Радиоэкологический мониторинг окружающей среды

Радиоэкологический мониторинг окружающей среды

Введение

Атомные электростанции - третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят никакого практически значимого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу.

Сам технологический процесс на атомной станции таков, что всегда сопровождается образованием жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Это и понятно - сам теплоноситель представляет собой жидкость, системы охлаждения заполнены жидкостью, выполнение требований радиационной защиты (уборка помещений, стирка одежды, мытье в душевых и т.д.) также приводит к образованию ЖРО. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций, идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АЭС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз «чище» в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АЭС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.

Отметим важность радиационных факторов возможных вредных воздействий АЭС на экосистемы, и в первую очередь изменения гидрологических характеристик прилежащих к АЭС районов, влияющие на экологическое благополучие окружающей среды. В результате поступления радионуклидов в окружающую среду в процессе производства ядерной энергии исследования миграции радионуклидов в водных экосистемах остаются чрезвычайно актуальными. Особого внимания заслуживают исследования по изучению поведения радионуклидов в водных экосистемах, которые гидродинамические связанные с прудами-охладителями и другими технологическими водоемами АЭС, из которых «станционные» (те, которые поступают в окружающую среду с технологическими сбросами и выбросами АЭС) радионуклиды могут переходить в речных и оросительные системы.

Цель: Проанализировать радиоэкологическое влияние ЮУ АЭС на гидросферу в пределах 30-км зоны.

Задачи:

. Изучить задачи, классификацию, принципы его организации экологического мониторинга.

2. Проанализировать уровни и задачи радиоэкологического мониторинга. Рассмотреть основные составляющие радиоэкологического мониторинга.

. Проанализировать организацию радиоэкологического мониторинга на ЮУ АЭС. Изучить радиоэкологическое влияние ЮУ АЭС на гидросферу в пределах 30-км зоны.

1. Радиоэкологический мониторинг окружающей среды

1.1    Понятие экологического мониторинга, его задачи, классификация, принципы его организации

Всесторонний анализ окружающей среды предусматривает оценку ее экологического состояния и влияние на нее естественных и антропогенных воздействий. Характер этих воздействий весьма специфичен. Лимитирующим показателем уровня естественных и антропогенных воздействий является предельно допустимая экологическая нагрузка, которая во многих странах установлена в связи с тем, что нормальное функционирование и устойчивость экосистем и биосферы возможны при непревышении определенных предельных нагрузок на них [1].Состояние биосферы, непрерывно меняющееся под влиянием естественных факторов, обычно возвращается в первоначальное. Например, изменения температуры и давления, влажности воздуха и почвы происходит в пределах некоторых постоянных средних значений. Как правило, крупные экосистемы под влиянием природных процессов изменяются чрезвычайно медленно. Существующие в мире экологические службы (гидрометеорологическая, сейсмическая, ионосферная и др.) проводят контроль за изменением этих процессов. Изменение состояния биосферы под влиянием антропогенных факторов происходит в более короткие временные сроки. Поэтому с целью измерения, оценки и прогноза изменения абиотической составляющей биосферы (в первую очередь загрязнений) и ответной реакции биоты на эти изменения, а также последующих изменений в экосистемах в результате антропогенных воздействий создана информационная система экологического мониторинга [2].Экологический мониторинг является комплексным мониторингом биосферы. Он включает в себя контроль изменений состояния окружающей среды под влиянием как природных, так и антропогенных факторов.

Термин «мониторинг» образован от лат. «монитор» - «наблюдающий», «предостерегающий». Существует несколько современных формулировок определения мониторинга. Некоторые исследователи под мониторингом понимают систему повторных наблюдений за состоянием объектов окружающей среды в пространстве и во времени в соответствии заранее подготовленной программой. Более конкретная формулировка мониторинга предложена академиком РАН Ю.А. Израэлем в 1974 г., в соответствии с которой под мониторингом состояния природной среды, и в первую очередь загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, подразумевают комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий [3].Программа ЮНЕСКО от 1974 г. определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющую прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества [3].

Основными задачами экологического мониторинга антропогенных воздействий являются:

-       наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

-       наблюдение за факторами антропогенного воздействия;

-       наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

-       оценка физического состояния природной среды;

-       прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Мониторинг включает в себя следующие практические направления:

-       наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее;

-       оценку фактического состояния окружающей среды и уровня ее загрязнения;

-       прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.

