Введение к работе
Актуальность темы. Испытания ядерного оружия н различные аварии на предприятиях ядерно-топливного цикла привели к тому, что и среде ооишнии человека появились ранее отсутствующие трансурановые элемсшы (ТУЭ) содержание которых в отдельных компонентах биосферы постоянно увеличивается. Обладая большим периодом полураспада, они включаются по трофическим цепям в круговорот веществ и п течение тысячелетии б\дут представлять радиологическую опасность дач человека. В спектре излучения большинства актинидов присутствуют альфа-частицы с энергией больше 5 Мэн, и при их попадании в организм ведущее значение в биологическом эффекте приобретает действие альфа-излучения. Высокая энергия и малый пробег альфа-частиц создает в мнкрообъемах клеток и тканей высокую плотность ионизации, поэтому процессы восстановления в них при воздействии альфа-излучения практически отсутствуют, вследствие чего повреждения, вызываемые ТУЭ, суммируются во времени. Все это свидетельствует о большой опасности инкорпорации в организм человека ТУЭ п необходимости всестороннего изучения закономерностей их поведения в окружающей среде и биологического действия.
В литературе имеются данные по плотности загрязнения поверхностного
стоя почвы 2»,:яри и единичные сведения но содержаншо ^Ри и241Лт в районе
30-км зоны ЧЛЭС. При этом нет данных о загрязнении поверхности почвы
Республики Беларусь ТУЭ в результате ядерных испытании. Исследования
по поведению ТУЭ в других компонентах биосферы немногочисленны и противоречивы.
Днсссерташгонная работа направлена на выяснение закономерности"! поступления, миграции и аккумуляции ТУЭ в почве, атмосфере, растительности и их роли в формировании долевых нагрузок на организм человека. Связь работы с крупными научными программами. Диссертационная работа выполнена в рамках темы работ Инспггуга радиобиологии ИЛИ Беларуси "Изучение загрязнения приземного слоя воздуха и поверхности почвы трансурановыми элементами-на территории БССР в результате аварии на ЧАЭС" (№ГР - 01.90.0014244) Плана важнейших научно-исследовательских работ в области естествеїшьіх технических, и общественных наук Белорусской ССР па 1991-1995 гг., раздела Государственной программы Республики Беларусь по минимизации и преодолешпо последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС на 1996-2000 г.г. - "Изучение динамики поведения радионуклидов в объектах окружающей среды (воздух, вода, почва), экосистемах и населенных пунктах" (№ГР-199618б7) и Международной программы "Радиологические последствия Чернобыльской катастрофы", координируемой КИС по проекту ЕС1Ч "Радиоакптное загрязнение поверхностей в результате рссуспензии", а также контракта № 4060 с Институтом ядерной безопаенчхггп (Франция)
"Исследования параметров миграции радионуклидов в загрязненной почве Чернобыльского региона".
Цель и задачи исследования. Основная цель работы - определить изотогшьцт соспів, уровни загрязнения, физико-химические . формы, пути миграции а различных ,компоненгах экосистем (почва, 003. растительность) трансурановых элементов в результате испытания ядерного оружия и катастрофы на ЧЛЭС, а также оцешпъ дозовые нагрузки при инкорпорации 'ГУЭ в организм. Для достижения этой цата были поставлены следующие задачи:
определіпь изотопный состав н уровни загрязнешія трансурановых элементов, выпавших на поверхность почвы в разных регионах Беларуси в результате испытания ядерного оружия и катастрофы на ЧАЭС и оценить вклады ТУЭ чернобыльасого и глобального происхождения и величину радиоактивного загрязнения;
исследовать динамику загрязнешія приземного воздуха трансурановыми элеметами в естественных условиях и при гельскохозяйсгвеЕШОй деятельности на загрязненных территориях;
-исследовать аккумуляцию трансурановых элеметггов расттпетъностыо и определить вклад аэрозольного и корневого пути их поступления;
определить физико-химические формы нахождения трансурановых элементов в почве и аэрозолях;
оцешпъ эффективную эквивалентную дозу при ингаляционном поступлении трансурановых элементов для критической группы населения. Объест1 и предмет исследования. Объект исследований - радиоактивное загрязнение трансурановыми элементами основных комноне'ггоп биосферы (почва, воздух, растительность), источником поступления которых явились испытания ядерного оружия и катастрофа на ЧАЭС. Предмет исследований -миграция трансурановых элементов в различных компонентах экосистемы, механизм включения их в трофические цепи, пути поступления ТУЭ в человеческий орпнпом и создаваемые ими дозовые нагрузки.
Методы проведенного исследования. При проведении исследовашш автором использовались общепринятые методы определения содержания радионуклидов в объектах внешней среды: метод спектрометрического онределешія l37Cs, радиохимические методики определения х и изотопов плутония. Методики были доработаны и усовершенствованы автором, что позволило определить содержание всех исследуемых радионуклидов в одном образце. При участии автора разработана, прошла межведомственные испытания и аттестована мет одика экспрессного определения содержания M1Am в почве.
Научная новизна полученных результатов. Впервые определен полный изотопный соепш актинидов чернобыльского выброса на территории Республики Беларусь и гоучена динамика радиоактивного загрязнешія трансурановыми элемоггамн приземного воздуха Республики Беларусь как до, іпк и после Чернобыльской катастрофы. Определены физико-химические
формы нахождения ТУЭ і» радиоактивных аэрозолях. Новыми являются данные по аккумуляции трансурановых элементов различными видами расшшіі. Установлено, что в настоящее время основным путем поступления лих радионуклидов из почвы является корневое поглощение. Оценены доюш.іе нагрузки у критической группы населения при ингаляционном поступлении ТУЭ.
