Технологически измененный естественный радиационный фон

Техногенный фон постоянно возра­стает в связи с индустриализацией стран, в процессе которой в природ­ную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды, извлекаемые из глубин Земли вместе с углем, рудой, нефтью, газом, минеральными удобрениями, термальными водами и др.

1. Главными источниками техногенного фона являются строительные материалы, к которым добавляются отходы добычи различных руд или угольная зола, сам угольный топливный цикл, а также добыча и приме­нение а сельском хозяйстве удобрений для почв.

2. Одним из материалов, использование которого приводит к увеличе­нию естественного фона излучения, является уголь. При добыче, сжигании угля, использовании угольной золы для строительных материалов происходит перераспределение радионуклидов из земных глубин в биосферу, что обусловливает увеличение облучения населения.

В некоторых странах более 1/3 образующейся золы используется в качестве добавки к цементам, асфальтам и бетонам. Последний иногда на 50% состоит из зольной пыли. Использование золы в качестве добавки к строительным материалам, а также при внесении ее в больших количе­ствах в почву приводят к увеличению радиационного фона.

На отопление жилых домов и приготовление пищи расходуется мень­ше угля, чем на ТЭС, но зато вследствие несовершенства технологии больше зольной ныли летит в атмосферу в пересчете на единицу топлива, вследствие чего ожидаемая эффективная коллективная доза облучения населения за счет отопления домов углем значительно больше, чем в результате эксплуатации ТЭС.

Использование нефти на электростанциях также ведет к концентрированию радионуклидов U, Th, K. Еще меньшую радиационную опасность представляют производство и использование природного газа.

Добыча и использование фосфатных руд также обусловливает увели­чение технологически повышенного естественного радиационного фона.

ИСКУССТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

1 - Ядерное оружие

Периодами наиболее интенсивных испытаний этого оружия были 1954-195Я гг. (США, Великобритания, СССР) и 1961-1962 rr, (СССР, США), когда было взорвано оружие об­щей мощностью 513 Меготротилового эквивалента. После 1963 г. испыта­ния в атмосфере и под водой в СССР и США были прекращены, несколь­ко серий испытаний в атмосфере до 1981 г. были проведены Францией и Китаем. Подземные испытания ядерного оружия проводятся по сей день, но они, как правило, происходят в условиях, исключающих радиоактив­ные осадки и загрязнение окружающей среды.

К середине 80-х п. прошлого века — пику гонки ядерных воору­жений — две сверхдержавы — СССР и США накопили гигантские арсеналы атомного и термоядерного оружия: около 18 млрд. т в тротиловом эквиваленте (A.M. Рябчиков, 1987 г.), что составляло более 3 т на каждого жителя планеты. В разгар самого острого противостояния число ядерных боеголовок достигло 56400, причем мощность каж­дой из них была в среднем в 25 раз больше бомбы, взорванной над Хиросимой (около 13 кт). С учетом количества ядерного оружия еще трех держав (Франции, Англии и Китая) общая численность боего­ловок составляла около 60 тыс.

Взрывная мощность накопленного ядерного оружия, по подсче­там специалистов, более чем в 1000 раз превышала взрывную мощ­ность всех боеприпасов, использованных во время второй мировой войны (около 7 млн т), а также боевых действий в Корее и Вьетнаме (более 10 млн т) вместе взятых. В ходе указанных войн, как извес­тно, погибло 44 млн человек. Ныне признается, что три страны (США, Россия и Китай) обладают возможностью многократного вза­имного гарантированного уничтожения.

Испытания ядерного оружия: масштабы и экологические последствия.

Из материалов ООН известно, что с 1945 по конец 19S7 г. на нашей планете было проведено 1741 ядерное испытание, из них 899 взрывов осуществили США (по другим данным — 919), 620 — СССР, 151 — Франция, 41 — Англия и 30 — КНР. К 1989 г. было проведено уже 1880 взрывов. При этом суммарная мощность ядерных взрывов, произведенных только в США, равнялась 11050 атомным бомбам, сбро­шенным на Хиросиму (В.В. Довгуша и др., 1995 г.). СССР в 1962 г. испытал на полигоне Новая Земля сверхмощную бомбу в 52 мегатон­ны. Напомним, общее количество взрывчатки, использованное в годы второй мировой войны, составило около 7 мегатонн.

