CC BY
62
А СТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 3 (37) 2016. с. 14-24.
УДК 621.039.9 (571.56)
СОВРЕМЕННАЯ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ НА ОБЪЕКТЕ МИРНОГО ПОДЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА «КРАТОН-3» (1978 Г.) В ЯКУТИИ
Светлана Юрьевна Артамонова Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук
мирный подземный ядерный взрыв, Якутия, радиогеоэкология, северная тайга, почва, мохово-лишайниковый слой, геологическая среда, поверхностные воды, грунтовые воды, подземные воды, радионуклиды и их массоперенос, тритий, экологический риск
обсуждается современная радиэкологическая ситуация в районе аварийного мирного подземного ядерного взрыва «Кратон-3», проведенного 24 августа 1978 г. на северо-западе Якутии. Погибший при взрыве массив леса площадью 1,6 км2 является источником миграции радионуклидов в сопряженные ландшафты. Исследования показали, что из зоны взрыва на поверхность земли по трещиноватой зоне разлома и по ослабленной зоне вокруг боевой скважины выходят напорные подземные рассолы с радионуклидами. В статье приводятся данные мощности экспозиционной дозы у-излучения (мкР/ч), плотности загрязнения 137Cs (Бк/м2), данные активности 90Sr, 239+240Pu, 3Н (Бк/кг, Бк/л), изотопное отношение 137Cs /°Sr, 238U/235U в компонентах природной среды района.
MODERN RADIOECOLOGICAL SITUATION ON THE OBJECT OF PEACEFUL UNDERGROUND NUCLEAR EXPLOSION "KRATON-3" (1978) IN YAKUTIA
Svetlana Yurievna Artamonova Federal Government Budgetary Institution of the V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy of the Russian Academy of Sciences [email protected]
peaceful underground nuclear explosion, Yakutia, radiogeoecology, northern taiga landscape, soil, m oss-lichen layer, the geological environment, surface water, ground water, underground brine, radionuclides, migration of radionuclides, tritium, ecological risk.
modern radioecological situation in the region of accidental emergency peaceful underground nuclear explosions "Kraton-3", performed 08.24.1978 in Northern-West of Yakutia is discussed. The ardent resulted in to die 1.6 km2 of the surrounding forest. The died forest is the source of radioactive pollution of natural landscapes of the area. The geophysical and radiogeochemical studies allow to conclude about a significant delivery of radionuclides from the cavity of the explosion to the surface of the earth. In the article the data of y-radiation exposure dose rate (mR/h), the density of 137Cs pollution (Bq/m2), 90Sr, 239+240Pu, 3Н (Bq/kg, Bq/l) activities, 137Cs /90Sr, 238U/235U isotope ratio of landscape components are discussed.
Актуальность. В бывшем СССР было произведено 124 мирных подземных ядерных взрыва (МПЯВ) (без учета испытаний на спецполигонах), из них в Якутии - 12 взрывов общей мощностью 155 кт в тротиловом эквиваленте. Наиболее масштабные негативные последствия связаны с аварийным взрывом «Кратон-3» мощностью 22 кт, произведенного на глубине 577 м для сейсмозондирования земли 24 августа 1978 г. на берегу р. Мархи в Якутии (рис.1, б). Нарушения в технологии забивки боевой скважины привели к аварийному выбросу через устье скважины около 2% общей активности. Радиоактивное газово-пылевое облако двигалось в северо-восточном направлении (см. рис. 1, а), и по ходу его движения на первых 3 км. погиб массив тайги. Погибший лес до сих пор представляет собой сухостой лиственницы Гмелина со слабой порослью низкорослых кустарников.
В 1981 г. на этой территории были проведены дезактивационные работы: в 10-15 м. к западу от устья боевой скважины был сооружен котлован объемом около 4000 м3, в котором захоронили загрязненное буровое оборудование, технику и верхний слой почв с рабочей площадки. К 2006 г. над устьем боевой скважины и могильником образовалось озеро, которое засыпали аллювиальным материалом из местного ручья. Насыпь площадью 0,7 га получилась высотой примерно 1,5 м. В районе радиоэкологические исследования были начаты с 1993 г. (после рассекречивания объекта) [6].
Целью настоящей работы было провести анализ современной радиоэкологической ситуации в районе МПЯВ «Кратон-3» и выявить основные экологические риски, связанные с этим объектом.
