Прогнозная оценка содержания 137Cs в лесных грибах и ягодах в зоне штатных выбросов Белорусской АЭС

Прогнозная оценка содержания 137Cs в лесных грибах и ягодах в зоне штатных выбросов Белорусской АЭС

Переволоцкий А.Н., Переволоцкая Т.В.

Учреждение образования «Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины», Гомель

В статье выполнена прогнозная оценка поступления 137Cs при штатных выбросах Белорусской АЭС. Авторами проанализирована динамика плотности загрязнения почвы 137Cs вблизи АЭС вследствие штатных выбросов станции и накопление радионуклида отдельными видами грибов и ягод. Установлено, что основное воздействие на формирование радиационной обстановки и наибольший вклад в радиоактивное загрязнение видов пищевой продукции леса будет принадлежать радионуклиду, поступившему в лесные биогеоценозы вследствие глобальных радиоактивных выпадений.

Ключевые слова: 137Cs, штатные выбросы, удельная активность, плотность загрязнения, пищевая продукция леса.

Введение

Работа атомных электростанций в штатном режиме сопряжена с поступлением в окружающую среду долгоживущих радионуклидов [3, 11], поэтому их содержание в основных компонентах окружающей среды отслеживается с помощью специальных мероприятий радиоэкологического мониторинга на соседних со станцией территориях [9]. В число объектов мониторинга включают и пищевую продукцию леса (грибы и ягоды) [6], что обусловлено высоким уровнем накопления ими 137Cs [4, 7]. Коэффициент перехода 137Cs для средненакапливающих лесных шляпочных грибов (белый, подосиновик, подберёзовик, лисичка обыкновенная) находился в диапазоне 10-25-10-3 м2/кг, а видов-аккумуляторов (польский гриб, маслёнок) - до 150-10-3 м2/кг, при этом на верховых болотах возможны аномально высокие параметры накопления для подберёзовика болотного и сыроежки жёлтой - до 800-10-3 м2/кг [7]. Среди лесных ягод максимальным уровнем накопления 137Cs характеризуется черника - до 6-10-3 м2/кг в типичных условиях произрастания и до 15-10-3 м2/кг - на верховых болотах [7]. Таким образом, актуальным становится вопрос прогноза дополнительного радиоактивного загрязнения пищевой продукции леса вследствие штатных выбросов атомных электростанций, что является важной составляющей проведения оценки воздействия на окружающую среду данного класса производственных объектов.

Материалы и методы

Прогнозную оценку поступления 137Cs в окружающую среду при штатных выбросах АЭС и дополнительное радиоактивное загрязнение пищевой продукции леса проводили исходя из максимально возможного допустимого штатного выброса - 2-109 Бк в год или (в среднем) 5,6-106 Бк/сутки для станции проекта АЭС-2006 с двумя реакторами В-320 [6, 10]. Фактические выбросы 137Cs составляют менее единиц процента от приведённых значений [3, 8], следовательно, проведённая оценка носит консервативный характер.

Переволоцкий А.Н.* - доцент кафедры физиологии человека и животных биологического факультета, к.с.-х.н.; Переволоцкая Т.В. -старший преподаватель кафедры лесохозяйственных дисциплин биологического факультета, к.б.н. УО «ГГУ им. Ф. Скорины».

*Контакты: 246019, Гомель, ул. Советская, 104. Тел.: 8-10-375-232-60-75-72; e-mail: forest_rad@mail.ru.

АЭС предполагается разместить в Островецком районе Гродненской области в 19 км юго-западнее п.г.т. Островец. Регион АЭС относится к Поозерской провинции озерно-ледниковых, моренно- и холмисто-моренно-озерных ландшафтов. По своему высотному положению ландшафты региона относятся ко всем трём имеющимся на территории Белоруссии группам ландшафтов - возвышенным, средневысотным и низменным [6]. Около 52 % территории относится к сельскохозяйственным угодьям, 38 % - к лесным насаждениям, среди которых преобладают сосновые леса (68 % всех лесных насаждений), еловые (12 %) и березовые (13 %) [6]. Доля болот составляет 6,7 %, из которых 1/5 - верховые, являющиеся критичными природно-растительными комплексами по интенсивности миграции 137Св и накоплению его пищевой продукцией леса [1, 8]. Количество осадков для территории размещения Белорусской АЭС составляет около 700 мм в год, при этом доля жидких осадков, в основном, в весенне-осенний период составляет 70 %, смешанных и твёрдых (большей частью зимой) - по 15 % [6]. Их среднесуточная интенсивность в течение времени выброса составляет 1,3, 0,15 и 0,13 мм/ч, соответственно. Преобладают ветра западных и юго-западных направлений с вероятностью 0,2 при средней скорости 3,4 м/с и нейтральный условиях (безразличной стратификации атмосферы) согласно классификации Пасквилла, модифицированной ИЭМ (её вероятность составляет 0,44) [6].

