Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка радиационно-экологического воздействия радиохимических комбинатов на референтные объекты животного мира

ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Оценка радиационно-экологического воздействия радиохимических комбинатов на референтные объекты животного мира"

На правах рукописи

ЛУНЁВА КРИСТИНА ВЛАДИМИРОВНА

ОЦЕНКА РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИОХИМИЧЕСКИХ КОМБИНАТОВ НА РЕФЕРЕНТНЫЕ ОБЪЕКТЫ ЖИВОТНОГО МИРА

Специальность 03.01.01 - Радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

6 НОЯ 2014

005554355

Обнинск-2014

005554355

Диссертация выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Научно-производственном объединении «Тайфун» (ФГБУ «НПО «Тайфун»)

Научный руководитель: доктор биологических наук

Крышев Александр Иванович

(заведующий лабораторией эколого-геофизического моделирования и анализа риска Института проблем мониторинга окружающей среды ФГБУ «НПО «Тайфун», г. Обнинск)

Официальные оппоненты: Сынзыныс Борис Иванович,

доктор биологических наук, профессор, ИАТЭ НИЯУ МИФИ (г. Обнинск), профессор кафедры экологии

Козьмин Геннадий Васильевич,

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ГНУ ВНИИСХРАЭ (г. Обнинск), ведущий научный сотрудник лаборатории исследования действия неионизирующих излучений на агроценозы

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки «Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова» Российской академии наук (ИПЭЭ РАН) (г. Москва)

а IP

Защита состоится «11» декабря 2014 г. в « 3 » часов на заседании диссертационного совета Д 006.068.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии по адресу: 249032, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ, здание 1, к. 510.

Факс: (484) 39 680 66. Электронная почта: riarae@riar.obninsk.org

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ГНУ ВНИИСХРАЭ, http://www.riarae-raas.ru/

Автореферат разослан «2) » Р/Сргt$f>£._2014 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, . . ,,

кандидат биологических наук Шубина Ольга Андреевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальность вопроса защищенности биоты от действия ионизирующего излучения связана с возросшим международным и национальным интересом к проблеме, а также усилением законодательных нормативов в данной области. В настоящее время рекомендуется подтверждать, а не исходить из предположения, что окружающая среда, в том числе биота, защищена от действия ионизирующего излучения. В качестве критерия радиационного воздействия на биоту используется оценка мощности дозы.

Особую актуальность приобретает данная проблема для радиохимических комбинатов, т.к. в первую очередь они являются экологически значимыми по классификации Госкорпорации «Росатом». По сравнению с другими объектами атомной промышленности они характеризуются повышенной нагрузкой на окружающую среду. Немаловажен вопрос влияния на окружающую среду прошлой деятельности данных объектов.

В настоящей работе оценка радиационного воздействия на биоту проводилась на основе данных радиационного мониторинга в районе расположения следующих объектов - Федеральное государственное унитарное предприятие «Красноярский горно-химический комбинат» (ГХК), Открытое акционерное общество «Сибирский химический комбинат» (СХК), Федеральное государственное унитарное предприятие «Производственное объединение Маяк» (ПО «Маяк»),

Цель работы: разработать критерии радиационного воздействия на фауну, провести радиоэкологическую оценку воздействия на окружающую среду на примере радиохимических комбинатов с учетом разработанных параметров.

Задачи исследования:

- определение на основе методов непараметрической статистики экологически безопасных уровней облучения водных и наземных животных;

- разработка рекомендаций по установлению критериев радиационно-экологического воздействия в зонах наблюдений радиационных объектов, на радиоактивно загрязненных территориях и контрольных участках, на которых проводится мониторинг радиационной обстановки;

- оценка радиационного воздействия на фауну в районе радиохимических комбинатов на основе данных мониторинга;

— сравнение радиационного воздействия радиохимических комбинатов (ГХК; СХК) на водных животных с радиационным воздействием радиохимических комбинатов (ГХК; СХК) на наземную фауну;

- анализ переноса 908г и 137Сз в речной системе Теча - Исеть - Тобол -Иртыш статистическими методами.

Научная новизна

В результате выполнения поставленных задач были получены следующие новые научные результаты:

- определены экологически безопасные уровни радиационного воздействия на водную и наземную фауну на основе методов статистического анализа;

— разработан метод идентификации дальнего переноса радионуклидов по речной системе на основе данных мониторинга на примере ПО «Маяк»;

— проведена современная комплексная оценка радиационного воздействия радиохимических комбинатов (ГХК, СХК) на водную и наземную фауну на основе данных радиационного мониторинга;

- впервые дана оценка вклада 24Ыа в мощность дозы водной биоты в районе расположения СХК и ГХК.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы состоит в том, что разработаны и апробированы статистически достоверные безопасные уровни облучения водных и наземных животных. На основе полученных результатов сформулированы рекомендации по установлению критериев радиационно-экологического воздействия в зонах наблюдений радиационных объектов, на радиоактивно загрязненных территориях и контрольных участках, на которых проводится мониторинг радиационной обстановки.

Показано, что в связи с высокой информативностью гидробионтов в качестве показателей радиоактивного загрязнения данные объекты биоты могут быть рекомендованы для включения в регламент радиационного мониторинга окружающей среды в районах расположения ядерно и радиационно опасных объектов (ЯРОО) в качестве биоиндикаторов радиационно-экологического воздействия.

Практическая значимость работы определяется тем, что подход к оценке радиационного воздействия ЯРОО на биоту используется в ФГБУ «НПО «Тайфун» при проведении комплексного анализа радиационного состояния

окружающей среды в районах объектов атомной промышленности в рамках Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года».

Установленные экологически безопасные уровни облучения водной и наземной фауны включены в разработанный в ФГБУ «НПО «Тайфун» проект рекомендаций «Оценка радиационно-экологического воздействия на объекты природной среды по данным мониторинга радиационной обстановки». Данные уровни могут использоваться при нормировании радиационного воздействия ЯРОО на биоту.