Методы изучения. На объекте МПЯВ «Кратон-3» в 2008-2015 гг. проведено не менее 2000 наземных измерений мощности экспозиционной дозы гамма-излучения с помощью радиометра СРП-68-01, изучались поверхностные воды, донные отложения, почвы и растительность. Использовался комплекс аналитических методов анализа поверхностных вод, донных отложений, подземных рассолов: титриметрический метод для определения концентраций анионов, жидкостно-сцинтилляционной спектрометрии [5], а-спектрометрии и ^-радиометрии с предварительным радиохимическим концентрированием, высокоточной
137
полупроводниковой у-спектрометрии [14], ICP-MS, ICP-AES [10]. Активность 13'Cs определена с помощью прямой полупроводниковой гамма-спектрометрии с колодезным ППД EGPC 192-P21/SHF 00-30A-CLF-FA фирмы EURISYS MEASURES (Франция). Эффективный объем детектора 220 см , относительная эффективность - 47,5%. Предел обнаружения 1 Бк/кг, относительная погрешность не более 10%. Время измерения, в зависимости от активности пробы, от 4 до 24 часов [14]. Для определения активностей 90Sr,
238™ 239,240™ г-
Pu, Pu пробы предварительно концентрировались радиохимическим методом.
Активность 90Sr определена по изотопу 90Y с помощью Р-радиометрии на РУБ-01П с использованием низкофонового блока детектирования БДЖБ-06П. Чувствительность метода составляет 0,01 Бк. Относительная погрешность не более 10%. Активности изотопов Pu определены а-спектрометрическим способом на одноканальном а-спектрометре 7184 фирмы EURISYS MEASURES. Для регистрации а-излучения использовали высокоразрешающие полупроводниковые детекторы типа PLUS 300-15 с активной площадью 300 мм2 и разрешением 15 кэВ. Пределы обнаружения по изотопам Pu на уровне
5-10 Бк при времени
измерения 2-10 сек. Pu и Pu - образцовые растворы, аттестованные в качестве рабочих эталонов 1-го разряда в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» (№ 383/03/21369 от 16.07.2003, погрешность аттестации эталонов 4%) [14].
Результаты и обсуждение. Через 1 год после взрыва основная масса короткоживущих изотопов наведенной и осколочной активности распалась. Общая активность, попавшая при аварийном взрыве на поверхность земли, через 1 год составляла примерно 4800 Ки, через 31 год к октябрю 2009 г. в результате естественного распада по расчетам она должна была снизиться до 294 Ки [3]. Но все эти годы эти поверхностная активность под действием экзогенных и биогенных процессов подвергалось перераспределению, сносу и переотложению как в пределах погибшего леса, так и в сопряженные ландшафты.
На основе дешифрирования космоснимка Landcat с помощью ГИС-технологий уточнена площадь погибшего леса - она составила 1,6 км (см. ^ис. 1), протяженность - до 3,6 км, хотя ранее его площадь оценивалась примерно в 1 млн. м . Радиоактивный след шире, чем границы погибшего леса, и его общая площадь, ограниченная изолинией мощности экспозиционной дозы у-излучения (МЭД) в 8 мкР/ч, оценивается в ~ 3,35 км . Проведенная радиометрическая съемка позволила определить, что в районе на незагрязненных природных ландшафтах естественная МЭД равна всего 5-6 мкР/ч, что характерно на подстилающих известняках и доломитах. Внешние границы погибшего леса с МЭД в 8-12 мкР/ч характеризуются слабым уровнем радиоактивного загрязнения: Здесь в 2008 г. установлено
90 137
содержание Бг во мхах - (123.5±11.5), Сб - (250±18) Бк/кг; в лесной подстилке - (98±4.9) и (56.2±18) Бк/кг соответственно. Кроме того, в лесной подстилке обнаружены 239,240Ри -(5.1+0.4) Бк/кг (табл.1). К югу от погибшего леса на небольших участках живого леса обнаружены участки с МЭД 8-12 мкР/ч, которые представляют собой локальные пятна радиоактивного загрязнения. По-видимому, они сформированы из вещества, занесенного порывами ветра от основного радиоактивного облака, двигавшегося на восток.
