Сравнительная оценка потенциальной радиационной опасности хвостохранилищ Согдийской области Таджикистана

Вопросы улучшения качества жизни людей и охраны окружающей среды, как основных элементов экосистемы, в последнее время становятся актуальной темой научных исследований в сфере радиационной безопасности. Особенно это касается вопросов облучения от природных источников [1].

Мирсаидов У.М. – гл. науч. сотр., д.х.н., проф., академик НАНТ; Назаров Х.М.* – директор филиала, д.т.н., проф.; Муродов Ш.Р. – науч. сотр.; Эрматов К.А. – науч. сотр. филиала; Ахмедов М.З. – зам. директора, к.х.н. АЯРБ НАНТ. Махмудова М.М. – ассистент. ТГМУ им. Абуали ибн Сино.

«Мы живём в условиях радиации, организм к ней адаптировался, а по убеждению некоторых учёных именно радиация была началом возникновения генных мутаций, лежащих в основе развития всего живого», – отмечал академик Л. Феоктистов [2].

Примерно 50% дозы облучения от природных источников даёт радон и продукты его распада. При воздействии радона и его дочерних продуктов на организм человека отмечается появление злокачественных новообразований, в частности, лейкозов [3].

Во второй половине прошлого века Таджикистан стал одним из важнейших регионов бывшего СССР, на территории которого добывали и перерабатывали урановую руду, и где сложилась развитая урановая промышленность. В результате этого на территории Согдийской области образовались 10 радиоактивных хвостохранилищ. Данное обстоятельство, прежде всего, связано с накоплением около 55 млн т радиоактивных отходов – наследия урановой промышленности Советского Союза в период 1945-1991 гг., суммарная активность которых по разным оценкам составляет от 240 до 285 ТБк [4, 5].

В радиоэкологическом плане в неблагополучном состоянии находятся три зоны расположения хвостохранилищ и отвалов, а именно, в районе г. Истиклол, посёлка Адрасман, а также Дигмайское хвостохранилище на территории Бободжон Гафуровского района Согдийской области [6-16].

Поверхности хвостохранилищ, особенно «Фабрики бедных руд» в г. Истиклоле и «Дигмай» в Б. Гафуровском районе, которые не имеют защитных покрытий, подвержены разрушительному воздействию природных факторов и представляют наибольшую экологическую угрозу в плане значительной дисперсии загрязняющих веществ и материала хвостов за пределы их первичной локализации.

Вышеуказанные радиоактивные хвостохранилища являются источником различных видов загрязнений окружающей среды: газовых эманаций, аэрозолей, пыли и фильтрующихся растворов. Соответственно этому, загрязняются воздушный бассейн, прилегающий к хвостохранили-щам, окружающая их территория, подстилающий чашу хвостохранилищ слой земли, грунтовые и подземные воды.

Цель исследования – сравнительная оценка потенциальной радиационной опасности хво-стохранилищ «Дигмай», «Адрасман» и г. Истиклола Таджикистана и выявление потенциальной радиационной опасности указанных урановых хвостохранилищ для населения, проживающего вблизи них, а также влияние этих объектов на окружающую среду.

Материалы и методы

Для определения уровня радиации на обследованных территориях были проведены измерения общего радиационного фона местности и обобщены результаты радиационно-экологического мониторинга на территории Согдийской области Таджикистана.

Измерение мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения осуществлялось дозиметрами ДКС-96 «Доза» (Россия), ДКС-АТ1123 «Атомтех» (Беларусь), МКС-АТ6130 «Атомтех» (Беларусь) и комплексом PackEye FHT-1377 «Thermo» (Германия).

Радоновый мониторинг проводился с применением как интегрального метода измерения, так и мгновенного метода. Мгновенные измерения объёмной активности (ОА) радона проводились с помощью радиометра радона РРА-01М-03. Расчёт плотности потока радона (ППР) выполнялся по методике экспрессного измерения ППР [17].

Результаты и обсуждение

По данным проведённых за последние пять лет измерений МАЭД гамма-излучения на поверхности всех хвостохранилищ в их существующем состоянии установлено следующее.

