CC BY
6
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1998
УДК 614.73(470.56)
Е. Н. Тюрин, А. П. Воробьев, А. Г. Корнеев, В. В. Утенина, В. В. Боев, В. П. Кузнецова
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ СЕЛЬСКИХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ В ЗОНЕ ТОНКОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
Оренбургская государственная медицинская академия; Центр Госсанэпиднадзора в Оренбургской области
14 сентября 1954 г. в ходе общевойсковых учений в районе станции Тонкое (Оренбургская обл.) в 9 ч 33 мин на высоте 350 м над безлюдной местностью был произведен взрыв ядерной бомбы, сброшенной с самолета. На расстоянии 730 м от эпицентра мощность дозы гамма-излучения через 2 мин составляла 65 Р/ч, через 10 мин — 10 Р/ч, через 25 мин — 2,4 Р/ч, через 47 мин — 1,5 Р/ч. На расстоянии 400 м от эпицентра через 2,5 ч мощность дозы гамма-излучения была уже только 0,1 Р/ч. По данным Гидрометеоцентра СССР, в это время в рассматриваемом районе наблюдался ветер западного направления, его скорость в приземном слое составляла 20 м/с, а на высотах 1 км и выше — до 28 м/с. Таким образом, быстрая убыль гамма-радиации в районе взрыва может быть объяснена не только радиоактивным распадом продуктов взрыва, но и быстрым сносом радиоактивного облака по ветру от места взрыва в восточном направлении. Следовательно, образование загрязненной зоны на местности от выпадающих из радиоактивного облака пылевидных частиц следовало ожидать в восточном направлении в виде вытянутой по ветру полосы.
По результатам ретроспективной оценки доз облучения населения, проведенной НПО "Ине-ко" (Москва, 1991 г.), выделена эпицентральная зона радиусом 30 км и ближний радиационный след (210 км в северо-восточном направлении от эпицентра взрыва), включающий отдельные населенные пункты Тоцкого, Грачевского, Сорочин-ского. Красногвардейского, Шарлыкского и Александровского районов Оренбургской обл.
С учетом вышесказанного целью настоящих исследований явилось изучение загрязнения окружающей среды селитебных территорий сельских населенных пунктов, расположенных в эпицен-тральной зоне и зоне ближнего радиоактивного следа.
Материалы и методы. Для оценки загрязнения окружающей среды изучали содержание химических поллютантов в снеговом покрове, почве и питьевой воде Александровского, Красногвардейского, Сорочинского, Тоцкого и Шарлыкского районов. В качестве контроля аналогичные исследования проведены в населенных пунктах Беляев-ского района, расположенных в южной части Оренбургской обл. и не имеющих промышленных источников загрязнения окружающей среды. Всего в мониторинг включено 34 населенных пункта. Исследования проводили в период с 1991 по 1996 г.
Для оценки аэрогенной нагрузки проанализирована степень загрязнения снегового покрова. Пробы отбирали в 3 зимних сезона с 1994 по 1996 г. (440 проб) с последующим проведением химического анализа талой воды указанных районов, при этом фиксировалась площадь шурфа
(масса снега не менее 6 кг). Отбор проб проводили за 2 нед до снеготаяния.
Рассчитывали коэффициенты концентраций химических элементов (Ксум) и суммарный показатель загрязнения (ZcyM) |1]. ZcyM определяли по F, I, Fe, Си, Pb, Ni, Со^ Cr, V, Ti, Mo, Sn, Be, Ag, Ge, Ga, Ba, Zr, Sr, Mn, Bi, Cd, As, Sb, Li и W.
Анализ степени загрязнения почвы (160 проб) проведен по содержанию меди, цинка, свинца, кадмия, марганца, хрома, стабильного стронция, никеля, кобальта и железа. Суммарное загрязнение почвы рассчитывали с учетом только тех микроэлементов, для которых установлены ПДК в почве, в соответствии с Методическими рекомендациями Госкомсанэпиднадзора РФ, № 01-19/17-17, 1996 [3]. Кроме того, проводили сравнение содержания металлов в почве с кларком (по А. П. Виноградову).