В пределах погибшего леса активность распределяется неравномерно: в 2002 г. по распределению МЭД были выделены три пятна - так называемые ближний, средний и дальний следы (см. рис. 1, а) [9]. В 2008 г. МЭД в ближнем следе составляла от 30 до 130 мкР/ч (максимально до 400 мкР/ч), в среднем - от 30 до 70 мкР/ч, в дальнем - от 30 до 55 мкР/ч. Основная активность радиоактивного следа сосредоточена в мохово-лишайниковом слое, лесной подстилке и первых сантиметрах гумусового горизонта почв ближнего и среднего следов. Мощность лесной подстилки ограничивается 2-3 см, мощность гумусового горизонта составляет всего 1-6 см. Поле МЭД преимущественно формируется за счет наличия в них радиоцезия: коэффициент корреляции между МЭД и содержанием радиоцезия составил 0,87 при выборке 129 параллельных у-спектрометрических и радиометрических измерений [3].
Размыв атмосферными осадками и естественных распад снижают степень загрязнения и контрастность радиоактивного следа. В 2015 гг. МЭД радиоактивного следа снизилась примерно на 20 мкР/ч и составила: в ближнем следе от 10 до 110 мкР/ч (максимально до 220 мкР/ч), в среднем - до 50 мкР/ч, в дальнем - до 40-45 мкР/ч. Потому в пределах радиоактивного следа доля слабозагрязненной зоны с МЭД 8-10 мкР/ч увеличилась примерно в 2 раза.
В 145 м к северу от устья боевой скважины расположен участок с максимальным радиоактивным загрязнением, где МЭД в 2008 г. составляла 400 мкР/ч, в 2012 - 270 мкР/ч [13], а в 2015 г. - уже не более 220 мкР/ч. Здесь также снизилась плотность загрязнения 137Сб
239 240 238
в 18 раз, а радиостронция - в 82 раза, , Ри и Ри - всего в 5 раз. При этом изотопное отношение 37Сб/908г увеличилось с 0,42 до 1,94. В 2002-2003 гг. в пределах радиоактивного следа МПЯВ «Кратон-3», включая все зоны от слабо загрязненных до сильнозагрязненных,
137 90
среднее отношение Сб/ Sr составляло 0,51-0,67 [16], или другими словами, активность
90 137
Sr преобладала над активностью Cs примерно в 2 раза. А уже через 10-13 лет среднее
137 90
изотопное отношение Сб/ Sr составляет уже 3,1 при диапазоне от 1,1 до 9,2 согласно как собственным данным 2015 г., так и данных Собакина П.И. [13]. Таким образом, за
90 137
прошедшие годы активность Sr уменьшилась почти в 4 раза, чем у Cs. Данный факт
90 137
указывает на более интенсивный смыв водоподвижного Sr по сравнению с Cs. Если бы не эта избирательная миграция радионуклидов с загрязненной территории, то при примерно
137 90
одинаковом периоде полураспада Сб - 30,07 и Бг - 28,79 лет отношение этих радионуклидов оставалось бы практически неизменным (наблюдалось бы очень слабое смещение в сторону увеличения 137Сб/9^г вследствие чуть более короткой жизни 90Бг.
За прошедшие годы наблюдений на объекте «Кратон-3» отношение 238Ри/239,240Ри остается примерно равным 0,05, хотя плотность загрязнении снизилась примерно в 5 раз. Ввиду большого периода полураспада изотопов Ри (и их практического «бессмертия» в этом отрезке времени) снижение уровня загрязнения Ри происходит только за счет его миграции и перераспределения .
137 239 240
Отношение Сб/ , Ри в 2002-2003 г. составляло в среднем 48, а на аномально-загрязненном участке - 238, где через 10 лет оно снизилось до 68,4, а в среднем - 66,7. В 2002-2003 г. в почвах и мохово-лишайниковом покрове общая активность 90Бг, как уже сказали, была почти в два раза больше активности Сб и примерно на два порядка выше активности 239,240Ри (а на участке максимального загрязнения - выше в 570 раз!). Через 10 лет
отношение 90Sr/239,240Pu снизилось до 30-35. Таким образом, водная миграция растет в ряду
Pu < 13^ << "V .
