плакор, листаем и ичнмк Мерздотнзд палевая 1238,2* 104,3

Опушка. разнотравный луг Дерново-луговая 1361,6*93,8

АлдсныН злаковый луг Тор^инисто-гхеевая 625.6*74,5

Среднсаклюй-ский теежмо-луговый Алас Джен- кюде 962504 Плакор, лнственшечннк Мерзлотная палевая 1543,5*308,7

Опушка* разнотрцвный луг Дарково-лугоаал 19ІЗ,7±ЗМ,7

Аласный злаковый луг Тср^яиисто-гдеевая 846.3*93,7

і

На каждой экологической подсистеме отобраны образцы почв с фиксированной площади, учитывая генетические горизонты, а травянистая растительность срезана с площади -1 кв. м при этом внимание уделялось попадании почвенных частиц в образце, с кустарниковой растительности собраны листья. Характеристики мест отбора проб и запас цезия-137 отражены в таблице 1 и 2.

Таблица 2

Места отбора щ роб на пойменных ландшафтах и содержание цезия » почвах

Почленно- географичке-кий район Место отбора проб Местоположение» растительный покров Почва Цсїий-І37> Бх/гн*

Амгкпо- Алданский Приречный Долина р.Дмга Вторая терраса, лиственничник Мерзлотная лалевач 1079,2*94.4

Центральная поіїма» разнотравный луг Пойменная лерноввч 1370,7*110,9

Прирусловая пойма, элако&ый луг Пойменная слоист* 440,3*43.3

Объектами исследования являлись окрестности аварийных и камуфлетных подземных ядерных взрывов:

Радиоактивный след площадью около 5,5 га на объекте "Кристалл" и 100 га на объекте "Кратон-3". Физико-экологическое исследование проведено непосредственно ка радиоактивном следе и на удалении от 1 до 33 км.

Локальные радиоактивные пятна, образованные при вскрытии скважин 42,43,47,68 из-за выноса на дневную поверхность радиоактивного Сурового раствора. В результате этого произошло техногенное изменение радиационного фона на локальных пятнах с площадями диаметров в 50 -100 метров, примыкающих к устьям выкидных линий (в примерно 100 м от устья скважин).

Работа выполнялась как в ходе полевых экспериментов на исследуемых участках, так и в лабораторных условиях. Методология исследования представлена на Рисунке 1.

Содержание l3SSb, мСо, шСз, 34!Аш- в пробах определены на гамма-анализаторе фирмы "Canberra. Packard" с германиевым полупроводниковым детектором (программное обеспечение Genie PC-2000) при ошибке счета не более 5-15 % и нижнем пределе обнаружения радионуклидов 0,5 Бк/кг. 90Sr определено в образцах, отобранных на активном пятне ПЯВ "Кристалл"« в лесной лочве таежно-лугового ландшафта в 800 км от аварийного объекта б

местности Дабаан бассейна Вилюй, радиохимическим методом по дочернему радиометрию которого проводили на малофоновой

установке УМФ - 2000. В пробах с активного пятна определено содержание Ри гамма-рентгеноспектромеїрическим методом.

Рис.1. Методология физико-экологического исследования воздействия на окружающую среду ПЯВ В 3 Главе диссертационной работы представляется системное физико-

экологическое исследование таежно-аласных, таежно-луговых, пойменных

ландшафтов зоны многолетней мерзлоты. Оценены современные уровни

глобальных радиоактивных выпадений в почвенно-растительном покрове в

условиях криолитозоны.

Выяснено, что горизонтальное распределение цезия-137 в почвенно-

растительном покрове таежно-аласных и таежно луговых ландшафтов

зависит от особенностей рельефа, растительности и почвенного покрова.

Аласные котловины, будучи отрицательными формами рельефа, являются

центрами аккумуляции радионуклидов и составляет убывающий ряд

(плакор>опушка>аласный луг) (Рис. 2), а таежно -луговые ландшафты -

(опушка йплакоролуг).

На луговой подсистеме таежко-аласн ых, таежно-луговых и

пойменных ландшафтов распределение по вертикальному профилю почвы

і

Рис. 2, Расположение почвенных профилей на Ыках апасе и распределение цезия-13? по

таежпо-аласным экологическим подсистемам имеет классический характер, свойственный равнинным участкам

местности, т.е. значимое количество радионуклида определяется в верхнем

19 см слое почвы. Подобная закономерность распределения характерна для

радиоцезия и обусловлена глобальными радиоактивными выпадениями.

