a1.gif (1118 bytes)
a.gif (150 bytes) 1.gif (544 bytes)
  2.gif (445 bytes)
  3.gif (438 bytes)
  4.gif (570 bytes)
  5.gif (769 bytes)
  6.gif (515 bytes)
  7.gif (501 bytes)
  8.gif (450 bytes)

ГЛАВА 5

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТРМЕР ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

5.1. Анализ эффективности природоохранных мероприятий
По мере удаления во времени момента Чернобыльской катастрофы все более корректными становятся оценки эффективности выполненных природоохранных мероприятий. С точки зрения сегодняшнего знания мы можем классифицировать их как "полезные", "бесполезные" и просто "вредные", хотя не исключена возможность, что такая классификация по мере накопления данных окажется в свою очередь некорректной.
Тем не менее попробуем оценить некоторые последствия вмешательства человека в ситуацию, создавшуюся в природных системах после Чернобыльской катастрофы. Следует сразу же отметить, что все мероприятия, выполнявшиеся в 1986 - 1988 гг., основывались на опыте челябинской катастрофы (1957 г.), когда в окружающую среду было выброшено содержимое одного из хранилищ жидких отходов.
Емкость с жидкими радиоактивными отходами (ЖРО) вследствие отключения водяного охлаждения и закупорки сифона взорвалась, и практически сухие соли, содержащие радиоактивный церий, цирконий (91 %) и стронций (2,7 %) общей активностью 2 млн Ки были выброшены на площади 15-20 тыс. км2. Удельная активность90Sr на площади 1000 км2 составила 2 Ки/км2. Некоторые попавшие в радиоактивный след деревни были выселены. Жители же большинства населенных пунктов, где уровень радиоактивности в несколько раз превышал фоновый, не были об этом информированы. Мировая научная общественность также ничего не знала о случившейся катастрофе, в том числе даже специалисты, не работавшие непосредственно на заводе, где случилась авария, или привлеченные для ликвидации ее последствий. Лишь в 1989 г. были рассекречены некоторые материалы, касающиеся челябинской трагедии, и часть из них была опубликована в трудах Международного форума в Люксембурге.
На первый взгляд, казалось бы, не стоит уделять столь много внимания катастрофе, имевшей место за 29 лет до чернобыльской. Но это только на первый взгляд. Дело в том, что с первых дней аварии на 4-м энергоблоке ЧАЭС научная сторона проблемы была доверена специалистам Министерства среднего машиностроения (Минсредмаша) СССР, имевшего опыт борьбы с радиоактивным загрязнением территории, прилегающей к г.Кыштым (Челябинской обл.), в частности р.Течь с притоками и с ландшафтом и типом почв, характерными для этого района. Самое главное, что радиоактивность, выброшенная 25-м заводом, находилась в растворимой форме, что существенно отличает челябинскую трагедию от чернобыльской. при проведении природоохранных мероприятий при ликвидации аварии на ЧАЭС исходили из представлений о том, что вся выброшенная радиоактивность немедленно будет смыта в речную сеть или попадет в грунтовые воды и даже в подземные водоносные горизонты, а далее в р. Днепр, на поля и на стол 20 млн человек, снабжающихся днепровской водой. Именно поэтому первым природоохранным мероприятием было обваловывание р. Припять, причем ее правого берега, ибо в начале мая 1986 г. еще не знали, что на левобережной пойме лежат сотни тысяч кюри радиоактивности, и из них порядка 20 тыс. Ки радиоактивного стронция. Именно поэтому не допускались дождевые осадки в 30-километровой зоне, сооружались многочисленные плотины на водотоках в зоне, сооружалась стена в грунте вокруг промплощадки, гидрозавеса пруда-охладителя и т.д.