Хвостохранилище I-II очереди (г. Истиклол). Максимальное значение МАЭД составляет 0,78 мкЗв/ч при среднем значении 0,68 мкЗв/ч (естественный радиационный фон приблизительно 0,20 мкЗв/ч). Контуры ареала загрязнения прилегающей территории практически совпадают с контуром хвостохранилища, и только на восточном борту отмечается вынос радиоактивного материала за пределы хвостохранилища. Причиной этого является ветровой вынос пылевых частиц с поверхности хвостохранилища до его консервации. Кроме того, дренажные воды, вытекающие из-под хвостохранилища, из шахты и карьера, загрязнены радионуклидами, что также способствует негативному воздействию на окружающую среду региона [4, 7].

Хвостохранилище III очереди (г. Истиклол). Значения МАЭД на поверхности достигают 0,88 мкЗв/ч, при среднем значении 0,76 мкЗв/ч. Практически на всей территории хвостохранилища значения МАЭД превышают 0,70 мкЗв/ч. Отмечается вынос радиоактивного материала за границы хвостохранилища, вызванный климатическими факторами (осадки, ветровой вынос) [8].

Хвостохранилище IV очереди (г. Истиклол). Максимальные значения МАЭД на поверхности хвостохранилища достигают 0,98 мкЗв/ч при среднем значении 0,77 мкЗв/ч. На всей поверхности хвостохранилища значения МАЭД превышают 0,50 мкЗв/ч. МАЭД гамма-излучения на территории г. Истиклола вне зоны непосредственного влияния хвостохранилищ оценивается величиной около 0,15 мкЗв/ч [8].

Хвостохранилище цеха № 3 (г. Истиклол) . Общая площадь хвостохранилища и отвалов забалансовых руд в г. Истиклоле составляют 63 га, захоронено около 1,17 млн т отходов. МАЭД гамма-излучения в окружении отвалов были определены на уровне 0,4-0,7 мкЗв/ч и достигали 3,0-4,0 мкЗв/ч в местах, где находятся отвалы забалансовых руд [8].

Отвалы «Фабрики бедных руд» (г. Истиклол) представляют собой конусообразное хво-стохранилище - террикон высотой 60 м и площадью 7,9 га. Объём накопленного материала -1128,5 тыс. м³. Уровень гамма-фона на поверхности отвала составляет 1,0-1,5 мкЗв/ч. Наблюдаются локальные территории с очень высоким фоном (более 10 мкЗв/ч) [5].

Хвостохранилище «Адрасман» (посёлок Адрасман вблизи г. Гулистан). МАЭД гамма-излучения на поверхности покрытия хвостохранилища составляет от 0,05 до 0,10 мкЗв/ч. Состояние хвостохранилища соответствует нормам, но есть вероятность подмыва его при сильных осадках. На нижнем участке сая (горной речки), у подножья склона имеются следы выноса материала хвостохранилища. На таких участках наблюдаются повышенные уровни МАЭД гамма-излучения 1,2-2,5 мкЗв/ч [5].

Хвостохранилище «Дигмай» (Б. Гафуровский район). Усреднённые уровни МАЭД гамма-излучения на территориях, которые не подвержены влиянию Дигмайского хвостохранилища, составляют около 0,15 мкЗв/ч. Наиболее интенсивное загрязнение отмечается в западной части территории, что связано с рельефом местности и преобладающими направлениями ветра [14].

Уровни загрязнения радионуклидами трёх рассмотренных участков являются пространственно неоднородными. Изученные объекты характеризуются наличием ряда мест с очень высокими уровнями загрязнения, которые можно назвать «горячими точками». Уровни загрязнения поверхностных и подземных вод также характеризуются значительным разнообразием в пределах участков. Поэтому для каждого из объектов были выделены наиболее характерные области, где уделялось особое внимание в программах обследования и проведения специальных наблюдений, которые включали:

• -    мощность дозы внешнего облучения внутри и снаружи здания;

• -    содержание радионуклидов в аэрозолях, почвах и отходах в хвостохранилищах;

• -    концентрацию радона внутри и снаружи здания;

• -    концентрацию радионуклидов в воде и продуктах питания, таких как молоко и мясо.

