Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование уровня и характера распределения трития в воздушной среде на территории Семипалатинского испытательного полигона

ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Исследование уровня и характера распределения трития в воздушной среде на территории Семипалатинского испытательного полигона"

На правах рукописи

Ляхова Оксана Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ И ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ НА ТЕРРИТОРИИ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНА

Специальность: 03.01.01 - радиобиология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

5 ДЕК 2013

Обнинск - 2013

005543028

Диссертация выполнена в Филиале «Институт радиационной безопасности и экологии» Республиканского Государственного предприятия «Национальный ядерный центр» Республики Казахстан

Научный руководитель:

Доктор биологических наук Спирин Евгений Викторович Официальные оппоненты:

Вакуловскии Сергей Мстиславович, доктор технических наук, профессор. Институт проблем мониторинга ФГЬУ НПО «Тайфун», главный научный сотрудник

Аиисимов Вячеслав Сергеевич, кандидат биологических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии, заведующий лабораторией

Ведущая организация: ФГУП «НПО "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина"

Защита состоится 26 декабря 2013 года в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 006.068.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии по адресу: 249032, г. Обнинск. Киевское шоссе, 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии, к. 510.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии.

Отзывы на автореферат просим отправлять по адресу: 249032, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии, Диссертационный совет. Факс: (48439) 6-80-66.

Автореферат разослан 25 ноября 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного , совета, кандидат биологических наук /

Шубина Ольга Андреевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Во всем мире постоянно увеличивается потребность в выработке электроэнергии, в связи с чем в ближайшем будущем ожидается большой рост предприятий атомной промышленности, строительства АЭС, что повлечет за собой заметное увеличение радиоактивных отходов. На сегодняшний день важной экономической и социальной проблемой является изучение уровней содержания, путей миграции, темпов накопления и перераспределения радионуклидов в объектах окружающей среды. В этом плане рост развития атомной энергетики вызывает интерес к тритию (3Н), как к одному из радиоактивных нуклидов, поступающих в окружающую среду при производстве атомной энергии и относящемуся к основным дозообразующим радионуклидам.

Исследования содержания H в последние десятилетия становятся важной частью при оценке радиоэкологического состояния природных сред. При этом внимаиие уделяется не только определению уровня содержания il в различных объектах окружающей среды, но и изучению характера его распространения. Как показали многочисленные исследования, особую роль в распространении 3Н в природной среде играет воздушная среда. Из воздушной среды JH выпадает с радиоактивными осадками и может быть инкорпорирован во все водородосодержащие объекты -почву, воду, продукты питания, биологическую ткань животных и человека (Bogen and Welford, 1975). Тритий может перемещаться в окружающей среде, как с водными, так и с воздушными потоками (Вакуловский, Катрич, 2008, Латынова, 2009). и, например, при работе предприятий ядерной промышленности попадать напрямую в организм человека при вдыхании и через кожный покров (Баталии, 2004. Марунич. 2009).

Сегодня во всем мире проводятся многочисленные исследования, накоплен большой массив данных по уровням содержания JH в водных экосистемах (Чеботина, Николин, 2005, Болсуновский, 2011, Бондарева, 2011), в земных (Бондарева, 2003, Jean-Baptiste, 2007) и лесных (Momoshima, Kakiuchi at al.. 2000) экосистемах, a также в элементах пищевой цепи (Ваггу, 1996, Brudnell, 1997). Ряд исследований посвящен изучению содержания JH в растительности (Воуег, 2009, Arai, Takeda, 1985, Galeriu, 2011) и в снсжном покрове (Davic, 1997).

Наименее изученными с точки зрения тритиевого загрязнения являются вопросы, связанные с особенностями распространения JH в приземных слоях атмосферы. К настоящему времени хорошо изучены методы отбора проб воздуха и методы измерений активности 'Н в отбираемых пробах (Sannes and Banville, 1965, Overhoff, 1999) и активно проводится мониторинг концентрации JH в воздухе в районах расположения АЭС и предприятий атомной промышленности (Егоров, 2002, Парамонова, Каширин и др., 2006. Osborne, 2002, Harris, Miller, 2008). Но при работе АЭС и других предприятий ядерно-топливного цикла H поступает в окружающую природную среду нерегулярно и быстро мигрирует из мест первичного загрязнения, поэтому единичные и несистематические измерения его не позволяют выявить реальных масштабов загрязнения воздушной среды. Отсутствие систематических данных ведет в свою очередь к затруднениям при изучении характера распределения 3Н в воздухе.

Исследуемая проблема весьма актуальна для территории Семипалатинского испытательного полигона (СИП). Глобальное тритисвое загрязнение воздушной среды, сформированное к настоящему времени на планете, образовалось в

значительной степени вследствие проведения испытаний ядерного и термоядерного оружия. На территории СИП в период с 1949 по 1989 год было проведено 343 подземных, 26 наземных и 91 воздушных ядерных испытания, в результате чего было сформировано обширное тритиевое загрязнение объектов окружающей среды не только территории полигона, но и за ее пределами. Исследования радиоэкологической обстановки на СИП, проводимые в течение последнего времени, показали, что одним из основных радионуклидов, содержащимся в объектах окружающей среды, является 3Н. Были выявлены участки с чрезвычайно высоким уровнем его содержания на некоторых участках в поверхностных и подземных водах, растительности, снежном покрове (Лукашенко и др., 2010, 2011), что могло привести к тритиевому загрязнению воздушной среды вследствие высокой миграционной способности 3Н между различными природными компонентами. Тритий может поступать в воздух в результате испарения с поверхности тритийсодержащей воды (Fukui, 1993, Horton, 1971, Maro, Tenailleau, 2005), а также из почвы и грунтовых вод (Kim, 2012, Davie. Galeriu, 1995, Lin, Wei, 2006). В зимний период поступление 3Н в атмосферу происходит с поверхности снежного покрова (Galeriu, 2010).

