Мониторинг трития в природных водах Союза Советских Социалистических Республик (России)

Катрич Иван Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук, чл.-корр. РАН, Матишов Дмитрий Геннадиевич,

На основе результатов натурных исследований по мониторингу трития в природных водах СССР и России за период 1970-2006 гг.:

- Выявлена устойчивость распределения концентраций трития в атмосферных осадках и на этой основе получены аналитические зависимости, описывающие пространственно-временные закономерности распределения трития в атмосферных осадках и речных водах на территории СССР от глобального источника, позволяющие рассчитывать среднегодовые концентрации трития в атмосферных осадках в любом пункте территории СССР и России (в пределах 25⁰-135⁰ в.д.; 35⁰-70⁰ с.ш.) с ошибкой не более 30 % по измерениям концентраций трития в каком-либо одном пункте;

- Рассчитаны выпадения глобального трития на территорию СССР и России и оценен коэффициент стока трития с речными водами в омывающие моря;

- На основе полученных аналитических зависимостей пространственного распределения глобального трития в атмосферных осадках (на примере Москвы) показана возможность выявления локальных источников трития и оценки их вклада в наблюдаемую концентрацию трития в атмосферных осадках;

- Предложена методика расчета запаса техногенного трития в море и на этой основе определены запасы и балансовые составляющие запасов трития в Азовском, Черном, Каспийском, Балтийском, Белом, Баренцевом и Карском морях. Различия в величинах запасов, рассчитанных по предлагаемой методике, с величинами запасов, полученных на основе экспериментальных данных, не превышают 20 %;

- На основе балансовых расчетов показано, что Азовское (в 1960-1961 гг. и в 1965-1984 гг.) и Балтийское (в 1979-1982 гг.) моря явились одним из источников поступления трития в атмосферу;

- Выявлено влияние речных вод на распределение концентраций трития в поверхностных водах Черного, Каспийского, Белого и Карского морей, а для Черного моря - также влияние притока вод из Мраморного моря;

- Оценено содержание трития в водных объектах на территории СССР и России, подвергшихся влиянию аварии на ЧАЭС;

- Оценена степень загрязнения тритием природных вод в районах расположения ряда радиационно-опасных объектов: РТП «Атомфлот», НВ АЭС; ПО «Маяк».

Выносятся на защиту следующие положения:

· Выявленные пространственно-временные закономерности распределения трития в атмосферных осадках и речных водах на территории СССР (России).

· Методика расчета запаса и балансовых составляющих запасов трития во внутриматериковых и окраинных морях СССР (России).

· Степень воздействия аварии на Чернобыльской АЭС на содержание трития в природных водах на территории СССР.

· Степень воздействия радиационно-опасных объектов на содержание трития в природных водах в районах их расположения.

Практическая значимость работы. В рамках общегосударственной службы наблюдения и контроля состояния загрязнения природной среды, с непосредственным участием автора, создана система («тритиевая сеть») контроля за содержанием трития в атмосферных осадках и поверхностных водах. В результате работы этой сети получены обширные экспериментальные данные (с 1970 г.) о степени загрязнения тритием природных вод на территории СССР и России; рассчитаны выпадения трития с атмосферными осадками и оценен его сток в окружающие моря. На основе натурных исследований определены запасы трития в Каспийском, Азовском, Черном, Балтийском, Белом, Баренцевом и Карском морях в различные периоды времени. Предложена методика расчета баланса и балансовых составляющих поступления трития в моря и на этой основе оценены запасы и балансовые составляющие запасов трития в Азовском, Черном, Каспийском, Белом и Балтийском морях. Установлено, что основным путем поступления глобального трития в моря является молекулярный обмен с атмосферой и показано, что Азовское (в 1960-1961 гг. и в 1965-1984 гг.) и Балтийское (в 1979-1982 гг.) моря явились одним из источников трития для атмосферы. Оценена среднемноголетняя скорость вертикального водообмена в Черном море на горизонте 200 м. Оценено влияние аварии на ЧАЭС на содержание трития в природных водах. Натурными исследованиями установлено, что содержание трития в природных водах вблизи некоторых РОО (РТП «Атомфлот»; НВ АЭС; ПО «Маяк») на ограниченных территориях значительно повышены по сравнению с глобальным фоном. Данные о содержание трития в атмосферных осадках (по 18 пунктам) общегосударственной системы контроля, до распада СССР, ежегодно направлялись в МАГАТЭ/ВМО и входили в качестве составной части в сводки данных, собранных международной сетью станций. Сведения о содержании трития в природных водах России регулярно представляются для составления Ежегодников: «Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств».

