Оценка дозы облучения в населенном пункте зоны наблюдения горно-химического комбината

Введение . Благодаря явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и различных отраслях промышленности, включая энергетику. Однако любое воздействие радиационного излучения на живой организм имеет последствия, степень изменений в организме определяется дозой облучения.

В результате работы предприятий атомной промышленности и крупных радиационных аварий в окружающую среду были привнесены долгоживущие техногенные радионуклиды. В результате окружающая среда определенных территорий имеет дополнительное радиационное воздействие.

На территории Российской Федерации есть ряд регионов с контролируемой радиационной обстановкой. К числу таких территорий относятся центральные районы Красноярского края, где находятся предприятия бывшего военного ядерно-промышленного комплекса страны. Одно из них – Федеральное государственное унитарное предприятие Федеральная ядерная организация «Горно-химический комбинат» (ФГУП ФЯО «ГХК»), относящееся к числу предприятий первой категории потенциальной радиационной опасности. Для него установлена зона наблюдения (ЗН), включающая территорию радиусом 20 километров вокруг точки газоаэрозольных выбросов и пойму р. Енисей на протяжении 1000 километров от места сбросов комбината.

В 20-километровой части ЗН ФГУП ФЯО «ГХК» расположено 12 сельских населенных пунктов, в которых проживает 2,4 тыс. человек, и г. Железногорск с населением 91,6 тыс. человек. На берегах р. Енисей в границах 1000 км ЗН расположены более 30 населенных пунктов, в том числе города Енисейск и Лесосибирск [13].

Источником техногенного радиоактивного загрязнения поймы р. Енисей являются процессы размыва и переотложения многолетних осадков, а также процессы фильтрации и дренирования, проходящие в местах расположения прудов-отстойников и подземных хранилищ. Радиационная обстановка техногенного происхождения в долине р. Енисей сформировалась за период пятидесятилетней деятельности ФГУП ФЯО «ГХК» как результат нормативных и аварийных сбросов в реку загрязненных вод реакторного и радиохимического заводов. Большинство радиационно-загрязненных участков расположены вне границ населенных пунктов. Исключение представляют аномалии на береговой полосе острова Городской в г. Енисейске и на береговой полосе села Б. Балчуг.

Систематическое изучение и независимый контроль радиационной обстановки в зоне наблюдения ГХК начали проводиться с конца 80-х годов. К середине 90-х годов в пойме р. Енисей, в пределах зоны наблюдения, было выявлено более 150 участков с аномально высоким уровнем радиоактивного загрязнения.

Радиоактивное загрязнение поймы прослеживается от места сброса вод охлаждения проточных реакторов ФГУП ФЯО «ГХК» до устья реки в Карском море, то есть на протяжении до 2 000 км [4, 5]. На этом участке реки условно выделено три подзоны: ближняя (от с. Атамано-во до устья р. Кан), средняя (от устья р. Кан до с. Ярцево) и дальняя (от с. Ярцево до устья р. Енисей). В пределах ближней и средней подзон выявлено более 150 участков с аномально высоким уровнем техногенного радиоактивного загрязнения. Основными нуклидами, определяющими радиационную опасность пойменных почв и донных отложений, являются 60Co, 90Sr,137Cs, 152, 154Eu и 239, 240Pu. Максимальные уровни загрязнения речных отложений 137Cs в ближней подзоне изменяются от 500 до 260 кБк/м2, в средней – от 370 до 110 кБк/м2, в дальней снижаются до 3,7 кБк/м2 и менее. Основными нуклидами, определяющими радиационную опасность почвогрунтов, являются кобальт-60, стронций-90, цезий-137, европий-152 и -154 и плутоний-239,240 [1].

Среднегодовая индивидуальная доза облучения населения складывается из доз внешнего и внутреннего облучения. Доза внешнего облучения формируется за счет гамма-фона, обусловленного космическим излучением и излучением природных и техногенных радионуклидов, присутствующих в почве, строительных грунтах и материалах. Доза внутреннего облучения представляет собой сумму доз, связанных с аэраль-ным поступлением в организм радона и его дочерних продуктов распада, поступлением с продуктами питания природных и техногенных радионуклидов и присутствием в органах и тканях человека природного радионуклида калий-40.

