Научная статья на тему 'Радиоактивное загрязнение воздуха в результате лесных пожаров и его опасность для здоровья человека'

Радиоактивное загрязнение воздуха в результате лесных пожаров и его опасность для здоровья человека Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
924
131
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ / РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ / ГОРЮЧИЕ МАТЕРИАЛЫ / ДЫМОВЫЕ АЭРОЗОЛИ / ГОРЕНИЕ / ВНЕШНЕЕ ОБЛУЧЕНИЕ / ИНГАЛЯЦИОННОЕ ПОСТУПЛЕНИЕ / СУММАРНЫЕ ДОЗЫ / КОНТРОЛЬНЫЕ УРОВНИ / СЦЕНАРИИ ПОЖАРОВ / FOREST FIRES / RADIOACTIVE CONTAMINATION / FOREST FUEL MATERIALS / SMOKE AEROSOLS / BURNING / EXTERNAL EXPOSURE / INHALATION INTAKE / TOTAL DOSE / REFERENCE LEVEL / FIRE SCENARIOS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Дворник А. А., Дворник А. М., Король Р. А., Гапоненко С. О.

Приведены результаты экспериментальных работ по оценке абсолютного выхода 137Cs с дымовыми аэрозолями при сгорании лесных горючих материалов с различной степенью радиоактивного загрязнения. Показано, что объёмная активность 137Cs в дымовых аэрозолях имеет линейную зависимость от удельной активности изотопа в горючих материалах. На основании полученных данных, с использованием общепринятых методик, были рассчитаны индивидуальные дозы облучения для пожарных и для населения. Основной вклад в дозу облучения участников пожаротушения дают внешнее облучение при нахождении на загрязнённой территории и доза ингаляционного облучения от вдыхания дымовых аэрозолей. При этом доза ингаляционного облучения наблюдателя составляет не более 1% от суммарной дозы облучения. Контрольный уровень ингаляционной дозы облучения персонала может быть превышен при тушении пожара в лесных насаждениях с плотностью радиоактивного загрязнения по 137Cs 600 кБк/м2 и выше. Для населения контрольные уровни могут быть превышены при возникновении пожара в лесных насаждениях с уровнем загрязнения 370 кБк/м2 и выше.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Radioactive contamination of air as a result of forest fires and its threat to a human health

The article presents results of experimental assessment of absolute content of 137Cs in combustion aerosols, produced as a result of burning of forest fuel contained different amount of radioactive pollutants. Linear dependence of volume radioactivity of 137Cs in combustion gas on its specific radioactivity in combustible materials was shown. On the basis of obtained experimental data the individual radiation doses to firefighters and the population were calculated. To estimate a greater contributor to individual dose received by a firefighter and a citizen different scenarios of forest fire breaking-out in radioactively contaminated areas were modeled. Radiation dose from external exposure and inhalation dose were found to be the greater contributors to the dose that firefighters received during their work in a contaminated zone. At the same time the contribution of inhalation dose was at most 1% of the total dose that received by a citizen. Inhalation dose to a professional may exceed the reference level during fire-fighting operations in the forest, in which the density of radioactive contamination with 137Cs is 600 kBq/m2 and higher. The inhalation dose to citizens may exceed the reference level if the fire breaks out in the forest, in which the density of contamination is 370 kBq/m2 and higher.

Текст научной работы на тему «Радиоактивное загрязнение воздуха в результате лесных пожаров и его опасность для здоровья человека»

Радиоактивное загрязнение воздуха в результате лесных пожаров и его

опасность для здоровья человека

Дворник А.А.1, Дворник А.М.2, Король Р.А.1, Гапоненко С.О.1

1 ГНУ «Институт радиобиологии НАН Беларуси», Гомель, Белоруссия;

2 УО «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины», Гомель, Белоруссия