Кроме ,î7Cs из долгоживущих искусственных радионуклидов в почве лесной

подсистемы регистрируются î4lAm, ^Sr. Их наибольшие содержания

обнаружены также в слое разложения растительного покрова. Площадная

активность америция-241 в почвах лесной подсистемы составляет от 9,2 до

11,8 Бк/мг. Поверхностное содержание ^Sr в мерзлотной палевой почве

Средкевилюйского таежно-лугового ландшафта составляет 2,9 кБк/мг.

Проанализированы лишайники (Cladina rangiferina, Cladina stellaris, Peltigera apthosa, Cetraria cucullata, Evernia esorediosa, Usnea hirta); мхи (Politricum commun, Aulacomnium acuminatum), ветки ели (Picea obovata Lebed), лиственницы (Larix gmeiinit), брусники (Vaccinium vitis-idaea L.), курильского чая (Pentaphylloides fruticosa). Содержание lîTCs в растительности варьирует от 1,3 до 35,9 Бк/кг. s

В 4 Главе диссертационной работы выявлены уровни искусственных радионуклидов в почвенно-растительном покрове вблизи аварийных ПЯВ «Кристалл» и «Кратон-3» и представляется радиоэкологическое зонирование.

Подземный ядерный взрыв «Кристалл» - произведенный 12 августа 1974 г. в целях создания хранилища отходов для ГОК «Удачный». При подготовке ПЯВ в процессе вспучивания земли планировался выход небольшого количества продуктов взрыва в атмосферу с образованием радиоактивного облака и выпадением их в разрешенном секторе. По проекту необходимо было осуществить 8 аналогичных взрывов (Мясников и др, 2003), Однако в дальнейшем, в связи с недостаточной высотой навала грунта, а также из-за переноса по желанию заказчика створа плотины на другое место взрывы на этом участке приостановились. В 1992 г. район взрыва был засыпан пустой породой из карьера, в результате чего отсыпанный участок превратился в холм ввиде усеченного конуса радиусом 150-200 м и высотой от 7 до 20 м. На основании отсыпки отмечаются участки превышающие естественный гамма-фон 2 раза, такие участки расположены на радиоактивном следе площадью примерно 5,5 га образованном в северо-восточном направлении от центра взрыва. На удалении от основания отсыпки активность искусственных радионуклидов резко уменьшается, например на расстоянии в 120 м от максимального загрязнения отмечается уменьшение гамма-фона 2 раза, Сз-137 — 5 раз, Ат-241 - 19 раз, Со-60 — 16 раз, что указывает неоднородность загрязнения. В почве отобранной на участке максимального загрязнения измерено содержание Ри- и составляет 830 Бк/кг, а также $г-90 - 20 кБк/м3 . По определению, территория радиоактивного следа относится импактной. Для уточнения площади загрязнения исследование проведено на радиоактивном следе (в 10 м и 190 м на С-В от отсыпки), 500 и 1000 м на С-3,2500 м наЮ-3 от отсыпки (Рис. 3). Результаты гамма-спектрометрического анализа отобранных проб указывают, что на расстояниях 500 м, 1000 м и 2500 м от отсыпки по Са-137 соответствует уровню глобальных радиоактивных

9

выпадений, но по америцию отмечается 8-кратное превышение, следовательно данная территория относится буферной зоне (г. Удачный ),

Характер вертикального распределения всех обнаруженных искусственных радионуклидов в почвах сходен и описывается экспоненциальным законом. На участках с повышенным уровнем гамма-

фона Сб и Аш наблюдаются на глубине до 23 см, а Со до 8 см.

Содержание ^'Ат в почвенно-растительном покрове измерены на двух различных спектрометрах в Якутском государственном университете и Московском инженерно-физическом институте с целью определения плутония гамма-ре нтгеноспектрометрическим методом. Результаты анализов близки к опубликованным в литературе значениям (Гедеонов и др., 2000; Бушуев и др. 2000; Касаткин и др., 2004; Рамзаев и др., 2004), что является косвенным подтверждением надежности проведенного исследования.