Достоверность положений и выводов диссертационной работы обоснована тем, что все они получены на основе экспериментальных данных. Измерения содержания трития проводились по сертифицированным методикам (включая, ISO-9698:1989/Е/ - Water quality - Determination of tritium activity concentration - Liquid scintillation counting method'). Достоверность экспериментальных результатов измерений трития в природных водах подтверждена интеркалибровкой: Sixth Intercomparison of low-lowel tritium measurements in water (TRIC 2000), Vienna, 2001; межлабораторными сличениями в области измерений активности радионуклидов (интеркалибрация), Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», С.-П., 2008.

Личный вклад автора

· Проведены исследования и установлены (на основе экспериментальных данных) закономерности распределения глобального трития в природных водах СССР и оценена степень их загрязнения тритием.

· Предложена методика выявления локальных источников трития на фоне его глобального распределения и оценки их вклада в суммарную концентрацию.

· Проведены расчеты выпадения трития с атмосферными осадками на территорию СССР и оценен его сток в окружающие моря.

· Предложена методика расчета балансовых составляющих техногенного трития и оценены его запасы в Азовском, Черном, Каспийском, Балтийском, Белом, Баренцевом и Карском морях. Проведены натурные обследования указанных морей в различные периоды времени.

· Оценен сток трития с водосборных площадей рек, впадающих в Арктические моря России.

· Оценено влияние аварии на Чернобыльской АЭС на содержание трития в природных водах.

· Проведены (в соавторстве) натурные исследования содержания трития в ряде районов расположения радиационно-опасных объектов (ПО «Маяк»; РТП «Атомфлот»; НВ АЭС).

Апробация. Основные результаты работы докладывались на:

· Международном симпозиуме «Метеорологические аспекты радиоактивного загрязнения атмосферы», (г. Тбилиси, 1973 г.).

· Заседаниях Координационного научно-технического совещания стран - членов СЭВ по радиоактивным отходам и дезактивации (КНТС-3, г. Москва, 1975 г.) и (г. Братислава, 1979 г.);

· Всесоюзном совещании в Радиевом институте им. Хлопина (г. Ленинград, 1976 г.).

· IV и VI Межреспубликанских семинарах по радиационной безопасности АН СССР (СРБ АН-IV, г. Славско, 1979 г.) и (СРБ АН-VI, г. Одесса, 1983 г.).

· Всесоюзном симпозиуме «Изотопы в гидросфере» (г. Таллин, 1981 г.).

· Научно-техническом совете стран - членов СЭВ (НТС-3) по проблеме «Обеспечение радиационной безопасности при эксплуатации АЭС» (г. Вильнюс, 1982 г.).

· International symposium on environmental contamination following a major nuclear accident (16-20 october 1989, Vienna).

· Международный научный семинар ЯО СССР «Атомная энергетика на море, безопасность и экология» (г. Мурманск, 24-28 сентября 1990 г.).

· I Всесоюзная конференция «Радиационные аспекты Чернобыльской аварии» (г. Обнинск, 1988 г.).

· International Conference on Environmental Radioactivity in the Arctic and Antarctic (Kirkenes, Norway 23-27 august, 1993).

· The Third International Conference on Environmental Radioactivity in the Arctic (Tromso, June 1-5, 1997).

· The 4^th International Conference on Environmental Radioactivity in Arctic (Edinburgh, Scotcand, 20-23 September, 1999).

· The 5 ^th International Conference on Environmental Radioactivity in Arctic and Antarctic (St.-Peterburg, Russia, 16-20 June, 2002).

· Научной конференции (по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах - участниках СНГ, посвященная 10-летию образования Международного совета по гидрометеорологии) (г. Санкт-Петербург, 23-26 апреля 2002 г.).

· The International Conference on Radioecology and Environmental Radioactivity (Bergen, Norway 15-20 June, 2008).

· Международной конференции «Международное сотрудничество по ликвидации ядерного наследия атомного флота СССР», Москва, 16-18 апреля 2008 г.