Для прогнозной оценки плотности загрязнения почвы 137Сз при штатных выбросах АЭС определяли объёмную активность радионуклида в приземном слое атмосферы с помощью Гауссовых моделей рассеяния [2, 5]. При расчётах применён консервативный подход, предполагающий оценку загрязнения территории относительно наиболее вероятного направления, скорости ветра и категории устойчивости атмосферы: для западных и юго-западных направлений движения ветра с вероятностью 0,2 при средней скорости 3,4 м/с и нейтральный условиях (безразличной стратификации атмосферы) согласно классификации Пасквилла, модифицированной ИЭМ (её вероятность составляет 0,44) [6]. При сроке эксплуатации АЭС в течение 60 лет осаждение радиоактивных веществ для северо-восточной четверти территории будет происходить примерно в течение 4500 суток. В соответствии с нейтральными условиями устойчивости атмосферы для аэродинамической шероховатости поверхности 40 см были выбраны параметры дисперсии струи выброса в вертикальном и горизонтальном направлениях [2, 5]. Исходя из наблюдаемой «фоновой» объёмной активности 137Св в атмосфере (1-10-10-6 Бк/м3) [6] с применением Гауссовых моделей рассеивания [2, 5] проводили оценку поступления на поверхность почвы.

Прогнозную оценку «сухого» и «мокрого» осаждений 137Сз на поверхность проводили в соответствии с общепринятыми методиками [2, 5] (рис. 1).

Отдельно рассчитывали динамику плотности загрязнения почвы 137Св: от глобальных радиоактивных выпадений (2000 Бк/м2 на 2010 г. для северо-западной части Белоруссии [6]); от поступления «фонового» 137Сз из атмосферного воздуха; вследствие штатных выпадений АЭС (рис. 2).

Прогнозную оценку содержания 137Св в лесных грибах и ягодах проводили исходя из среднемноголетних коэффициентов перехода для каждого из исследованных видов и прогнозируемой плотности загрязнения почвы 137Св (таблица). Консервативно предполагали неизменность коэффициентов перехода в течение прогнозируемого времени.

75

500

250 750

2500 7500

5000

50000 25000 75000

Расстояния,м

Рис. 1. Прогнозируемые уровни суточного осаждения 137Св.

2 500.0 ш

50.0

5.0

0.5

Динамика плотности загрязнения ----Суммарная ~ — -

— Глобальные выпадения

—I- Поступление "фонового" 137Сэ из атмосферы Поступление с штатными выпадениями _______ _

— максимальные _____ - -

....минимальные - - '

-цЛ-

>7

I

0

10

20

40

50

30

Время, лет

Рис. 2. Прогнозируемая динамика плотности загрязнения почвы

60

137

Се.

Таблица

Среднемноголетние коэффициенты перехода и прогнозируемые удельные активности 137Св в лесных грибах и ягодах

Вид пищевой продукции

Черника Грибы

Время с начала эксплуатации АЭС Источник выбросов 137Сб Плотность загрязнения почвы, Бк/м2 Типичные условия роста Верховое болото Средненакапли-вающие

Среднемноголетние коэффициенты перехода, м2/кг [7]

610-3 1,510-2 210-2 0,1

Удельная активность, Бк/кг

Штатные выбросы* до 10 0,1 0,15 0,2 1,0

Первый год Штатные выбросы** до 0,7 - - - -

Глобальные выпадения до 2000 12 30 40 200

Штатные выбросы* до 80 0,5 1 1,6 8,0

10 лет Штатные выбросы** до 5 - 0,1 0,1 0,5

Глобальные выпадения до 1590 9,5 24 32 160

Штатные выбросы* до 186 1 3 4 20

30 лет Штатные выбросы** до 12 0,1 0,2 0,2 1,2

Глобальные выпадения до 1000 6 15 20 100

Штатные выбросы* до 280 2 4 6 28

60 лет Штатные выбросы** до 20 0,1 0,3 0,4 2

Глобальные выпадения до 505 3 8 10 50

Примечание: * - оценка выбросов в соответствии с [10], ** - реальная величина выбросов [11].

