Радиационное загрязнение территории Казахстана начало изучаться с конца 40-х годов в связи с поисками месторождения урана [1]. В 1959 году принято решение о создании комбината № 1 (с 1967 года – Прикаспийский ГХК) для добычи и переработки на полуострове Мангышлак месторождений урано-фосфорных руд с содержанием редкоземельных элементов [2]. С 1965 года бессточная впадина Кошкар-Ата использовалась для складирования и хранения твёрдых хвостовых отходов химико-горнометаллургического завода (ХГМЗ), на котором до 1994 г. производилась переработка местной фосфорсодержащей урановой руды с месторождений экзогенного генезиса в палеогеновых отложениях (месторождения «Меловое» и «Томак»), отрабатываемых открытым способом Прикаспийским горно-металлургическим комбинатом (ПГМК). Общий объём данных токсичных отходов фосфоритов, которые размещены на той же территории, что и слаборадиоактивные отходы, за весь период эксплуатации хвостохранилища составил 52,2 млн тонн. В южной части хвостохранилища ХГМЗ до мая 1994 года проведено захоронение твёрдых радиоактивных отходов в организованном, без разработки соответствующего проекта, приповерхностном могильнике траншейного типа, дно и стенки которого не имели гидроизоляции. Учтённый объём захороненных отходов составляет более 2 000 тонн. Местным населением проводятся несанкционированные раскопки с целью извлечения цветных металлов и нержавеющей стали, что представляет реальную опасность для получения сверхнормативной дозы облучения [3, 4]. Все изложенное обуславливает актуальность проводимых исследований.
Материалы и методики исследования
Объекты исследования: пробы почвы, воды и биосубстраты животных. Образцы проб отбирали в г. Актау и пригородных поселках для лабораторно-инструментальных исследований с целью оценки воздействия хвостохранилища Кошкар-Ата на экосистему прилегающих территорий. Отобраны и исследованы на радиоактивность 9 проб из населенных пунктов и промышленной площадки завода ХГМЗ, в каждой из которых отбирали пробы воды, биосубстраты (шерсть верблюда, коровы, лошади). Итого было исследовано 28 образцов. Содержание радионуклидов определяли по стандартным методикам в радиологической лаборатории Научно-практического центра санитарно-эпидемиологической экспертизы и мониторинга КГСЭН МЗ Республики Казахстан.
Пробы почвы и воды были отобраны после проведения гамма-съемки. Места отбора определяли согласно методическим рекомендациям по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды № 5.05.008-99 г., совместно с сотрудниками Научно-практического центра санитарно-эпидемиологической экспертизы и мониторинга КГСЭН МЗ Республики Казахстан. Лабораторные исследования проб проведены согласно требованиям гигиенических нормативов «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности», утвержденных Постановлением Правительства Республики Казахстан от 02.03.2012 г. № 201 [5, 6]. Мощность экспозиционной дозы внешнего облучения в выбранной точке забора определяли методом альфа, бета- и гамма-дозиметрии, диапазон измерений которых составил от 0,1 до 30 мкЗв/ч и от 0,1 до 10 Зв/ч соответственно. Исследования биосубстратов были проведены на малафоновой установке УМФ-2000, заводской номер 095, имеющий свидетельство о поверке № ВА. 17-04-15867 от 25.02.2013 г. Были проведены полевые работы, включающие в себя детальную радиометрическую съемку. В качестве рабочего прибора использовали дозиметры-радиометры РКС-01-СОЛО, Interceptor™ и другие. Все дозиметры-радиометры, предназначенные для измерения гамма-фона имели свидетельство о государственной поверке. Измерения гамма-фона территории (гамма-съемка) осуществляли совместно со специалистами Республиканской санитарно-эпидемиологической станции (г. Алматы). Дозиметры-радиометры были настроены на оптимальный режим, согласно инструкции по эксплуатации прибора. Сравнение показаний на ОПК проводили вначале и конце рабочего дня каждой группой. Показания радиометров не отличались друг от друга более чем на ±30 %. Гамма-съемка проводилась «конвертным методом» с расстоянием между точками на территории не более 5 м. Фиксированные измерения проводили на встречаемых материалах: куски ветоши, металлические детали, кучи мусора, смотровые (ревизионные) колодцы и другие. Усредненные значения измерений гамма-фона вносили в протокол установленной формы. Все результаты измерений фиксировались в рабочем журнале.
