Атлас загрязнения территории Европы радиоактивным цезием

В условиях продолжавшегося выброса радиоактивных веществ долгосрочное прогнозирование радиационной обстановки было затруднено. Многие решения принимались на основе оперативных данных. К 10 мая 1986 года, через несколько дней после прекращения интенсивных выбросов, были подготовлены карты радиоактивного загрязнения, позволившие планировать защитные меры на наиболее загрязненных территориях. В последующем работы по радиационному мониторингу были значительно расширены как по географии, так и по глубине исследований (содержание отдельных радионуклидов в почве, поверхностных водах и объектах живой природы, миграционные характеристики и т. д.). Всего в России обследовано более 6 млн км² территории. На основе аэрогаммасъемки и наземных обследований были созданы и изданы карты загрязнения Европейской части России ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr и ²³⁹Pu. Радиоактивные загрязнения чернобыльского происхождения с уровнями загрязнения более 37 кБк/м² (1 Ки/км² по ¹³⁷Cs) были обнаружены на территории 19 областей России, а общая их площадь по ¹³⁷Cs составила 59,3 тыс. км². Наиболее загрязненными в России являются Брянская (11 800 км² загрязненных территорий), Калужская (4 900 км²), Тульская (11 600 км²) и Орловская (8 900 км²) области. Территории с плотностью загрязнения более 555 кБк/м² (15 Ки/км²) по ¹³⁷Cs имеются только в Брянской области.

В 1997 году завершился многолетний проект Европейского сообщества по созданию атласа загрязнения территории Европы радиоактивным цезием (рис. 2). Более 200 тыс. км² территории 17 стран Европы оказались загрязненными цезием с плотностью загрязнения свыше 37 кБк/м² (табл. 2).

Таблица 2. Суммарное загрязнение европейских стран ¹³⁷Cs от чернобыльской аварии

На ранних стадиях аварии наибольшей радиобиологической значимостью обладали короткоживущие радионуклиды, в первую очередь радионуклиды йода. Спустя 3-4 месяца радиационная обстановка (мощность дозы на местности) уже практически полностью определяется радионуклидами цезия. Вклад ⁹⁰Sr, ^239,240Pu и ²⁴¹Аm в дозу облучения населения (за исключением территорий зон отчуждения) весьма мал, и они могут представлять интерес только как объекты радиоэкологических исследований.

Проводимый радиоэкологический мониторинг четко показывает, что изменение радиационной обстановки на загрязненных территориях происходит под влиянием следующих основных факторов:

• естественного распада радионуклидов;

• заглубления радионуклидов под действием природно-климатических процессов;

• фиксации радионуклидов в геохимических и почвенных структурах;

• перераспределения радионуклидов в почвенном слое за счет антропогенного воздействия.

В первые годы чрезвычайно важное значение придавалось опасности смыва радиоактивных веществ с загрязненных территорий в водоемы. Действительно, во время паводков наблюдается повышение содержание радионуклидов в воде, хотя смыв с территории водосборов даже в 1987 году не превысил 1% от общего запаса активности. Горизонтальная миграция радионуклидов также весьма мала - в большинстве случаев она не приводит к измеряемому переносу радионуклидов между ландшафтными комплексами. Темпы снижения уровней радиоактивного загрязнения почв в настоящее время стабилизировались и составляют около 3% в год.

Масштабными радиоэкологическими исследованиями установлены основные закономерности поведения радионуклидов в наземных и водных экосистемах. В связи с огромной практической значимостью особое внимание уделялось поведению радионуклидов в агроэкосистемах. Биологическая доступность радиоцезия сильно зависит от свойств почв. В загрязненных районах Брянской области она уменьшилась за первые 5 лет после аварии на 87-97% (30-36% за счет естественных биогеохимических процессов и на 57-61% за счет проведенных защитных мер). В последующий период темпы снижения доступности цезия уменьшились и в настоящее время не превышают 4-6% в год.

Второй крупной проблемой, также имевшей важное практическое значение, стало радиоактивное загрязнение лесных экосистем. Лесные экосистемы являются биогеохимическими барьерами на путях ветровой и водной миграции радионуклидов. Изменение радиационной обстановки в лесах определяется природными биогеохимическими процессами, оказывающими влияние на распределение и миграцию долгоживущих радионуклидов среди компонентов лесных экосистем. Их направленность и интенсивность зависят от типа экосистем, типа почвы, физико-химической формы выпавших радионуклидов и времени их нахождения в почве. Незначительные темпы выноса радионуклидов из лесных насаждений на прилегающие территории приводят к выводу о том, что ведущим фактором снижения уровня радиоактивного загрязнения лесов в целом является радиоактивный распад.