Публикации по теме диссертации. По полученным в ходе исследования результатам опубликовано 49 научных работ, из них 22 в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК РФ; 1 коллективная монография; 27 статей в других российских и иностранных изданиях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и заключения.

Общий объем 128 стр., в том числе 40 рис., 31 таблица. Список литературы содержит 165 источников.

тритий радиологический чернобыльский природный

Содержание диссертационной работы

Введение. Во введении даны основные характеристики трития. На основе литературных данных рассмотрены основные источники трития и приводятся предпосылки и обоснование актуальности работы, определяются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов работы, защищаемые положения.

В первой главе кратко приведены методы измерения трития.

Вторая глава посвящена выявлению и исследованию закономерностей распределения глобального трития в атмосферных осадках на территории СССР (России). Схема отбора проб на территории СССР (России) приведена на рис. 1. Пункты отбора проб выбирались таким образом, чтобы, по возможности, были охвачены основные климатические регионы страны.

На основе анализа большого массива экспериментальных данных, полученных за период 1972-1982 гг., установлена устойчивость пространственного распределения среднегодовых концентраций глобального трития в атмосферных осадках на территории СССР, несмотря на почти ежегодные инжекции трития в Северном полушарии в рассматриваемый период времени (см. рис. 2).

Рис.1. Схема отбора проб на территории СССР (России):

? - атмосферных осадков, _ - речных вод; 1 - Казахстан, 2 - Украина, 3 - Прибалтика

Рис. 2. Отношение среднегодовой концентрации трития в атмосферных осадках ряда пунктов к среднегодовой концентрации трития на территории СССР: 1 - г. Москва; 2 - г. Новосибирск; 3 - г. Енисейск; 4 - г. Иркутск; 5 - г. Архангельск; 6 - г. Холмск; 7 - г. Петропавловск-Камчатский; 8 - г. Ростов. Для удобства использования рисунка графики для пунктов 4 и 8 смещены вниз на 0,5. Стрелками обозначены даты взрывов.

Устойчивость отношений среднегодовых концентраций трития позволяет определить концентрацию трития С_i в пунктах, в которых не проводятся наблюдения за содержанием трития, по результатам измерений его концентраций в каком-либо одном пункте, например, в г. Салехарде (С_Сал), используя выражение:

(1)

где: - отношение среднегодовой концентрации трития в пункте с координатами ц - широта в градусах, ш - долгота в градусах к концентрации в пункте наблюдения.

Зависимость величины

от долготы, полученная по экспериментальным данным в диапазоне долгот 25⁰-135⁰ в.д. для узких широтных поясов приведена на рис. 3.

Рис. 3. Меридиональное распределение относительных концентраций трития в атмосферных осадках для узких широтных поясов: 1 - 45⁰-50⁰ с.ш. (Львов, Одесса, Ростов, Астрахань, Хабаровск); 2 - 50⁰-56⁰ с.ш. (Лепель, Киев, Казань, Омск, Новосибирск, Иркутск, Сковородино); 3 - 56⁰-62⁰ с.ш. (Скултэ, Пермь, Енисейск); 4 - 62⁰-72⁰ с.ш. (Архангельск, Нарьян-Мар, Салехард, Дудинка, Тура, Якутск).

Из рис. 3 видно, что в узком широтном поясе величина отношения среднегодовых концентраций трития в зависимости от долготы места отбора осадков при движении с запада на восток монотонно возрастает («континентальный эффект») и может быть аппроксимирована прямой линией:

, (2)

где: ц_н - широта пункта наблюдения;

ш_н - долгота пункта наблюдения;

ш_i - текущая долгота (все три величины в градусах).

Затем (примерно после 130⁰ в.д.) идет спад (см. рис. 6), обусловленный влиянием тихоокеанской влаги и может быть аппроксимирован выражением: .

Считая линейной функцией с одним и тем же наклоном в пределах территории СССР в поясе широт 35⁰-70⁰ с.ш., рассмотрим широтное распределение концентраций трития в атмосферных осадках на какой-либо фиксированной долготе (например, на долготе Москвы). Распределение полученных по экспериментальным данным отношений концентраций трития, пересчитанных по выражению (2) на долготу Москвы, приведено на рис. 4.