Результаты оценки радиационного воздействия позволяют выполнить идентификацию и ранжирование факторов радиационного воздействия на объекты биоты, рационально организовать мониторинг радиационной обстановки зоны наблюдения радиационного объекта, контрольного участка или радиоактивно загрязненной территории, т.е. используются при выработке и принятии решения о необходимости ограничения радиационного воздействия на биоту и проведении природоохранных мероприятий.

Основные положения, выносимые на защиту:

- двухуровневая система нормативов радиационного воздействия ЯРОО на водную и наземную фауну;

- рекомендации по установлению экологически безопасных уровней облучения водных и наземных животных;

- результаты комплексной оценки радиационного воздействия радиохимических комбинатов (ГХК, СХК) на водную и наземную фауну на основе данных радиационного мониторинга;

- метод идентификации дальнего переноса радионуклидов по речной системе на основе данных мониторинга (ПО «Маяк»).

Апробация работы

Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на: VI съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2010 г.), конференции молодых специалистов, посвященной 50-летию ФГБУ «НПО «Тайфун» (Обнинск, 2010 г.), региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2013 г., 2014 г.), XIII международной конференции «Безопасность АЭС и подготовка кадров - 2013» (Обнинск, 2013 г.), конференции молодых специалистов по проблемам

гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Обнинск, 2013 г.), международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2014» (г. Москва, 2014 г.), IX международная научно-техническая «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» (Москва, 2014 г.); VII съезд по радиационным исследованиям (Москва, 2014 г.).

По итогам работы опубликовано 13 работ, среди которых четыре статьи в журналах, входящих в рекомендуемый список ВАК, две из них опубликованы в профильном издании.

Личный вклад автора:

Лично автором проведена статистическая обработка и анализ результатов радиационного мониторинга в районах расположения выбранных ЯРОО; оценка дозовых нагрузок на водную и наземную биоту в районах их расположения; разработка экологически безопасных уровней облучения для основных групп водной и наземной фауны.

Структура н объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из 5 глав, заключения, выводов и списка использованной литературы. Общий объем работы составляет 128 страниц, включая 27 рисунков, 20 таблиц. Список литературы состоит из 123 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные цели исследования, научная новизна, практическая и теоретическая значимость работы.

Глава 1. Современное состояние вопроса радиационной защиты биоты.

Объекты исследования

По мере использования ядерных технологий специалисты приходили к выводу, что помимо воздействия на человека, немаловажным является непосредственное влияние ионизирующего излучения и на окружающую среду. Существенную роль в осознании важности данного вопроса внесли радиационные аварии, в числе которых взрыв емкости с радиоактивными отходами (1957 г.) на ПО «Маяк», взрыв четвертого энергоблока на Чернобыльской АЭС (1986 г.). Однако долгое время (до конца XX в.) в области защиты биоты от ионизирующего излучения определяющим считался

антропоцентрический принцип нормирования, согласно которому если обеспечивается радиационная защита населения, то окружающая среда также считается защищенной.

В последнее десятилетие международные организации, такие как МАГАТЭ, МКРЗ, НКДАР ООН все чаще затрагивают вопрос нормирования радиационного воздействия на представителей флоры и фауны. В соответствии с ОНБ-2011 (МАГАТЭ) (МАГАТЭ, 2007. С. 5) защищенность окружающей среды, в том числе биоты, от действия ионизирующего излучения необходимо подтверждать, а не исходить из предположения о ее обеспечении.

В Федеральном законе «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года № 7-ФЗ отмечено, что при соблюдении природоохранных нормативов должна обеспечиваться сохранность благоприятной окружающей среды, экологической безопасности и биологического разнообразия.

Доказанность защищенности биоты является основой экоцентрического принципа, интенсивно развивающегося в настоящее время. В качестве критерия радиационного воздействия на водную и наземную флору и фауну используется оценка мощности дозы.

МКРЗ рекомендует сравнивать расчетные значения дозовых нагрузок на биоту с безопасными уровнями облучения животных и растений, приведенные в Публикации 108 (ICRP. Publication 108. С. 87 - 89): 0,1-1 мГр/сут - наземные позвоночные животные и сосна обыкновенная; 1-10 мГр/сут - водные позвоночные животные и наземные растения (кроме сосны обыкновенной); 10-100 мГр/сут - беспозвоночные животные и водные растения.

Необходимо отметить, что данные уровни, а также диапазоны безопасного облучения, предлагаемые ранее в таких работах, как (NCRP, 1991 - 115 р.; DOE-STD-1153-2002, 2002. 234 р.; Polikarpov G.G., 1998. и др.) основаны на экспертных заключениях, что говорит о довольно субъективном характере подобных оценок. Только в небольшом количестве работ используются количественные статистические методы для определения интересуемых величин. Поэтому проблема определения и обоснования безопасных уровней облучения биоты является весьма актуальной.

В основу диссертации положено установление при использовании статистических методов безопасных уровней облучения водной и наземной фауны, а также радиоэкологическая оценка на примере радиохимических

комбинатов с учетом разработанных параметров. В качестве исследуемых объектов были выбраны следующие: ФГУП ГХК, СХК, ПО Маяк.

ФГУП ГХК - ведущее в России учреждение по созданию полного технологического комплекса в области обращения с отработанным ядерным топливом (ОЯТ) энергетических реакторов и замыканию ядерного топливного цикла, расположенное в Красноярском крае. Длительное время на комбинате осуществлялся сброс радиоактивных вод охлаждения прямоточных реакторов в р. Енисей. Ранее на ГХК работали три уран-графитовых реактора, к 2010 г. все они были выведены из эксплуатации.

