Радиационная биология. Радиоэкология, 2021, T. 61, № 5, стр. 536-542

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Материалом исследования служили атмосферные выпадения, вода озер Иртяш, Б. Нанога, Кызылташ, истока р. Теча, водопроводная и намороженная вода, моча людей г. Озёрска и прилегающей к нему территории.

Город Озёрск расположен на южном берегу оз. Иртяш, одного из самых крупных озер Челябинской области. Площадь озера ~60 км², глубина 12–22 м, водоем служит источником питьевого водоснабжения жителей г. Озёрска и основным поставщиком воды для нужд ПО “Маяк”. Озеро используется для отдыха жителей Озёрска и любительской ловли рыбы, на западном берегу озера находится большое количество баз отдыха.

На примыкающей к городу территории расположены оз. Большая Нанога и промышленный водоем Кызылташ. Оз. Б. Нанога (площадь 5.3 км², средняя глубина 4.2 м) расположено с юго-западной стороны от г. Озёрска и соединено протокой с оз. Иртяш. В результате сброса в водоем промышленных и бытовых стоков г. Кыштым вода озера загрязнена тяжелыми металлами, фосфатами, марганцем и прочими химическими веществами. Оз. Кызылташ (площадь 19 км², средняя глубина 3.4 м) находится примерно в 2 км от г. Озёрска и служит в качестве водоема-охладителя прямоточных ядерных установок ПО “Маяк”. Наряду с технологическим сбросом горячих вод в водоем поступают коммунальные стоки и ливневая канализация с промплощадок атомного предприятия и г. Озёрска. Водоем имеет мощный слой иловых донных отложений (до 8 м), в нем сконцентрировано в расчете на 1980 г. примерно 4030 ТБк радиоактивных веществ. В настоящее время оз. Кызылташ представляет собой хранилище радиоактивных отходов, которое находится в режиме самоочищения [8].

У северо-восточной окраины г. Озёрска протекает р. Теча. Она берет свое начало в оз. Иртяш, затем уходит за пределы города в промзону ПО “Маяк”. Между отрезком р. Теча на границе с оз. Иртяш и оз. Кызылташ в старом русле реки создан искусственный Буферный водоем, значительная часть которого представляет собой болото, заросшее тростником.

Схема исследуемой территории и расположение на ней точек отбора проб приведены на рис. 1. Различные этапы работы выполняли в период 2002–2017 гг. Дождевые и снеговые осадки собирали при помощи специально оборудованных емкостей, установленных на высоте 1 м от поверхности почвы. Озерную воду по 1 л на повторность отбирали из поверхностного слоя водного источника на глубину ~ 0–10 см. В этом же объеме отбирали питьевую воду в жилых помещениях города и воду из оттаявшего льда. Мочу людей собирали в лабораториях медицинских учреждений, а также непосредственно у жителей г. Озёрска. Предварительную подготовку проб для радиометрического анализа производили путем их дистилляции с перманганатом калия. Пробы мочи очищали трижды, остальные пробы – один раз. Для количественного определения трития использовали метод электролитического обогащения, подробно описанного в монографии [2]. Пробы из оз. Кызылташ анализировали без обогащения, остальные пробы – с использование метода обогащения. Просчет проб осуществляли на установке “Дельта-300” (США) при ошибке β-счета прибора не более 5% и нижнем пределе обнаружения 3 Бк/л. Для оценки надежности результатов неоднократно проводили сверку методов, применяемых в Институте экологии растений и животных РАН и других научных организациях. Полученные результаты свидетельствуют о хорошей сходимости методов. В процессе обработки результатов мониторинга рассчитывали среднее значение из 2–3 повторностей природных проб и среднюю квадратическую ошибку по методу Стрелкова [9]. Статистическую обработку данных производили с использованием компьютерной программы Statistika 5.5.

Рис. 1.