Объектами мониторинга являются атмосфера (мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы); атмосферные осадки (мониторинг атмосферных осадков); поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные воды (мониторинг гидросферы); криосфера (мониторинг составляющих климатической системы). По объектам наблюдения различают: атмосферный, воздушный, почвенный, климатический мониторинг, мониторинг растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.

Существует классификация систем мониторинга по факторам, источникам и масштабам воздействия (рис. 1.2 и табл. 1.1).

На рисунке 1.1 представлена схема мониторинга

Рис. 1.1 Схема мониторинга

На рисунке 1.2 представлена блок-схема системы мониторинга

Рис. 1.2 Блок-схема системы мониторинга

Мониторинг факторов воздействия:

-       мониторинг различных химических загрязнителей (ингредиентный мониторинг);

-       разнообразных природных и физических факторов воздействия (электромагнитное излучение, солнечная радиация, шумовые вибрации).

Мониторинг источников загрязнений:

-       мониторинг точечных стационарных источников (заводские трубы);

-       точечных подвижных (транспорт);

-       пространственных источников (города, поля с внесенными химическими веществами).

По характеру обобщения информации различают следующие системы мониторинга:

-       глобальный - слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях;

-       базовый (фоновый) - слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний;

-       национальный - мониторинг в масштабах страны;

-       региональный - слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы;

-       локальный - мониторинг воздействия конкретного антропогенного источника;

-       импактный - мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах.

Классификация систем мониторинга может основываться на методах наблюдения:

-       мониторинг по физико-химическим показателям;

-       мониторинг по биологическим показателям;

-       дистанционный мониторинг.

Химический мониторинг - это система наблюдений за химическим составом (природного и антропогенного происхождения) атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, донных отложений, растительности, животных и контроль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ.

Глобальной задачей химического мониторинга является определение фактического уровня загрязнения окружающей среды приоритетными высокотоксичными ингредиентами, представленными в табл. 1.1

Таблица 1.1 Классификация приоритетных загрязняющих веществ и

Физический мониторинг - система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду (наводнения, вулканизм, землетрясения, цунами, засухи, эрозия почв и т.д.).

Биологический мониторинг - мониторинг, осуществляемый с помощью биоиндикаторов (т.е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде).

Экобиохимический мониторинг - мониторинг, базирующийся на оценке двух составляющих окружающей среды (химической и биологической).

Дистанционный мониторинг - в основном, авиационный, космический мониторинг с применением летательных аппаратов, оснащенных радиометрической аппаратурой, способной осуществлять активное зондирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных.

В зависимости от принципа классификации имеются различные системы мониторинга таблице 1.2.

Таблица 1.2. Классификация систем (подсистем) мониторинга

Наиболее универсальным является комплексный экологический мониторинг окружающей среды.

Комплексный экологический мониторинг окружающей среды - это организация системы наблюдений за состоянием объектов окружающей природной среды для оценки их фактического уровня загрязнения и предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других живых организмов. Различают мониторинг локальный, региональный и фоновый.

При проведении комплексного экологического мониторинга окружающей среды:

1)      проводится постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной целостности экосистем;

2)      создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.

Система комплексного экологического мониторинга предусматривает:

-       выделение объекта наблюдения;

-   обследование выделенного объекта наблюдения;

-       составление для объекта наблюдения информационной модели;

-       планирование измерений;

-       оценку состояния объекта наблюдения и идентификацию его информационной модели;

-       прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;

-       представление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.

Основные цели комплексного экологического мониторинга состоят в том, чтобы на основании полученной информации:

1)  оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека (т.е. провести оценку соблюдения экологических нормативов);

2)      выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются (т.е. провести диагностику состояния экосистем и среды обитания);

)        создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб, т.е. обеспечить заблаговременное предупреждение негативных ситуаций.

