Тяжелые металлы в окружающей среде

94
95
Рис. 3. Изменение глобального фона делящихся альфа излучающих радионуклидов
(
235
U, Pu, Am и др.) за последние 150 лет по данным осколочной (f) радиографии. 
Сегодня долгоживущие (вечные) ТРН и КТРН включились в биологический круго-
оборот и обнаруживаются в тех или иных количествах в любом ЖВ. В этом плане, чрезвы-
чайно интересны материалы, полученные нами по изучению уровня активности Pu в расти-
тельной продукции, с использованием в качестве исходного фонового материала гербарных 
коллекций растений из музея ТГУ (рис. 4), отобранных до начала испытания ядерного ору-
жия (Черненькая и др., 2015). 
Обращает на себя внимание, что в современный временной период изотопы Pu обнару-
живаются только в Томском регионе на уровне 0,15 Бк/кг 
239
Pu и 0,06 Бк/кг 
238
Pu, что, с высокой 
долей вероятности, объясняется функционированием в этой местности плутониевых произ-
водств на Сибирском химическом комбинате, т.е. связано с проявлением локального ядерного 
техногенеза. 
Рис. 4. Динамика удельной активности 
239
Pu и 
238
Pu в составе черники
(Vaccinium myrtillus), отобранной в районе п. Тимирязево Томской области
в разные годы, Бк/кг сухого вещества. 
1933; 239 Pu; 
0,02 
1933; 238 Pu; 
0,02 
1962; 239 Pu; 
0,29 
1962; 238 Pu; 
0,47 
2012; 239 Pu; 
0,15 
2012; 238 Pu; 
0,06 
1933
1962
2012
На сегодняшний день появляются надежные геохимические реперы, свидетельствую-
щие о функционировании в тех или иных районах специфических ядерных природно-
техногенных систем (ИЯП, ПЯВ, ПЯТЦ). Так, например, геохимическими признаками воз-
действия Сибирского химического комбината (СХК) на окружающую среду являются: 
1) вышефоновые содержания (с превышением регионального фона в 2 раза и более) в 
почвах урана, плутония, цезия-137, стронция-90, лантана, самария, лютеция и некоторых 
других элементов; резко отличающиеся от природного отношения урана-238 к урану-235; 2) 
присутствие большого количества делящихся элементов, часто в форме микровключений 
(«горячих частиц») (Рихванов и др., 2007); 3) превышение глобального уровня накопления в 
пылеаэрозольных выпадениях цезия-137, кобальта-60, некоторых других техногенных ради-
онуклидов и специфических (Co, Be, Zr) тяжелых, редкоземельных элементов, урана и тория, 
а также нарушенные их соотношения между собой (Рихванов и др., 1997). В твердом осадке 
снега (Рихванов и др., 1997) обнаруживаются техногенные минералы, характерные для этого 
типа производства (графит, оксиды урана и др.); 4) присутствие в поверхностных и подзем-
ных водах в количествах, превышающих региональный фон в 2 и более раз, урана, трития, в 
некоторых точках цезия-137 и стронция-90, фтора, ртути, трибутилфосфата и ряда других 
химических компонентов; 5) обнаружение ртути в воде и других природных средах в райо-
нах предприятий ядерного топливного цикла установлено, так в США (K.Campbell и др. в 
районе Окриджа, штат Теннеси, США); 6) выявление техногенных радионуклидов (цезий-
137, стронций-90, углерод-14), а также некоторых химических элементов (лантаноиды, уран, 
прометий и др.) как в отдельных органах, так и в организме в целом, в некоторых видах мел-
ких млекопитающих и амфибий; 7) изменение уровня накопления и характера соотношения 
редких и радиоактивных элементов в крови и волосах человека (Барановская, 2003; Рихванов 
и др., 2006); 8) наличие техногенных радионуклидов (цезий-137, стронций-90, углерод-14), а 
также делящихся элементов (U-235, Pu, Am и др.) и ртути в годовых кольцах срезов деревь-
ев; 9) обнаружение техногенных, в том числе делящихся радионуклидов (цезий-137, кобальт-
60 и др.) в речной рыбе, мясе крупных диких животных, птиц. 
Анализ закономерностей пространственной и временной локализации выявленных 
геохимических показателей свидетельствуют о том, что: 
1. Индикаторные химические элементы в различных природных средах в зоне влия-
ния ядерных объектов образуют единую структуру геохимического пространства, характери-
зующуюся вытянутостью оси ореола, по «розе ветров» или основным дренирующим водным 
потокам системам. 