'4ї«їи Шя Я*м£>*№юнвиіие*кн«лчааяіл! ПГТВг-КриетатП^^^-^-^^

и. ДіЕан 9.1 нР^

ИМ «к т »№11*173.4

Эа1нн№

Л-ЗтЗД ■Э1Э.9ВКАГ

¡щЫг

Г ДЯЬ/'»С5=із

ЯГ

■^пкгакгош ш (10 ми 150 мні г* іеро-юс-гас сп оныпт)

513) жш адврозап-Е и 2,5 хм » вг) «финаи іти (330 ют к* кгмаад)

■

Рис.3 Схема отбора проб с указанием гамма-фона и площадной активности техногенных радионуклидов в почвенном покрове

Ш

«Саркофаг» ПЯВ "Кристалл" расположен на склоне горы и является искусственным препятствием для стока воды, то поверхностные воды дренируя через нее, образовали три ручья. Для выявления возможности ми фации радионуклидов со стоками воды изучены донные грунты. В донных грунтах, отобранных у северо-восточного основания «саркофага» по направлению радиоактивного следа (т. Д7 рис,4, табл. 3), обнаружены

Таблица 3

Удельныо активности радионуклидов в донных отложениях. Бк/кг_

Д1 да ДЗ Д5 Д6 Д7 Д8

шс« 11,6*0,4 25,7*1,4 4,0*0,3 7,9*0,5 19,5*0,9 34,6*1,7 98,9*1,2 58,2*2,5

0,4* 0,2 0,8*0.3 0,3*0,1 0,7*0,2 2,6*0,3 2,9*0,4 16,6*1,4 5,8*0,6

Ы1Со 1,2*0,3 1,6*0,1 7,3* 0,3 4,8*0,4

ДО дм Д11 „ Д12 Д15 Діб Д17 Д19

6,5*0,4 3,3*0,3 7,7± 0,4 0,9*0,3 2,8* 0,3 1,5*0,1 2,9*0,2 23,5*0,8

'"Лт 0,3*0,2 0,6.0,2 0,6.0,2 0,4*0,1 0,9.0,2 0,5*0,1 0,4*0,1 0,4*0,2

радионуклиды '"Се, 24'Лт и мСо, По сравнению с фоновым (т. Д 12), отобранным на 1,6 км к С-3 от саркофага, удельная активность по шСг

составляет 100 кратное превышение.

Рис. 4 Схема отбора проб донного грунта на окрестностях ПЯВ «Кристалл»

Наличие трех искусственных радионуклидов наблюдается с восточного основания засыпки до северо-северо западного на протяжении около 100 м (Рис. 4, табл 3 Д5-Д8). Вниз по склону в донных грунтах трех ручейков отмечается резкое уменьшение цезия-137 и америция-241, а кобальт - 60 не обнаруживается. Исключением является точка Д19 на среднем ручье, где содержание радиоцезия больше в 7 раз, чем на расстоянии 300 м к северо-востоку (Д10), донного отложения первого ручья, и в 22 раза, чем на удалении ]00 м к юго-западу (Д16). Возможно, средний ручей вытекающий по центру из саркофага, выносит радионуклиды из областей грунта, близких к эпицентру ПЯВ.

Содержание искусственных радионуклидов на удалении 200 м изменяется в 5 раз для ОасЦпа 51е11аш по цезию-137, в 60 раз по америцию-241 и кобаиьту-60 и такие же изменения получены для С1ас1та гшщ!£еппа. По травянистым растениям наиболее накапливающей способностью обладает Ячмень гривастый, в нем регистрированы и Ат, их

концентрации составляют 4,4 и 0,4 Бк/кг соответственно. Содержание такого количества искусственных радионуклидов в однолетней растительности показывает значительное загрязнение искусственными радионуклидами. Содержание '"Сз в кустарниках, иве и березе тощей почти одинаковое и при сравнении с глобальным цезием составляет 2 кратное увеличение.

Подземный ядерный взрыв "Кратон-3" был произведен 24 августа 1978 года в целях глубинного сейсмического зондирования земной коры. При осуществлении взрыва возникла «нештатная ситуация», причиной которого стала частичная разгерметизация забивки «боевой» скважины из-за нарушения технологии работ (Мясников и др., 2003). Радиоактивный выброс сформировал радиационно-опасную зону протяженностью около 31 км с разными величинами доз на различных расстояниях от центра взрыва, вытянутой в северо-восточном направлении. Отмечено, что основу растительного покрова составляют мхи и лишайники, на остаточно-карбонатных почвах распространены кустарниковые растения, природные 12

Сйгін гшпіївм 149.1 Бк/кг Ли1осап*іиа 209.1 £кгаг Б(ртт«щ»*.3,7БіЛг

Чучуіг А

В'СріШ.З БК/М1

Ї.ІМПІІЧ

*'аш»33 7 бі/ьг

СІ ЛіиеіиІіі1ї7.9БіЛг СІ. ЗіеПсІс 2Ш.ЗЕі/вт Вгі тії ]иЬ*и 2«ЇБІ/ІГ

Евниешыё

П'С »-3337.1 Бг/и> *ІАя-ЗІ 3 ЕсА."

