Обеспечение радиационной безопасности биообъектов при реабилитации территорий, загрязнённых 90Sr и 137Cs

В Российской Федерации имеются загрязнённые техногенными радионуклидами, главным образом 90Sr и 137Cs, территории, на которых необходимо проведение реабилитации для обеспечения радиационной безопасности населения, предполагающего дальнейшее использование этих территорий для проживания и ведения хозяйственной деятельности [1]. Реабилитация радиоактивно загрязнённых участков территории Российской Федерации является одной из задач в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности [2].

В документах МАГАТЭ [3], МКРЗ [4] и в Российском Федеральном Законе [5] особо подчёркивается, что при построении системы радиационной безопасности человека должны обеспечиваться условия устойчивого функционирования естественных экологических систем, природных и природно-антропогенных объектов, а также сохранение биологического разнообразия.

В международных основных нормах безопасности [3] (принцип 7 «Защита нынешнего и будущих поколений») говорится о необходимости «подтверждения, а не предположения, что окружающая среда защищена от техногенного радиационного воздействия».

При проведении реабилитации территорий, загрязнённых техногенными радионуклидами в результате радиационных аварий или деятельности радиационно опасных производств, для обеспечения радиационной безопасности населения, проживающего и ведущего хозяйственную

Титов А.В.* – ст. научн. сотр.; Шандала Н.К. – зам. генерального директора, д.м.н., член РНКРЗ; Серегин В.А. – научн. сотр.; Филонова А.А. – мл. научн. сотр.; Семенова М.П. – ст. научн. сотр.; Дороньева Т.А. – научн. сотр. ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России.

деятельность, регулирующий орган должен установить референтные уровни (критерии реабилитации).

В соответствии с международными основными нормами безопасности [3] референтные уровни, как правило, выражаются в виде годовой эффективной дозы для критической группы (КГ) населения в диапазоне 1-20 мЗв.

В настоящей работе проведена оценка поглощённых доз облучения наземных животных и растений при минимальном рекомендуемом значении референтного уровня реабилитации, равном 1 мЗв/год. Такие референтные уровни установлены для некоторых сценариев использования площадок после проведения реабилитации на территории пунктов временного хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов на Кольском полуострове (губа Андреева и Гремиха) [6] и на территориях, загрязнённых в результате деятельности предприятий по добыче и переработке урановых руд [7].

Материалы и методы

Рассмотрены площадки, загрязнённые 90Sr и 137Cs. Сценарии использования площадок после проведения реабилитации приведены в табл. 1. Значения остаточной удельной активности радионуклидов, при которой эффективные дозы КГ населения для различных сценариев использования территории соответствуют референтному уровню, определялись по данным, представленным в NRPB-W36 [8]. В качестве референтных видов биообъектов, из числа рекомендованных МКРЗ [9], выбраны биообъекты, наиболее распространённые в Российской Федерации (олень, крыса, змея, пчела, дождевой червь, сосна, трава). Дозы облучения биообъектов определяли с использованием дозовых коэффициентов, приведённых в Публикации МКРЗ 136 [10].

Рассмотренные сценарии использования загрязнённых территорий после реабилитации

Таблица 1

Сценарий	Примечание
Промышленный	На реабилитированной территории расположены офисные или производственные учреждения. Работники учреждения большую часть года проводят внутри зданий и только небольшую часть времени – на открытой территории (во время перерывов).
Парк отдыха	Население использует парк для прогулок или игр.
Лесное хозяйство	Работники хозяйства – взрослые, выполняющие работы в течение полного рабочего года на территории леса.
Сельскохозяйственные угодья	Загрязнёнными являются только поля. Фермер и наёмные рабочие проводят часть рабочего года на загрязнённой территории, выполняя работы на поле. Члены их семей, представленные взрослыми, детьми и подростками, потребляют пищевые продукты, выращенные на загрязнённом поле.
Учебное заведение	Облучаемыми лицами являются персонал школы (например, учителя и воспитатели) и учащиеся школы. Облучаемые группы большую часть времени проводят внутри здания школы и часть времени на открытой местности во время занятий спортом и играми.
Проживание и ведение хозяйственной деятельности	Постоянное проживание в доме, построенном на загрязнённой территории. Часть загрязнённой территории используется для выращивания овощей и фруктов для собственного потребления. Потребление продуктов, выращенных на приусадебном участке, принято равным половине значения годового потребления.

