Глава 18
Радиоактивное загрязнение

Радиоактивное загрязнение биосферы представляется одним из важнейших видов воздействия человека при его производственной деятельности в современных условиях, поэтому необходимо еще раз вернуться к его рассмотрению. В целом этот вид загрязнения представляет собой превышение естественного уровня содержания в окружающей среде радиоактивных веществ. Оно может быть вызвано испытаниями ядерного оружия, ядерными взрывами и утечками радиоактивных компонентов в результате аварий на атомных электрических станциях, на предприятиях по производству и обогащению ядерного топлива и ядерных боеприпасов при их транспортировке, при разрушениях на транспортных средствах с ядерным двигателем (надводные и подводные суда, космические аппараты и т. п.), на предприятиях по захоронению ядерных отходов, в исследовательских лабораториях, при добыче радиоактивных руд и т. д. В частности, при авариях на АЭС особенно резко увеличивается загрязнение среды радионуклидами (стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 и др.).

В настоящее время, по данным Международного агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ), число действующих в мире реакторов достигло почти 430 при их общей электрической мощности более 320 ГВт (примерно 17% мирового производства электроэнергии). На рис. 78 показаны действующие в мире АЭС и их доля в общем объеме вырабатываемой электроэнергии. Больше всего АЭС в США, затем следует Франция, страны СНГ, Англия, Япония и т. д. Однако мировое

323

Рис. 78. Количество действующих АЭС в мире и их доля в общем объеме
вырабатываемой электроэнергии:
1- число действующих реакторов; 2 - доля вырабатываемой электроэнергии

лидерство принадлежит Франции, АЭС которой вырабатывают 75% требуемой ей энергии (Хафель, 1990 г.). По общему признанию, ядерная энергетика, при условии строжайшего выполнения необходимых требований, в определенной мере более экологична, чем теплоэнергетика, поскольку исключает вредные выбросы в атмосферу (зола, диоксиды углерода и серы, оксиды азота и др.), а также не уничтожает невозобновляемые запасы горючих полезных ископаемых. Так, во Франции быстрое наращивание мощностей АЭС позволило в последние годы значительно уменьшить выбросы диоксида серы и оксидов азота в

324

Рис. 79. Размещение АЭС (1), пунктов захоронения РАО (2), исследовательских
реакторов (3) (Булатов, 1996)

секторе энергетики соответственно на 70 и 60%. Однако, на наш взгляд, на данном этапе развития научных знаний, технологий, образцов техники и оборудования, образования, квалификации персонала АЭС существует опасность не просто радиоактивных загрязнений, а глобальных ядерных катастроф, чему уже есть примеры. Представляется, что мировому сообществу необходимо согласиться о моратории на сооружение новых АЭС хотя бы на ближайшие 25 - 50 лет, для обеспечения научных и технологических исследований по безопасности ядерной энергетики (рис. 79).

Тем не менее в Японии для стабилизации энергообеспечения страны в ближайшие два десятилетия намечается построить около 46 новых АЭС, что удовлетворит 43 % ее энергопотребностей. Это при условии высокой сейсмоопасности, колоссальной плотности населения, концентрации опасных производств делает затею с атомной энергетикой в Японии безрассудной и опасной для всего мира. Достаточно напомнить, что в январе - феврале 2000 г. на ядерных предприятиях Японии было две аварии.

Постепенно мировое сообщество под влиянием общественного мнения, и особенно ядерных аварий, начинает в целом сокращать наращивание мощностей ядерной энергетики.

Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. по своим глобальным последствиям является крупнейшей экологической катастрофой в

325

истории человечества. Суммарный выброс радиоактивных продуктов в атмосферу оценивается в 77 кг (для сравнения - при взрыве атомной бомбы над Хиросимой было выброшено 740 г радионуклидов), причем большая часть их сконцентрировалась в радиусе 300 - 400 км от АЭС. Около 70 % выброса радиоактивных веществ попало на территорию Беларуси. Искусственными радионуклидами была загрязнена значительная часть европейской территории СНГ площадью более 100 тыс. км²; загрязнение затронуло Польшу, Литву, Латвию, Эстонию, Финляндию, Швецию, Германию, Австрию, Румынию, Венгрию, Молдову, Болгарию и значительную часть европейской территории России. В состав радиоактивных осадков вошло около 30 радионуклидов с периодом полураспада от 11 ч (криптон-85) до 24 100 лет (изотопы плутония).

Особенно сильное воздействие на природные экосистемы сказалось в радиусе 30 км от разрушенного реактора, где полностью исключена деятельность человека. В этой зоне сильно пострадали хвойные леса (в основном из сосны обыкновенной), которые, как известно, наиболее чувствительны к радиации по сравнению с лиственными породами. Площадь погибших сосновых лесов составила более 600 га, а пораженных - 15 тыс. га. Произошло значительное загрязнение радионуклидами (стронций-90, цезий-137 и др.).

