Содержание материала

В результате Чернобыльской аварии сформировалась обширная зона радиоактивного загрязнения водосборных территорий Днепра и Припяти. Около 8 млн. . человек оказались подвержены дополнительному облучению вследствие потребления питьевой воды из Днепра и 32 млн. . человек - за счет потребления рыбы и использования загрязненных вод для орошаемого земледелия [143, 150]. Годовой коммерческий вылов рыбы в Днепровских водохранилищах составляет более 25000 т. Днепровской водой орошается более 1,8 млн. . га сельскохозяйственных угодий. Общая структура водопользования в бассейне р. Днепр представлена в табл. 3.51.

Таблица 3.51
Водопользование в бассейне Днепра [150]


Реки и водохранилища (области)

Население, млн. . чел

Потребление днепровской питьевой воды, млн. .чел

Орошаемые площади, тыс. га

Днепр и Десна (Черниговская)

1,4

 

6

Киевское и Каневское (Киевская)

4,5

0,75

116

Кременчугское (Черкасская,

1,5

0,2

66

Кировоградская,

1,2

0,4

56

Полтавская)

1,7

0,3

57

Днепродзержинское, Запорожское, Каховское (Днепропетровская)

3,8

2,0

254

Каховское (Запорожская,

2,0

1,0

272

Николаевская)

1,3

0,4

190

Днепродзержинское (Харьковская,

3,2

0,4

Луганская,

2,9

0,1

-

Донецкая)

5,3

2,2

-

Каховское: (Херсонская)

1,2

 

464

Крым

2,5

0,5

390

Всего

32,5

8,25

1871

Ожидаемая коллективная доза облучения населения от водопользования в бассейне Днепра за 70 лет после аварии оценивается в 3000 чел.-Зв (в этой оценке не учтен вклад 131I и других короткоживущих радионуклидов в первый период аварийного загрязнения). Вклад водных путей в формирование дозы облучения населения оценивается в среднем в 4-5 %, однако в отдельных регионах (Запорожская обл.) может достигать 20-60% общей дозы [150].
Воздействию Чернобыльской аварии подверглись также многие пресноводные и морские экосистемы на дальнем следе аварийного выброса. Коллективная доза от потребления загрязненных радиоцезием чернобыльского происхождения морепродуктов из Балтийского моря оценивается в 1400 чел.-Зв [151].
Еще до Чернобыльской аварии в СССР, США и других странах, использующих ядерную энергию, был разработан ряд водоохранных технологий. В верховьях р.Теча в 1956-1963 гг. был создан каскад промышленных водоемов-накопителей радионуклидов, позволивший существенно снизить потоки радиоактивных веществ в гидросферу. В 60-70-е годы широкое распространение для очистки радиоактивных вод получили ионообменные материалы на основе цеолитов [152,150]. В частности, этот метод использовался в работах по удалению радионуклидов из воды при ликвидации последствий аварии на АЭС “Три-Майл Айленд” (США). В 70-е годы были разработаны методы создания водонепроницаемых барьеров и глинистых экранов в местах возможного поступления радионуклидов в водную среду. Были предложены динамические методы регулирования потоков подземных вод за счет перекачки воды в водоносных горизонтах, нашедшие применение на ядерных полигонах в СССР и США. Однако широкомасштабных контрмер по защите водных ресурсов до Чернобыльской аварии практически не проводилось. Одной из причин этого являлась высокая стоимость водоохранных технологий. Например, минимальные затраты на дезактивацию водоема-охладителя Пар-Понд военного ядерного реактора “Савана-Ривер” (США) оцениваются в 10 млн. . долл. [153]. Полная же реабилитация водоема может потребовать существенно больших затрат (до 1 млрд. . долл.).
Проблема водоохранных контрмер возникла практически сразу после Чернобыльской аварии. Согласно данным мониторинга 29 апреля 1986 г. загрязнение воды в р. Припять по сумме β-излучателей достигало 5 кБкл-1. Суммарная активность β-излучателей в питьевой воде у Киевского водозабора составляла в начале мая 2 кБкл-1, т.е. была выше до чернобыльского уровня в 103 раз. В Киеве днепровскую воду в качестве питьевой использовало около 750 тыс. человек. Высокие уровни загрязнения водной среды в первый период после аварии привели к весьма острой постановке вопроса о необходимости принятия срочных мер по защите водных ресурсов. Хронология наиболее важных водоохранных мероприятий в мае 1986 г. представлена в табл. 3.52.