СХК расположен в г. Северске (Томске 7) в 16 км к северо-востоку от г. Томска. Комбинат является одним из крупнейщих в России и мире предприятий ядерно-топливного цикла. В течение долгого времени основным источником радиоактивного воздействия СХК на окружающую среду являлись радиоактивные сточные воды комбината, которые вначале поступали через сбросной канал в р. Ромащка, далее в р. Томь, и затем в гидрологическую систему р. Обь. На предприятии было построено пять реакторов, к 2008 г. все они выведены из эксплуатации. Однако радиоактивные сбросы, осуществленные в прошлом, привели к накоплению радионуклидов в донных отложениях и почве затопляемой поймы. Весной 1993 г. на радиохимическом заводе СХК произошла авария, сопровождавшаяся выбросом радиоактивных веществ в атмосферу, в результате чего образовался узкий след радиоактивного загрязнения длиной 35-45 км в северо-восточном направлении от комбината. В целом данная авария не привела к значительным радиологическим последствиям для населения (Крышев И.И., Рязанцев Е.П., 2010 г., 495 е.).

ПО «Маяк» расположено в Челябинской области, входит в состав Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом". Объединение было создано для производства плутония. В настоящее время на предприятии созданы гражданские производства ядерно-топливного цикла, радиоактивных источников и препаратов. За время деятельности комбината имели место несколько крупных аварий и инцидентов. Наиболее серьезными являются следующие: сбросы жидких радиоактивных отходов в р. Теча (1949-1956 гг.); взрыв емкости в хранилище высокоактивных радиоактивных отходов (1957 г.); ветровой вынос радионуклидов с обнажившихся донных отложений береговой полосы оз. Карачай (1967 г.). На 01.01.2014 г. общая площадь вокруг ПО

«Маяк», загрязненная радионуклидами, составляла 446,8 км2, из них 195,96 км2 находятся в зоне наблюдения (Радиационная обстановка в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения ФГУП ПО «Маяк» в 2013 г., 2014. - С. 1).

Глава 2. Порядок анализа радиационного воздействия ЯРОО на биоту

Оценка радиационного воздействия ЯРОО на биоту проводилась в соответствии с методологией, изложенной в проекте разработанных в ФГБУ «НПО «Тайфун» рекомендациях «Оценка радиационно-экологического воздействия на объекты природной среды по данным мониторинга радиационной обстановки».

Предлагается следующий порядок анализа радиационного воздействия на биоту: идентификация источников радиационного воздействия на объекты природной среды; анализ данных мониторинга радиационной обстановки и модельных оценок переноса радионуклидов в окружающей среде; обоснование и выбор представительных объектов природной среды для оценки радиационно-экологического воздействия; оценка величины радиационно-экологического воздействия на представительные объекты природной среды; формирование результатов оценки радиационно-экологического воздействия (Лунёва К.В., Сазыкина Т.Г., Крышев А.И., 2014. - Т. 5, №3. - С. 218 - 222).

Расчет дозовых нагрузок на фауну проводился в соответствии с методами оценки мощности дозы облучения объектов биоты, представленных в публикациях (UN, 2011. - 164 p., ICRP Publication 108, 2009. - 251 p., Ulanovsky A., Pröhl G., 2008. Vol. 47 (2), р.195 - 203; Brown J.E., Alfonso В., Avila R., Beresford N.A., Copplestone D., Pröhl G., Ulanovsky A. The ERICA Tool. 2008. Vol. 99(9). P. 1371 - 1383).

На этапе формирования результатов оценки радиационного воздействия на биоту рекомендуется сравнивать расчетные дозовые нагрузки с экологически безопасными уровнями облучения организмов.

В настоящей работе оценка указанных уровней облучения водной и наземной фауны проводилась на основе метода непараметрической статистики, изложенного в (Sazykina T.G., Kryshev A.I., Sanina K.D. 2009. V. 48, N 4. P. 391404). Данный метод включает следующие этапы: формирование массива данных зависимости «мощность дозы - эффект»; ранжирование ряда данных по возрастанию и определение итоговой пороговой величины TDR5 (5 %

пороговая мощность дозы - 5% threshold dose rate) - мощность дозы хронического облучения, ниже которой у биоты наблюдаются статистически значимые радиационные эффекты только в 5% (при заданной вероятности -95%) из известных радиобиологических данных, а в 95% случаев эффекты наблюдались при мощностях дозы выше пороговой величины.

Анализ проводился для следующих групп организмов - водные позвоночные, наземные позвоночные, беспозвоночные. За основу была взята информация по хроническому облучению фауны из базы данных EPIC (EPIC, 2000 - 157 p.), дополненная несколькими современными литературными источниками.

По группе «водные позвоночные» было обработано 49 значений; по наземным позвоночным - 181 значение; по группе «беспозвоночные» - 46 значений.

В таблице 1 представлены полученные в результате анализа методом непараметрической статистики экологически безопасные уровни (ЭБУ) облучения для рассматриваемых групп организмов.

Таблица 1 — Расчетные ЭБУ облучения наземной и водной фауны, мГр/сут

Группа организмов Значение ЭБУ Доверительный интервал

Водные позвоночные 1,00 0,89-2,00

Наземные позвоночные 1,00 0,50-1,10

Беспозвоночные 9,0 2,10-11,0

Полученные значения позволяют сформировать следующие критерии допустимого радиационного воздействия на объекты биоты:

~~ Лиш:=1,0 мГр/сут для водных и наземных позвоночных животных;

~~ Ртах= Ю мГр/сут для беспозвоночных животных.

С учетом возможной неопределенности в оценках дозы рекомендуется использовать коэффициент запаса 10 при предварительной (скрининговой) оценке радиационного воздействия на объекты биоты, т.е. использовать для предварительной упрощенной оценки следующие критерии экологически безопасного облучения:

- Лтл=0Д мГр/сут для водных и наземных позвоночных животных;;

- Р„иП= 1 мГр/сут для беспозвоночных животных.

Полученное значение экологически безопасного уровня для наземных позвоночных (1,0 мГр/сут) совпадает с верхней границей диапазона безопасного облучения, рекомендуемого в настоящее время МКРЗ (0,1-1 мГр/сут) (Публикация, 108).

По водным позвоночным разработанная величина безопасного радиационного воздействия, равная 1 мГр/сут, совпадает с нижней границей диапазона МКРЗ. Установленный ЭБУ облучения для водных позвоночных является более консервативным, чем уровни, рекомендуемые МКРЗ. В работах института им. А.Н. Северцова на значительном объеме данных показано, что при уровнях воздействия ниже 10 мГр/сут обнаруживается большой набор радиационных эффектов (при 1-2 мГр/сут уже наблюдаются отклонения в репродуктивной системе самцов и самок белого толстолобика) (Рябов И.Н., 2004.-215 е.).

