полный текст. История открытия радиоактивности Предмет и задачи радиоэкологии

• Название: История открытия радиоактивности Предмет и задачи радиоэкологии
• Анкор: полный текст.docx
• Дата: 27.05.2017
• Размер: 11.76 Mb.
• Имя файла: полный текст.docx
• Тип: Документы; #8107
• страница: 12 из 14

8.4.2 Переработка и захоронение отходов (открытый цикл)
Надежное, безопасное и эффективное обращение с радиоактивными отходами (РАО) на конечной стадии топливного цикла - необходимый компонент ядерной индустрии. При обращении с РАО учитывают два критерия:

- РАО не должно оказывать вредного воздействия на человека и окружающую среду

- ответственность за обеспечение безопасности РАО лежит на современных получателях выгод от использования ядерной энергии и не должна перекладываться на следующие поколения.

Строго говоря, радиоактивными считаются любые отходы, содержащие радионуклиды, хотя повсюду содержатся радиоактивные вещества. На практике радиоактивными отходами считаются только те отходы, в которых содержатся радионуклиды или которые загрязнены радионуклидами при концентрациях (или уровне радиоактивности), превышающих определенную величину, заданную Санитарными правилами страны.

Отходы среднего и низкого уровня активности нарабатываются в процессе эксплуатации АЭС. Радиоактивные продукты ядерного деления могут загрязнять воду, использующуюся как теплоноситель, или оборудование электростанции. Жидкие отходы возникают в результате дезактивации оборудования и зданий, а также из потоков прачечных и душевых. Отходящие газы, например, ксенон и криптон, в также различные газообразные продукты собираются на фильтрующих элементах, которые затем обрабатываются как твердые отходы (158,25).

Для сокращения объема жидкие отходы подвергают выпариванию, после чего концентрат собирается на дне испарителя. Для снижения содержания радиоактивных элементов в жидких отходах применяют ионнообменные смолы. Ионнообменные смолы с накопившимися радиоактивными элементами затем обрабатываются как твердые отходы. В твердые РАО АЭС также входят ткани, бумага, стекло и металл, используемые в процессе обслуживания электростанции. На типовой крупной АЭС мощностью 1000 МВт образуется различное количество отходов в зависимости от местных условий при средней величине 100 - 600 м³. Типовая крупная АЭС производит 30 тонн отработавшего топлива в год, которое, если его подвергнуть переработке, даст три кубических метра отходов высокого уровня радиоактивности в остеклованной форме.

Для сокращения объема твердых отходов (кроме отработанного топлива) применяют  плазменные вертикальные шахтные печи, разработанные на НПО «Радон».

Упаковки с отходами поступают через узел загрузки в верхние слои шахты и, опускаясь под действием силы тяжести, нагреваются за счет теплоты газов, движущихся вверх им навстречу.Источником энергии служат дуговые плазмотроны, установленные в подовой части печи над ванной. В качестве плазмообразующего газа используется воздух. Применение воздушных плазмотронов достаточной мощности позволило отказаться от дополнительного топлива. В верхней части печи отходы проходят стадии сушки и пиролиза, сопровождающиеся интенсивным газовыделением (75).


Рисунок 37. Плазменная шахтная печь для переработки твердых радиоактивных отходов. 1 - узел загрузки; 2 - шахта; 3 - подовая часть;4 – бокс приема шлака; 5 – плазмотрон; 6 –стопор; 7 –выход пирогаза (75).


В высокотемпературной зоне шахтной печи в нижних слоях отходов происходит возгонка летучих соединений. В то же время в среднем и верхнем уровнях шахты печи, в зоне относительно низких температур, эти соединения концентрируются и сорбируются в слое отходов. Коксовый остаток в значительной степени выжигается, а минеральные компоненты плавятся и поступают в зону накопления расплава.

Эта установка позволяет перерабатывать смешанные твердые отходы, содержащие не только горючие компоненты (древесину, бумагу, ветошь, пластики), но и негорючие (металл, стекло, грунт, изоляционные материалы) (75).

Радиоактивные отходы обладают принципиальным преимуществом по сравнению с традиционными промышленными отходами: радиоактивные элементы распадаются и самоуничтожаются, тогда как стабильные токсичные вещества существуют вечно. Через 10 тыс лет активность упадёт до радиоактивности обычных урановых руд, т.е. будет соблюдён принцип эквивалентности: в земную кору будет возвращена так же активность, что была извлечена из нее при добыче урановой руды.

Типовой последовательностью операций по обращению с отходами является сбор, разделение, определение характеристик, обработка, кондиционирование, перевозка, хранение и захоронение.

Низкоактивные отходы делятся на три категории: 1) Материалы типа А с коротким периодом полураспада (менее 30 лет) и слабой радиоактивностью.

2) “ Мусор” типа В, который тоже имеет малый период полураспада и обладает малой радиоактивностью.

3) Отходы категории С наиболее опасные – в них содержится 95% общей радиоактивности.

