Тема 11. Радіоекологічний моніторинг
На людство постійно впливає природний фон радіоактивного випромінювання. Його джерела поділяють на дві категорії:
– зовнішнє випромінювання (космічне випромінювання, тобто йонізуюче випромінювання, що безперервно надходить на поверхню Землі зі світового простору, сонячна радіація, випромінювання гірських порід земної кори та повітря);
– внутрішнє опромінення, зумовлене природними радіоактивними речовинами, які потрапляють всередину організму з повітрям, водою, продуктами харчування. До них належать радіоактивні гази (радон, торон), що поступають з глибини земних надр, радіоактивні калій, уран, торій, рубідій, радій, які входять до складу харчових продуктів, рослин і води.
Основним радіонуклідом, що формує природне опромінення, є дочірній продукт радію-226 – радон-222. Радіонуклід надходить із ґрунту до атмосфери, найбільша концентрація радону в приземному шарі повітря спостерігається навесні.
Серед природних джерел опромінення виділяють керовану (опромінення, що створюється природними радіоактивними речовинами, присутніми у воді, повітрі, будівельних матеріалах, яке людина може змінювати певними природоохоронними заходами) й некеровану (опромінення, що створюється космічними і земними радіоактивними речовинами, яким людина не спроможна управляти) компоненти.
У XX ст. на людину почали впливати, крім природних, штучні, зумовлені людською діяльністю, йонізуючі випромінювання. На сьогодні до основних антропогенних джерел радіоактивного забруднення навколишнього середовища належать:
1) уранова промисловість, яка займається видобутком, переробкою, збагаченням та виготовленням ядерного палива, основною сировиною для якого є уран-235. Аварійні ситуації можуть виникнути при виготовленні, зберіганні та транспортуванні тепловиділяючих елементів;
2) ядерні реактори різних типів, у активній зоні яких зосереджена велика кількість радіоактивних речовин. За даними Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ), у 26 країнах світу експлуатується 416 ядерних енергоблоків, які виробляють приблизно 16 % усієї електроенергії;
3) радіохімічна промисловість, на підприємствах якої відбувається регенерація відпрацьованого ядерного палива. Вони періодично скидають радіоактивні води, хоча і в допустимих концентраціях. Деяка кількість радіоактивного йоду потрапляє в атмосферу;
4) місця переробки та захоронення радіоактивних відходів, де можливі аварії, спричинені руйнуванням захоронень;
5) використання радіонуклідів у народному господарстві (у промисловості, медицині, геології, сільському господарстві, енергетиці) у вигляді закритих радіоактивних джерел.
Забруднюють навколишнє середовище радіонуклідами радіоізотопні лабораторії, які використовують радіонукліди у відкритому вигляді для наукових і виробничих цілей. Скиди радіоактивних відходів у стічні води навіть у низьких концентраціях протягом певного часу призводять до поступового накопичення радіонуклідів у навколишньому середовищі;
6) ядерні вибухи, що спричиняють радіоактивне забруднення місцевості внаслідок локального і глобального випадання радіоактивних опадів.
Глобальної шкоди довкіллю і людству загалом завдала аварія, яка сталася 26 квітня 1986 року на Чорнобильській АЕС.
Радіоактивний матеріал поширився в атмосфері, розсіявся і випав на поверхню майже всієї Північної півкулі, максимально забруднивши територію України, Росії, Білорусі.
Внаслідок катастрофи на ЧАЕС була забруднена територія 74 районів в 12 областях України загальною площею 6,7 млн. га сільськогосподарських угідь.
Найбільше забруднені були території Київської, Житомирської, Чернігівської, Рівненської, Черкаської та Вінницької областей
Специфіка радіологічної ситуації, що склалася на обширній території після Чорнобильської аварії, полягає в тому, що основною загрозою здоров'ю людини є не променева хвороба, а високі дози додаткового внутрішнього та зовнішнього опромінення, що призводить до розвитку різноманітних захворювань. Внутрішнє опромінення можна зменшити, знижуючи вміст радіонуклідів у сільськогосподарській продукції. Найнебезпечнішими забруднювачами сільськогосподарських угідь і продукції є стронцій-90 та цезій-137. Вони характеризуються високим періодом напіврозпаду та здатністю включатися в харчові ланцюги.
Головним завданням радіоекологічних досліджень є комплексне оцінювання стану екосистеми, включаючи її дію на людину. Воно реалізується у процесі радіоекологічного моніторингу як складової загального екологічного моніторингу.
