Проблемы загрязнения биогеоценозов в результате применения боеприпасов с обеднённым ураном в новых регионах России. Обзор

Интенсивные боевые действия оказывают комплексное негативное воздействие на природные и трансформированные человеком биогеоценозы [1]. Сюда входят прямые повреждения почвы и растительности, ландшафтные пожары, различные виды техногенного загрязнения и т.д. [2].

Особую проблему представляет использование боеприпасов с обеднённым ураном. Наличие естественных радионуклидов, в том числе урана, в природной среде обычно не рассматривается как загрязнение. Однако использование таких боеприпасов может приводить к возникновению локальных загрязнений с концентрациями 238U, опасными для человека и биоты.

В настоящее время боеприпасами с обеднённым ураном обладают США, Великобритания, Франция, Россия, Китай, Турция и ряд других стран. Страны НАТО применяли боеприпасы с обеднённым ураном в конфликтах на Ближнем Востоке, на Балканах, в Афганистане и Сомали.

120-мм танковые снаряды с обеднённым ураном для танков «Абрамс» и «Челленджер» поставляются странами НАТО на Украину для ведения боевых действий боевиками ВСУ [3].

Раздайводин А.Н.* – зав. отд.; Радин А.И. – зав. лаб.; Ромашкин Д.Ю. – зав. лаб.; Сидоренков В.М. – и.о. директора, к.с.-х.н. ФБУ ВНИИЛМ. Марченко Т.А. – гл. науч. сотр., д.м.н., проф. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ). Корягин М.В. – директор направления «Информационная инфраструктура». АНО «Цифровая экономика».

В комментарии официального представителя МИД России М.В. Захаровой указано, что они могут иметь серьёзные последствия, в том числе с точки зрения радиологической опасности [4].

Применение снарядов с обеднённым ураном приводит к образованию радиоактивной и токсичной пыли, оседающей впоследствии на почву и растительность, осколков и фрагментов сердечника различных размеров. Осколки, как и не попавшие в цель снаряды, также преимущественно попадают в почву, где постепенно разлагаются, выделяя в окружающую среду соединения урана и токсичных продуктов его распада. Поражение урансодержащих боеприпасов в местах хранения и при транспортировке также приводит к выносу урана в природную среду. При этом может достигаться высокая локальная концентрация урана и продуктов его распада.

На территориях, где применялись снаряды с обеднённым ураном, наблюдаются массовые заболевания, потенциально связанные с урановым загрязнением, среди военнослужащих и мирного населения. Отмечается негативное воздействие загрязнения обеднённым ураном на биоту в целом, хотя данный вопрос ещё недостаточно изучен.

Концентрации природного урана

В природной среде уран представлен смесью изотопов ²³⁸U, ²³⁵U и ²³⁴U, среди которых преобладает 238 U (99,283%) с периодом полураспада 4,47x10 9 лет [5]. Среднее кларковое содержание природного урана в литосфере Земли составляет 2,3 мг/кг [6]. В европейских почвах в среднем наблюдается 2,4 мг/кг природного урана [7]. Среднемировое значение активности ²³⁸U находится в пределах 12,2-48,8 Бк/кг [8, 9].

В материнских породах уран находится в различных минеральных формах, в т.ч. уранинит UO 2 и настуран U 3 O 8 . Он поступает в почвы в результате процессов выветривания. В почвах естественный уран обычно представлен в виде ионов уранила UO 2 ²⁺ (в кислой среде), в нейтральной и щелочной среде осаждается в виде гидроксида [UO 2 (OH) 2 ] или входит в состав растворимых комплексных соединений типа Na 4 [UO 2 (CO 3 ) 3 ] [10].

Обеднённый уран (depleted uranium, DU) представляет собой уран, содержащий меньшее в процентном отношении количество 235U по массе по сравнению с природным ураном. Он образуется обычно в виде отходов при обогащении или при переработке отработанного ядерного топлива. Содержание 238U в обеднённом уране примерно 99,799%, изотопный состав может различаться в зависимости от способа получения [11, 12]. Металлический уран обладает свойством пирофорности – способности к самовоспламенению на воздухе в мелкораздробленном состоянии при определённых условиях.

Боеприпасы с обеднённым ураном и факты их применения

В период Второй мировой войны Германия столкнулась с дефицитом вольфрама, использовавшегося в качестве материала для сердечников бронебойных снарядов, в связи с чем были предприняты попытки заменить его ураном [13]. Появление больших запасов обеднённого урана в результате деятельности атомной промышленности способствовало его военному применению.

