WikiDer > Загрязнение подземных вод Чернобыля

В Чернобыльская катастрофа остается крупнейшей и самой разрушительной ядерной катастрофой, полностью изменившей радиоактивный фон Северное полушарие. Произошло это в апреле 1986 года на территории бывшего Советский Союз (современное Украина). Катастрофа привела к увеличению радиации почти в миллион раз в некоторых частях города. Европа и Северная Америка по сравнению с состоянием до катастрофы^[1] Воздух, вода, почвы, растительность и животные были загрязнены в той или иной степени. Помимо Украина и Беларусь как наиболее пострадавшие районы, пострадавшие страны включали Россия, Австрия, Финляндия и Швеция. Полное воздействие на водные системы, включая прежде всего прилегающие долины р. Река Припять и Днепр, до сих пор не исследованы.

Существенное загрязнение подземных вод - одно из самых серьезных экологических последствий Чернобыльской катастрофы. Как часть общего ущерба пресной воде, это относится к так называемому «вторичному» загрязнению, вызванному доставкой радиоактивных материалов через неограниченное пространство. водоносные горизонты к сети грунтовых вод^[1] Это оказалось особенно сложной задачей, поскольку бассейны подземных вод, особенно глубокие водоносные горизонты, традиционно считались неуязвимыми для различных посторонних загрязнителей. К удивлению ученых, радионуклиды из Чернобыль происхождения были обнаружены даже в глубоководных водах с периодом формирования несколько сотен лет^[2]

История

Подземные воды особенно пострадали от радиоактивности в 30-километровой зоне эвакуации (т.н.зона отчуждения”), Окружающие Чернобыльская АЭС, или ЧАЭС (Ковар и Герберт, 1998.^[3] Основным и наиболее опасным загрязнителем с точки зрения гидрологического распространения был Стронций-90. Эта нуклид показал наиболее активную подвижность в подземных водах; его быстрая миграция через водоносный горизонт подземных вод была впервые обнаружена в 1988-1989 гг.^[4] Включены другие опасные ядерные изотопы Цезий-137, Цезий-143, Рутений-106, Плутоний-239, Плутоний-240, Америций-241^[5][4] Основным источником загрязнения был поврежденный 4-й реактор, который на самом деле был местом крушения и где концентрация Стронций-90 изначально превышены допустимые нормы для питьевой воды в 103-104 раза. Реактор оставался эпицентром облучения даже после того, как аварийный персонал построил «Саркофаг», Или« Укрытие », защитное сооружение, призванное изолировать его от окружающей среды. Конструкция оказалась негерметичной, проницаемой для дождя, снега и конденсата на многих участках площади 1000 м2.^[6][5] Кроме того, большое количество цезий, тритий и плутоний попали в подземные воды из-за утечки обогащенной воды из 4-го реактора при строительстве объекта «Укрытие»^[2][5] В результате внутри «Укрытия» сконденсировалось значительное количество воды, которая поглотила радиацию от нуклидсодержащей пыли и топлива. Хотя большая часть этой воды испарилась, некоторые ее части просочились в грунтовые воды из поверхностных слоев под камерами реактора.^[5]

К другим источникам загрязнения подземных вод относятся: свалки радиоактивных отходов на территории «зона отчуждения»; резервуары охлаждающей воды, связанные с водоносным горизонтом; первые радиоактивные осадки, произошедшие в первые часы после аварии; и лесные пожары, которые привели к ускоренному распространению загрязненных частиц по почвам прилегающей территории^[4] В целом исследователи зафиксировали вероятность накопления в подземной горной среде почти 30% от общего поверхностного загрязнения.^[2] Это открытие демонстрирует опасные масштабы радионуклиды подземная миграция, с одной стороны, но важная функция магматической породы как защитного экрана от дальнейшего распространения загрязняющих веществ.