Академия наук Украины (ныне Национальная академия наук Украины - НАНУ) выдвинула проект создания геохимического барьера на р.Припять, и 02. - 06.06.1986 г. был проведен крупномасштабный эксперимент. В течение 2 сут на траверсе промплощадки с барж непрерывно сбрасывалась зола Трипольской ГРЭС с добавкой 5 % клиноптилолита (цеолита) и 5 % карбонатов (заметим, что в лабораторных условиях эта смесь прекрасно сорбировала Cs, Ba, La и даже Sr). Ниже по р.Припять и в Киевском море были расставлены наблюдательные посты, фиксирующие содержание радиоактивности в воде. В конце эксперимента выяснилось, что 7000 т сорбирующей смеси захватили лишь 40 Ки радиоактивности из тех десятков тысяч кюри, которые прошли за 2 сут по р. Припять. Этот отрицательный эксперимент, а также тот факт, что водоочистные станции Киева не задерживают радиоактивности и поставляют в водопровод радиоактивную воду (до 5·10-9Ки/л), заставил ученых Украины критически отнестись к рекомендациям российских ученых, использовавших челябинский опыт, и вплотную заняться изучением формы нахождения радиоактивности чернобыльского происхождения. Уже к августу 1986 г. украинским ученым (правда, далеко не всем) стало ясно, что чернобыльские радионуклиды не находятся в ионной форме, что их основная масса заключена в труднорастворимые матрицы или находится в прочноадсорбированной  форме на аэрозолях и взвесях, а их перенос осуществляется в виде коллоидов. Коллоиды субмикронного размера легко проходят через все фильтры, не адсорбируются и полностью не соосаждаются с гидроокислами за время их пребывания в существующих системах водоочистки. Эти же мелкие частички, попадая на поверхность почвы, с трудом диффундируют вглубь. Это очень медленный процесс, исчисляемый месяцами и годами на каждый сантиметр заглубления, и чтобы попасть им в грунтовые воды, должно пройти несколько десятилетий. Поэтому через 8 лет после аварии вода в колодцах выселенных деревень до сих пор относительно чистая. Сразу после аварии Правительство Украины разрабатывало планы водоснабжения городов и деревень на случай загрязнения р. Днепр. Там, где были артезианские воды, пробурены скважины (только для Киева - 76), был построен Деснянский водозабор (сведения о Брянском радиоактивном пятне и загрязнении р. Десна держались в секрете), срочно строились водоочистные сооружения в других крупных городах и т.д. С точки зрения челябинского опыта весенний паводок 1987 г. должен был привести к значительному загрязнению р. Днепр.
Основываясь на полученных украинскими учеными данных, никакие сценарии весеннего паводка не могли вызвать катастрофического превышения ПДК в днепровской воде. Соответствующий "утешительный" прогноз был составлен в феврале 1987 г. Прогнозы выдавались затем каждый год, и с каждым годом уменьшалась вероятность сколько-нибудь существенного загрязнения днепровской воды.
До 1991 г. 30-километровой зоной и всеми мероприятиями, проводимыми с целью смягчения последствий катастрофы, управляла Правительственная комиссия СССР. Правительственная комиссия прислушивалась к рекомендациям российских ученых, или, скорее, чиновников из ученых ведомств, и не реагировала на выступления некоторых украинских исследователей, например, против строительства плотин на водосборах 30-километровой зоны, проекта строительства гидрозавесы пруда-охладителя, рытья каньонов в Киевском море, предлагаемых якобы для осаждения радиоактивных взвесей, ряда других аналогичных предложений.
В 1986 - 1987 гг. были выполнены исследования для определения действительной эффективности фильтрующих дамб, содержащих клиноптилолит. Проводились измерения содержания радионуклидов в растворенном и взвешенном состояниях в воде верхнего и нижнего бьефа дамб, а также концентрации радионуклидов в цеолите из тела дамб. Оценка степени снижения содержания радионуклидов, выполненная на реках ближней зоны ЧАЭС, показала низкую эффективность фильтрующих дамб. Так, было установлено, что концентрация90Sr и137Cs в воде до и после прохождения дамб не различалась в пределах ошибки измерения.
