Оценка доз облучения населения и природных объектов на территории, прилегающей к предприятию по добыче и переработке урановых руд

та травянистой растительности, биометрические характеристики организмов, распределение радионуклидов по почвенному профилю, плотность почвы или донных отложений [2, 3].

Для населения на территории, прилегающей к предприятию по добыче и переработке урановых руд, проведён анализ путей внутреннего и внешнего облучения и разработаны сценарии, согласно которым проводились расчеты дозовых нагрузок.

Дозовые нагрузки на травянистую растительность

С помощью разработанных дозиметрических моделей были рассчитаны дозы на травянистую растительность в районе расположения ЛПО «Алмаз». Коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в растения оценивались на основе данных, характеризующих содержание радионуклидов в сопряженных пробах почвы и растительности, отобранных на исследуемых территориях. При расчёте дозовых нагрузок на биоту учитывали фактор относительной биологической эффективности (ОБЭ). Для α-излучения этот показатель равен 10, для γ- и β-излуче-ния – 1 [2]. Отдельно рассматривалось низкоэнергетическое β-излучение (при энергиях меньше 0,01 МэВ), для которого фактор ОБЭ равен 3 [5].

Расчётные значения дозовых нагрузок на травянистую растительность от инкорпорированных радионуклидов и внешних источников облучения представлены в таблице 1.

Таблица 1

Дозовые нагрузки на травянистую растительность , формируемые внешним и внутренним облучением

Объект исследования/ номер штольни	Удельная активность в растительности, Бк/кг		Мощность дозы облучения растительности, мкГр/час
	238U	226Ra	внутреннее облучение	внешнее облучение
16	1098	14	89,18	4,24 E-01
Хвостохранилище	19	5	2,34	1,82 E-02
32	45	9	5,06	9,48 E-02
11	14	6	2,11	2,50 E-02
9	17	12	3,34	3,73 E-02
11-бис	13	4	1,69	3,88 E-02

Наибольшему воздействию подвергаются растения, произрастающие на отвалах штольни № 16, наименьшему – в районе штольни № 11-бис. Таким образом, вклад от «блока радия» (радионуклиды урановой цепочки от 226Ra до 210Po) составляет 36 % от общей дозовой нагрузки, а от «блока урана» (радионуклиды урановой цепочки от 238U до 226Ra) – 64 %. Это связано с тем, что содержание 238U в почве и растениях значительно превышает концентрацию 226Ra в рассматриваемых объектах. Вклад внутреннего облучения от всех радионуклидов уранового семейства составляет 99 %.

Дозовые нагрузки на почвенную мезофауну

Наибольшее содержание тяжёлых естественных радионуклидов (ТЕРН) в почве зафиксировано в районе штольни № 16, на остальных исследуемых территориях концентрации ТЕРН приблизительно одинаковы. Рассматриваемый участок в непосредственной близости от штольни № 16 расположен на территории высохшего пруда отстойника. На этом участке произошла смена экосистемы, в результате чего радионуклиды, накопленные в донных отложениях пруда, поступают в настоящее время в луговую растительность.

Величины дозовых нагрузок на почвенную мезофауну от инкорпорированных и внешних источников облучения представлены в таблице 2.

Таблица 2

Дозовые нагрузки на почвенную мезофауну , формируемые внешним и внутренним облучением

Объект исследования/ номер штольни	Мощность дозы облучения дождевого червя, мкГр/час
	внутреннее облучение	внешнее облучение
16*	206,47	61,7 E-01
16	12,92	8,45 E-01
Хвостохранилище	0,42	3,72 E-02
Садовые участки	1,28	11,35 E-02
32	2,19	1,94 E-01
11	0,57	5,10 E-02
9	0,85	7,63 E-02
11-бис	0,89	7,96 E-02

* – территория высохшего пруда отстойника.

Наибольшему воздействию ионизирующего излучения подвергаются дождевые черви, обитающие на отвалах штольни № 16, наименьшему – в районе хвостохранилища. Вклад радионуклидов «блока радия» в формирование суммарной дозовой нагрузки составляет около 62 %, а радионуклидов «блока урана» – 38 %. Это связано с тем, что содержание 238U в почве существенно превышает содержание 226Ra. Внутреннее облучение обуславливает формирование около 97 % суммарной дозовой нагрузки.

Дозовые нагрузки на компоненты пресноводных экосистем

С помощью разработанных дозиметрических моделей были оценены дозы облучения представителей пресноводных экосистем в районе расположения ЛПО «Алмаз». Наибольшее количество радионуклидов содержится в донных отложениях, отобранных на территории хво-стохранилища, наименьшее – в районе расположения штольни № 11-бис. В таблице 3 представлены значения дозовых нагрузок, рассчитанные для представителей пресноводных экосистем от инкорпорированных и внешних источников облучения.

