Вторинний підйом радіоактивних аерозолів при виконанні агротехнічних операцій, осушенні водойм, лугових і лісових пожежах

Краткое описание

УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ РАДІОЛОГІЇ НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ
(УкрНДІСГР НУБіП України)

На правах рукопису

Процак Валентин Петрович

УДК 504.574.614.630.631

Вторинний підйом радіоактивних аерозолів при
виконанні агротехнічних операцій, осушенні водойм,
лугових і лісових пожежах

21.06.01 екологічна безпека

Дисертація
на здобуття вченого ступеню
кандидата технічних наук

Науковий керівник
доктор біологічних наук,
Кашпаров Валерій Олександрович

Київ 2009

ЗМІСТ
ВСТУП 4
РОЗДІЛ 1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ.. 2
1.1. Особливості чорнобильських радіоактивних випадінь. 2
1.2. Фізико-хімічні характеристики чорнобильських гарячих частинок. 2
1.2.1. Мікроскопічний аналіз. 2
1.2.2. Радіонуклідний склад. 2
1.2.3. Дисперсний склад. 2
1.3. Вторинний вітровий перенос радіоактивних аерозолів. 2
1.4. Аеральне забруднення рослин. 2
1.5. Вторинний підйом радіонуклідів при пожежах в зоні відчуження. 2
1.6. Вторинний вітровий підйом радіонуклідів з донних відкладень осушених водойм.. 2
РОЗДІЛ 2 МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ. 2
2.1. Визначення активності радіонуклідів методом гама-спектрометрії 2
2.2. Інструментальне визначення вмісту 90Sr в чорнобильських паливних частинках. 2
2.3. Оцінка дисперсного складу чорнобильських паливних частинок. 2
2.4. Визначення концентрації радіоактивних аерозолів. 2
2.5. Визначення дисперсного складу радіоактивного аерозолю.. 2
2.6. Визначення дисперсного складу пилових частинок. 2
2.7. Визначення вагової концентрації аерозолів. 2
2.8. Визначення інтенсивності осадження радіоактивних випадінь. 2
2.9. Визначення гранулометричного складу ґрунту. 2
2.10. Умови проведення експериментальних досліджень. 2
РОЗДІЛ 3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ВТОРИННОГО ПІДЙОМУ РАДІОАКТИВНОГО АЕРОЗОЛЮ... 2
3.1. Вторинний підйом чорнобильських радіонуклідів при виконанні агротехнічних операцій 2
3.1.1. Параметри радіоактивного аерозолю при виконанні агротехнічних операцій. 2
3.1.2. Вплив сільськогосподарських польових робіт на аеральне радіоактивне забруднення дезактивованого населеного пункту. 2
3.1.3. Оцінка внеску пилопереносу радіоактивних речовин у вторинне забруднення території при виконанні агротехнічних операцій. 2
3.1.4. Оцінка впливу агротехнічних операцій на аеральне забруднення рослинності. 2
3.1.5. Аеральне забруднення рослинності в природних умовах. 2
3.2. Вторинний підйом радіоактивних аерозолів при пожежах у лугових та лісових біоценозах зони відчуження ЧАЕС.. 2
3.2.1. Вибір та опис експериментальних майданчиків. 2
3.2.2. Запаси радіонуклідів на експериментальних майданчиках. 2
3.2.3. Параметри, що визначались під час експериментів, та використане обладнання.. 2
3.2.4. Схеми експериментів. 2
3.2.5. Концентрація радіонуклідів у повітрі, їх випадіння та дисперсний склад при пожежах. 2
3.2.6. Параметри вторинного підйому та осадження радіоактивного аерозолю.. 2
3.2.7. Вторинний підйом та перенос радіонуклідів після пожеж. 2
3.3. Вторинний вітровий підйом радіонуклідів з донних відкладень осушених водойм зони відчуження 2
3.3.1. Радіоактивне забруднення осушених донних відкладень в точках спостереження. 2
3.3.2. Авторадіографічні дослідження зразків донних відкладень водойми-охолоджувача ЧАЕС. 2
3.3.3. Вимірювання концентрації, інтенсивності осадження і дисперсного складу радіоактивних аерозолів в місцях досліджень. 2
3.3.4. Аналіз параметрів вторинного вітрового переносу радіоактивних аерозолів з донних відкладень осушених водойм зони відчуження. 2
ЗАКЛЮЧНА ЧАСТИНА... 132
ВИСНОВКИ... 140
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ. 143
ДОДАТОК .160

ВСТУП

Аварія на ЧАЕС стала причиною найбільшої техногенної радіаційної катастрофи в історії людства. В результаті якої в навколишнє середовище було викинуто 68 т опроміненого ядерного палива у вигляді дрібнодисперсних радіоактивних частинок, що складає 3-4 % напрацьованої на момент аварії активності 4-го енергоблоку ЧАЕС [18]. Крім цього, значна частина летючих радіонуклідів (ізотопи І 20-50 %, ізотопи Cs 12-30 %) вивільнилась з аварійного реактора у вигляді парогазової компоненти викиду [[i]]. Змінні в часі метеорологічні умови та тривала динаміка викиду сформували складну картину радіоактивного забруднення великих територій [8].
Актуальність теми. Відсутність у перші роки достатніх знань про властивості і поведінку чорнобильських радіоактивних випадінь не дозволяла в повній мірі коректно оцінювати екологічний ризик, особливо в ближній зоні аварії, прогнозувати вплив радіоактивного забруднення на навколишнє середовище, а також оптимізувати контрзаходи, що застосовувалися.
Забруднення значних територій, в тому числі і сільськогосподарських угідь, складною радіонуклідною композицією потребувало вивчення екологічної обстановки на даних територіях, зокрема оцінки параметрів пилопідйому і вторинного вітрового переносу радіоактивних речовин (РР) як в природних умовах, так і при техногенному впливі на забруднений ґрунт, та пов’язаних з цим процесів вторинного забруднення дезактивованих населених пунктів та рослинності.
Окрему значи

