Глава VII
МИГРАЦИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ ВО ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ
Разработка плановых мероприятий по радиационной защите населения на территории радиоактивного следа требовала детальных научных данных о вероятных последствиях загрязнения территории, закономерностях миграции радиоактивных изотопов в природных средах и пищевых цепочках животных и человека и решения на этой основе вопроса о возможности сельскохозяйственного использования территории. Без решения этого основного вопроса существование населенных пунктов на территории радиоактивного следа экономически невозможно.
Горизонтальная миграция 90Sr
В миграции и перераспределении химических элементов в биосфере большое значение имеет поверхностный сток воды. Этот же фактор траст ведущую роль в горизонтальной миграции радиоактивных элементов. Кроме того, большое значение в горизонтальной миграции радиоактивных изотопов имеют их физико-химические свойства, время (сезон года) выпадения на земную поверхность, геоморфологические и климатические особенности района.
Основными условиями поверхностного стока являются такие элементы ландшафта, как речные долины, различные микропонижения и котловины бессточных озер.
За счет стока 90Sr с водосборной территории возникает возможность вторичного радиоактивною загрязнения водоемов и других низинных элементов рельефа. Поэтому была изучена горизонтальная миграция 90Sr в различных ландшафтах в зависимости от состояния и хозяйственного использования водосборных бассейнов. Характеристика типичных для радиоактивного следа водосборов приведена в табл. 35.
Как видно из табл. 35, водосборные бассейны сопоставимы между собой по гидрогеологическим (уклон, почвенный покров) и радиационным (плотность загрязнения территории) показателям. Основным различием является процент их залесенности. Большинство лесов смешанные (в основном береза и сосна).
Таблица 35
Характеристика водосборных бассейнов
В табл. 36 приведены материалы по поверхностному стоку воды в паводковый период через 5 лет после аварии с изучаемых водосборов, на которых предварительно определялся запас воды в снеге.
Таблица 36.
поверхностный сток воды с водосборов
Из табл. 36 видно, что максимальные коэффициенты стока воды получены на необлесенных водосборах. На полностью облесенных водосборах сток воды практически отсутствует.
В условиях исследуемого района поверхностный сток воды обусловлен главным образом снеготаянием. Поэтому поверхностная водная миграция 90Sr наблюдалась только в весенний период. Коэффициент стока 90Sr, приведенный в табл. 37, вычисляли по формуле
где Qs — коэффициент стока 90Sr, содержащегося в снежном покрове;
Р—содержание 90Sr в объеме стекшей воды;
P1—содержание 90Sr в объеме снеговой воды на площади.
Таблица 37.
Сток 90Sr с элементарных площадок через 5 лет после аварии
Как видно из табл. 37, максимальный коэффициент стока радиоактивного стронция, выпавшего в зимний период, отмечается на незалесенных площадках. Несмотря на большую плотность радиоактивного загрязнения лесных территорий (по сравнению с безлесными), миграции из них 90Sr с водным стоком в силу специфических особенностей леса нет.
При формировании поверхностного радиоактивного стока на незалесенных территориях леса, расположенные в нижних и средних частях склонов, аккумулируя поверхностный сток воды, обусловливают сорбцию радиоактивного стронция верхними горизонтами лесных почв и проникновение его до грунтовых вод не отмечается.
Таким образом, в процессы горизонтальной миграции вовлекается незначительное количество 90Sr по отношению к запасу его на водосборной территории. Вследствие этого опасность вторичного радиоактивного загрязнения непроточных водоемов и других аккумулирующих элементов ландшафта практически отсутствует. Большую роль в предотвращении миграционных процессов 90Sr (с поверхностным водным стоком) играют лесонасаждения.
Следует полагать, что создание водорегулирующих и противоэрозионных лесонасаждений на территориях радиоактивного загрязнения, а также в санитарно-защитных зонах предприятий может предотвратить поверхностную водную миграцию радиоактивного изотопа.
