CC BY
8
УДК 614.8:338.2
Варианты оптимизации комплексного радиоэкологического мониторинга в Арктической зоне России при эксплуатации плавучей атомной теплоэлектростанции «Академик Ломоносов»
Основные принципы формирования и рекомендации по организации подсистем экологического мониторинга различных уровней антропогенного воздействия на прилежащих к техногенно опасным объектам территориях и акваториях
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2020
В.А. Зверьков, В.М. Каганов, М.И. Фалеев, Н.А. Цыбиков, П.Ф. Шкатулов
Аннотация
В цикле статей по анализу воздействующих на экологическую ситуацию северных регионов факторов в зоне влияния плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» приведены итоги поиска оптимальных вариантов развертывания радиоэкологического мониторинга. Даны рекомендации по организации экологического мониторинга на прилежащих к техногенно опасным объектам (ТОО) территориях, акваториях (вариант), основные принципы формирования подсистем различных уровней антропогенного воздействия. Сформулированы критерии выбора неблагоприятных/опасных экологических факторов, установления критических звеньев биоаккумуляции в элементах биосферы. Рассмотрены варианты регламента экологического мониторинга.
Ключевые слова: Арктический регион; национальная безопасность; окружающая среда; плавучая атомная теплоэлектростанция; чрезвычайные ситуации; экологический мониторинг; энергетика.
Options for Optimizing Integrated Radioecological Monitoring in the Arctic Zone of Russia During Operation of the Floating Nuclear Power Plant "Akademik Lomonosov"
Basic Formation Principles and Recommendations for the Organization of Subsystems for Environmental Monitoring of Various Anthropogenic Impacts Levels on the Territories and Water Areas Adjacent to Technogenic Dangerous Objects
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2020
/54 "Civil SecurityTechnology", Vol. 17, 2020, No. 3 (65) V. Sverkov, V. Kaganov, М. Faleev, N. Tsybikov, P. Shkatulov
Abstract
The results of the search for optimal options for the deployment of radioecological monitoring are presented In the series of articles on the analysis of factors affecting the environmental situation of the Northern regions in the zones of the floating nuclear thermal power plant (FNTPP) "Akademik Lomonosov" influence. Recommendations are given on the organization of environmental monitoring in the territories and water areas adjacent to technogenic dangerous objects, as well as the basic principles for the subsystems of various anthropogenic impacts levels formation. The criteria for selecting adverse/dangerous environmental factors and establishing critical bioaccumulation links in the elements of the biosphere are formulated. Options of environmental monitoring regulations are considered.
Key words: Arctic region; national security; environment; floating nuclear power plant; emergencies; environmental monitoring; energy.
29.06.2020
Введение
Применение ядерной энергии в решении проблемы устойчивого развития российских арктических и труднодоступных регионов определяет приоритетность обеспечения экологической безопасности человека и среды его обитания. Введенная в промышленную эксплуатацию, не имеющая аналогов в мире, плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС, проект АО «Концерн Росэнергоатом», входящего в состав Госкорпорации «Росатом») «Академик Ломоносов» — крупное достижение отечественной науки и техники. Вместе с тем потенциальное поступление в окружающую природную среду образующихся при эксплуатации ПАТЭС «Академик Ломоносов» радиоактивных и химических веществ, термальные воздействия, в дополнение к сформированным выбросам и стокам расположенных в непосредственной близости селитебных местностей, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, коммунальных хозяйств поселений городского округа Певек, объективно создают предпосылки комплексного воздействия неблагоприятных экологических факторов с вызовами и угрозами хрупкой экологической обстановке прилегающих арктических территорий и акваторий.
Практика взаимодействия федеральных органов исполнительной власти (ФОИВ), органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, государственных корпораций и организаций сформировала принципиальные подходы к комплексному обеспечению безопасности жизнедеятельности населения и деятельности спасательных воинских формирований при работах различного характера в зонах воздействия критически важных (потенциально опасных) объектов (обобщенно далее — тех-ногенно опасных объектов — ТОО). Реализуемый Российской Федерацией «пилотный» проект атомного плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» специалисты полагают одним из возможных направлений устойчивого экономического развития труднодоступных регионов страны с применением атомных
станций средней и малой мощности (далее — АССММ) на базе малых модульных реакторов (далее — ММР).
ММР могут стать эффективным инструментом обеспечения энергией наших отдаленных/изолированных территорий по нескольким причинам:
1) по оценкам экспертов, они более конкурентоспособны для изолированных районов по сравнению с традиционными (дизельными и/или угольными) источниками энергии;
2) не подвержены колебаниям цен на топливо (стабильные и предсказуемые в долгосрочной перспективе цены на уран составляют менее 20% от стоимости выработки электроэнергии, что по сути определяет предсказуемость цены на электроэнергию для всего жизненного цикла АССММ/АЭС (порядка 40-60 лет);
3) ММР — низкоуглеродные источники энергии — реально могут способствовать смягчению последствий изменения климата;
4) передовые системы безопасности ММР могут сделать возможным их размещение в непосредственной близости от поселений и таким образом сократить капиталовложения в инфраструктуру обеспечения, уменьшить финансовые вложения благодаря более низкой стоимости этапов введения и последующей эксплуатации;
5) модульные компоненты и заводское производство могут существенно снизить стоимость и продолжительность строительства при реализации типовых перспективных проектов.