Радиоактивный след МПЯВ «Кратон-3» расположен в бассейне водосбора р. Мархи и руч. Безымянный (см. рис. 2). Детерминируемые местным рельефом поверхностные стоки со среднего и дальнего следов попадают в руч. Безымянный; стоки с наиболее загрязненного ближнего следа частично впадают непосредственно в р. Марху, частично - в тот же руч. Безымянный. Несмотря на существенные снос и перераспределение радионуклидов под действием экзогенных, биогенных процессов на фоне их естественного распада, за прошедшие годы общая конфигурация радиоактивного следа сохраняется практически в том же виде, что и в 2002 г. [9]. В 2012 г. [13] и в 2015 г. радиометрическая и у-спектрометрическая съемки не установили «языки» расползания пятен загрязнения с радиоактивного следа вниз по склону. Это указывает, что при миграции радионуклидов с поверхностными водными потоками не происходит осаждение радионуклидов на склоне в концентрациях, достаточных для детектирования радиометром СРП-68-01 и полевым у-спектрометром МКС-АТ6101Д.
Итак, мохово-лишайниковый и почвенный покровы радиоактивного следа аварийного МПЯВ «Кратон-3» продолжают оставаться источниками радионуклидов, поступающих в сопряженные ландшафты. Согласно существующей классификации [12], мохово-лишайниковый и почвенный покровы ближнего и среднего следа с МЭД > 50 мкР/ч с общей
«-» „ 137
оценочной площадью в 2 га и общей активностью 0,4 Ки с плотностью загрязнения Cs > 250 кБк/м2, 9йг > 150 кБк/м2, 239,240Pu > 5 кБк/м могут быть отнесены к твердым низкоактивным радиоактивным отходам. Вместе с тем с годами степень и контрастность загрязнения на радиоактивном следе неуклонно снижается в результате естественного распада и миграции радионуклидов.
А каково современное состояние недр в зоне взрыва? Не выходят ли радионуклиды оттуда? В ходе исследований впервые было обнаружено, что в небольших ручейках и небольших термокарстовых водоемах вокруг устья боевой скважины «Кратон-3» увеличены концентрации О- - до 1550 мг/л, №+ - до 155 мг/л, Ca2+ - 430 мг/л, Mg2+ - 250 мг/л при их обычной средней концентрации в поверхностных водах района 0,5-5, 3, 50, 15 мг/л соответственно. Это приводит к изменению типа поверхностных вод из обычных кальциевых гидрокарбонатных, свойственных для района, в натриево-кальциевые хлоридные и почти трехкратному росту минерализации воды (с примерно 250 до 700-1000 мг/л). В этих хлоридных водах ручейков и водоемов около боевой скважины обнаружен тритий: в 1996 г. были установлены активности ^ - (700±250) Бк/л, в 2001 г. - (320±32) Бк/л [16], в 2008 г. -(68.2±1.9) Бк/л, в 2015 г. - (5.1±2) Бк/л. Активность трития со временем неуклонно снижается. В 2001 г. здесь активность 9^г в водных пробах достигала (38±6) Бк/л [16], а в 2003 - (49±6) Бк/л [15], в 2009 г. - всего (1.99±0.07) Бк/л. Кроме того, в 2009 г. установлены активности: 239,240Pu - (4±0.16) 10-4 и ^^ - (7.8±0.3) 10-3 Бк/л. В 2015 г. общая ¿-активность поверхностных вод около боевой скважины «Кратон-3» - 6,5-7,2 Бк/л, что выше измеренной общей ¿-активности водных проб в 0,4-2,39 Бк/л отобранных на этом участке в 2008 г.
Известно, что в районе исследования характерны подземные водоносные горизонты с напорными высокоминерализованными (до 600 г/л) кальциевыми хлоридными рассолами [2, 8]. В 2008 г. геофизическое зондирование на ненарушенном участке района [4] подтвердило наличие этого водоносного горизонта на глубине примерно 600 м
При взрыве сформировалась механически ослабленная флюидопроницаемая зона вокруг боевой скважины, включая стволовую часть аварийной скважины [1]. Место взрыва было неудачным - рядом с тектоническим разломом северо-северо-западного простирания, проходящего по руслу р. Мархи [8]. Трещиноватая зона разлома - это тоже флюидопроницаемая геоструктура. Геофизическое зондирование объекта «Кратон-3» по трем параллельным профилям в 2008 г. выявило подъем напорных подземных рассолов с
глубины примерно 600 м на 260-300 м по ослабленной зоне вокруг боевой скважины и примыкающей трещиноватой зоне разлома [4]. Появление радиоактивных соленых хлоридных вод около устья боевой скважины подтверждает, что радиоактивные рассолы из зоны взрыва просачиваются далее к поверхности земли, приводя к изменению типа и минерализации поверхностных вод вокруг устья боевой скважины.