Учитывая вышесказанное, можно было ожидать значимых концентраций H в воздухе на территории СИП, но до настоящего момента такие исследования не проводились. Статистические данные об уровнях содержания JH в воздушной среде отсутствовали, характер распределения 3Н в атмосфере в местах проведения различных ядерных испытаний не исследовался. Однако, в связи с высокой концентрацией 3Н в поверхностных и подземных водах, существует риск миграции 'Н не только с водой, но и с воздушными потоками, далеко за пределы полигона. Что в свою очередь может привести к поступлению JH в организм животных и человека с воздухом, водой и по пищевым цепям. Таким образом, контроль за радиационной обстановкой по 3Н на территории СИП является весьма важной частью радиологических исследований. Так как тритиевое загрязнение воздушной среды на территории полигона до настоящего момента не изучалось, необходимо знание об источниках поступления и особенностях поведения 3Н в воздухе в местах проведения различных ядерных испытаний. Детальное изучение уровня и характера распространения 3Н в воздушной среде внесет существенный вклад в понимание процессов миграции 3Н с воздушными потоками, что является весьма важным с точки зрения радиационной безопасности окружающей среды и населения.

Цель и задачи работы. Целью исследования являлось изучение процессов формирования тритиевого загрязнения воздушной среды на территории Семипалатинского полигона в зависимости от характеристик мест проведения ядерных испытаний.

В числе основных задач исследования рассматривались:

1) выявление основных источников поступления трития в воздушную среду;

2) исследование пространственных распределений тритиевого загрязнения приземного воздуха внутри и вблизи штолен подземных взрывов;

3) исследование влияния водотоков штолен и ручьев на загрязнение воздушной среды;

4) изучение особенностей выноса трития в воздух в зонах расположения скважин подземных ядерных испытаний;

5) исследование уровней загрязнения воздушной среды и почвы в местах проведения воздушных, наземных и эскавационных ядерных испытаний;

6) исследование уровней загрязнения воздуха вблизи р. Шаган;

7) оценка масштабов тритиевого загрязнения воздушной среды и изучение механизмов его формирования на территории Семипалатинского испытательного полигона.

Положения, выносимые на защиту:

1. Показано, что уровни концентрации трития в воздушной среде и характер его распространения существенно изменяются в зависимости от вида проводимых испытаний.

2. Определено, что главными источниками поступления трития в воздушную среду на территории СИП являются штольневые водотоки в местах проведения подземных ядерных испытаний в штольнях и поверхностные воды, загрязненные тритием;

3. Установлено, что в местах проведения подземных ядерных испытаний в скважинах источником поступления трития в воздух является почвенная влага; в местах проведения наземных и воздушных и экскавационных ядерных испытаний отсутствуют значимые количества трития в воздушной среде, но имеет место значительное тритиевое загрязнение почвы.

4. Выявлено, что в зависимости от источника поступления трития в воздушную среду СИП характер изменения его объемной активности в воздухе различен. При наличии протяженного источника - поверхностный водоток, ручей - объемная активность трития в воздухе уменьшается экспоненциально: в случае наличия точечного источника - устье скважины, портал штольни - распределение трития в воздухе имеет более резкий характер спада в зависимости от расстояния от источника.

Предмет и объект исследования. Основным объектом исследования является атмосферный воздух, в качестве дополнительных объектов исследования использовались вода, растительность, почвенная влага и почва в местах проведения ядерных испытаний. Предметом исследования является масштаб распространения трития в воздушной среде исследуемой территории.

Научная новизна работы. Впервые для территории СИП получены систематические количественные данные об уровне содержания 3Н в воздушном бассейне и его распределении на испытательных площадках. Установлено, что на территории полигона сформировались участки тритиевого загрязнения окружающей среды вблизи мест проведения испытаний ядерного оружия и связанных с ними водотоков. Оценены источники поступления ' Н в воздушную среду в местах проведения различных ядерных испытаний - подземных, наземных, воздушных и экскавационных взрывов. Впервые определено пространственное распределение трития в воздушной среде в зависимости от источника поступления. Оценены параметры, определяющие характер и масштаб миграции трития на основных испытательных площадках и радиационно-опасных участках СИП.

Теоретическая и прастнческая значимость. Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты могут быть использованы для совершенствования существующей системы контроля радиационного состояния воздушной среды, более детальной проработки существующих систем мониторинга. Установленные закономерности по распределению и миграции 3Н в воздушной среде позволят корректно оценивать дозы облучения населения, проживающего вблизи предприятий топливного никла и радиационно-опасных объектов, в частности на территории СИП и в прилегающих регионах. Данные об уровнях и характере тритиевого загрязнения воздушной среды на территории СИП могут использоваться

как дополнительный аналитический метод для определения мест проведения ядерных испытаний с использованием радионуклида тритий в качестве индикатора

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 03.01.01 «Радиобиология», охватывающей проблемы последствий ядерных катастроф и радиоэкологии (п. 9), принципы и методы радиационного мониторинга (п. 10) в диссертационном исследовании представлен метод исследования тритиевого загрязнения объектов окружающей среды на территории СИП. В работе представлена оценка уровня содержания 3Н в воздушной среде в местах проведения ядерных испытаний различного характера, комплексно рассмотрен вопрос о возможной миграции 3Н за пределы испытательных площадок СИП.

Личный вклад диссертанта в работу. Соискатель лично участвовала в постановке цели и задач диссертационной работы, в создании экспериментальной базы исследования, в постановке и проведении натурных экспериментов, проведении отбора проб окружающей среды и выполнении Р-спектрометрического анализа. Диссертант принимала непосредственное участие в интерпретации полученных результатов и подготовке публикаций.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих международных и региональных конференциях, конкурсах, совещаниях и конгрессах: Международная конференция «Environmental Radioactivity» (Рим, 2010); Международная научная конференция «СТВТ: наука и технологии». Австрия, Вена (2011, 2013 г.г.).; V Всемирный конгресс инжиниринга и технологий - WCET-2012 «Наука и технологии: шаг в будущее» (Алматы, 2012); IV Международная научная конференция «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, МГУ, 2013); 8-я и 9-я Международные конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы, 2011, 2013); VI-международная научно-практическая конференция «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семей. 2010); Международная конференция молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы мирного использования атомной энергии» (Алматы, 2012); III-я, IV-я и V-я Международные научно-практические конференции «Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и проблемы нераспространения» (Курчатов, 2008, 2010, 2012); Конференция-конкурс НИОКР молодых ученых и специалистов НЯЦ РК (Курчатов, 2005, 2008, 2010, 2011, 2013); VII-я Международная конференция «Мониторинг ядерных испытаний и их последствия». Институт ядерной физики, г.Курчатов (2012 г.).