Апробированные варианты безопасной эксплуатации ТОО, развиваемые комплексные многоступенчатые системы мониторинга в едином информационном пространстве автоматизированных систем различной принадлежности, по мнению авторов, позволят оптимизировать привлечение методов системного анализа в преодолении труднопредсказуемых комбинированных воздействий негативных (приоритетно, радиационного, химического, теплового и механического) факторов на окружающие экосистемы. Полученные выводы могут быть
рекомендованы для обоснования аналитической поддержки принимаемых различными уровнями единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС) решений по обеспечению безопасности эксплуатации ТОО в штатном и/или нештатном режиме, что чрезвычайно важно при реализации национальных проектов, ориентированных на устойчивое развитие Российской Федерации.
1. Основные принципы формирования подсистем экологического мониторинга различных уровней антропогенного воздействия
Эксперты рассматривают подсистемы экологического мониторинга как важнейшие инструменты получения информации о качестве окружающей среды для подготовки органами управления различных уровней и принадлежности решений по: обеспечению экологической безопасности производственной деятельности ТОО в условиях негативного воздействия неблагоприятных экологических факторов; управлению природоохранительной деятельностью; рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов. Экологический мониторинг они рассматривают как комплексную подсистему мониторинга биосферы, включающую биотическую и абиотическую (геофизическую, геохимическую) составляющие, регламентирующие наблюдения, оценку и прогноз антропогенных изменений состояния биосферы, ответной реакции экосистем на эти обосновывающие допустимые нагрузки на компоненты природной среды (далее — КПС). Систему экологического мониторинга принципиально отличает от других аналогичных подсистем (климата, загрязнения компонентов природной среды и т. п.) требование конечности результата в виде оценок и прогнозов состояния экосистем, обеспечения их устойчивого равновесия. Отыскать характер взаимозависимости комплексного воздействия и биологических откликов экосистем — сложнейшая задача многофакторного анализа. Практические цели экологического мониторинга на ТОО требуют для анализа обоснованного выбора возможно ограниченного числа приоритетных параметров. Оптимальная организация экологического мониторинга должна обеспечить получение входящих в прогностические модели интегральных характеристик, в первую очередь — коэффициента стабильного развития видов в условиях воздействия окружающей среды (далее — ОС), определяемого показателями размножения (плодовитости) особей и резистентности (сопротивляемости к факторам, приводящим к смертности). Объективно важны оценки возможного комбинированного воздействия на промежуточных и/или критических уровнях на экосистему в районах непосредственного взаимодействия и на всю биосферу в целом (например, восстановление и/или замена выбывших элементов биосферы резервным восполнением соседними с поврежденным районом системами). Не менее сложная проблема при
обосновании экологического мониторинга — выбор среди огромного числа биологических видов наиболее представительных с последующей интерполяцией результатов наблюдений на другие виды в условиях различного уровня и интенсивности антропогенного воздействия [1, 2].
2. Рекомендации по организации экологического мониторинга на прилежащих к ТОО территориях, акваториях (вариант)
В реализуемых программах экологического мониторинга основное внимание уделяют мониторингу состояния и загрязнения КПС, экологическим последствиям, состоянию и прогнозу изменений фиксируемых показателей, комбинированно воздействующих на организм человека. При организации мониторинга высший приоритет отдают: для территорий — городам, поселениям, зонам водозабора, местам нерестилищ рыб, сельхозугодьям; по средам — атмосферному воздуху, подземным и поверхностным водам пресноводных и прибрежных морских водоемов (в первую очередь, малопроточных); по ингредиентам: для воздуха — саже/пыли, двуокиси серы, тяжелым металлам (ртуть, свинец, кадмий), окислам углерода, окислам азота, бенз(а)пирену, пестицидам, радионуклидам; для воды — тяжелым металлам, биогенным продуктам, нефтепродуктам, фенолам; по источникам воздействия — автомобильному транспорту, тепловым электростанциям, предприятиям цветной металлургии и т.д. Организация экологического мониторинга антропогенного загрязнения — сложнейшая, многоплановая задача, для которой нет достаточно четкой схемы отслеживания антропогенного изменения окружающей природной среды (далее — ОПС). Предложения по ее развитию обладают тремя существенными недостатками, в них отсутствуют: 1) разграничения между деятельностью, задачами существующих геофизических служб, их системами/подсистемами (ЕГАСКРО, ЕГАСМЗО, ЕГАСМРО, ЕГСЭМ, ОСЧС и др.) и предлагаемой комплексной системой мониторинга; 2) обоснования приоритетности рекомендуемых параметров (из сводного перечня реализуемых для анализа состояния и загрязнения КПС вообще); 3) рекомендации по применению накопленного предыдущей практикой справочного-информационного фонда данных (далее — СИФД) состояния и загрязнения КПС, характеристик неблагоприятных и/или опасных экологических факторов (НЭФ/ЭОФ) для обоснования планируемых мероприятий в любых ситуациях и различных средах применительно к задачам оценки экологической обстановки [1, 3, 4, 5].