В настоящее время обеднённый уран используется, в основном, в бронебойных боеприпасах. Он также используется в качестве компонента защитной брони для некоторых видов бронетехники стран НАТО. В танках «Абрамс» М1А1 и М1А2 обеднённый уран используется для усиления лобовой проекции башни [14].

Для использования в качестве сердечников бронебойных снарядов применяется специальная термическая обработка обеднённого урана с введением легирующих добавок. В боеприпасах НАТО для улучшения прочности, коррозионной стойкости и пластичности используется около 0,75% титана – сплав DU-Ti [15], в российских – сплав УПЦ (уран-цинк-никель) [16]. Для боеприпасов, производимых в США, характерно использование обеднённого урана, получаемого из отработанного ядерного топлива. В нём могут присутствовать изотопы 236U (~0,0003%), а также 99Tc, 237Np, 238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Am. Такой материал более радиоактивен, чем полученный из природного урана [17].

В странах НАТО на вооружении имеются бронебойные боеприпасы с обеднённым ураном различных калибров, предназначенные для использования в сухопутных войсках, ВВС и ВМС. На сухопутных ТВД применялись снаряды для танковых орудий калибров 105, 120 и 140 мм. Масса активной части таких снарядов находится в диапазоне 3,4-6 кг. Снаряды малых калибров 20, 25, 30 мм использовались для автоматических пушек. Широко применялись бронебойные снаряды к 30-мм автоматической авиапушке массой 0,28 кг [11].

Наиболее известны случаи применения снарядов с сердечником из обеднённого урана в ирако-кувейтской войне (1991 г.), в конфликтах в Боснии и Герцеговине (1992-1995 гг.) и Косово (1999 г.), в войне с Ираком (2003 г.). Такие снаряды применялись также в Сомали, Афганистане и Сирии. Во всех случаях такие снаряды применялись войсками стран НАТО. В результате этих боевых действий в природную среду попало от 325 до ~2000 т обеднённого урана. Наибольший вклад во всех вышеприведенных конфликтах внесли 30-мм бронебойные снаряды, применявшиеся со штурмовиков А-10.

По словам директора Департамента информации и печати МИД России М.В. Захаровой, на Украине уже происходит и объективно фиксируется радиационное заражение почвы. Из-за поставок радиоактивных и высокотоксичных английских и американских боеприпасов с обеднённым ураном Украина превращается в непригодную для жизни землю [18].

Попадание в природную среду и поведение в экосистемах

Отмечается, что при поражении боевой бронированной машины двумя 120-мм бронебойными снарядами в близлежащей зоне площадью около 100 м2 может находиться основная часть (~10 кг) осколков обеднённого урана [14, 19]. Средний залп авиационной 30-мм авиапушки (130-190 снарядов) поражает территорию ~500 м2, существенная часть снарядов при этом попадает в почву [11, 14]. Образовавшиеся аэрозоли, осколки и фрагменты сердечника различных размеров, не поразившие цели снаряды, попадают в почву, загрязняя её.

В результате поражения бронетехники снарядами с обеднённым ураном происходит образование смеси оксидов урана. Mitchel and Sunder [11, 20] установили следующее соотношение образующихся оксидов: 47% U 3 O 7 , 44% U 3 O 8 и 9% UO 2 .

В обзоре (Супотницкий М.Б., 2023) приводятся также данные об обнаружении других форм и соединений урана: частицы металлического урана с включениями железа, UC (монокарбид урана), Fe 2 U, U 4 O 9 , U 3 O 7 , UO 2 и UO 3 , сплавы урана и алюминия и т.д. [14].

В работе [21] приводятся следующие данные о соединениях урана на пострадавших территориях через различные периоды времени:

• -    в Косово через 5 лет обнаружены UO 2 , UO 2.34 , UC, металлический U;

• -    в Кувейте и Боснии через 7 лет (не попавшие в цель снаряды) – UO 3 (H 2 O) 2 , (UO 2 ) O 2 (H 2 O) 2 x 2(H 2 O);

• -    в Кувейте через 10 лет в результате поражения бронированной цели – UO 2 , UC, Fe 2 U;

• -    в Кувейте после пожара на складе боеприпасов - UO 3 X2.25H 2 O, UO 3 X2.0H 2 O, UO 3 X0.8H 2 O;

• -    полигон Эскмил (Великобритания) через 30 лет – U 3 O 7 , U 3 O 8 ;

• -    в богатых почвах полигона Эксмил - U 3 O 7 , K(UO 2 )(PO 4 ) x 3H 2 O.