Относительно группы беспозвоночных животных установлены также более консервативные уровни, чем в МКРЗ: разработанный ЭБУ - 10 мГр/сут; МКРЗ - 100 мГр/сут. В работах Криволуцкого Д.А. (Криволуцкий Д.А., 1983. - 87 е.; Криволуцкий Д.А., 1999, С. 5-15) показано, что при дозовых нагрузках 10-30 мГр/сут у ряда беспозвоночных (разнообразные виды клещей) может наблюдаться снижение численности особей.

В сравнении с трехуровневой системой нормативов безопасного воздействия ионизирующего излучения на фауну, рекомендуемой МКРЗ, в диссертационной работе предлагается двухуровневая система (Pmin - РтахУ- 0,1-1,0 мГр/сут -водные и наземные позвоночные животные; 1,0-10,0 мГр/сут - беспозвоночные животные. При значениях мощности дозы облучения представительных объектов биоты меньших Pmin не требуется проведения каких-либо природоохранных мероприятий для обеспечения радиационной безопасности объектов биоты. В случае, когда мощность дозы облучения объектов биоты превышает уровень Pmi„, но остается меньше уровня Ртах, рекомендуется проведение дополнительных исследований по снижению неопределенности в оценках мощности дозы облучения объектов биоты. При превышении уровня Ртах необходимо проведение природоохранных мероприятий, направленных на сохранение благоприятной окружающей среды.

Глава 3. Анализ радиационного воздействия Красноярского горнохимического комбината на биоту в районе его расположения в 2000-2012 гг.

Для оценки воздействия ГХК на водную биоту в районе его расположения были выбраны следующие населенные пункты - район д. Большой Бальчуг -ближайший населенный пункт к комбинату в зоне наблюдения (ЗН) объекта (находится на правом берегу р. Енисей в 16 км ниже по течению реки от места выпуска сбросных вод), и район д. Додоново, где проводятся ежегодно фоновые измерения содержания радионуклидов в воде р. Енисей. В работе на основе методов, рекомендуемых в госстандартах, анализировались данные радиационного мониторинга в районе расположения ФГУП ГХК за 2000-2012 гг., приведенные в (Росгидромет. - 2001-2013), а также в (УакиЬувку 8.М., 2003). Изучаемый период был разбит на два - до (2000-2010 гг.) и после (2011-2012 гг.) остановки последнего реактора.

Анализ данных по содержанию радиоактивных элементов в воде р. Енисей, протекающей вблизи ФГУП ГХК (д. Большой Бальчуг), показал, что основной вклад в объемную активность в 2000-2010 гг. вносили такие радионуклиды, как 24Иа, 32Р, 60Со, 908г, 137Св. В настоящей работе впервые приведены оценки дозовых нагрузок на изучаемые организмы от 24№.

В 2011-2012 г. в воде регистрировали в основном 90Бг (0,0033 ±0,0005 Бк/л), объемные активности остальных радионуклидов были ниже предела обнаружения. В ходе выполнения работы были сделаны следующие предположения:

1) считалось, что содержание б0Со после остановки реактора в воде и организме гидробионтов было незначительным (в связи с тем, что удельная активность данного радионуклида в период с 2004 по 2012 гг. включительно была ниже предела обнаружения);

2) суммарная доза облучения формировалась за счет 908г (все пути облучения), '"Се (все пути облучения; консервативно полагали, что содержание данного элемента в воде равно пределу обнаружения) и б0Со (внешняя доза облучения, обусловленная накоплением данного радионуклида в донных отложениях).

Согласно результатам многолетнего радиационного мониторинга 2000-2010 гг. прослеживалась динамика снижения содержания 60Со, 905г и 137Св в воде р.

Енисей в районе д. Большой Бальчуг. Относительно 24Ка и 32Р такого снижения не наблюдалось. Определены вклады техногенных радионуклидов во внутреннюю и внешнюю дозы облучения гидробионтов. В 2000-2010 гг. основной вклад в суммарную дозу гидробионтов вносило внутреннее облучение, обусловленное содержащимся в воде 32Р, обладающим наибольшим коэффициентом накопления в референтных организмах, чем другие изучаемые радионуклиды. Вклад ,_Р во внутреннюю дозу составлял около 70 %, оставшаяся доля приходилась на 24Ка. В 2011-2012 гг. основной вклад в суммарную дозу облучения вносила внешняя доза, обусловленная накопленными в донных отложениях б0Со и '"Се. Данной тенденции не наблюдалось для пелагической рыбы, скорее всего, это связано с тем, что в отличие от других гидробионтов, данный вид в меньшей степени контактировал с донными отложениями, и доза облучения для него формировалась 908г и шСз, накопленными внутри организма. В связи с выводом из эксплуатации последнего реактора весной 2010 г. дозовые нагрузки на референтные виды речной биоты снизились и в 2011—2012 гг. были на 2 порядка ниже, чем в 2000-2010 гг.

Расчетные оценки мощности дозы для гидробионтов р. Енисей в районе расположения ФГУП ГХК (д. Большой Бальчуг) в 2000-2010 гг. сравнивались с расчетными экологически безопасными уровнями облучения биоты (ЭБУ) и с рекомендуемыми МКРЗ (рисунок 1).

ОБ. Бальчуг. 2000-2010 гг. □ Б- Бальчуг. 2011 - 2012 гг. о ЭБУ и МКРЗ

Рыба пелагическая Рыба придонная Моллюски

Рисунок 1 - Сравнение расчетных дозовых нагрузок на референтные виды водной биоты в районе д. Большой Бальчуг, 2000-2012 гг. с расчетными экологически безопасными уровнями облучения биоты (ЭБУ)

Из рисунка 1 видно, что расчетные мощности доз на гидробионтов были значительно ниже разработанных экологически безопасных уровней облучения водных животных как в 2000-2010 гг. (на 2-3 порядка), так и после остановки последнего реактора - 2011-2012 гг. (на 4-5 порядков). А также были на несколько порядков (3-5) ниже уровней, рекомендуемых МКРЗ.