2.1. Критерии выбора неблагоприятных/опасных экологических факторов (далее — НЭФ/ЭОФ), по мнению экспертов, должны учитывать: распространенность, устойчивость, мобильность загрязняющих веществ (далее — ЗВ) в окружающей среде; способность к воздействию на биологические и геофизические системы, отражение состояния КПС и ОС в целом
(мутность атмосферы, рН водной среды); достаточность гидрометеорологических характеристик для интерпретации процессов переноса и миграции ЗВ, рассеивания солнечной радиации [3-7]. Проведенные на территории (акватории) воздействия НЭФ/ЭОФ ТОО рекогносцировочные и при необходимости детальные обследования должны обосновать рекомендации по выбору репрезентативных участков наблюдений и отбора представительных проб КПС при организации экологического мониторинга: резко снизить объем полевых работ, сроки достижения результатов по оценке экологической обстановки на прилегающих к ТОО местностях; оптимизировать процесс подготовки регулярных донесений. Для биологического мониторинга очень важны единовременные регистрации показателей факторов воздействия и биологических откликов с целью обеспечения взаимной привязки наблюдений в составе единой структуры, например, РСЧС. Выбор приоритетности воздействующих факторов обычно ориентирован на вызывающие наиболее значимые реакции в экосистемах, фиксирующие для них наибольшую опасность. Вариант рекомендуемых к регистрации в природных средах при организации экологического мониторинга НЭФ/ЭОФ приведен в [1, 6, 7]. В [1, 3]; объективным показателем изменения природного круговорота веществ предложен коэффициент обогащения или (по аналогии с исследованием поведения радионуклидов при ядерных испытаниях) фракционирования К. (по отношению к некоему опорному элементу), характеризующий отношение суммарных выбросов 1-го элемента к его кларковому содержанию в КПС):
К, = С • Р,
Со Ро
где:
С. и С0 — содержания г-го и опорного элементов в исследуемом образце;
р. и р0 — кларковые содержания этих же элементов в КПС, соответственно.
Опорными элементами рекомендованы не образующие значительных месторождений, рассеянные в приземной атмосфере и литосфере элементы. Согласно оценкам, сравнительно небольшие выбросы в атмосферу элементов низкого содержания земной коры (ртуть, кадмий, сурьма, свинец) могут существеннее нарушить геохимическое равновесие нежели значительные
поступления широко распространенных (железа или алюминия). Дополнительные оценки последующего распространения НЭФ и ЭОФ на значительные расстояния (без перехода в другие среды) позволили уточнить приоритетные ряды ЗВ (элементов и радионуклидов) КПС [1, 8, 9]. Метод фракционирования в исследованиях поведения радионуклидов при ядерных взрывах и авариях признан специалистами одним из эффективных. В [8, 9] для системных исследований фракционирования в качестве опорного радионуклида был предложен144Се, принадлежащий к группе так называемых «тугоплавких» нуклидов (9^г,147№ и т. п.), соотношения которых практически неизменны от пробы к пробе вне зависимости от места и условий отбора. Имеющий газообразных предшественников13^ (второй радионуклид пары) в сравнении с любым из ядер указанной группы обнаружил значительный диапазон отклонений. Отношение числа ядер137Cs к числу ядер144Се на момент взрыва, определяемое с высокой точностью методом полупроводниковой гамма-спектрометрии — надежный индикатор степени фракционирования (возможно, более применим к экологическим исследованиям термин «привнесения» чуждого для экосистемы загрязнителя) регистрируемых радионуклидов в исследуемых пробах. Сопоставление результатов по различным видам ядерных взрывов (большой мощности на коралловой поверхности, воздушных, наземных, подземных с выбросом, ка-муфлетных), опубликованных до объявления моратория на проведение ядерных испытаний, рекомендовано в [8, 10] вести по рекуррентным формулам тройной индексации, взаимоувязывающим между собой коэффициенты фракционирования радионуклидов при выборе различных опорных пар. Это позволило систематизировать данные по изучению всех видов проведенных ядерных испытаний, увязать наклоны линий регрессии анализируемого (г) и опорных (к. и]) радионуклидов в виде системы коэффициентов Ь^ с последующим формированием приведенного в таблице перечня наиболее значимых антропогенных ЗВ.
2.2. Регламент экологического мониторинга. Мировая практика рекомендует частоту проводимых наблюдений и отбора проб на содержание ЗВ: для атмосферы — от 1 до 5 дней; атмосферных осадков — один раз в декаду или месяц; снежного покрова — один раз в год (интегральная проба в период весеннего снеготаяния); поверхностных вод и взвеси — шесть раз в год (в характерные гидрологические периоды); донных отложений — один раз в год (в летнюю межень);
Таблица
Сводка значений коэффициентов обогащения элементов литосферы К, наклонов линий регрессии Ь. 137 144 коэффициентов фракционирования для проведенных до объявления моратория на ядерные испытания взрывов
Элементы Hg > As, Sb, Mo > Cr, Cd, Zn > Fe, W > Co,Th, Sc,Cs,Br
Коэффициенты обогащения 20,0 6-5 3,4-2,9 2,2-1,5 1,2-0,6
Радионуклиды 137Cs+137mBa> 89Sr> 90Sr + 90Y > 91Sr+91Y,103Ru, 106Ru, 134Cs > 95Zr+95Nb,144Ce, 147Nd
Наклоны линий регрессии, Ьг.137.144 1,00* 1,14-0,66 1,02-0,44 0,53-0,30 0,00*
* Отражает факт выбора цезия-137 и церия-144 в качестве опорной пары радионуклидов при проведении регрессионного анализа (п. / П144) / (п137 /п144) и определении коэффициентов фракционирования для г-го радионуклида.