РАмеЙЧ

^І^улісихОІїи^Р ^ БиЛгг

С\пперпщ, 25,( Ев/кг Мірі» / Зіорімг

СІ ВЛрІиїм Я .і кЕк/кг ііАміа 35, І£*/тг яу&якляо 4ій,9 Бк'кг Ьероітавдадїиі.І ЬкЛг Иия-шЙР/ Еж'кг ячмень грим тій 60,4 Б кйсг ■X- 11.4-1628 икрч

1»С».Ц,3 -80441 кБЇА«1 *'АЯ»0.»-233.9 Б*/М>

/С1.іія5Ї№ім177.ЇБюк?

( СІ. ЇНІшії УП2 эк/ст Бюи1

І1ІІ1 типі віл ЙЗ ( КіЛїг ЗІІЛп-О.З БяЛі? Рісшіип М.7 ЕеЛіг

ПнїПН ІГрИГ

СІ, гоп^яіпі 41.Ї Еі/п Ш.ВккіА

, СІ, «і(ЗІ.7 ЕкЛг В'Сз-1770 і і>лі ІАіівсшішотШБЇЬг Бе}овтощш1,9БяЛіг Л»"),1 Ь*ЛГ

Подігт

С1.»иіаГ«іпі83^ &ЕЙ_ СІ, ЗК'іта Я ,4 Шг 9,1 мкРч Аьічґтч-п-ііт79ДБсЛст 7Бі^

[Б ер а ітощші 1,4 Б «кг

9Д

^Пїив.У їрЛІ'і »'АИ-И.ЄПкйяУ

С:. гсп^епіа 37 І Сж/мг

Аиіашяіяші 33X1 іж/гт БіішшлЗЗЯ ГкГкг і» тощо

ХвПФАВПГГ

9,1 ■ П^і-Івткт^г Ж1А»-7.ЮБ»ЛР

моіі Ы»

Ус-Тогуго*

Мост Мархі- Ус Торутох -2,5ки УсТоруттох-Халамтят-7,5 км Халамакит-Онхой юря*-3,5 км Онхой юрях - Пологий - 5 км Пологий - Кустарниковый - 3,5км

Кустарниковый - Безымянный • 3,5км Беэнмяи ный -ПЯВ Кратйн-З - 7,5км ПЯВ Кретон-3 - Чукука - 2км Чукука - Эи»рпэк - 700 км

буферная фоновая

Рис.З. Схема отбора проб по реке Мархв (отреаок мост Марха и скважина ПЯВ «Кратон-3»). Указаны - гамма-фон, удельная активность цезия-137 в растительности, площадная активность цезия-1Ї7 и америция-241 в почвенно-растительном покрове биоценозы характеризуются малым разнообразием, крайне низкой продуктивностью, биосистемы легко подвергаются разрушению и

деградации, их способность к восстановлению сильно ограничена. Всс эти особенности связаны с характерными для этого района суровыми климатическими и метеорологическими условиями. Радиоэкологическое зонирование проведено на отрезке р. Марха от моста автодорожной трассы до скважины ПЯВ «Кратон-3», где стекают 9 ручейков. На устьях, которых отобраны пробы почвы и растительности и измерен гамма-фои (9,1-10,8 мкР/ч). Поверхностное содержание Ск-137 на устьях соответствует фоновому уровню, а америиий -241 варьирует в пределах от 0,8 до 31,3 Бк/м2. Здесь отмечается различие между берегами (левобережье, правобережье). На правом берегу Аш-241 соответствует фоновому от 5 до 8 Бк/м1, а на левом — указывает 3-разовое превышение фона. Левый берег пологий, покрыт густым лесом, имеет развитый мохово-лишайниковый покров, а правый берег - крутой, каменистый, деревья н кустарники произрастают примерно на 40 % реже, чем на левом берегу. При изучении растительности также выявлено превышение глобальных уровней цезия-137, например в СІасІІпе от 1,5 до 7 раз, следовательно исследованный отрезок реки Марха относится к буферной зоне.