Рис. 4. Широтное распределение относительных концентраций трития в атмосферных осадках на долготе Москвы

Из рис. 4 видно, что в поясе широт 35⁰-70⁰ с.ш. на территории СССР отношение концентраций трития в атмосферных осадках с изменением широты места отбора осадков изменяется не монотонно, как это имеет место для «долготного» хода, а имеет максимум в районе 52⁰-56⁰ с.ш.

Зависимость величины отношения концентраций трития с изменением широты места отбора атмосферных осадков может быть аппроксимирована следующим выражением:

(3)

Полученные в диссертационной работе выражения (1-3) позволяют рассчитывать с ошибкой не более 30 % среднегодовые значения концентраций глобального трития в атмосферных осадках для любого пункта территории СССР и России в пределах 25⁰-135⁰ в.д.; 35⁰-70⁰ с.ш. по измерениям в каком-либо одном пункте.

Нарушение устойчивости пространственного распределение среднегодовых концентраций глобального трития (см. рис. 2 кривая 1) может свидетельствовать о наличии локального источника (источников) в рассматриваемом пункте, влияние которого сравнимо с глобальным уровнем.

На основе полученных аналитических зависимостей показана возможность (на примере Москвы, рис. 2 кривая 1) выявления локальных источников трития на фоне глобального его распределения. Статистическая обработка результатов измерений среднемесячных концентраций трития в осадках Москвы и в пунктах вокруг Москвы (Калинин, Рязань, Вологда, Горький) показала, что в Москве, кроме глобального источника, существенно сказывается влияние локального источника (источников), действие которых обусловило приращение концентраций трития в атмосферных осадках Москвы до 50 % общей глобальной концентрации за период 1970-1982 гг. Еще более наглядно видно влияние локальных источников трития на его содержание в атмосферных осадках на м/с г. Киева - рис. 5.

Рис. 5. Динамика среднегодовых выпадений трития с атмосферными осадками, осредненных по всей территории (3), на метеостанциях Киева (1) и Москвы (2)

Из рис. 5 видно, что выпадения трития за период наблюдения 1978-1990 гг., в среднем по территории СССР, уменьшились более чем в два раза (с 5,4•10⁹ Бк/км²•год в 1978 г. до 2,4•10⁹ Бк/км²•год в 1984 г. Затем выпадения трития практически стабилизировались на уровне примерно 2,4•10⁹ Бк/км²•год. Вместе с тем, из рис. 5 видно, что за рассматриваемый период времени наличие локальных источников трития в Москве и, особенно в Киеве, существенно влияет на его локальное выпадение с атмосферными осадками. Максимальные значения концентраций трития в среднемесячных атмосферных осадках на метеостанции Киева за рассматриваемый период времени достигали 6,5•10³ Бк/л, что практически равно УВ для питьевой воды по НРБ-99.

Приведены расчеты выпадений трития с атмосферными осадками на территории СССР и России - табл. 1 и 2, которые необходимы для оценки поступления трития в водоемы, на подстилающую поверхность и оценки коэффициентов стока трития с речными водами.

Как видно из приведенных в табл. 1 данных, среднегодовые выпадения трития на территорию СССР, хотя и не монотонно, имеют тенденцию к снижению, и за приведенный период времени уменьшились почти на порядок.

Из приведенных данных табл. 2 видно, что выпадения трития с атмосферными осадками на территории России все еще уменьшаются (хотя скорость уменьшения и замедлилась) и за рассматриваемый период
(1991-2007 гг.) выпадения трития уменьшились примерно в 2 раза.

Таблица 1. Среднегодовые выпадения трития на территории СССР за 1970-1990 гг. (10¹⁶ Бк) [Радиационная…, 1987-1991]

Таблица 2. Среднегодовые выпадения трития на территории России за 1991-2007 гг. (ПБк) [Радиационная…, 1991-2006]

Наряду с атмосферными осадками, поверхностные воды являются важнейшим транспортным звеном в системе круговорота воды в природе.

В третьей главе представлены данные о концентрациях трития в основных реках СССР и России. Расположение пунктов отбора проб речных вод приведено выше на рис. 1, а в табл. 3 представлены среднегодовые концентрации трития, осредненные по основным рекам СССР и России за период 1975-2007 гг.

Таблица 3. Среднегодовые концентрации трития в речных водах, осредненные по основным рекам СССР и России, Бк/л

Результаты определения концентраций трития в речных водах и атмосферных осадках за одновременные сезоны года позволили выявить ряд особенностей временного и пространственного распределения этого изотопа в основных реках СССР и России - рис. 6.