1.2    Понятие радиоэкологического мониторинга, его задачи, классификация, принципы его организации

гидросфера радиоактивный загрязнение мониторинг

Для определения экологической и радиоэкологической безопасности были проведены тщательные исследования влияния АЭС и объектов ятц по основным видам воздействий (радиационное, тепловое и химическое) как внутри санитарно-защитной зоны (СЗЗ), так и в зоне наблюдения (R = 30 км), рассматриваемой в качестве возможной зоны влияния на все компоненты окружающей среды: природную среду (геологическую, воздушную, включая микроклимат, почвы, растительный и животный мир), социальную и техногенную среду. Также выполнена комплексная оценка экологической безопасности.

С целью определения прогнозных оценок возможных воздействий, обусловленных работой АЭС и предприятий ЯТЦ, исследования проводились по следующим основным направлениям:

-       физико-географическое районирование;

-       метеорологические и аэроклиматические условия, включая определение степени репрезентативности осредненных параметров относительно расположения объекта;

-       изучение геоморфологических и орографических условий рельефа, физико-химических свойств и ландшафтно-геохимической структуры почв с целью оценки возможного формирования полей первичного и вторичного загрязнения, зон выноса - транзита - аккумуляции или вертикального переноса техногенных элементов;

-       общие и сейсмические характеристики, анализ процессов и явлений геологической среды для определения их взаимных влияний с основаниями зданий и сооружений объекта;

-       анализ состояния воздушной среды с выделением фоновых загрязнений и уровня загрязнения выбросами энергоблоков АЭС;

-       оценка влияния зеркала водоема-охладителя (ВО) и брызгальных бассейнов на микроклимат;

-       водобалансовые параметры и качество поверхностных вод (физико-химические, гидробиологические, ихтиологические и санитарно-гигиенические характеристики) с целью получения прогнозных оценок допустимости сбросов;

-       оценка техногенного воздействия на качество и запасы грунтовых вод и водоносных горизонтов, используемых для питьевого и хозяйственного водоснабжения;

-       оценка состояния растительного и животного мира, включая заповедные объекты, с позиции возможных изменений их состава, популяций, степени истощения или деградации;

-       расчеты прогнозных оценок радиационного воздействия на агроэкосистемы и население и определение степени его допустимости, при этом в части воздействия на население исследования проводились по всем пищевым и биологическим цепям, влияющим на человека;

-       ретроспективная и прогнозная оценки влияния АЭС или предприятий ЯТЦ на здоровье населения;

-       анализ состояния и прогноз изменения техногенной среды;

-       анализ возможных аварийных ситуаций на АЭС (предприятий ЯТЦ) и объектах зоны наблюдения с целью определения степени риска возникновения и протекания указанных событий, а также их последствий.

Радиоэкологический мониторинг, согласно современным представлениям, осуществляется с целью комплексной оценки влияния АЭС или предприятий ЯТЦ на окружающую среду.

В его основе лежат представления об иерархических уровнях, направлениях, задачах, методах и объектах исследований. При этом радиоэкологический мониторинг рассматривается как основная часть комплексной государственной системы экологического мониторинга.

Обоснованность такого подхода вытекает из очевидной необходимости учета влияния интегральных техногенных и природных неблагоприятных факторов на здоровье населения и развитие хозяйственных комплексов территорий.

В структуре государственной системы выделяют три функциональных типа мониторинга:

-       базовый (стандартный) мониторинг;

-       кризисный (оперативный) мониторинг;

-       научный (прецизионный) мониторинг.

Базовый мониторинг - систематический, оптимальный по количеству параметров, частоте временной и пространственной сети, экономическим и другим показателям контроля окружающей среды, штатного режима технологий и здоровья населения.

Кризисный мониторинг - оперативный контроль за соблюдением предельно допустимых уровней (концентрации, сбросов и т.п.) и быстрого реагирования для предотвращения или локализации аварий и катастроф.

Научный мониторинг - научное обеспечение всех уровней системы, точный отдельных показателей окружающей среды для прогнозирования долгосрочных последствий нарушения экологического равновесия, выявления тенденций и синергизма техногенного воздействия, интеркалибровки и верификации данных базового мониторинга.

Базовый тип радиоэкологического мониторинга обеспечивается сетью пунктов наблюдений, покрывающей всю территорию Украины, включая службы радиационного контроля на ядерных производствах.

Система кризисного мониторинга формируется на базе территориальных структур наблюдения и контроля параметров окружающей среды.

Научный мониторинг формируется координирующими структурами на базе подразделений НАН Украины.