Результаты и обсуждение

В табл. 2 представлены остаточные удельные активности радионуклидов в почве, при которых годовая эффективная доза облучения КГ населения после завершения реабилитации составит 1 мЗв. Значения удельной активности получены на основании дозовых коэффициентов для различных сценариев использования загрязнённых территорий, приведённых в работе [8].

Таблица 2

Удельная активность радионуклидов в почве при эффективной дозе облучения КГ населения 1 мЗв в год

Сценарий	Удельная активность радионуклидов в почве, кБк/кг
	90 Sr	137 Cs
Промышленный	3520	37
Парк отдыха	730	11
Лесное хозяйство*	350	4,2
Сельскохозяйственные угодья	1,1	17
Учебное заведение	2300	28
Проживание и ведение хозяйственной деятельности	6,5	5,6

Примечание: * Значения удельной активности радионуклидов приняты такими же, как в работе [8] для сценария «Парк отдыха» и КГ «работники парка».

В табл. 3-5 приведены оцененные значения поглощённых доз облучения животных и растений для различных сценариев использования территорий после реабилитации при значениях остаточного содержания радионуклидов в почве из табл. 2.

Таблица 3

Дозы облучения биообъектов для сценария использования территории в качестве лесного хозяйства

Дозы облучения наземных животных

Дозы облучения наземных растений

Радионуклид	Биообъект
	олень	змея	крыса	пчела	дождевой червь	сосна	трава
	Поглощённая доза, мГр/сут
90Sr 137 Cs	7,0 0,034	0,21 0,012	5,3 0,045	3,5 0,025	4,6 0,044	5,6 0,042	4,2 0,025

Таблица 4

Биообъект	Радионуклид	Сценарий использования те			рритории
		сельскохозяйственный	учебное заведение	проживание и ведение хозяйственной деятельности	парк отдыха	промышленный
		Поглощённая доза, мГр/сут
Крыса	90Sr 137 Cs	0,017 0,19	34 0,31	0,10 0,061	11 0,12	53 0,41
Пчела	90 Sr 137 Cs	0,011 0,10	23 0,17	0,065 0,034	7 0,067	35 0,22
Дождевой червь	90Sr 137 Cs	0,014 0,18	30 0,30	0,084 0,060	9,5 0,12	46 0,40

Таблица 5

Биообъект	Радионуклид	Сценарий использования территории
		сельскохозяйственный	учебное заведение	проживание и ведение хозяйственной деятельности	парк отдыха	промышленный
			Поглощённая доза, мГ		/сут
Сосна	90Sr	-	37	0,10	12	56
	137 Cs	-	0,28	0,056	0,11	0,37
Трава	90 Sr	0,013	28	0,078	8,8	42
	137 Cs	0,10	0,17	0,034	0,068	0,23

С учётом рекомендаций МКРЗ [10] и других международных организаций в Российской Федерации в качестве критериев допустимого радиационного воздействия на биообъекты рекомендуются следующие значения мощности дозы хронического облучения [11]:

• -    1,0 мГр/сут для млекопитающих, позвоночных животных и сосны обыкновенной;

• -    10 мГр/сут для растений (кроме сосны обыкновенной) и беспозвоночных животных.

Представленные в табл. 3-5 результаты оценки поглощённых доз на биообъекты свидетельствуют о том, что при референтном уровне реабилитации 1 мЗв в год для КГ населения для площадок, загрязнённых 137Cs, критерии допустимого радиационного воздействия на биообъекты не превышаются.