Дополнительно были проведены измерения фонового содержания радионуклидов на каждом из участков и прилегающих районах к зоне влияния хвостохранилищ и отвалов бывшей переработки урановых руд.

В данном исследовании зоны опасности были определены как области с повышенным уровнем радиоактивного загрязнения по сравнению с природным фоном на данной местности. Загрязнённость таких участков представляет определённую радиологическую опасность для населения, поскольку присутствие людей на таких территориях или природопользование на таких участках может приводить к дополнительному над фоновыми дозами радиационному облучению. Радиологические опасности могут также быть сформированы за счёт повышенных уровней присутствия радионуклидов в водных объектах.

Одной из важных особенностей Дигмайского хвостохранилища является то, что оно расположено в густонаселённой области. Здесь существует высокий риск загрязнения природных вод за счёт значительного скопления отходов бывшего уранового производства в теле хвостохрани-лища, которое не имеет никакого защитного покрытия. Вследствие засушливого климата вода на поверхности хвостохранилища испарилась, а сама поверхность материала хвостохранилища покрылась большими трещинами-такырами, что привело к формированию здесь высокой эксхаля-ции 222Rn (36-65 Бк/(м2⋅с)). Содержание объёмной концентрации 222Rn в атмосферном воздухе над хвостохранилищем на разных участках изменяется от 200 до 1000 Бк/м3. Данная территория подвергается существенному влиянию ветра, который может разносить частички материала на прилегающие территории. Основными факторами риска облучения являются высокие поля внешнего гамма-излучения, ингаляционное поступление загрязнённых частичек пыли при дыхании, а также высокое содержание радона в воздухе над данной территорией. Усреднённые уровни мощности гамма-излучения на территориях, которые не подвержены влиянию Дигмай-ского хвостохранилища, составляют около 0,15 мкЗв/ч. Содержание фоновых концентраций радиоактивности в воздухе, почве и воде приведены в табл. 1.

Таблица 1

Фоновые концентрации естественных радионуклидов в воздухе, почве и воде в районах Дигмайского хвостохранилища

Радионуклиды	Воздух, Бк/м3	Почва, Бк/кг	Вода, Бк/м3
210Pb	3,5·10-4	49	-
210Po	3,5·10-4	36	-
226Ra	3,1·10-5	32	7
228Th	8,0·10-6	12	-
230Th	5,0·10-5	60	-
234U	3,2·10-5	13	28
238U	2,8·10-5	10	25
222Rn	20,0	-	-

Минимальные, максимальные и средние значения МАЭД, для каждого из двух изучаемых участков, приведены в табл. 2. Эти данные получены при использовании носимого комплекта оборудования PackEye FHT-1377 для обнаружения источника радиации в рюкзачном исполнении с гамма- и нейтронными детекторами, который позволяет проводить радиационный мониторинг, записывать значение МАЭД и координату точки измерения каждый 10 сек.

Таблица 2 Значения МАЭД (мкЗв/ч) для участков вокруг хвостохранилища «Дигмай»

Зона опасности	МАЭД min	МАЭД max	Ср. зн. МАЭД
Населённый пункт	0,2	0,5	0,22
Хвостохранилище	4,0	20	5,24

Отбор проб большого объёма был выполнен воздух-фильтрующими установками на высоте 0,5 м от поверхности грунта на склоне чаши хвостохранилища с относительной отметкой около 1 м над высушенной поверхностью пульпы. Отобранные на фильтры пробы аэрозолей анализировали методами гамма-спектрометрии, что позволило провести в них измерения таких радионуклидов как: 238U, 226Rа, 210Pb и 228Th и др. Активности других радионуклидов уранового ряда в аэрозолях оценивали по установленным региональным соотношениям и в предположении равновесия 234U/238U и 210Pb/210Ро. Фактически отношение 210Po/210Pb в аэрозолях может быть в некоторых случаях существенно выше, чем 1. Однако, когда данные о содержании 210Ро в аэрозолях отсутствовали, в качестве оценок применялось данное соотношение. Содержание 222Rn на различных участках хвостохранилища составляло от 100 и 400 Бк/м3. Средние концентрации радона в проветриваемых помещениях посёлка Газиён, который наиболее близко расположен к хвостохранилищу, были оценены величиной около 50 Бк/м3. Минимальные и максимальные значения активности аэрозолей, отобранных на территории хвостохранилища, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Объёмная активность аэрозолей в районе расположения Дигмайского хвостохранилища, Бк/м3