В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходи­ло накопление радионуклидов. В биосферу было выброшено 12,5 т продуктов деления (при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выде­лилось около 1 кг продуктов деления). Взрывы изменили равновес­ное содержание в атмосфере углерода ^|4С (с периодом полураспада 5730 лет) на 2,6%, а радиоактивного изотопа трития (с периодом полураспада 12,3 года) — почти в 100 раз.

Радиоактивное излучение на поверхности Земли достигло к 1963 г 2% сверх естественного фона.

2 - Атомные электростанции

В РФ насчитывается 29 энергоблоков. В центральной России (Центральный и Центрально-Черноземный эко­номические районы) в настоящее время присутствуют четыре атомные электростанции. Общая мощность их ядерных энергетических установок составляет около 11 мВт.

Следует отметить, что перед электростанциями на иных видах топлива АЭС имеют ряд экологических преимуществ. Они сохраняют для населения жизненные пространства, тогда как вокруг угольных электростанций сепии гектаров занимают золоотвалы вредной угольной пыли; для эксплуата­ции гидроэлектростанций затопляют под водохранилища плодородные пойменные луга, а использование ветряных источников электроэнергии, сопровождаемое интенсивными акустическими колебаниями, распуги­вает на километры вокруг себя все живое.

Установлено, что влияние АЭС на радиоактивное загрязнение почв и фунтов незначительно и несопоставимо с ее естественным уровнем радиоактивности Показано, что золоотвалы угольных станций создают ради­ационный фон в 5-40 раз выше, чем выбросы АЭС.

В то же время, необходимо учитывать, что тепловые выбросы АЭС в 1,5 раза больше, чем на ТЭС, и это часто приводит к ухудшению эколо­гической ситуации как в водоемах-охладителях, так и в близлежащих естественных водоемах и грунтовых водах.

В выбросах АЭС в атмосферу присутствуюттакие радионуклиды, как радиоактивные благородные газы (ксенон, криптон),

Аварии на радиационных объектах.

Какой бы совершенной ни была современная боевая техника, какие бы системы контроля и подстра­ховки не устанавливались, аварии и катастрофы невозможно исклю­чить. Согласно источникам, за последние 40 лет произошло не менее 130 серьезных аварий только американских бомбардировщиков и ра­кет, при которых была вероятность ядерного или даже термоядерного взрыва. В результа­те аварий и катастроф на советских и российских АПЛ с 1968 по 2000 г. в Мировом океане оказалось 7 энергетических ядерных установок. Всего же, по данным американского журнала «Тайме», на дне Мирового океана находится 7 затонувших АПЛ различной нацио­нальной принадлежности, 10 атомных реакторов и 50 ядерных (атом­ных и водородных) боеприпасов.

Согласно японским исследованиям, в результате коррозии в мор­ской воде уже «потекла» водородная бомба, которую американцы потеряли в Тихом океане. Выявлена повышенная радиоактивность и в районе, где лежат на дне погибшие АПЛ США «Трешер» и «Скор­пион».

Чтобы подчеркнуть важность мероприятий, направленных на предотв­ращение аварий на радиационно-опасных объектах, академик В. Котлов (1997 г.) указывает, что в РФ насчитывается таковых 34 тысячи. Из них 29 атомных энергоблоков, 113 научно-исследовательских реакторов, крити­ческих и подкритических сборок с ядерными материалами, 245 АПЛ, из которых большая часть выведена из эксплуатации, 12 атомных надводных судов, тысячи тонн отработанного ядерного топлива, 3 млрд кюри вре­менно захороненных РАО.

Чернобыльская катастрофа: трагический опыт и предупреждение. Серьезным предостережением человечеству явилась катастрофа, слу­чившаяся на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. и нанесшая не­поправимый ущерб как множеству людей, так и развитию отечествен­ной атомной энергетики.

Во время плановых исследований реактор четвертого энергоблока, загруженный 180 т радиоактивного топлива, потерял управление, что привело к взрыву и выбросу в атмосферу около 50 т топлива. Оно испарилось и образовало огромный атмосферный резервуар долгоживущих радионуклидов. Еще около 70 т топлива было выброшено за пределы реактора с периферийных участков активной зоны боковыми лучами взрыва. Помимо топлива взрывом было выброшено и около 700 т радиоактивного реакторного графита. Примерно 50 т ядер­ного топлива и 800 т графита остались в разрушенном реакторе. Вслед­ствие большой температуры в нем графит в последующие дни выгорел и тем самым способствовал увеличению количества радиоактивных осад­ков. Отметим для сравнения, что общая масса радиоактивных веществ, которые образовались в результате взрыва бомбы над Хиросимой, со­ставила лишь 4,5 т. При этом долгоживущих и поэтому особо опасных радионуклидов поступило в биосферу в 600 раз больше, нежели после ядерного взрыва 1945 г.