Рис. 6. Меридиональное распределение среднегодовых концентраций трития в атмосферных осадках - 1 и речных водах - 2 на территории СССР за период 1978-1982 гг. в относительных единицах

Установлено, что концентрация трития в речных водах определяется, главным образом, его концентрацией в атмосферных осадках над водосборной площадью реки и временем задержки инфильтрующихся атмосферных осадков в почво-грунтах, через которые осуществляется питание и разгрузка подземных вод в речное русло. Поэтому, так же, как и в атмосферных осадках, содержание трития в речных водах подвержено временным и пространственным изменениям.

Для географического распределения относительной концентрации трития характерно то, что эта величина (- среднегодовое значение концентрации трития в речном стоке, нормированное на среднегодовое значение для всех наблюдаемых рек СССР), осредненная за период 1972-1982 гг., в основном ниже, или близка к единице для рек ЕТС, в то время как для рек Сибири и Дальнего Востока она находится в области значений (1,07-1,74) возрастает в восточном направлении примерно до 130-135 в.д. (рис. 7).

Рис 7. Меридиональное распределение относительных концентраций трития в реках CCCР: 1 - северные реки; 2 - остальные реки

Из общего пространственного распределения концентраций трития в речных водах выделяются значения, полученные для рек Невы и Ангары. Это объясняется тем, что воды этих рек собственно представляют собой сток из таких крупных озер, как Ладожское и Байкал, где формирование изотопного состава определяются спецификой водообмена этих водоемов.

Относительные значения концентраций трития в водах рек СССР, расположенных между 25⁰ в.д. и 130⁰ в.д., могут быть описаны уравнением:

(4)

а для рек, расположенных восточнее 130⁰ в.д. уравнением:

(5)

где: - концентрация трития в i-ой реке;

- среднее значение концентрации по всем обследованным рекам СССР и России.

Максимум концентраций трития в речных водах практически совпадает с положением пространственного максимума концентраций трития в атмосферных осадках (см. рис. 6).

На основе синхронных экспериментальных данных были определены для каждого морского бассейна коэффициенты стока трития, которые вместе с процентным количеством стока трития и его выпадений приведены в табл. 4, из которой видно, что коэффициенты стока трития (отношение количества стекающего трития к выпавшему) иногда значительно отличаются (до 3,5 раз) от коэффициентов стока воды. Такое распределение стока трития может свидетельствовать о том, что для рек, впадающих в Ледовитый океан, происходит поступление в речные воды ранее выпавшего трития, закономерность выпадения которого обусловлена «континентальным эффектом».

Сток ранее выпавшего трития в бассейны морей Ледовитого и Тихого океанов подтверждается и тем фактом, что выпадения трития (табл. 4) на акватории этих бассейнов за период 1978-1989гг. меньше стока трития за тот же период времени.

Таблица 4. Расчетные характеристики выпадения трития с атмосферными осадками и его стока по бассейнам морей

Рассчитан сток трития в моря, омывающие территорию СССР и России. Показано, что около 70 % трития, выпавшего с атмосферными осадками на территорию Советского Союза и России, стекает в моря Северного Ледовитого океана. Показано, что среднее значение коэффициента стока трития в целом по СССР и России за период 1978-1982 гг. оказалось равным 0,47±0,07 и превышало на 25 % коэффициент водного стока.

В четвертой главе представлены данные о степени загрязнения тритием морей, омывающих территорию СССР и России. Показано, что наиболее загрязненными являются замкнутые моря и моря с ограниченным водообменом.

На примере Азовского моря предложена методика расчета баланса и балансовых составляющих запасов техногенного трития в море. Уравнение баланса имеет вид:

, (6)

где - изменение запаса трития в море (Бк);

- количество трития, поступившего в море с атмосферными осадками (Бк);

- количество трития, поступившего в море с речным стоком (Бк);

- количество трития, поступившего из смежного водоема (Бк);

-

количество трития, поступившего в море вследствие обмена влагой между атмосферой и поверхностью моря (Бк);

-

количество трития, вытекающего в смежный водоем (Бк);

-

количество трития, уходящего из моря вследствие обмена влагой между атмосферой и водной поверхностью (Бк);

- искомая концентрация в море (Бк);

- относительная влажность атмосферы;

, , , , , - соответствующие водные составляющие;

- коэффициент фракционирования трития при фазовых переходах.