Уровни и задачи радиоэкологического мониторинга

В зависимости от размеров изучаемых территорий, характера объектов антропогенной деятельности и решаемых задач, работы выполняются на различных масштабных уровнях исследований. Применительно к Украине могут использоваться следующие уровни изучения радиоэкологического состояния природно-техногенных систем:

-       национальный (масштаба 1:1000000 - 1:500000), когда оценивается радиоэкологическая ситуация в целом по стране;

-       региональный (масштаб 1:200000 - 1:100000), охватывающий крупные природные территориальные комплексы (регионы) или их части в природных или административных границах;

-       локальный (масштаб 1:50000 - 1:25000), при изучении городской агломерации, особо загрязненных районов;

-       детальный (масштаб 1:10000 - 1:2000 и крупнее), при изучении отдельных районов городской агломерации и других природно-техногенных комплексов нижних порядков.

Главными задачами радиоэкологического мониторинга являются:

1)      наблюдение и контроль за состоянием загрязненной радионуклидами зоны, ее отдельных, особо опасных частей и мероприятиями по снижению их опасности;

2)      наблюдение за состоянием объектов природной среды по одним и тем же параметрам, характеризующим радиоэкологическую ситуацию как в загрязненной зоне, так и за ее пределами;

)        выявление тенденций изменения состояния природной среды в связи с функционированием экологически опасных объектов и при реализации мероприятий, проводимых на загрязненных территориях;

)        выявление тенденций изменения состояния здоровья населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях;

)        информационное обеспечение прогноза радиоэкологической ситуации в загрязненной зоне и в Украине в целом.

Радиоэкологический мониторинг осуществляется по следующим основным направлениям:

-       мониторинг ландшафтно-геологической среды с целью получения базовой информации для оценки и прогноза общей радиоэкологической обстановки на загрязненных радионуклидами территориях и их влияния на экологическую обстановку прилегающих территорий Украины;

-       мониторинг поверхностных и подземных водных систем;

-       мониторинг природоохранных (и водоохранных в том числе) мероприятий и сооружений;

-       мониторинг локальных долговременных источников реального и потенциального радионуклидного загрязнения (объект «Укрытие», пруд-охладитель, пункты захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) и пункты временной локализации радиоактивных отходов, ЧАЭС и ее инфраструктура и т.п.);

-       мониторинг биоценозов и мероприятий пор обращению с природными угодьями;

-       медицинский и санитарно-гигиенический мониторинг.

За время, прошедшее после Чернобыльской катастрофы, по всем перечисленным направлениям выполнены большие объемы исследований.

Основные составляющие радиоэкологического мониторинга

Радиоэкологический мониторинг основывается на информации, получаемой базовыми видами радиационного мониторинга, использующими для изучения соответствующих объектов природно-техногенной среды свои специальные методы исследований.

Радиоэкологический мониторинг наземных экосистем АЭС

Для примера рассмотрим радиоэкологический мониторинг наземных экосистем. В режиме нормальной эксплуатации АЭС активность ее радионуклидов, накапливаемых растениями и в фитогеоценозе, в целом такова, что радиационное воздействие АЭС на растения невелико и не приводит к каким-либо необратимым последствиям в их организмах, хотя доза облучения некоторых растений оказывается существенно более высокой, чем доза на человека. Если речь идет о радиационном воздействии радиоактивного загрязнителя, поступающего с АЭС (предприятий ЯТЦ) в наземные биогеоценозы, надо иметь в виду, что это практически вечное загрязнение, ибо не исключается, что в одном и том же регионе будет эксплуатироваться не одно поколение АЭС. По этой причине сегодня нельзя быть абсолютно уверенным, что длительное радиационное воздействие, хотя и в малых дозах, останется без реакции со стороны растений. Поэтому получение информации о реакции растений на малые, но длительные радиационные воздействия - одна из важных задач. Решается эта задача организацией и проведением радиационного экологического мониторинга в регионе АЭС.

2. Организация радиоэкологического мониторинга на ЮУ АЭС

Южно-Украинская АЭС расположена в Арбузинском районе Николаевской области Украины. Зона наблюдения ЮУ АЭС радиусом 30 км охватывает также части территорий соседних административных районов - Вознесенского, Доманёвского, Братского и Первомайского.