2. Уровень накопления многих индикаторных компонентов в природных средах имеет 
выраженную тенденцию к увеличению по мере приближения к производствам ядерного цик-
ла, хотя ряд элементов, например, уран, имеют иную тенденцию, что объясняется разной 
степенью летучести его соединений (гексафторид урана и др.). 
3. Поступление в природную среду индикаторных химических компонентов имеет 
циклически неравномерный характер, как в течение одного года (так и в течение всего вре-
мени функционирования ядерных объектов (рис.2). 
Проблемы миграции и накопления техногенных радионуклидов в природных средах 
ещѐ достаточно далеки от своего решения. С каждым годом появляются новые данные, кото-
рые свидетельствуют о чрезвычайной сложности геохимии техногенных радиоэлементов, 
что создает значительные трудности в учѐте их воздействия на биоту и человека. 
Появление элементов, чуждых биосфере и человеку, привело, приводит и ещѐ значи-
тельное время будет приводить к негативному воздействию на природу, загрязнению при-
родной среды. 
Несмотря на то, что прошло более 40 лет со дня прекращения испытания ядерного 
оружия в атмосфере, сегодня техногенные радионуклиды могут быть обнаружены в тех или 
иных количествах во всех природных объектах. По некоторым из них, прежде всего для Pu и 

96
97
других трансурановых элементов, не определены достоверно глобальные уровни накопле-
ния. 
В качестве примера рассмотрим существующую информацию по Pu. В большинстве 
энциклопедических химических справочниках информация о его содержании отсутствует. В 
таблице геохимических кларков ноосферы, определенных Н.Ф. Глазковским и М.А. Глазков-
ской, концентрация Pu в ноосфере оценена на уровне 1.3х10
-16
% (в данном случае нами не 
обсуждается достоверность полученных цифр), что абсолютно приблизительно соответству-
ет его удельной активности 10
-4
Бк. 
Анализ имеющегося в нашем распоряжении материала свидетельствует, что в реаль-
ности этот показатель в тысячи раз выше. 
Реальное положение дел с загрязнением природной среды Pu и другими ТУЭ ещѐ не 
изучено. 
Прежде всего, не определѐн глобальный уровень их выпадения. Анализ многочислен-
ных публикаций в ведущих радиоэкологических журналах Мира, в том числе по территории 
России, свидетельствует, что за таковой может, принята удельная активность Pu на уровне 
0.2-0.3 Бк/кг. 
Исследования, выполненные в ЦГСЭН Красноярского края по регионам Сибири, сви-
детельствуют о превышении этого уровня в 2-3 и более раз, а в ряде мест – на порядок (пой-
ма р. Енисей, Прибайкалье и др.). На основании этих материалов был принят документ 
«Контрольный уровень загрязнения Pu почв Красноярского края», утвержденный главным 
санитарным врачом Куркатовым С.В. в 2001 г. Этим документом установлено, что уровнем 
регистрации освобождения от действия является удельная активность Pu в почвах, меньшая 
или равная 1 Бк/кг. Уровень более 1 Бк/кг является уровнем изучения или уровнем действия 
(Атурова, Коваленко, 2001). 
Представляется, что необходимо придерживаться именно этих уровней удельной ак-
тивности Pu в почвах при оценке радиоэкологической обстановки, в том числе на СИЯП. 
В какой-то мере это достаточно удовлетворительно согласуется с данными по содер-
жанию Cs
137
Pu
239
, приведенными Суслиным В.П. в 2001 г. для пахотных почв регионов Рос-
сии по состоянию на 1965 год. Анализ этих данных показывает что уровень накопления Pu
239
в почвах колеблется от 0.06 Бк/кг (Тамбовская область) до 0.33 Бк/кг (Иркутская область). 
При величине среднего значения 0.17 Бк/кг, что близко к оценке глобального выпадения Pu 
от испытания ядерного оружия. 
Характер выпадения глобальных радиоактивных осадков, содержащих Pu носит не-
равномерный характер, что хорошо видно по схематическим картам плотности выпадения 
Pu
239
в почвах Новосибирской области. При этом отмечается быстрое уменьшение уровня 
накопления Pu в почвах с глубиной. Так, по сравнению с верхним интервалом опробования 
(о-5 см) на интервале глубин 5-10 см его количество уменьшается почти в 5 раз, а на глубине 
10-15 см в 30 раз. 