Огромны экономические потери от Чернобыльской катастрофы: долгосрочное изъятие из хозяйственного оборота 144 тыс. га сельхозугодий, 492 тыс. га лесов, затраты на дезактивацию, на отселение жителей, охрану и т. п. В пострадавших районах резко повысилась заболеваемость анемией, сердечно-сосудистыми, легочными болезнями, раковыми опухолями, усилились вспышки инфекций, резко уменьшились показатели рождаемости. Отмечены случаи мутаций у домашних и диких животных и растений.

Прошло почти 15 лет с момента Чернобыльской катастрофы, однако ее последствия все более ощутимы. Особую угрозу для человека представляет изотоп йода - 131, в общем-то с малым периодом полураспада, но создающий значительную дозу облучения примерно в течение одного месяца после своего образования. При попадании в организм человека он концентрируется в щитовидной железе. В зонах радиационного загрязнения с уровнем более 1 Ku/км² у взрослых и детей отмечались симптомы "чернобыльской болезни": головная боль, сухость во рту, увеличение лимфоузлов; возросли случаи рака гортани и щитовидной железы. Этот изотоп нанес колоссальный радионуклид-ный "йодный" удар по населению огромной части Европы, что, кстати, не было должным образом оценено экспертами МАГАТЭ.

Приведенные данные должны быть учтены при планировании развития энергетики и проектировании новых АЭС. Возможно, эти АЭС и необходимы, но только при условии обеспечения абсолютного

326

уровня безопасности. Однако для установления этого уровня нужны специальные и очень кропотливые исследования. По этому поводу В.А. Яблоков (1995 г.) отмечает: "Надо организовать глубокие (и честные!) научные исследования по влиянию радиации на живую природу и человека на базе уникальных ситуаций, данных нам трагической историей... Эти данные нужны не только России, они нужны всему мировому сообществу, чтобы объективно оценить масштабы радиоактивного загрязнения" (по В.А. Вронскому, 1996, с. 260 - 262).

Влияние радиации на живые организмы действительно еще далеко не изучено, хотя использование ядерной энергии и свойств радиоактивных элементов осуществляется человеком очень и очень активно и, на наш взгляд, без оглядки, безрассудно.

Известно, что в малых дозах радиация сказывается на биоритмике в связи с расстройством работы органов, которые частично разрушаются в составляющем их органическом веществе. Под действием радиации происходит изменение изотопного состава атомов, входящих в живое вещество, что приводит к функциональным расстройствам.

Слишком большие дозы радиации (летальные) действуют комплексно, в том числе с полным или частичным разрушением информации в эпифизе, следствием же последнего может быть разрушение тканей, наблюдаемое при облучении, в том числе клеток крови и костного мозга.

Повышенная радиация ускоряет течение биологического времени, тем самым внося рассогласованность временной структуры организма. Пониженный естественный радиационный фон может выборочно (по отношению к определенным тканям и органам) замедлять обменные процессы, т. е. приводить к временной разбалансировке биосистем. В отличие от гравитации, радиация меняет скорость протекания реакций только в ограниченном пространстве биосистем, охватывая только облученные участки. Можно предположить, что к тому моменту, когда человек научится управлять скоростью этих реакций, он сможет бороться и с радиационными поражениями.

Известно, что радиация обладает сильнейшей мутагенностью. Индикатором проблем, вызванных радиоактивным облучением, обычно бывают нарушения в кроветворной системе, что обусловлено относительно коротким периодом жизни клеток крови, в результате чего у них быстрее происходят изменения мутационного вида, иными словами, просто быстрее проявляется результат радиационного поражения.

Необходимо особо отметить, что радиация является одним из важнейших регуляторов жизненных процессов на Земле. Изменение радиационной обстановки на планете может привести к таким мутациям у человека, которые сделают невозможным дальнейшее развитие его жизни. Безвредных для биосферы ядерных технологий в настоящее время не существует. Кроме того, на наш взгляд, радиоактивность

327

Рис. 80. Центры радиоактивного загрязнения и потенциально опасные объекты
(Булатов, 1996):

1 - места испытаний ядерного оружия; 2 - производство и демонтаж ядерного оружия; 3 - базы, место отстоя и ремонта судов с ядерными реакторами; 4 - ядерные полигоны; 5 - крупнейшие хранилища РАО

чужда жизненным процессам в известных нам формах жизни при протекании этих процессов в гомеостатических условиях. Воздействие радиоактивности меняет гомеостаз системы и функционирование отдельных организмов, зачастую мутагенным путем. Возникшие мутации могут закрепляться в наследственной информации и затем, в виде адаптации, изменять видовой состав экосистем. Данные изменения могут иметь как прогрессивный, так и регрессивный характер, что соответствующим образом отражается на более высоких иерархических уровнях жизни на планете.

