Приложение 6

Тритий (Т) – радиоактивный изотоп водорода с периодом полураспада 12,3 года. Он является чистым бета-излучателем с максимальной энергией 18,59 кэВ. Основным источником природного трития является атмосфера, где он образуется в результате взаимодействия протонов и нейтронов космического излучения с ядрами атомов азота, кислорода и аргона. Основной реакцией является реакция типа 14N + n → 12C +3H при энергии нейтронов более 4,4 МэВ.

Фоновое содержание трития в воде, равное 3,2·10^-10 г/л (0,12 Бк/л), получило название тритиевой единицы (ТЕ). В течение тысячелетий (до начала атомной эры) содержание трития в природе было почти постоянным (около 100 кг) – непрерывное его образование в атмосфере компенсировалось естественным распадом.

Около 90 % природного трития содержится в гидросфере (табл. 1), преимущественно, в виде тритиевой воды (НТО), 6,8 % в стратосфере (НТО) и 0,4 % и тропосфере. Естественная миграция трития в окружающей среде происходит преимущественно в виде НТО. При изучении миграции тритиевых и углеродных соединений в цепочке: хранилище радиоактивных отходов – грунтовые воды – водоёмы – питьевая вода выяснилось, что во всех пробах содержится в основном органически связанный тритий (ОСТ); на фильтрах задерживается 80–100 % активности трития, на долю НТО приходится менее 20 % (Кабанов и др., 2011).

Таблица 1

Распределение природного трития в окружающей среде (Иваницкая, Малафеева, 2001).

С учётом периода полураспада общее количество трития, поступившего в окружающую среду после начала испытаний термоядерного оружия (1954), составило порядка 1200 кг, а его текущее количество в природе оценивается в 300 кг. Основная нагрузка пришлась на пресные воды и биосферу, содержание трития в дождевой воде возросло с 0,5–5,0 до 500 ТE. По оценке И.Ю. Катрича (2009), к 2100 году равновесное содержание трития в атмосфере и биосфере Земли составит примерно 2,5·10²² Бк.

В промышленных выбросах предприятий ядерного топливного цикла тритий содержится в трёх основных соединениях: НТО, тритиевом водороде НТ и тритиевом метане СН₃Т. Время жизни тритиевого водорода и тритиевого метана в атмосфере оценивается в 5–10 лет.

Основными процессами утилизации трития из атмосферы является действие бактерий и фотохимическое окисление тритиевого водорода и отдельно тритиевого метана. Конечным продуктом в обоих случаях является тритиевая вода. Тритиевая вода биологически более активна, чем тритиевый водород и тритиевый метан (Иваницкая, Малафеева, 2001).

В отличие от других радионуклидов, тритий поступает в окружающую среду, минуя очистные барьеры с жидкими стоками и газовыми выбросами. Высокая подвижность трития создает проблемы удержания его в реакторах и при хранении. Содержание трития в жидких сбросах намного превосходит по абсолютному значению содержание всех остальных нуклидов, а в газообразных выбросах уступает только количеству радиоактивных благородных газов, которые, в отличие от трития, химически инертны (Силин, 2012).

При выбросе в атмосферу тритий быстро распространяется в окружающей среде и переносится ветром на большие расстояния. Затем он поглощается водоёмами или осаждается на поверхность дождевыми осадками.

Источниками техногенного трития на территории ПО «Маяк» являются промышленные реакторы, где производится наработка трития для военных целей, заводы по регенерации отработанного ядерного топлива и сеть промышленных водоёмов для хранения жидких радиоактивных отходов: В-2 – водоём-хранилище (оз. Кызылташ); В-3, В-4, В-10, В-11 – искусственные водоёмы в долине старого русла р. Теча; В-6 – водоём-хранилище; В-9 – водоём-хранилище (оз. Карачай); В-17 – искусственный водоём в междуречье Теча – Мишеляк (Старое Болото) (Иваницкая, Малафеева, 2001; Усачев, 2001).

В зоне влияния ПО «Маяк» действует система мониторинга самого предприятия, в том числе за основными дозообразующими радионуклидами и тритием.

Наблюдения за радиоактивным загрязнением подземных вод от оз. Карачай и водоёма 17 ведет также специализированная гидрогеологическая экспедиция (Иваницкая, Малафеева, 2001).

Водные объекты

Исследование современных уровней загрязнения тритием водоёмов вокруг ПО «Маяк» показал, что содержание трития в воде озёр снизилось в среднем в восемь раз по сравнению с 1982 г. и в шесть раз по сравнению с 1986 г. Концентрация радионуклида варьирует от 7 до 113 Бк/л при среднем значении 16±3 Бк/л. Наиболее высокая концентрация трития наблюдается в озёрах Татыш (107 Бк/л) и \ Улагач (113 Бк/л), расположенных на расстоянии 6–7 км южнее ПО «Маяк». По мере удаления от ПО «Маяк» отмечается чёткое уменьшение концентраций, при расстоянии больше 50 км содержание радионуклида в среднем составляет 10 Бк/л. Содержание трития в реках исследуемого региона (Синара, Егоза, Багаряк) в 2001–2002 гг. изменялось от уровня техногенного фона до 16 Бк/л (Чеботина, Николин, 2005; Николин, 2008).