Список литературы

1. Визначена залежність концентрації чорнобильських радіонуклідів у повітрі, інтенсивності їх випадінь і дисперсного складу аерозолів від відстані до лінійного джерела пилоутворення (різна сільськогосподарська техніка) та типу виконуваної агротехнічної операції. Найбільш значимим фактором, що впливає на концентрації радіонуклідів у повітрі (варіації до 103 разів), є вологість ґрунту. Експериментально встановлено, що вже через два роки після аварії не спостерігається значимих відмінностей у вторинному переносі радіонуклідів, що випали в складі паливних частинок і в конденсаційній формі.
2. Експериментально показано, що пилоутворення і вітровий перенос радіоактивних речовин у природних умовах на протязі року при нормальних метеоумовах є співставним з переносом радіоактивних речовин при веденні сільськогосподарських робіт і складає менше 0.1 % в рік від запасу радіонуклідів на одиниці площі. Таким чином, вторинне пилоутворення і вітровий перенос РР при веденні сільськогосподарської діяльності на забрудненій території при нормальних метеоумовах суттєво не впливає на перерозподіл радіоактивного забруднення і не вносить значимого вкладу в аеральне забруднення дезактивованих населених пунктів, що розміщені поруч. Внесок аерального забруднення рослинності 137Cs в природних умовах на дерново-підзолистих ґрунтах вже через декілька років після аварії не перевищує 10 %.
3. Дослідження пилоутворення як в природних умовах, так і при веденні сільськогосподарських робіт на радіоактивно забруднених територіях, показало, що питома активність пилу є суттєво вищою за питому активність ґрунту (до 10 разів). Встановлено, що найвищі значення концентрацій радіонуклідів у повітрі досягаються на причіпних знаряддях та при певних агротехнічних операціях. Найбільше значення вторинного підйому радіонуклідів (відношення концентрації в повітрі до щільності забруднення ґрунту) в зоні дихання с.-г. робітників було зафіксоване при садінні картоплі на сіялці за гусеничним трактором ДТ-75 (3.6·10-6 м-1), а найменше (4.0·10-9 м-1) в герметизованій кабіні колісного трактора К-700 при оранці ґрунту з вологістю 20 %. Проведені дослідження показали, що герметизація кабін тракторів зменшує концентрацію пилу в повітрі робочої зони механізаторів в 10-100 разів, а радіоактивних речовин в 5-8 разів в порівнянні з звичайними кабінами. AMAD радіоактивних аерозолів в зоні дихання с.-г. робітників при проведенні реальних агротехнічних операцій на типових ґрунтах Полісся, як правило, знаходиться в діапазоні розмірів 10-20 мкм. При певних умовах респірабельна частина радіоактивності в аерозолі може досягати 50 %.
4. Встановлено, що при веденні сільськогосподарської діяльності на полях зі щільністю забруднення 137Cs < 550 кБк·м-2 (15 Кі·км-2) інгаляційне надходження 137Cs для с.-г. робітників за консервативними оцінками не перевищить допустимого рівня надходження через органи дихання 2000 Бк·рік-1. Основну інгаляційну небезпеку представляє наявність в повітрі трансуранових елементів, що представлені паливною компонентою радіоактивного забруднення.
5. В результаті проведення активних експериментів у зоні відчуження встановлено, що при реальних лугових пожежах коефіцієнт вторинного підйому для радіонуклідів 137Cs і 90Sr варіює в межах 10-6 ÷ 10-5 м-1, а для ізотопів плутонію - 10-7 ÷ 10-6 м-1 (при розрахунку щодо щільності забруднення паливного матеріалу). Вищенаведені значення будуть нижчими на два порядки величини, якщо розрахунки проводити відносно загальної щільності забруднення території. Для лісової пожежі коефіцієнти вторинного підйому всіх радіонуклідів складали 10-7 ÷ 10-6 м-1 при розрахунку відносно паливного матеріалу, і 10-8 ÷ 10-7 м-1 при розрахунку відносно загального забруднення.
6. Показано, що незважаючи на значне підвищення концентрації радіонуклідів у повітрі, лугові та лісові пожежі не ведуть до суттєвого перерозподілу радіоактивного забруднення в локальному масштабі, а наявність інгаляційної небезпеки при пожежах у Чорнобильській зоні пов’язана із забрудненням екосистем ТУЕ.
7. Вперше експериментально показано, що до цього часу в донних відкладеннях водойми-охолоджувача основна маса радіонуклідів міститься в матриці паливних частинок, які не зазнали значних змін з моменту аварії на ЧАЕС через нейтральні умови навколишнього середовища та дефіцит кисню.

8. Вперше експериментально встановлено, що вторинний вітровий перенос різних радіонуклідів із осушених ділянок водойм 30-км зони відбувається в однакових фізико-хімічних формах, що значно спрощує прогнози атмосферного переносу радіоактивних аерозолів з осушених ділянок водойми-охолоджувача ЧАЕС. Коефіцієнти вторинного вітрового підйому для всіх радіонуклідів є близькими і складають величину близько 6·10-10 м-1. Отримані результати відповідають загальноприйнятим величинам для ґрунтів 30-км зони ЧАЕС, 10-10 ÷10-9м-1.