Вопрос о хранении РАО первого типа практически решён – их излучение сравняется с естественным фоном через три столетия, в течение которых, требуется серьезное наблюдение. Отходы типов В и С образуются непосредственно при выработке электроэнергии на АЭС. Когда заложенный в реактор оксид урана через три - четыре года извлекают как отработанное топливо, в нем содержится еще 95,5% урана и только 3,5% продуктов распада; кроме того, уран-238, поглощая нейтроны, превращается в плутоний (1%) или другой элемент семейства актинидов с большей, чем у урана атомной массой. Обычно заключенное в упаковку отработанное топливо хранится в траншеях, ожидая окончательного складирования. Сортируют топливо на специальном заводе, который после сложных химических и механических операций выдает уран, плутоний и бетонные или стеклянные блоки. Они начинены отходами класса С, размолотыми в порошок, утрамбованными и смешанными с компонентами стекла на молекулярном уровне. Блоки хранятся на заводе в вентилируемых колодцах. Отходы класса В – топливо и отбросы повторной переработки – помещают в металлические футляры, а потом замуровывают в бетон. Прессованием под давлением уменьшают объём отходов в 4 раза. Отходы класса В и С хранят в толще геологических слоев - надежно укрывая от внешних повреждений (эрозия, землетрясения, климатические изменения), и антропогенных (26, 20).

Обычно радиоактивные отходы должны обрабатываться и кондиционироваться, чтобы придать им форму, приемлемую для безопасной погрузки, хранения и захоронения. Методы обработки включают в себя уплотнение и сжигание твердых отходов, выпаривание и химическое осаждение жидких отходов.

Кондиционирование обычно состоит из включения обработанных отходов в матрицы, которые отверждаются в блоки, обычно в пределах внешних контейнеров, обеспечивающих хорошую механическую прочность, стойкость к огню, низкую растворимость и хорошее коррозионную стойкость. Матрицами являются бетон, битумы, полимеры и стекло. Только включение радиоактивных отходов в твердые матрицы при условии получения монолитной структуры обеспечивает надежную защиту окружающей среды.

Наиболее распространенными методами отверждения жидких радиоактивных отходов низкой и средней активности являются цементирование и битумирование, высокой активности – остекловывание и включение в керамические формы. Кроме того, в качестве матриц могут использоваться стеклокерамика, стеклоцемент, металл, бетон, асфальт, полимеры.

Идея, заложенная в основу иммобилизации различных радиоактивных отходов в керамику, основана на использовании устойчивых в земной коре минералов, основная масса которых достаточно хорошо изучена. При получении керамической формы используется прессование при высокой температуре кальцинатов отходов, при котором происходит синтез кристаллических соединений. Ионы радионуклидов включаются в кристаллическую решетку в виде твердых растворов и термодинамически стабильны в условиях захоронения. При иммобилизации отходов в однофазные керамики в качестве матриц применяют радиологически инертные материалы: кремнезем, глинозем, α-кварц, муллит, рутил, поллуцит, цеолит, полевой шпат, апатит, сфен и др.

Вконцепцию окончательного захоронения РАО заложеныдва принципа

- Связывание радиоэлементов в соответствующих матрицах и окружение их постоянными барьерами для удержания (контейнеры и транспортная тара)

- Контроль за любой возможной утечкой остаточной радиоактивности в окружающую среду. Это достигается путем тщательного выбора геологической вмещающей среды и благодаря надлежащим образом спроектированным установкам для захоронения (рис.38). По степени пригодности для захоронения и хранения радиоактивных отходов МАГАТЭ определило следующую степень соответствия критериям безопасного обращения с отходами: 1) хемогенные породы: каменная соль, ангидриты, гипсы, калийные соли; 2) осадочные породы: глинистые осадочные отложения, известняки, песчаники; 3) вулканические и метаморфические породы: граниты, базальты, туфы, гнейсы и аспидные сланцы (4). Барьеры захоронения предназначены для сведения к минимуму уровня радиоактивности, достигающего биосферы (112).

Основой комплексного подхода к локализации отходов является концепция создания многобарьерной системы их изоляции. Включенные в матрицу отходы герметически упаковывают в металлические контейнеры и помещают в скважины, пробуренные в геологической породе, т.е. матрица и геологическая формация являются основными компонентами системы. Дополнительными барьерами против загрязнения среды радионуклидами служат металлический контейнер (как правило, из нержавеющей стали) и его защитное покрытие из коррозионно-стойких материалов (стали, титановые или никелевые сплавы), а также материал засыпки или наполнителя, располагаемый между контейнером с отходами и основной породой хранилища. Материал засыпки, в качестве которой часто используют глину (например, бентонит) и ее смеси с другими материалами, служит сорбирующей средой и способствует передаче тепла и нагрузки. Сохранность многобарьерной системы изоляции рассчитана на 1000 лет. В ходе эксплуатации хранилища, непрерывно проводится радиометрический мониторинг с целью оценки безопасности приповерхностного захоронения твердых и отвержденных радиоактивных отходов.

Рис. 38. Схема строения хранилища для радиоактивных отходов (157).

Оценки возможной опасности для биосферы Земли показали, что время полной изоляции высокоактивных отходов (ВАО), содержащих актиниды, должно приближаться к миллиону лет. Поэтому захоронение отходов сопряжено не только с преодолением технических трудностей долговременной изоляции ВАО в условиях непрерывного рассеяния тепла, генерируемого радиоактивным распадом, с учетом возможных климатических и геологических изменений, но и с долгосрочной социальной ответственностью перед будущими поколениями.