почвы — один-два раза в год (весна-осень); биоты — два раза в год [1].
Мониторинг откликов биоты (флоры и фауны) на антропогенное загрязнение ориентирован на установление коэффициента размножения видов при различном загрязнении среды для каждого ЗВ приоритетного перечня [1]. Для близких к фоновым значениями контролируемым показателем состояния биологического вида выбирают не зависящий от плотности коэффициент размножения вида (интегральную характеристику ответной реакции биоты). Подпрограмма биологического мониторинга должна включать [1, 11]: оценку текущего состояния биоты (повторяющиеся с некоторой периодичностью замеры показателей размножения некоторых видов); прогноз ответных реакций (установление зависимости чувствительности биоты к антропогенным ЗВ) и контроль биоты полевыми методами; т. е. реализация экологического мониторинга предполагает выполнение трех перечисленных взаимосвязанных подпрограмм. Для простейших организмов, бактерий и водорослей таким показателем может служить относительный прирост численности разреженной культуры; для мхов, лишайников и высших растений — относительный прирост биомассы. Уровни загрязнения анализируемых сред (воздуха, воды, почвы) должны соответствовать текущему фоновому состоянию загрязнения региона. При выборе тестового вида рекомендовано учитывать распространенность вида в экосистеме региона, его чувствительность к воздействию загрязнений; характер контактов с КПС; роль в экосистеме района. Рекомендована следующая частота тестирований в год [1]: для простейших микроорганизмов, бактерий, водорослей (по одному виду) — 12 тестов относительного суточного прироста численности; мхов и лишайников — по одному тесту относительно прироста биомассы за год; для высших растений — 4 теста. Устойчивая тенденция достоверного изменения контролируемого показателя должна свидетельствовать об изменении состояния популяции контролируемого вида в регионе при фиксируемых различных уровнях загрязнения. Воздействие антропогенной деятельности на состав и соотношение элементов почвенной фауны, отдельные биоиндикаторы — концентраторы различных элементов, почвенные организмы должно стать важнейшим объектом экологического мониторинга. Целесообразны: двухступенчатая система мониторинга — на уровне беспозвоночных; периодические 3 раза в сезон) почвенно-зоологические обследования типичных мест биоты.
В [12] при мониторинге состояния экосистем поверхности суши рекомендовано: тщательное изучение энергетического баланса и запаса вещества экосистемы; определение в экосистеме количества присутствующего органического вещества, канала попадания в почву, расхода и поглощения другими организмами биоты. Необходимо регистрировать основные ЗВ в жизненно важных частях экосистем (например, концентрации серы и тяжелых металлов в экосистеме соснового леса: хвое, лишайнике, подстилке, верхнем слое почвы и земляных червях); детально исследовать почвенный
и растительный покров для связи изучаемой экосистемы с более крупными биогеофизическими формациями. В атмосфере предложено [13] контролировать содержание: хлорсодержащих пестицидов ДДТ, других полихлорбифенилов (далее — ПХБ), тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий, железо), кальция, магния, натрия, алюминия; в атмосферных осадках: ионов БО^, Ш3", МН4+, К+, Са2+, Mg2+, Р043-, радионуклидов и /»^-показателя. Исследуемые экосистемы флоры: леса, луга, засушливые зоны, водные, горные и островные экосистемы, урбанизированные участки местности. Доминирующими звеньями экосистемы в целом должны быть завершающие трофические цепи: основные хищники (птицы, рыбы, млекопитающие), травоядные животные, растения, земляной червь, верхний (1 см) слой почвы и почвенный профиль, различные группы растительности (деревья, кусты, трава, мох), почвенные организмы, отложения; на вершине трофической пирамиды — человек, подверженный совокупному воздействию всех присутствующих в трофических звеньях НЭФ и ЭОФ.
Аналогично в задачи комплексного экологического мониторинга морей и океана должны входить: систематический анализ, наблюдения и прогноз термодинамических процессов и процессов распространения антропогенных примесей, определяющих экологическую обстановку в океане; влияние свойств и динамики океана на тепло-, газообмен с атмосферой, глобальный круговорот тепла, влаги и различных химических соединений. Геохимическая и/или геофизическая составляющие должны системно оценивать и прогнозировать: уровни загрязнения морских экосистем; скорости поступления ЗВ в акватории, их содержание в морской воде, накопление во взвешенном веществе, донных отложениях, биоте; скорости удаления из морской воды за счет биогенной седиментации и микробного метаболизма. Биологическая составляющая — биологические последствия антропогенного загрязнения и других негативных воздействий; выявление «критических» факторов воздействия и наиболее уязвимых звеньев биотической составляющей морских экосистем. Перестройки в сообществах и популяциях, вызываемые антропогенным загрязнением, могут носить острый характер в результате масштабного воздействия (аварийные разливы нефти с судов, выносы реками значительного количества загрязняющих веществ и т.п.) либо хронический — при небольших, но длительно действующих факторах загрязнения. Оптимальную категорию гидробионтов для этих целей составляют [4, 6]: морская микрофлора (обладающая высокой скоростью размножения, многообразием типов физиологической активности); молодь нейстонного сообщества (заселяющая приповерхностный микрослой океана, где сконцентрированы ЗВ); макро и мезофауна бентоса (многие формы которого интегрируют эффекты воздействия за длительный промежуток времени); морские водоросли в приливных зонах и шельфовых областях. Система биологических показателей мониторинга океана должна охватывать перечисленные основные составляющие морской биологической экосистемы.