Результаты исследований и их обсуждение

При объёмной активности 137Св в атмосферном воздухе в диапазоне 1-10-10-6 Бк/м3 величина ежесуточного отложения данного радионуклида не превысит 7-10-3 Бк/м2. Ежесуточное осаждение 137Сз вследствие штатных радиоактивных выпадений АЭС в зоне максимального осаждения радионуклида на удалении от 800 до 7500 м по оси следа выпадений превысит

0,05 Бк/м2, достигнув максимума на расстояниях 1500-2000 м от АЭС - 0,1 Бк/м2. Учитывая, что расчёт проведён для величины выброса, соответствующей допустимому [6], а реальная величина выброса как минимум в 20 раз ниже, то можно говорить о сопоставимом с фоновым еже-

137 3 2 137

суточном поступлении Се (<8-10" Бк/м ) на поверхность почвы. «Мокрые» осаждения Се, как следует из представленных результатов, не будут определять существенный вклад в осаждение радионуклида штатных выпадений [5].

За 60 лет плотность загрязнения почвы 137Св, поступившего с глобальными радиоактивными выпадениями, снизится с 2000 до 500 Бк/м2. Плотность загрязнения почвы 137Св от штатных выпадений АЭС может повыситься за 60 лет эксплуатации в северо-восточном направле-

нии от станции до 200 Бк/м2 по оси следа на удалении 800-7000 м и до 30 Бк/м2 - на удалении свыше 30 км. Учитывая консервативность расчёта, максимальный уровень плотности загрязнения почвы не превысит 10 Бк/м2. Поступление «фонового» 137Сз, содержащегося в атмосферном воздухе, для данной территории не превысит 10 Бк/м2 в течение моделируемого времени при условии неизменности концентрации радионуклида в атмосфере (до 10-5 Бк/м3). Таким образом, наибольший вклад в суммарную плотность радиоактивного загрязнения будет вносить 137Сз глобальных радиоактивных выпадений. Для суммарной плотности загрязнения почвы 137Сз на удалении от 800 до 7500 м по оси следа в северо-восточной четверти территории расположения АЭС прогнозируется снижение плотности загрязнения до 800 Бк/м2 при величине годового выброса в соответствии с [6] и всего до 520 Бк/м2 при прогнозной оценке с использованием данных о реальных выбросах. В последнем случае плотность загрязнения почвы повысится не более чем на 5 % по сравнению с существующим уровнем глобального радиоактивного загрязнения.

Вполне очевидно, что указанные уровни радиоактивного загрязнения определят собой незначительное содержания 137Св в лесных грибах и ягодах. Если в первый год штатных выпадений удельная активность в ягодах черники не превысит 30 Бк/кг, а в грибах-аккумуляторах -<200 Бк/кг, то величина концентрации, обусловленная штатными выпадениями, будет крайне мала - менее 1 Бк/кг. С течением времени удельная активность радионуклида в грибах будет снижаться и составит через 30 лет < 100 Бк/кг, а через 60 лет - до 50 Бк/кг. Удельная активность 137Сз в видах пищевой продукции леса, обусловленная штатными выбросами, через 10 лет эксплуатации АЭС прогнозируется в зоне максимального осаждения радионуклидов (800-7500 м) < 1 Бк/кг для черники и < 8 Бк/кг для грибов-аккумуляторов (при уровне годового выброса 2-109 Бк), а через 60 лет - 8 и 50 Бк/кг, соответственно. Однако, при наиболее вероятном уровне радиоактивных выпадений [3, 11], прибавка удельной активности 137Св даже в грибах-аккумуляторах прогнозируется на крайне низком уровне - менее 3 Бк/кг.