При загрязнении территории 90Sr для большинства сценариев использования территории, кроме двух («Сельскохозяйственный» и «Проживание и ведение хозяйственной деятельности»), для всех рассмотренных представителей биообъектов, за исключением змеи, может иметь место превышение критериев.

Рассмотренные сценарии использования территории после реабилитации характеризуются тем, что:

• -    КГ населения находится на загрязнённой территории только часть времени в течение суток, за исключением сценария «Проживание и ведение хозяйственной деятельности»;

• -    эффективная доза облучения КГ населения формируется за счёт внешнего облучения от поверхности земли, внешнего облучения от почвы, попавшей на кожу, вдыхания загрязнённой пыли, случайного заглатывания загрязнённой почвы и – только при сценариях «Сельскохозяйственный» и «Проживание и ведение хозяйственной деятельности» – так же за счёт потребления продуктов, выращенных на загрязнённой территории.

Рассмотренные же представители биообъектов находятся на загрязнённой территории постоянно в течение суток и подвергаются облучению от всех факторов радиационного воздействия, в том числе от поступления радионуклида с пищей (животные) или через корневую систему (растения). При загрязнении территории 90Sr преобладающим фактором радиационного воздействия как на население, так и на биообъекты является внутреннее облучение от перорального поступления радионуклида. Как видно из данных в табл. 3-5, превышение критериев допустимого радиационного воздействия на биообъекты на территориях, загрязнённых 90Sr, возможно при сценариях использования территорий, при которых для КГ населения исключается пероральное поступление радионуклида с пищевыми продуктами.

Техногенное загрязнение территорий только 90Sr или 137Cs возможно при авариях с источниками данных радионуклидов (например, при переплавке металлолома, загрязнённого этими радионуклидами). В большинстве случаев территория загрязнена обоими радионуклидами. В этих случаях среднегодовая доза 1 мЗв для КГ населения не будет превышена, если выполняется соотношение:

A Cs     A Sr              1      η

-----+ -----= Acs • (-----+ -----) < 1 , AoCs    AoSr            AoCs    AoSr где ACs и ASr – остаточные удельные активности 137Cs и 90Sr в почве соответственно, Бк/кг; A0Cs – остаточная удельная активность 137Cs в почве, при которой доза облучения КГ населения составит 1 мЗв в год, Бк/кг; A0Sr – остаточная удельная активность 90Sr в почве, при которой доза облучения КГ населения составит 1 мЗв в год, Бк/кг; ɳ – отношение остаточной удельной актив- ности 90Sr к удельной активности 137Cs в почве, п = ~~, отн.ед.

A Cs

Поглощённая доза облучения биообъектов определяется по формуле:

D = d es • A cs + d sr • A sr = A cs • (d es + n • d sr ) ,

где A Cs и A Sr – остаточные удельные активности ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в почве соответственно, Бк/кг; d Cs и d Sr – дозовые коэффициенты внешнего и внутреннего облучения биообъекта, (мГр/сут)/(Бк/кг).

Определяя A Cs из соотношения (1) и подставляя его в формулу (2), получаем:

A oCs • A osr

D = ------------------• (d es + n • d sr ) .

A osr + n • A oes

На рис. 1 представлены зависимости поглощённой дозы биообъектов в зависимости от отношения остаточной удельной активности 90Sr к удельной активности 137Cs в почве, построенные по формуле (3). Взяты только те сценарии использования территории и те биообъекты, для которых возможно превышение критериев допустимого радиационного воздействия на террито-

Рис. 1. Дозы облучения биообъектов при различных отношениях удельных активностей ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в почве.

Значения отношения остаточной удельной активности 90Sr к удельной активности 137Cs в почве, при которых может иметь место превышение критериев допустимого радиационного воздействия на биообъекты, приведены в табл. 6.