При осуществлении экологического мониторинга необходимо знать: гидрометеорологический режим акватории; представительность биотических популяций; особенности распространения ЗВ. На основании этой информации — формировать оптимальную систему наблюдений и отбора проб (частота, представительность, сезонность и т.д.). На рисунке приведен вариант принципиальной схемы мониторинга антропогенных изменения КПС среды, ответной реакции флоры и фауны — основных факторов совокупного воздействия на организм человека.
2.3. Установление критических звеньев биоаккумуляции в элементах биосферы. Содержание ЗВ в КПС определяет степень экологического воздействия природных и антропогенных источников. В радиоэкологическом мониторинге основные источники радиоэкологического воздействия: радионуклиды естественного происхождения, глобальных выпадений ядерных взрывов и газо-аэрозольных выбросов ТОО ядерного топливного цикла. Основные естественные источники облучения: фон космических излучений, присутствующие в КПС уран и торий в почве и/или радий в воде [14, 15]. Антропогенный постоянный источник загрязнения атмосферы: радионуклиды от атмосферных испытаний ядерного оружия в периоды 1954-1958 и 1961-1962 гг. После 1963 года геофизики отмечают постепенное снижение уровней радиоактивного загрязнения приземной атмосферы, эпизодически нарушаемое стратосферными «подпитками» китайских ядерных взрывов в атмосфере 1964-1980 гг. [16, 17], выбросами техногенных аварий/катастроф [18, 19]. Влияние ТОО на радиоактивное загрязнение воздуха при нормальной эксплуатации отмечено эпизодическим присутствием в атмосфере следовых количеств радионуклидов техногенного происхождения. По многолетним наблюдениям Росгидромета за радиационной обстановкой на территории России и сопредельных государств, концентрации техногенных радионуклидов в атмосфере в 106-109 раз ниже регламентированных нормами радиационной безопасности и существенно (в 103—105 раз) ниже уровней естественного фона, т.е. они с большим запасом (в 102-105 раз) удовлетворяют радиационно-гигиеническим нормам по НРБ-99/2009 (СанПиН 2.6.1.2523-09) и экологическим (сравнение с естественным фоном) критериям.
Все источники потенциального радиоактивного загрязнения окружающей среды ПАТЭС сконцентрированы на плавучем энергоблоке (далее — ПЭБ). Полный цикл работ по обращению с открытыми, закрытыми и другими источниками ионизирующего излучения, потенциальные ядерно и радиационно опасные операции на ПАТЭС проводят только на ПЭБ. На ПЭБ расположены оборудование и устройства: приема новых (необлученных) тепловыделяющих сборок (далее — НТВС); перегрузки ядерного топлива; обеспечения режима длительного хранения; выдачи отработавших тепловыделяющих сборок (далее — ОТВС); реализации технологических процессов обращения с ядерными материалами. На территории береговой площадки (далее — БП) осуществление
ядерно и радиационно опасных технологий не предусмотрено. Радиоактивное воздействие на КПС БП ПАТЭС и окружающую местность возможно лишь в результате нештатных ситуаций на ПЭБ. При нормальной эксплуатации ПЭБ основной канал возможного поступления радиоактивных веществ в КПС в районе размещения ПАТЭС — атмосферные выбросы, в основном, короткоживущих радиоактивных газов (41Аг, инертные радиоактивные газы-ИРГ, йоды) от системы спецвентиляции ПЭБ. Выход долгоживущих радиоаэрозолей отсутствует. Однако при разработке противоаварийных мероприятий обязательным порядком подлежит учету опыт особенностей распространения аэрозолей от АЭС, взаимодействия выбрасываемой парогазовой струи АЭС с аэрозолями: а) концентрации имеющих газообразных предшественников радионуклидов максимальны в ближней зоне в секторе преимущественных ветров; б) вероятность регистрации радионуклидов станционного происхождения резко падает с удалением (менее 6-8% на расстоянии более 10 км); в) распространение следовых количеств 1311 и коррозионных радионуклидов прослеживали до расстояний 35-50 км [2, 20]. Наиболее опасные из радиоактивных нуклидов: осколочные радиоактивные изотопы 9(^г, 8^г,137С8,1311,140Ба + 140Ьа; нуклиды наведенной активности; тритий и другие наиболее летучие. В дальних зонах (удаленных от места аварии/ взрыва на сотни и тысячи километров) радиоактивные выпадения могут охватить обширные территории, облучению могут быть подвергнуты большие контин-генты населения, биоты. Дозовые нагрузки на организм человека в дальних зонах будут формировать: внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака аварии (или струи газов); внешнее облучением от радиоактивных выпадений, внутреннее облучение при ингаляционном поступлении летучих радионуклидов из облака/струи; внутреннее поступление радионуклидов с водой и пищей с загрязненной территории [1, 2, 16-20]. Радиоактивное загрязнение гидросферы, по данным радиационного мониторинга уровней удельной активности техногенных радионуклидов в поверхностных водах в районах АЭС, в 102-103 раз ниже уровней вмешательства (УВ) по НРБ-99/2009 (установлены из условия непревышения дозовой квоты в 10% от годового предела дозы). Совокупные потенциальные дозовые нагрузки на организм человека необходимо оценивать по всем средам с учетом всех каналов воздействия радионуклидов, т.е. с учетом их прохождения по трофическим цепям (см. рис.).