Таблица 3.52
Хронология защитных мероприятий в области водопользования в мае 1986 г.


Дата

Мероприятие

6.05

Введены временно допустимые уровни содержания 131I в питьевой воде
(3,7 кБк л-1) и рыбе

7.05

Начато бурение скважин для увеличения доли подземного питьевого водоснабжения

8.05

Принято решение об увеличении производства активированного угля в целях очистки воды на водозаборах

10.05

Принято решение об использовании сорбентов для очистки воды на Днепровском водозаборе

12.05

Принято решение о строительстве глиняного барьера в грунте для блокировки потока подземных вод из зоны разрушенного блока ЧАЭС в сторону р. Припять

13.05

Принято правительственное постановление
«О первоочередных мерах по предотвращению загрязнения Киевского водохранилища и р. Днепр радиоактивными веществами»

23.05

Принято решение о проектировании дренажной завесы и системы обратной перекачки фильтрующихся вод из водоема-охладителя ЧАЭС

24.05

Представлен в Правительство первый официальный прогноз возможных последствий Чернобыльской аварии для водной среды

29.05

Принято решение о выполнении работ по закреплению поверхности грунта на территории бассейна и берегов р. Припяти, Ужа и других в зоне ЧАЭС с целью предотвращению эрозии загрязненных почв, а также по осаждению радионуклидов в водоемах сорбирующими веществами

31.05

Утверждены временно допустимые уровни содержания радионуклидов в питьевой воде (370 Бкл-1 по сумме β-излучателей)

В первый поставарийный период в основном предпринимались административные меры, направленные на снижение поступления 131I и других радионуклидов в организм человека путем ограничений на использование загрязненной питьевой воды, увеличение доли подземного водоснабжения, дополнительную очистку питьевой воды и т.д. Значительное внимание уделялось организации системы радиационного мониторинга водной среды, включая оперативный контроль загрязнения питьевой воды.  Примерно через месяц после аварийного выброса был составлен прогноз радиоактивного загрязнения водной среды в результате Чернобыльской аварии. В условиях широкомасштабного радиоактивного загрязнения гидросферы, недостатка экспериментальной информации, отсутствия верифицированных радиоэкологических моделей первые прогнозные оценки оказались весьма консервативными, что привело к существенной переоценке возможных последствий аварии для водной среды. Были значительно завышены коэффициенты смыва радионуклидов из ближней зоны ЧАЭС в реки (в 10-100 раз). В наиболее консервативных оценках допускались уровни загрязнения Киевского водохранилища до 37 кБкл-1, что требовало запрета на использование такой воды населением. Наряду с крайними оценками были разработаны и более реалистические прогнозы, предполагавшие, что только сравнительно небольшая часть радиоактивных веществ (менее 1 %) может поступить с поверхности загрязненных водосборов в водоемы. При этом суммарная активность воды в Днепре от радионуклидов чернобыльского происхождения летом 1986 г. не должна была превышать 40 Бкл1, что в дальнейшем и подтвердилось данными наблюдений. Однако при планировании контрмер исходили не из реалистичных, а из наихудших прогнозов радиоактивного загрязнения водной среды.
Начиная с июня 1986 г. с целью предотвращения загрязнения Днепровских водохранилищ был осуществлен следующий комплекс водоохранных мероприятий [154]:

  1. сооружена система дамб для отсечения выноса радионуклидов с промплощадки и ближней зоны ЧАЭС;
  2. построены дамбы (всего 131 сооружение) на малых реках и водотоках для удержания радионуклидов в цеолите фильтрующих дамб;
  3. созданы карьеры на дне р. Припять для перехвата радионуклидов, переносимых на взвесях.