Приведены результаты экспериментальных работ по оценке абсолютного выхода 137Cs с дымовыми аэрозолями при сгорании лесных горючих материалов с различной степенью радиоактивного загрязнения. Показано, что объёмная активность 137Cs в дымовых аэрозолях имеет линейную зависимость от удельной активности изотопа в горючих материалах. На основании полученных данных, с использованием общепринятых методик, были рассчитаны индивидуальные дозы облучения для пожарных и для населения. Основной вклад в дозу облучения участников пожаротушения дают внешнее облучение при нахождении на загрязнённой территории и доза ингаляционного облучения от вдыхания дымовых аэрозолей. При этом доза ингаляционного облучения наблюдателя составляет не более 1% от суммарной дозы облучения. Контрольный уровень ингаляционной дозы облучения персонала может быть превышен при тушении пожара в лесных насаждениях с плотностью радиоактивного загрязнения по 137Cs 600 кБк/м2 и выше. Для населения контрольные уровни могут быть превышены при возникновении пожара в лесных насаждениях с уровнем загрязнения 370 кБк/м2 и выше.

Ключевые слова: лесные пожары, радиоактивное загрязнение, горючие материалы, дымовые аэрозоли, горение, внешнее облучение, ингаляционное поступление, суммарные дозы, контрольные уровни, сценарии пожаров.

Введение

Вопрос профилактики и ликвидации лесных пожаров обострился после аварии на ЧАЭС, в результате которой загрязнёнными радионуклидами оказались свыше 4 млн га земель лесного фонда Белоруссии, Украины и России. По состоянию на 2015 г. в Гомельской области площадь радиоактивно загрязнённых лесов составляет свыше 47% от общей площади лесного фонда области.

В условиях радиоактивного загрязнения дым от лесных пожаров может являться переносчиком радионуклидов, источником вторичного радиоактивного загрязнения территории, а также может служить дополнительным источником доз облучения для лиц, участвующих в тушении пожаров и ликвидации их последствий [1, 2].

В результате лесных пожаров в зонах радиоактивного загрязнения в воздушную среду попадают эрозольные частицы различного диаметра. Радионуклиды, осаждённые на поверхности аэрозольных частиц, представляют опасность для здоровья человека, повышая риски как внешнего, так и внутреннего облучения [3]. Ингаляционное поступление радионуклидов (особенно изотопов трансуранового ряда) может повлиять на изменение среднегодовых эквивалентных доз у участников пожаротушения, вблизи очага пожара, а также у населения, находящегося на расстоянии от источника.

Во многих исследованиях отмечается сезонный характер подъёма объёмной активности радионуклидов в воздухе [4]. Данный факт связан с повышением риска лесных пожаров в период с апреля по сентябрь (пожароопасный сезон) каждого года [5].

Дворник А.А.* - ст. научн. сотр., к.б.н.; Король Р.А. - научн. сотр.; Гапоненко С.О. - мл. науч. сотр. Институт радиобиологии НАН Беларуси. Дворник А.М. - д.б.н., проф. Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины.

•Контакты: 246007, Республика Беларусь, Гомель, ул. Федюнинского, 4. Тел. +375-232-57-07-06; e-mail: [email protected].

Таким образом, цель настоящей работы, выполненной по государственной программе научных исследований 2014-2015 гг., - оценить риски повышения индивидуальных доз облучения у лиц, участвующих в пожаротушении, и населения при лесных пожарах на радиоактивно загрязнённых территориях.

Материалы и методы

Методология исследования основана на экспериментальном изучении выхода радионуклидов при горении растительного материала и расчёте дозовых нагрузок на участников пожаротушения и население. В качестве объектов исследования были выбраны леса сосновой формации, загрязнённые в результате аварии на ЧАЭС. Целесообразность выбора объектов исследования продиктована тем, что сосновая формация в Гомельской области занимает свыше 60% (лесистость 43%) лесопокрытой площади, из них сосняки мшистые занимают 44%, черничные 20,1% и вересковые 6,8%.

Отбор образцов лесной подстилки и растительности проводился в 2013-2014 гг. на участках с различной величиной плотности загрязнения территории. Первый экспериментальный участок находится на территории зоны отчуждения (30 км вокруг ЧАЭС), в районе д. Крюки ^ 51° 31' 24,6'', E 30° 19' 19,6''). Второй, третий и четвёртый экспериментальные участки находятся на расстоянии 150 км от ЧАЭС, на территории Ветковского спецлесхоза ^ 52° 61' 94", Е 31° 27' 70''; N 52° 38' 47'', Е 31° 19' 40''). Местность отбора соответствовала условиям местопроизрастания А2. Радиологическое обследование участков леса проводилось согласно методическим рекомендациям с использованием дозиметра МКС АТ 1125-а. Предел основной погрешности измерения мощности дозы + 15%. Измерения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения проводились на высоте 1 м и 3-4 см от поверхности почвы в 10 точках.