Для выяснения границы импактной зоны исследование проведено на радиоактивном следе, образованном в северо-восточном направлении от скважины на протяжении около 3,5 км. По оси радиоактивного следа радиологической экспедицией "Марха-93" проведена магистраль, по данной связке проведен отбор проб и дозиметрические измерения. От границы ре культивационного участка через 700 м по оси и 500 м по перпендикуляру. В исследованном загрязненном участке площадью 840000 м1 МЭД составляет от 12 до 162 мкР/ч и превышает 16 раз уровень естественного гамма-фона. Результаты анализов свидетельствовали о том, что в почве содержались продукты деления (С5-134,С&-137, ЗЬ-125, Еи-155), продукты наведенной активности Со-60 и неразделившего ядерного горючего Лт-241 (Рис. б). Наличие всех радионуклидов и максимальная концентрация их в почве были отмечены на расстоянии в 170 м на северо-восток от скважины, на границе рекультивационной зоны, площадью примерно 500 м1 (Рис. б) и

здесь содержание Сз-137 превышает уровни глобальных радиоактивных выпадений в 5000 раз по Аш-241 2000 раза. В радиоактивном следе повсеместно обнаруживается продукт наведенной активности Со-60. Обследованы доминирующие виды растительности. Из этих растений больший набор радионуклидов и их максимальные значения выявлены в пробе мха (Тотеп&урпит) отобранного в 700 м севернее от скважины в нем содержатся (Сз-137 - 98,8 кБк/кг, Аш-241 - 0,4 кБк/кг, 5Ь-125 - 0,1 кБк/кг, Со-60 - 0,3 кБк/кг). На удалении 700 м от данного участка для этого же вида мха наблюдается уменьшение С$-137 ~ 20 раз, Аш-241 и Со-60 -39 раз.

* П.(иг«

ИС«-3}Й34 Е^ »^Лв-ПЗБЛ"

11,4 ип

л с»*1

»'Алр-И.ТЄ»^ <°С<гІ?.І Ек^

/

••!»«! ЕШ1 »'Аж-'ЗЯЬЛ» I

ІГ.Мі|іїІ

и.) шГч "■с 1*1114) .1БЛС »'*»■«( БЛ/

ІМтГч Н7мРі

'"Сгіало) Бім1 ит:і-ін57/9еіл^ *>Аи-Ш ! ЬЛГ1

«СУ 143,7 Вгії1 ®Со=ц0І"ЛР ІбШиЬ

«Є«-)9ЕНІ 1 СгЬІ ВЪМЗ«!10 Б**«3 ЕІЛІ1

/4jHJ.4S.rf ИІАт.ІИбІЬ«^

пЧь-тііЕАР

всі-ізлюЕїлР гікзїііг1

Рис.б Схема отбора проб на импактиой зоне ПЯВ «Кратон-Зй. Указаны гамма-фон и результаты гамма-спектрометрического анализа

ІНІДл-ІСЕОЇ»'«1

""Сі-ЗИШкі* ІРЇММЇІЙ^

^Аа-Зибй^

В главе 5 предлагается результат исследования вблизи камуфлетных подземных ядерных взрывов проведенных на Среднеботуобинском нефтегазовом месторождении.

Район исследований подземных ядерных взрывов (ПЯВ) расположен на обширном Среднесибирском плоскогорье Лено-Вилюйского междуречья, 150 км южнее г. Мирный на правобережье верховьев речки Улахан Ботуобуйа.

На 3 объектах выявили пятна с повышенным содержанием искусственных радионуклидов - скважина №47 ПЯВ "Шексна", в 7 км от поселка Таас ГОрях выше по течению на правом берегу р. Улахан Ботуобуйа, скважина 68 "Нева-З" в 30 км на правых берегах р. Кудулах и скважина № 43 "Вятка", р. Тэдгэспит в 50 км южнее п. Таас-Юрях.

В настоящее время на устьях выкидных линий гамма фон на высоте 1м состааляет 10-12 мкР/ч, на поверхности Земли в эпицентре загрязненного пятна скважины 42 - 14 мкР/ч, скв. 43 - 22,8 мкР/ч, скв. 47 - 38,8 мкР/ч, скв. 68 — 23,7 мкР/ч, Линейные размеры контура загрязненного участка определяются величинами, равными примерно 10 м на 15 м на объекте № 43 "Вятка" , 2 м па 2 м на объекте № 47"Шексна", 2 м на 3 м - №68"Нева 3".