Контроль за радиационным состоянием окружающей среды района расположения ЮУ АЭС является обязательным элементом системы безопасности АЭС. Его основное назначение - обеспечение допустимых уровней воздействия энергетического объекта на природное окружение, население и персонал.

Основной задачей подсистемы радиационного контроля окружающей среды района расположения ЮУ АЭС является оценка накопления и миграции радионуклидов на местности за весь период эксплуатации АЭС. Радиационный контроль в районе расположения ЮУ АЭС проводится в соответствии с «Регламентом радиационного контроля в ОП ЮУ АЭС РК. 0.0026.0120 [4].

Радиационный мониторинг окружающей среды района расположения проводится в двух направлениях - постоянный и периодический контроль.

Постоянный контроль осуществляется при помощи сети стационарных постов наблюдения, расположенных в 30-ти км зоне ЮУ АЭС за:

экспозиционной интегральной дозой гамма-излучения на основе термолюминесцентных дозиметров ТЛД-500К;

суммарной бета-активностью и радионуклидным составом (плотностью) атмосферных выпадений;

- радионуклидным составом аэрозолей приземного слоя атмосферного вохдуха.

Периодический контроль осуществляется в пунктах постоянного наблюдения и контрольных точках методом отбора проб с последующей их доставкой, подготовкой и измерениями в лабораторных условиях:

суммарной бета активности и радионуклидного состава воды водных систем в районе расположения ЮУ АЭС и промплощадки;

суммарной бета активности и радионуклидного состава компонентов водной среды (донные отложения, водоросли);

содержания радионуклидов в почве, растительности

Для выполнения новых требований по обеспечению безопасности атомных станций и соблюдения действующего природоохранного законодательства на Южно-Украинской АЭС создается автоматизированная система контроля радиационной обстановки - АСКРО [4], которая на сегодняшний день является оптимальной схемой сбора, обработки и хранения информации о состоянии окружающей среды. Главное ее преимущество в том, что она позволяет получать данные в режиме реального времени. А программное обеспечение новой автоматизированной системы дает возможность не только анализировать текущую радиационную обстановку, но и прогнозировать ее с учетом метеорологических параметров. Основу АСКРО составляют три равнозначных центральных пункта контроля (ЦПК). Показания на них по специальным каналам связи подаются с периферийных постов наблюдения, расположенных на промплощадке станции и в 30-километровой зоне. Дублирование ЦПК и каналов связи обеспечивает надежное функционирование системы даже при самых неблагоприятных внешних и внутренних воздействиях. Таким образом, АСКРО может бесперебойно функционировать как в условиях нормальной эксплуатации АЭС, так и в нештатной ситуации. Переход в соответствующий режим осуществляется автоматически при превышении установленного уровня мощности эквивалентной дозы. Автоматический опрос постов проводится не реже одного раза в 3 минуты.

Центральные посты АСКРО размещаются на промышленной площадке АЭС, в кризисном центре станции и лаборатории внешней дозиметрии в Южноукраинске. В городе-спутнике атомной станции установлены также три периферийных поста контроля, замеряющие мощность экспозиционной дозы. Аналогичное оборудование размещено на постах в пгт Арбузинка, селах Благодатное, Новоселовка, Агрономия, Ивановка Арбузинского района, в городе Вознесенске и в селе Александровка Вознесенского района, пгт Доманевка, селах Акмечетские Ставки, Кузнецово Доманевского района. (в таблице 2.1) указаны места расположения постов контроля АСКРО ЮУ АЭС.

Объемная активность радиоактивных аэрозолей и йода будет измеряться на аспирационных постах (аспирация - принудительная прокачка воздуха через фильтр для отбора проб) в Арбузинке, селах Агрономия, Константиновка и Бугское Арбузинского района. Характеристики метеопараметров (температура, влажность, скорость и направление движения воздуха), атмосферное давление, осадки, солнечная радиация, показатели дистанционного зондирования атмсферы - все эти данные в автоматическом режиме соберут два метеопоста на територии автотранспортного хозяйства и управления производственнотехнической комплектации атомной станции. Кроме того, на промплощадке АЭС расположены 10 точек контроля мощности экспозиционной дозы и 2 точки контроля активности радионуклидов в воде (промливневая канализация и сбросной канал).