Плотность выпадения Pu в глобальных масштабах производится по разным природ-
ным средам и она зависит от многих факторов. 
Так, изучение вечных полярных льдов, выполненное в разных странах и в разное вре-
мя, показали, что уровень выпадения существенно зависел от широты местности, на которой 
производился отбор проб. 
Анализ распределения Pu
238
и его отношение к Pu 
239+240
относительно глубины отбора 
льда, позволяют фиксировать во времени все события, связанные с испытанием оружия, так 
и аварий со спутника. 
Отмечено, что в период 1955-1959 года во льдах Антарктики выпадает максимальное 
количество Pu 
239-240
, активность которого в снеговых пробах (снеготалая вода) этого периода 
времени колебалась от 0.945 Бк/на 100 литров до 0.47 Бк/на 100 литров, при величине отно-
шения Pu 
238
/Pu 
239-240
около 0.0026. максимальный же пик накопления Pu 
238
наблюдается в 
период 1965-1966 гг. Его поверхностная активность составили 0.05 Бк/м
2
за 1 год. Это связа-

96
97
других трансурановых элементов, не определены достоверно глобальные уровни накопле-
ния. 
В качестве примера рассмотрим существующую информацию по Pu. В большинстве 
энциклопедических химических справочниках информация о его содержании отсутствует. В 
таблице геохимических кларков ноосферы, определенных Н.Ф. Глазковским и М.А. Глазков-
ской, концентрация Pu в ноосфере оценена на уровне 1.3х10
-16
% (в данном случае нами не 
обсуждается достоверность полученных цифр), что абсолютно приблизительно соответству-
ет его удельной активности 10
-4
Бк. 
Анализ имеющегося в нашем распоряжении материала свидетельствует, что в реаль-
ности этот показатель в тысячи раз выше. 
Реальное положение дел с загрязнением природной среды Pu и другими ТУЭ ещѐ не 
изучено. 
Прежде всего, не определѐн глобальный уровень их выпадения. Анализ многочислен-
ных публикаций в ведущих радиоэкологических журналах Мира, в том числе по территории 
России, свидетельствует, что за таковой может, принята удельная активность Pu на уровне 
0.2-0.3 Бк/кг. 
Исследования, выполненные в ЦГСЭН Красноярского края по регионам Сибири, сви-
детельствуют о превышении этого уровня в 2-3 и более раз, а в ряде мест – на порядок (пой-
ма р. Енисей, Прибайкалье и др.). На основании этих материалов был принят документ 
«Контрольный уровень загрязнения Pu почв Красноярского края», утвержденный главным 
санитарным врачом Куркатовым С.В. в 2001 г. Этим документом установлено, что уровнем 
регистрации освобождения от действия является удельная активность Pu в почвах, меньшая 
или равная 1 Бк/кг. Уровень более 1 Бк/кг является уровнем изучения или уровнем действия 
(Атурова, Коваленко, 2001). 
Представляется, что необходимо придерживаться именно этих уровней удельной ак-
тивности Pu в почвах при оценке радиоэкологической обстановки, в том числе на СИЯП. 
В какой-то мере это достаточно удовлетворительно согласуется с данными по содер-
жанию Cs
137
Pu
239
, приведенными Суслиным В.П. в 2001 г. для пахотных почв регионов Рос-
сии по состоянию на 1965 год. Анализ этих данных показывает что уровень накопления Pu
239
в почвах колеблется от 0.06 Бк/кг (Тамбовская область) до 0.33 Бк/кг (Иркутская область). 
При величине среднего значения 0.17 Бк/кг, что близко к оценке глобального выпадения Pu 
от испытания ядерного оружия. 
Характер выпадения глобальных радиоактивных осадков, содержащих Pu носит не-
равномерный характер, что хорошо видно по схематическим картам плотности выпадения 
Pu
239
в почвах Новосибирской области. При этом отмечается быстрое уменьшение уровня 
накопления Pu в почвах с глубиной. Так, по сравнению с верхним интервалом опробования 
(о-5 см) на интервале глубин 5-10 см его количество уменьшается почти в 5 раз, а на глубине 
10-15 см в 30 раз. 
Плотность выпадения Pu в глобальных масштабах производится по разным природ-
ным средам и она зависит от многих факторов. 