В местах применения боеприпасов с обеднённым ураном его соединения и фрагменты сердечников обнаруживаются преимущественно в верхних слоях почвы (0-5 см). Отмечается, что на участках с интенсивным стоком концентрация соединений урана существенно снижается на расстоянии более 20 м от источника. Время полного коррозионного разрушения сердечника из обеднённого урана может варьировать от 2,5 до 48 лет в зависимости от геохимических условий. В бескислородной среде наблюдается пассивация обеднённого урана, предотвращающая дальнейшую коррозию.

Поведение урана в природной среде изучается достаточно давно и в значительной мере было связано с поиском и эксплуатацией его месторождений. Биогеохимические свойства обеднённого урана практически не отличаются от природной смеси его изотопов, что позволяет использовать результаты этих исследований для оценки последствий применения боеприпасов с обеднённым ураном. Многие живые организмы обладают способностью накапливать уран. Коэффициенты аккумуляции урана различными компонентами биоты варьируют от 3 до 1600 раз в зависимости от вида организма и содержания урана в среде [22, 23]. С воздухом, водой и пищей соединения урана могут поступать в организм человека.

Оксиды урана нерастворимы в воде, но могут медленно, в течение недель (UO 3 ) и лет (U 3 O 8 , UO 2 ) растворяться в тканевой жидкости. Соли уранила (UO 2 ²⁺) водорастворимы и могут реагировать с органическими веществами [23, 24]. Соединения иона уранила UO 2 ²⁺ образуются в почве из оксидов урана в результате геохимических окислительно-восстановительных реакций [5].

Для зоны хвойно-широколиственных лесов отмечается повышенное количество 238U, вовлекаемого в биолоrический круговорот элементов, в лесной подстилке [25]. Чернозёмы степной зоны отличаются значительно более равномерным распределением 238U по почвенному профилю и его более высоким содержанием: 2,7-5,2 мг/кг [8].

Среднее содержание 238U в некоторых почвах России и стран бывшего СССР: подзолистые – 0,12 мг/кг, серые лесные – 0,12 мг/кг, чернозёмы – 0,93-1,25 мг/кг, светло-каштановые – 0,22 мг/кг, краснозёмы – 0,35 мг/кг [26]. При этом встречаются локальные участки аномального содержания урана в почвах. В пределах одного типа почв наблюдается тенденция увеличения содержания природного урана в направлении север-юг.

Природный уран включается в биологический круговорот уже на начальной стадии почвообразования. Основная роль в этом процессе принадлежит микроорганизмам, а также и литофильным мхам и лишайникам, биохимически и механически воздействующим на материнские породы. Споровые растения и лишайники отличаются высокими коэффициентами биологического поглощения урана независимо от субстрата. Содержание 238U в этих организмах может в 10-100 раз превышать кларковые значения [8].

По способности поглощать уран растения можно расположить в следующем порядке: покрытосеменные < голосеменные < папоротникообразные < мохообразные и лишайники [26, 27].

В наибольшей степени накапливают уран виды мохообразных, близки к ним лишайники (листоватые, в несколько меньшей степени – кустистые). Наименьшее накопление урана характерно для покрытосеменных растений. Наименьшими коэффициентами биологического поглощения 238U отличаются травянистые растения, несколько больше накапливают деревья, кустарники, кустарнички. Для древесных растений характерно неоднородное распределение 238U по вегетативным органам и структурным частям. Содержание урана в древесине, коре и корнях может многократно превышать содержание в листьях/хвое. Кроме того, наблюдается связь содержания 238U с условиями местопроизрастания, особенно с увлажнением почв [28].

Нормативы

В соответствии с ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» для урана действуют следующие нормативы:

уран, нерастворимые соединения – ПДК=0,075 мг/м3;

уран, растворимые соединения – ПДК=0,015 мг/м3.

Для воды:

В соответствии с ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» ПДК урана равна 0,1 мг/л.

В СП 2.6.1. 758-99 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99/2009) изотопы урана оцениваются с учётом их химической токсичности. Для изотопов урана установлены значения дозовых коэффициентов, предела годового поступления с воздухом и допустимой среднегодовой объёмной активности в воздухе для персонала. Для 238U минимальная значимая удельная активность на рабочем месте (МЗУА) установлена в 10 Бк/г, а минимальная значимая активность (МЗА) – 10000 Бк. Содержание урана в почвах в нашей стране не нормируется. В некоторых зарубежных странах такие нормы установлены, например, в Канаде для сельскохозяйственных земель, парковых зон и жилой застройки – 23 мг/кг, 33 мг/кг для земель коммерческого использования и 300 мг/кг для земель промышленности [29].