Всего фильтрующие плотины содержали 34000 т клиноптилолита, в котором к концу паводка 1987 г. содержалось не более 3 Ки радиоактивности. Заметим, что на водосборах в зоне лежали сотни тысяч кюри. Вследствие строительства многочисленных дамб значительная часть талых вод аккумулировалась перед дамбами, что привело к дополнительному затоплению интенсивно загрязненных территорий, выщелачиванию радионуклидов и дополнительному загрязнению грунтовых вод. Кроме того, подъем воды вызвал затопление лесов на территории 4000 га, что явилось причиной гибели их значительной части.
Таким образом, сооружение фильтрующих дамб на загрязненных территориях ближней зоны ЧАЭС оказалось неэффективным мероприятием, отрицательно повлиявшим на радиоэкологическую обстановку. Обобщенные оценки влияния искусственных гидротехнических сооружений, построенных в 1986 - 1987 гг. на интенсивно загрязненных территориях, указывают на невозможность предотвращения миграции радионуклидов путем решения локальных задач, преследующих сиюминутные тактические цели. Так, влияние фильтрующих дамб распространилось лишь на несколько процентов водного стока с загрязненных территорий, тогда как преобладающее количество стока радиоцезия и радиостронция формировалось за пределами 30-километровой зоны. Единственным эффективным техническим решением могло бы явиться недопущение контакта загрязненных территорий с поверхностными водами. Этот вывод особенно актуален для районов с высоким уровнем загрязнения радиостронцием, поскольку процессы естественной самоочистки поверхностных вод Украины от90Sr недостаточно эффективны. В отличие от137Cs, 95 % стока которого захоранивается в донных осадках водохранилищ р. Днепр,90Sr менее интенсивно вовлекается во внутриводоемные седиментационные процессы. В этой связи возникла идея строительства дамбы на левобережной пойме. Существенного вреда это сооружение пока не приносит.
Основная ошибка, которую допускают многие исследователи, в частности не специалисты в области физической геохимии, но работающие в области водоохраны, происходит из методики, утвержденной еще Государственным комитетом по гидрометеорологии (Госкомгидрометом) СССР, согласно которой содержание радиоактивности в воде измеряется после фильтрования воды через бумажный фильтр "синяя лента". Заметим, что через этот фильтр проходят частицы размером до 20 мкм. Упомянутые исследователи называют такое нахождение радиоактивности в воде растворенной формой, упуская из виду то обстоятельство, что чернобыльские радионуклиды на 90 % находятся в виде коллоидных частиц и, свободно проходя через бумажный фильтр, ни в коем случае не существуют в виде истинного раствора (т.е. в виде ионов или молекул); поведение их в окружающей среде весьма специфично.
Потенциальную опасность представляют могильники радиоактивных материалов, например "Рыжий лес". Отмечено поступление90Sr, пока в редких случаях, изотопов плутония в грунтовые воды из многочисленных временных могильников, находящихся в зоне.
Лишь в 1992 г. дошла очередь до решения вопросов, связанных с могильниками. Это около 800 траншей, сооруженных в большинстве случаев без достаточного обеспечения их герметичности. В настоящее время их классифицируют по степени потенциальной экологической опасности с тем, чтобы решить вопрос о перезахоронении содержащихся в них радиоактивных материалов, их герметизации или оставлении в существующем состоянии. Эта работа, по-видимому, будет закончена в 1995 г.
Сейчас, после всестороннего изучения природы чернобыльских выпадений, мы можем действовать осмотрительнее. В 1986 - 1987 гг. Правительственной комиссией принимались лишь те предложения по минимизации последствий аварии, которые возможно было осуществить (приступить к осуществлению) в течение нескольких дней, без должного их научного обоснования с точки зрения "польза-вред". Уникальность Чернобыльской катастрофы, полнейшее отсутствие опыта борьбы со столь масштабным радиоактивным выбросом часто приводили к выполнению мероприятий, в конечном итоге весьма далеких от природоохранных.