Изучение водных проб показало, что радионуклиды просачиваются на поверхность также по флюидопроницаемой трещиноватой зоне разлома в речную систему р. Марха. В
2008 г. в пробе р. Марха, отобранной под склоном около боевой скважины, активность трития составила 22 Бк/л, что было даже выше, чем активность трития в склоновых грунтовых водах, стекающих со стороны боевой скважины. Подобные высокие активности весьма подвижного трития в речной воде - труднообъяснимы, поскольку река должна разбавлять концентрации радиоактивных склоновых стоков. Через год в 2009 г. в пробе речной воды на этом же месте обнаружены другие техногенные радионуклиды - 239,240Ри
(6±0.24>10-4, 238Ри (18.6±0.7>10-3, а активность трития составила (52.1±2.6) Бк/л. На основании этого было сделано предположение о том, что здесь имеется подводный выход радионуклидов из зоны взрыва. Массовый отбор поверхностных вод из бочажин и ручейков в долине р. Мархи и речной воды с обоих берегов вниз по течению на удалении почти до 4 км. от объекта МПЯВ «Кратон-3» подтвердил данное предположение (см. рис. 2): в пробах воды найдены высокие активности трития на удалении до 3 км от объекта «Кратон-3». Примерно на интервале от 100-325 м ниже по течению (за нулевую отметку т. 50-09, ближайшая к объекту МПЯВ «Кратон-3») (см. рис.3) установлен первый пик активности 3Н в 44-52 Бк/л в пробах. Второй пик активности Н в 48-74 Бк/л выявлен в 1,8-2,0 км. ниже по течению как в речной воде, так и в ручейках и бочажинах рядом. Третий пик активности трития обнаружен в 2,5-2,85 км ниже по течению от т. 50-09: в речной воде и бочажине рядом с обоих берегов установлены активности в 50-55 Бк/л (см. рис. 1, в, 3).
Особенности рельефа диктуют попадание большей части поверхностных стоков из радиоактивного следа в руч. Безымянный, только их малая часть попадает в р. Марха непосредственно (см. рис. 2). Следовательно, пики активности в поверхностных водах вдоль разломной зоны на удалении до 3 км. от объекта МПЯВ «Кратон-3» свидетельствуют именно о постоянном выходе радионуклидов из зоны взрыва в речную систему (не только в реку, но и в ручейки, бочажины) по наиболее флюидопроницаемым участкам вдоль разлома. Обнаружение в 2009 г. повышенной активности трития (до 17 Бк/л) в водах р. Чукуки -левого притока р. Мархи, впадающего в него в 4 км. ниже по течению от объекта МПЯВ, указывает на оперяющую трещиноватую зону разлома, выходящую на поверхность вдоль русла р. Чукука. Только на расстоянии 8,5 км выше устья активность трития в р. Чукука снижается до 9 Бк/л.
В 2015 г. пики общей ^-активности в 0.3-0.48 Бк/л, пик концентрации и (до 0,7 мкг/л при средней концентрации 0,2 мкг/л) поверхностных вод, отобранных из р. Марха и из бочажин и ручейков долины, пространственно практически совпали с тритиевыми пиками
2009 г. (рис. 3). Кроме того, в этих участках речной воде выявлено снижение изотопного отношения
238и/235и до 136 при обычном природном, равном 137,9. Некоторые гидрохимические показатели также повышены именно в местах этих пиков.
Таким образом, по совокупности радиоэкогеохимических показателей можем сделать заключение, что выход подземной активности по трещиноватой зоне разлома продолжается.
По ослабленной зоне боевой скважины подземная активность просачивается более интенсивно, здесь в водных пробах выявляются значимые активности радионуклидов, хотя они, за исключением общей Р-активности, ниже уровней вмешательства [12]. В 2008 г. измерена общая Р-активность около 2.11-2.82 Бк/л (УВ=1 Бк/л), активности (Бк/л): трития -68 Бк/л (УВ=7600 Бк/л) , 90Бг - 1,99 (УВ=4.9 Бк/л), 239,240Ри - 0,0006 (УВ=0.55 Бк/л), 238Ри -
0,0186 (УВ=0.6 Бк/л). В 2015 г. здесь общая ¿-активность в водных пробах составила 2,7-7,2 Бк/л, активности трития - всего 5,1 Бк/л.