Для оценки вклада комбината в суммарную мощность дозы водной биоты, проводился расчет дозовых нагрузок на референтных гидробионтов р. Енисей в районе д. Додоново, где измеряется фоновое содержание радионуклидов.

В период до остановки последнего реактора на ГХК вклад в дозовую нагрузку референтных видов биоты р. Енисей вносил сам объект (95-99 %), что обусловлено значительным накоплением в организмах 32Р, содержащегося в сбросах в данный период. В 2011-2012 гг. влияние объекта снизилось до 80 % для всех видов биоты, за исключением пелагической рыбы, для данного гидробионта основной вклад в суммарную дозу вносит фоновое загрязнение. Вероятнее всего, это связано с тем, что после остановки реактора облучение гидробионтов (рыба придонная и моллюски) было обусловлено накопленными в донных отложениях 60Со и |37Сз, тогда как для рыбы пелагической облучение было связано в основном с внутренней дозой от содержащегося в воде 908г. Содержание данного радионуклида в воде р. Енисей в районе д. Большой Бальчуг и д. Додоново (фоновая точка) в 2011-2012 г. находилось на одном уровне (д. Большой Бальчуг - 4,0 -10"2 Бк/л, д. Додоново - 3,5 -10"2 Бк/л).

С целью проведения комплексной оценки радиационного воздействия ГХК на биоту был проведен расчет дозовых нагрузок на наземную фауну в районе д. Большой Бальчуг (ЗН) и п. Емельяного (контрольный пункт (КП), расположен в 70 км западнее ГХК). Результаты расчетов представлены в таблицах 2-3.

Таблица 2 - Расчетные значения дозовых нагрузок на референтные виды наземной биоты в районе д. Большой Бальчуг в 2000-2012 гг.; мкГр/сут

Референтный вид биоты 2000-2010 гг. 2011-2012 гг.

Суммарная доза Доверительный интервал Суммарная доза Доверительный интервал

Мышь 0,60 0,48-0,75 0,50 0,44-0,58

Улитка 0,13 0,10-0,16 0,11 0,09-0,13

Червь 0,31 0,24-0,38 0,26 0,23-0,30

Таблица 3 — Расчетные значения дозовых нагрузок на референтные виды наземной биоты в районе п. Емельяново в 2000-2012 гг.; мкГр/сут

Референтный вид биоты 2000-2010 гг. 2011-2012 гг.

Суммарная доза Доверительный интервал Суммарная доза Доверительный интервал

Мышь 0,53 0,34-0,71 0,40 0,34-0,45

Улитка 0,11 0,07-0,15 0,08 0,07-0,10

Червь 0,27 0,18-0,37 0,20 0,17-0,23

Как видно из расчетов дозовые нагрузки на наземную биоту в ЗН ГХК (д. Большой Бальчуг) не отличались от величины суммарной дозы для наземной биоты КП, что говорит о том, что в районе д. Большой Бальчуг предприятие не влияет на загрязнение почвы. Вероятнее всего, радиационное загрязнение почвы в этом районе обусловлено накоплением 137Сз глобального происхождения.

Дозовые нагрузки на гидробионтов в ЗН предприятия в 2000-2010 гг. были на порядок выше дозовых нагрузок на наземную биоту, тогда как в 2011-2012 гг. данные величины находились практически на одном уровне. Это говорит о большем влиянии на радиационную обстановку в районе ГХК в период до остановки последнего реактора производимых сбросов.

Расчетные значения суммарных мощностей доз на наземную фауну были значительно (на 3—4 порядка) ниже разработанных экологически безопасных уровней облучения биоты, а также ниже уровней, рекомендуемых МКРЗ.

Глава 4. Современные дозовые нагрузки на фауну в районе расположения Сибирского химического комбината (2000-2012 гг.)

Для оценки радиационного воздействия комбината на водную биоту в качестве исходных использовались данные радиационного мониторинга за 2000-2012 гг., приведенные в (Росгидромет, 2001-2013 гг.), в (Отчет по проекту МНТЦ №2558 «Радиоэкологический мониторинг рек Тобол и Иртыш. Анализ процессов биогенной миграции радионуклидов и оценка радиационного риска для населения и природной среды», 2007), (Никитин А.И. и др., 2010, с.66-76), а так же расчетные оценки. В связи с тем, что в 2008 г. на комбинате был остановлен последний реактор, анализируемый период был разделен на два -2000-2008 гг. и 2009-2012 гг., до и после остановки реактора, соответственно.

Исходя из имеющийся информации был составлен список анализируемых элементов в референтных видах речной биоты: 24Ыа, 32Р, 51Сг, 54Мп, 60Со, 65гп, 908г, 137Сз, 152Еи, 239Кр. Анализ данных радиационного мониторинга р. Ромашка и Чернилыциковской протоки показал, что в период до остановки последнего реактора набор радионуклидов был шире (5|Сг, 54Мп, 60Со, 1:ПС*, |52Еи,), чем в 2009-2012 гг. Стоит отметить, что до 2008 г. в рассматриваемой среде каждый год обнаруживалось довольно высокое содержание радионуклидов, период полураспада которых менее года (51Сг, 54Мп, После остановки

последнего реактора в изучаемой среде регистрировались наиболее долгоживущие радионуклиды.

Результаты расчётов дозовых нагрузок на референтные виды речной биоты в 2000-2012 гг. представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Расчетные значения суммарной мощности дозы облучения гидробионтов р. Ромашка и Чернилыциковской протоки в 2000-2012 гг., мГр/сут (в скобках приведены доверительные интервалы)

Вид р. Ромашка Чернилыциковская протока

2000-2008 гг.