Так, изучение вечных полярных льдов, выполненное в разных странах и в разное вре-
мя, показали, что уровень выпадения существенно зависел от широты местности, на которой 
производился отбор проб. 
Анализ распределения Pu
238
и его отношение к Pu 
239+240
относительно глубины отбора 
льда, позволяют фиксировать во времени все события, связанные с испытанием оружия, так 
и аварий со спутника. 
Отмечено, что в период 1955-1959 года во льдах Антарктики выпадает максимальное 
количество Pu 
239-240
, активность которого в снеговых пробах (снеготалая вода) этого периода 
времени колебалась от 0.945 Бк/на 100 литров до 0.47 Бк/на 100 литров, при величине отно-
шения Pu 
238
/Pu 
239-240
около 0.0026. максимальный же пик накопления Pu 
238
наблюдается в 
период 1965-1966 гг. Его поверхностная активность составили 0.05 Бк/м
2
за 1 год. Это связа-
но, прежде всего с аварией американского спутника SNAP-9A в 1964 году в южном полуша-
рии (Cutter et al.,1979). 
Анализ уровня накопления Pu в других, стратифицированных (последовательно фор-
мирующихся) образованиях свидетельствует о том, что глобальное выпадение Pu на планете 
также приурочено к определенным временным интервалам. 
Так, исследование озѐрных осадков Швейцарии показали, что максимум накопления 
Pu, также как Sr 
90
и Cs
137
приходится на осадки, образование которых происходило в 1963-
1965 гг. Удельная активностьPu 
239+240
достигала 6.1 Бк/кг, а Pu
238
– 0.1 Бк/кг. Отношение 
протонов Pu
238
к Pu 
239+240
при этом составило 0.02. В осадках формирующихся в 1934-1939 
гг. удельная активность составила менее 0.001 Бк/кг. Первое существенное увеличение 
удельной активности осадков до 0.2 Бк/кг приходится на 1947 год (Wan et al.,1986). Уровень 
накопления Pu в глубоководных морских красных глинах изменяется от 0.04 Бк/кг сухой 
массы в самой верхней части колонки этих образований и на глубине 8-10 см от верхней 
кромки изучаемой колонки его удельная активность составляет 0.002 Бк/кг. Ниже 12 см по 
колонке Pu в красных глинах не обнаруживается (Druffel et al.,1984). 
Отмечается высокая корреляционная связь Pu с Cs
137
, что может свидетельствовать о 
едином источнике его поступления. 
Исследование прибрежно-морских осадков арктического бассейна России в районе 
впадения рек Енисей и Обь, в бассейне которых расположены предприятия ядерно-
топливного цикла, проведенное М.Baskahan et all. (1996), показали, что донные отложения в 
интервале 0-5см характеризуются сравнительно высокой удельной активностью превышаю-
щий его уровень в красных глубоководных илах в 50 и более раз. Отношение Pu
238
Pu 
239+240
является также несколько высоким. Всѐ это может свидетельствовать о поступлении Pu с 
континента водными потоками рек Енисей и Обь (Baskahan et al., 1996). 
Удельную активность 0,24 Бк/кг можно рассматривать как региональный сибирский 
фон для плутония, если учитывать площадь водосбора рек Енисей и Обь. Этот уровень ак-
тивности Pu в морских осадках близок к оценке среднего для Pu в почвах континентальной 
части северного полушария от его глобальных выпадений (Hardy et al.,1973). 
Анализ глобального выпадения Pu (Hardy et al.,1973) показывает, что его площадная 
активность в почвах сильно зависит от широты местности по которой производился отбор 
проб для Pu 
239+240
этот показатель изменялся в северном полушарии от 0.10 на широте 80-90
о
до 2.2 мКи/км
2
на широте 40-50
о
. В южном полушарии на тех же широтах эти значения были 
в 4-10 раз ниже. 
Площадная активность Pu
238
, обусловленная испытанием ядерного оружия в атмосфе-
ре в северном полушарии на тех же широтах соответственно составляет 0.002 и 0.53 мКи/км
2
. 
Отношение Pu 
238
/Pu 
239-240
колеблется от 0.02 до 0.024. Эти расчѐты выполнены без учѐта 
Pu
238
, выпавшего на поверхность планеты от аварии спутника SNAP-9A. Максимум его вы-
падения от данной аварии отмечается в южном полушарии, где на его долю приходится ос-
новная масса Pu 
238
. 