Таблица 6

Значения отношения остаточной удельной активности 90Sr к удельной активности 137Cs в почве, при которых превышается допустимое радиационное воздействие на биообъекты

Биообъект	Сценарий использования территории
	учебное заведение	лесное хозяйство	парк отдыха	промышленный
	A Sr / A Cs
Крыса	≥1,7	≥19	≥5,6	≥1,1
Пчела	≥63	-	-	≥37
Дождевой червь	≥40	-	-	≥26
Олень	-	≥18	-	-
Сосна	≥1,7	≥18	≥6	≥1,1
Трава	≥46	-	-	≥29

Как видно из данных, приведённых в табл. 6, при значениях отношения удельной активности 90Sr к удельной активности 137Cs больше, чем 1, может иметь место превышение допустимого радиационного воздействия на биообъекты, для которых оно составляет 1 мГр/сут. Для растений (кроме сосны обыкновенной) и беспозвоночных животных превышение допустимого радиационного воздействия (10 мГр/сут) может иметь место, когда остаточная активность 90Sr существенно выше (в 26 и более раз) активности 137Cs в почве.

Такие отношения активностей имеют место на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа, а также на территории бывшего пункта временного хранения радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива в губе Андреева на Кольском полуострове и на территориях в районе проведения некоторых мирных ядерных взрывов (см. табл. 7).

Таблица 7

Отношение удельной активности 90Sr к удельной активности 137Cs в почве на некоторых загрязнённых территориях Российской Федерации

Загрязнённая территория	A Sr / A Cs	Источник
Восточно-Уральский радиоактивный след	В наиболее загрязнённой части следа (более 5 Ки/км2 по 90Sr) соотношение 90Sr/137Cs составляет 25-50, а на периферии следа (менее 1 Ки/км2 по 90Sr) оно близко к 1	[12]
Карачаевский след	Отношение 90Sr/137Cs носит устойчивый характер и составляет 0,2-0,6	[12]
Радиоактивный след от аварии на ЧАЭС	В наиболее загрязнённой части следа (более 1 Ки/км2 по 137Cs): < 0,05	[13]
Территория губы Андреева	0,1-17	[14]
В районах проведения мирных ядерных взрывов	0,002-2,2	[15]

Выводы

В работе дана оценка доз облучения биообъектов на территории, загрязнённой 137Cs и 90Sr, при 6 сценариях её последующего использования после проведения реабилитации. Оценка выполнена для остаточной активности радионуклидов, соответствующей критерию (референтному уровню) реабилитации, равному 1 мЗв в год для КГ населения (минимальное значение, рекомендованное МКРЗ и МАГАТЭ).

Проведённая оценка показала, что:

• 1.    При загрязнении территории только ¹³⁷Cs поглощённые дозы облучения всех рассмотренных биообъектов не превысят критерии допустимого радиационного воздействия.

• 2.    При загрязнении территории только ⁹⁰Sr поглощённые дозы облучения всех рассмотренных биообъектов не превысят критерии допустимого радиационного воздействия только при двух сценариях – «Сельскохозяйственный» и «Проживание и ведение хозяйственной деятельности». В отличие от остальных при этих сценариях дозы облучения КГ населения формируются также в результате перорального поступления радионуклидов с пищевыми продуктами, выращенными на загрязнённой территории. При остальных сценариях использования реабилитированной территории для большинства биообъектов критерии допустимого радиационного воздействия могут быть превышены (кроме змеи) для всех сценариев.

• 3.    При загрязнении территории обоими радионуклидами дозы облучения биообъектов зависят от соотношения остаточной удельной активности стронция и цезия. Поглощённые дозы для млекопитающих (крыса) и сосны могут превысить 1 мГр/сутки при значениях отношения остаточной удельной активности ⁹⁰Sr к удельной активности ¹³⁷Cs более 1-1,7. Превышение значения поглощённой дозы 10 мГр/сут для беспозвоночных животных и травы может иметь место при отношении удельных активностей этих радионуклидов в почве более 26. Такие соотношения активностей могут иметь место на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа, а также на локальных территориях бывшего пункта временного хранения радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива в губе Андреева и в районах проведения мирных ядер-ных взрывов.