Рыба пелагическая 2,0-101 (1,4-2,7)-10"' 4,3-10"2 (2,7-5,8)-10"2

Рыба придонная 1,8-10"' (1,3-2,4)-10"' 4,1-10"2 (2,7-5,5)-10"2

Моллюски 1,7-10"' (1,2-2,3)-10"' 4,0-10"" (2,7-5,3)-10"2

2009-2012 гг.

Рыба пелагическая 2,1-10"4 (1,2-2,9)-10"4 2,9-10° (2,5-3,3)-10"5

Рыба придонная 8,7-10"4 (4,1-13,4)- Ю-4 1,2-10"4 (1,0-1,4)-10"4

Моллюски 7,0-10"4 (1,7-12,6)-10"4 1,2-10"4 (0,5-1,9)-10"4

Результаты расчетов показали, что дозовые нагрузки на биоту р. Ромашка в течение изучаемых периодов были на порядок выше, чем для Чернилыциковской протоки. В 2000-2008 гг. основная доля в суммарной мощности дозы на референтные виды биоты изучаемых водных объектов

приходилась на внутреннее облучение, обусловленное содержащимся в воде ~Р (вклад радионуклида в данный вид облучения составлял 80-90%, оставшаяся доля приходилась на

После остановки последнего реактора дозовые нагрузки на биоту р. Ромашка и Чернильщиковской протоки значительно снизились (на 2-3 порядка) (таблица 4). В 2009-2012 гг. основной вклад в суммарную мощность дозы облучения гидробионтов, за исключением пелагической рыбы, рассматриваемых водных объектов вносило внешнее облучение, обусловленное накопленными в донных отложениях 60Со, Ь7Св, 152Еи. В случае пелагической рыбы основная доля в величине суммарной мощности дозы приходилась на внутреннее облучение, связанное с накоплением в организме изучаемого гидробионта '"Се (вклад радионуклида в данный вид облучения около 90%) относительно р. Ромашка и 908г (вклад радионуклида более 50%) относительно Чернильщиковской протоки.

Расчетные оценки мощности дозы для гидробионтов изучаемых водоёмов в районе расположения СХК сравнивались с расчетными экологически безопасными уровнями облучения биоты (ЭБУ) и уровнями, рекомендуемыми МКРЗ. Пример указанного сравнения за 2000-2008 гг. представлен на рисунке 2.

1.00Е+02 1.00Е+01 1,00Е+00 11.00Е-01

>ч О

£1.00Е-02 5

1.00Е-03 1.00Е-04 1.00Е-05

Рыба пелагическая Рыба придонная Моллюски

□Чернилыциковская протока □р. Ромашка □ ЭБУ ■ МКРЗ

Рисунок 2 - Сравнение расчетных дозовых нагрузок за 2000-2008 гг. на водную биоту р. Ромашка и Чернильщиковской протоки с расчетными экологически безопасными уровнями облучения биоты (ЭБУ) и уровнями МКРЗ

Расчетные дозовые нагрузки на референтные виды водной биоты р. Ромашка и Чернильщиковской протоки в 2000-2008 гг. были на 1-2 порядка ниже разработанных ЭБУ облучения биоты, и на 2-3 порядка ниже уровней МКРЗ.

Как указывалось ранее, суммарные мощности доз на животных рассматриваемых водных объектов после остановки реактора (2009-2012 гг.) были на 2-3 порядка ниже, чем в 2000-2008 гг., а соответственно они также не превышали указанных контрольных уровней.

С целью оценки радиационного воздействия СХК на наземную биоту были обобщены и проанализированы данные по содержанию радионуклидов в изучаемой среде в следующих населённых пунктах: д. Чернилыциково (на границе СЗЗ объекта), д. Георгиевка (зона наблюдения (ЗН) СХК, в 16 км в северо-восточном направлении от места аварии 1993 г.) и с. Первомайское (на границе 100-км зоны) (Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств: Ежегодник. 2001 - 2013 гг.).

Результаты расчётов дозовых нагрузок на референтные виды животных в районе д. Чернилыциково в 2000—2012 гг. представлены в таблице 5.

Таблица 5 — Расчетные значения суммарной дозы облучения наземной биоты в районе д. Чернилыциково, мГр/сут

Вид биоты 2000-2008 гг. 2009-2012 гг.

Значение Доверительный интервал Значение Доверительный интервал

Лягушка 5,6-Ю-4 (1,5-12,9)-10"4 6,0-10'5 (0,9-10,5)-10"5

Мышь 0,8-10"3 (0,2-1,6)-Ю-3 1,9-10"4 (0,3-3,3)-10"4

Червь 1,4-10"3 (0,4-3,4)-10"3 1,0-10"4 (0,2-1,7)-10"4

Дозовые нагрузки на наземную биоту в районе д. Чернилыциково в 20002008 гг. были на порядок выше, чем в 2009-2012 гг. Больший вклад в суммарную мощность дозы в 2000-2008 гг. вносило внешнее облучение, обусловленное 60Со и 65Ъп. Стоит сказать, что в этом районе отбор проб в указанный период проводился в близи от воды, в связи с чем в почве присутствовали короткоживущие радионуклиды, помимо 137С$, основного элемента, содержащегося в среде, в период после остановки реактора.

Дозовые нагрузки на биоту в районе д. Георгиевка (ЗН) как до, так и после остановки реактора находились на одном уровне, и значительно не отличались от дозовых нагрузок на биоту в районе с. Первомайское. Суммарные расчетные величины на референтные виды животных в д. Чернилыциково после остановки последнего реактора были на уровне ЗН и 100-км зоны.

Полученные расчетные значения мощностей доз на наземную фауну были значительно (на 3-5 порядков) ниже ЭБУ, и соответственно ниже уровней, рекомендуемых МКРЗ.

Глава 5. Оценка радиоэкологической значимости переноса радионуклидов по Обь-Иртышской речной системе в результате деятельности ПО «Маяк» В работе методами непараметрической статистики проводился сравнительный анализ данных радиационного мониторинга речной системы Теча-Исеть-Тобол-Иртыш с целью выявления различий между концентрациями 90Sr, 137Cs в изучаемых реках и идентификации возможного влияния ПО «Маяк» на перенос данных радионуклидов по изучаемой водной системе. В качестве исходных использовалась данные за 2004—2005гг., представленные в (МНТЦ №2558 / Рябцев И.А., 2007. - 195 е.).