Уже накопленные в биосфере к сегодняшнему времени проблемы в связи с радиоактивным загрязнением будут сказываться на протяжении ближайших трехсот лет. Именно поэтому мы считаем, что одной из важнейших экологических проблем, стоящих перед человечеством, является необходимость свертывания всех радиоактивных программ, полный демонтаж всех ядерных энергетических установок, а также утилизация радиоактивных отходов.

Качественное представление о масштабах пораженности территории бывшего СССР долгоживущими радиоактивными изотопами, а также о потенциальной радиационной опасности можно составить на основе материалов, опубликованных в книге В.И. Булатова "Россия

328

Рис. 81. Подземные ядерные взрывы в бывшем СССР, проводившиеся в мирных
целях за пределами ядерных суперполигонов (Булатов, 1996)

радиоактивная" (1996). Эти данные представлены на рис. 80, 81 (Паничев А.М., Гульков А.Н., 1999, с. 155-158).

Энергетический кризис, который якобы сильно затормозит развитие цивилизации в случае демонтажа атомных электростанций, не более чем злонамеренный околонаучный миф. Даже существующих запасов нефти на Земле (уже разведанных и пока неизвестных) с учетом современного уровня потребления хватит, по меньшей мере, на 200 лет, что дает огромный запас времени для поиска других экологичных источников энергии, главным из которых было, есть и будет Солнце.

Следует кратко упомянуть о естественной радиоактивности, которая присуща некоторым геологическим телам. К ним следует отнести руды радиоактивных элементов, которые залегают в относительно концентрированных рудных телах или россыпях и обладают присущей им радиоактивностью той или иной интенсивности. Кроме того, отдельные горные породы обладают повышенной относительно других естественной радиоактивностью. К их числу относят, например, некоторые граниты и им подобные породы. Естественная радиоактивность создает определенный радиационный фон, в условиях которого осуществляются жизненные процессы приуроченных к ним экосистем. Радиоактивность прежде всего влияет на процессы преобразования элементов в организме - ядерное превращение (?!) путем изменения изотопного состава атомов. Под действием радиации некоторые

329

превращения не могут реализоваться, что может приводить к патологиям. При этом важно отметить, что в организмах не предусмотрена возможность компенсации подобных нарушений. Естественный фон радиоактивности очень важен, он сильно влияет на генетический статус организмов, в который изначально закладываются барьеры уровня радиации, соответствующие радиационному фону в месте формирования организма. Если организм, "генетически скорректированный" на один уровень радиации, попадает в условия, где имеются повышения этого уровня, то происходит либо разрушение биосистемы, либо ее мутация. Именно поэтому районы с повышенным уровнем естественного радиационного фона всегда были местами активного видообразования. Для разных людей (генетически сформировавшихся в условиях различного радиационного фона) допустимые нормы радиации различны. По переносимости радиации их отличие может выражаться сотнями процентов (Паничев А.М., Гульков А.Н., 1999, с. 149).

В коммунальных условиях внешнее облучение может практически полностью определяться радиоактивностью строительных материалов.- это уже упомянутый выше гранит, который используется в виде плит, блоков, бутового камня, щебня; пемза, а также цемент, при производстве которого использовались глинозем, фосфогипс и кальций - силикатный шлак, обладающие довольно высокой удельной радиоактивностью. Отмечены случаи, когда в бетонные изделия попадали вещества в сильной радиоактивностью. В закрытых и непроветриваемых помещениях продукты распада урана и тория (в том числе радон) накапливаются и создают высокие уровни радиации. •

Уран и другие радионуклиды могут в значительных количествах выбрасываться в атмосферу при работе ТЭЦ, котельных, автотранспорта. Это связано с тем, что различные угли и нефти иногда характеризуются повышенной радиоактивностью на базе ураноносности. Площадь такого радиоактивного загрязнения может быть обширной.

В настоящее время радиационная обстановка в России определяется глобальным радиоактивным фоном, наличием загрязненных территорий вследствие Кыштымской (1957 г.) и Чернобыльской (1986 г.) аварий, испытаний ядерного оружия, эксплуатацией урановых месторождений, ядерного топливного цикла, судовых ядерно-энергетических установок, региональных хранилищ радиоактивных отходов, а также аномальными зонами ионизирующих излучений, связанных с земными ( природными) источниками радионуклидов.

Динамика воздействия земных источников радиоактивного излучения на человека определяется периодами полураспада естественных радионуклидов и изменением во времени, пространстве и контрастности аномальных радиационных зон в результате процессов привноса, выноса, миграции и отложения излучателей под влиянием природных и антропогенных факторов. Учет совместного действия вышеуказанных процессов связан с большими техническими и методическими

330

трудностями. В таких случаях следует использовать выявленные закономерности поведения газообразных, жидких и твердофазных радионуклидов в "многоэтажных" системах ландшафтов (приземная атмосфера, поверхностный сток, почвенно-растительный покров, зона аэрации и подземные воды).