На основе предложенной методики проведена оценка запасов трития и его балансовых составляющих в Азовском, Черном, Каспийском, Балтийском и Белом морях. Сравнение рассчитанных запасов трития на основе балансовых составляющих с запасами, определенными на основе экспериментальных данных для указанных морей (рис. 8-13) показало, что различие между этими величинами не превышает 20 %. Установлено, что основным путем поступления глобального трития в моря является молекулярный обмен водной поверхности моря с атмосферой. На основе расчетов балансовых составляющих показано, что Азовское (в 1960-1961 гг. и в 1965-1984 гг.) и Балтийское (в 1979-1982 гг.) моря явились одним из источников трития для атмосферы -

Рис. 8. Схема отбора проб и концентрации трития в Азовском море (кБк/м³): 1 - 1973 г.; 2 - 1984 г.

Рис. 9. Концентрация трития в поверхностной воде Черного моря (кБк/м³):1 - 1973 г.; 2 - 1977 г.

Рис. 10. Схема отбора проб и распределение трития в поверхностных водах Каспийского моря: числитель - в 1975 г.; знаменатель - в 1985 г.

Рис. 11. Схема отбора проб и концентрации трития (кБк/м³) в Балтийском море: 1 - 1972 г, 2 - 1980 г.

Рис. 12. Распределение концентраций трития в Белом море (кБк/м³) и в юго-восточной части Баренцева моря

Рис. 13. Распределение концентраций трития (кБк/м³) в Карском море в 1982 г. () и 1992 г.()

рис. 14, т.е. поток трития через границу водная поверхность - атмосфера (в сторону атмосферы - Q_обм^) превышает встречный поток (поступление трития в море за счет молекулярного обмена и с атмосферными осадками - Q_обмv + Q_ос). Показано влияние речных вод на распределение концентраций трития в поверхностных водах Черного, Каспийского, Белого, Баренцевого и Карского морей, а для Черного моря, также влияние притока вод из Мраморного моря.

На основе экспериментальных данных о вертикальном профиле концентраций трития в Черном море, с помощью ящичной модели, оценена среднемноголетняя скорость вертикального движения воды на горизонте 200 м, которая составила примерно 2500 км³/год.

Рис. 14. Отношение оттока трития в атмосферу вследствие молекулярного обмена к суммарному его поступлению из атмосферы вследствие молекулярного обмена и с атмосферными осадками: 1 - Азовское море; 2 - Балтийское море.

Рассчитаны выпадения и сток трития в Арктические моря России
(1978-2000 гг.) - табл. 5. Результаты табл. 5 позволяют заключить, что около 85 % выпадений трития и около 80 % стока трития приходится на водосборные площади Карского моря и моря Лаптевых. Полученные данные подтверждают предположение о стоке ранее выпавшего трития для моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей, поскольку сток трития с водосборных площадей этих морей превышает его выпадения - табл. 5.

Таблица 5. Выпадения трития на водосборный бассейн и его сток в Арктические моря России (1978-2000 гг.)

В пятой главе рассматривается влияние аварии на ЧАЭС на содержание трития в природных водах. Установлено, что в среднем по территории СССР и России концентрация трития в атмосферных осадках в мае 1986 г. возросла примерно в 2 раза по сравнению с маем 1985 г. (табл. 6). В отдельных же пунктах, например, Калининграде, Лепеле, Севастополе концентрация трития в атмосферных осадках в мае 1986 г. превышала соответствующие значения 1985 г. в 3 раза; во Львове, Перми - в 4 раза; Скултэ, Батуми, Астрахани - в 5 раз. Но уже в июне 1986 г. концентрации трития в атмосферных осадках во всех пунктах наблюдения стали такими же, как и до аварии. Отсюда делается вывод, что основное поступление трития в окружающую среду было кратковременным и произошло в момент аварии и сразу же после нее (за время испарения воды из систем реактора и возгонки трития из технологических и конструкционных материалов). В дальнейшем тритий быстро распространился на большие расстояния. Это подтверждается и распределением трития в мае 1986 г. в водохранилищах Днепровского каскада - табл. 7.