Основные источники ионизирующего излучения и их вклады в полную (суммарную) дозу об- лучения жителей Красноярского края ежегодно не претерпевают значительных изменений, перечень основных источников и их процент участия в годовой эффективной дозе приведены в таблице 1.

Из данных таблицы следует, что полная годовая доза обусловлена в первую очередь внутренним облучением дочерними продуктами распада радона и медицинским облучением населения при профилактических и диагностических рентгенорадиологических процедурах.

Динамика средних значений индивидуальной дозы облучения населения Красноярского края за период с 2008 по 2014 г. приведена в таблице 2.

Таблица 1

Источник излучения	Вид облучения	Вклад, в годовую дозу, %
Гамма-фон вне помещений, обусловленный содержанием естественных радионуклидов (ЕРН) в почве и космическим излучением	Внешнее	3,6
Гамма-фон внутри помещений, обусловленный ЕРН в грунтах, строительных материалах и космическим излучением	Внешнее	14,5
Глобальное загрязнение почвы и продуктов питания техногенными радионуклидами	Внешнее и внутреннее	0,2
ЕРН в продуктах питания и питьевой воде	Внутреннее	2,4
Радон в воздухе помещений	Внутреннее	57,0
Калий-40 в организме человека	Внутреннее	3,3
Медицинское облучение	Внешнее	19,0
Всего		100

Таблица 2

Структура годовой эффективной коллективной дозы облучения населения, чел.-Зв/год1 *

Вид облучения населения	Год
	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014
Население, проживающее в зонах наблюдения	0,41	0,37	0,40	0,21	0,07	0,08	0,04
Техногенно измененный радиационный фон	14,45	14,47	14,15	14,19	14,23	14,2	14,3
В том числе: – за счет глобальных выпадений	14,45	14,47	14,15	14,19	14,23	14,2	14,3
– за счет радиационных аварий	0	0	0	0	0	0	0

1На основании государственных докладов [6–13]

Основные источники ионизирующего излучения в Красноярском крае

В период с 2008 по 2014 г. вклад в дозу облучения за счет техногенно измененного радиационного фона не изменился, в среднем составил 14,28±0,13 чел.-Зв/год. За исследуемый период радиационных аварий на территории Красноярского края зарегистрировано не было.

Цель работы . Расчет дозы облучения населения с. Большой Балчуг, находящегося в зоне наблюдения ГХК. Целесообразность этой работы обусловлена тем, что только дозовые нагрузки на население служат надёжным показателем радиационной обстановки на селитебных территориях.

Данной работе предшествовало исследование по определению удельной активности почвы, воды и продукции животноводства, производимой в условиях тестируемого населенного пункта. Определение удельной активности проводилось в 2003–2009 гг. Радиоэкологическое обследование проводилось согласно регламентирующим документам [2, 3].

Село Большой Балчуг располагается в лесостепной зоне края и относится к Сухобузимско-му району, расположено в надпойменной террасе правого берега Балчугской протоки р. Енисей и находится в 6 км от границы санитарнозащитной зоны ФГУП ФЯО «ГХК» (рис.). Его жилая зона включает 36 подворий и занимает площадь около 60 га. В селе проживает 136 человек. В его сторону ориентировано основное, северо-восточное, направление ветров, переносящих газоаэрозольные выбросы ФГУП ГХК, а сбросы ФГУП ГХК в воду р. Енисей омывают берег населённого пункта.

Карта Балчугской агроэкосистемы (штриховкой выделена Балчугская аномальная зона)

Специфические условия проживания в селе обусловлены его изолированностью. Поэтому важными источниками питания жителей являются продукция личных подсобных хозяйств (картофель и овощные культуры, мясо, молоко и т.д.), дикоросы и рыба, вылавливаемая из р. Енисей.

Результаты исследований. Полная годовая доза облучения человека является суммой доз, обусловленных внешним, внутренним и медицинским облучением. Нами выполнена оценка двух первых составляющих, так как оценка дозы медицинского облучения относится к числу задач, решаемых Роспотребнадзором России.