Поверхностная загрязненность почвы цезием-137 на радиоактивных пятнах скважин составляет 213 кБк/мг для скв. 43 "Вятка", 678 кБк/м1 для скв. 47 "Шекска", 513 кБк/м2 для скв 68 "Нева З". В результате радиоэкологических исследований скважин выявлены границы импактных и буферных зон. Импактные зоны образовались в результате «отдувки» скважин 42, 43, 47, 68 после завершения буровых работ, координаты для скважины 43 определяются в 70 м на юго-восток, для скважины 68 в 70 м на восток по выкидной линии. Схема расположения 7 ПЯВ с указанием гамма-фона и поверхностной активности почвенно-растительного покрова в импактных зонах отражена на (рис. 7). Граница буферных зон простирается в радиусе 50-60 м от радиоактивного пятна, которая устанавливается по концентрации техногенных радионуклидов в грибах (Груздь настоящий

Рис. 7 . Схема расположения 7 ШГО с указанием гамма-фока и поверхностной активности ц«ия-]37 в почвенно-раятительном покрове импактных зон

(Lactarius resimus), Сыроежки (Russula) Подберезовик окисляющийся (Leccinum oxidabile), Масленок, а в радиусе 25-30 м устанавливается по концентрации их в лишайнике (Cladina rangiferina) и ягодах шикши (Empetrum nigrum.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Результаты физико-экологического исследования воздействия подземных ядерных взрывов на окружающую среду в условиях криолитозокы позволили сделать следующие основные выводы:

1) На таежно - аласиых ландшафтах Лено-Амгинского междуречья и таеж но-луговых ландшафтах бассейна р. Вилюй регистрируются искусственные радионуклиды, такие, как Сз-137, Ат-241, Зг-90. Причем содержание г"'Аш обнаруживается исключительно в напочвенном покрове лесной подсистемы в уровне примерно 1,5 Б к/кг; площадное содержание Сз-137 в почвенно - растительном покрове низкотеррасовой поймы нижней Амги составляет от 0,4 до 1,4 кБк/мг (10,8-37,8 мКи/км2), в таежно-аласных ландшафтах Лено-Амгинского междуречья — от 0,9 до 1,7 кБк/м3 (24,3-45,9 мКи/км2), тежно-луговых ландшафтах бассейна реки Вилюй - от 0,6 до 1,4 кБк/м2 (16,2-37,8 мКи/км1), Ат-241 в типичных ландшафтах оценивается от 9,2 до 11,2 Бк/м2 , вг-90 -2,9 кБк/м1;

2) Содержание Сз-137 в разных местообитаниях таежно-аласных ландшафтов составляет убывающий ряд - (плакор - аласный луг - берег озера - опушка), таежно-луговых ландшафтов - (опушка — плакор - луг), террасово пойменном комплексе - (вторая терраса - центральная — прирусловая);

3) шСз в растительности варьирует от 1,3 до 35,9 Б к/кг. Наиболее высокие значения обнаружены у лишайников, наименьшие - у высших сосудистых растений;

4) На окрестностях 7 камуфлетных ПЯВ в настоящее время имеются радиоактивные пятна малых размеров, оставшихся по краям рекультивированных участков. Следовательно, импактные зоны вблизи боевых скважин фактически совпадают с рекультивированными площадями на месте расположения концов выкидных линий.

5) В результате системного физико-экологнческого исследования выявлены показатели радиоэкологического зонирования территорий воздействия мирных подземных ядерных взрывов в условиях криолитозоны: 18

• Определение импактной зоны на объектах ПЯВ основано на признаках; поврежден растительный покров; уровень гамма-фона повышен двухкратно (от 16 мкР/ч); в почвенно-растите льном покрове регистрируются техногенные радионуклиды 3 перечисленных выше групп; площадная активность для цезия-137 возрастает от 16,3 кБк/м1 (0,4 Ки/км1) (16-кратное превышение уровня глобального цезия-137) и более, для америция-241 - от 0,08 кБк/мг (2,1 мКи/км7} (8-кратное превышение уровня глобального америция-241) и более.

• Буферная зона определяется по признакам: растительный покров не поврежден; гамма-фон соответствует природному; в почвенно-растительном покрове содержатся цезий-137 и америций-241, площадная активность которых составляет от 3,2 кБк/м2 и 31,3 Бк/м2 соответственно (3-кратное увеличение фоновых уровней), но в некоторых местах не наблюдается четкого превышения над фоновым в таком случае обнаруживается повышенное содержание цезия-137 в лишайниках (Ciad¡na stellaris, Cladina rangi ferina от 170 Бк/кг, Aulacomnium от 120 Бк/кг) н кустарниках (Bernia exilisor4,5 Бк/кг).