Ежегодные данные радиационного мониторинга о содержании радионуклидов в компонентах сельскохозяйственной продукции в районах некоторых АЭС позволяют сделать вывод об отсутствии значимого влияния штатных выбросов АЭС на радиоактивное и химическое загрязнение контролируемых компонентов агроэкосистем, связанных пищевой цепочкой с человеком [20]. По результатам многолетних наблюдений [21], для Билибинской АЭС удельный вес выбросов, сбросов, бытовых и производственных отходов был в пределах, соответственно, 0,0004, 0,041
Мониторинг
источников
затрязнения
Терригенный сток
Физический
И
геохимический мониторинг
К
Мониторинг
факторов воздействия (по группам)
Атмосферный перенос
Углеводороды (нефтяные, подициклические ароматические: ПАУ. 6енз(а)пирен (БАП), рН. БПК5.ХПК
Выбросы и сбросы объектов экономики (промышленность, сельское хозяйство, строительство, коммунальное хозяйство, разработка месторождений и т.д.),
X
Хлорсодержащие углеводорода, пестициды.
минерализация, полихлорбифенилы (ПХБ). биогенные вещества
Тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, железо), ионыК+, Са2+, М§2+, РО43- детергеты, фенолы
Газообразные вещества (Б02? СОь N02,...), пыль, радиоактивные газы и аэрозоли
Биологический мониторинг
л
V
н
о ™ я л у а
0 « м-е
л о о
1 Я
у
г
с; О
г у
Э 2 >> я ^ 2 V
а
о
с ,
а
о ей
«а
Ч о о а: Си о
Гидрофауна
Микрофауна, водные беспозвоночные (нейстон, зоопланктон, перифитон. бентос)
Пресноводные и морские крупные беспозвоночные, мелкие рыбы
Рыбоядные
птипы, промысловые рыбы
Гидрофлора
Микрофлора, водные беспозвоночные
гидробионты фитопланктон
Придонные водоросли
Почвенная микрофауна (почвенные беспозвоночные, дождевые черви, щелкуны и их личинки, диполоподы и др. членистоногие, хищные жужелицы, чернотелки)
Почвенная микрофлора (почвенные отложения, бактерии, актиномицеты, грибы, простейшие микроорганизмы)
Тараканы, чернотелки, полярные грызуны (лемминги)
Шотоядные хищники, травоядные животные, олень
Мхи. лишайники, трава, кустарники
Лиственная, хвойная древесная растительность
Индикаторные виды
Количественные показатели развития
Соотношение ведущих видов
Соотношение скорости продукции ' и деструкции органического вещества
Рис. Вариант принципиальной схемы мониторинга антропогенного изменения окружающей среды
и 1,211 в общих объемах показателей антропогенного воздействия по Чукотскому автономному округу.
Выявление критических биологических звеньев, воздействующих на человека, возможно по результатам многофакторного анализа последствий совокупного многолетнего радиационного воздействия НЭФ и ОЭФ. Для наземных обитателей основной вклад в дозу определяют их образ жизни, внешнее облучение от земной поверхности. Вклад внутреннего облучения достигает в среднем до 20% общей дозы, формируемой содержанием радионуклидов в локальных КПС. Получаемые многими беспозвоночными и микроорганизмами повышенные дозы — прямое следствие их непосредственного контакта с почвой. При нормальной эксплуатации первичная доза облучения от выбросов небольшого количества газообразных радионукли-дов41Ag,14C,3H, следов1311 в зоне самой станции не превысит 1% допустимой [22]. Для водных организмов наиболее высокие дозы облучения от естественных радиоактивных источников характерны для придонных обитателей, подверженных облучению накопленными в донных отложениях радионуклидами. Процессы накопления существенно повышают вероятность определения искусственных радионуклидов в компонентах биоты по сравнению с КПС. Регистрируемые в почве, траве, хвое, других компонентах наземной биоты ближней зоны АЭС концентрации долгоживу-щих90Sг,3H,137Сs, следовые количества выбрасываемых техногенных радионуклидов (54Мп,60Со,952г,106Яи) существенно (в 10 и более раз) меньше накопленных в природе; содержание техногенных радионуклидов в рыбе водоемов-охладителей АЭС ниже допустимых нормативов. Исследователи отмечают незначительное непосредственное влияние выбросов/сбросов АЭС при штатной эксплуатации на радиоактивное загрязнение наземной и гидро-биоты в сравнении с природным радиационным фоном [2, 14, 20].