Согласно имеющимся данным, последствия катастрофы оказа­лись крайне тяжелыми. Во время самой аварии погибли 2 человека, 29 умерли позже от острого лучевого поражения, около 150 тыс. человек эвакуированы из 30 километровой зоны, которая прилегает к АЭС. В этой зоне запрещены проживание людей и ведение хозяй­ственной деятельности.

Выброшенное из реактора топливо в виде мелкодисперсных час­тиц диоксида урана, высокоактивных радионуклидов Йода-131, плутония-239, нептуния-139, цезия-Ш, стронция-90 и других радио­активных изотопов, вызвало зафязнение многих регионов. При этом наиболее сильно пострадали районы Гомельской, Могилевской, Брян­ской, Киевской и Житомирской областей.

Ученые считают, что последствия катастрофы, прежде всего в отношении здоровья людей, в наибольшей степени проявят себя че­рез 10 лет после взрыва, т.е. в конце XX века. Следы ее в генном аппарате человека исчезнут не ранее чем через сорок поколений, т.е. почти через 1000 лет. Сейчас прогнозы уточняются.

 

РАДИАЦИОННАЯ СИТУАЦИЯ В РФ

Радиоактивное загрязнение приземного слоя атмосферы

За пределами загрязненных в результате Чернобыльской аварии территорий средние концентрации в воздухе таких радионуклидов, как цезий-137 и стронций-90, составляли соответственно 6,0410-7

Содержание радионуклидов в атмосферных выпадениях на загрязненных территориях Европейской части России также существенно превышало среднее по стране в 10 раз.

В районах, расположенных в зоне влияния ПО "Маяк" на Южном Урале, выпадения цезия-137 из атмосферы в течение 1994 г. были в 50-100 раз больше, чем в среднем по стране.

Радиоактивное загрязнение местности

1. В Европейской части России - это территории, загрязненные в результате аварии на Чернобыльской АЭС, где основным радионуклидом является цезий-137.

2. На Южном Урале - это районы, примыкающие к ПО "Маяк", и Восточно-Уральский радиоактивный след, образовавшийся в результате аварии на этом предприятии в 1957 г. и вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей пересохшего технологического водоема №9 ПО "Маяк" (оз. Карачай) в 1967 г.

3. На территории, попавшей под радиоактивные выпадения в результате аварии на Сибирском химическом комбинате (СХК).

Радиоактивное загрязнение водных систем

1. В водах рек, протекающих по загрязненным территориям Европейской части России, наблюдались повышенные концентрации цезия-137 и стронция – 90.

2. На Южном Урале в р.Теча, куда в 40-50-х гг. производились сбросы жидких радиоактивных стоков ПО "Маяк", концентрации стронция-90 в речной воде в 100-1000 раз превышали фоновые.

3. Уровни загрязнения морской воды стронцием-90 также не изменились по сравнению с 1993 г. В водах Каспийского, Охотского, Карского и Баренцева морей, а также в водах Тихого океана, омывающих берега Камчатки, концентрация стронция-90 колебалась в пределах (0,03-0,6)410-12 Ки/л.

 

 

ВИДЫ МОНИТОРИНГА

Экологический мониторинг является комплексным мониторин­гом биосферы. Он включает в себя контроль за изменением состо­яния окружающей среды под влиянием как природных, так и ан­тропогенных факторов.

Термин «мониторинг» образован от лат. monitor — наблюда­ющий, предостерегающий.: мо­ниторинг состояния природной среды, и в первую очередь загряз­нений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, — комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния био­сферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий.

Программа ЮНЕСКО от 1974 г. определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющую прогнозировать на будущее изме­нение ее параметров, имеющих особенное значение для человече­ства.

Основные задачи экологического мониторинга антропогенных воздействий:

• наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

• наблюдение за факторами антропогенного воздействия;

• наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

• оценка физического состояния природной среды;

• прогноз изменения природной среды под влиянием факто­ров антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого со­стояния природной среды.

Мониторинг включает в себя следующие основные практичес­кие направления:

• наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее;

• оценку фактического состояния окружающей среды и уровня
ее загрязнения;

• прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.