Результаты исследования и их обсуждение
Хвостохранилище Кошкар-ата по периметру окружена глубоким рвом. Основные точки наших наблюдений расположены с внешней стороны данного рва. Измерения радиационной активности по гамма-излучению показали, что по периметру хвостохранилища Кошкар-ата и в близлежащих населенных пунктах уровень радиации в пределах 0,05–0,011 мкЗв/ч. Высокая радиоактивность сохраняется на территории и вблизи химического горно-металургического завода (ХГМЗ) – 1,73 мкЗв/ч. По данным предыдущих исследований изучение почвенно-растительного покрова показало, что он во многих местах нарушен [7].
Как следует, из приведенных табл. 1 анализ удельной активности радионуклидов в пробах воды из различных пунктов показывают, что наибольшая удельная активность отмечена у цезия Cs-137 и стронция Sr-90 не превышает 3,0 Бк/кг во всех пунктах исследования. Максимальная активность наблюдается в пробах воды сточная и сборная по урану U-232 и торию Th-232 (4,0 и 2,0 соответсвенно). Удельная активность по радию Ra-226 примерно одинаковая с небольшим превышением в пробах сточной и болотной воды (0,04 Бк/кг).
Таблица 1
Результаты анализа проб воды на радионуклиды и радиационную активность
|
Наименование образца |
Удельная активность, Бк/кг |
||||||
|
суммарная альфа-активность |
суммарная бета-активность |
U-232 |
Th-232 |
Cs-137 |
Ra-226 |
Sr-90 |
|
|
Вода Актау |
0,09 |
< 0,1 |
0,07 |
0,04 |
< 3,0 |
0,02 |
< 3,0 |
|
Вода сточная |
0,5 |
2,9 |
0,9 |
0,084 |
< 3,0 |
0,04 |
< 3,0 |
|
Вода Каспий |
2,8 |
< 0,1 |
0,58 |
1,6 |
< 3,0 |
0,03 |
< 3,0 |
|
Вода № 3 сборная |
9,6 |
208,1 |
1,3 |
2 |
< 3,0 |
0,02 |
< 3,0 |
|
Вода болота |
0,01 |
< 0,1 |
0,08 |
1,2 |
< 3,0 |
0,04 |
< 3,0 |
Приведенные данные свидетельствуют о наблюдающейся тенденции к накоплению и увеличению активности отдельных радионуклидов в поверхностных водах на прилегающей к Каспию территории. Так, отмечается повышение суммарной бетта- и альфа активности в пробах – «вода сборная».
Исследованы пробы почвы, воды как показатели первого звена распространения радионуклидов, а также шерсть животных, так как они являются переносчиками радиоактивного загрязнения с территории хвостохранилища в чистую зону. В пробах почвы (табл. 2) и шерсти (табл. 3) животных определяли естественные и искусственные радионуклиды (226Ra, 137Cs, 232Th, 40K). Высокая удельная активность по 137Cs в пробах почвы с населенного пункта Кызыл-Тобе и Sr-90 отмечается в пробах почвы с пунктов Баянды и ХГЗМ, а максимальная удельная активность по 226Ra максимальная высокая активность пробах со всех населенных пунктов (табл. 2) У домашних животных, обитающих на прилегающей территории Кошкар-Ата, – лошадей, коров и верблюдов отобраны образцы шерсти для определения радионуклидов. В исследованных образцах шерсти этих животных отмечается превышение удельной активности 226Ra в пунктах Кошкар-Ата и Акшукыр, 137Сs и 232Th в пределах НД, а по 40К во всех исследованных точках (табл. 3).