• Площадное содержание цезия-137 и америция-241 в почвенно-растительном покрове зоны глобальных радиоактивных выпадений составляет от 0,8 до 1,9 кБк/м* и от 9,2 до 11,2 Бк/м2 соответственно. Концентрация цезия-137 в лишайниках (Cladina stellaris, Cladina rangi ferina, Aulacomnium варьирует в пределах 90 Бк/кг), в кустарниках (Betula exílis в пределах 2 Бк/кг).

Путем применения физико-экологического подхода разработана концепция оценки радиоэкологического статуса территорий воздействия мирных подземных ядерных взрывов в условиях криолитозоны, которая содержит два основных положения: 1) использование системного физико-экологического метода для улучшения представительности экологических н инструментальных исследований; 2) радиоэкологическое зонирование окрестностей мирных подземных ядерных взрывов на импакгную, буферную и фоновую участки.

В настоящее время последствия проведения ПЯВ не оказывают значимого влияния на техногенное облучение местного населения и соответствуют по 1IPB-99 уровню исследования (10-300 мкЗв/год).

Таким образом, согласно российскому экологическому законодательству, окрестности исследованных скважин ПЯВ не требуют вмешательства и соответствуют исследовательскому уровню,

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Яковлева В.Д., Степанов В.Е. Распределение и миграция цезия-137 и америиия-241 в почвах Якутии И Тез. докл. VII Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2000». Москва, 12-15 апреля 2000 г. Москва, 2000, с. 87

2. Яковлева В. Д., Степанов В.Е. Оценка закономерностей распределения иезия-137 в почвенно-растительном покрове Центральной Якутии И Сб. науч. тр. аспирантов и молодых ученых ЯГУ. Якутск, 2001, вып. 2, с. 84

3. Яковлева В.Д., Степанов В.Е., Ушницкий В.Е, Радиацнонно-экологическое исследование окрестностей скважин подъемных ядерных взрывов на Средне-Ботуобинском нефтегазовом месторождении И Труды Научной сессии МИФИ-2001, Москва, 22-26 января 2001 г. Москва, 2001 г.. Т.5, с. 124-125

4. Яковлева ВА. Степанов ВЕ., Десятссин Р.В. Оценка содержаний искусственных радионуклидов в Централъноякутских тасжно-аласных мерзлотных палевых карбонатных почвах // Труды Научной сессии МИФИ-2001, Москва, 22-26 января 2001 г. Москва, 2001 г., Т.5, с. 126-127

5. Яковлева В.Д., Степанов В.Е. Цезий - 137 в почвснно-растктельном покрове западных регионов Якутии // Тез. докл. Всероссийской научной конференции студентов - физиков-7, Санкт-Петербург 5-10 апреля 2001 г, Санкт-Петербург, 2001 г. с. 754-7S5

6. Яковлева В.Д., Ушницкий В.Е, Некоторая предварительная оценка уровня содержания радиоцезия в почпенно-растительном покрове западных регионов Якутии ¡I Тез. докл. научно-практяческой конференции аспирантов и молодых ученых «Молодые ученые Якутии в стратегии устойчивого развития РФ», Санкт-Петербург, апреля 2001 г. Санкт-Петербург, 2001., с. 176-177

7. Яковлева В .Д., Степанов В.Е., Ушницкий В.Е. О некоторых особенностях радиационной обстановки вблизи «саркофагам подземного ядерного взрыва «Кристалл» в окрестностях г. Удачный в Якутии Я Тез, докл. Всероссийской научной конференции «ICocmo- и геофизические явления и их математические модели», Якутск, 23-24 октября 2002 г. Якутск г. с. 34-37

8. Яковлева В.Д., Степанов ВЕ,, Ушницкий В.Е., Луковцева А.Л., Трифонова А.Ф, Содержание радиоцезия в мясной и рыбной продукции сельского хозяйства и охотничьего промысла в Якутии // Тез. докл. Всероссийской научной конференции «Космо- н геофизические явления и их математические модели», Якутск, 23-24 октября 2002 г. Якутск г. с, 38-40