Результаты исследования были включены в отчёты при выполнении работ по следующим программам: научно-техническая программа 0346 "Развитие атомной энергетики в Республике Казахстан", этап 01.01.01. "Исследование экосистем, подверженных влиянию радиоактивно-загрязненных водотоков", республиканская бюджетная программа "Обеспечение радиационной безопасности на территории РК" (мероприятие 1 "Обеспечение безопасности бывшего СИП") и др.

По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 2 статьи - в рецензируемых журналах из перечня изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах, включает введение, 6 глав, заключение, выводы, 11 таблиц, 49 рисунков, 1 приложение и список публикаций из 128 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, ставятся цель и задачи, решаемые в диссертации, обсуждается их научная новизна, теоретическая и практическая значимость.

Глава 1. Литературный обзор вопроса исследований

На основе анализа отечественной и зарубежной литературы рассмотрены основные физико-химические свойства радионуклида 3Н, основные формы нахождения 3Н в природе, источники поступления искусственного и техногенного 3Н в окружающую среду. Отмечены уровни загрязнения 3Н различных природных объектов, расположенных вблизи предприятий атомной промышленности, описаны закономерности формирования тритиевого загрязнения объектов окружающей среды. Отдельная глава обзора литературы посвящена уровням концентрации 3Н в объектах окружающей среды в местах проведения различных ядерных испытаний на территории СИП.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование проводили на основных испытательных площадках СИП. Было выбрано 5 участков исследования, характеризующихся проведением разных по виду ядерных испытаний. Это площадка «Дегелен» и площадка «Балапан» - места проведения подземных ядерных испытаний в штольнях и скважинах, площадка "Опытное поле" - место проведения воздушных, наземных и приземных ядерных испытаний, территория реки Шагал - радиационно-опасный объект полигона со значительным содержанием 3Н в воде, «Атомное» озеро - воронка, образовавшаяся в результате проведения экскавационного взрыва на площадке "Балапан".

Основным объектом исследования был выбран атмосферный воздух. Для исследования источников поступления 3Н в воздушную среду и механизмов формирования тритиевого загрязнения в качестве дополнительных объектов исследования были выбраны вода, растительность, почвенный воздух и почва.

Для исследования объемной активности "'Н в воздухе проводился отбор проб водяных паров атмосферного, штольневого воздуха и почвенной влаги методом криогенного вымораживания. Отбор проб водяных паров атмосферного воздуха проводился открытым способом: на выбранном участке устанавливалась криогенная установка, й производилось вымораживание на высоте 50 см от поверхности земли. Почвенная влага собиралась с использованием изолирующей емкости цилиндрической формы, позволяющей изолировать поступление атмосферного воздуха в отбираемую пробу. Для отбора проб штольневого воздуха криогенную установку с изолирующей емкостью устанавливали на поверхность насыпи портала так, чтобы она ориентировочно располагалась на уровне центральной оси котловой полости штольни. Далее, отбор проб производился также как почвенная влага. Время отбора проб методом криогенного вымораживания составляло порядка 1,5-2 ч.

Отбор проб растений для определения концентрации 3Н и биомассы растительного покрова на участках исследования проводился методом «укосов». При этом травянистые растения срезались на высоте 1-3 см, крупнотравье - 4-6 см. Определение продуктивности растительного покрова на каждом исследуемом участке проводилось по 3-м площадках в среднем 1 м2 каждая. Удельная активность определялась в свободной воде растений - конденсата, полученного посредством специальной установки, представляющей собой герметичную емкость для загрузки

проб растений, снабженную охлаждаемой поверхностью и емкостью для сбора влаги, испаряемой растениями.

Отбор проб почвы проводился методом "конверта", т.е. из углов и центра квадрата размером порядка 1 м2. После предварительной подготовки пробы (просеивание, перемешивание, сушка) отбиралась навеска, порядка 1 г для процедуры автоклавного разложения, которое подразумевает полное разложении пробы с применением азотной и плавиковой кислот под давлением, с последующей нейтрализацией и дистилляцией.

Отбор проб поверхностных вод осуществлялся при помощи батометра, который погружался в воду на заданную глубину. Пробы отбирались в пластиковые емкости, которые герметично закрывались и транспортировались в лабораторию без предварительной консервации.

Определение активности 3Н в исследуемых пробах проводилось методом жидкосцинтилляционной спектрометрии. Непосредственно перед проведением анализа все пробы проходили стадию фильтрации для удаления механических примесей, затем отбиралсь аликвота объемом 3 мл и помещалась в стандартную геометрию (пластиковая виала объемом 20 мл) с добавлением сцинтилляционного коктейля в пропорции 3:15 (отношение образец - сцинтиллятор). В качестве сцинтиллируюшей жидкости использовался сцинтилляционный коктейль Ultima Gold LLT (эффективность регистрации для 3Н в диапазоне 0-18 КэВ порядка 45-50%). Измерения проводились при помощи жидкосцинтилляционного спектрометра TriCarb 2900 TR. с относительной эффективностью регистрации для выбранного диапазона измерений не менее 60%. Область энергии для определения 3Н задана в интервале от 0 до 15 кэВ. Время измерения каждого образца составляло порядка 120 минут.

Чувствительность используемых методов измерений составляет порядка 12 Бк/л -при определении удельной активности 3Н в свободной воде, 150 Бк/кг - при определении удельной активности 3Н в почве методом автоклавного разложения, 0,03-^-0,5 Бк/м3 - при определении 3Н в воздушной среде в зависимости от условий отбора проб и объема отобранного образца.