Таблица 2
Пробы почвы с прилегающих к хвостохранилищу Кошкар-Ата территорий
|
Наименование образца |
Суммарная альфа-активность |
Суммарная бета-активность |
Удельная активность Бк/кг |
||
|
Cs-137 |
Ra-226 |
Sr-90 |
|||
|
Почва № 30 Кызыл-Тобе |
86,2 |
46,7 |
8,4 ± 4,7 |
45,0 ± 9,5 |
< 3,0 |
|
Почва № 30 ст. Мангышлак |
84,2 |
102,6 |
< 3,0 |
40,0 ± 10 |
< 3,0 |
|
Почва № 02 |
40,8 |
25,8 |
< 3,0 |
38,0 ± 7,0 |
< 3,0 |
|
Почва № 029 с. Баянды |
20,9 |
94,5 |
< 3,0 |
40,0 ± 7,0 |
92 ± 64 |
|
Почва № 004 |
62,5 |
52,6 |
< 3,0 |
31,0 ± 8,0 |
< 3,0 |
|
Почва № 11 ХГЗМ |
42,1 |
53,2 |
< 3,0 |
29,0 ± 7,0 |
108 ± 66 |
|
Почва № 35 Акшукур |
183,6 |
70 |
< 3,0 |
23,0 ± 5,0 |
< 3,0 |
|
Почва № 35 Кошкар-Ата |
159 |
369,2 |
< 3,0 |
27,0 ± 8,0 |
< 3,0 |
Таблица 3
Результаты исследования биосубстратов на радиоактивность
|
Место образца |
Наименование образца |
Удельная активность Бк/кг |
|||
|
Cs-137 |
Th-232 |
Ra-226 |
K-40 |
||
|
х.-х. Кошкар-Ата |
Шерсть верблюда |
< 4,6 |
< 3,0 |
25,0 ± 12 |
158 ± 31 |
|
п. Акшукыр |
Шерсть коровы |
< 5,0 |
< 3,0 |
20 ± 11 |
514 ± 24 |
|
х.-х. Кошкар-Ата |
Шерсть лошади |
< 3,0 |
< 3,0 |
< 3,0 |
90 ± 21 |
Проведенное исследование свидетельствует, что домашние животные, обитающие на прилегающей территории Кошкар-Ата, могут служить в качестве биоиндикаторов. Мониторинг состояния исследуемой территории хвостохранилища позволяет определить степень миграции радиоактивных веществ в окружающую природную среду. Для мониторинга учтены те объекты окружающей среды, где наблюдаются ранние проявления миграции радионуклидов. Однако нельзя не принимать тот факт, что цезий-137 является долгоживущим радионуклидом и одним из потенциально опасных для окружающей среды и здоровья населения из-за его способности накапливаться в течение длительного времени [8, 9]. В остальных исследованных образцах содержание радионуклидов в пределах естественного фона для данного региона. Отмечается умеренная миграция радиоактивных веществ в организм животных и воду. Согласно международным нормам и национальными нормативно-правовым актам Республики Казахстан вода нормируется по содержанию в сумме всей альфа- и бета-излучающих радионуклидов, которая не должна превышать для альфа-активности – 0,2 Бк/л и 1,0 – для бета-излучающих радионуклидов соответственно [5, 6, 10]. Особенностью этой группы радионуклидов является их специфический круговорот во внешней среде, включая и в трофических цепях с участием сельскохозяйственных животных, что обусловлено возможным изменением их доступности для животных во времени (за счет долговременного взаимодействия с природными средами – почвой, водой и т.п.), потенциальной опасностью из-за длительного нахождения в объектах природной среды [11, 12].
Установлено, что исследуемые районы характеризуются незначительным уровнем радиационного фона, среднее значение мощности эквивалентной дозы в целом по району составляет 0,12 мкЗв/ч, абсолютный максимум – 1,5 мкЗв/ч – зарегистрирован в точке № 3 внутри канала ХГМЗ.
Выводы
Исследуемые районы характеризуются незначительным уровнем радиационного фона, среднее значение МЭД в целом по району составляет 0,12 мкЗв/ч. Абсолютный максимум – 1,5 мкЗв/ч – зарегистрирован в точке № 3, канал сточных вод ХГМЗ. Содержание радионуклидов в биосубстратах домашних животных: Cs-137 во всех тест-объектах значительно ниже ПДК. Отмечается максимальное содержание Ra-226, Th-232 и K-40. Удельная активность радионуклидов в пробах воды из различных пунктов: наибольшая активность цезия Cs-137 и стронция Sr-90 не превышает 3,0 Бк/кг во всех пунктах исследования. Максимальная активность наблюдается в пробах воды, сточная и сборная по урану U-232 и торию Th-232 (4,0 и 2,0 соответственно).
Работа выполнена по договору № 9 от 29 апреля 2014 г. о проведении экологического исследования и анализа с Управлением природных ресурсов и регулирования природопользования Мангистауской области Республики Казахстан.
Рецензенты:
Рихванов Л.П., д.г.-м.н., профессор, Томский политехнический университет Министерства образования РФ, директор «Радиационного центра Сибири», г. Томск;
Чередниченко В.С., д.г.н., профессор, Казахский национальный университет имени аль-Фараби Министерства образования и науки РК, г. Алматы.
Работа поступила в редакцию 28.12.2014.