Весь послеаварийный опыт свидетельствует о том, что, повторись подобная авария, не следовало бы:
1) заливать горящий реактор водой (температура расплавленной зоны - свыше 1500?C) и забрасывать песком, свинцом, бором и т.д. (образование водородно-кислородной горелки, искусственная теплоизолирующая подушка, способствующая проплавлению нижележащих бетонных перекрытий);
2) обваловывать берега р. Припять;
3) лить барду с сахарных заводов на почву с целью пылеподавления, поскольку это способствовало вертикальной миграции радионуклидов;
4) строить стену в грунте на промплощадке; хотя было построено всего 2,8 км из запланированных 8, но уровень грунтовых вод на промплощадке ЧАЭС площадью 0,75 км2за прошедшие 8 лет поднялся более чем на 1 м. Не исключено, что в этом повинны упомянутая стена, бетонирование территории, дренажные скважины;
5) сооружать гидрозавесу пруда-охладителя.
Поскольку в шахте аварийного реактора ядерного топлива практически нет, а в помещениях аварийного блока находится, по оценкам различных специалистов, от 39 до 180 т, возможно лучшим решением было бы: ограничиться заполнением шахты реактора пылеподавляющим агентом или каким-либо неорганическим полимером; строить плотины только концевые, переливные для предотвращения твердого стока в р. Припять; каньоны в р. Припять и Киевском водохранилище не строить, поскольку они улавливали частицы размером свыше 150 мкм, а основная часть радиоактивности была приурочена к более мелким частицам.
Захоронение и локализацию радиоактивных материалов в 1986 - 1987 гг. следовало осуществлять только в пределах промплощадки, т.е. там, где работают люди. Захоронение леса, получившего летальную дозу радиации, было явной ошибкой. Лучше было бы опрыскать его дефолиантом и после осыпания хвои (содержащей 90 % всей активности) залить подстилку огнеупорным неорганическим полимером, например раствором каолинита в жидком стекле. Пункт временной локализации радиоактивных отходов (ПВЛРО) "Рыжий лес" представляет сейчас серьезную опасность.
Весьма осторожно следовало бы подходить к дезактивации населенных пунктов на загрязненных территориях, которая в ряде случаев оказывалась практически бесполезной. Дезактивация отдельных элементов урбанизированной территории (крыши, заборы, радиоактивные пятна на улицах и т.д.) без учета загрязненности обширных окружающих территорий бессмысленна, поскольку со временем радиоактивный фон выравнивается за счет естественного и техногенного переноса, а также постоянного привноса радиоактивности с полей техникой, скотом и т.д. Достаточно сказать, что в частном секторе огороды с каждым годом становятся все более радиоактивными за счет того, что местное население удобряет их навозом, а последний аккумулирует в себе радиоактивность, собранную скотом с весьма обширных территорий. В качестве примера можно привести дезактивацию населенных пунктов, выполнявшуюся подразделениями гражданской обороны в зонах "жесткого" контроля. За 4 года на дезактивацию было затрачено 1,5 млн человеко-бэр (120000 человек) и 1,5 млрд рублей. Эффективность этой дезактивации была очень низкой. Уровень фона в населенных пунктах был снижен на 10 - 15 %. На эти деньги можно было бы построить три города Славутича (по 490 млн руб.), куда и переселить людей из бессмысленно дезактивируемых населенных пунктов.
Этот список просчетов в ЛПА на ЧАЭС можно было бы значительно расширить, но ясно и так, что отказ от перечисленных мероприятий дал бы огромную экономию коллективной дозы, финансовых и материальных затрат. Однако считать эти затраты начали только после обретения независимости Украины и возникновения необходимости минимизировать последствия катастрофы своими силами. "Cost-Benefit''-анализ ("польза - вред") должен сопровождать каждый проект, и его обоснованность должна тщательно экспортироваться независимыми экспертами. Так, например, строительство дамбы в 1992 г. на левобережной пойме, возможно, в настоящее время представляется полезным природоохранным мероприятием, но перспектива перекачки воды насосными станциями с поймы р. Припять в течение сотни и более лет настораживает.
Избежать серьезных ошибок и нежелательных последствий при реализации упомянутых мероприятий можно, если следовать некоторым принципиальным требованиям, вытекающим из главной цели осуществляемых работ - минимизации коллективной дозы облучения населения пострадавших территорий.