На основе сравнения с УВ можно сделать вывод, что на сегодняшний день активности техногенных радионуклидов в поверхностных водах объекта МПЯВ «Кратон-3» не представляют экологической опасности.
Отметим также снижение индикаторных свойств трития со временем. В 2015 г. в речной воде активность трития была ниже детектируемой, тогда как в 2009 г. достигала 74 Бк/л. В пробах воды, отобранных около боевой скважины в 2015 г. активность трития составила всего 5,1 Бк/л, тогда как в 2009 г. достигала 68 Бк/л. Видно, что активность трития существенно снижается в силу его относительно короткого периода полураспада, а также его рассеяния из-за его высокой водоподвижности.
Заключение
Объект аварийного МПЯВ «Кратон-3» представляет собой сложный радиогеоэкологический объект.
1. Степень и контрастность радиоактивного следа МПЯВ «Кратон-3» со временем снижается в результате естественного распада радионуклидов и их миграции и рассеяния. Его основная активность сосредоточена в мохово-лишайниковом слое, лесной подстилке и первых несколько сантиметрах гумусового горизонта. По состоянию 2015 г. участки ближнего и среднего следа общей площадью примерно в 2 га с МЭД > 50 мкР/ч и
137 2 90 2
общей активностью 0,4 Ки, с плотностью загрязнения 1 > 250 кБк/м2, > 150 кБк/м , 239, 240ри > 5 кБк/м2 могут быть отнесены к твердым низкоактивным радиоактивным отходам.
2. Радиоактивный след МПЯВ «Кратон-3» продолжает оставаться источником техногенных радионуклидов, мигрирующих с водными потоками. Наиболее интенсивно идет миграция водоподвижного радиостронция, что подтверждается изменением изотопного отношения 137Cs/90Sr: в 2002 г. среднее 137Cs/90Sr составляло 0,51-0,67 (то есть активность 9^г
137
была примерно в 2 раза выше активности Cs), тогда как в 2012 -2015 гг. (через 10 и более
137 90 137
лет) Cs/ Sr увеличилось до 3,1 (то есть активность Cs уже примерно в 3 раза преобладает над активностью 9^г). Поскольку эти изотопы имеют примерно одинаковый период полураспада, то приходим к выводу, что выявленное увеличение изотопного отношения обусловлено именно большей миграцией водоподвижного 90 Sr по сравнению с
137С*
3. За период с 2002 г. плотность загрязнения Ри на ближнем следе снизилась в 5
238 239 240
раз, при этом отношение Ри/ , Ри « 0,05 сохраняется. Поскольку изотопам Ри присущи большие периоды полураспада, данное снижение плотности загрязнения, несомненно, обусловлено их миграцией с водными потоками.
4. На основе изменений изотопных отношений выявлен ряд водоподвижности
90 137 239,240
изотопов в следующем порядке: Sr >> Cs > , Ри.
5. Содержание 9^г, изотопов Ри и трития в пробах вод р. Мархи и руч. Безымянный, отобранных в 2009 г., намного меньше УВ [12], но превышают фоновые уровни для сибирских рек на 1-3 порядка [5].
6. Выявлено постоянное просачивание радионуклидов из полости взрыва на поверхность земли вместе с напорными солеными подземными водами по ослабленной зоне вокруг боевой скважины и по трещиноватой зоне разлома, выходящей на поверхность по руслу р. Мархи, возможно, по оперяющей разлом зоне, выходящей по р. Чукуки - левого притока р. Мархи в 4 км. ниже по течению от объекта МПЯВ «Кратон-3». На выход напорных подземных рассолов указывают натриево-кальциевые хлоридные поверхностные воды с повышенной минерализацией, выявленный в ручьях и мелких водоемах вокруг устья боевой скважины МПЯВ «Кратон-3».
7. Необходимо особо отметить, что в 2015 г. в местах выхода радиоактивных подземных флюидов установлено повышение общей ¿-активности до 7,2 Бк/л, что
превышает УВ до 7,2 раз, и это указывает, что выход радионуклидов в целом продолжается. Активность трития в 2009 г. достигала 74 Бк/л, а в 2015 г. - всего 5,1 Бк/л, что существенно ниже УВ, равного 7600 Бк/л. В 2008 г. установлены: активность 9^г в 1,99 Бк/л, что
239 240 238
примерно 2,5 раза ниже УВ; активность , Ри - в 0,0006 Бк/л, Ри - в 0,0186 Бк/л, что существенно ниже УВ. В целом, активность техногенных радионуклидов в поверхностных водах района не представляют экологической опасности.