Анализ радиационных аварий указывает на значительно более высокие дозы облучения, получаемые природной биотой при сравнении с человеком, особо заметные в первые периоды после радиационных аварий при фиксировании очень высоких уровней
Литература
1. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. 2-е изд., доп. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.
2. Крышев И.И., Сазыкина Т. Г. Радиоэкологическая обстановка в биосфере и реальность ее оптимизации // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». 2009. Т. 1, № 2. С. 203212.
3. Израэль Ю. А., Воронская Г. Н., Колесникова В. Н. и др. Мониторинг атмосферы — обоснование приоритетности загрязнителей, оценка фоновой региональной и глобальной составляющих загрязнения // В кн.: «Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем». Л.: Гидрометеоиздат, 1978. Т. 1. С. 7-18.
4. Израэль Ю.А., Ровинский Ф. Я., Филиппова Л. М. Комплексный мониторинг фонового загрязнения и его экологических эффектов в биосферных заповедниках / Первый Международный конгресс по биосферным заповедникам 26 сентября — 2 октября 1983 // В кн.: «Концепция биосферных заповедников СССР». М., 1983. С. 117-132.
5. Сорокин В.И., Старостина Е. С., Цыбиков Н. А. Обеспечение комплексной безопасности северных регионов // Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. 2017. Т. 7. № 1 (12). С. 63-76.
облучения организмов короткоживущими радионуклидами в наиболее загрязненных районах. Как следствие, отмечены различные радиобиологические эффекты: гибель и повреждение крон сосны и березы; сокращение численности млекопитающих и почвенных беспозвоночных; нарушение воспроизводства рыбы в наиболее загрязненных озерах; изменение видового состава и численности почвенной фауны. В дальнейшем, за исключением зоны так называемого «рыжего леса» Чернобыльской АЭС, получившего летальные дозы свыше 100 Гр, экосистемы сохранили жизнеспособность и на большей части радиоактивных следов происходило их восстановление, постепенное восстановление численности популяций почвенной фауны и мышевидных грызунов за счет мигрантов. Для основной массы диких животных на территории чернобыльского радиоактивного следа, угнетающего действия ионизирующего излучения на популяционном уровне, не установлено. Аналогичные закономерности были отмечены для установленных по распространению радионуклидов137С8,134С8,13^ по радиоактивно загрязненным прилегающим обширным участкам морских акваторий после аварии на АЭС Фукусима-1 [19, 21]. Обобщенные оценки радиационных рисков генотоксических эффектов для населения от различных источников ионизирующего излучения в подвергшихся радиоактивному загрязнению регионах в результате деятельности объектов ядерного комплекса, исследования территорий и акваторий арктических морей и устьев сибирских рек позволили сделать вывод, что уровни радиационного риска от деятельности объектов ядерного комплекса России значительно ниже (в 103-104 раз) величины химического риска, обусловленного загрязнением КПС угольными электростанциями [2, 18, 19]. Однако реализация ориентированных на эксплуатацию ядерных объектов национальных проектов объективно ставит вопрос о совершенствовании радиационного мониторинга — важнейшей базовой составляющей планируемого к перспективному развертыванию радиоэкологического мониторинга в зонах воздействия ТОО.
(Продолжение цикла статей следует)
6. Семенов С.М., Филиппова Л. М. Прогнозирование состояния биоты в системе экологического мониторинга // В кн.: «Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Труды II Международного симпозиума». Л., 1982.
7. Федоров В. Д. Оценки приоритета в ряду загрязнителей // В кн.: «Всесторонний анализ окружающей природной среды. Труды III Советско-американского симпозиума». Л.: Гидрометеоиздат, 1978. С. 138-145.
8. Израэль Ю.А., Стукин Е.Д., Цыбиков Н. А. Радиоактивное загрязнение горных пород и фракционирование радиоактивных нуклидов при камуфлетных подземных ядерных взрывах // Труды Международной конференции «Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий». Москва, 5-6 декабря 2005 г. Т. 2. Радиоактивное загрязнение окружающей среды после ядерных взрывов и аварий. Мониторинг, базы данных, поля загрязнений и их динамика. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. С. 185-199.
9. Крокер Г., Кавахара Ф., Фрейлинг Э. Корреляция результатов радиохимических определений радиоактивных продуктов в силикатных породах // В кн.: «Радиоактивные выпадения от ядерных взрывов». М.: Мир, 1968. С. 54-63.
10. Израэль Ю. А. Радиоактивные выпадения после ядерных взрывов и аварий. М.: Прогресс-погода, 1996. 354 с.
11. Федоров В. Д. Принципы организации биологического мониторинга // В кн.: «Изучение загрязнения окружающей природной
среды и его влияния на биосферу. Материалы совещания по проекту № 14 программы ЮНЕСКО "Человек и биосфера"». Ташкент, 3-7 мая 1978 г Л.: Гидрометеоиздат, 1979. С. 8-14.
12. СекиХ. Мониторинг эфтрофикации методом исследования динамики микробного поглощения растворенной в воде органики // В кн.: «Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Труды II Международного симпозиума». Л., 1982.
13. Ниомаркан М.К., Фридвальски Л., Сас Я. Использование хвои сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) для определения содержания двуокиси серы в воздухе // В кн.: «Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Труды II Международного симпозиума». Л., 1982.