Образцы лесных горючих материалов (ЛГМ) включали образцы лесной подстилки (нераз-ложившаяся и полуразложившаяся) и живого напочвенного покрова (мох, травянистая растительность). Горючие материалы наземной группы также включали сухие ветви диаметром не более 10 мм, а также сухие фрагменты коры и шишек.

Образцы лесной подстилки отбирались в 12 повторностях и разделялись на горизонты: А0Ь (неразложившаяся) и А0Р + А0Н (полуразложившаяся). Образцы травянистой растительности, мелких ветвей и сухих шишек отбирались с учётных площадок с размером 1 м2 в 5 повторностях.

Проведение эксперимента. Для анализа содержания радионуклидов в дымовых аэрозолях был проведён полунатурный огневой эксперимент с использованием дымовой камеры. Условия эксперимента подробно описаны в [6]. Дымовые аэрозоли отбирались при помощи аспиратора ПУ-3Э в двух режимах: режим тления (разреженный дымовой поток) и режим горения (концентрированный дымовой поток).

В ходе огневого эксперимента было проведено 3 серии опытов для образцов горючих материалов с каждого экспериментального участка. Аэрозоли отбирались в 3 повторностях на аналитические фильтры типа АФА-ВП-10, выполненные из перхлорвинила. Твёрдые продукты сгорания отбирались после каждого цикла (серии) сжигания. Общее количество отобранных аэрозолей составило 27 образцов (на фильтрах). Количество твёрдых продуктов сгорания составило 9 образцов. Объёмная активность аэрозолей определялась по формуле:

Ач = А/Ч, (1)

где Ач - объёмная активность аэрозолей; кБк/м3, А/ - активность /-го фильтра, Бк; V - объём

3

прокачанного воздуха, м .

Пробоподготока и спектрометрические измерения. Аэрозольные фильтры подготавливались путём трёхкратного растворения в 7М HNO3 с последующим отделением фильтрата и доведением до объёма измерительной кюветы 1М HNO3.

137

Измерения удельной активности Cs проводили с использованием гамма-спектрометра производства CANBERRA Packard (США) с коаксиальным полупроводниковым детектором Ge(Li) расширенного энергетического диапазона. Энергетическое разрешение детектора составляет 1,8 кэВ для линии 60Co по энергии 1,33 МэВ. Эффективность детектирования спектра на энергии 1,33 МэВ составляет 22,4%.

Относительная ошибка измерения удельной активности 137Cs в пробах составляла от 5 до 10% в зависимости от активности образца. Геометрия измерений: сосуд Маринелли, 1 л; цилиндрический сосуд диаметром 7 см, высотой 3,2 см, «дента»; цилиндрический сосуд диаметром 2,5 см, высотой 5 см.

Оценка дозы внешнего облучения от поверхности земли при нахождении человека в лесу определялась по модели FORESTDOSE_EXTERNAL, предложенной в [7, 8]. Суть метода заключается в оценке мощности дозы от трёх условных блоков: почвы, древесины и кроны.

Каждый блок представляется в виде бесконечной пластины определённой толщины, состава и имеет заданное распределение радионуклидов в пространстве пластины. Интенсивность излучения от каждой пластины изменяется пропорционально распределению содержания

137

Cs по почвенному профилю. Изменение интенсивности излучения со временем происходит

137

пропорционально прогнозу миграции Cs по почвенному профилю.

Оценка дозы внутреннего облучения от вдыхаемых аэрозолей. Эффективная доза внутреннего облучения населения за счёт ингаляционного поступления радионуклидов с дымовыми аэрозолями определяется их удельной активностью.