Захоронение отходов в осадочные наслоения и скальные пласты под дном океана осуществимо в двух вариантах: путем подводного бурения полостей для размещения контейнеров на определенных расстояниях, необходимых для рассеяния тепла, с последующим запечатыванием поверхности породы над скважиной или путем организации свободного падения контейнера обтекаемой формы от поверхности воды, когда развиваемая скорость обеспечивает проникновение в дно на глубину до 50 м. Более дешевым способом могло бы стать захоронение на дно океана, реализуемое простым погружением герметических контейнеров с отверженными отходами, стойкими к выщелачиванию. Основной аргумент в пользу сброса радиоактивных отходов в Мировой океан—это наличие глубоководных областей с относительно медленной циркуляцией вод в горизонтальном и вертикальном направлениях и со сравнительно низкой биологической продуктивностью, что может создать предпосылки длительной изоляции радиоактивных веществ от включения в биогеохимические циклы миграции (158).

При решении вопроса о сбросах в морскую и океаническую сферу радиоактивных отходов следует учитывать быстро растущее значение Мирового океана как источника ценных пищевых продуктов для человека. По мере расширения наших знаний о гидрофизике и гидробиологии моря выясняется, что многие ранее считавшиеся изолированными и биологически бедными глубинные области моря не являются такими автономными и биогенно инертными. Это требует очень осторожного подхода к решению проблемы удаления радиоактивных отходов в моря и океаны (4).

9 Гигиенические и экологические основы радиационной защиты человека и окружающей среды
9.1 ОпредеЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ ОБЛУЧЕНИЯ
Нормирование радиационного фактора началось в 1930-е гг. В это время для профессиональных работников была установлена дневная допустимая доза. Она соответствовала допустимому пределу дозы (ДПД), равному 0,5 Зв (50 бэр) в год. Позже в результате эпидемиологических исследований было выявлено увеличение заболеваний раком у врачей-рентгенологов и специалистов, постоянно работающих с радиоактивными веществами (радием, торием и продуктами их распада). Примерно на 5 лет сокращалась продолжительность жизни этих категорий специалистов, что послужило основанием для снижения ДПД до 0,15 Зв (15 бэр) в год. Проведенные впоследствии комплексные долговременные исследования состояния здоровья персонала нe позволили установить сокращения продолжительности жизни, однако было обнаружено повышенное количество лейкозов. Поэтому в 1960 г. для профессиональных работников ДПД был снижен до 0,05 Зв (5 бэр) в год. При данном значении ДПД, действующем и в настоящее время, не выявлено увеличения возникновения лейкозов и других форм злокачественных новообразований, а также не наблюдается ухудшения состояния здоровья у персонала за весь период трудовой деятельности.

До середины 1970-х гг. ДПД рассматривался как некий пороговый уровень, ниже которого отсутствуют вредные для здоровья эффекты облучения, в том числе отдаленные.

В 1977 г. в целях повышения уровня безопасности при использовании ионизирующего излучения Международная комиссия радиационной защиты (МКРЗ) приняла концепцию беспороговой линейной зависимости возникновения злокачественных новообразований и генетических повреждений при нормировании радиационного фактора и оценки возможных неблагоприятных для здоровья отдаленных последствий облучения (3).

Из предложенной концепции вытекают три основных принципа радиационной защиты, которые приняты в современном нормировании.

Принцип обоснования. Не должна проводиться любая деятельность, связанная с использованием источников ионизирующего излучения, если польза для отдельных лиц и общества в целом не превышает риска, вызванного дополнительным облучением (по отношению к естественному радиоактивному фону). Этот принциап реализуется путем обязательного лицензирования деятельности, связанной с возможным воздействием на людей ионизирующего излучения.

Принцип оптимизации. При использовании любого источника ионизирующего излучения индивидуальные дозы и число облучаемых людей должны поддерживаться на столь низком уровне, насколько это возможно и достижимо с учетом экономических и социальных факторов. Разрабатываются методы автоматизации технологических процессов, оптимизации труда и введения системы контрольных уровней. Контрольные уровни — это значения дозовых пределов и допустимых уровней, устанавливаемых руководством учреждения (предприятия) и местными органами госсанэпиднадзора в целях максимально возможного снижения радиационного воздействия на персонал, население и объекты окружающей природной среды по отношению к регламентируемым нормативам и исходя из достигнутого уровня радиационной безопасности.

Принцип нормирования. Индивидуальная доза облучения персонала и населения от всех источников ионизирующего излучения в процессе их эксплуатации не должнa превышать действующих дозовых пределов (3).Для этого осуществляется государственного надзора за обеспечением радиационной безопасности и установленным порядком ответственности за превышение регламентируемых дозовых пределов (89,73).
9.2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
В первый период использования ядерной энергии вопросы обеспечения радиационной безопасности касалась только персонала, непосредственно связанного с ядерными установками, и людей, проживающих в непосредственной близости к этим предприятиям. В современный период быстрого и широкого развития ядерной энергетики фактор дополнительного воздействия ионизирующих излучении на человека и окружающую его среду приобретает глобальный характер. В этих условиях должны быть разработаны принципиально новые концепции радиационной защиты человека, так как в этом случае в качестве облучаемого контингента должно рассматриваться все население земного шара. Глобальное рассеяние искусственных радиоактивных веществ и техногенное усиление темпов круговорота естественных радионуклидов обусловливают дополнительное, по сравнению с природным фоновым, облучение любого живого организма в биосфере Земли, что одновременно с радиационно-гигиеническими проблемами может выдвигать задачи экологического нормирования радиационных воздействий на природные сообщества микроорганизмов, растений и животных (3).