Недавние разоблачения фактов, скрытых Советская пропаганда показывают, что проблема радиоактивного загрязнения подземных вод в Чернобыльская зона существовало задолго до самой катастрофы. Анализы, проведенные в 1983-1985 гг., Показали отклонение нормативов радиоактивности в 1,5-2 раза в результате ранее аварийных неисправностей ЧАЭС в 1982 г.^[5] Когда произошла катастрофа, облучение подземных вод произошло из-за загрязнения земель в районе вышедшего из строя четвертого реактора. Кроме того, подземные воды были загрязнены через безнапорный водоносный горизонт пропорционально и пропорционально загрязнению почвы изотопами Стронций и Цезий .^[1] Верхний водоносный горизонт подземных вод и большая часть Артезианские водоносные горизонты были повреждены в первую очередь из-за массового загрязнения поверхности радиоактивными изотопами Стронций-90 и Цезий-137. При этом значительные уровни радиоактивного содержания были зафиксированы на периферии зоны отчуждения, в том числе в части системы подачи питьевой воды. Это открытие подтвердило факт миграции радиоактивных загрязнителей через водоносные горизонты подземных вод.^[2]

После катастрофы Советское правительство направленный принял несвоевременные и неэффективные меры по нейтрализации последствий аварии. Проблема загрязнения подземных вод была неправильно решена в первые несколько месяцев после стихийного бедствия, что привело к колоссальным финансовым затратам с незначительным результатом. При этом должный мониторинг ситуации в основном отсутствовал.^[3] Основные усилия спасателей были направлены на предотвращение загрязнения поверхностных вод. Крупномасштабный радионуклид содержание в подземных водах контролировалось и обнаруживалось только в апреле – мае 1987 г., почти через год после катастрофы.^[5]

Пути миграции загрязнения

К сожалению, гидрологические и геологические условия в Чернобыль территория способствовала быстрой миграции радионуклидов в сеть подземных вод. К этим факторам относятся равнинная местность, обильные осадки и высокопроницаемые песчаные отложения.^[4] Основные природные факторы нуклиды миграцию в регионе можно разделить на четыре группы, в том числе: связанные с погодой и климатом (испарение и частота выпадения осадков, их интенсивность и распределение); геологические (проницаемость наносов, режимы дренажа, формы растительности); почвенные (физические, гидрологические и механические свойства земель); и литологический (рельеф местности и типы скал).^[5] В мелиорированных районах на миграционные процессы дополнительно влияют антропогенные факторы, связанные с сельскохозяйственной деятельностью человека. В связи с этим, конкретные параметры и тип режима дренажа, методы мелиорации, регулирование воды и дождевание могут значительно ускорить естественные темпы миграции загрязняющих веществ. Например, искусственный дренаж приводит к значительному увеличению скорости всасывания и промывки.^[5] Эти технологические факторы особенно важны для регионов вдоль Река Припять и Днепр, которые практически полностью подвергаются искусственному орошению и дренажу в сети построенных водохранилищ и плотин.

В то же время как естественные, так и искусственные факторы миграции имеют определенную приоритетность для различных загрязнителей. Основной способ Стронций-90 Транспортировка в грунтовые воды - это их инфильтрация из загрязненных почв и последующий переход через пористые поверхности неограниченного водоносного горизонта.^[7] Ученые также установили два дополнительных альтернативных пути миграции этого радионуклида. Первый - «техногенный» переход, связанный с плохим строительством скважин для забора воды или недостаточным качеством материалов, из которых изготовлены их корпуса. При перекачивании артезианской глубинной воды поток незащищенным потоком проходит через загрязненные слои верхних водоносных горизонтов и поглощает радиоактивные частицы перед попаданием в колодец. Такой способ загрязнения был экспериментально подтвержден на заводе Киев водозаборные скважины.^[2] Другой аномальный путь миграции радионуклидов - слабые зоны кристаллических пород. Исследования Центра радиоэкологических исследований г. Национальная академия наук Украины показали, что поверхность земной коры имеет рыхлые зоны, характеризующиеся повышенной электрической продуктивностью, а также повышенной влажностью и эманационной способностью.^[2]

Относительно Цезий-137, этот нуклид демонстрирует более низкий миграционный потенциал в Чернобыль почвы и водоносные горизонты. Его подвижность ограничивается такими факторами, как: глинистые минералы, которые фиксируют радионуклиды в горных породах, поглощение и нейтрализация изотопов посредством ионного обмена с другими химическими компонентами воды; частичная нейтрализация метаболическими циклами растительности; общий радиоактивный распад.^[4] Тяжелые изотопы Плутоний и Америций имеют еще меньшую пропускную способность как внутри, так и за пределами зоны отчуждения. Однако их опасный потенциал не следует сбрасывать со счетов, учитывая чрезвычайно длительный срок службы. период полураспада и непредсказуемое геохимическое поведение^[5]

Сельскохозяйственный ущерб

Подземный водный транспорт радионуклиды относится к ключевым путям загрязнения земель сельскохозяйственного производства. В частности, из-за вертикальной миграции с повышением уровня воды радиоактивные частицы проникают в почву и впоследствии попадают в растения через абсорбционную систему их корней. Это приводит к внутреннему облучению животных и людей при употреблении зараженных овощей.^[1] Эту ситуацию усугубляет преимущественно сельский тип поселения в г. Чернобыль области, где большая часть населения занимается активным сельскохозяйственным производством. Это заставляет власти либо убирать загрязненные территории вблизи Чернобыль от сельскохозяйственных работ или потратить средства на выемку грунта и обработку поверхностных слоев.^[7] Эти проблемы повреждения изначально нетронутых почв ложатся тяжелым бременем, прежде всего, на экономику Украины и особенно Белоруссии. Почти четверть всей территории Беларусь был серьезно загрязнен изотопами Цезий. Власти обязали до сегодняшнего дня исключить из сельскохозяйственного использования почти 265 тысяч гектаров посевных земель. Хотя комплексные химические и агротехнологические меры привели к ограниченному снижению содержания радионуклидов в пищевых продуктах, производимых на загрязненных территориях, проблема остается в значительной степени нерешенной.^[8]Помимо экономического ущерба, заражение сельскохозяйственных угодий грунтовыми водами наносит ущерб биофизической безопасности населения. Потребление продуктов питания, содержащих радионуклиды, стало основным источником радиоактивного облучения людей в регионе.^[9] Таким образом, сельскохозяйственный ущерб в конечном итоге означает прямую и долговременную угрозу для здоровья населения.

Риск для здоровья

Влияние загрязнения подземных вод на здоровье населения Украина, Беларусь а пограничные государства обычно воспринимаются как крайне негативные. Правительство Украины первоначально реализовало дорогостоящую и сложную программу реабилитации. Однако ввиду ограниченных финансовых ресурсов и других более серьезных проблем со здоровьем, вызванных стихийным бедствием, от этих планов отказались.^[10] Не в последнюю очередь, такое решение было принято благодаря результатам исследований отечественных ученых, показывающих, что загрязнение подземных вод не вносит существенного вклада в общие риски для здоровья в отношении других активных путей радиоактивного облучения в «зона отчуждения”,^[2][4] В частности, радиоактивное загрязнение безграничного водоносного горизонта, которое обычно считается серьезной угрозой, оказывает меньшее влияние на экономику и здоровье в Чернобыле, поскольку подземные воды в «зона отчуждения»Не используется для хозяйственно-питьевых нужд. Возможность использования этой воды местными жителями исключена особым статусом Чернобыль области и соответствующие административные запреты. Единственная группа, которая напрямую и неизбежно подвергается угрозам для здоровья, - это работники службы спасения, занимающиеся дренажной системой, связанной с Чернобыльская АЭС дезактивация реакторов и утилизация отходов.^[7]

Что касается загрязнения пластов, который является источником технического и бытового водоснабжения для Припять (крупнейший город в Чернобыльской зоне), он также не представляет непосредственной угрозы здоровью благодаря постоянному мониторингу системы водоснабжения. В случае превышения каких-либо показателей радиоактивности нормы забор воды из местных скважин будет приостановлен. Однако такая ситуация представляет определенный экономический риск из-за больших затрат, необходимых для обеспечения альтернативной системы водоснабжения.^[7] В то же время смертельные дозы радиации в безграничном водоносном горизонте сохраняют значительную потенциальную опасность из-за их значительной способности мигрировать в замкнутый водоносный горизонт, а затем в поверхностные воды, прежде всего в Река Припять. Кроме того, эта вода может попасть притоки из Днепр и Киевское водохранилище.^[7] Таким образом, количество животных и людей, использующих загрязненную воду в бытовых целях, может резко возрасти. Учитывая, что Днепр - одна из ключевых водных артерий Украина, в случае нарушения целостности «Укрытия» или могильников долгоживущих отходов обширный разлив радионуклидов в подземные воды может достигнуть масштабов национальной чрезвычайной ситуации. Согласно официальной позиции наблюдателей, такой сценарий маловероятен, потому что до попадания в Днепр содержание Стронций-90 обычно значительно разбавляется в реке Припять и Киевском водохранилище. Однако некоторые эксперты считают эту оценку неточной из-за несовершенной модели оценки.^[7] Таким образом, загрязнение подземных вод привело к парадоксальной ситуации в области здравоохранения: прямое воздействие радиации при использовании загрязненных подземных вод для бытовых нужд несравнимо меньше, чем косвенное воздействие, вызванное нуклиды миграция на обрабатываемые земли. В связи с этим можно выделить риски для здоровья на территории и за ее пределами от загрязнителей в сети подземных вод зоны отчуждения.^[6] Низкие риски на месте связаны с прямым забором воды для питьевых и бытовых нужд. Было подсчитано, что даже если гипотетические жители будут использовать воду на территории свалок радиоактивных отходов, риски будут намного ниже допустимых уровней. Такие результаты можно объяснить очисткой подземных вод при их гидрологическом переносе в поверхностных водах, дождях и снеготаянии.^[6] Основные риски для здоровья возникают за пределами территории, вызваны загрязнением радионуклидами сельскохозяйственных земель и, среди прочего, вызваны миграцией грунтовых вод через неограниченный водоносный горизонт. Этот процесс в конечном итоге приводит к внутреннему облучению людей, употребляющих пищу из зараженных территорий.

Водоохранные мероприятия

Актуальность принятия незамедлительных мер по охране подземных вод в г. Чернобыль и Припять возникла из-за предполагаемой опасности переноса радионуклидов в Днепр, что привело к загрязнению Киев, столица Украина, и 9 миллионов других водопользователей ниже по течению. В связи с этим 30 мая 1986 г. правительство приняло Постановление о политике защиты подземных вод и запустило дорогостоящую программу восстановления воды. Однако этих мер оказалось недостаточно, поскольку они основывались на неполных данных и отсутствии эффективного мониторинга. Не имея достоверной информации, аварийный персонал запустил «наихудший» сценарий, ожидая максимальной плотности загрязнения и минимальных показателей замедления. Когда обновленная информация опроса показала незначительные риски чрезмерного нуклиды миграция, программа исправления остановлена. Однако к этому моменту Украина уже потратили на этот проект гигантские денежные средства, равные почти 20 миллионам долларов, а также подвергли гуманитарных работников ненужной опасности облучения.^[4]

В 1990-2000-х годах акцент защитных мероприятий сместился с рекультивации на строительство защитных систем для полной изоляции загрязненных территорий вдоль Река Припять и Чернобыльская АЭС от остальной части региона. Поскольку это было сделано, местным властям было рекомендовано сосредоточить усилия на постоянном мониторинге ситуации. Процесс разложения радионуклидов был предоставлен самому себе при так называемом «наблюдаемом естественном затухании».^[4]

Меры мониторинга

В условиях постоянного распада радиоактивных материалов и крайне неблагоприятного радиационного фона в г.зона отчуждения», Постоянный мониторинг был и остается решающим как для деэскалации деградации окружающей среды, так и для предотвращения гуманитарных катастроф среди соседних сообществ. Мониторинг также позволяет уменьшить неопределенности параметров и улучшить модели оценки, что фактически приводит к более реалистичному видению проблемы и ее масштабов.^[7] До конца 1990-х годов методы сбора данных для мониторинга качества подземных вод были неэффективными и надежными. При установке мониторинговых скважин, скважины были загрязнены частицами «горячего топлива» с поверхности земли, что сделало исходные данные неточными. Обеззараживание скважин от посторонних загрязнителей может занять 1,5–2 года. Другой проблемой была недостаточная продувка мониторинговых скважин перед отбором проб. Эта процедура, необходимая для замены застоявшейся воды внутри скважин на новую воду из водоносного горизонта, была введена мониторинговым персоналом только в 1992 году. Важность продувки сразу же подтвердилась значительным ростом показателей стронция-90 в пробах.^[3] Качество данных дополнительно ухудшилось из-за коррозии стальных компонентов мониторинговых скважин. Коррозионные частицы существенно изменили радиоактивный фон водоносного горизонта. В частности, избыточное содержание соединений железа в воде вступало в компенсаторные реакции со стронцием, что приводило к обманчиво заниженным показателям стронция-90 в образцах. В некоторых случаях несоответствующая конструкция кожуха колодца также снижала точность мониторинга. Строительство скважин осуществлено Чернобыльская АЭС Персонал в начале 1990-х годов имел секции грохочения длиной 12 метров, позволяющие отбор проб только вертикально. Такие образцы трудно интерпретировать, поскольку водоносный горизонт обычно имеет неравномерное вертикальное распределение загрязняющих веществ.^[3]) С 1994 года качество наблюдения за подземными водами в Чернобыль зона достаточно улучшена. Новые мониторинговые колодцы строятся из поливинилхлоридных материалов вместо стали, с укороченными секциями экранирования, 1-2 м.^[3] Дополнительно, в 1999-2012 гг. Был создан экспериментальный участок мониторинга в непосредственной близости от территории свалок радиоактивных отходов западнее. Чернобыльская АЭС, называемый «Чернобыльский Рыжий Лес». В состав новой системы мониторинга входят лабораторный модуль, станция мониторинга ненасыщенной зоны, сеть мониторинговых скважин и метеостанция.^[4] В его основные задачи входит мониторинг таких процессов, как: извлечение радионуклидов из «горячих топливных частиц» (HFP), диспергированных в поверхностном слое; их последующий переход через ненасыщенный водоносный горизонт и состояние фреатический (насыщенная) зона. HFP - это частицы, которые вышли из сгоревшей древесины и бетона во время первоначального взрыва и последующего пожара в «зоне отчуждения». Ненасыщенный водоносный горизонт снабжен пробоотборником воды и почвы, датчиками водонепроницаемости и тензиометры. Работа экспериментальной площадки позволяет вести наблюдение за Стронций-90 миграция и состояние водоносного горизонта, но одновременно вызывает новые вопросы. Персонал мониторинга заметил, что колебания уровня воды напрямую влияют на выброс радионуклидов из донных отложений, а накопление органического вещества в донных отложениях коррелирует с геохимический параметры водоносного горизонта. Кроме того, исследователи впервые обнаружили Плутоний в глубоко залегающих грунтовых водах, что означает, что этот загрязнитель также может мигрировать в замкнутый водоносный горизонт. Однако конкретные способы этой миграции до сих пор остаются неизвестными.^[11]

Исследователи прогнозируют, что при нерушимой защите свалок ядерных отходов в зоне отчуждения концентрация стронция-90 до 2020 года в подземных водах будет намного ниже допустимых предельных показателей. Кроме того, загрязнение реки Припять как наиболее уязвимого пути поверхностных вод подземными притоками маловероятно в ближайшие 50 лет.^[2] В то же время количество мониторинговых скважин все еще недостаточно и требует расширения и модификации. Кроме того, скважины распределены в пределах зоны отчуждения неравномерно, без учета гидрологических и радиоактивных особенностей местности (Kovar & Herbert, 1998^[3]

Уроки выучены

Чернобыльская авария Выявлена ​​полная неподготовленность местных властей к решению экологических проблем ядерной катастрофы. Управление подземными водами не исключение. Без точных данных в реальном времени и скорректированных планов действий в чрезвычайных ситуациях правительство потратило огромные средства на восстановление грунтовых вод, что позже оказалось ненужным. При этом действительно ответственные первоочередные мероприятия, такие как надежная изоляция поврежденного 4-го реактора, были выполнены на некачественном уровне. Если бы «Укрытие» было построено без недостатков, как полностью герметичное и изолирующее 4-й реактор от контакта с внешней воздушной средой, почвой и грунтовыми водами, оно внесло бы гораздо больший вклад в предотвращение проникновения нуклиды в и их миграция по сети подземных вод^[5]Принимая во внимание эти сбои, из чернобыльской трагедии можно извлечь следующие уроки для управления подземными водами:

• Необходимость последовательной и технологически надежной системы мониторинга, способной производить качественные данные в реальном времени;
• Точные данные мониторинга как основная основа для любых лечебных мероприятий и политики мелиорации;
• Критерии и цели деятельности по управлению подземными водами, будь то рекультивация, строительные работы или сельскохозяйственные ограничения, должны быть определены на стадии анализа и до любой практической реализации;
• Проблемы загрязнения подземных вод необходимо рассматривать в более широкой перспективе, с тесной взаимосвязью с другими путями и формами загрязнения, поскольку все они взаимосвязаны и взаимно влияют;
• Всегда рекомендуется привлекать международных экспертов и ведущих ученых к экспертной оценке разработанных планов действий;
• Управление подземными водами в районах радиоактивного загрязнения должно основываться на комплексном экосистемном подходе, то есть с учетом его влияния на местные и глобальные экосистемы, благосостояние местных сообществ и долгосрочные воздействия на окружающую среду.^[4]

использованная литература