Средние значения индивидуальной годовой эффективной дозы Еинг (мЗв/год) внутреннего облучения взрослых за счёт ингаляции радионуклидов следует рассчитывать по формуле:

Еинг~^дых dinh,j Oj t.пож, (2)

где V^ - стандартный объём дыхания для взрослого человека, м3/ч; Удых=8,1-103 м3/год -стандартный объём дыхания для взрослого человека, ^ых=0,48 м3/ч; Vдых=7,2 м3/ч при интенсивной физической нагрузке; Oj - удельная активность j'-го радионуклида в облаке, кБк/кг; djnhj - дозовый коэффициент для j'-го радионуклида, мЗв/Бк, dinh,Cs.137=4,8-106, мЗв/Бк; Пж -время тушения пожара, ч.

Результаты и обсуждение

Запасы горючих материалов в лесных фитоценозах напрямую влияют на такие параметры горения, как вид и интенсивность пожара, высота пламени, полнота сгорания горючего материала и количество зольных остатков. Немаловажное значение имеет и фракционный состав горючих материалов.

В состав наземной группы горючих материалов входят основные проводники горения: лесная подстилка, состоящая из растительных остатков, и горючие материалы в напочвенном покрове, которые включают в свой состав травы и мхи, лишайники, опад, мелкие ветви (диаметром до 7 мм). Сосновые фитоценозы имеют хорошо развитую лесную подстилку под пологом леса (3-6 см) [9]. В ходе проведённых работ были определены запасы горючих материалов и содержание 137Cs в них (табл. 1).

Таблица 1

137

Загрязнение различных компонентов лесных горючих материалов Се

Компонент ЛГМ Запас*, кг/м2 Удельная активность, кБк/кг

Участок № 1 (плотность загрязнения территории 2960 кБк/м2)

Лесная подстилка Опавшие ветви Кора, шишки, хвоя Всего 2,6 + 0,4 0,08 + 0,01 0,24 + 0,02 3,0 + 0,4 154,9 + 13,2 16,9 + 0,2 32,1 + 1,2

Участок № 2 (плотность загрязнения территории 962 кБк/м2)

Лесная подстилка Опавшие ветви Кора, шишки, хвоя Всего 2,4 + 0,1 0,044 + 0,006 0,15 + 0,01 2,6 + 0,1 85,5 + 10,1 3,07 + 0,19 10,8 + 0,6

Участок № 3 (плотность загрязнения территории 560 кБк/м2)

Лесная подстилка Опавшие ветви Кора, шишки, хвоя Всего 2,5 + 0,3 0,034 + 0,005 0,13 + 0,02 2,7 + 0,3 61,7 + 5,2 2,26 + 0,18 7,2 + 0,4

Участок № 4 (плотность загрязнения территории 370 кБк/м2)

Лесная подстилка Опавшие ветви Кора, шишки, хвоя Всего 2,6 + 0,3 0,103 + 0,03 0,14 + 0,02 2,84 + 0,35 29,7 + 3,1 1,32 + 0,08 4,7 + 0,2

* - в расчёте на сухую массу.

Данные таблиц показывают, что свыше 90% 137^ в горючих материалах ассоциировано с лесной подстилкой. Содержание данного изотопа в опаде варьирует от 10 до 15% от общей активности ЛГМ. В самом опаде сосновых фитоценозов свыше 50% удельной активности приходится на хвою.

Содержание 137Св в аэрозолях при горении ЛГМ. В ходе экспериментальной работы изучалась зависимость объёмной активности 137^ в дымовых аэрозолях при горении ЛГМ от содержания цезия в них. На рис. 1 приведены результаты измерения объёмной активности, полученной на аналитических фильтрах в ходе огневых экспериментов.

■3.

m

£ н и

0 X

m s н X

ni ОС ni X

01 ,0 vo

о

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Удельная активность 137Cs, кБк/кг

Рис. 1. Зависимость объёмной активности аэрозолей от содержания 137Cs в лесных горючих материалах.

Объёмная активность 1370б в дымовых аэрозолях имеет линейную зависимость от удельной активности изотопа в горючих материалах. Объёмная активность 1370б в аэрозолях, образовавшихся при сгорании горючих материалов с территории с плотностью загрязнения 2960 кБк/м2, на порядок превышает объёмную активность 1370б в аэрозолях от сгорания ЛГМ с территории с плотностью загрязнения 560 кБк/м .

Значительное влияние на степень сгорания лесных горючих материалов оказывают свойства фитомассы, составляющей живой напочвенный покров (влажность, плотность), а также вид и интенсивность пожара, которые в свою очередь зависят от количества ЛГМ на участке возгорания.