Проведен анализ 165 проб питьевой воды по санитарно-токсикологическим показателям и на наличие микроэлементов. Отбор проб проводили из разводящей водопроводной сети в населенных пунктах, использующих для хозяйственно-питье-вого водоснабжения грунтовую воду. Микроэлементный состав воды определяли на кафедре общей и неорганической химии ОГМА и в спектральной лаборатории Оренбургского геологического управления методом спектрального анализа и атомно-адсорбционным методом. Оценку качества питьевой воды проводили на соответствие гигиеническим требованиям |2].
Комплексное радиоэкологическое обследование почвенно-растительного покрова на содержание плутония-239 и 240 и цезия-137 было проведено НИИ экологии растений и животных УрО РАН (И. В. Молчанова) в 1994 г. Отбор проб на изучаемых территориях проведен совместно с сотрудниками кафедры общей гигиены с экологией ОГМА.
Для оценки фонового загрязнения почв Оренбургской обл. цезием-137 проанализированы результаты исследований (418 проб) в 13 районах области НПО "Тайфун" (Обнинск, 1991 г.), МГП "Гидроэкология" (С.-Петербург, 1994 г.). Повторное определение содержания техногенного цезия-137 в пробах почв в зоне Тоцкого взрыва и контрольном районе было проведено в 1995 г. совместно с НПО "Радиевый институт им. В. Г. Хлюпи-на" (Екатеринбург, В. А. Трифонов).
Математическую обработку осуществляли на персональных компьютерах IBM PC/AT. Для статистической обработки применены компьютерная программа "EPI-INFO" и общепринятые методы параметрического анализа.
Результаты и обсуждение. Анализ загрязнения снегового покрова перечисленных населенных пунктах Оренбургской обл. показал, что снеговые воды относятся к гидрокарбонатно-сульфатному
типу, минерализация значительно превышает фоновое значение для средних и южных широт России (соответственно 5—6 и 7—8 мг/л).
Уровень загрязнения снежного покрова в Красногвардейском районе оценивается как средний (2сум = 72,0). В с. Яшкино уровень загрязне-
ния
высокий
(Ксум= 171)
за
счет
Со
(Ксум = 28,6), Li (Ксум = 25,6), Ti (Ксум = 20,5), Ва (Ксум = 19,6), Be (Ксум = 18,6), Zn (Ксум = >5,5) и Sn (Ксум = 14,3). В с. Грачевка уровень загрязнения высокий (ZcyM = 130,0). Имеет место превышение по Sr (Ксум = 56,3), Ва (Ксум = 38,3), Со (Ксум = 24,2), Ti (Ксум = 4,4) и Fe (Ксум = 3,2). В пос. Пушкинский уровень загрязнения средний (ZcyM = 101), превышение содержания в основном за счет Be (Ксум = 85,7). В остальных населенных пунктах уровень загрязнения низкий или отсутствует. Приоритетными загрязнителями в Красногвардейском районе являются в первую очердь Sr (Ксум = 15,4), Ва (Ксум = 12,3), Be (Ксум = 10,2), Zn (Ксум = 7,7), Ti (Key« = 6,3), Li (Ксум = 6,3) и РЬ (Ксум = 4,2).
В Тоцком районе уровень загрязнения снежного покрова оценивается как низкий (ZcyM = 50,0) и складывается из среднего уровня загрязнения пос. Пристанционный (Zcyvi = 163,0) и фонового уровня в селах Кирсановка и Тоцкое (ZcyM = 0). Высокий ZcyM в пос. Пристанционный объясняется большим содержанием Li (Ксум = 86,7), Со (Ксум = 28,6), Be (Ксум = 28,4), Ва (Ксум = 22,6), Zn (Ксум = 15,5), Ni (Ксум = 11,5) и V (Ксум = 7,5), что вполне объясняется расположением поселка близ железной дороги. Приоритетными загрязнителями Тоцкого района являются
Li
(Ксум = 27,0),
Ва
(Ксум = 10,4),
Be
(Ксум = 10,3) и Ni (Ксум = 3,9).