Для проведения контроля качества в лаборатории применялась система обеспечения контроля качества результатов. Ее обязательной частью являлась поверка средств измерений, аттестация испытательного оборудования, как основного, так и вспомогательного, актуализация методик, использование аттестованных методик. Воспроизводимость результатов составляла от 10 до 50%, в зависимости от величины удельной активности 3Н в образце.

Полученные результаты были обработаны статистическим методами с помощью программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007, при построении 3-D рисунков использовалась программа Surfer и Кригинг метод экстраполяции данных, уравнения регрессии строились с применением метода наименьших квадратов.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ НА ТЕРРИТОРИИ ПЛОЩАДКИ «ДЕГЕЛЕН» И ЗА ЕЕ ПРЕДЕЛАМИ.

3.1. Краткая характеристика площадки «Дегелен». Площадка «Дегелен», расположенная на одноименном горном массиве, была создана в начале 60-ых годов для проведения подземных ядерных испытаний (ПЯВ). Максимальная высота вершин составляет 1080 м, площадь территории порядка 300 км2. ПЯВ проводились в штольнях, которые представляют собой горизонтальную горную выработку со средним сечением около 9 м2, и расстоянием вглубь - от 500 до 1000 м. Каждая

штольня оканчивалась концевым боксом в котором устанавливался подрываемый заряд. Всего на площадке «Дегелен» была сооружена 181 штольня, где произведено 209 ПЯВ. Максимальная мощность взрывов составляла 20 кТ.

Ранее было установлено, что концентрация 3Н в растительности, подземных и поверхностных водах, в родниках и штольневых водотоках на территории площадки изменяется в пределах от десятков до сотен тысяч Бк/л. Штольневые водотоки гидрологически связаны с основными ручьями, расположенными на плошадке «Дегелен», что обуславливает вынос 3Н за пределы не только мест проведения испытаний, но и далеко за переделы испытательной площадки. Было установлено, что фоновая концентрация 3Н в атмосферном воздухе составляла не более 0,2 Бк/м^ (Ляхова О., Лукашенко С.Н., 2007). На данном этапе работы были проведены исследования распределения 'Н в воздушной среде в зонах расположения штолен, на прилегающих к ним территориях - в экосистемах штольневых ручьев, и ручьев, выходящих за пределы горного массива Дегелен.

3.2. Исследование содержания трития в воздушной среде в приэпицентральных зонах ПЯВ.

Содержание ^Н в воздухе определяли на участках 22 штолен, где были произведены ПЯВ различного характера. Измерения объемной активности 'Н проводили внутри полости штолен, на их порталах и приустьевых участках, в месте расположения вертикальных геологических скважин, пробуренных в тело штольни и в надэпицентральной зоне полости Г1ЯВ (зоне раздробления). На рис. 1. схематически изображена штольня в горизонтальном разрезе и схема мест отбора проб.

Зона разорсопенил Ш.Ш

Хня с&рушекуя горных псрод

V КОЛЬНвЯ порий

Нарты \ /ч НЙ^И^ У' '"¿г

шжт1 I 1 : „г

-.Я?:®'

• - > ■

Яам^ь мючльни -

У- '00 .ч

Рис. 1. Схематическое изображение штольни в горизонтальном разрезе Распределение трития в воздушной среде внутри полости штолен и на их порталах. Исследование было проведено в 7-ми штольнях. Было установлено, что объемная активность "Н внутри полостей штолен изменяется в широком диапазоне значений - от 0,5 до 30 000 Бк/м3 (ЬуакЬоуа й а!., 2013). Результаты исследований по каждой штольне представлены на рис. 2.

Максимальные концентрации 3Н наблюдаются вблизи концевых боксов. Экспоненциальное уменьшение объемной активности по мере приближения к выходу из штольни может быть объяснено возрастающим разбавлением за счет поступления атмосферного воздуха и частичным выносом загрязнённого воздуха штольни через трещины разрушенной скальной породы.

Так как на портале штолен были зафиксированы детектируемые количества 3Н в воздухе, было сделано предположение, что 3Н может эманировать из полости штольни на открытую поверхность, даже если штольня «законсервирована». Для оценки эманации 3Н из полости были проведены исследования приустьевых участков

7-ми «законсервированных» штолен. Пробы штольневого воздуха отбирались на портале штольни, пробы атмосферного воздуха - на удалении от него на расстояние 50 м (табл. 1).

Объемная активность 3Н на портале штольне изменяется в пределах от 0,5 до 16 Бк/м3, в атмосферном воздухе - от 0,3 до 2,5 Бк/м3 (ЬуакИоуа е1 а!., 2013). Результаты исследования показали принципиальную возможность выхода 'Н с воздушными потоками из полостей штолен в воздушную среду исследуемого участка.

юоооо

3 10000 ш

S юоо

100

♦ Ш707

■ LU901 i UIS01

■ Ш150

----Т-707

-Т-901

- ■ - T-S01

- -Т-150

100 200 300 400 500 600 700 Расстояние от портала, м

а

Расстояние от портала, м б

Рис. 2. Распределение объемной активности 3Н внутри полости штолен: а) 707, 901, 501 и 150 (экспоненциальные функции Ао-е0,0"5*); 6) 603, А 7, 103 (экспоненциальные функции

А о-е )

Таблица 1. Объемная активность 3Н в штольиевом и атмосферном воздухе

N°n/n Номер штольни Объемная активность 3Н на портале штольни, Бк/м3 Объемная активность 3Н на расстоянии 50 м от портала штольни, Бк/м3

1 104 5,2 2,5

2 511 7,2 1,2

3 165 10,7 0,55

4 609 8,5 3,3

5 802 16 0,8

6 103 6 1,56

7 604 0,5 0,3

Содержание трития на приустьевых участках штолен. Исследование проведено на участках 16-ти штолен. На каждом приустьевом участке отобрано и

10

Установлено, что в отдельных случаях на графиках имеется несколько пиков, что говорит о возможности выхода "Н на поверхность земли в нескольких местах, на расстоянии до 200 м от центра скважины. Величина выхода 'Н и его местоположение различна для разных приустьевых участков. Это может быть связано с количеством проведенных взрывов и глубиной залегания их полостей, с нарушениями ландшафта поверхности и наличия внутренних полостей и дополнительных зон трешиноватости, а также с наличием развитой зоны грунтовых вод, значительно загрязненных 3Н и залегающих на небольшой глубине.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ

СРЕДЕ И В ПОЧВЕ В МЕСТАХ ПРОВЕДЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ, НАЗЕМНЫХ И ЭКСКАВАЦИОННЫХ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТАНИЙ.