Практнчеокш значимость полученных результатов. Результаты данной работы использованы рабочей группы НКРЗ Беларуси при подготовке изменений и дополнений в Закон Республики Беларусь "О правовом режиме территории, подвергшаяся радноїгуклидному зшрязнеігшо в результате катастрофы нл ЧАЭС", а также Полесским Государственным радиационно-экологпчеекпм заповедником дія анализа и пропюза радиационной оСгановки » зоне отселения ЧАЭС.
Результаті»! работы могут быть тспользованы для оценки радиоактивного зафязнения воздуха, почвы и растительности, подвергшихся радиоактивному воздействию в начальный период Чернобыльской катастрофы, дтч прогнозирования отдаленных последствий воздействия зли радионуклидов на эрганизм, а также при построении карт радиоактивного загрязнения территории Беларуси. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- изотопный состав трансурановых элементов в радиоактивных зыпаденияхна территории Беларуси от испытаний ядфного оружия включает 8 иепшидов и посте Чфнобыльской катастрофы- 17 шеппшдов, отдельные из даторых- B9Np, M2Cm, 24,Pu, :-"Ат ггреобладдли в различные послеавариііньїе іериодьі. При этом, характерными для выпадения ТУЭ от испытаний ядерного лэужия и Чернобыльской катастрофы являются величины содержания в почве и юздухе ^Ри, ^Ри, мРи н M,Pu и отношения нх активностей;
-радиоактивное загрязнение поверхности почвы ТУЭ черпобыльегого троисхонодения СОСТ01ГГ из окисленных н иеокисленных форм топливных частиц, іьіброшегаплх из активної"! зоны ядерного реактора во время Чернобыльской :атастрофы;
-формой сущесгвовашш чфнобыльских ТУЭ в воздухе являются аэрозоли : адсорбированными на повфхности мелкоднслфсными топливными истицами. Удельная аіспівность радиоактивных аэрозолей возрастает с -менъшешгем их геометрических размеров;
-формирование максимальных уровней: радноактивпого загрязнения
іриземного воздуха в настоящее время происходит за счет интенсивного
іеханического воздействия на почву, особешю припроведешш селі.хозработ па
вдиоакгивно-зафязнстаюй тфрнторші (вспашка, боронование, дискование и
.д.), что и определяет критическую группу населения - механизаторы и
олеводы; |
-иакоплетіе ТУЭ в растатях определяется видовыми особенностями шоцечозов, условиями иА пронзраеппшя и физико-химическими формами
актинидов. Основной вклад в суммарное загрязнение наземной фитомассы ТУЭ вносит 24|Ат -(более 50%), аккумуляция которого будет возрастать за счет продолжающейся деструкции топливных частиц и распада 241Ри;
- оценка поглощенных доз облучения за счет ингаляционного посгуплешы может доспн-ать за 50 лет после разового поступления ТУЭ 6-7 мЗв для іфнтнческой группы населения при работе в наиболее радноактивно-загр: шейных районах.
Личный пклад соискателя. Соискателем лично осуществлялся отбор проб почвы н аэрозолен в период экспедиций в зону отселения ЧАЭС и прилегающие к ней районы, анализ содержания радионуклидов и математическая обработка результатов измерений; разработка методики радиохимического анализа; определение степени перехода ТУЭ в растительность; оценка дозовых нагрузок для критической группы населения.
Аэрозольные фильтры ш областных центров Беларуси отбирались сотрудниками Белгидромета, га Дрисвят (Витебская область) - сотрудниками И неп п ута физики Литвы.
Образцы растнтелы гости отбирались совместно с сотрудниками лабораторші радиоэколоши растении Института экспериментальной ботаники ПАН Беларуси, нейгрон-осколечная и альфа-шггораднография аэрозольных фильтров проведены совместно с сотрудниками лабораторші экспериментальных физических методов Инсппута проблем энергетики НАН Беларуси. .
Апробация результатов работы. Основные положения диссертацші докладывались на следующих совещаниях и конференциях: Всесоюзной конференции по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС (Обнинск 1988 г.); Республиканской конференции но радиобиологии и радиоэкологии (Минск 1988); Всесоюзной конференции "Геохимические пути миграции искусственных радионуклидов в биосфере" (Гомель, 1989, с.72); Республиканской конференции по радиобиологии и радиоэкологии (Минск, 1990); Международной конференции "Научно-технические проблемы безопасности АЭС" (Обнинск 1993); Международной конференции "Наука и медицина Чернобылю" (Минск, 1993); Международной конференции "Химия радионуклидов и металл-ионов в природных объектах" (Минск 1993); Рабочем совещании по проекту ЕСР-1 (Мадрид, 1993); XV Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Минск, 1993); 17-я Международной конференции "Nuclear Track in Solid" (Дубна, 1994); 2-я Международной конференции "Радиобиологические последствия ядерных аварий" (Москва, 1994); Белорусско-японском симпозиуме "Ближайшие и отдаленные последствия ядерных катастроф" (Минск, 1994); Международном совещании по Чернобыльской экологической сети (Мпнск,1995); Международной конференции "Десять лег после Чернобыльской катастрофы" (Минск, 1996).
ОгіуПликопаїшость результатов. По теме диссертации опубликовано 40 научных работ, в том числе 14 ггатей: из них 9 - в научных журналах: 4 - в
республиканских, 1 - в российском и 3 - в зарубежных изданиях; 5- в сборниках научных докладов; препринт; 1 отчет по Международному проекту ЕСР-1; 24-тезиса докладов. Всего опубликовано 332 страницы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы, изложение материала и методов исследований, 4-х глав экспериментальных исследовании, заключения, списка использованной литературы, включающего 218 наименований, и 6 приложешш. Объем диссертации -180 страниц, включает 62таблицы, 10 рисунков.