8. В 2008-2009 гг. тритий был успешно использован в качестве яркого
индикатора переноса вещества в системе «полость взрыва - вмещающая геологическая среда •••• поверхностность земли», но к 2015 г. его эффективность в этом качестве снизилась вследствие общего снижения его активности. Выявлено неуклонное снижение активности трития в поверхностных водах района «Кратон-3» в силу его относительно короткого периода полураспада и высокой степени рассеяния в силу его высокой водоподвижности. В будущих исследованиях районов МПЯВ будет предпочтительным использование в качестве индикатора - 9^г с существенно большим периодом полураспада (Т1/2=28,79 лет) и относительно высокой водной подвижностью (хотя массовому использованию 9^г препятствует высокая трудоемкость радиохимической пробоподготовки и аналитических работ). В качестве индикатора переноса вещества в геотехногенной системе МПЯВ
23 8 23 5 „
определенные перспективы имеет изотопное отношение И/ и, поскольку районы МПЯВ
235
характеризуются повышенным содержанием 235и - одного из компонентов зарядного устройства. Этому способствует развитие и доступность метода масс-спектрометрии на индуктивно-связанной плазме.
Рис. 1. Рис. 1. Схема расположения аварийного объекта МПЯВ «Кратон-3» (а) и его радиоактивного следа (б): 1 - граница погибшего леса по результатам дешифровки космоснимка ЬаМса1; 2 - изолинии мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, мкР/ч (I - ближний след, II - средний след, III - дальний след), по данным [9]; 3 - устье боевой скважины на насыпи.
Рис. 2. Рис.2. Активность трития в поверхностных водах долины р. Марха в 2009 г.
100 80 60 40 20 0
45 35 25 15 5
140
139
13В
137
136
135 0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,6
Ва, мкг/л
ДД
О
Мд, мг/л
ХУ
о
дД ДдД
.О.
о
138ц^235ц П ° и А л л
гл
о
О О А о 0
О
Концентрация и, мкг/л
О О оДп о ---- о
^ ^ Н ^ о
общая р-активность, Бк/л О
ь\ о
£_1 А_1 £
3 Н, Бк/л /Л 2
▲ 1 А. Г\ 3
9Ъ Л Д^гА"—-
ГЧр 7 ° \
\ /
1 п /. /
А А ° о
Д
0,4 ■ 0,2 ■ 0,0 ■
80 70 60 50 40 30 20 10 0
-1
О
Рис.3. Распределение активности трития (Бк/л), общей р-активности (Бк/л), концентрации и (мкг/л),
233 235
изотопного отношения концентрации М^ (мг/л)и Ва (мкг/л) в поверхностных водах долины р.
Марха (за нулевую точку отсчета принята точка, расположенная под склоном у устья боевой скважины: 0-4 - расстояния ниже по течение, 0—1 - выше по течению, км). Условные обозначения: 1 - речная вода; 2 - мелкие ручьи и бочажины, стекающие с бортов р. Марха, 3 - кривые аномалий и их пики, 4 -прямая природного изотопного отношения 137.9.
Таблица 1.
Плотность радиоактивного загрязнения и изотопное отношение в пределах радиоактивного следа МПЯВ «Кратон-3»
Проба, глубина, см Год МЭД* мкР/ч Удельная плотность зхагрязнения активность, кБк/м2 137 С8/ °Ри
137Се 9°8г 239,240ри 238Ри
максимально загрязненный участок в 145 м к северу от устья боевой скважины
1993 бурцев Колодещзникова 500 28600 68600 120 6 0.42 238.3
2003 [Жагааеу, 2009] 217 3485 6850 165 8.1 0.51 21.1
2012 (съй-Ъу 270 1628.3 841.2 23.8 1.24 1.94 68.4
осевая часть ближнего следа
2003 Рамзаев, гедеонов 90 1708 4830 413 20.3 0.35 281.8
2012 Собакин 80 516.3 266.7 9.0 0.38 1.93 57.4
краевая зона следа
2003 8-9 10.1 19.2 - - 0.52
2008 7-8 11.8 9.88 0.14 - 1.2 84.3
2012 8-10 18.4 5.9 0.4 0.023 3.1 46
2015 5-7 0.81 0.33 0.038 0.016 2.5 21.3
Работа выполнена в рамках Республиканской целевой программы «Охрана окружающей среды Республики Саха (Якутия) на 2007-2011 гг., 2012-2017 гг.» (госзаказ № 43(76-08), № 12 (105-15), рук. проектов Артамонова С.Ю.), при поддержке отдела радиационной безопасности Министерства охраны природы Республики Саха (Якутия).