Карта-схема расположения точек наблюдений на водоемах в районе г. Озёрска: Т. 1 – оз. Иртяш, б/о “Отважный”; т. 2 – оз. Иртяш в истоке р. Теча; т. 3 – оз. Иртяш, место забора воды для снабжения г. Озёрска питьевой водой (водопровод города); т. 4 – оз. Б. Нанога; т. 5 – оз. Кызылташ.

Fig. 1. Schematic map of the location of observation points on water bodies in the area of Ozyorsk: р. 1 – lake Irtyash, b/o “Brave”; p. 2 – lake Irtyash at the source of the river Techa; p. 3 – lake Irtyash, a place of water intake for supplying Ozyorsk with drinking water (city water supply); p. 4 – lake B. Nanoga; p. 5 – lake Kyzyltash.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Атмосферные осадки. На рис. 2 представлены данные мониторинга трития в атмосферных осадках г. Озёрска. Для сравнения на рисунке показаны значения концентраций радионуклида в осадках городов Чебаркуль и Екатеринбург, расположенных на расстояниях соответственно ~100 км на юго-восток и 120 км на юг от Озёрска. Среди указанных пунктов наблюдений наиболее высокие концентрации трития были зарегистрированы в осадках г. Озерска, где в разные месяцы они изменялись от 11 до 430 Бк/л при среднем значении 70 ± 16 Бк/л. В то же время в г. Чебаркуль среднее значение концентраций трития в дождевых осадках (15 ± 1.5 Бк/л) было почти в 5 раз меньше, чем в Озёрске (разброс данных индивидуальных измерений от 5 до 28 Бк/л). В г. Екатеринбурге дождевые и снеговые осадки в 2013 г. содержали примерно в 4 раза меньше трития, чем осадки г. Озёрска (от 6 до 50 Бк/л при среднем значении 18 ± 1 Бк/л). Статистическая обработка данных показала достоверность различий по содержанию трития в осадках между городами Озёрск и Чебаркуль (уровень значимости р = 0.01), Озёрск и Екатеринбург (р = 0.0004) и отсутствие значимых различий между городами Чебаркуль и Екатеринбург (р > 0.05). Во всех пунктах наблюдений средние концентрации трития в осадках превышают уровень техногенного фона для Уральского региона.

Рис. 2.

Уровни концентраций трития в атмосферных осадках городов Озёрск (2007 г., а), Чебаркуль (2007 г., б) и Екатеринбург (2013 г., в).

Fig. 2. Tritium concentration levels in atmospheric precipitation in the cities of Ozyorsk (2007, a), Chebarkul (2007, b) and Yeka-terinburg (2013, c).

Вода жилых помещений. Как было сказано выше, вода в жилые помещения г. Озёрска поступает через водопроводные трубы оз. Иртяш (рис. 1, т. 3). Исследование концентраций трития в водопроводной воде домов (табл. 1) и воде из намороженного в холодильнике льда (табл. 2) позволило установить, что содержание трития в обоих случаях варьирует от 10 до 150 Бк/л, однако средние значения концентраций трития в воде из намороженного льда оказались примерно в 2 раза выше (96 ± 20 Бк/л), чем в водопроводной воде (44 ± ± 7 Бк/л). Статистическая обработка данных показала достоверность этого различия (р = 0.003). Двукратное различие по содержанию радионуклида в водопроводной воде и намороженной ледяной массе можно объяснить тем, что в водопроводную воду тритий поступает из оз. Иртяш, а в намороженную в холодильнике ледяную массу – преимущественно из воздушной среды помещений.