Таким образом, можно с высокой степенью вероятности предполагать, что глобальная 
удельная активность Pu в почвах на наших широтах будет находиться на уровне 0.7-1,2 Бк/кг 
на глубине 0-5 см при плотности почв 1.5 кг/дм
3
и 0.1-0.2 Бк/кг на слой пахотной почвы 
мощностью до 30 см., интервал в котором содержится 95-97 % всего запаса данного радио-
нуклида. 
Именно этот уровень удельной активности для почв северного полушария может быть 
принят за фон глобального выпадения. Отношение Pu 
238
к Pu 
239+240
при этом может быть 
оценено величиной 0.024. 
Из анализа этих данных достаточно отчетливо видно, что в зоне влияния ядерных 
производств (Томск, Красноярск, Челябинск) фиксируются высокие удельные активности 
почв по Pu, особенно в пойме р. Енисей, Томь, Теча и др. 

98
99
Пространственные особенности локализации повышенных концентраций Pu в почвах 
достаточно чѐтко подчеркивает локальный характер поступления радионуклидов от такого 
рода источников поступления в Красноярском крае и Томской области, он аналогичен тако-
вому, как и вблизи ядерных предприятий других стран Мира, например, Англии в районе 
Саллафилда. 
За фоновый уровень Pu от глобального выпадения уральские исследователи (Уткин и 
др.,2004) предлагают принять интегральную плотность выпадения 
239,240 
Pu 60 Бк/км
2
, что 
примерно соответствует 0.14 Бк/кг почвы при еѐ плотности 1500 кг/м
3
и мощность 30 см или 
0.5 Бк/кг на мощность слоя 10 см. В почвах территории ВУРСа основное количество Pu со-
средоточено в интервале 0-20 см. 
Следует отметить, что несколько иная картина, как по уровню накопления Pu в при-
родных средах, так и масштабам их загрязнения, нежели в Челябинском, Томском и Красно-
ярском регионах, наблюдается в районе расположения такого родя ядерных объектов во 
Франции, например, в районе предприятия Маркуль. 
Так, обстоятельное исследование, выполненное Celine Duffa в 2001 г. на территории 
нижней части бассейна реки Рона, в районе ядерного центра в г. Маркуль (Франция), показа-
ло, что несмотря на то, что на этом объекте работало три ядерных реактора по наработке 
оружейного Pu (Gl1, G2, G3) и с 1958 по 1997 гг. функционировал завод по переработке 
ядерного топлива UP1, выбросы в окружающую среду были весьма незначительны. 
Анализ этих данных оказывает, что средний уровень накопления Pu 
239+240
около 0.11 
Бк/кг (на глубину 30 см, при плотности почв 1400 кг/м
3
), Pu
238
около 0.003 Бк/кг, а Am 
241
около 0.05 Бк/кг, при среднем отношении Pu
238
к Pu 
239+240
0.03. 
Максимальная концентрация Pu 
239+240
в почвах, которая была зафиксирована C. Dyffa 
в зоне влияния предприятия Маркуль составила 1.1. Бк/кг и только в некоторых образцах 
мхов, являющихся прекрасным сорбентом, зафиксирована удельная активность 4.77 Бк/кг. 
Можно предполагать, что в силу действующую во Франции законодательства, запре-
щающего выброс а-излучающих радионуклидов в окружающую среду, на ядерном объекте 
Маркуль, который имеет специальное разрешение на выброс этих компонентов, используют-
ся весьма эффективные технологии, позволяющие улавливать радионуклиды и тем самым 
достигается чрезвычайно низкий уровень загрязнения природной среды. По существу дела, 
он в 2-3 и более раза ниже, чем принимаемый нами сибирский региональный фон.
Геохимия техногенеза современного этапа развития биосферы характеризуется тем, 
что все большее количество химических элементов и соединений участвует в кругообороте 
вещества, формируя техногенные потоки различных уровней, которые принимают участие в 
реализации основных биогеохимических функций, выделенных В.И. Вернадским. 
В связи с включением человечества в состав живого вещества (ЖВ), к основным био-
геохимическим функциям, выделенным В.И. Вернадским следует добавить еще несколько 
геохимических функций, обусловленных деятельностью человечества (техногенезом по А.Е. 
Ферсману, 1937). 
Прежде всего, это функция рассеивания химических элементов и функция создания 

жүктеу/скачать 6.49 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: