Экология на рубеже веков

Уже в год открытия рентгеновских лучей (1895 г.) и радиоактивности урана (1896 г.), не осознавая опасности для здоровья, помощник Ф. Рентгена получил ожог рук, работая с рентгеновскими лучами. А. Беккерель сам получил ожог кожи от излучения радия, храня его в кармане костюма. Мария Кюри умерла, по всей видимости, от одного из злокачественных заболеваний крови. По крайней мере, 336 человек, работающих с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения [51].

Существующие в настоящее время Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009 устанавливают следующие категории облучаемых лиц [44]:

– персонал (группы А и Б);

– всё население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:

– основные пределы доз (табл. 2.4);

– допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида);

– контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.).

Таблица 2.4

Основные дозовые пределы облучения лиц из персонала и населения включают в себя дозы от природных, медицинских источников ионизирующего излучения и доз, полученных вследствие радиационных аварий.

Для лиц, участвующих в ликвидации аварий, планируемое повышенное облучение не должно быть более 100 мЗв/год (допускается с разрешения местных органов госсанэпиднадзора) и не более 200 мЗв/год – с разрешения Госсанэпиднадзора России (повышение дозы более 200 мЗв/год не допускается) [45].

Для студентов и учащихся в возрасте до 21 года, проходящих обучение с использованием источников ионизирующего излучения, годовые накопленные дозы не должны превышать значений, установленных для населения.

Важная особенность развития НРБ заключалась в том, что ПДД (предельно допустимая доза) устанавливалась раздельно для внешнего и внутреннего облучения (при этом обязательно вводятся коэффициенты качества, учитывающие виды облучения, линейную передачу энергии и т. п.). Вводятся нормы для различных органов человека, учитывается возраст и пол, продолжительность и разовость облучения, устанавливаются нормы по отдельным радионуклидам, по объектам внешней среды, продуктам питания, стройматериалам, изделиям, установкам и т. д. и т. п.

Обычный средний радиационный фон от всех видов источников в Российской Федерации составляет 8–25 мкР/час, что соответствует среднегодовой дозе облучения 0,2 бэр (2 мЗв) или около 15 бэр за 70 лет жизни (в г. Бийске фон в 20 мкР/час не вызывает тревоги у населения, в местных органах управления и контролирующих службах, так как в силу причин, которые мы рассмотрим в последующих разделах работы, городской расчётный фон не превышает среднестатистический по Российской Федерации).

Остановимся кратко на некоторых прагматических вопросах радиационной безопасности в условиях аварийного загрязнения.

Наибольший вклад в эффективную суммарную дозу облучения в первый год после Чернобыльской аварии вносили цезий-137, цезий-134, йод-131, доля которых в облучении населения соответственно составила около 65 %, 20 % и 10 % [33].

Уже утром 26.04.86 г. через несколько часов после аварии населению были розданы препараты йодистого натрия. Этой профилактической мерой было охвачено около 5,4 млн человек только в СССР.

В первые дни после Чернобыльской аварии более 50 % выбросов опасных радиоактивных веществ пришлось на йод-131, у которого период полураспада составляет около 8 суток. В практике принято считать: прямая угроза для человека от изотопа может исчезнуть в течение времени, равного десятикратному периоду полураспада изотопа. То есть продукты питания, в которые попал йод-1321, могут стать малоопасными для людей уже через 80 дней. Но если в эти продукты попал стронций-90 с периодом полураспада около 28 лет, то относительно безопасное время их потребления наступит только через 280 лет!

Самая большая экологическая опасность радиоактивных веществ заключается в том, что единственный практический способ уничтожить радиоактивность – это предоставить радиоактивному веществу возможность самопроизвольно распадаться в удалённом от прямого воздействия на человека и его среды обитания месте.

Не существует никаких биологических или химических способов нейтрализации этого вида загрязнения окружающей среды.

Борьба с радиоактивным загрязнением может носить лишь предупредительный, превентивный характер. Дезактивация загрязнённого радиоактивным изотопом места сводится, прежде всего, к удалению источника загрязнения, загрязнённой почвы, материалов, предметов. Например, с поверхности зданий, сооружений радиоактивные изотопы смываются с последующим удалением (захоронением) самих смывающих веществ, уже ставших радиоактивными. Если и это не позволит снизить уровень радиоактивности здания (сооружения) до принятых норм, то его изолируют от людей.

Экологическое влияние радиоактивных изотопов различно. Радиоактивные вещества с небольшим периодом полураспада (менее двух суток) не представляют большой опасности (исключая, конечно, случаи взрыва, ядерной аварии или если такой распад происходит в жилом помещении). С другой стороны, вещества с очень длинным периодом полураспада также почти безопасны – в единицу времени они испускают очень слабое излучение. Наиболее опасны радиоизотопы с периодом полураспада от одной недели до нескольких лет. Этого времени достаточно, чтобы они проникли в организмы и пищевые цепи.

Территория Алтайского края и г. Бийска постоянно подвергалась воздействию радиоактивных облаков, образовавшихся в результате ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне (рис. 2.4).

Следует отметить, что г. Бийск находится в условиях повышенного влияния радона, и для населения очень важно знать нормы загрязнения. Более подробно проблема радона рассмотрена в разделе 2.8.

Защитные мероприятия должны проводиться, если мощность дозы гамма-излучения превышает мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/час (20 мкР/ч).

Суммарное содержание радона-226, тория-232 и калия-40 в строительных материалах зданий не должно превышать 370 Бк/кг.

Эффективная доза за счёт естественных радионуклидов в питьевой воде не должна превышать 0,2 мЗв/год, содержания радона в воде 60 Бк/кг [44].

2.7. Радиационный мониторинг окружающей среды

Выпадение кислотных дождей ни у кого уже не вызывает удивления. Но выпадение радиоактивных осадков настораживает. Дело в том, что ядерные испытания сегодня не проводятся ни в одной стране мира. Но их отголоски действуют негативно на население всей планеты.

Определённая часть атмосферных радиоактивных осадков – они зависят от типа испытываемой ядерной бомбы, её мощности и высоты взрыва – поступает из тропосферы и содержит в том или ином количестве так называемые короткоживущие радиоизотопы. Их типичными представителями являются стронций-89 (период полураспада Т = 51 день), цирконий-95 (Т = 65 дней), рутений-103 (Т = 45 дней), рутений-106 (Т = 1 год), барий-140 (Т = 12,8 дня), церий-144 (Т = 285 дней) и цинк-65 (Т = 245 дней).

В результате циркуляции воздуха и воды радиоактивность разносится по всему земному шару. Более того, в стратосфере, на высоте 50–60 км, постепенно создаётся мировая «кладовая» стронция-90, цезия-137, углерода-14 и трития, вследствие чего повышенная радиоактивность окружающей среды будет сохраняться ещё многие годы интенсивностью выделения радона с поверхности земли, эквивалентная равновесная объёмная активность радона (ЭРОА) и короткоживущих дочерних продуктов радиоактивного распада (ДПР) радона в воздухе нередко превышает допустимый уровень в десятки раз.

В 1991 году на территории Алтайского края начались целенаправленные комплексные радиационные обследования территорий городов и посёлков, зданий и сооружений предприятий и организаций независимо от формы собственности. Целью этих работ являлось повышение радиационной безопасности населения и охрана окружающей среды от радиоактивного загрязнения.

В процессе проведения радиометрических исследований было установлено, что гамма-фон (мощность экспозиционной дозы гамма-излучения) на территории г. Бийска и Бийского района колеблется в пределах 8–17 мкр/час, редко до 20 мкр/час, концентрации радиоактивного газа радон-222 в атмосфере города 6–13 Бк/м

. В подвалах домов 52–581 Бк/м

, на первых этажах 12–405 Бк/м

, на 2–5-х этажах 10–54 Бк/м

. В воде артезианских скважин от 30 до 120 Бк/кг, в реке Бия – 5–15 Бк/кг, в подпочвенном воздухе 8 000–51 000 Бк/м

[12].

Концентрация радона в подпочвенном воздухе и, соответственно, в зданиях и сооружениях зависит от многих факторов, в частности, радон-222 является продуктом распада радия-226, тот, в свою очередь, урана-238. Отмечено, что в домах, построенных на участках с повышенным содержанием урана-238, концентрация радона в воздухе выше, чем в домах, построенных на участках с низким и средним содержанием урана-238.

К породам с повышенным содержанием урана относятся некоторые типы гранитов и пегматитов, ураносодержащие песчаники и сланцы. Уран и радий перераспределяются в процессе дробления пород и выветривания, а также вымывания грунтовыми водами [23, 24].

По типам грунтов основания возможна классификация радоноопасности территории (табл. 2.5, рис. 2.3).

Таблица 2.5

Класс требуемой противорадоновой защиты здания определяется в зависимости от плотности потока радона из почвы согласно табл.2.6 (СП 11–102–97 Инженерно-экологические изыскания для строительства).

Таблица 2.6

Как видно из таблицы, максимальную степень риска имеют территории, сложенные проницаемыми гравийно-песчаными материалами, ледниковыми отложениями (озы, конечные морены), углеродисто-кремнистные сланцы, фосфориты, гранитоиды, обогащенные ураном и торием.

Среднюю степень риска имеют территории, сложенные кварц-полевошпатовыми гнейсами, биотитовыми гнейсами, древними гранитами.

Низкую – территории, находящиеся в горблендитовых и пироксеновых гнейсах, известняках.

Радиоактивный газ торон – продукт распада тория, его опасность для человека также очень высока. Породы, содержащие торий, – это моноцитовые пески, глины, граниты и др., относятся к тороноопасным. Интенсивный фильтрационный перенос радона к земной поверхности наблюдается в зонах тектонических нарушений, молассовые бассейны, мелонитовые зоны имеют высокую степень риска.

Из вышесказанного следует, что для построения прогнозной радоновой карты территории необходимо изучить геологию, тектонику, геоморфологию, гидрогеологию территории застройки с целью выявления зон тектонических нарушений, а также участков с повышенным содержанием радона в грунтах и радона в грунтовых водах.

Данные по районам города и Бийского района приведены в табл. 2.7.