Из вышесказанного следует, что главной целью мероприятий в зоне любой крупной ядерной аварии, которая сопровождается значительным выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду, является комплексное улучшение радиоэкологической обстановки путем минимизации миграции радионуклидов во всех средах ценой минимальных дозозатрат.
Табл. 1.5.1 дает представление о наиболее долгоживущих чернобыльских радионуклидах и доле каждого в общем их количестве, имеющемся на земном шаре в результате испытания атомных бомб. Как видим, Чернобыльская катастрофа немного добавила к уже имеющемуся загрязнению земного шара, но ее уникальность состоит в выбросе радионуклидов на ограниченной территории, в специфичности их физико-химической формы, аэрозольного и коллоидального водного переноса. С течением времени радионуклиды из "горячих" частиц переходят в миграционно-способное состояние. Расчеты показывают, что через 8-10 лет после катастрофы более половины90Sr, находящегося в 30-километровой зоне, перейдет в подвижное состояние.137Cs останется зафиксированным глинистыми минералами и гумусом в почвах и донных осадках. Начнут двигаться изотопы плутония.
Еще в 1986 - 1987 гг. учеными НАН Украины было показано, что вклад дозы от плутония слишком мал по сравнению с таковой от137Cs и90Sr. Главный изотоп239Pu имеет период полураспада 24390 лет. Но кроме него было выброшено в 250 раз больше по активности241Ри, который подвержен бета-распаду (с периодом полураспада 13,2 года) и преобразованию в241Am. Именно этот элемент -241Am (период полураспада 458 лет), являясь альфа-излучателем, представляет еще большую опасность, чем239Pu. Следовательно, в перспективе мы получим увеличение количества альфа-излучателей в почве, а, следовательно, расширение зоны отчуждения и, возможно, перевод ныне "безопасных" зон в "опасные". А перспектива эта не так уж и далека. Уже через 10 лет альфа-излучателей станет в 2 раза больше, чем сейчас, и этот уровень будет повышаться в течение 40 лет, оставляя затем постоянный фон на тысячи лет. постоянно снижающийся в течение миллионов лет, поскольку из241Am за счет альфа-распада получается237Np с периодом полураспада 2,14 млн лет. Таким образом, будущим поколениям наличие трансуранов всегда будет напоминанием о Чернобыльской катастрофе.
В настоящее время в Министерстве Украины по защите населения от последствий аварии на ЧАЭС (Минчернобыле Украины) разработана программа по трансуранам, созданы специальные подразделения в Международном научно-техническом центре "Укрытие" (МНТЦ "Укрытие") и в Отделении радиогеохимии окружающей среды Института геохимии, минералогии и рудообразования (ОРОС ИГМР) НАН Украины. Плутониевая проблема тщательно изучается. Воемя дляэтого есть, поскольку выброшенные и накапливающиеся альфа-излучатели в настоящее время и в ближайшие десятилетия никакой угрозы для населения не представляют.
Они добавляют лишь несколько процентов к естественной дозе облучения в 0,2 - 0,4 бэр/год. Тем не менее мы не имеем морального права оставлять будущим поколениям необратимо измененную радиоэкологическую обстановку.
Таблица 1.5.1
Сравнение количества радионуклидов, которые поступили в окружающую среду (вследствие испытаний ядерного оружия и вследствие аварии на 4-ом энергоблоке ЧАЭС)

Радионуклиды Период полураспада Ядерные испытания, млн Ки Чернобыльская катастрофа
Всего вреакторе, млн Ки Выброс, Процент от испытаний
% млн Ки
90Sr 28,6 57,5 6,0 5 0,3 0,5
137Cs 30,17 87,0 7,02 30 2,1 2,4
238Pu 87,74 0,55·10-2 0,0254 3 0,76·10-3 13,8
239Pu 24118 0,36 0,0256 3 0,77·10-3 0,2
240Pu 6570 0,50 0,040 3 0,12·10-2 0,2
241Pu 14,35 23,0 4,97 3 0,15 0,7
242Pu 3,763·105 0,45·10-3 0,56·10-4 3 0,2·10-5 0,4
24lAm 432,2 0,79 0,37·10-2 3 0,11·10-3 0,01
243Am 7380 0,25·10-2 0,145·10-3 3 0,4·10-5 0,2
244Cm 18,1 0,1·10-6 0,481·10-2 3 0,14·10-3 -

Чтобы не повторять ошибок первых лет катастрофы, не тратить материальные средства напрасно, следует прежде всего оценить способность природных факторов удержать трансурановые элементы в пределах зоны отчуждения, а затем решить вопрос о том, нужно ли им помогать, и в чем именно.