Доза внешнего облучения людей складывается из доз, обусловленных гамма-фоном внутри и вне помещений. Расчет доз проводился в соответствии с рекомендациями МКРЗ.

При оценке доз, обусловленных гаммафоном, были использованы результаты пешеходной гамма-съёмки территории села – 0,24 ± 0,05 мЗв/ч.

Доза внутреннего облучения слагается из доз, обусловленных вдыханием радона и его

ДПР, а также пероральным поступлением радионуклидов.

Расчёт доз выполнен в соответствии с регламентирующими документами ² . Техногенное загрязнение окружающей среды радионуклидами ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr приобрело глобальный характер, поэтому методические указания предписывают учитывать обусловленную ими дозу наряду с дозой природного облучения. Среднее значение годовой эффективной дозы внешнего облучения, согласно МУ 2.6.1.1088-02, рассчитывалось по формуле

Е нешн = 8800 * 10 - 3 4,8 * Н дом + 0,12 ^{Х 11}   + 0,08 ^Х Н берег ) (1)

где 8800 – стандартная продолжительность года, ч; 10^–3 – коэффициент перевода мкЗв в мЗв; 0,8, 0,12 и 0,08 – доли времени нахождения людей в помещениях, на территории села и береговой полосе Енисея; H дом , H село , H берег – средние значения мощности дозы (мкЗв/ч) гамма-излучения в помещениях, на территории села и на береговой полосе.

В таблице 3 приведены данные для расчёта дозы внешнего облучения и результаты расчёта, указана доза внешнего облучения, обусловленная техногенным радионуклидным загрязнением берега села.

Таблица 3

Исходные данные и результаты расчёта дозы внешнего гамма-облучения жителей с. Б. Балчуг

Место облучения	Годовая продолжительность пребывания, ч/год	МД, мкЗв/ч		Среднегодовая доза, мЗв/год
		полная	в т.ч. за счёт ТРЗ	полная	в т.ч. за счёт ТРЗ
Территория села	1056 (12 %)	0,10	–	0,11	–
Береговая полоса	704 (8 %)	0,24	0,14	0,17	0,10
Жилые помещения	7040 (80 %)	0,06	–	0,42	–
Всего				0,70	0,10

Полная доза внутреннего облучения складывается из дозы, обусловленной ингаляцией радона и его ДПР; дозы, обусловленной природными и техногенными радионуклидами, поступающими в организм с пищей и водой, и дозы за счёт присутствия радиоактивного изотопа природного калия 40K в организме человека.

Значение индивидуальной годовой эффективной дозы внутреннего облучения (мЗв/год) за счёт короткоживущих дочерних продуктов распада радона рассчитывалось с использованием результатов измерения ОА радона в воздухе помещений и в атмосферном воздухе на территории населенного пункта по формуле

Ehr = 1,05*9,0*10-6 *8800 *(0,8*ЭРОАдом + 0,2*ЭРОАу.), (2) где 1,05 – численный коэффициент, учитывающий вклад в дозу материнских радионуклидов радона (220Rn и 222Rn); 9,0·10-6 – дозовый коэф- фициент (мЗв/(час·Бк/м3)); 8800 – стандартная продолжительность года, ч; 0,8 и 0,2 – доли времени нахождения людей в помещениях и на открытой местности; ЭРОАдом, ЭРОАул. – средние значения ЭРОА радона в воздухе помещений и на открытой местности, Бк/м3.

Значение ЭРОА ул. в соответствии с рекомендациями, приведёнными в МУ 2.6.1.1088-02, принято равным 6,5 Бк/м³, то есть среднемировому значению ЭРОА радона в приземном слое атмосферного воздуха. Среднее значение ЭРОА дом , то есть ЭРОА радона в воздухе жилых помещений села, основанное на результатах интегральных измерений ОА радона, равно 42,5± 18,6 Бк/м³. Значения ЭРОА, согласно рекомен-дациям³, получены путём умножения измеренных значений ОА радона на коэффициент 0,5.