Радионуклиды	Посёлок	Хвостохранилище
	значение	min	max
210Pb	1,3·10-4	9,2·10-4	1,3·10-3
210Po	1,3·10-4	9,2·10-4	1,3·10-3
226Ra	4,0·10-5	3,3·10-4	4,1·10-4
228Th	2,6·10-5	4,6·10-5	5,8·10-45
230Th	1,5·10-4	2,3·10-4	2,9·10-4
234U	2,8·10-5	3,6·10-5	5,0·10-5
238U	2,5·10-5	3,4·10-5	4,6·10-5
222Rn	50	100	400

Низкие уровни содержания радионуклидов в пробах из подземных вод на территории посёлка, отобранных из нескольких скважин, показали, что загрязнённые воды под хвостохранили-щем ещё не затронули зону расположения посёлка и вода, используемая для питья и орошения, остаётся пока относительно чистой.

Значения МАЭД гамма-излучения в г. Истиклоле и на поверхности хвостохранилищ вокруг него оценивались как для открытой местности, так и для закрытых помещений. Обобщённые результаты приведены в табл. 4 в виде минимальных и максимальных значений МАЭД для трёх основных зон радиологической опасности, идентифицированных в г. Истиклол.

Таблице 4

Значения МАЭД (мкЗв/ч) для основных объектов радиологической опасности в г. Истиклол

Объект или фактор опасности	МАЭД min	МАЭД max	Ср. зн. МАЭД
Посёлок (вне помещений)	0,18	0,25	0,21
Посёлок (в помещениях)	0,10	0,15	0,13
Хвостохранилища	0,30	0,90	0,48
Урановый карьер	0,35	3,8	0,95

Минимальные и максимальные значения активности радионуклидов в аэрозолях атмосферного воздуха для трёх выделенных объектов радиологической опасности г. Истиклол приведены в табл. 5.

Таблица 5

Концентрации радионуклидов в воздухе (Бк/м3) для объектов г. Истиклол

Радионуклиды	Посёлок		Хвостохранилища		Урановый карьер
	min	max	min	max	min	max
210Pb	3,5·10-4	1,3·10-3	5,6·10-4	1,8·10-3	1,3·10-3	4,8·10-4
210Po	7,0·10-5	2,5·10-4	1,0·10-4	3,9·10-4	1,3·10-3	1,1·10-4
226Ra	3,1·10-5	1,5·10-4	2,1·10-5	1,8·10-4	4,0·10-5	1,9·10-5
228Th	8,0·10-6	6,1·10-5	1,0·10-5	7,2·10-5	2,6·10-5	5,0·10-6
230Th	6,0·10-5	3,0·10-4	8,0·10-5	3,6·10-4	1,5·10-4	2,5·10-5
234U	3,4·10-5	6,8·10-5	2,4·10-5	1,6·10-4	2,8·10-5	2,1·10-5
238U	2,8·10-5	5,8·10-5	1,9·10-5	1,3·10-4	2,5·10-5	1,8·10-5
222Rn	45	170	25	60	17	50

Диапазоны измеренных значений радионуклидов в воде, включая шахтные и дренажные воды, которые могут использоваться для различных нужд населением (орошение, водопой скота и др.) г. Истиклола, приведены в табл. 6.