В основу современных концепций нормирования радиационного фактора положен принцип ограничения дозы на человека. В Публикации № 26 МКРЗ (85), отражающей наиболее современные воззрения на принципы радиационной безопасности, говорится, что «...меры радиационной безопасности, необходимые для защиты населения, по-видимому, будут достаточны, чтобы одновременно защитить и все другие виды живых организмов, хотя и не обязательно все особи этих видов». МКРЗ, следовательно, полагает, что если человек надежно защищен от облучения, другие виды живых организмов будут также достаточно защищены. Повышение радиационного фона в глобальных масштабах делает актуальной задачу разработки принципов охраны здоровья человека и окружающей его среды с учетом непосредственного воздействия ионизирующих излучений на объекты природной среды. Это целесообразно назвать экологическим принципом нормирования радиационной нагрузки. В дополнение к анализу влияния облучения на человека, что можно считать радиационно-гигиеническим, или антропогенным принципом нормирования радиационного воздействия. При применении критериев радиоэкологического нормирования имеется в виду помимо решения задачи охраны биологических ресурсов нашей планеты, в первую очередь сохранения генофонда живых организмов в биосфере Земли, также обеспечение такой среды обитания человека, которая необходима для его нормального существования. При этом нужно исходить из тезиса, что охрана здоровья человека от радиационного воздействия — это не только прямая защита его от облучения, но и обеспечение радиационной безопасности самой среды, так как человек может быть здоров только в «здоровой» среде (3).

По рaдиoycтoйчивости человек относится к самым радиочувствительным организмам в биосфере. ЛД100 для него при остром воздействии составляет 4,5 Гр. Однако целый ряд других объектов внешней среды, помимо упомянутых выше млекопитающих, в общем достаточно близок по радиорезистентности к человеку. Доказано, что существовавшая в 60-х годах концепция прямой зависимости между филогенетическим возрастом живых организмов и радиоустойчивостью (чем старше организм на филогенетической лестнице, тем он более радиоустойчив) не является строгой. Так, филогенетически более древние организмы—древесные породы (особенно хвойные) оказываются по радиочувствительности достаточно близкими к филогенетически более молодым представителям живого мира — млекопитающим и человеку. Радиоэкологическими исследованиями в нашей стране и за рубежом показано, что гибель взрослых сосновых деревьев при остром облучении происходит при дозе около 1—2 Гр. Эта доза еще ниже для молодых (5—10-летних) деревьев. Таким образом, хвойные древесные породы, составляющие основу значительной части лесного покрова Земли, по радиочувствительности близки к человеку и млекопитающим; коэффициент запаса по дозовым воздействиям, ведущим к летальным последствиям, для человека относительно хвойных растений не превышает 2—4 Гр. Поглощенная доза около 20 Гр ведет к гибели не отдельных представителей живого мира, а к поражению целых природных экосистем, каковыми, в частности, являются хвойные леса. Обширная экологическая литература о действии ионизирующих излучений на природные и искусственные экосистемы свидетельствует о том, что поглощенная доза 2—10 Гр вызывает существенные видимые радиационные повреждения у многих типов природных и искусственных сообществ растений и животных (3).

Вместе с тем длительные (десятки и более лет) экологические наблюдения за действием ионизирующих излучений на природные экосистемы показывают, что неблагоприятные сдвиги в природной среде могут иметь место и при значительно более низкой дозе излучения (0,1 – 0,3 Гр). К сожалению, радиоэкологическая информация о влиянии ионизирующих излучений на естественные и искусственные сообщества растений и животных еще не дала убедительных однозначных ответов о дозовой зависимости радиационных эффектов на биогеоценотическом уровне (это в основном связано со сложностью и комплексностью наблюдений за действием ионизирующих излучений в природе). Однако в этой ситуации целесообразно ориентироваться на более осторожные (консервативные) радиоэкологические прогнозы последствий облучения природной среды, чтобы избежать недооценки радиационных эффектов в окружающей человека среде.

Антропогенный (радиационно-гигиенический) подход к нормированию содержания радионуклидов в окружающей среде т. е. оценка предельно допустимых концентраций радиоактивных веществ в объектах внешней среды только с точки зрения радиационной безопасности человека как объекта облучения, не во всех радиологических ситуациях достаточно полный, чтобы обеспечить одновременно радиационную защиту и человека, и других находящихся в окружающей среде живых организмов. Несмотря на то, что природное сообщества живых организмов весьма резистентные образования по отношению к дозам излучений, с которыми связано широкое использование ядерной энергии, задача обеспечения радиационной безопасности биосферы состоит в детальном изучении всех цепей миграции и компонентов биогеоценозов для выявления уязвимых мест, где радиационный стресс может привести к нежелательным последствиям, даже при относительно малом уровне воздействия (3).