Для исследования были выбраны испытательная площадка «Опы тное поле», где проводились наземные, воздушные ядерные испытания и место проведения экскавационного взрыва-«Атомное» озеро. На площадке «Опытное» поле участками исследования являлись эпицентры взрывов, на территории «Атомного» озера -воронка взрыва и внешнее водохранилище, образовавшееся в результате проведения испытаний. На каждом из участков были отобраны пробы почвы и почвенного воздуха. В общей сложности отобрано и проанализировано 11 проб воздуха и 28 проб почвы для определения удельной активность 'Н и I52Eu (табл. 5).

Согласно полученным результатам установлено, что в местах проведения наземных, воздушных и экскавационных ядерных испытаний не происходит активного процесса эманации JH с поверхности почвы в атмосферу. Тритий в почвенном воздухе был зафиксирован на гребне воронки «Атомного» озера, значения удельной активности изменялись от 10 до 90 Бк/м3. Результаты исследования почвы показали высокое содержание 3Н и Ь2Еи. Удельная активность 3Н в почве изменялась от 280 до 65000 Бк/кг, удельная активность шЕи в пробах почвы составляла от 10 до 32000 Бк/кг (Ляхова О.Н., 2013).

Таблица 5. Удельная активность тритии и еврония-152 в почве

№п/п Исследуемая территория Объект Удельная активность трития (3Н) в почве, Бк/кг Удельная активность европия 152Eu в почве, Бк/кг Объемная активность трития (3Н) в почвенном воздухе, Бк/м3

Наземные и воздушные испытания (площадка'«Опытное поле»)

1 Площадка П1 т.1 280 ± 30 440 ± 50 < 0,5

2 Площадка П1 т. 2 14700 ± 1500 5900 ±600

3 Площадка П1 т.З 5400 ± 600 3250 ±350

4 Площадка П1 т.4 9300 ±1000 2300 ± 250

5 Площадка П1 т.5 2100 ± 200 1700 ±200

6 Площадка п1 т.6 50 500 ± 5 000 32 000 ± 3000

7 Площадка П1 т. 7 650+ 150 360 ± 40

8 Площадка П1 т.8 3 200 ± 400 1 700 ±200

9 Площадка П1 т.9 35 000 ± 3000 18 000 ± 2000

10 Площадка П1 т. 10 1 700 ±200 1 100 ±100

11 Площадка П2 т.З 1 500±150 760 ± 70 < 0,5

12 Площадка П2 т.4 5 000 ± 500 2 500 ± 200

13 Площадка П2 т.5 11 200 ± 1000 5 000 ±500

14 Площадка П2 т.6 3 800 + 400 2 300 ±250

15 Площадка ПЗ т.1 1 300 ± 150 1 100 ±100 < 0,5

16 Площадка ПЗ т.2 3 800 + 500 2 200 ±200

17 Площадка П5 т.1 20 000 ± 2 ООО 7 500 + 800 < 0,5

18 Площадка П5 т.2 17 500 + 2 000 7 000 ±700

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Lyakhova O.N. Contamination mechanisms of air basin with tritium in venues of underground nuclear explosions at the former Semipalatinsk test site" / O.N. Lyakhova // Journal of Environmental Radioactivity. - 2012. - Vol. 113.- P. 98-107.

2. Lyakhova O.N. Tritium as an indicator of venues for nuclear tests" / O.N. Lyakhova // Journal of Environmental Radioactivity 2013. - Vol. 124. - P. 13-21.

В сборниках статей и материалах конференций:

3. Lyakhova O.N. Formation of tritium contamination of air basin at the sites of underground nuclear explosions at the former Semipalatinsk test site area / O.N. Lyakhova, S.N. Lukashenko, N.V. Larionova // Book of Abstracts «Environmental radioactivity», Rome 25th-27th, October, 2010. - Rome, 2010.

4. Lyakhova O.N. Tritium in the air as an indicator of nuclear testing venues» / Lyakhova O.N.. S.N. Lukashenko, N.V. Larionova // Book of Abstracts «Comprehensive nuclear-test-ban treaty: science and technology», 8-10 June. 2011, Hofburg. - Vienna. 2011 - P. 105

5. Lyakhova O.N. Development of effective radionuclide methods for identification of nuclear testing venues / O.N. Lyakhova , C.N. Lukashenko, N.V. Larionova, A.O. Aydarkhanov // Book of Abstracts «Comprehensive nuclear-test-ban treaty: science and technology», 13-17 June, 2013, Hofburg. -Vienna, 2013 -P. 98

6. Ляхова O.H. Исследование содержания трития в объектах окружающей среды на территории испытательной площадки «Дегелен» / О.Н. Ляхова, С.Н. Лукашенко. С.Б. Субботин // Вестник НЯЦ РК. - 2007. - Вып. № 4(32). - С.80.

7. Ляхова О.Н. Исследование характера распределения трития в атмосферном воздухе экосистемы водотока штольни №176 площадки «Дегелен» / О.Н. Ляхова, С.Н. Лукашенко. М.А. Умаров, А.О. Айдарханов // Вестник НЯЦ РК. - Вып. 3(35). - 2008. - С. 52.

8. Ляхова О.Н. Исследование уровня и характера распределения трития в объектах окружающей среды на территории СИП. Ядерный потенциал Республики Казахстан, сборник докладов / О.Н. Ляхова. С.Н. Лукашенко, С.Б. Субботин, А.О. Айдарханов, A.M. Кубенов // Ассоциация «Ядерное общество Казахстана». -Алматы, 2008. - С. 99.

9. Ляхова О.Н. Выявление основных источников поступления трития в атмосферный воздух и оценка уровня загрязнения тритием воздушной среды горного массива Дегелен / О.Н. Ляхова, С.Н. Лукашенко, А.О. Айдарханов // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. - 2010. - № 3 (14). - С.73 - 82.