Диагностика и выявление загрязнённых участков

В условиях возврата территорий к нормальной жизнедеятельности требуется обеспечение соблюдения радиационной безопасности по гражданским нормативам. Для предварительной оценки загрязнения территорий обеднённым ураном могут быть использованы следующие методы [30-32]:

• -    наземная и аэрогамма-съёмка;

• -    использование растений-индикаторов;

• -    оценка содержания в почвенных пробах и пробах растительности гамма-спектрометрическим методом.

Для проведения аэрогамма-съёмки возможно применение беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Использование современных малогабаритных БЛА с установленным гамма-спектрометрическим оборудованием позволяет проводить аэрогамма-съёмку и картирование аномалий на малых высотах (от 2 до 50 м) над поверхностью с достоверностью, близкой к наземной съёмке, в том числе в труднодоступных местах [33].

Для предварительной оценки воздействия на биоту возможно также использовать методы биотестирования [34, 35]. Окончательная оценка уровней загрязнения территорий обеднённым ураном может быть получена на основании площадного радиационного обследования с отбором проб почвы, воды и растительности и последующим альфа-спектрометрическим исследованием с радиохимической подготовкой счётных образцов [36-40].

Возможно также использование методов нейтронно-активационного анализа и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP масс-спектрометрии) [41]. Так, методом ISP масс-спектрометрии на химическом факультете МГУ определяли содержание 238U в донных осадках на уровне ~5 Бк/кг с 13% достоверностью [42].

Указанные методики являются достаточно трудоёмкими и дорогостоящими. Они требуют квалифицированного персонала, специфического оборудования и расходных материалов. Эти методики целесообразно применять для точной оценки уровней радиоактивного загрязнения на территориях, где предварительно выявлены участки локального загрязнения, а также для научно-исследовательских работ и научного сопровождения радиационных обследований.

Выявление радиационных аномалий, связанных с применением боеприпасов с обеднённым ураном, требует организации и ведения радиоэкологического мониторинга лесных, водных и агроэкосистем.

Проблема загрязнения

Боевые действия часто происходят на плотно заселённых территориях с высокой степенью вовлечённости различных видов земель в хозяйственный оборот (сельское, лесное хозяйство и пр.), поэтому население подвергается воздействию обеднённого урана на протяжении долгих лет в период восстановления хозяйства после завершения боевых действий, а на пострадавших территориях требуется проведение реабилитационных мероприятий. Так, например, на полигоне Джефферсон (JPG, Индиана, США) для полноценной рекультивации и дезактивации полигонов предлагается снять около полуметра верхнего слоя грунта, поскольку наличие неразорвавшихся боеприпасов и густой растительности затрудняет процесс поиска отстрелянных сердечников из обеднённого урана. На территории США на загрязнённых обеднённым ураном полигонах ведётся радиационный мониторинг для оценки влияния долговременного загрязнения на окружающую среду и население [43]. На загрязнённых обеднённым ураном участках лесных и агроэкосистем возможны следующие проблемы:

• -    поступление в организм работников соединений урана при проведении сельскохозяйственных и сопутствующих работ, мероприятий по охране, защите, воспроизводству и использованию лесов;

• -    потребление загрязнённой сельскохозяйственной продукции;

• -    использование загрязнённой древесины и других видов лесной продукции;

• -    образование пирогенных урансодержащих дымовых газовых аэрозолей при лесных и других ландшафтных пожарах, с опасностью вторичного загрязнения местности и поступления соединений урана в организм участвующих в тушении работников, а также населения близлежащих населённых пунктов;

• -    загрязнение водных источников соединениями урана.

Информационно-психологическое воздействие

Применение боеприпасов с обеднённым ураном связано с мощным информационным воздействием и тесно вплетено в общий военно-политический дискурс. Манипулятивные технологии, применяемые в современной информационной войне, в зависимости от задачи могут одну и ту же проблему освещать прямо противоположным образом [44]. Многочисленные примеры тенденциозной подачи информации об использовании боеприпасов с обеднённым ураном указывают на использование информационных стратегий, которые смещают акцент с неоднозначных сторон объекта в положительную сторону, оправдывают применение таких боеприпасов высокой эффективностью и, в то же время, дискредитируют Россию, называя её негативную позицию «классической дезинформацией» [45]. Подобные технологии могут быть использованы как информационное оружие против населения России на стадии проведении восстановительных работ после боевых действий.