Существующие нормативы содержания радиоактивных веществ в объектах окружающей среды являются только радиационно-гигиеническими. При этом объекты внешней среды рассматриваются как источники внешнего облучения человека или как источники питания. Нормирование концентрации радионуклидов в воздухе тоже осуществляется исходя из анализа опасности ингаляционного поступления радионуклидов в организм человека.

При нормировании по радиационно-гигиеническому принципу и рассмотрении последствий облучения человека и живых организмов подразумевается, что абсолютные поглощенные дозы для находящихся в среде, содержащей радионуклиды, человека, с одной стороны, и других живых организмов—с другой, достаточно близки. Однако такое положение не всегда соответствует действительности — реальные поглощенные дозы облучений человека и биологических объектов при выбросе в окружающую среду радионуклидов существенно различаются. Причем в абсолютном большинстве случаев поглощенная доза у растений и животных значительны выше, чем у человека.

Так, при выпадении свежей смеси продуктов деления на посевы злаковых растений дозе у-излучения на открытой местности 1 Гр соответствует поглощенная доза в отдельных критических органах растений, в 10—50 раз (а в крайних случаях до 100—250 раз) более высокая. В лесу, на который оседают В-, у-излучающие нуклиды только по поглощенной дозе у-излучения этот показатель на высоте 1 м (что эквивалентно гигиеническому критерию допустимого внешнего излучения человека) для хвойных лесов после выпадения радиоактивных аэрозолей может быть в 2—2,5 paза ниже, чем поглощенная в кронах деревьев доза, определяющая радиационное поражение леса. Если в состав выпадающей из воздуха смеси радионуклидов входят В-излучатели, не играющие сколько-нибудь заметной роли во внешнем облучении человека, но имеющие первостепенное значение в лучевых эффектах у растений, то поглощенные дозы у человека, находящегося в лесу, и у, собственно древесных растений могут различаться более чем в 20 раз (3).

При ограничении дозы внешнего у-облучения человека до 0, 25 Зв для радиологической ситуации с выведением свежей смеси продуктов деления суммарная поглощенная доза на сельскохозяйственные растения в отдельные фазы их развития может достигать 3—7 Гр, что ведет к снижению урожайности зерна до 60%, резкому возрастанию числа мутаций и увеличению генетического груза. У древесных растений поглощенная доза в этих условиях может превысить 0,5 Гр, что приводит к заметным лучевым эффектам в лесах. При выпасе сельскохозяйственных животных на изодозной линии 0,25 Зв в случае выпадения свежей смеси продуктов деления за счет поступления радионуклидов в организм лактация может уменьшиться на 25—50%, причем у коров развивается хроническая лучевая болезнь I и II степеней. При ограничении дозы облучения человека 0,005—0,03 Зв, эквивалентное облучение популяций растений в дозе 0,6—3 Зв принимая на основании вышеуказанного коэффициент перехода от дозы облучения человека к поглощенной дозе растений равным 100, безусловно, может быть причиной серьезных отрицательных изменений в растительных сообществах (3,92).

Следует отметить, что для обеспечения радиационной безопасности человека имеется арсенал активных методов защиты, наиболее эффективными среди которых являются эвакуация из района загрязнения, постоянное или временное запрещение потребление критических пищевых продуктов дезактивация. Для защиты же живой природы от радиоактивного загрязнения набор технически и экономически приемлемых методов крайне ограничен. Перефразируя известную поговорку «деревья умирают стоя», можно сказать, что «вся природа выдерживает радиационное воздействие на месте» (3).

Если опасность радиационного воздействия обусловлена поступлением радионуклидов с рационом в результате их миграции по пищевым цепям, то защита населения осуществляется прежде всего за счет изменения традиционно сложившейся площади питания, структуры посевных площадей и завоза продовольствия с незагрязненной территории. Естественно, что доза на диких животных и растения от осевшего радиоактивного вещества в подобных ситуациях существенно выше, чем на человека.

Здесь следует напомнить и о различиях в составе рациона человека и животных, приводящих к значительной разнице в дозе облучения сравниваемых объектов, обитающих на территории с одинаковой концентрацией радионуклидов. Наглядным примером могут быть олени, основной корм которых составляют лишайники, играющие роль природного планшета с высокой эффективностью улавливания радиоактивных выпадений. При выпадении 90Sr из воздуха и потреблении оленями лишайников, а человеком — оленины доза облучения костной ткани у оленей может быть выше, чем у человека, более чем в 100 раз. При выпадения 137Сs из атмосферы, поглощенная доза на все тело у оленей больше в два раза, чем у человека (3).

Рассмотренная выше специфика формирования поглощенной дозы при нахождении радионуклидов во внешней среде у человека, с одной стороны, и живых организмов—с другой, побуждает к мысли, что, по крайней мере, в некоторых радиологических ситуациях для определенных групп живых организмов в биосфере экологические нормативы радиационных воздействий оказываются более жесткими, чем санитарно-гигиенические. Справедливость этого положения подтверждается экспериментальными данными для некоторых природных экосистем.