Вторичное загрязнение непроточных водоемов за счет горизонтальной миграции 90Sr.
Масштабы вторичного загрязнения водоемов 90Sr, поступающим с водосборной территории в непроточный водоем с поверхностным водным стоком, оценивали но данным полевых исследований, выполненных через 7 лет с момента загрязнения.
Фактическое количество 90Sr на водосборе определяли по формуле
где А— запас 90Sr на водосборе, кюри;
ауд—плотность загрязнения почвы водосбора, кюри/км2;
SB — площадь водосбора, км2.
Плотность загрязнения 90Sr территории водосбора определяли путем анализа проб целинной почвы, отбиравшихся на глубину 5 см, так как 70—90% радиоактивного изотопа, выпавшего на поверхность почвы, ко времени наблюдения находилось в данном слое.
Интегральный запас 90Sr в водоеме слагается практически из количества его в водной массе и в донных отложениях. Таким образом, общее количество радиоактивного стронция в водоеме (в кюри) можно выразить формулой Qол=Qила+Qводы.
Исходя из предположения, что плотность выпадения 90Sr на единицу поверхности суши и водного зеркала озера одинакова, был оценен запас этого изотопа в одном из озер следа при данной плотности загрязнения территории (табл. 38), который найден из выражения q=aудSол, где q— расчетный запас 90Sr в озере, кюри; ауд—плотность загрязнения почвы и поверхности озера, кюри/км2; Sол— площадь водного зеркала, км2.
Таблица 38.
Изменение запаса 90Sr на водосборе и в водоеме за счет процессов горизонтальной миграции
Примечание. Площадь водного зеркала (Sоз) 4,5 км2; площадь водосбора (Sв) 14,5 км2; объем воды в озере (V) 9-109 л.
Как видно из табл. 38, фактический запас 90Sr в озере (Qоз) оказался несколько выше расчетного (q). Следовательно, за период, прошедший с момента выпадения до момента наблюдения (7 лет), часть 90Sr переместилась с водосбора в озеро.
Как показали расчеты, увеличение количества 90Sr в озере, обусловленное миграцией его с водосбора, не превышает 50% величины начального загрязнения непроточного водоема. Общий сток 90Sr в озеро с водосбора за 7 лет не превышает 13% первоначального количества, выпавшего на водосборную территорию.
Таким образом, приведенные материалы свидетельствуют о том, что при образовании радиоактивного следа осенью, в бесснежный период, интенсивность горизонтальной миграции 90Sr с водосбора незначительна, и за счет вторичного загрязнения общее содержание 90Sr в непроточном водоеме возросло примерно в 1,5 раза.
В связи с тем что территория радиоактивного следа имела высокий градиент плотности загрязнения 90Sr, концентрация изотона в воде непроточных водоемов, расположенных в различных частях этой территории, также существенно отличалась.
Па основании материалов по содержанию 90Sr в целинных почвах различных участков следа, а также данных о концентрации 90Sr в воде озер был рассчитан коэффициент пропорциональности между содержанием радиоактивного стронция в воде и почве (табл. 39).
Таблица 39
Зависимость между содержанием 90Sr в воде открытых водоемов и плотностью поверхностного загрязнения территории
Как видно из табл. 39, коэффициент -пропорциональности с хорошей надежностью может быть использован при прогнозировании содержания 90Sr в воде открытых водоемов, находящихся в зоне радиоактивного загрязнения. Однако данное числовое значение коэффициента пропорциональности (4,5·10-11) справедливо лишь в условиях установившегося динамического равновесия изотопа в водоеме (t≥1,5 года), когда в донных отложениях содержится 90% его суммарного количества в озере.
При определении степени загрязнения воды в момент выпадения радиоактивных аэрозолей (tп) величина коэффициента пропорциональности должна быть увеличена примерно в 10 раз, так как в этом случае практически весь 90Sr содержится в воде.