Сценарии радиоактивного загрязнения воздуха при низовых лесных пожарах. На

основании экспериментальных данных были смоделированы сценарии радиоактивного загрязнения воздуха в результате природных лесных пожаров. В качестве исходных данных были выбраны характеристики реальных лесных пожаров на радиоактивно загрязнённой территории. Для этих же условий производились расчёты доз внутреннего облучения за счёт ингаляционно-

137

го поступления Об как для участников пожаротушения, так и для населения.

Низовой пожар сильной интенсивности на территории с плотностью радиоактивного за-

137 2

грязнения по Об 540 кБк/м . Количество ЛГМ на участке, где прошёл пожар, составило (2,96+0,3) кг/м . Площадь пожара составила 0,5 га. Характеристики соответствуют лесному пожару в Наровлянском спецлесхозе (май 2009 г.). В табл. 2 приведены результаты расчёта индивидуальных доз облучения участников пожаротушения и наблюдателей от различных источников излучения. Время тушения пожара было принято за 1 час.

Таблица 2

Индивидуальные дозы облучения участников пожаротушения и наблюдателей от различных источников излучения

Участник пожаротушения Наблюдатель* Доля от суммарной дозы для наблюдателей, %

Еинг от дымовых аэрозолей, мкЗв/ч 0,028 0,0018 0,5

Еея от поверхности, мкЗв/ч 0,36 0,36 99,5

Суммарная доза, мкЗв/ч 0,383 0,36 100

* - лицо, находящееся в зоне тушения пожара, но не принимающее участие в его ликвидации.

Основной вклад в дозу облучения участников пожаротушения дают внешнее облучение при нахождении на загрязнённой территории и доза ингаляционного облучения от вдыхания дымовых аэрозолей. В то же время доза ингаляционного облучения наблюдателя составляет не более 1% от суммарной дозы облучения. Это объясняется тем, что при тушении пожара участники испытывают тяжёлые физические нагрузки, при которых объём дыхания возрастает от 10 до 15 раз по сравнению с состоянием без физических нагрузок.

Низовой пожар сильной интенсивности на территории с плотностью радиоактивного за-

137 2

грязнения по Об свыше 1480 кБк/м . Количество горючих материалов на участке леса составило (3,02+0,1) кг/м . Площадь, пройденная огнём, превысила 1 га. Возникновение лесного пожара на территории с плотностью радиоактивного загрязнения свыше 1480 кБк/м является наиболее неблагоприятным сценарием. Для данных условий возникновения пожара значения доз облучения приведены в табл. 3.

С увеличением плотности загрязнения территории возрастает доля ингаляционной дозы в формировании суммарной дозы облучения. Так, доля ингаляционной составляющей для лиц, не участвующих в тушении пожара, изменяется с 0,5% до 1,9%.

Таблица 3

Прогнозируемые дозы облучения при пожаре на территориях с плотностью

загрязнения свыше 1480 кБк/м2

Участник пожаротушения Наблюдатель Доля от суммарной дозы для наблюдателей, %

Еинг от дымовых аэрозолей, мкЗв/ч 0,57 0,038 1,9

Еея от поверхности, мкЗв/ч 1,94 1,94 98,1

Суммарная доза, мкЗв/ч 2,50 1,98 100

Доля ингаляционной дозы для пожарных изменяется в широких пределах: от 7,2% при плот-

2 2 ности загрязнения территории 540 кБк/м до 23% при плотности загрязнения свыше 1480 кБк/м .

Традиционно при оценке доз необходимо учитывать внешнюю дозу от дымового облака, т.е. от радиоактивных аэрозолей, находящихся в воздухе. Наши расчёты показали, что доля внешней дозы от дыма была пренебрежительно малой и составляла тысячные доли процента. Таким образом, внешняя доза от дымового облака не учитывалась при расчётах суммарных доз облучения.

Для расчёта допустимых уровней внутреннего облучения за счёт ингаляционного пути поступления 137^ были использованы значения среднегодовых допустимых объёмных активностей данного радионуклида в атмосферном воздухе. Так, контрольный уровень ингаляционной дозы облучения для пожарных, рассчитанный на основании допустимой среднегодовой объёмной активности для персонала (ДОАпер=17,0 кБк/м ), приведён на рис. 2.