В 1986-1987 гг. была оценена эффективность водоохранных мероприятий. Осенью 1986 г. степень снижения концентрации 90Sr обследованными дамбами составляла в среднем 1,2, изменяясь в пределах 1,04-1,4, т.е. поглощение ’"Sr фильтрующими дамбами было незначительно, и уменьшения концентрации 137Cs во взвешенном веществе не наблюдалось. Более того, концентрация 137Cs на взвесях в нижних бьефах оказалась выше, чем в верхних в среднем на 20 %.
Краткосрочный эффект фильтрующих дамб, в которые закладывалось от нескольких сотен до нескольких тысяч кубометров цеолитов, наблюдался только в начальный период их эксплуатации летом 1986 г. В этот период содержание цезия, церия, рутения в воде ниже дамбы уменьшалось в десятки раз, а циркония и ниобия в 102-103 раз. Однако в последующем сорбенты в теле дамбы быстро (в пределах нескольких месяцев) забивались взвесью, и дамбы из фильтрующих превращались в глухие. Уже к осени 1986 г. водоохранный эффект дамб существенно снизился. Эффективность фильтрующих дамб можно было бы повысить путем использования специальных конструкций кассетного типа, позволяющих вынимать отработанный сорбент. Однако при этом возникает проблема захоронения больших объемов использованных сорбентов, представляющих собой твердые радиоактивные отходы. Стоимость захоронения оценивается в 1 тыс. долл, за 1 м3. Это приводит к очень высокой стоимости данной технологии при ее широкомасштабном использовании для очистки речных вод [150]. Более оправданно применение данного метода для очистки небольших высокорадиоактивных стоков.
К маю 1987 г. активность накопленного в цеолите всех защитных сооружений 137Cs равнялась примерно 1011 Бк, что составляло только около 1 % выноса радионуклида за этот период р. Припять. Таким образом, фильтрующие дамбы на малых реках не задержали радионуклиды во время весеннего половодья 1987 г. Более того при затоплении поймы малых рек происходит десорбция радионуклидов из грунтов, что приводит к повышению их концентрации в воде. При отсутствии или очень малом поглощении радионуклидов фильтрующими дамбами эффект этих сооружений становится отрицательным. Эффективность осаждения радиоактивных взвесей в период половодья 1987 г. составила всего 3-5 %, т.е. была недостаточной [154].
В 1987-1988 гг. была предпринята попытка изолировать водоем-охладитель Чернобыльской АЭС от р. Припять путем создания системы дренажных скважин (дренажной завесы) с целью возможной откачки загрязненных вод из дренажного стока и перекачки их обратно в водоем-охладитель. На создание дренажной системы было затрачено около 7 млн. . долл., однако она так и не начала работать из-за неясности ее водоохранного эффекта.
В целом, проведенные водоохранные мероприятия в ближней зоне ЧАЭС в первые годы после аварии оказались весьма дорогими и малоэффективными (табл. 3.53). Они практически не привели к заметному снижению коллективной дозы от водопользования. При этом цена дозового эффекта водоохранных контрмер на 1 чел.-Зв составила более 100 тыс. долл., а для фильтрующих дамб превысила 1 млн. . долл. [150].
Таблица 3.53
Эффективность некоторых контрмер по охране водной среды после Чернобыльской аварии с момента начала реализации до 1997 г. [150]

Определенный положительный эффект в снижении радиоактивного загрязнения р. Припять в паводковый период дало создание в 1993г. левобережного водоохранного комплекса, включающего в себя противопаводковую дамбу вместе с насосной станцией по регулированию водного режима наиболее загрязненного участка
левобережной поймы р. Припять. Создание комплекса уменьшило в 2-3 раза вынос радионуклидов с поймы в р. Припять в период весеннего половодья и летних дождевых паводков. Предотвращенная доза от строительства комплекса оценивается в 120-150 чел.- Зв за годы эксплуатации с 1993 по 1997гг. [150].
Значительный объем исследований по реабилитации загрязненных после Чернобыльской аварии озер выполнен в странах Скандинавии [155, 156]. В районах расположения этих озер средние уровни загрязнения водосборов 137Cs составляли 10-30 кБкм-2, достигая 50-70 кБкм2. Однако из-за высоких значений факторов накопления радиоцезия в рыбе во многих озерах содержание 137Cs в мышечной ткани превышало европейский стандарт 600 Бккг-1, а в ряде озер достигало 10 кБккг-1 сырого веса и более. В качестве контрмер предлагались: известкование кислых почв вокруг озер и их водосборов; противоэрозионные мероприятия для уменьшения смыва радиоцезия в озера; использование реагентов (извести, фосфатов, калийных удобрений) для снижения биологической доступности радионуклидов в воде; внесение глинистых добавок для увеличения седиментации радионуклидов; увеличения вылова рыбы с целью изъятия радиоцезия из озерной экосистемы. Предполагалось, что меры по снижению загрязнения радиоцезием будут также способствовать уменьшению загрязнения от тяжелых металлов. На исследования эффективности контрмер в Швеции в 1986-1988 гг. было затрачено около 4 млн. . долл. При этом эффект снижения содержания радиоцезия в озерной рыбе не превышал 5- 10 % по сравнению с естественными процессами.