Таблица 3 Дозовые нагрузки на представителей водных экосистем , формируемые внешним и внутренним облучением

Объект исследования/ номер штольни	Мощность дозы облучения хирономид, мкГр/час
	внутреннее облучение	внешнее облучение
Хвостохранилище	311,35	19,55 E-01
Река Золотушка	32,88	2,06 E-01
11-бис	18,10	1,13 E-01

Из таблицы 3 видно, что хирономиды, обитающие в донных отложениях родника на территории хвостохранилища, подвергаются наибольшему радиационному воздействию. Вследствие большого различия в концентрациях 238U и 226Ra в донных отложениях вклад радионукли- дов «блока урана» в суммарную дозовую нагрузку составляет около 72 %, а радионуклидов «блока радия» – 28 %. Такое соотношение рассматриваемых показателей характерно и для травянистой растительности. Вклад внутреннего облучения составляет 99 % от суммарной дозовой нагрузки. Максимальную дозу облучения получают бентосные организмы, минимальную – травянистая растительность.

Дозы внутреннего облучения компонентов окружающей среды формируются в основном за счет инкорпорированных α-излучающих радионуклидов. Результаты оценки дозовых нагрузок на биоту существенным образом зависят от относительной биологической эффективности (ОБЭ) α-излучения. Значения этого показателя по данным различных исследователей варьируют в диапазоне 1-20 [4]. Уточнение рассматриваемого показателя является необходимым условием адекватных оценок дозовых нагрузок на биоту на территориях, загрязненных ТЕРН.

Оценка доз облучения населения

Для оценки доз облучения населения, проживающего на территории, прилегающей к бывшему уранодобывающему предприятию ЛПО «Алмаз», разработаны 2 сценария, различающихся путями формирования дозовых нагрузок.

В рамках первого («консервативного») сценария сформулировано допущение о том, что население употребляет в пищу только продукты питания, произведённые на загрязнённых радионуклидами территориях. В этом случае внутреннее облучение населения формируется за счёт употребления мяса и молока сельскохозяйственных животных (коров), выпасаемых в районе штольни № 9. Для водопоя животных используется только шахтная вода этой штольни. Другим источником формирования доз внутреннего облучения населения является злаковая культура (озимая пшеница), произрастающая в непосредственной близости от штольни № 11. В рацион питания населения входят также овощи и фрукты, выращенные на садовых участках, прилегающих к руслам водотоков от штолен № 9, 32 и 16. В летний период эти шахтные воды полностью используются для полива садовых участков. Согласно описанному («консервативному») сценарию, внутреннее облучение населения формируется в результате употребления молока, мяса, озимой пшеницы и картофеля, выращенного на садовых участках. Выбор рассматриваемых пищевых цепочек основан на результатах мониторингового обследования территорий, прилегающих к бывшему ЛПО «Алмаз».

В рамках второго («гипотетического») сценария было сделано допущение о том, что население употребляет продукты питания с максимальным содержанием радионуклидов. Этот сценарий может быть реализован в том случае, если сельскохозяйственная продукция производится только на наиболее загрязнённой территории, прилегающей к штольне № 16. Такое предположение дает возможность максимально консервативной оценки доз внутреннего облучения населения.

Экспериментальные данные, характеризующие удельные активности 238U и 226Ra в молоке, озимой пшенице и шахтной воде, показаны на рисунке 1.

№16   №32    №9

Рис . 1. Содержание радионуклидов в пищевых продуктах и воде.

Анализ представленных данных показывает, что максимальная концентрация ТЕРН наблюдается в воде штольни № 16.

Общая формула для расчёта эффективной дозы при внутреннем облучении имеет следующий вид [6]:

^Dipr ^{= C}pi ^{⋅ U}p ^⋅ ε ir ,                                             (1)

где D ipr – мощность эффективной дозы, Зв/год; C pi – концентрация радионуклида в продукте питания, Бк/кг; U p – потребление продуктов питания, кг/год; ε ir – дозовый коэффициент, Зв/Бк.

При проведении расчётов принято, что потребление населением картофеля составляет 124 кг/год, мяса – 55 кг/год, молока – 230 л/год, пшеницы – 47 кг/год, при пересчёте на потребление хлеба – 142 кг/год. Использовалось допущение о том, что удельная активность радионуклидов от 238U до 230Th является одинаковой и равной экспериментально определённой активности 238U. Для радионуклидов ряда 238U, начиная c 222Rn, расчёты проводились на основе измеренной активности 226Ra, уменьшенной с использованием коэффициента 0,7. Этот коэффициент отражает выход в атмосферу 222Rn.