Таблица 6. Среднемесячные значения концентраций трития в атмосферных осадках, Бк/л

Таблица 7. Содержание трития в водохранилищах Днепровского каскада в мае 1986 г.

Из данных табл. 7 видно, что распределение концентраций трития по каскаду водохранилищ было неравномерным. Наблюдались равные, порядка 22 Бк/л концентрации трития в Киевском, Каневском и Кременчугском водохранилищах. В остальных водохранилищах, включая Днепровский лиман, концентрации трития были примерно в 2 раза выше. Такое распределение трития по каскаду в мае 1986 г. является подтверждением того, что основное поступление трития произошло в начальный момент аварии, после чего он сравнительно быстро был разнесен на большие расстояния с последующим поступлением его в водохранилища с атмосферными осадками и вследствие молекулярного обмена с водной поверхностью водохранилищ.

В шестой главе приведены сведения о содержании трития в природных водах в районах расположения некоторых РОО:

· В районе расположения РТП «Атомфлот» (рис. 15) в августе -сентябре 1998 г. в сбрасываемых в Кольский залив технологических водах содержание трития составляло (740-1780) Бк/л. В поверхностных водах Кольского залива - (5,6-12,7) Бк/л, что практически равно уровню, обусловленному глобальным источником (1,4-5,6) Бк/л.

Рис. 15. Схема отбора проб в районе РТП «Атом флот»

· Установлено (натурными исследованиями), что в районе расположения НВ АЭС (рис. 16) содержание трития в р. Дон в 2001-2002 гг. практически не отличалось от глобального уровня, в то время, как в подземных водах в ряде наблюдательных скважин и впадающих в р. Дон родниках содержание трития было повышено (на 2-3 порядка), а в отдельных скважинах превышало 1400 Бк/л.

Рис. 16. Схема расположения точек отбора проб в районе НВ АЭС в 2001-2002 гг.

· Наблюдения за содержанием трития в природных водах Челябинской области показали, что значимым источником трития для атмосферы в Челябинской области является район расположения ПО «Маяк». Наибольшие концентрации трития в атмосферных осадках наблюдались в ближайшем к ПО «Маяк» пункте - п. Новогорный (рис. 17).

Повышенные концентрации трития наблюдались и в других водных объектах, включая питьевые воды. Концентрации трития в р. Теча (1998-2005 гг.) превышали региональный фон (единицы Бк/л) примерно на 2 порядка и возрастали со временем. Концентрации трития в р. Теча (пункты Муслюмово, Новый Мост) достигали примерно 600 Бк/л и превышали глобальный уровень для данного региона примерно в 200 раз.

Рис. 17. Среднегодовые концентрации трития в атмосферных осадках Челябинской области

Выводы

В заключении на основании экспериментальных исследований сформулированы основные результаты работы:

1. На основании полученного экспериментального материала о концентрациях трития в атмосферных осадках, реках и морях сделан вывод о том, что концентрации трития в природных водах на территории СССР (России) за период 1970-2007 гг. были ниже уровней, установленных действующими нормативами радиационной безопасности.

2. Установлена устойчивость пространственного распределения среднегодовых концентраций трития, обусловленных глобальным источником, в атмосферных осадках и показано, что меридиональное распределение среднегодовых концентраций глобального трития в атмосферных осадках хорошо аппроксимируется линейной зависимостью. Широтное распределение среднегодовых концентраций глобального трития аппроксимируется экспоненциальной зависимостью, на которую накладывается максимум в поясе широт 52⁰-56⁰ с.ш.

3. Показано, что среднегодовые концентрации трития, обусловленные глобальным источником, в речных водах определяются, главным образом, его концентрациями в атмосферных осадках над водосборной площадью реки. Около 70 % трития, выпавшего с атмосферными осадками на территорию СССР (России), стекает в моря Северного Ледовитого океана.

4. Предложена методика расчета баланса и балансовых составляющих трития в морях и на этой основе проведена оценка запасов трития и его балансовых составляющих в Азовском, Черном, Каспийском, Балтийском и Белом морях. Установлено, что основным путем поступления «глобального» трития в моря является молекулярный обмен между водной поверхностью моря и атмосферой. На основе этих расчетов показано, что Азовское (в 1960-1961 гг. и в 1965-1984 гг.) и Балтийское (в 1979-1982 гг.) моря стали источниками трития для прилегающей атмосферы.