14. Коган Р.М., Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1991. 232 с.
15. Крышев И.И., Рязанцев Е. П. Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России. М.: ИздАТ, 2000. 384 с.
16. Иванов А.Б., Красилов Г. А., Логачев В. А., Матущенко А. М., Сафронов В. Г. Северный полигон Новая Земля. Радиоэкологические последствия ядерных испытаний. М.: ГИПЭ, 1997. 85 с.
17. Махонько К.П., Павлова Л. Н. Радиоактивные продукты в атмосфере СССР от китайских ядерных взрывов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001.137 с.
18. Израэль Ю.А., Вакуловский С. М., Ветров В. А., Петров В. Н., Ровинский Ф. Я., Стукин Е. Д. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 298 с.
19. Алексахин P.M., Булдаков Л. А., Губанов В. А. и др. Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры / Под общ. ред. Л.И. Ильина и В. А. Губанова. М.: ИздАТ, 2001. 752 с.
20. Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС / Под ред. К. П. Махонько. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 264 с.
21. Системный анализ причин и последствий аварии на АЭС «Фукусима-1» / Арутюнян Р. В., Большов Л. А., Боровой А. А., Велихов Е. П.; Ин-т проблем безопасного развития атомной энергетики РАН.— М.: 2018.— 408 с.
22. Ежегодные отчеты по экологической безопасности по итогам 2008-2018 гг. Филиал АО «Концерн Росэнергоатом» «Билибинская атомная станция», 689450, г. Билибино. E-mail: BILNPP@CHKOTKA. RU
Сведения об авторах
Зверьков Виктор Александрович: инж.-математ., магистр делового администрирования, ООО «АтомПроект-ЭнергоСервис» (ООО «АПЭС»), первый зам. ген. дир. 109382, Москва, ул. Люблинская, 141, оф. 224. e-mail: vzverkv@mail.ru
Каганов Валерий Михайлович: к. м. н, доц., ФГБУ «ГНИИИ ВМ» МО РФ, с. н. с. 111250, Москва, 1 Краснокурсантский пер., 7. e-mail: gniiivm_@mil.ru
Фалеев Михаил Иванович: к. полит. н., засл. спасат. РФ, Государственный центральный аэромобильный спасательный отряд МЧС России (Центроспас), помощник нач. отряда.
140180, Московская обл., г. Жуковский, ул. Спасателей, 1. e-mail: od_camo@mail.ru
Цыбиков Николай Александрович: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), вед. н. с. научно-исслед. центра. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. e-mail: csi430@yandex.ru
Шкатулов Петр Филиппович: ООО «АтомПроектЭнерго-Сервис» (ООО «АПЭС»), зам. ген. дир. 109382, Москва, ул. Люблинская, 141, оф. 224. e-mail: apes@apes.su
Information about authors
Sverkov Victor A.: Mathematical Engineer, Master of Business Administration, LLC «Atom Project Energy Service», First Deputy General Director.
141, office 224, Lublinskaya str., Moscow, 109382, Russia. e-mail: vzverkv@mail.ru
Kaganov Valerij M.: Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, State Research Test INstitute of Military Medicine Ministry of Defense of the Russian Federation, Senior Researcher.
7, 1 Krasnokursantsky, 111250, Moscow, Russia. e-mail: gniiivm_@mil.ru
Faleev Mikhail I.: Candidate of Political Sciences, Honored Rescuer of the Russian Federaration, State Central Airmobile Rescue Team of the Russian Emergencies Ministry (Tsentrospas), Assistant Squad Leader.
7, Davydkovskaya str., Moscow, 121352, Russia. e-mail: od_camo@mail.ru
Tsybikov Nikolay A.: All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies, Leading Researcher of the Research Center.
7, Davydkovskaya str., Moscow, 121352, Russia. e-mail: csi430@yandex.ru
Shkatulov Petr Ph.: LLC «Atom Project Energy Service», Deputy General Director.
141, office 224, Lublinskaya str., Moscow, 109382, Russia. e-mail: apes@apes.su
Издания ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)
Авторы, название URL
Воронов С.И. и др. Актуальные проблемы формирования культуры безопасности жизнедеятельности населения. XXI Международная научно-практическая конференция по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Ногинск, 17-18 мая 2016 г. Сборник докладов http://elibrary.ru/item.asp?id=2б49бб52
Акимов В.А. и др. ВНИИ ГОЧС: комплексные решения проблем безопасности (40-летию института посвящается). В 4 т. Т. 1. Исторический очерк http://elibrary.ru/item.asp?id=2733б754
Акимов В.А. и др. ВНИИ ГОЧС: комплексные решения проблем безопасности (40-летию института посвящается). В 4 т. Т. 2. Очерки и воспоминания http://elibrary.ru/item.asp?id=27408б87
Акимов В.А. и др. ВНИИ ГОЧС: комплексные решения проблем безопасности (40-летию института посвящается). В 4 т. Т. 3. Научные статьи http://elibrary.ru/item.asp?id=27408б4б
Акимов В.А. и др. ВНИИ ГОЧС: комплексные решения проблем безопасности (40-летию института посвящается). В 4 т. Т. 4. Фотолетопись http://elibrary.ru/item.asp?id=2733б750