Наибольшим радиусом рассеяния от источника радиации обладают устойчивые газообразные и хорошо растворимые в воде радионуклиды (цезий - 137, стронций - 90, йод - 131 и др.).

Накопление их происходит на геохимических барьерах разного рода (химическом, сорбционном, восстановительном и др.) в бессточных водоемах (озера, водохранилища), долинах рек и заболоченных низинах, у аэродинамических барьеров (рифтовые зоны и протяженные глубинные разломы, лесные массивы на водоразделах) и в подземных водах, являющихся одним из конечных резервуаров накопления компонентов загрязненного поверхностного стока и радиоактивных атмосферных осадков. Поступление радионуклидов по зонам разломов в подземные воды и вышеуказанные природные среды имеют пульсационный характер, вследствие чего могут иметь место залповые выбросы радиоактивных элементов в окружающую среду.

Мониторинг показал, что концентрация радона в подпочвенном воздухе и приземной атмосфере имеет способность повышаться в зимний период, что объясняется замерзанием вод зоны аэрации, улавливающих глубинные летучие компоненты (Пронин А.П., 1996, с. 265-266).

Серьезную проблему воздействия радиации на биосферу представляют радиоактивные отходы. К ним относятся побочные биологически или технически вредные вещества, которые содержат образовавшиеся в результате деятельности человека радионуклиды. Радиоактивные отходы опасны прежде всего тем, что содержащиеся в них радионуклиды могут рассеиваться в биосфере и вызывать различные генетические изменения в клетках живых организмов, в том числе и человека. Они классифицируются по различным признакам: агрегатному состоянию, по периоду полураспада, по удельной активности, по составу излучения и т. д. (рис. 82).

Среди радиоактивных отходов по агрегатному состоянию наиболее распространенными считаются жидкие, возникающие на АЭС, радиохимических заводах и исследовательских центрах. Значительны также количества твердых радиоактивных отходов, в частности в реакторах АЭС общей электрической мощностью 1 ГВт за год образуется 300 - 500 м³ твердых отходов, а от переработки облученного топлива еще 10 м³ высоактивных, 40 м³ среднеактивных и 130 м³ низкоактивных отходов.

Во многих странах, имеющих АЭС и радиохимические заводы по производству плутония, накопились значительные количества радиоактивных отходов. В настоящее время на территории России суммарная

331

Рис. 82. Классификация радиоактивных отходов (РАО)
по различным признакам

активность незахороненных отходов составляет более 4 млрд. Ки, что равняется 80 "Чернобылям". В Великобритании отходы атомной промышленности к 2000 г. составили (тыс. м3): высокой активности - 5, средней активности - 80, низкой активности - 500. Много отходов образуется при переработке отработавшего ядерного топлива (таких предприятий в России - 16).

Как отмечает А.В. Яблоков (1995), пока не решена проблема радиоактивных отходов и не видно приемлемых путей ее решения. Сейчас используются безнадежно устаревшие методы обращения с радиоактивными отходами: высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, средне - и низкоактивные разбавляются и распыляются, загрязняя окружающую среду. Наиболее приемлемый вариант решения проблемы радиоактивных (и высокотоксичных!) отходов - это захоронение их на значительную глубину в земную кору. Так, высокоактивные отходы чаще всего хранят в наземных и подземных емкостях (шахты, штольни, преимущественно в залежах каменной соли, скважинах в монолитных скальных породах т. п.).

На территории России есть крупные центры по утилизации жидких радиоактивных отходов и их захоронению (Челябинск-65, Красноярск-26 и др.). К сожалению, существующие методы обезвреживания (цементирование, остеклование, битумизация и др.), а также сжигание

332

твердых радиоактивных отходов в керамических камерах, как, например, на НПО "Радон", представляют достаточно большую опасность для окружающей среды. На полигоне "Маяк" (под Челябинском) ежегодно образуется до 100 млн. Ки жидких радиоактивных отходов, часть которых попадает в поверхностные и подземные воды - зона загрязнения земель уже составляет около 3 млн. га.

Проблема захоронения со временем может стать еще более острой и актуальной, так как, по данным МАГАТЭ, после 2000 г. более 65 ядерных реакторов АЭС и 260 используемых в научных целях ядерных устройств, у которых срок работы превысит 30 лет, должны быть ликвидированы. По данным экспертов МАГАТЭ, при их демонтаже потребуется обезвредить около 150 млн. кубических футов низкоактивных отходов и обеспечить захоронение более 100 тыс. высокоактивных отходов (В.А. Вронский, 1996 г.).

333