Радіоекологічний моніторинг – комплексна інформаційно-технічна система спостережень, досліджень, оцінювання й прогнозування радіаційного стану біосфери, територій поблизу АЕС, потерпілих від радіаційних аварій.
Головними завданнями радіоекологічного моніторингу є:
– спостереження та контроль за станом забрудненої радіонуклідами зони, її окремих особливо шкідливих ділянок та пропонування заходів щодо зниження шкідливості;
– моніторинг стану об'єктів природного середовища за одними і тими самими параметрами, які характеризують радіоекологічну ситуацію як у зоні забруднення, так і за її межами;
– виявлення тенденцій до змін природного середовища, спричинених функціонуванням екологічно небезпечних об'єктів і при реалізації заходів, що проводяться на забруднених територіях;
– з'ясування тенденцій до змін стану здоров'я населення, яке проживає на забруднених радіонуклідами територіях;
– інформаційне забезпечення прогнозу радіоекологічної ситуації в забрудненій зоні та країні загалом.
Радіологічний моніторинг реалізують у трьох напрямах: базовий (стандартний), кризовий (оперативний), науковий (фоновий).
Базовий радіоекологічний моніторинг здійснюють за допомогою мережі пунктів спостережень, яка охоплює всю територію країни, включаючи служби радіаційного контролю на ядерному виробництві.
Система кризового радіологічного моніторингу формується на основі діяльності територіальних служб спостереження і контролю радіоекологічних параметрів навколишнього середовища на територіях, де виникли несприятливі радіологічні ситуації.
Науковий радіоекологічний моніторинг реалізують координуючі структури на базі науково-дослідних закладів (підрозділів НАН України), які розробляють методи та програми радіологічних досліджень.
В Україні після катастрофи на ЧАЕС здійснюють радіоекологічний моніторинг основних складових довкілля на різних територіальних рівнях за характерними лише для нашої держави показниками. Так, в зоні забруднення (крім об'єкта «Укриття» та 30-кілометрової зони відчуження) здійснюється радіоекологічний моніторинг у різних напрямах: моніторинг ландшафтно-геологічного середовища з метою отримання базової інформації для оцінювання та прогнозування загальної радіоекологічної ситуації на забруднених радіонуклідами територіях і її впливу на екологічну ситуацію в Україні; моніторинг поверхневих і підземних водних систем; моніторинг природоохоронних заходів та споруд; моніторинг локальних довгочасних джерел реального і потенційного забруднення (об'єкт «Укриття», ставок-охолоджувач, пункти захоронення радіоактивних відходів, пункти тимчасової локалізації радіоактивних відходів); моніторинг біоценозів і заходів щодо використання природних угідь; медичний і санітарно-гігієнічний моніторинги.
Комплексний радіоекологічний моніторинг ґрунтується на інформації, отриманій внаслідок здійснення базових видів радіаційного моніторингу, яку використовують для вивчення об'єктів природно-техногенного середовища за допомогою спеціальних методів дослідження. Основними складовими радіоекологічного моніторингу є ядерно-радіаційний моніторинг, радіогеохімічний моніторинг, моніторинг поверхневих водних систем, радіогідрогеологічний моніторинг.
Ядерно-радіаційний моніторинг. Його забезпечує система спостережень і контролю за станом потенційно небезпечних радіаційних об'єктів, до яких відносять АЕС, а також об'єкт «Укриття». В Україні у межах програми технічної допомоги Європейського Союзу «TACIS» з 1994 р. створюється система радіаційного моніторингу ГАММА, широко впроваджена в європейських країнах. Реалізація першої стадії цього проекту передбачає створення мережі трьох постів радіаційного моніторингу на територіях навколо Рівненської, Запорізької та Інчалінської (Білорусь) АЕС.
Основними завданнями системи ГАММА є виявлення значних перевищень рівнів радіаційного фону на підконтрольних територіях, оповіщання відповідальних осіб про такі перевищення і забезпечення їх інформацією, необхідною для проведення захисних заходів.
Система ГАММА-1 на території України включає національний центр (інформаційно-кризовий центр ІКЦ), розташований в Мінекобезпеки, і два локальні центри (у містах Рівне та Запоріжжя). Окрім того, до складу системи входять 27 постів контролю потужності дози гамма-випромінювання, встановлених в зоні Рівненської АЕС; 11 постів контролю потужності дози гамма-випромінювання, встановлених у зоні Запорізької АЕС; 1 пост автоматичного контролю альфа- і бета-активності аерозолів, розміщений на відстані 5 км від Рівненської АЕС; 1 автоматичний пост контролю гамма-активності води на Рівненській АЕС; 2 автоматичні пости метеоконтролю (на Рівненській та Запорізькій АЕС ).