В Александровском районе уровень загрязнения снежного покрова низкий (ZcyM = 30,0). Однако при детальном анализе по селам отмечается превышение концентраций микроэлементов в снеговом покрове по отношению к средним цифрам по району и контрольным селам Беляевского района. Так, в с. Дмитриевка при среднем уровне загрязнения (ZcyM = 98) идет превышение содержания Sr (Ксум = 28,1), Ва (Ксум = 24,7), РЬ (Ксум = 21,0), Be (Ксум = 5,7) и Ag (Ксум = 2,8). В с. Султакай (ZcyM = 48,0) уровень загрязнения низкий, но идет превышение по Li (Ксум = 31,1), Be (Ксум = 16,8), Sr (Ксум = 8,8), F (Ксум = 2,9) и Fe (Ксум = 2,8). В пос. Майский (ZcyM = 43) уровень загрязнения низкий, есть превышение содержания по Li (Ксум = 23,3), Sr (Ксум = 13,1), Со (Ксум =11,4) и Ni (Ксум = 2,1). В с. Тукай уровень загрязнения снегового покрова низкий (Ксум = 34), есть незначительное превышение по Sr (Ксум = 11,3), Ва (Ксум = 10,4), Li (Ксум = 8,9), Be (Ксум = 4,9) и РЬ (Ксум = 2,2). В других селах Александровского района снеговой покров мало отличается от контрольного Беляевского района. Что касается приоритетных загрязнителей Александровского района, то ими являются Sr
(KCVM = 8,9), Ва (KCVM = 7,8), Li (KCVM = 6,7), РЬ (Ксум = 4,2) и Ni (Ксум = 2,3).
В Сорочинском районе уровень загрязнения снегового покрова оценивается как низкий (ZcyM = 18). Приоритетные загрязнители в данном районе — Li (Ксум = 7,4), Be (Ксум = 6,2), Со (Ксум = 4,1) и F (Ксум = 2,6). В Шарлыкском районе уровень загрязнения снегового покрова низкий (ZcyM = 14), приоритетные загрязнители — F (Ксум = 1,8), Ва (Ксум = 7,5), Sr (Ксум = 5,0).
Таким образом, анализ загрязнения снегового покрова показал отсутствие выраженного техногенного воздействия на атмосферу населенных пунктов, находившихся в зоне влияния Тоцких ядерных испытаний. Однако в снеговом покрове изучаемого региона обнаружены высокие концентрации Li (Ксум = 8,3), Ва (Ксум = 7>9), Sr (Ксум = 6,7) и Be (КСум = 6,5).
Анализ загрязнения почвы показал (табл. 1), что во всех районах, включая контрольный Беля-евский, имелись превышения ПДК по никелю (1.64-3.19 ПДК) и цинку (1.1-1.91 ПДК), а в Александровском районе — по кадмию (1.24 ПДК). Достоверно выше контрольного (/; < 0,05) загрязнение стабильным стронцием в Тоцком, Александровском, Красногвардейском и Сорочинском районах, а в Шарлыкском районе зафиксировано достоверное превышение (р < 0,005) по кобальту и железу. Суммарный показатель загрязнения почвы составил в Александровском районе 3,9, в Тоцком — 2,7, в Шарлыкском — 2,3, в остальных районах — менее 2,0, что соответствует низкому уровню загрязнения. Дополнительный анализ загрязнения почвы в изучаемых районах относительно кларка (по А. П. Виноградову) показал высокое содержание свинца в Александровском районе (3,03).
Таким образом, уровень загрязнения почвы в изучаемом регионе отличается от контрольного Беляевского района по следующим показателям: кобальт и железо в Шарлыкском районе, свинец — в Александровском и стронций — в Тоцком, Александровском, Красногвардейском и Сорочинском районах, в то время как суммарные показатели загрязнения на уровне контроля.