Индивидуальная доза внутреннего облучения Е вн. , Rn, обусловленная ингаляцией радона и его ДПР, рассчитанная с использованием вышеуказанного среднегодового значения⁴ ЭРОА дом по формуле (2), равна 2,93 мЗв/год. Эта доза несколько больше средней краевой дозы, равной 2,74 мЗв/год, что объясняется расположением с. Б. Балчуг в Атамановской радоноопасной зоне.

Среднегодовое значение индивидуальной дозы внутреннего облучения людей за счет техногенных радионуклидов, присутствующих в продуктах питания (Е вн., пп ) и воде, согласно МУ 2.6.1.1088-02, рассчитывалось по формуле

Евн., пп = Σdp,j·mi·Ci,j, мЗв/год, (3) где dp,j – дозовый коэффициент для j-го радионуклида при его пероральном поступлении в организм с продуктами питания, взятый из приложения МУ 2.6.1.1088-02; mi – среднее годовое потребление i-го продукта, кг/год; Ci,j – средняя удельная активность j-го радионуклида в i-м продукте питания. Результаты расчёта по формуле (3) приведены в таблице 4.

К этой дозе должна быть добавлена доза, обусловленная присутствием естественных радионуклидов в пищевых продуктах и питьевой воде, которая при расчётах, согласно рекомен-дациям5, принята равной 0,12 мЗв/год.

Таким образом, за счёт перорального поступления радионуклидов с продуктами питания и питьевой водой жители с. Б. Балчуг получают индивидуальную дозу внутреннего облучения, равную 0,26 мЗв/год, в том числе за счёт техногенных радионуклидов – 0,16 мЗв/год.

В таблице 5 указаны все основные источники облучения жителей с. Б. Балчуг и обусловленные ими дозы.

Таблица 4

Продукты питания	Среднегодовая доза, мЗв/год
Картофель	0,022
Молоко коровье	0,001
Хлеб пшеничный	0,029
Мясо крупного рогатого скота	0,009
Овощи (помидоры, огурцы, баклажаны)	0,006
Рыба (таймень, елец, хариус)	0,084
Грибы (масленок поздний, березовик обыкновенный, рыжик обыкновенный)	0,004
Вода	0,001
Всего	0,156

Таблица 5

Вид облучения	Источник облучения	Среднегодовая доза, мЗв/год
		полная	в т.ч. за счёт ТРЗ*
Внешнее облучение	Природные	0,60	-
	Техногенные	0,10	0,10
Внутреннее облучение	Радон и его ДПР	2,93	-
	Природные радионуклиды в продуктах питания и питьевой воде	0,12	-
	Техногенные радионуклиды в продуктах питания	0,16	0,16
	K-40 в организме	0,17	-
Всего		4,08	0,26

*ТРЗ – техногенное радиоактивное загрязнение.

4Нормативно-методические документы позволяют рассматривать значения ОА радона, измеренные с экспозицией не менее 30 дней как среднегодовые.

5МУ 2.6.1.1088-02. Оценка индивидуальных эффективных доз облучения населения за счёт природных источников ионизирующего излучения. М., 2002.

Среднегодовая доза внутреннего облучения, обусловленная поступлением техногенных радионуклидов с пищевыми продуктами

Источники и дозы облучения жителей с. Б. Балчуг

Выводы . Таким образом, полная среднегодовая доза облучения жителей села Б. Балчуг (за исключением дозы, обусловленной медицинским облучением) составляет 4,1 мЗв/год. В дозу облучения жителей с. Б. Балчуг значительный вклад вносит радон, его ДПР и дополнительное техногенное облучение. Доза техногенного облучения населения села Б. Балчуг составляет 0,26 мЗв/год. Согласно НРБ-99/2009, пункт «Требования к ограничению техногенного облучения в контролируемых условиях», пределом эффективной дозы техногенного облучения для населения является 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год.

Годовая эффективная доза от техногенного облучения в сумме, получаемая населением за счет внутреннего и внешнего облучения, составляет 26 % от допустимого дозового предела согласно НРБ-99/2009.