Подземные воды и питьевая вода

Систематические наблюдения за миграцией компонентов загрязнителей в потоке подземных вод были начаты в 1970 г. и продолжаются до настоящего времени. Изучение распространения загрязнения осуществляется через систему более 480 гидрогеологических наблюдательных скважин, глубина которых 30–300 м (рис. 1). Фильтрующиеся воды из оз. Карачай распространяются в северном и южном направлении, объём фильтрации достигает 250 тыс. м³/год. Вещества, содержащие тритий, не сорбируются грунтами и поступают в водоносный горизонт. За 40 лет эксплуатации поток в южном направлении распространился на 2,5–3 км, достиг р. Мишеляк и считается наиболее опасным. Поток загрязнённых вод проходит под ложем реки на глубине 15 м. Общий объём грунтовых вод оценивается более 4 млн м³, площадь ореола 10 км², хотя и не выходит за пределы санитарно-защитной зоны (Иваницкая, Малафеева, 2001).

Рис. 1. Концентрации трития в воде колодцев и скважин в районе ПО «Маяк» (Чеботина и др., 2007)

Дно водоёма В-17 (Старое Болото) состоит из суглинков мощностью 4–6 м, которые сорбируют основную часть радионуклидов, поэтому ореол загрязнений подземных вод значительно меньше. К северу и северо-востоку от водоёма загрязнённые воды поступают в количестве 153 м³/сут. (Иваницкая, Малафеева, 2001).

При предварительной оценке качества питьевой воды установлено, что содержание трития варьируется от 13 до 80 Бк/л при среднем значении 37 Бк/л.

Отмечено, что в большинстве случаев вода в скважинах была более чистой, чем вода из центрального водопровода. Зарегистрировано повышенное содержание радионуклида в питьевой воде из скважин в п. Новогорный и п. Касли (Николин, 2008). Во всех исследованных пробах питьевой воды концентрация трития не превышала установленного предела. Однако она была выше уровня техногенного и глобального фона (2,2±0,7 Бк/л). Превышение последнего в отдельных случаях достигало 80 раз. Индивидуальная доза облучения жителей г. Озёрска тритием за счёт употребления питьевой воды составила 1,2 мкЗв/год, а коллективная – 0,1 чел·Зв/год (Николин, 2008).

Осадки

Исследования динамики содержания трития в дождевых осадках велись в весенне-летне-осенний период на контрольных площадках. За уровень техногенного фона была принята величина ~ 5 Бк/л (Ежегодник, 2009; Чеботина и др., 2012). Концентрация радионуклида в дождевой воде на территории ПО «Маяк» варьировала в широких пределах в зависимости от времени измерения от 7 до 2086 Бк/л. Вблизи реакторного производства концентрация радионуклида только в единичных случаях больше 800 Бк/л, а в 95 % проб содержание трития не превышало 800 Бк/л, средние значения концентрации составили 337–377 Бк/л (Чеботина, Николин, 2009; Чеботина и др., 2012).

Максимальные концентрации наблюдались в п. Новогорный (4 км от промышленной зоны ПО «Маяк»), средняя концентрация радионуклида составила 100 Бк/л (рис. 2). В осадках г. Озёрска среднее значение составило 97 Бк/л, однако в 73 % проб концентрация трития не превышала 50 Бк/л (Чеботина, Николин, 2009). В населённых пунктах, расположенных на расстоянии до 30 км, но в разных направлениях от объекта (Касли, Аргаяш) концентрации изотопа фиксировались в пределах 20–25 Бк/л. В осадках г. Чебаркуль концентрация не превышала 30 Бк/л, среднее значение составило 14,7 Бк/л. И наконец, в населённых пунктах, расположенных на расстоянии 60–70 км от объекта и в разных направлениях (Челябинск, Верхний Уфалей, Бродокалмак), концентрации изотопа приближаются к фоновым (4,6–6,7 Бк/л в среднем за период ведения наблюдений) (Чеботина, 2005).

Рис. 2. Зависимость концентрации трития в дождевых осадках от расстояния до ПО «Маяк» (Чеботина, 2005)

Исследования доказали, что основным источником техногенного трития является ФГУП ПО «Маяк», вокруг него фиксируются концентрации изотопа, в 5–25 раз превышающие фон по России. Чем ближе контрольный пункт расположен к промышленной площадке ПО «Маяк», тем выше концентрации радионуклидов в атмосферных осадках, но направление мало влияет на распределение концентраций.

Вероятно, это можно объяснить специфической розой ветров преимущественного северо-восточного направления (Чеботина, 2005; Чеботина и др., 2012).