За прошедшие годы ученые накопили достаточно фактов, касающихся поведения чернобыльских радионуклидов, для того чтобы достаточно объективно прогнозировать во времени их распространение и концентрирование в конкретных ландшафтно-геохимических условиях окружающей среды, способность включаться в биохимические и геохимические циклы. Геохимический анализ эффективности защитных мер показал, что многие из них были либо бесполезны, либо вредны. Мы убедились, что зачастую "природа знает лучше". А это означает, что мы еще далеки от достаточного понимания всей проблемы геохимии чернобыльских радионуклидов. В первую очередь следует досконально понять механизмы, определяющие накопление и рассеяние радионуклидов в окружающей среде, в том числе динамику выхода радионуклидов из "горячих" частиц, сочетанного действия радиации и других загрязнителей окружающей среды, таких, как тяжелые металлы, пестициды, нефтепродукты.
Анализируя экологические последствия и эффективность мероприятий, уже осуществленных и планируемых в зоне аварии на ЧАЭС, можно сформулировать следующие принципиальные требования.
1. Контрмеры, осуществляемые на одной территории, должны характеризоваться непротиворечивостью целей.
2. Недопустимо искусственное ухудшение исходных параметров поля радиоактивного загрязнения, в том числе: перемещение радионуклидов с более загрязненных территорий на менее загрязненные; трансформацию радионуклидов в более подвижные химические формы; перемещение радионуклидов в более агрессивные и миграционно-активные среды; перемещение радионуклидов в недоступные и неконтролируемые природные среды.
3. Контрмеры, которые сопровождаются нарушением экосистем и природных ландшафтно-геохимических барьеров, нанесением ущерба их радиоемкости и способности к самовосстановлению, неприемлемы. При этом необходимо всегда помнить о том, что внесение энергии в систему (в механическом, химическом или ином виде) приводит к увеличению подвижности радионуклидов и, стало быть, к их "расползанию".
4. Любые контрмеры обязаны предваряться "Cost-Benefit''-анализом. Этот анализ должен учитывать стоимость мероприятия, вместе с дозозатратами, полученную выгоду с учетом социально-психологических аспектов, а также временной фактор (по крайней мере на сотни и тысячи лет).
Опыт, накопленный в ходе исследований поведения радионуклидов чернобыльского выброса в окружающей среде, позволяет утверждать, что результаты геохимических исследований являются основополагающими при решении любых технических, агропромышленных и медико-биологических проблем. Необходимо определить форму нахождения и установить закономерность концентрирования и рассеяния радионуклидов в конкретной физико-химической обстановке. А для этого, помимо контроля за радиационной обстановкой и построения среднемасштабных ландшафтно-геохимических карт, мы должны иметь сведения о путях переноса радионуклидов, об их минеральных и органических носителях, о влиянии техногенеза на окружающую среду, о скоростях самоочистки водоемов и т.д. Каждый из элементов ландшафтно-геохимической системы (почвы, грунты, поверхностные и подземные воды, илы, взвеси, аэрозоли, биота) должны быть квалифицированы с точки зрения потенциального носителя радионуклидов. Лишь тогда можно будет построить радиоэкологические карты, прогнозировать изменение радиационной обстановки во времени, давать рекомендации по оптимизации жизнедеятельности населения на загрязненных территориях.

ДАЛЕЕ

up.gif (200 bytes) m.gif (2186 bytes)up.gif (200 bytes)