Многочисленные психологические исследования, проводившиеся после различных радиационных аварий и инцидентов, показывают, что они являются особым видом стрессового воздействия. Их отличительной особенностью является формирование поставарийного дистресса, проявление которого наблюдается даже в отдалённые периоды после аварии и связанно с информационным воздействием [46]. Человек не имеет органов чувств для непосредственного восприятия ионизирующих излучений, но общество воспринимает радиацию как одну из самых значимых угроз для жизни и здоровья. Население получает сведения о радиационной обстановке и радиационной опасности из средств массовой информации. Недостаточное или неадекватное информирование по вопросам радиационного риска оказывает на него негативное влияние. Во многих исследованиях отмечается, что поток противоречивой информации из СМИ оказывает большее влияние на здоровье населения, чем само ионизирующее излучение [47-50].

Информационные контрмеры весьма актуальны как в острой, так и на восстановительной стадии. Получение точной и достоверной информации о радиационной обстановке на подвергшихся радиоактивным выпадениям территориях, не зависимо от их интенсивности, своевременное донесение её до населения является необходимым условием их реабилитации и возвращения к нормальной жизнедеятельности. Источником такой информации как для природных ландшафтов (лесов, речных пойм), так и для агроландшафтов является радиоэкологический мониторинг [51].

Обеспечение безопасности

Обеспечение безопасности населения на территориях, потенциально загрязнённых в результате применения боеприпасов с обеднённым ураном, в настоящее время должно основываться на требованиях действующего законодательства в области экологии и радиационной безопасности.

В первую очередь необходимо выполнить мероприятия по выявлению и картированию загрязнённых участков, определению уровней загрязнения. В современных условиях актуальным становится использование методов cбора и анализа информации из общедоступных источников (Open Source Intelligence, OSINT) для предварительного выявления территорий применения боеприпасов с обеднённым ураном.

Основным защитным мероприятием на первом этапе должно стать ограничение доступа на загрязнённые территории и ведения хозяйственной деятельности в части предотвращения вторичного переноса радиоизотопов и их соединений, попадания в пищевые цепочки и непосредственного облучения населения. Дальнейшее развитие контрмер должно быть направлено на изучение возможностей активной реабилитации пострадавших территорий в целях возвращения их в хозяйственный оборот. Последовательность первоочередных действий может быть выстроена следующим образом:

• 1.    Основой для принятия решений по проведению контрмер должна быть достоверная объективная информация о радиационной обстановке в районах применения боеприпасов с обеднённым ураном. Источником такой информации является комплексный радиационный мониторинг природных и антропогенных экосистем (леса, луга, поймы рек, лесополосы и т.д.) в этих районах.

• 2.    Для выявления загрязнённых участков и определения их границ должны проводиться радиационные обследования, включающие как комплекс работ по изучению радиационной обстановки в полевых условиях с отбором проб почвы и растительности, так и лабораторные исследования для определения концентрации радионуклидов в отобранных пробах. Для повышения эффективности радиационных обследований необходимо привлечение специалистов смежных областей, имеющих опыт проведения радиоэкологических исследований в сельском и лесном хозяйстве.

• 3.    По результатам проведённых обследований необходимо осуществить зонирование выявленных загрязнённых участков и принятие решения о проведении реабилитационных мероприятий.

• 4.    В целях повышения эффективности реабилитационных мероприятий требуется совершенствование нормативных и методических документов в области радиационной безопасности и ведения различных отраслей хозяйства (сельского, лесного и т.п.) на пострадавших территориях.

• 5.    Почвы, грунты и иные материалы природного и техногенного происхождения с высокими уровнями радиоактивного загрязнения могут потребовать уровня обращения, аналогичного обращению с радиоактивными отходами различных классов. Для решения этой задачи должен быть использован опыт обращения с радиоактивными материалами, накопленный в Российской Федерации и Республике Беларусь в ходе выполнения работ по преодолению последствий чернобыльской катастрофы и обобщённый в рекомендациях МАГАТЭ.

Заключение

Применение боеприпасов с обеднённым ураном приводит к долговременному загрязнению окружающей среды, опасному для человека и биоты. Загрязнение может носить неоднородный характер с участками высокой локальной концентрации. Выявление опасно загрязнённых участков представляет сложную задачу, требующую оптимизации и разработки специфических подходов.

Отсутствие национального норматива допустимых уровней содержания урана в почвах усложняет зонирование территорий в целях применения защитных мероприятий.

Загрязнение природной среды радиоизотопами вследствие применения боеприпасов с обеднённым ураном представляет актуальную долговременную и недостаточно изученную проблему. Для её решения необходимо научное сопровождение работ по реабилитации пострадавших территорий.

При проведении комплекса защитных мероприятий необходимо использовать накопленный национальный и международный опыт преодоления последствий радиационных аварий и инцидентов.