Анализ качества питьевой воды показал, что органолептические показатели питьевой воды (запах, привкус, мутность) во всех изучаемых регионах не выходили за допустимые уровни. Уровень минерализации воды в изучаемых регионах от 0,24 до 1,33 ПДК, в контроле - 0,86 ПДК. Жесткость воды колебалась от 0,26 до 1,47 ПДК, в контрольном районе она составила 0,88 ПДК. Окисляемость воды в большинстве проб была очень низкая, ни в одном селе не зафиксировано превышения ПДК. Количество ионов в исследованных пробах воды соответствовало ПДК и достоверно не отличалось от контрольного Беляевского района. Содержание в воде нитратов и нитритов не превышало ПДК и достоверно не отличалось от контроля. Анализ суммарных показателей химических ингредиентов в питьевой воде позволил определить (табл. 2), что содержание микроэлементов в воде выше контрольного уровня установлено в Красногвардейском и Александровском районах, (соответственно 6,09 и 5,64). При-
оритетными ксенобиотиками являлись бериллий, барий, литий, марганец, свинец и титан. В целом коэффициент суммарного загрязнения воды (Квода) выше контрольного показателя установлен в Александровском и Красногвардейском районах за счет микроэлементов, однако превышение Квода и суммарного коэффициента для микроэлементов не является достоверным.
Следует отметить обнаруженные нами высокие концентрации йода и стабильного стронция в питьевой воде населенных пунктов, расположенных в зоне влияния ядерного взрыва, в то время как Оренбургская обл. является биогеохимической провинцией по йоду. В изучаемых нами районах концентрации йода колеблются от 0,2 до 1,6 мг/л, причем в Тоцком, Красногвардейском и Сорочинском районах этот показатель максимальный. Концентрации стабильного стронция достоверно выше контроля (р < 0,05) в Шарлык-ском, Александровском и Тоцком районах.
Таким образом, показатели качества питьевой воды в целом не выходили за пределы гигиенических нормативов и достоверно не отличались от контрольного региона, за исключением концентрации йода и стабильного стронция.
Плотность загрязнения почвы цезием-137 в исследуемых населенных пунктах составила 195— 8107 Бк/м2, а в контрольном населенном пункте — 2775 Бк/м2 Допустимое значение широтного выпадения цезиевого осадка — 1813—2701 Бк/м2 (А. Е. Катков, 1995 г.). Это позволяет констатировать наличие в некоторых исследуемых населенных пунктах надфонового загрязнения почвы радионуклидом цезий-137. Наибольшие уровни це-зия-137 зафиксированы в Красногвардейском районе — 3040 Бк/м2, что в 1,3 раза выше максимального значения уровня глобальных выпадений, характерного для соответствующих широт. По отдельным населенным пунктам это превышение еще существеннее — в селах Грачевка и Ер-маковка Красногвардейского района в 3,0 и 1,9 раза соответственно. Практически во всех изучаемых населенных пунктах содержание цезия-137 выше среднеобластного уровня (табл. 3).
Учитывая, что в большинстве случаев поверхностное цезиевое загрязнение оказывается распределено по значительному слою почвы, и что с момента взрыва прошло 40 лет, т. е. более длительный период, чем период полураспада цезия-137, равный 30,2 лет, трудно определить истинный уровень первоначального загрязнения цезием территорий, подверженных влиянию Тоцкого ядерного взрыва, тем более что естественная убыль его за счет физического распада и механических миграций для российских почв происходит с эффективным периодом полувыведения 23 года. Поэтому существует определенная вероятность того, что обнаруживаемые достаточно редко значительные (максимальные) локальные поверхностные радиоактивные загрязнения почвы в районах, подвергшихся влиянию Тоцкого взрыва, можно рассматривать как уровень общего загрязнения этой территории.