Таблица 2.1 - Места расположения постов контроля АСКРО

В соответствии с утвержденными планами в промышленную эксплуатацию АСКРО в полном объеме должна быть введена в 2011 году. Техническое решение, согласованное Государственным комитетом ядерного регулирования Украины, предполагает разделение всех работ по введению АСКРО на три этапа. На сегодня прошли два этапа: смонтировали, испытали и ввели в опытную эксплуатацию 3 центральных, 10 периферийных и 2 метеорологических поста, а также 10 точек контроля экспозиционной дозы и 2 точки контроля жидких сбросов на территории промплощадки. Третий этап предусматривает модернизацию оборудования лаборатории внешней дозиметрии, введение в промышленную эксплуатацию оборудования АСКРО и приобретение двух передвижных радиологических лабораторий - специальных автомобилей, оснащенных всем необходимым для осуществления радиационного контроля в полевых условиях. Для контроля параметров, кроме автоматических датчиков должна использоваться система лабораторного исследования проб.

Лаборатория внешней дозиметрии осуществляет контроль радиационной обстановки непосредственно на промышленной площадке [5,11] АЭС, в санитарно-защитной зоне (радиус 2,5 км вокруг нее) и в зоне наблюдения (радиус 30 км вокруг станции). Согласно документу ПЛ.0.0026.0113 «Положение о лаборатории внешней дозиметрии». Основной задачей лаборатории ВД является обеспечение качественного радиационного контроля района вокруг АЭС, включая санитарно-защитную зону и зону наблюдения.

Выполнение поставленной перед лабораторией задачи производится исполнением такие функции как отбор проб из объектов окружающей среды на стационарных постах наблюдения и в контролируемых точках, согласно «Регламент радиационного контроля Южно-Украинской АЭС», РГ.0.0026.0120 и «Регламент продувки Ташлыкского водоема-охладителя ОП ЮУ АЭС в Александровское водохранилище», РГ.0.3708.0113, точки мест отбора проб указаны на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Точки мест отбора проб 30 км зоны ЮУ АЭС

определение содержания радионуклидов в воде сбросных каналов, Ташлыкского водохранилища и р. Южный Буг, почве, растительности и рыбе путем проведения радиометрических и спектрометрических измерений. контроль удаляемых в атмосферу радиоактивных аэрозольных выбросов по результатам отбора проб службой радиационного контроля отдела. контроль загрязнённости радиоактивными веществами атмосферного воздуха, атмосферных осадков, воды водоёмов, почвы, растительности.

контроль активности и концентраций радионуклидов в пробах окружающей среды проводится после их обработки путем радиометрических и спектрометрических измерений счётных мишеней.

Главная цель деятельности ЛВД состоит в достижении и поддержании высокого уровня качества радиационного контроля объектов по закреплённой за ЛВД номенклатуре и соответствия требованиям нормативных документов. Основной задачей ЛВД является проведение качественного радиационного контроля в районе расположения ОП ЮУ АЭС, включая санитарно-защитную зону и зону наблюдения. Для достижения этой цели на ЛВД возложены функции, определённые документами ПЛ.0.0026.0113 «Положение о лаборатории внешней дозиметрии», РГ.0.0026.0120 «Регламент радиационного контроля Южно-Украинской АЭС», РГ.0.3708.0113 «Регламент продувки Ташлыкского водоема-охладителя ОП ЮУ АЭС в реку Южный Буг», и закреплены следующие объекты измерения:

- газо-аэрозольные выбросы ОП ЮУ АЭС;

атмосферный воздух;

технологические воды ОП ЮУ АЭС;

вода источник хозпитьевого водоснабжения;

вода сбросных каналов энергоблоков №1,2,3;

вода промливневой канализации;

вода хоз-фекальной канализации;

вода подводного канала;

вода ташлыкского водохранилища;

вода реки Южный Буг;

грунтовые воды на территории промплощадки ОП ЮУ АЭС;

растительность;

водоросли реки Южный Буг;

донные отложения Ташлыкского водохранилища;

донные отложения реки Южный Буг;

почва;

седиментационный контроль;

снежный покров;

рыба Ташлыкского водохранилища;

компоненты строительных материалов;

воздух рабочих помещений ОП ЮУ АЭС, объектов строительной индустрии и гражданского строительства;

объемная активность радона - 222 в воздухе стройиндустрии и гражданского строительства;

мощность дозы гамма - излучения и гамма - съемки на местности.