В качестве количественного критерия, с помощью которого целесообразно выполнять экологическое нормирование радиационных воздействий, можно использовать понятие «радиологическая емкость среды», означающее предельное содержание радионуклидов в определенной экосистеме (биогеоценозе) или ее отдельном компоненте, при котором исключено повреждающее действие излучение на критические звенья этой экосистемы. Основным моментом использования этого термина является правильный выбор критических звеньев облучаемой экосистемы (4).

Таким образом, принимая принципы радиационно-гигиенического нормирования как основного при обеспечении радиационной безопасности, следует признать целесообразность их дополнения для ряда радиологических ситуаций, характеризующихся большим разнообразием, экологическими критериями, чтобы гарантировать охрану природной среды от радиационных воздействий при разных видах использования ядерной энергии.
9.3 методы защиты населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях (112)
9.3.1. общие принципы ведения сельского хозяйства на загрязненыйх территориях

Основным путем проникновения радионуклидов в организм человека является пищевой путь. Менее существенны ингаляционный (через вдыхание) и контактный (через кожу и слизистые оболочки). В связи с этим необходимо максимально уменьшить возможность накопления радионуклидов в пищевых продуктах, учитывая при этом следующие факторы:

1. Радионуклиды, как правило, накапливаются в верхнем слое почвы, так что растения, корневая система которых располагается в этом слое, будут загрязнены (корнеплоды, злаки и травы, в том числе лекарственные). Корни же, например, фруктовых деревьев уходят глубоко в почву, поэтому их плоды могут быть радиометрически чистыми и на загрязненной территории.

2. Коэффициент перехода радионуклидов из почвы в растение определяет соотношение между количеством радионуклидов, содержащихся в почве, и количеством радионуклидов, накапливаемых растениями за время их жизни, и зависит от типа почвы и вида растения. В наименьшем количестве радиоактивные элементы усваиваются растениями из черноземов, в наибольшем — из торфоболотистых, песчаных и подзолистых почв. Лишайники, мхи, грибы, бобовые, злаки интенсивно захватывают радиоактивные вещества. Повышенное содержание стронция-90 и цезия-137 характерно, как правило, для ароматической зелени — укропа, петрушки, шпината,

3. После аварии на ядерном объекте с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду последствия для сельскохозяйственного производства будут изменяться во времени, что определяет различия в способах ведения хозяйства и особенности проведения специальных защитных мероприятий, Для ведения сельского хозяйства важен сезон, в который произошла авария. Наиболее тяжелыми будут последствия, если радиоактивнoe загрязнение произойдет в период активной вегетации сельскохозяйственных культур и пастбищного содержания животных (112).

Первый период после аварийного выброса радиоактивных веществ называют периодом иодной опасности из-за наличия в радиоактивных выпадениях короткоживущих радионуклидов йода, прежде всего йода-131. Этот период продолжается несколько месяцев, причем особенно острая радиационная ситуация складывается в первые недели. Если выпадение произошло во время пастбищного сезона, радионуклиды йода, попадая на растительность, быстро включаются в трофические (пищевые) цепочки миграции, по которым интенсивно переходят в молоко. Поэтому главным защитным мероприятием в этот период является исключение из рациона животных загрязненного пастбищного травостоя, т. е. перевод на стойловое содержание.

Второй период после аварии называется периодом аэрального (воздушного) загрязнения сельскохозяйственных угодий. Он продолжается в течение всего первого после радиоактивных выпадений вегетационного периода. На этом этапе основной путь поступления радионуклидов в продукцию растениеводства — непосредственное поверхностное загрязнение надземной массы растений и почвы. При этом осевшие на почву радионуклиды при обработке посевов могут подниматься в воздух и вторично загрязнять растения. Для уменьшения вторичного загрязнения посевы следует обрабатывать таким образом, чтобы снизить пылеобразование: сократить число междурядных обработок пропашных культур, а необходимую обработку проводить по влажной почве, максимально используя химическую прополку гербицидами с помощью сельскохозяйственной авиации.

Зерновые культуры следует убирать прямым комбайнированием (комбайнами с копнителями). При транспортировке от комбайнов зерно укрывают брезентом или пленкой. Солому скирдуют механизированным способом.

При уборке овощных культур также необходимо максимально применять механизированные способы. Корнеплоды, листовые овощи после мытья в проточной воде и дозиметрического контроля можно использовать в пищу.

Плодовые и ягодные культуры убирают обычным способом, вручную; вопрос об использовании плодов и ягод решается после дозиметрического контроля (72, 112).

Картофель, собранный с полей, имеющих небольшую плотность загрязнения, может употребляться в пищу после дозиметрического контроля, а из урожая с полей наивысшей плотности загрязнения производят засыпку семенного картофеля (его радиоактивность за зиму несколько снижается за счет распада короткоживущих радионуклидов). При закладке картофеля и корнеплодов в бурты с предназначенной для буртования площадки снимают загрязненный слой почвы толщиной не менее 5 см, а бурты укрывают незагрязненной почвой из нижележащего слоя.