Анализ проб почв показал заметную неоднородность суммарного запаса плутония. Отмечено отсутствие выраженного градиента от эпицентра к
Таблица 2
Суммарные показатели качества питьевой воды (К,0Д1, М ± т)
Район Минерализация и жесткость Сульфаты и хлориды Биогенные элементы Микроэлементы К вода
Бслясвский (контроль) 1,74 ± 0,36 0,99 ± 0.27 0,75 ± 0,27 2,99 ± 0.45 6.46 ± 0,69
Александровский 0.95 + 0.18 0,36 ± 0,10 0,54 ± 0,09 5,64 ± 1.65 7.49 ± 1,80
Красногвардейский 0,60 ±0,1* 0.35 ± 0,07 0.42 ± 0,08 6,09 ± 2.41 7,46 ± 2,57
Шарлыкский 1,47 ± 0.19 0.99 ±0,17 0,62 ± 0,08 2,11 ± 0.40 5,19 ± 0.60
Тоикий 0.68 ±0,13* 0,56 ± 0.09 0,29 ± 0,09 3,21 ± 0,86 4,73 ± 0,98
Грачевский 1.17 ± 0,29 0.50 ± 0,06 0,71 ± 0,10 1.90 ± 0,64 4,27 ± 0,69*
Сорочинский 0,48 ± 0,06* 0,22 ± 0,03* 0,39 ± 0,06 1,05 ± 0,14* 2,14 ± 0,22*
Примечание. Звездочка — р < 0.05.
периферии, а также мозаичность плутониевого загрязнения почв, которая отчасти обусловлена миграцией плутония и заглублением его со временем. Содержание плутония в 0—12 см почвенного слоя изучаемых населенных пунктов составляло 41—5500 Бк/м2. По данным литературы, содержание Ри глобальных выпадений составляет 44 Бк/м2, а 5-кратное увеличение значений этой величины (220 Бк/м2) позволяет утверждать о наличии других источников поступления. В исследованных районах наблюдается значительное увеличение содержания плутония-239, 240. Так, в Красногвардейском районе 5-кратная величина глобальных выпадений превышена в 9,5 раза, в Сорочинском — в 5,7 раза, в Тоцком — в 3,2 раза, в Александровском — в 2,3 раза и в Шарлыкском — в 1,4 раза. Полученные данные показывают, что содержание плутония в почве обследованной территории Оренбургской обл. значительно превышает уровень глобальных выпадений (см. табл. 3).
Таким образом, сельские населенные пункты, расположенные в эпицентральной зоне (Тоцкий и Сорочинский районы) и зоне ближнего радиоактивного следа (Красногвардейский, Александровский и Шарлыкский районы), по уровню аэрогенной нагрузки, оцениваемой по содержанию микроэлементов в снеговом покрове, не отличаются от контрольного региона. Содержание изучаемых химических поллютантов в питьевой воде и почве изучаемого региона не выходят за пределы гигиенических нормативов и достоверно не отличаются от контроля. Вместе с тем представляют интерес высокие уровни в почве и питьевой воде стабильного стронция и йода. Более того, содержание плутония-239, 240 и цезия-137 в почве изученных населенных пунктов значительно превышает уровень глобальных выпадений и фоно-
Таблица 3
Содержание цезия-137 и плутония-239,240 в пробах почвы (в Бк/м2)
Район Cs-137 Pu-239.240
Красногвардейский 3039,9 2098,5
Сорочинский 2305,1 1255,0
Тоцкий 2692.3 711,5
Александровский — 495,0
Шарлыкский — 310,0
Грачсвский 2281.8 41.0
вых значений по цезию-137 для Оренбургской обл.
Л итература
1. Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве: Метод, рекомендации. - М., 1990.
2. СанПиН 2.1.4.559—96. Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. — М., 1996.
3. Совершенствование методической схемы гигиенического прогнозирования влияния комплекса факторов окружающей среды на здоровье городского населения: Метод, рекомендации. — М., 1990.
Поступила 20.02.9S
Summary. Environmental pollution of rural settlements in the vicinity of Totsk nuclear explosion was investigated. The findings show that the blanket of snow, soil and drinking water in the polluted area did not differ from those in the control district. High levels of stable strontium in the soil and drinking water and those of iodine in the water were detected. The concentrations of plutonium-239, 240 and cesium-137 in the soil were higher than the levels of global sediments and the baseline values of cesium-137 for the Orenburg Region.