Вода в истоке р. Теча. Река Теча берет свое начало в оз. Иртяш в Озёрске (рис. 1, т. 2). Согласно результатам, представленным в табл. 3, концентрация трития в истоке р. Теча в период наблюдений варьировала от 20 до 130 Бк/л при среднем значении 69 ± 7 Бк/л. При этом индивидуальные значения концентраций от 4 до 26 раз превышали уровень техногенного фона, принятый для Уральского региона. Следует отметить, что в т. 2 (рис. 1) средняя концентрация трития оказалась на 40% выше, чем в водопроводной воде города, местом забора которой служит т. 3 оз. Иртяш. Статистическая обработка данных подтвердила достоверность этого различия (р = 0.04). Возможным объяснением этого может служить то обстоятельство, что т. 2 расположена ближе к оз. Кызылташ, чем т. 3. Поэтому испарение воды с поверхности водоема-охладителя может внести определенный вклад в надфоновое загрязнение тритием этой части акватории оз. Иртяш. Кроме того, возможен подток загрязненной тритием воды из глубинных водных горизонтов, расположенных под Буферным водоемом и оз. Кызылташ.

Снеговая вода. На рис. 3 представлены значения концентраций трития в воде из снега, отобранного в разных местах территории г. Озёрска. Из рисунка видно, что содержание радионуклида в снеговой воде варьирует от 28 до 152 Бк/л при среднем значении 54 ± 13 Бк/л. Полученные данные превышают уровень техногенного фона для Уральского региона в среднем от 5 до 30 раз.

Рис. 3.

Средние концентрации трития в снеговой воде г. Озёрска в различных точках наблюдений. 1–11 – точки наблюдений в пределах территории города.

Fig. 3. Average concentrations of tritium in the snow water of Ozyorsk at various observation points. 1–11 – observation points within the city.

Вода озер Кызылташ, Б. Нанога и Иртяш. В табл. 4 приведены результаты мониторинга трития в воде оз. Кызылташ (рис. 1, т. 5). В исследуемый период наблюдений содержание радионуклида в водоеме-охладителе варьировало от 3190 до 15  330 Бк/л при среднем значении 6330 ± 1120 Бк/л. Данные свидетельствуют о высокой концентрации трития в воде оз. Кызылташ, которая не превышает уровень жидких радиоактивных отходов (1 млн Бк/л), а также в среднем ниже принятого в нашей стране уровня вмешательства, регламентирующего содержание радионуклида в питьевой воде – 7600 Бк/л [10, 11].

При эпизодическом измерении уровней концентраций трития в воде оз. Иртяш в районе б/о “Отважный” (т. 1, рис. 1) и Б. Нанога (т. 4, рис. 1) в 2007–2016 гг. получены средние значения соответственно 19 и 32 Бк/л, которые были в 3–6 раз выше уровня техногенного фона и на несколько порядков величин ниже уровня вмешательства.

Моча людей. В табл. 5 приведены результаты наших исследований концентраций трития в моче жителей г. Озёрска и, для сравнения, г. Заречного, расположенного в зоне влияния Белоярской АЭС. Видно, что у людей, не работающих на предприятии, концентрации радионуклида в моче были заметно ниже, чем в среднем по совокупности испытуемых г. Озёрска. Испытуемые г. Заречного имели в среднем меньшие показатели концентраций трития в моче по сравнению с обеими категориями жителей г. Озёрска.

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты проведенного исследования позволили заключить, что уровни загрязнения тритием влагосодержащих сред в г. Озёрске и на прилегающей к нему территории (дождевые осадки, вода природных озер и водоема-охладителя ПО “Маяк”, снежного покрова, питьевая вода жилых помещений) в преобладающем большинстве случаев превышают величину техногенного фона, принятого для Уральского региона – 5 Бк/л.

Не вызывает сомнения тот факт, что в загрязнение тритием района г. Озёрска значительный вклад вносит оз. Кызылташ, расположенное в 2 км от города. Хотя средний уровень содержания трития в воде озера (6630 ± 1120 Бк/л) не достигает принятого в нашей стране уровня вмешательства, наличие водоема с подогретой и постоянно парящей водой на близком расстоянии от города способствует формированию надфоновых уровней концентраций радионуклида практически во всех влагосодержащих средах г. Озёрска.