Інформація про дози опромінення радіоканалами надходить від датчиків до локальних центрів, а далі спеціально виділеними телефонними каналами передається в національний центр. Міністерство з надзвичайних ситуацій України та обласні підрозділи міністерства в містах Рівне і Запоріжжя також мають доступ до інформації системи ГАММА-1 у режимі реального часу (режим on-line).
Ядерно-радіаційний моніторинг має важливе значення для оцінки ймовірності виходу радіонуклідів з диспергованого реакторного палива в навколишнє середовище. Його завданням також є контроль за станом ядерно-радіаційних об'єктів і напрацювання заходів щодо зниження ступеня їх шкідливості, оцінювання і прогнозування радіаційної обстановки на об'єктах природного середовища.
Радіогеохімічний моніторинг. Він є основним джерелом отримання регулярної і системно-організованої інформації про просторовий розподіл радіоактивних, зокрема техногенних, елементів або їх ізотопів і закономірності їх мобілізації, транзиту, локалізації та фіксації. З метою реалізації цього моніторингу оцінюють радіоекологічний стан природно-техногенних систем різних рівнів за допомогою гамма-зйомки території: на національному рівні (масштаб 1:1 000 000–1:500 000) оцінюють радіоекологічну ситуацію загалом по країні; регіональний рівень (масштаб 1:200 000–1:100 000) охоплює великі природно-територіальні комплекси або їх частини в природних адміністративних межах; локальний рівень (масштаб 1:50 000–1:25 000) – займається вивченням міських агломерацій особливо забруднених районів; на детальному рівні (масштаб 1:10 000–1:2000) оцінюють окремі райони міських агломерацій та інші природно-техногенні комплекси вищих порядків. Для його здійснення формують регулярну мережу точок спостережень, які дають змогу з достатньою повнотою охопити елементи довкілля, що вивчаються, та охарактеризувати їх з допустимою достовірністю.
На основі отриманої інформації складають карти щільності поверхневого забруднення ґрунтів цезієм-137, стронцієм-90, одержують окремі дані про забруднення однорічної та багаторічної рослинності.
Моніторинг однорічної рослинності дає змогу встановити сезонні коливання концентрацій радіовуглецю і у такий спосіб достатньо точно реагувати на зміну радіоекологічної ситуації в районах діючих атомних станцій. Він сприяє відстеженню радіаційного забруднення довкілля протягом довгих періодів.
Моніторинг поверхневих водних систем. Основною причиною здійснення цього виду моніторингу було потрапляння великої кількості радіоактивних опадів у водозбори рік Прип'ять, Десна, Дніпро, які є основними водними артеріями водосховищ Дніпровського каскаду.
Установи НАНУ, Міністерства охорони здоров'я, гідромету відповідно до програми радіологічного моніторингу гідросфери басейну Дніпра здійснюють спостереження за всім каскадом Дніпровського водосховища, Чорним морем та усіма основними ріками України: Дніпром, Прип'яттю, Південним Бугом, Десною, Тетеревом, Ужем, а також у місцях водозаборів з підземних джерел.
Радіогідрогеологічний моніторинг. Спочатку для спостережень за підземними водами використовували сільські шахтні колодязі та діючі водозабірні свердловини. У 1986–1987 рр. у зв'язку з організацією пунктів захоронення та пунктів тимчасової локалізації радіоактивних відходів, переважно в межах 5-кілометрової зони були пробурені свердловини, які інформували про найшкідливіші радіаційні об'єкти. У 30-кілометровій зоні проводяться режимні спостереження на гідрогеологічних постах, дренажних та осушувальних системах, на певних ділянках ґрунту, свердловинах.
Достовірність і точність отриманої у процесі радіологічного контролю інформації забезпечує його системність. Система радіаційного контролю передбачає виконання таких послідовних етапів: вимірювання рівня радіації на місцевості (польова радіометрія, дозиметрія), відбір проб і підготовку їх до дослідження, визначення радіоактивності експресними методами, радіохімічний розподіл радіонуклідів, радіометрію виділених радіонуклідів, розрахунок активності. Методи радіаційного контролю поділяють на радіометричні, радіохімічні, спектрометричні. Як правило, використовують перші дві групи методів.
Контрольні запитання
1 Які Ви знаєте основні джерела радіоактивного забруднення?
2 Що таке радіоекологічний моніторинг?
3 Основні завдання радіоекологічного моніторингу?
4 Які є види моніторингу за радіоактивним забрудненням?