Выводы

Если взять за основу величину допустимых выбросов 137Сз (2-109 Бк), то следует констатировать относительно небольшое поступление радионуклида в зоне максимальных выпадений (менее 280 Бк/м2 при 800 Бк/м2 суммарной плотности загрязнения почвы от всех источников), при этом удельная активность в видах пищевой продукции леса повысится менее чем на 40 % и указанное повышение будет достаточно сложно «отследить» при радиоэкологических мониторинговых исследованиях на фоне статистической ошибки измерений, неравномерности радиоактивных выпадений и естественного варьирования накопления. При реальных уровнях радиоактивных выбросов АЭС с двумя реакторами В-320 величина поступления 137Св не превысит 20 Бк/м2, а удельные активности радионуклида в грибах-аккумуляторах повысятся не более чем на 5 %.

Литература

1. Биогеохимия цезия-137 в лесоболотных экосистемах Украинского Полесья /Под ред. акад. НАН Украины Э.В. Соботовича. Киев: Научная мысль, 2010. 198 с.

2. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосфере: Справочник. М.: Энергоатомиздат,

1991. 256 с.

3. Крышев И.И., Алексахин Р.М., Сазыкина Т.Г. и др. Радиоактивность районов АЭС /Под ред. И.И.

Крышева. М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1991. 126 с.

4. Марей А.Н., Бархударов Р.М., Чумак В.К. и др. Особенности поступления глобальных 137Cs и 90Sr по пищевым цепям в Полесье //Гигиена и санитария. 1970. № 1. С. 61-66.

5. Методика разработки нормативов предельно допустимых выбросов радиоактивных веществ в атмосферный воздух (ДВ-2010) в 2 томах. Том 2. Технические приложения, рекомендации для расчётов. М.: Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору Российской Федерации. 216 с.

6. Обоснование инвестирования в строительство атомной электростанции в Республике Беларусь. Книга 11. Оценка воздействия на окружающую среду. 1588-ПЗ-ОИ4. Часть 8. Отчёт об ОВОС. Министерство энергетики Республики Беларусь. (Редакция 06.07.2010 г.). Проектное научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие «БелНИПИЭнергопром». 2010. 532 с.

7. Переволоцкий А.Н. Распределение 137Cs и 90Sr в лесных биогеоценозах. Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. 255 с.

8. Радиоактивное загрязнение территории Беларуси (В связи с аварией на ЧАЭС) //В.И.Парфенов, Б.И. Якушев, Б.С. Мартинович и др. /Под ред. В.И.Парфенова. Минск: Наука и техника, 1995. 582 с.

9. Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС /Под ред. К.П. Махонько. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 264 с.

10. Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Гигиенические требования к проектированию и эксплуатации атомных электростанций». Утверждены Постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 31.03.2010 г. № 39.

11. Sources and effects of ionizing radiation: Report of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation to the General Assembly with scientific annexes. 2000. 566 p.

Prognostic estimation of 137Cs content in forest mushrooms and berries within a zone of regular fallout of the Belarusian atomic power station

Perevolotsky A.N., Perevolotskaya T.V.

Educational Establishment "Francisk Skorina Gomel State University", Gomel

The article presents prognostic estimation on the release of 137Cs to the environment during standard operation of the Belarussian atomic power station. The authors analyzed dynamics of soil contamination with the radionuclide and its accumulation in mushrooms and berries nearby the station operating under standard conditions. The main contribution to radiation situation and contamination of edible forest products was found to be made by the radionuclide coming to biogeocenosis by as a result of global release of radioactive substances.

Keywords: 137Cs, regular fallout, specific activity, density of contamination, food production of the forest.

Perevolotsky A.N. - Associate Professor of Human and Animals Physiology Chair of Biological Department, C. Sc., Agr.; Perevolotskaya T.V. -Senior Lecturer of Forestry Subjects Chair of Biological Department, C. Sc., Biol. EE "Francisk Skorina Gomel State University".

‘Contacts: 104 Sovetskaya str., Gomel, Belarus, 246019. Тел.: 8-10-375-232-60-75-72; e-mail: forest_rad@mail.ru.