Загрязнение воды и донных отложений практически во всех реках и водоемах России не представляет опасности для водопользования. Исключение составляет несколько озер на юго-западе Брянской области, в том числе озеро Кожановское (запасы цезия около 200 Ки при площади зеркала 6,5 км²). В целом происходит интенсивный процесс самоочищения поверхностных вод и донных отложений. Темпы снижения загрязнения гидробионтов варьируются в широком диапазоне (для замкнутых водоемов они намного ниже, чем в реках). В этой связи в ряде озер Брянской области содержание цезия-137 в образцах рыбы многократно превосходит допустимые уровни.

До настоящего времени в отдельных объектах флоры и фауны (дикие животные, хищные рыбы и т.д.) происходит значимое с точки зрения гигиенических нормативов накопление радиоцезия, которое, тем не менее, не несет серьезной угрозы для их существования.

Радиоэкологические последствия аварии

При оценке радиоэкологических последствий важно учитывать, что концепция обеспечения радиоэкологической безопасности биоты предусматривает (Публикация 60 МКРЗ, пункт 16) положение, согласно которому, если радиологическими стандартами защищен человек, то защищена и биота в целом. Поэтому на всех территориях, где проживает население, нет оснований для серьезного беспокойства о будущем объектов живой природы. Иной была ситуация в районе аварийной АЭС.

Острое радиационное воздействие на объекты флоры и фауны произошло, главным образом, в первый год после аварии. На некоторых участках ближней зоны ЧАЭС, где дозы за первый месяц могли достигать десятков Гр для гамма- и сотен Гр для бета-облучения, наблюдалась гибель объектов живой природы. Произошло резкое обеднение видового состава сообществ и существенное снижение численности некоторых популяций на участках вблизи аварийного блока. Это в первую очередь относилось к наиболее распространенным представителям животного мира - мышевидным грызунам и почвенной фауне. Через два года после аварии численность популяций грызунов и почвенной фауны восстановилась, но нарушения видового состава сообществ прослеживались еще несколько лет. Вместе с тем, признаки радиационного повреждения (цитогенетические нарушения) у животных наблюдались на больших территориях. При анализе радиоэкологических последствий следует учитывать, что при переходе от молекулярного и клеточного уровня оценки воздействия радиации к популяционному и биогеоценотическому усиливается роль механизмов восстановления. И на организменном, и на экосистемном уровнях рассмотрения радиационные эффекты наблюдались лишь в ближней зоне аварии при больших мощностях и кумулятивных дозах.

Наиболее высокие уровни облучения - свыше 100 Гр - имели место на лесном участке соснового древостоя, расположенном в 2 км к западу от ЧАЭС. Хвойный лес - одна из наиболее чувствительных природных экологических систем. Это обстоятельство в сочетании с высокими дозами привело к полной гибели леса на этом участке площадью около 4 км² ("рыжий лес"). На других участках 30-км зоны, на расстояниях 3-10 км от 4-го блока, наблюдались зоны:

• сильного (сублетального) поражения (до 100 Гр), с частичной гибелью хвойных деревьев, повреждением хвои и почек, морфологическими изменениями лиственных пород на площади около 40 км²;

• среднего поражения хвойных лесов (до 50 Гр), характеризующаяся подавлением процессов роста, частичным опадом хвои, подавлением репродуктивной способности, генетическими нарушениями на площади 120 км²;

• слабого воздействия (до 10 Гр) с отдельными аномалиями в ростовых и репродуктивных процессах, морфологическими нарушениями.

Лиственные леса оказались более устойчивыми к радиационному воздействию. Радиационные повреждения лиственных пород деревьев проявились лишь в непосредственной близи от реактора и при дозах на порядок выше доз, поражающих хвойные деревья. Массового поражения лесов не произошло. За исключением "рыжего леса" лесные экосистемы вблизи ЧАЭС сохранили свою жизнеспособность. Уже через год после аварии в поврежденных лесах начались активные восстановительные процессы. Для лесных экосистем последствия аварии были в целом менее значительны в сравнении с негативными последствиями, которые приносят лесные пожары и вредители леса.

Самостоятельную важную группу радиационных эффектов в живой природе составляют генетические повреждения. Радиационно-генетическими исследованиями в зоне аварии на ЧАЭС были показаны многочисленные генетические изменения, главным образом, на биохимическом уровне у различных представителей растительного и животного мира. Для радиационно-генетических изменений у биоты характерно сочетание процессов поражения и восстановления. Данная проблема может быть определена как наименее изученная и требующая продолжения многолетних стационарных наблюдений.

Заключение

На территории 30-км зоны в послеаварийный период наблюдался всплеск видового разнообразия и численности популяций высших животных и птиц, который однозначно увязывается со снижением антропогенного пресса. Эвакуация населения и домашних животных, прекращение обработки почвы, оставленный на корню урожай сельскохозяйственных культур в 1986 году значительно улучшили защитные и кормовые условия для растительноядных млекопитающих и птиц. К весне 1988 года численность кабана выросла в 8 раз по сравнению с 1986 годом. Это в свою очередь способствовало росту численности хищников. Выросла численность и других диких животных. Для основной массы диких животных угнетающего действия ионизирующего излучения на популяционном уровне не отмечено.