3. Радиоэкологическое влияние ЮУ АЭС на гидросферу в пределах 30-км зоны

Южно-Украинская атомная станция размещена на берегах Южного Буга в Николаевской области и является одной из водопользователей реки Южный Буг. Техническое водоснабжение ОП ЮУ АЭС осуществляется с учетом требований Закона Украины «Об охране окружающей природной среды», Водного кодекса Украины, Правил охраны поверхностных вод от загрязнений, других нормативных актов и постановлений Кабинета Министров Украины.

.1 Краткая характеристика гидросферы

Водоснабжение и охлаждение нагретой циркуляционной воды Южно-Украинской АЭС осуществляется по оборотной схеме. В качестве водоема-охладителя используется Ташлыкское водохранилище, созданное в балке Ташлык. Таким образом, оборотная система охлаждения технологического оборудования АЭС имеет постоянную гидравлическую связь с р. Южный Буг и в некоторой мере влияет на процессы формирования качества воды Александровского водохранилища.

Краткая характеристика реки Южный Буг и Александровского водохранилища

Река Южный Буг является источником подпитки оборотной системы водоснабжения Южно-Украинской АЭС, наполнения и пополнения Александровского водохранилища [6].Площадь бассейна реки до створа Александровского водохранилища - 46200км², средний многолетний сток - 91.3 м/с.

В бассейне р. Южный Буг расположено более 110 водохранилищ, суммарной проектной полезной емкостью около 1.0 км³. Из них в настоящее время сезонное регулирование речного стока осуществляет только Ладыжинское водохранилище с полезной емкостью 72.0 млн. м³ и часть рыбных прудов, суммарная емкость регулирования которых составляет порядка 75 млн. м³. Таким образом, в современных условиях объем воды, забираемой в половодье для заполнения водоемов, составляет 0.15 - 0.20 км³.

Формирование гидрохимического режима р. Южный Буг происходит под влиянием физико-географических, геологических, гидрогеологических и водохозяйственных условий водосборной площади реки, расположенной выше плотины Александровского водохранилища.

Поверхностные воды р. Южный Буг (район НПТ) являются мало минерализованными, среднее содержание солей варьирует в пределах 556±67 мг/л.

Питание реки в летне-осеннюю и зимнюю межень преимущественно осуществляется подземными водами, поэтому гидрохимический режим ее и химический состав воды в период межени, главным образом, определяется режимом подземных вод, дренируемых речной сетью, и их солесодержанием.

Средние концентрации азота аммонийного варьируют в воде р. Южный Буг в пределах 0,29±0,11 мг/л. Содержание фосфатов в речной воде в 2-3 раза больше, чем в воде водотока в балке Ташлык и водоема-охладителя, что указывает на существование в бассейне р. Южный Буг техногенной нагрузки в виде биогенных соединений.

Содержание органических веществ в воде р. Южный Буг характерно для незагрязненных поверхностных вод. Средние концентрации нефтепродуктов в воде р. Южный Буг составляют 0,023±0,006 мг/л.

Содержание легкоокисляемых органических веществ (по БПК₅) редко превышает предельно допустимую норму. Среднее значение (БПКп) составило 2.94 мг О₂/л. По показателю ХПК содержание органических веществ в 2 и более раз превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК).

Средняя концентрация общего железа в воде р. Южный Буг составила 0,10±0,02 мг/л.

Александровское водохранилище является водным объектом, осуществляющим суточное регулирование стока р. Южный Буг и является нижним водоемом Ташлыкской ГАЭС. Колебания уровня воды при суточном регулировании речного стока при работе двух агрегатов Ташлыкской ГАЭС не превышает 0.35 м. Ширина водохранилища в створе сброса продувочных вод - около 258 м, глубина - 5.7 м.

Нормальный подпорный уровень воды (НПУ) Александровского водохранилища составляет 14.7 м, что обеспечивает нормальную работу Ташлыкской ГАЭС.

Формирование гидрохимического режима Александровского водохранилища в современных условиях во многом определяется количественными и качественными характеристиками речного стока р. Южный Буг.