Таблица 6

Интервалы изменения активности радионуклидов в воде (Бк/м3), г. Истиклол, используемой для различных нужд

Радио-нуклиды	Шахтные воды (орошение, водопой скота и др.)		Дренажи хвостохранилищ (водопой скота и др.)		Вода из затопленного уранового карьера (орошение, водопой скота и др.)
	min	max	min	max	min	max
226Ra	60	160	160	210	100	210
234U	1,6·104	2,5·104	4,0·105	6,6·105	1,8·104	3,6·104
238U	1,3·104	2,2·104	2,5·105	5,3·105	1,5·104	2,9·104

Для оценивания доз по водному пути облучения принимались во внимание только те радионуклиды, которые приведены в таблице. Это является оправданным, поскольку обычно вклад именно этих радионуклидов в дозу облучения водным путём может составлять от 95 до 99%. Поэтому в данном случае содержание 210Рb, 210Po, 230Th и 228Th не учитывалось.

Результаты исследований по оценке параметров выброса радона в атмосферу с поверхности хвостохранилища Адрасман и поверхности сая (горной речки), куда происходит снос радиоактивного материала хвостохранилища временными водотоками, и его консолидация в почвенном слое, а также содержание радона в жилых помещениях и во дворе ближайшего к хвосто-хранилищу жилого дома приведены в табл. 7.

Таблица 7

Характеристики радиационного загрязнения окружающей среды в районе хвостохранилище Адрасман

№ проб	ОА радон, Бк/м3	ППР, Бк/(м2·с)	ЭРОА радон, Бк/м3	Короткоживущие продукты распада 222Rn, Бк/м3
				RaA (218Po)	RaB (214Pb)	RaC (214Bi)
1	176	0,36	7,25	18,02	5,55	9,62
2	157	0,41	8,15	21,02	6,25	8,22
3	161	0,52	6,15	30,02	7,25	8,82
4	134	0,47	9,76	48,72	7,76	1,69
5	134	0,28	8,65	20,02	5,25	8,82
6	129	0,23	9,15	24,12	5,15	8,72
7	126	0,16	2,25	18,02	5,55	9,62
8	101	0,72	6,15	30,02	7,25	8,84
9	157	0,71	8,15	21,02	6,25	8,22
10	161	0,52	6,15	30,02	7,25	8,82
11	164	0,87	9,76	48,72	7,76	1,69
12	134	0,28	8,65	20,02	5,25	8,82

Среднее значение ППР с поверхности хвостохранилища (пробы 1-6) оценивается в 0,38 Бк/(м2·с). Общий годовой выброс радона составляет около 3,0·1011 Бк. Учитывая, что площадь загрязнения выноса радиоактивного материала в результате размыва хвостохранилища составляет около 1,5 га, а ППР – 0,57 Бк/м2·с, то выброс радона с загрязнённой территории составит 2,7·1011 Бк/год. Общий годовой выброс радона в атмосферу с хвостохранилища и загрязнённой территории можно оценить в 5,7·1011 Бк.

По данным замеров содержание радона в воздухе помещений (пробы 9-12) превышает значения, зафиксированные на открытой местности, однако они укладываются в нормативы, установленные НРБ-06 Республики Таджикистан [18].

Так, в соответствии с требованиями п. 5.3.2 и 5.3.3 НРБ-06 Республики Таджикистан при проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения предусмотрено, чтобы среднегодовая эквивалентная равновесная объёмная активность дочерних продуктов радона в воздухе помещений ЭРОА Rn не должна превышать 100 Бк/м³, а для эксплуатируемых зданий среднегодовое значение ЭРОА Rn не должна превышать 200 Бк/м³.

Заключение

Исследованные хвостохранилища – наследие советского уранового производства, являются источниками потенциального загрязнения окружающей среды Таджикистана естественными радионуклидами. Участки урановых отходов в г. Истиклоле частично рекультивированы, а участки Дигмайского хвостохранилища не рекультивировались. Безопасное управление отходами на обоих участках недостаточно хорошо скоординировано, в результате этого население имеет свободный доступ на данные участки.

Сравнительная оценка исследованных хвостохранилищ «Дигмай», «Адрасман» и г. Истик-лола показала, что наибольшую потенциальную радиационную опасность представляют радиоактивные хвостохранилища «Дигмай» и г. Истиклол.

В связи с этим рекомендуется в первоочередном порядке провести реабилитационные мероприятия на хвостохранилищах «Дигмай» и «Фабрики бедных руд» г. Истиклол, что обеспечит радиоэкологическую безопасность окружающей среды и населения.