С учётом данных Гидрометслужбы по осадкам на период исследований рассчитанное количество радионуклида, поступившего на поверхность с дождем, составило 81–97 ГБк/км². При сравнении содержания трития в дождевой воде различных районов Уральского региона было отмечено трёхкратное превышение в дождевой воде г. Чебаркуль, расположенного в 100 км на ЮЮЗ от ПО «Маяк» (Чеботина и др., 2012). Средняя концентрация трития в осадках г. Озёрска превышала уровень техногенного фона в 20 раз. Однако содержание радионуклида ниже УВвода – 7600 Бк/л, согласно принятым нормативам (Нормы…, 1999).

Исследования снеговой воды также показывают, что наиболее высокие показатели содержания трития обнаружены в непосредственной близости от предприятия. Концентрация радионуклида варьирует в пределах от 6 до 262 Бк/л, по мере увеличения расстояния содержание радионуклида в снеге понижается (Николин, 2008).

Воздух

Ввиду большой подвижности трития в воздушной среде он может проникать внутрь помещений, создавая в них повышенный радиационный фон и загрязняя открытые водные среды. Поскольку при вдыхании воздуха и употреблении воды, радионуклид поступает в организм человека, следует рассматривать воздушные выбросы трития в качестве негативного фактора, влияющего на здоровье людей (Демин, 2001; Чеботина и др., 2012).

Влияние на здоровье населения

Тритий равномерно в течение короткого времени после поступления с воздухом и пищей распределяется в водной фазе организма. Он активно включается в состав биологической ткани, вызывая мутагенные нарушения, как за счёт бета-излучения средней энергии 5,8 кэВ, так и за счёт нарушения молекулярных связей, вызванных заменой изотопа водорода нейтральным гелием, образовавшимся в результате распада трития. Органически связанный тритий может содержаться в цепочках О-Н или цепочках N-Н без углерода. Возможна также замена водорода тритием в сульфгидрильных (S-H), в амидных соединениях, а также в аминогруппах (N-H) (Кабанов и др., 2011).

Вещества высокой удельной активности, будучи поглощёнными, подвергаются медленному метаболизму (или катаболизму), либо концентрируются в определённых тканях, клетках или органах, например, нуклеозиды и аминокислоты, и могут создавать большие местные дозы. Из-за прямого воздействия на ДНК (разрыв информационной цепочки), а также медленного (от 21 до 550 дней) выхода его из организма, ОСТ представляет более высокий фактор риска, чем НТО (Тритий…, 2001; Макхиджани и др., 2007). Особую опасность ОСТ представляет для женской яйцеклетки и зародыша в первые 8 недель созревания. Попадая внутрь эмбриона, тритиевая вода и ОСТ способны облучить быстро делящиеся клетки, повышая риск возникновения врожденных нарушений. По нормативам Агентства по охране окружающей среды (США), предельно допустимая концентрация (ПДК) трития равна 740 Бк/л, а уровень вмешательства для поверхностных вод – порядка 15 Бк/л, в странах Евросоюза ПДК трития в воде – 100 Бк/л, а в России при уровне вмешательства (УВвода) – 7600 Бк/л он равен 45000 Бк/л (Нормы…, 1999; Силин, 2012).

Удельный вклад поступления трития с вдыхаемым воздухом и через кожные покровы составляет 15–20 % дозы, обусловленной фактическим содержанием трития в организме. С продуктами питания и питьевой водой поступает 80–85 % радионуклида, обладающего большей миграционной способностью. По заключению специалистов, тритий следует рассматривать как ведущий радионуклид по вкладу в эффективные дозы облучения населения (Демин, 2001).

Данные многолетних наблюдений вокруг ПО «Маяк» показали, что в организме детей наибольшее содержание трития отмечается в восточном и северном направлениях от объекта. За весь период наблюдения среднегодовые концентрации трития в водной фазе организма не превышали 2,3 кБк/л. Дозы облучения детей за счёт трития в водной фазе организма находились в пределах 10–63 мкЗв/год и составляли 1–6,5 % от предела дозы для населения, установленного НРБ-99, хотя и превышали фоновые величины в 10–20 раз (Демин, 2001).

Повышенное содержание трития может приводить к повышению частоты младенческой (перинатальной) смертности от заболеваний неинфекционного характера. Вместе с тем нарастает частота проявления соматико-стохастических эффектов в виде злокачественных новообразований и генетических эффектов у подрастающего поколения за счёт накопления дозовых нагрузок на население (Демин, 2001).

Наблюдения показывают, что со временем происходит чрезвычайно быстрое накопление трития в окружающей среде, особенно вблизи радиационно опасных объектов. Необходимо адекватное усиление контроля за нераспространением радионуклида в окружающей среде, ведение постоянного мониторинга территорий, подвергающимся постоянному загрязнению тритием, разработка новых норм предельно допустимых концентраций (Усачев, 2001; Силин, 2012).

<<< Наверх