Вторым существенным источником загрязнения города можно рассматривать постоянные воздушные выбросы трития в атмосферу от радиохимического производства по регенерации отработанного ядерного топлива с различных атомных электростанций и энергетических установок. Как было установлено ранее, в результате воздушных выбросов трития от реакторного производства ПО “Маяк” концентрация радионуклида в дождевой воде на площадках производства в отдельные периоды наблюдений достигала 1000–2000 Бк/л при средних значениях 800 Бк/л. Следствием этого были повышенные уровни концентраций трития в дождевых, снеговых выпадениях и намороженной воде в г. Озёрск, а также в более удаленных пунктах наблюдений в пределах 100-километровой зоны ПО “Маяк” (Новогорный, Касли) [12, 13].

Снег, как и дождевые осадки, проходя через воздушное пространство, поглощает тритий из воздуха и осаждает его на земной поверхности в ближних зонах от мест выброса. В течение всего зимнего периода снежный покров хорошо удерживает в себе поглощенный радионуклид, а в процессе снеготаяния тритий высвобождается из снеговой массы и включается в процессы миграции воды на прилегающих территориях. Исследования, проведенные в 30-километровой зоне ПО “Маяк” [14], показали, что повышенные уровни концентраций радионуклида в снежном покрове наблюдались в непосредственной близости от ПО “Маяк”, особенно в северном и северо-восточном направлениях (до 260 Бк/л), что примерно в 50 раз превышает уровень техногенного фона. На каждом из четырех направлений от предприятия средние уровни концентраций трития снижались с увеличением расстояния от ПО “Маяк”. В снеговой воде г. Озёрска, по данным настоящего исследования, содержание радионуклида от 5 до 30 раз превышает уровень техногенного фона для Уральского региона.

В результате мониторинга трития в воде оз. Иртяш были выявлены некоторые различия по содержанию радионуклида в различных точках наблюдений. В частности, в районе истока р. Теча (рис. 3, т. 3) содержание трития в воде в среднем оказалось в 1.5 раза выше, чем в районе забора питьевой воды (рис. 3, т. 2) и в среднем в 3 раза выше, чем около б/о “Отважный” (рис. 3, т. 1). Можно предположить, что на повышение концентраций трития в пробах воды в истоке р. Теча влияют воздушные испарения с поверхности близко расположенного водоема-охладителя Кызылташ, а также подток внутригрунтовых вод из Буферного водоема.

Содержание трития в моче людей является важным показателем качества среды обитания и варьирует в зависимости от места проживания и времени наблюдений, возраста, пола, места работы, наличия источников техногенного поступления трития и других факторов. Согласно результатам работы [15], в моче детей г. Озерск в период с 1980 по 1998 г. концентрация трития составляла в среднем 1140–1460 Бк/л, а на прилегающих территориях (Касли, Тюбук) – 810–1160 Бк/л. У взрослых мужчин и женщин г. Озёрска, не работающих на предприятии, этот показатель находился на уровне 126 ± 10 Бк/л [16]. По данным работы [17], в моче людей, проживающих в зоне воздействия ПО “Маяк”, содержание трития снижалось с увеличением расстояния до предприятия (Озерск < Кыштым ≤ Татыш ≤ Метлино). В работе [18] выявлены два фактора, влияющие на уровень трития в моче жителей г. Озёрска – возраст и источник питьевого водоснабжения. При этом установлено, что уровень содержания радионуклида в моче взрослого населения в 2016 г. был в среднем выше, чем в моче детей.

Результаты выполненной работы подтверждают, что жители г. Озёрска подвергаются хроническому воздействию трития, о чем свидетельствуют повышенные по сравнению с уровнем техногенного фона уровни содержания радионуклида в моче испытуемых. Полученные данные свидетельствуют о необходимости разработки методов очистки выбросов и сбросов трития для снижения рисков для населения.