10 г

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10-5 -1-1-1-1-1-1-1-1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Плотность загрязнения, кБк/м2

-Внеш.Доза ----Инг.Доза (Пожарный) ..............Инг.Доза (Наблюдатель)

Рис. 2. Зависимость дозы облучения от уровня радиоактивного загрязнения

лесных насаждений.

Контрольный уровень ингаляционной дозы облучения персонала может быть превышен

137

при тушении пожара в лесных насаждениях с плотностью радиоактивного загрязнения по Об 600 кБк/м и выше. В то же время расчёты показали, что превышение контрольного уровня ингаляционной дозы облучения населения, проживающего в населённых пунктах на расстоянии 7 км и ближе от очага пожара, может быть превышен при возникновении пожара в лесных насаждениях с уровнем загрязнения 370 кБк/м и выше.

Следует отметить, что приведённые выше расчёты носят оценочный характер, поскольку на точность определения численных значений индивидуальных доз облучения влияет множество факторов, которые не могут быть в полной мере учтены при моделировании.

Авторы статьи выражают искреннюю благодарность сотрудникам Гомельского ГПЛХО за предоставленные сведения о статистике лесных пожаров за 2013-2014 гг.

Литература

1. Yoschenko V.I., Kashparov V.A., Protsak V.P., Lundin S.M., Levchuk S.E., Kadygrib A.M., Zvarich S.I., Khomutinin Yu.V., Maloshtan I.M., Lanshin V.P., Kovtun M.V., Tschiersch J. Resuspension and redistribution of radionuclides during grassland and forest fires in the Chernobyl exclusion zone: part I. Fire experiments //J. Environ. Radioactiv. 2006. V. 86. P. 143-163.

2. Kashparov V.A., Lundin S.M., Kadygrib A.M., Protsak V.P., Levtchuk S.E., Yoschenko V.I., Kashpur V.A., Talerko N.M. Forest fires in the territory contaminated as a result of the Chernobyl accident: radioa c-tive aerosol resuspension and exposure of firefighters //J. Environ. Radioactiv. 2000. V. 51. P. 281-298.

3. Hao W.M., Bondarenko O.O., Zibtsev S., Hutton D. Vegetation fires, smoke emissions, and dispersion of radionuclides in the Chernobyl exclusion zone //Developments in Environ. Sci. 2009. V. 8. P. 265-275.

4. Kulan A. Seasonal 7Be and 137Cs activities in surface air before and after the Chernobyl event //J. Environ. Radioactiv. 2006. V. 90. P 140-150.

5. Zibtsev S.V., Goldammer J.G., Robinson S., Borsuk O.A. Fires in nuclear forests: silent threats to the environment and human security //Unasylva. 2015. V. 66. P. 40-51.

6. Дворник А.А. Определение содержания 137Cs в радиоактивных продуктах сгорания лесных горючих материалов //Весц НАН Беларуси. Сер. бiял. навук. 2013. № 4. С. 93-98.

7. Дворник А.М., Жученко Т.А. Модель FORESTDOSE_EXTERNAL формирования внешней дозы облучения от леса //Проблемы экологии лесов и лесопользования в Полесье Украины: научные труды Полесской АЛНИС. Житомир, 1998. Вып. 5. С. 62-70.

8. Миненко В.Ф. Реконструкция среднегрупповых и коллективных накопленных доз облучения жителей населенных пунктов Беларуси, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС: методические указания. Мн.: Комчернобыль, 2002. 25 с.

9. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров. М., 1962. 154 с.