Объектами мониторинга в первую очередь являются: атмосфе­ра (мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосфе­ры); атмосферные осадки (мониторинг атмосферных осадков); поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные воды (мо­ниторинг гидросферы); криосфера (мониторинг составляющих климатической системы).

По объектам наблюдения различают: атмосферный, воз­душный, водный, почвенный, климатический мониторинг, мони­торинг растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.

Существует классификация систем мониторинга по факторам, источникам и масштабам воздействия.

Мониторинг факторов воздействия — мониторинг различных химических загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и раз­нообразных природных и физических факторов воздействия (элек­тромагнитное излучение, радиоактивные излучения, солнечная ра­диация, акустические шумы и шумовые вибрации).

Мониторинг источников загрязнений — мониторинг точечных стационарных источников (заводские трубы), точечных подвиж­ных (транспорт), пространственных (города, поля с внесенными химическими веществами) источников.

По масштабам воздействия мониторинг бывает про­странственным и временным.

По характеру обобщения информации различают следующие системы мониторинга:

глобальный— слежение за общемировыми процессами и явле­ниями в биосфере Земли, включая все ее экологические ком­поненты, и предупреждение о возникающих экстремальных ситу­ациях;

базовый (фоновый) — слежение за общебиосферными, в основ­ном природными, явлениями без наложения на них региональ­ных антропогенных влияний;

национальный — мониторинг в масштабах страны;

региональный — слежение за процессами и явлениями в преде­лах какого-то региона, где эти процессы и явления могут разли­чаться и по природному характеру, и по антропогенным воздей­ствиям от базового фона, характерного для всей биосферы;

локальный — мониторинг воздействия конкретного антропо­генного источника;

импактный — мониторинг региональных и локальных антро­погенных воздействий в особо опасных зонах и местах.

Классификация систем мониторинга может основываться и на методах наблюдения (мониторинг по физико-химическим и био­логическим показателям, дистанционный мониторинг).

Химический мониторинг — это система наблюдений за хими­ческим составом (природного и антропогенного происхождения) атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных отложений, растительности, животных и конт­роль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ. Глобальной задачей химического мониторинга является

Физический мониторинг — система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду (элект­ромагнитные излучения, радиация, акустические шумы и т.д.).

Биологический мониторинг — мониторинг, осуществляемый с помощью биоиндикаторов (т.е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде).

Экобиохимический мониторинг — мониторинг, базирующийся на оценке двух составляющих окружающей среды (химической и био­логической).

Дистанционный мониторинг — в основном авиационный, кос­мический мониторинг с применением летательных аппаратов, ос­нащенных радиометрической аппаратурой, способной осуществ­лять активное зондирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных.

Наиболее универсальным является комплексный экологиче­ский мониторинг окружающей среды.

Комплексный экологический мониторинг окружающей среды — это организация системы наблюдений за состоянием объектов окружающей природной среды для оценки их фактического уров­ня загрязнения и предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других живых орга­низмов.

При проведении комплексного экологического мониторинга окружающей среды: а) проводится постоянная оценка экологи­ческих условий среды обитания человека и биологических объек­тов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной целостности экосистем; б) созда­ются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не до­стигаются.

Система комплексного экологического мониторинга предус­матривает:

· выделение объекта наблюдения;

· обследование выделенного объекта наблюдения;

· составление для объекта наблюдения информационной мо­дели;

· планирование измерений;

· оценку состояния объекта наблюдения и идентификацию его информационной модели;

· прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;

· предоставление информации в удобной для использования фор­ме и доведение ее до потребителя.

Основные цели комплексного экологического мониторинга состоят в том, чтобы на основании полученной информации:

1) оценить показатели состояния и функциональной целост­
ности экосистем и среды обитания человека (т.е. провести оценку
соблюдения экологических нормативов);

2) выявить причины изменения этих показателей и оценить последствиятаких изменений и определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются (т. е. провести диагностику состояния эко­систем и среды обитания);

3) создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб, т. е. обеспечить заблаговременное предупреждение негативных си­туаций.

В Российской Федерации функционируют несколько ведом­ственных систем мониторинга: например, служба наблюдения за загрязнением окружающей среды Росгидромета, служба монито­ринга водных ресурсов Роскомвода, служба агрохимических на­блюдений и мониторинга загрязнений сельскохозяйственных зе­мель Роскомзема и др