Установлено существование переноса 90Sr в изучаемой речной системе. Относительно системы Теча-Исеть-Тобол обнаружено постепенное уменьшение содержания 137Cs от объекта к объекту, тогда как в остальных частях речной системы содержание данного радионуклида не превышало региональных фоновых значений.

Для оценки радиоэкологического воздействия комбината на речную систему выполнены расчеты дозовых нагрузок на гидробионтов рассматриваемых рек за 2004-2005 гг. Результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Расчетные значения суммарных мощностей доз на водную биоту речной системы Теча - Исеть - Тобол - Иртыш в 2004-2005 гг., мГр/сут (в скобках приведены доверительные интервалы)

Гидробионт р. Теча р. Исеть р. Тобол р. Иртыш

Рыба пелагическая 3,1-Ю"3 (2,8 - 3,4)Т0"3 1,1-Ю"3 (1,0- 1,2)-10-3 2,5-10"4 {2,2-2,1)Л0л 6,9-10"s (6,0 -7,8)-Ю-5

Рыба придонная 5,9-10"J (5,3 - 6,5)Т0'3 1,1-Ю"3 (1,0-1,2)-10-3 2,5-Ю"4 (2,3 - 2,7)Т0"4 7,1-Ю-5 (6,2 - 7,8)-10"5

Моллюски 3,9-Ю-2 (2,7 - 5,1)-10*2 4,1-Ю"3 (3,7-4,4)-10"3 2,9-Ю"3 (2,7-ЗЛУЮ"4 2,7-Ю"4 (2,3 - 3,0)-10'4

Наибольшие дозовые нагрузки приходятся на гидробионтов р. Теча, с увеличением расстояния от источника загрязнения ПО Маяк данная величина

снижается, и относительно р. Иртыш мощность доз водной биоты уже на 2 порядка ниже, чем в р. Теча. Основной вклад в суммарную мощность дозы вносило внутреннее облучение (более 90%), обусловленное накоплением 908г.

Дозовые нагрузки на гидробионтов речной системы Теча - Исеть - Тобол -Иртыш сравнивались с расчетными ЭБУ облучения биоты и рекомендуемыми уровнями МКРЗ (рисунок 3).

Рисунок 3 - Сравнение расчетных значений суммарных мощностей доз на гидробионтов изучаемой речной системы с расчетными ЭБУ облучения биоты и рекомендуемыми уровнями МКРЗ

Расчетные мощности доз на референтные виды биоты были значительно ниже разработанных в ходе выполнения диссертационной работы экологически безопасных уровней облучения водных животных (на 2-4 порядка в зависимости от реки), и соответственно ниже уровней, рекомендуемых МКРЗ. Прослеживается четкое снижение радиационно-экологического воздействия ПО «Маяк» по мере удаления от комбината.

ВЫВОДЫ

1. Установлены статистически обоснованные ЭБУ облучения водной и наземной фауны: позвоночные животные — 1 мГр/сут и беспозвоночные животные - 10 мГр/сут, с учетом возможной неопределенности используются диапазоны - 0,1-1 мГр/сут (позвоночные животные) и 110 мГр/сут (беспозвоночные животные).

2. На основе ЭБУ разработаны рекомендации по установлению критериев радиационно-экологического воздействия в районе расположения ЯРОО.

При значениях мощности дозы облучения представительных объектов биоты меньше нижних границ диапазонов не требуется проведения каких-либо природоохранных мероприятий для обеспечения радиационной безопасности объектов биоты. В случае, когда мощность дозы облучения объектов биоты превышает нижнюю границу диапазона, но остается меньше верхней границы, рекомендуется проведение дополнительных исследований по снижению неопределенности в оценках мощности дозы облучения объектов биоты. При превышении максимального уровня необходимо проведение природоохранных мероприятий, направленных на сохранение благоприятной окружающей среды.

3. На основе данных радиационного мониторинга проведена оценка радиационного воздействия ГХК, СХК, ПО «Маяк» на биоту в районе расположения указанных предприятий.

4. В 2000-2010 гг. основной вклад в суммарную дозу гидробионтов р. Енисей в районе расположения ГХК вносило внутреннее облучение, обусловленное содержащимся в воде з:Р (около 70 %). В 2011-2012 гг. основной вклад в суммарную дозу облучения вносила внешняя доза, связанная с накопленными в донных отложениях 60Со и 137Ск. Данной тенденции не наблюдалось для пелагической рыбы, скорее всего, это обусловлено тем, что в отличие от других гидробионтов, данный вид в меньшей степени контактировал с донными отложениями, и доза облучения для него формировалась 905г и '"Се, накопленными внутри организма.

5. В период до остановки последнего реактора на ГХК вклад в дозовую нагрузку референтных видов биоты р. Енисей вносил непосредственно сам объект (95-99 %). В 2011-2012 гг. влияние объекта снизилось до 80% для всех видов биоты, за исключением пелагической рыбы, для данного гидробионта основной вклад в суммарную дозу вносит фоновое загрязнение, что также обусловлено структурой формирования дозовых нагрузок на данный вид биоты в изучаемый период. На основе проведенной оценки предложено использовать расчет фоновых нагрузок на биоту в качестве дополнительного критерия радиационного воздействия предприятия на окружающую среду.

6. В 2000-2008 гг. основным дозообразующим радионуклидом для гидробионтов р. Ромашка и Чернилыциковской протоки (СХК) являлся

короткоживущий Р (80-90%). После остановки последнего реактора основной вклад в суммарную мощность дозы облучения водной биоты, за исключением пелагической рыбы, изучаемых водоёмов вносило внешнее облучение, обусловленное накопленными в донных отложениях б0Со, ШС8, 15_Еи. В случае пелагической рыбы основная доля в величине суммарной мощности дозы приходилась на внутреннее облучение, связанное с накоплением в организме изучаемого гидробионта 137С$ (вклад радионуклида около 90%) относительно р. Ромашка и 908г (вклад радионуклида более 50%) относительно Чернилыциковской протоки.