Ю.Ляхова О.Н. Исследование уровней и характера загрязнения тритием воздушной среды экосистем штолен с водопроявлениями / О.Н. Ляхова, С.Н. Лукашенко, Н.В. Ларионова // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: мат. VI Междунар. научно-практической конф.. 4-7 февраля 2010 г. - Семей, 2010. -Т.Н.-С. 314-318.

П.Ляхова О.Н. Механизмы формирования загрязненности тритием воздушного бассейна в пределах горного массива «Дегелен» / О.Н. Ляхова, С.Н. Лукашенко, Н.В. Ларионова // Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и перспективы развития: тез. докл. IV Междунар. научно-практической конф., 25-27 августа 2010. - Курчатов, 2010. - С.78-80.

12. Ляхова О.Н. Механизмы формирования загрязненности тритием воздушного бассейн-» в пределах горного массива «Дегелен» / О.Н. Ляхова, С.Н. Лукашенко,

22

H.B. Ларионова // Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана |Сбориик трудов Института радиационном безопаеиост и экологии за 2007 2009гг.] / под рук. Лукашенко C.II. - Вып. 2. - Павлодар: Лом печати. 2010. - С. 321-330. - ISBN 978-601-71 12-28-8.

13.Ляхова O.II. Тритий как индикатор мест проведения ядерных испытаний /О.Н. Ляхова. C.II. Лукашенко, Н.В. Ларионова // Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана ¡Сборник трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за 2010 г.] / иод рук. Лукашенко С.II. - Павлодар: Дом печати. 201 1. -Т.2. - Вып. 3. - С. 121-142.

Н.Ляхова О.И. Уровень и характер распределения трития в воиушном бассейне СИП / (>.11. Ляхова, С.II. Лукашенко. Н.В. Ларионова. К.С. Тур // Семипалапшский испытательный полигон. Радиационное наследие и перспективы развития: тез. докл. V Междунар. науч.-практическая конф.. 12-14 сентября. - I кжлодар: Дом печати. 2012. - ('.30.

15.Ляхова O.II. Вклад различных источников поступления тршия в воздушную среду на территории СИП / О.Н. Ляхона. С.II. Лукашенко. К.С. Тур // Актуальные вопросы мирного использования атмпоп энергии: маг. Междунар. конф., Молодых ученых и специалистов. 6-8 июня 2012 г. / отв. ред. К.К. Кадыржапов. -Ал маты: ИЯФ НЯЦРК, 2012.-С. 156-157.

16. Ляхова О.Н. К вопросу о путях миграции трития за пределы бывшей испытательной площадки «Дегелеп» / О.Н. Ляхова. Н.В. Ларионова. С.Н. Лукашенко. А.О. Айдархаиов // Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана [Сборник трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за 20112012 гг.] / под рук. Лукашенко С.Н. - 1 Ьшлодар: Дом печати. 2013. Т.2. - Bi.ni. 4« С. 75-84.

17.Ляхова 0.11. Тритий в воздухе как индикатор мест проведения ядерных испытании / О.Н. Ляхова. С.Н. Лукашенко. Н.В. Ларионова [и др.]. // Наука и технологии, шаг в будущее: сб. тез. V всемирного конгресса инжиниринга и технологий - WCKT-2012. 1-2 июня 2012 г. - Алматы. 2012. - С. 216.

18.Ляхова О.Н. Исследование содержание трития в почве в местах проведения ядерных испытаний па территории СИП / О.Н. Ляхова. С.Н. Лукашенко. А.О. Айдархаиов // Современные проблемы загрязнения почв: сб. мат. IV Междунар. науч. конф.. 27-31 мая 2013 г. - Москва: МГУ. 2013. - С.140-143.

19.Ляхова О.Н. Разработка эффективных радионуклидных методов идентификации мест проведения ядерных испытаний / О.Н Ляхова. С.Н. Лукашенко. Н.В. Ларионова. Д.В. Гурченко. А.О. Айдархаиов //Ядерная и радиационная физика: тез.докл.копф.. 24-27 сентября. 2013г. - Алматы: !'ГП ИЯФ. 201.3. - С.78.

Заказ №27. Тираж 100 экз. Объём 1п.л. Формат 60X84""' Отпечатано на ризографе 1 11У BI1ИИСХРА ) 249032 Калужская обл.. г. Обнинск. Киевское шоссе, 109 км.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ляхова, Оксана Николаевна, Обнинск

ФИЛИАЛ «ИНСТИТУТ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИИ» РЕСПУБЛИКАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН»

04201 451 906

На правах рукописи

Ляхова Оксана Николаевна

ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ И ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ НА ТЕРРИТОРИИ СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНА

Специальность: 03.01.01 - радиобиология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук Е.В.Спирин

Обнинск-2013

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ.............................................................................................................................2

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЙ.............................11

1.1. Природный и техногенный тритий в окружающей среде........................................11

1.1.1. Природный тритий................................................................................................12

1.1.2. Техногенный тритий.............................................................................................15

1.2. Уровни содержания трития в объектах окружающей среды...................................17

1.3. Уровни содержания трития в объектах окружающей среды на территории СИП 20 ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.....................................................24

2.1. Общая методология проведения работ и объекты исследований............................24

2.2. Методы проведения отбора и подготовки проб........................................................27

2.2.1. Отбор проб водяных паров воздуха....................................................................27

2.2.2. Отбор проб растений.............................................................................................29

2.2.3. Отбор и подготовка проб почвы..........................................................................31

2.2.4. Отбор и подготовка проб воды............................................................................32

2.3. Проведение лабораторных исследований и обеспечение контроля качества измерений.................................................................................................................................33

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПЕРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ НА ТЕРРИТОРИИ ПЛОЩАДКИ ДЕГЕЛЕН И ЗА ЕЕ ПРЕДЕЛАМИ.................................36

3.1. Характеристика площадки «Дегелен»........................................................................36

3.2. Исследование содержания трития в воздушной среде в приэпицентральных зонах подземных ядерных взрывов..................................................................................................39