Наибольший вклад в дозу облучения населения при потреблении молока вносят радионуклиды «блока радия» (71 %), вклад радионуклидов «блока урана» составляет 29 %. При этом максимальную дозовую нагрузку формирует 210Po. Вклад «блока радия» при потреблении мяса достигает 98 %, что обусловлено высоким содержанием в нем 226Ra. Дозовая нагрузка, формируемая 230Th, невелика и составляет 2 %.

Таким образом, наибольшее влияние на уровень внутреннего облучения населения при потреблении молока и мяса оказывают 226Ra, 210Pb и 210Po. Вклады различных ТЕРН в суммарную дозовую нагрузку, формируемую в результате потребления картофеля, отличаются от этих показателей, рассчитанных при оценке дозы облучения от потребления мяса и молока. Доза от «блока урана» при потреблении картофеля составляет 87 % (230Th дает около 60 %), а «блока радия» – 13 %.

В пшенице, произрастающей в районе штольни № 11, содержатся 238U и 226Ra с концентрацией 2,5 и 1,5 Бк/кг, соответственно. Вклад «блока урана» в дозовую нагрузку на население в рассматриваемом случае составляет 39 %, а «блока радия» – 61 %. Такое соотношение характерно и при формировании внутреннего облучения населения за счёт потреблении молока. Основной вклад в дозовую нагрузку дают 230Th, 226Ra, 210Pb и 210Po.

Суммарная дозовая нагрузка внутреннего облучения населения от перорального поступления радионуклидов с местными пищевыми продуктами для сценария № 1 представлена на рисунке 2.

Рис . 2. Дозы внутреннего облучения населения, формируемые в результате потребления различных продуктов питания.

Наибольшую дозовую нагрузку от внутреннего облучения (3,81 мЗв/год) население получает в результате потребления картофеля, выращенного на садовых участках и поливаемого шахтной водой штольни № 16. Суммарная дозовая нагрузка на население от всех путей облучения составляет 5,62 мЗв/год.

В рамках второго («гипотетического») сценария источниками радиоактивного загрязнения рассматриваются продукты питания, производимые исключительно на наиболее загрязнённых территориях в районе штольни № 16. Предполагается, что сельскохозяйственные животные (коровы) потребляют растения и шахтную воду в непосредственной близости от этой штольни. Содержание 238U и 226Ra в молоке достигает 43,7 и 18,48 Бк/кг соответственно.

Дозы внутреннего облучения населения от перорального поступления радионуклидов, рассчитанные в рамках «гипотетического» сценария, представлены на рисунке 3.

Рис . 3. Суммарные дозы внутреннего облучения населения, рассчитанные в рамках сценария № 2.

Дозовая нагрузка на население, формируемая внутренним облучением, составляет в этом случае 19,7 мЗв/год. При этом употребление мяса обуславливает вклад в дозу внутреннего облучения – 31 % , молока и картофеля – 50 и 19 %, соответственно.

Выводы

Выполнена оценка доз облучения компонентов луговых и водных экосистем на территории, прилегающей к бывшему предприятию по добыче и переработке урановой руды ЛПО «Алмаз». Максимальная дозовая нагрузка на травянистую растительность (89 мкГр/час) формируется в непосредственной близости от штольни № 16. Мощность дозы облучения представителя почвенной мезофауны – дождевого червя достигает наибольшего значения (217 мкГр/час) на территории высохшего пруда отстойника № 2. Максимальная мощность дозы облучения водных организмов (хирономид) составляет 317 мкГр/час.

В рамках первого («консервативного») сценария суммарная дозовая нагрузка, формируемая за счёт внутреннего облучения, составляет 5,6 мЗв/год. Наибольшую дозу облучения (3,8 мЗв/год) население получает в результате потребления картофеля, выращенного на садовых участках в непосредственной близости от штольни № 16. В рамках второго («гипотетического») сценария мощность дозы внутреннего облучения населения, формируемой с учётом всех «пищевых цепочек», составляет в этом случае 19,7 мЗв/год. Основной вклад в суммарную дозовую нагрузку вносят 210Po, 210Pb, 226Ra и 230Th.

Анализ результатов расчёта показывает, что на наиболее загрязнённых участках территории, прилегающей к бывшему уранодобывающему предприятию ЛПО «Алмаз», возможно превышение дозовых пределов для биоты и человека. В связи с этим можно сделать вывод о необходимости дальнейших работ по оценке радиоэкологических рисков для компонентов окружающей среды и населения.