Литература
1. Адушкин В.В., Спивак А.А. Подземные взрывы. М.: Наука. 2007. 579 С.
2. Алексеев С.В. Криогидрогеологические системы Якутской алмазоносной провинции. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2009. 319 с.
3. Артамонова С.Ю., Дубинин В.П., Кожевников Н.О., Разворотнева Л.И., Руденко В.В., Середович А.В., Чернышев А.К. Разработка проекта специального горного отвода на объектах мирных подземных ядерных взрывов «Кристалл» и «Кратон-3» (Мирнинский район)»: отчет ИГМ СО РАН по госзаказу №43(76-08) Министерства охраны природы Республики Саха (Якутия) / Отв. исполнитель С.Ю. Артамонова. Новосибирск, 2009. 160 с.
4. Артамонова С.Ю., Кожевников Н.О., Антонов Е.Ю. Мерзлотно-гидрогеологическое строение района мирного подземного ядерного взрыва «Кратон-3» (Якутия) по результатам электромагнитных зондирований // Геология и геофизика. 2013. Т.54. №5. С.722-736
5. Бондарева Л.Г. Механизмы переноса трития в пресноводных экосистемах // Вестник НЯЦ РК: Периодический научно-технический журнал Национального ядерного центра Республики Казахстан. 2011. № 1 (45). С.10-22.
6. Бурцев И.С., Колодезникова Е.Н. Радиационная обстановка в алмазоносных районах Якутии. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1997. 52 с.
7. Гедеонов А.Д. Оценка уровней радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды на объектах «Кристалл» и «Кратон-3» в Республике Саха (Якутия): отчет ЗАО «Научно-производственная фирма ТреМ» по заказу Министерства охраны природы Республики Саха (Якутия) / Отв. исполнитель А.Д. Гедеонов. Санкт-Петербург, 2003. 40 с.
8. Микуленко К.И., Чомчоев А.И., Готовцев С.П. Геолого-географические условия проведения и последствия подземных ядерных взрывов на территории Республика Саха (Якутия). Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2006. 196 с.
9. Ковалев В.К. Оконтуривание участка загрязнения искусственными радионуклидами по значениям МЭД гамма-излучения с использованием спутникового навигатора для привязки наблюдений и дальнейшего мониторинга загрязнения на объекте «Кратон-3»: отчет Министерства охраны природы Республики Саха (Якутия) / Отв. исполнитель В.К. Ковалев. Якутск, 2002. 27 с.
10. Николаева И.В., Палесский С.В., Козьменко О.А., Аношин Г.Н. Определение редкоземельных и высокозарядных элементов в стандартных геологических образцах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС)// Геохимия. 2008. №10. С.1085-1091
11. СанПиН 2.6.1.2612-10. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/ 2010). М., 2010. 82 с.
12. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ 99/ 2009). М., 2009. 116 с.
13. Собакин П.И., Герасимов Я.Р., Чевычелов А.П., Перк А.А., Горяченкова Т.А., Новиков А.П. Радиэкологическая обстановка в зоне воздействия аварийного подземного ядерного взрыва «Кратон-3» в Республике Саха (Якутия)// радиационная биология. Радиоэкология, 2014.-Т.54. - № 6. С.641-649.
14. Сухоруков Ф.В., Дегерменджи А.Г., Белолипецкий В.М. и др. Закономерности распределения и миграции радионуклидов в долине реки Енисей. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2004. 286 с.
15. Ушницкий В.Е. Радиоэкологическое (мониторинговое) обследование состояния промплощадок МПЯВ «Кратон-3», «Кристалл» (с оформлением радиоэкологических паспортов): отчет Министерства охраны природы Республики Саха (Якутия) / Отв. исполнитель В.Е. Ушницкий. Якутск, 2004. 94 с.
16. Ramzaev V., Mishine A., Golikov V., Argunova T., Ushnitski V., Zhuravskaya A., Sobakin P., Brown J., Strand P. //J. Environ. Radioact, 2009. № 100. P. 1092-1099.