3.2.1. Краткая характеристика объектов исследования...............................................39

3.2.2. Схема проведения исследования.........................................................................41

3.2.3. Распределение трития в воздушной среде внутри полости штолен и на их порталах................................................................................................................................42

3.2.4. Содержание трития на приустьевых участках штолен......................................48

3.2.5. Исследование содержания трития в местах расположения вертикальных геологических скважин пробуренных в тело штольни...................................................49

3.2.6. Исследование содержания трития в зоне максимального раздробления горных пород над полостью подземных ядерных испытаний........................................50

3.2.7. Выводы по этапу...................................................................................................51

3.3. Распределение трития в воздушной среде в районе расположения штолен с водопроявлениями...................................................................................................................52

3.3.1. Краткая характеристика объектов исследования...............................................52

3.3.2. Схема проведения исследования.........................................................................53

3.3.3. Исследование распределения трития в атмосферном воздухе вдоль русла штольневого водотока........................................................................................................55

3.3.4. Исследование концентрации трития в атмосферном воздухе по мере удаления от русла поверхностного водотока....................................................................................58

3.3.5. Выводы по этапу...................................................................................................61

3.4. Изучение основных источников поступления и механизмов распределения трития в атмосферном воздухе экосистем штолен с водопроявлением.........................................62

3.4.1. Распределение трития в системе вода - атмосферный воздух.........................63

3.4.2. Распределение трития в системе почвенный воздух - растения - атмосферный воздух 65

3.4.3. Выводы по этапу...................................................................................................69

3.5. Изучение уровня и характера распределения трития в воздушной среде за пределами площадки «Дегелен»............................................................................................70

3.5.1. Исследование возможных зон выноса 3Н за пределы площадки «Дегелен» ..71

3.5.2. Характер распределения трития в воздушной среде в русле основных ручьев за пределами площадки «Дегелен»...................................................................................73

3.5.3. Выводы по этапу...................................................................................................78

3.6. Выводы по разделу.......................................................................................................79

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ НА ТЕРРИТОРИИ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ «БАЛАПАН».................................80

4.1. Краткая характеристика объектов исследования......................................................80

4.2. Методология проведения исследования.....................................................................82

4.3. Исследование приустьевых участков боевых скважин............................................84

4.3.1. Исследование уровня концентрации трития в атмосферном и почвенном воздухе вблизи устья скважин...........................................................................................84

4.3.2. Пространственное распределение трития в воздушной среде на приустьевых участках скважин.................................................................................................................85

4.4. Выводы по разделу.......................................................................................................93

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ УРОВНЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ И В ПОЧВЕ В МЕСТАХ ПРОВЕДЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ, НАЗЕМНЫХ И ЭКСКАВАЦИОННЫХ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТАНИЙ................................................................95

5.1. Краткая характеристика исследуемых участков и методология проведения исследования............................................................................................................................95

5.2. Исследование уровня содержания трития в воздушной среде................................98

5.3. Исследование уровня содержания трития в почве..................................................100

5.4. Сравнительный анализ уровня содержания трития и европия-152 в почве.........102

5.5. Выводы по разделу.....................................................................................................103

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПЕРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ РЕКИ ШАГАН.......................................................................................105

6.1. Схема проведения исследований..............................................................................105

6.2. Характер распределения трития в атмосферном воздухе относительно русла реки Шаган......................................................................................................................................107

6.3. Характер распределения трития в почвенном воздухе в зоне влияния реки Шаган 110

6.4. Выводы по разделу.....................................................................................................111

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................................................112

ВЫВОДЫ...................................................................................................................................114

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................117

Приложение А...........................................................................................................................131

ВВЕДЕНИЕ

Во всем мире постоянно увеличивается потребность в выработке электроэнергии, в связи с чем в ближайшем будущем ожидается большой рост предприятий атомной промышленности, строительства АЭС, что повлечет за собой заметное увеличение радиоактивных отходов. На сегодняшний день важной экономической и социальной проблемой является изучение уровней содержания, путей миграции, темпов накопления и перераспределения радионуклидов в объектах окружающей среды. В этом плане рост развития атомной энергетики вызывает интерес к тритию (3Н) как к одному из радиоактивных нуклидов, поступающих в окружающую среду при производстве атомной энергии и относящемуся к основным дозообразующим радионуклидам.

Актуальность проблемы. Исследования содержания Н в последние десятилетия становятся важной частью при оценке радиоэкологического состояния природных сред. При этом внимание уделяется не только определению уровня содержания Н в различных объектах окружающей среды, но и изучению характера его распространения. Как показали многочисленные исследования, особую роль в распространении Н в природной среде играет воздушная среда. Из воздушной среды Н выпадает с радиоактивными осадками и может быть инкорпорирован во все водородосодержащие объекты - почву, воду, продукты питания, биологическую ткань животных и человека [61]. Тритий может перемещаться в окружающей среде, как с водными, так и с воздушными потоками [50, 27], и, например, при работе предприятий ядерной промышленности попадать напрямую в организм человека при вдыхании и через кожный покров [5, 36].

Сегодня во всем мире проводятся многочисленные исследования, накоплен большой массив данных по уровням содержания Н в водных экосистемах [52, 9, 7], в земных [8, 97] и лесных [111] экосистемах, а также в

элементах пищевой цепи [58, 72]. Ряд исследований посвящен изучению содержания трития в растительности [65, 56, 78] и в снежном покрове [70].

Наименее изученными с точки зрения тритиевого загрязнения являются вопросы, связанные с особенностями распространения 3Н в приземных слоях атмосферы. К настоящему времени хорошо изучены методы отбора проб

Л

воздуха и методы измерений активности Н в отбираемых пробах [118, 114] и

-з

активно проводится мониторинг концентрации Н в воздухе в районах расположения АЭС и предприятий атомной промышленности [15, 44, 115, 89]. Но при работе АЭС и других предприятий ядерно-топливного цикла тритий поступает в окружающую природную среду нерегулярно и быстро мигрирует из мест первичного загрязнения, поэтому единичные и несистематические измерения его не позволяют выявить реальных масштабов загрязнения воздушной среды. Отсутствие систематических данных ведет, в свою очередь, к затруднениям при изучении характера распределения трития в воздушной среде.