7. Для ГХК и СХК установлено значительное снижение (1-2 порядка) дозовых нагрузок на речную биоту после остановки последних реакторов. Однако говорить о полном прекращении радиационного воздействия комбината на водную биоту нельзя, в настоящее время суммарные мощности доз обусловлены радионуклидами, накопленными в донных отложениях рассматриваемых водоёмов в результате прошлой деятельности комбината.

8. В период до остановки последних реакторов на ГХК и СХК, когда их производственный процесс включал сброс в водные объекты значительного количества экологически значимых радионуклидов, комбинаты в большей степени воздействовали на представителей водной среды, чем на наземную фауну.

9. Расчетные значения дозовых нагрузок на водную и наземную биоту в районе расположения ГХК и СХК были ниже разработанных ЭБУ облучения биоты и уровней, рекомендуемых МКРЗ.

10.Установлен статистически достоверный перенос 905г в речной системе Теча - Исеть - Тобол - Иртыш. Относительно '"Се обнаружено уменьшение содержания радионуклида в системе Теча - Исеть - Тобол. В остальных частях речной системы содержание 137Ся не превышало региональных фоновых значений

11.Установлен метод идентификации дальнего переноса радионуклидов по речной системе на основе данных мониторинга (ПО «Маяк»),

12.С увеличением расстояния от источника загрязнения - ПО «Маяк», дозовые нагрузки на гидробионтов в 2004-2005 гг. снижались. Основной дозообразующий радионуклид - 905г (вклад более 90%).

13.Расчетные суммарные мощности доз на гидробионтов были ниже разработанных ЭБУ облучения биоты и уровней, рекомендуемых МКРЗ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Лунёва К.В., Крышев А.И., Никитин А.И., Крышев И.И. Анализ методами непараметрической статистики данных радиационного мониторинга (на примере загрязнения речной системы Теча — Исеть — Тобол - Иртыш). Известия ВУЗов. Ядерная энергетика. №1, г. Обнинск, 2010 г., стр. 33-41;

2. Лунёва К.В., Крышев А.И., Никитин А.И. Сравнительный анализ методами непараметрической статистики данных радиационного мониторинга речной системы Теча — Исеть — Тобол — Иртыш. Тезисы докладов 6 съезда по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность). Москва, 25-28 октября 2010г. - М.: РУДН, 2010, с. 43.

3. Лунёва К.В. Сравнительный анализ данных радиационного мониторинга крупной речной системы. Материалы докладов Юбилейной конференции молодых специалистов, посвященной 50-летию НПО «Тайфун» - 24-26 ноября 2010г., г. Обнинск, 2010г. с. 211

4. Лунёва К.В., Крышев А.И., Пахомов А.Ю., Пахомова И.А. Современные дозовые нагрузки на население и речную биоту в районе расположения Сибирского химического комбината (2000-2010 гг.) Радиация и риск; Обнинск, том 21, №4, 2012, с. 24-30

5. Лунёва К.В., Крышев А.И. Оценка дозы облучения водной биоты в районе расположения СХК. Техногенные системы и экологический риск: Тезисы докладов X Региональной научной конференции / Под общ. Ред. A.A. Удаловой - Обнинск: ИАТЭ, 2013. С. 30 - 32

6. Лунёва К.В., Сазыкина Т.Г., Крышев А.И. Оценка радиационно-экологического воздействия на водную биоту в районе расположения АЭС. XIII Международная конференция «Безопасность АЭС и подготовка кадров»: Тезисы докладов / Под общ. Ред. Коровина Ю.А. - Обнинск: Институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ, 2013. С. 102 - 104

7. Лунёва К.В. Оценка радиоэкологического состояния окружающей среды и радиационного воздействия на речную биоту в районе расположения Горного химического комбината (ГХК) (2001 - 2011 гг.). Тезисы

Конференции молодых специалистов по проблемам гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды - Обнинск: ООО «Принт - сервис», 2013. С. 165-168

8. Лунёва К.В. Оценка воздействия Красноярского горно-химического комбината на наземную биоту в районе его расположения на основе данных радиационного мониторинга (2000 - 2012 гг.). Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов — 2014»: Тезисы докладов / Сост. Е.В. Ворцепнева. — М.: Издательство Московского университета, 2014. С. 293 - 294

9. Лунёва К.В., Крышев А.И. Воздействие Сибирского химического комбината на наземную биоту. Техногенные системы и экологический риск: Тезисы докладов XI Региональной научной конференции / Под общ. Ред. A.A. Удаловой - Обнинск: ИАТЭ, 2014. С. 52 - 54

10. Крышев И.И., Сазыкина Т.Г., Крышев А.И., Скакунова М.А., Лунёва К.В. Комплексная оценка радиационно-экологического воздействия АЭС по данным интегрированного мониторинга радиационной обстановки. IX международная научно-техническая «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики»: Тезисы докладов. М.: ОАО «ЭНИЦ» -2014. С. 163-164

11. Лунёва К.В., Крышев А.И. Анализ радиоэкологического воздействия Красноярского горно-химического комбината на объекты речной биоты в 2000 - 2012 гг. Радиация и риск; Обнинск, том 23, №1, 2014, с. 89-96;

12. Лунёва К.В., Сазыкина Т.Г., Крышев А.И. Оценка радиационно-экологического воздействия на водную биоту в районе расположения АЭС // Ядерная физика и инжиниринг. - 2014. - Т. 5, №3. - С. 218- 222 .

13. Лунёва К.В. Статистическая оценка безопасных уровней облучения представителей водной и наземной фауны. 7 съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность). Москва, 21-24 октября 2014 г. - М.: РУДН, 2014, с. 290.

Заказ № 1920. Тираж 100 экз. Объём 1,5 п.л. Формат 60x84 'Лб. Печать офсетная.

Отпечатано в МП «Обнинская типография» 249035 Калужская обл., г. Обнинск, ул. Комарова, 6