Radioactive contamination of air as a result of forest fires and its threat

to a human health

Dvornik A.A.1, Dvornik A.M.2, Korol R.A.1, Gaponenko S.O.1

1 Institute of Radiobiology of National Academy of Science of Belarus, Gomel, Belarus;

2 Gomel State University, Gomel, Belarus

The article presents results of experimental assessment of absolute content of 137Cs in combustion aerosols, produced as a result of burning of forest fuel contained different amount of radioactive pollutants. Linear dependence of volume radioactivity of 137Cs in combustion gas on its specific radioactivity in combustible materials was shown. On the basis of obtained experimental data the individual radiation doses to firefighters and the population were calculated. To estimate a greater contributor to individual dose received by a firefighter and a citizen different scenarios of forest fire breaking-out in radioactively contaminated areas were modeled. Radiation dose from external exposure and inhalation dose were found to be the greater contributors to the dose that firefighters received during their work in a contaminated zone. At the same time the contribution of inhalation dose was at most 1% of the total dose that received by a citizen. Inhalation dose to a professional may exceed the reference level during fire-fighting operations in the forest, in which the density of radioactive contamination with 137Cs is 600 kBq/m and higher. The inhalation dose to citizens may exceed the reference level if the fire breaks out in the forest, in which the density of contamination is 370 kBq/m2 and higher.

Key words: forest fires, radioactive contamination, forest fuel materials, smoke aerosols, burning, external exposure, inhalation intake, total dose, reference level, fire scenarios.

Dvornik A.A.* - Senior Researcher, C. Sc., Biol.; Korol R.A. - Researcher; Gaponenko S.O. - Research Assistant. Institute of Radiobiology of National Academy of Science of Belarus. Dvornik A.M. - D.Sc., Biol., Professor. Gomel State University. •Contacts: 4 Fedyninskogo st., Gomel, Belarus, 246007. Tel. +375-232-57-07-06; e-mail: [email protected].

References

1. Yoschenko V.I., Kashparov V.A., Protsak V.P., Lundin S.M., Levchuk S.E., Kadygrib A.M., Zvarich S.I., Khomutinin Yu.V., Maloshtan I.M., Lanshin V.P., Kovtun M.V., Tschiersch J. Resuspension and redistribution of radionuclides during grassland and forest fires in the Chernobyl exclusion zone: part I. Fire experiments. J. Environ. Radioactiv., 2006, vol. 86, pp. 143-163.

2. Kashparov V.A., Lundin S.M., Kadygrib A.M., Protsak V.P., Levtchuk S.E., Yoschenko V.I., Kashpur V.A., Talerko N.M. Forest fires in the territory contaminated as a result of the Chernobyl accident: radioa c-tive aerosol resuspension and exposure of firefighters. J. Environ. Radioactiv., 2000, vol. 51, pp. 281-298.

3. Hao W.M., Bondarenko O.O., Zibtsev S., Hutton D. Vegetation fires, smoke emissions, and dispersion of radionuclides in the Chernobyl exclusion zone. Developments in Environ. Sci., 2009, vol. 8, pp. 265-275.

4. Kulan A. Seasonal 7Be and 137Cs activities in surface air before and after the Chernobyl event. J. Environ. Radioactiv., 2006, vol. 90, pp. 140-150.

5. Zibtsev S.V., Goldammer J.G., Robinson S., Borsuk O.A. Fires in nuclear forests: silent threats to the environment and human security. Unasylva, 2015, vol. 66, pp. 40-51.

6. Dvornik A.A. Determination of 137Cs in the radioactive residues after combustion of forest fuel materials. Vestsi Natsyyanal'nay Akademii Navuk Belarusi, 2013, no. 4, pp. 93-98. (In Russian).

7. Dvornik A.M., Zhuchenko T.A. Model' FORESTDOSE_EXTERNAL formirovaniya vneshney dozy oblucheniya ot lesa [FORESTDOSE_EXTERNAL model of forming an external exposure from forest]. Problemy ekologii lesov i lesopol'zovaniya v Poles'ye Ukrainy: Nauchnyye trudy Polesskoy ALNIS. Zhitomir, 1998, no. 5, pp. 62-70.

8. Minenko V.F. Rekonstruktsiya srednikh gruppovykh i kollektivnykh nakoplennykh doz oblucheniya zhiteley naselennykh punktov Belarusi, podvergshikhsya radioaktivnomu zagryazneniyu v rezul'tate avarii na Chernobyl'skoy AES: Metodicheskiye ukazaniya [Reconstruction of the middle group and collective accumulated doses to residents of settlements of Belarus affected by radioactive contamination as a result of the Chernobyl disaster: Guidelines]. Minsk, 2002. 25 p.

9. Kurbatskiy N.P. Tekhnika i taktika tusheniya lesnykh pozharov [Technique and tactics of forest fires fighting]. Moscow, 1962. 154 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.