Исследуемая проблема весьма актуальна для территории Семипалатинского испытательного полигона (СИП). Глобальное тритиевое загрязнение воздушной среды, сформированное к настоящему времени на планете, образовалось в значительной степени вследствие проведения испытаний ядерного и термоядерного оружия. На территории СИП в период с 1949 по 1989 год было проведено 343 подземных, 26 наземных и 91 воздушных ядерных испытания, в результате чего было сформировано обширное тритиевое загрязнение объектов окружающей среды не только территории полигона, но и далеко за ее пределами. Исследования радиоэкологической обстановки на СИП, проводимые в течение последнего времени, показали, что одним из основных радионуклидов, содержащимся в объектах окружающей среды, является Н. Были выявлены участки с чрезвычайно высоким уровнем его содержания на некоторых участках в поверхностных и подземных водах, растительности, снежном покрове [2, 3], что могло привести к тритиевому загрязнению воздушной среды вследствие

5

"Э

высокой миграционной способности Н между различными природными компонентами. Тритий может поступать в воздух в результате испарения с поверхности воды, содержащей 3Н [77, 92, 106], а также из почвы и грунтовых вод [100, 69, 102]. В зимний период поступление Н в атмосферу происходит с поверхности снежного покрова [80].

Учитывая вышесказанное, можно было ожидать значимых концентраций 3Н в воздухе на территории СИП, но до настоящего момента, такие исследования не проводились. Статистические данные об уровнях

3 3

содержания Н в воздушной среде отсутствовали, характер распределения Н в атмосфере в местах проведения различных ядерных испытаний не исследовался. Однако, в связи с высокой концентрацией трития в поверхностных и подземных водах, существует риск миграции 3Н не только с водой, но и с воздушными потоками, за пределы полигона. Все это может привести к поступлению 3Н в организм животных и человека с воздухом, водой и по пищевым цепям. Таким образом, контроль за радиационной

о

обстановкой по Н на данной территории является весьма важной частью радиологических исследований. Так как тритиевое загрязнение воздушной среды на территории СИП до настоящего момента не изучалось, необходимо знание об источниках поступления и особенностях поведения 3Н в воздухе в местах проведения различных ядерных испытаний. Детальное изучение уровня и характера распространения 3Н в воздушной среде внесет

о

существенный вклад в понимание процессов миграции Н с воздушными потоками, что является весьма важным с точки зрения радиационной безопасности окружающей среды и населения.

Цель и задачи работы. Целью исследования являлось изучение процессов формирования тритиевого загрязнения воздушной среды на территории Семипалатинского полигона в зависимости от характеристик мест проведения ядерных испытаний.

В числе основных задач исследования рассматривались:

1) выявление основных источников поступления трития в воздушную среду;

2) исследование пространственных распределений тритиевого загрязнения приземного воздуха внутри и вблизи штолен подземных взрывов;

3) исследование влияния водотоков штолен и ручьев на загрязнение воздушной среды;

4) изучение особенностей выноса трития в воздух в зонах расположения скважин подземных ядерных испытаний;

5) исследование уровней загрязнения воздушной среды и почвы в местах проведения воздушных, наземных и эскавационных ядерных испытаний;

6) исследование уровней загрязнения воздуха вблизи р. Шаган;

7) оценка масштабов тритиевого загрязнения воздушной среды и изучение механизмов его формирования на территории Семипалатинского испытательного полигона.

Положения, выносимые на защиту:

1. Доказано, что уровни концентрации трития в воздушной среде и характер его распространения существенно изменяются в зависимости от вида проводимых испытаний.

2. Определено, что главными источниками поступления трития в воздушную среду на территории СИП являются штольневые водотоки в местах проведения подземных ядерных испытаний в штольнях и поверхностные воды, загрязненные тритием;

3. Установлено, что в местах проведения подземных ядерных испытаний в скважинах источником поступления трития в воздух является почвенный воздух; в местах проведения наземных и воздушных и экскавационных ядерных испытаний отсутствуют значимые количества трития в воздушной среде, но имеет место значительное тритиевое загрязнение почвы.

4. Выявлено, что в зависимости от источника поступления трития в

воздушную среду СИП характер изменения его объемной активности в воздухе

различен. При наличии протяженного источника - поверхностный водоток,

7

ручей - объемная активность трития в воздухе уменьшается экспоненциально; в случае наличия точечного источника - устье скважины, портал штольни -распределение трития в воздухе имеет более резкий характер спада в зависимости от расстояния от источника.

Предмет и объект исследования. Основным объектом исследования является атмосферный воздух, в качестве дополнительных объектов исследования использовались вода, растительность, почвенный воздух и почва в местах проведения ядерных испытаний на территории СИП. Предметом исследования является масштаб распространения трития в воздушной среде исследуемой территории.

Научная новизна работы. Впервые для территории СИП получены систематические количественные данные об уровне содержания 3Н в воздушном бассейне и его распределении на испытательных площадках. Установлено, что на территории полигона сформировались участки тритиевого загрязнения окружающей среды вблизи мест проведения испытаний ядерного оружия и связанных с ними водотоков. Оценены источники поступления Н в воздушную среду в местах проведения различных ядерных испытаний - подземных, наземных, воздушных и экскавационных взрывов. Определено пространственное распределение трития в воздушной среде в зависимости от источника поступления. Оценены параметры, определяющие характер и масштаб миграции трития на основных испытательных площадках и радиационно-опасных участках СИП.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные в ходе

выполнения диссертационной работы результаты могут быть использованы

для совершенствования существующей системы контроля радиационного

состояния воздушной среды, более детальной проработки существующих

систем мониторинга. Установленные закономерности по распределению и

миграции трития в воздушной среде позволят корректно оценивать дозы

облучения населения, проживающего вблизи предприятий топливного цикла

и радиационно-опасных объектов, в частности на территории СИП и в

8

прилегающих регионах. Данные об уровнях и характере тритиевого загрязнения воздушной среды на территории СИП могут использоваться как дополнительный аналитический метод для определения �