Почву под посев озимых обрабатывают (после внесения в нее извести из расчета около 5 т/га) вспашкой с оборотом пласта (без разрыхления почвы плугами с предплужниками) на 4—5 см глубже, чем при обычной вспашке, если позволяет толщина плодородного слоя. Этот способ позволяет в последующие годы при обработке почвы не затрагивать загрязненный слой, перемещенный в подпахотный горизонт. Перед подготовкой почвы к посеву повторно вносят известь и повышенные дозы минеральных удобрений. Дальнейшие операции проводят по принятым в данной местности технологиям (72,112).

Технология заготовки сена предусматривает при сушке многоразовое ворошение скошенной массы, что увеличивает загрязнение корма. В связи с этим вместо сена целесообразно заготавливать сенаж и силос. Сено для молодняка заготавливают по принятой технологии, уменьшив количество ворошения с подбором валков пресс-подборщиками. Силос из сеянных многолетних и однолетних трав лучше заготавливать без провяливания скошенной массы в валках.

После очередного стравливания (выпаса скота) или укоса травостоев проводят поверхностное известкование, вносят минеральные удобрения (азотные, калийные) с последующим боронованием. Наиболее эффективный прием, снижающий поступление радионуклидов в пастбищный корм и сено, — коренное улучшение лугов. Эти работы следует начинать как можно раньше и планомерно проводить в последующем на всех загрязненных лугах и пастбищах. При коренном улучшении лугов необходимо проводить поверхностное известкование дернины; вспашку плугами с предплужниками, обеспечивающую перенос загрязненной дернины на глубину; перемещение оборотного пласта (после повторного внесения извести и минеральных удобрений в той же дозе) почвенными орудиями на глубину 10 см, чтобы не извлекать на поверхность запаханную дернину; проводить залужение травосмесями из злаковых трав.

Всю продукцию, произведенную на загрязненной территории в первый год радиоактивных выпадений, можно использовать в пищу только после проведения радиометрического контроля (72,122).

Третий период развития радиологической ситуации в сельском хозяйстве начинается со второго вегетационного периода после радиоактивных выпадений. В основном радионуклиды поступают из почвы в растения через корневую систему. Этот период может длиться десятки лет, если в составе выпавшей смеси содержались долгоживущие радионуклиды — стронций-90, цезий-137, плутоний-239. Корневое поступление радионуклидов из почвы в растения существенно меньше аэрального загрязнения, поэтому уровень радиоактивного загрязнения продукции на этом этапе значительно ниже. В течение третьего периода происходит снижение накопления долгоживущих радионуклидов в продукции растениеводства вследствие их распада и уменьшения подвижности в трофических цепочках. Последнее связано с постепенным закреплением радионуклидов твердыми частицами почвы, либо их миграцией за пределы корнеобитаемого слоя почвы, а также с проведением специальных агротехнических и агрохимических мероприятий.

Известкование, внесение органических и минеральных удобрений являются обязательными мероприятиями, применение которых способствует получению высокого урожая и уменьшает загрязнение растений радионуклидами. Органические удобрен (торф, навоз) эффективно снижают накопление радионуклидов в растениях, но лишь в том случае, если концентрация радионуклидов в растениях не менее чем в 10 раз ниже их концентрации в почве. В наибольшей степени способствует снижению загрязненности цезием-137 калийные удобрения — сернокислый или xлористый калий (поскольку калий, являясь химическим аналогом цезия, препятствует его переходу из почвы в растение) и аммиачная селитра. Калийные удобрения вносятся почву, как правило, в сочетании с азотными и фосфатными. Пропорции могут быть различными, но чаще всего азот—фосфор—калий соотносятся как 1 : 1,2 : 1,4. Для снижения содержания в почве стронция-90 применяется кальцинирование почвы. Известь, минеральные и органические удобрения целесообразно вносить комплексно.
9.3.2 Зональный принцип ведения сельского хозяйства

Распределение радионуклидов на территории, загрязненной в результате аварийного выброса, неравномерно, поэтому необходимо создание зональной системы ведения сельскохозяйственного производства, предусматривающей комплекс агромелиоративных мероприятий по ограничению перехода радионуклидов в продукцию и территориальное размещение отдельных отраслей производства в зависимости от уровня радиоактивного загрязнения. Зональный принцип ведения агропромышленного производства был применен на территории, загрязненной вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. Выделены четыре зоны по плотности загрязнения цезием-137.

В первой зоне с плотностью загрязнения цезием-137 до 5 Ки/км2 районированные культуры и сорта возделываются общепринятыми методами. Все виды работ в земледелии ведутся без ограничения по технологиям для данной почвенно-климатической зоны. Кислые почвы известкуются в соответствии с планом исходя из их гидролитической кислотности. Минеральные и органические удобрения вносят в дозах, обеспечивающих получение стабильных урожаев. В сенокосах и пастбищах коренное улучшение проводится только в том случае, если они расположены на торфяниках (112).