9. Яковлева В.Д., Степанов В.Е., Десяткин Р.Б.. О распределении цезии-¡37 в почвенно-растительном покрове таежв о-гласного ландшафта Лено-Лмгннского междуречья на примере местности «Ынах власа» // Тез. докл. Всероссийской научной конференции «Ко<ato- и геофизические явления и их математические модели», Якутск, 23-24 октября 2002 г. Якутск г. С 31-33

Ю.Яковлева В.Д, Степанов В.Е, 'Десяткин Р.В., Ушницкий ВН., Луковцева A.A., Ноговицина Н.И. Цезий-137 в пойменных и аласных почвах Якутии на примере Лено-Амг-инского междуречья и Труды первой Всероссийской научно-технической конференции, Нижний Новгород Январь 2002 г Нижний Новгород, Ч. 2, с. 5-8

11. Яковлева В.Д., Степанов ВЕ Накопление и распределение iJTCs в почвенном покрове и в компонентах биоценоза Центральной Якутии // Труды Всероссийской научно-практической конференции, Пенза, апрель 2002 г. Пенза, 2002, с. 236-237

12. Яковлева В.Д, Кузнецова О, Э Исследование содержания искусственных радионуклидов в компонентах экосистем территории Якутии методом полупроводниковой гамма-спектрометрии Н Тез. докл. Всероссийской научной конференции студентов — фщиков-S, Екатеринбург 29 марта - 4 апреля 2002 г. Екатеринбург, 2002 г, с, 687-688

13. Яковлева В.Д., Степанов В.Е,, Ушницкий В.Е. О радиоактивном загрязнении ручья Улахан-Бысытгах продуктами подземного ядерного взрыва "Кристалл" в окрестностях г. Удачный в Якутии tt Труды 7 Международной научно-практической конференции, Пенза, октябрь 2002 г. Пенза, 2002, с. 188-190

14. Яковлева В.Д, Степанов В.Е. Десяткнн Р.В. О распределении цезия-137 в почвенно-растшгельном покрове таеж!ю-аласного ландшафта Якутии на примере местности «Ынах аласа» // Труды 7 Международной научно-практической конференции, Пенза, октябрь 2002 г. Пенза, 2002, с. 216-218

15. Яковлева В.Д, Степанов В.Е Техногенные радионуклиды в почвенно-растнтельном покрове природных экосистем Якутии И Тез. докл. X международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2003», Москва, 17 апреля 2003 г. Москва, 2003, с. 160

16. Яковлева В.Д, Степанов B.C., 'Десяткин Р.В,, Иванов ДС.Г Ноговнцьша Н И Содержание искусственных радионуклидов в почвенно-расгнтельном покрове Центральной Якутии и на окрестностях ГОЮ «Кристалл» н «Кратон-З» И Труды II научно-практической конференции «Радиационная безопасность РС(Я)», 16-18 декабря 2003, Якутск, 2004г.с. 152-157

17 Яковлева ВД,, Степанов В.Е,, Иванов ДС., Петрова Е.В, Десяткнн Р.В. 1 Закономерности вертикального распределения искусственных радионуклидов в мерзлотных почвах при глобальных выпадениях и локальных загрязнениях // Тез. докл. научной конференции «экология и биология почв», Ростов — на - Дону, 2004 г. с. 163

18. Яковлева ВД( Степанов В.Е., Петрова Е.В. 1 О распределении искусственных радионуклидов в окрестностях ПЯВ «Кристалл» // Динамика сплошной среды. Вып! 122.Новосибирск, 2004г.с. 108-113

19. Яковлева В.Д, Степанов В.Е., Петрова Е.В. Радиоэкологические исследования окрестностей подземного ядерного взрыва «Кристалл» в Якутии // Всероссийский научным журнал по радиационной гигиене и метрологии «АНРИ» № 3, с. 30-34

20. Яковлева В.Д, Степанов В. Е, Ушницкий В.Е. О современных уровнях содержания , искусственных радионуклидов в окрестностях ПЯВ «Кристалл» // Труды Научной сессии МИФИ-2003, Москва, январь 2003 г.Москва, 2003 г, Г.5,с, 122-124

Подписано в печать 06.02.2006. Формат 6Ох 64/16. Бумага тип. №2. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Печ. л. 1,3. Уч.-изд. л, 1,63. Тираж 100 экз. Заказ 22

Издательство ЯГУ, 677891, г, Якутск, ул, Белинского, 58.

Отпечатано в типографии издательства ЯГУ