5. Экспериментальные результаты определения содержания трития в природных водах после аварии на Чернобыльской АЭС показали, что основное его поступление в окружающую среду было кратковременным и произошло в первый месяц после аварии. В среднем по территории СССР концентрация трития в мае 1986 г. возросла примерно в 2 раза по сравнению с маем 1985 г.; в отдельных пунктах - до 5 раз. Но уже в июне 1986 г. уровни концентраций трития в атмосферных осадках стали такими же, как и до аварии. Установлено, что концентрации трития в водных системах были более чем на 3 порядка ниже ДК_Б и радиологической опасности не представляли.

6. На основе натурных исследований установлено, что в окрестностях обследованных радиационно-опасных объектах (РТП «Атомфлот», НВ АЭС, ПО «Маяк») концентрации трития в природных водах на ограниченных территориях значительно повышены, по сравнению с глобальным фоном, но не превышали уровень вмешательства (УВ^вода), установленный НРБ-99. Максимальные концентрации трития в атмосферных осадках (до 50 раз выше глобального уровня (единицы - Бк/л)), наблюдались в ближайшем к ПО «Маяк» пункте Новогорный; в реках (до 200 раз выше глобального уровня) - в р. Теча в пунктах Асановский мост, Новый мост, Муслюмово.

Основные публикации по теме диссертации

1. Жигаловская Т.Н., Катрич И.Ю., Рослый Е.И., Малахов С.Г. Некоторые особенности распределения трития в природных водах. // «Труды международного симпозиума, 15-20 октября 1973 г., г. Тбилиси», Л. Гидрометеоиздат, 1975, с. 223-231.

2. Вакуловский С.М., Катрич И.Ю., Малахов С.Г., Рослый Е.И., Чумичев В.Б., Шкуро В.Н. Содержание стронция-90, цезия-137 и трития в Балтийском море в 1972 г. // Атомная энергия, 1975, т. 39, вып. 3, с. 183-185.

3. Вакуловский С.М., Катрич И.Ю., Малахов С.Г., Рослый Е.И., Чумичев В.Б., Шкуро В.Н. Состояние радиоактивного загрязнения Балтийского моря в 1972 г. и Финского залива в 1974 г. // «Труды (КНТС I-3)», Москва, октябрь 1975.

4. Жигаловская Т.Н., Малахов С.Г., Катрич И.Ю., Рослый Е.И. Определение концентраций трития в природных водах. // Тр. «Вопросы атомной науки и техники», сер. Радиохимия, вып. 3, Л., 1976, с. 96-103.

5. Жигаловская Т.Н., Катрич И.Ю., Рослый Е.И. Тритий в осадках над территорией СССР. // Тр. «Вопросы атомной науки и техники», сер. Радиохимия, Л., 1976, с. 111-127.

6. Вакуловский С.М., Катрич И.Ю., Малахов С.Г., Рослый Е.И., Чумичев В.Б., Шкуро В.Н. Стронций-90 и тритий в Черном море в 1973 г. // «Труды ИЭМ, сер. Загрязнение природных сред», М., Гидрометеоиздат, 1977, вып. 6(64), с. 73-76.

7. Вакуловский С.М., Воронцов А.И., Катрич И.Ю., Колосков И.А., Ровинский Ф.Я., Рослый Е.И. Тритий в атмосферных осадках, реках и морях, омывающих территорию Советского Союза. // Атомная энергия, 1978, т. 44, вып. 5, с. 432-435.

8. Вакуловский С.М., Воронцов А.И., Катрич И.Ю., Колосков И.А., Рослый Е.И., Чумичев В.Б. Стронций-90 и тритий в поверхностных водах северной части Тихого океана в 1974 г. // Океанология, 1978, вып. 2, т. 18, с. 244-247.

9. Вакуловский С.М., Воронцов А.И., Катрич И.Ю., Рослый Е.И. Некоторые особенности пространственно-временного распределения концентраций трития в атмосферных осадках на территории СССР. // Метеорология и гидрология, 1979, № 12, с. 62-66.

10. Вакуловский С.М., Катрич И.Ю., Краснопевцев Ю.В., Никитин А.И., Чумичев В.Б., Шкуро В.Н. Пространственное распределение и баланс трития и цезия-137 в Черном море по состоянию на 1977 г. // Атомная энергия, 1980, т. 49, вып. 2, с. 105-108.