Во второй зоне с плотностью загрязнения цезием-137 в пределах 5—15 Ки/км2 на пахотных угодьях растениеводство ведется без ограничений. Минеральные удобрения вносятся в дозах, обеспечивающих получение планируемых урожаев. Применение органических удобрений рекомендуется проводить после радиационного контроля. Использование навоза, полученного в период интенсивных радиоактивных выпадений, запрещается. Мероприятия на пастбищах и сенокосах зависят от типа почв. Поверхностное улучшение с внесением фосфорных и калийных удобрений и подсевом многолетних трав рекомендуется для пойменных лугов и суходолов на суглинистых и глинистых почвах. Все естественные пастбища и сенокосные угодья на торфяниках и легких по механическому составу почвах подлежат коренному улучшению с внесением повышенных в 1,5 раза доз фосфорных и калийных удобрений. В личных подсобных хозяйствах производство овощей и картофеля, а также садоводство ведется без ограничений. Навоз, полученный в первый период после радиоактивных выпадений, вносить запрещается. Для заготовки сена и выпаса скота выделяются участки с наиболее низким уровнем загрязнения, а также угодья после поверхностного или коренного улучшения.

В третьей зоне с плотностью загрязнения цезием-137 в пределах 15—40 Ки/км2 в земледелии рекомендуется вносить известь и повышенные дозы фосфорных и калийных удобрений. Известковые материалы вносятся из расчета 1,5 дозы по гидрологической кислотности. На сенокосах и пастбищах проводится коренное улучшение с ежегодным внесением повышенных в 1,5 раза доз фосфорных и калийных удобрений. Органические удобрения животного происхождения применяются без ограничений (72,112).

В личных подсобных хозяйствах вносятся удобрения и известковые материалы. Для выпаса коров используются участки с плотностью загрязнения цезием-137 не выше 5 Ки/км2 или угодья после коренного улучшения.

Четвертая зона с плотностью загрязнения цезием-137 выше 40 Ки/км2 выводится из сельскохозяйственного использования. При плотности загрязнения 40—80 Ки/км2 возможно ведение строго контролируемого производства продукции. Поля выводятся из основного севооборота и на них размещаются культуры семенного и технического назначения, а также организуется производство кормов (корне- и клубнеплоды, картофель, кукуруза на силос) для откормочного скотоводства. Сельскохозяйственное производство на этой территории полностью прекращается, территория подлежит залесению.

Использевание некоторых агротехнических приемов позволяет получать экологически чистую продукцию. Так, разработанная американским агротехником доктором Миттлайдером концепция предполагает, что если растение получает в достаточном количестве все необходимые питательные вещества, включая микроэлементы, оно не усваивает из почвы загрязнители. Наиболее популярным оказался метод «узких гряд»: растения, высаженные определенным образом на грядах фиксированной ширины, ставятся в равные условия в отношении получения питательных веществ. Этот метод позволяет наиболее эффективно использовать удобрения и применим практически на любых почвах (112).
217
При переработке зерна в муку много радиоактивных веществ удаляется с оболочками. Поэтому в муке грубого помола радиоактивных веществ остается больше, чем в муке тонкого помола. Содержание стронция-90 в муке и крупе, как правило, в 1,5—3 меньше, чем в зерне. Эффективный способ снижения содержания радионуклидов в продуктах — кулинарная обработка. При чистке картофеля и свеклы с кожурой удаляется до 40% стронция-90 и цезия-137. Из свеклы, картофеля, щавеля, грибов во время варки в воду переходит 50—85 % цезия-137. Использование свежих соков из растений также позволяет получать экологически чистые продукты, поскольку радионуклиды остаются в жмыхе.

В легких млекопитающих концентрируется в основном горячие частицы, попадающие туда вместе с пылью и содержащие плутоний, стронций-90, цезий-137. Цезий-137 задерживается главным образом в мышцах и других мягких тканях. Стронций-90 накапливается преимущественно в костях, поэтому костные бульоны следует исключить из рациона (особенно детского, так как стронций-90 нарушает функцию кроветворения костного мозга).

Из всего количества цезия-137, проникающего в организм человека, около 50% поступает с мясными продуктами, особенно в соединении с крахмальными веществами (вареная колбаса, сосиски, сардельки). Это связано с тем, что продукты распада животных белков, проходя через кишечник человека, интенсивно всасываются. Среди мясных продуктов наибольшее загрязнение радионуклидами характерно для говядины. Далее по нисходящей следуют: мясо домашней птицы (курятина, гусятина, утятина), баранина, телятина, свинина. В качестве заменителей мяса как источника белка рекомендуются бобовые — горох, фасоль, бобы, чечевица, соя, белки которых содержат все незаменимые аминокислоты (89,112).

Загрязненное радионуклидами молоко подвергают дополнительной переработке. Так, стронция-90 в сливки переходит только 5 %, в творог — 27 %, сыр — 45 %; цезия-137 в масло переходит 15 %, сметану — 9%, сыр — 10 %, творог — 21 %.

Рыба получает радионуклиды, в основном, с кормом, хотя частично они могут поступать и через жабры. В организме рыб, как и в организме млекопитающих, они накапливаются в мышцах, печени, скелете и других тканях (в зависимости от свойств радионуклидов). Не рекомендуется использовать в пищу придонную рыбу (сом, бычок), поскольку они пропускают через кишечник значительное количество донных отложений, наиболее богатых радионуклидами, особенно в первый год после загрязнения водоема.