Согласно имеющимся данным, существенных изменений концентраций [8] веществ по длине водохранилища не наблюдается (анализировались количественные характеристики качества воды Александровского водохранилища в верхнем и нижнем бьефах, а также в створе насосной станции подпитки Ташлыкского водохранилища).

Характеристика Ташлыкского водоема-охладителя

В настоящее время нормально-подпорный (НПУ) Ташлыкского водоема-охладителя Южно-Украинской АЭС поддерживается на отметке 99,5 м. Объем Ташлыкского водохранилища при НПУ составляет 86.0 млн. м³, мертвый объем - 51.37 млн. м³, площадь водного зеркала при НПУ - 8.6 км², при УМО - 6.77 км², средняя глубина - 10,0 м [6].

Плотина Ташлыкского водохранилища сложена из обломочного материала и имеет обсалютную отметку 107 м, являясь перемычкой, отделяющей водоем-охладитель Южно-Украинской АЭС от долины Южного Буга. Безвозвратные потери воды из Ташлыкского водохранилища постоянно восполняются насосной станцией из р. Южный Буг, сток р. Южный Буг используется также с целью улучшения качества воды в оборотной системе АЭС при ее продувке.

Формирование гидрохимического режима Ташлыкского водоема-охладителя в современных условиях во многом определяется количественными и качественными характеристиками стока р. Южный Буг.

Сток р. Южный Буг рассматривается как основной фактор формирования качества воды в водных объектах энергокомплекса.

Вода Ташлыкского водоема-охладителя может быть отнесена к водам со средней минерализацией, значение которой колеблется в небольших пределах и в среднем составляет 1201±53 мг/л.

Соотношение главных ионов в воде показывает, что по содержанию главных анионов воды водоема-охладителя относятся к сульфатным, а по содержанию главных катионов - к натриево-кальциевым.

Содержание органических веществ характерно для незагрязненных поверхностных вод. Средние концентрации нефтепродуктов в воде водоема-охладителя составляют 0,023±0,006 мг/л.

Основную антропогенную нагрузку на водоем-охладитель формируют: очистные сооружения хозбытовой канализации (ОС ХБК), очистные сооружения ливневой канализации (ОС ЛК), приток по балке Ташлык и поверхностный сток с водосборной (неканализованной) площади водоема, фильтрационный поток со стороны шламонакопителя ЮУ АЭС, разгрузка загрязненного грунтового потока со стороны промплощадки АЭС и др.

Наиболее минерализованные воды поступают в Ташлыкский водоем-охладитель по балке Ташлык.

Характеристика качества воды в балке Ташлык

Среднее содержание солей в воде балки колеблется в пределах 2737±261 мг/л. Наибольшие значения минерализации наблюдаются в зимнюю межень и достигают 3000 мг/л. Подавляющую часть главных анионов (75%) составляют сульфаты, а среди катионов - катионы натрия [6].

Следует отметить устойчивую тенденцию роста концентраций сульфатов и хлоридов в воде водотока балки Ташлык за последние три года.

Учитывая, что минеральный состав поверхностных вод, протекающих в балке Ташлык, имеет явно выраженный сезонный характер, можно утверждать, что содержание главных ионов в этих водах формируется, в основном, за счет природных факторов.

В воде водотока в балке Ташлык в высоких концентрациях содержится железо (0,13±0,07 мг/л).

Общее содержание органического вещества по ХПК и БПК показывает, что средние значения составили для БПК 3,5±0,9 мг/л, а для ХПК 43±16 мг/л. Это может быть объяснено наличием большого количества взвешенных веществ, среди которых часть органического происхождения.

Высокое содержание взвешенных веществ в воде водотока балки Ташлык, очень вероятно, связано с очень высоким содержанием в этой воде соединений кремния, которое может достигать в зимнюю межень 18-20 мг SiO₃. Это явление природное, поскольку загрязнители поверхностных вод кремнием в исследованном районе отсутствуют.

.2 Возможные источники радиоактивного загрязнения гидросферы

Обеспечение благоприятной радиационной обстановки в водоёмах-охладителях АЭС является одной из основных задач радиационной безопасности окружающей среды.

В водоём - охладитель (Ташлыкское водохранилище), как и в любой открытый водоём запрещён сброс жидких радиоактивных отходов. Более того, запрещено разбавлять жидкие радиоактивные отходы чистой водой и сбрасывать после этого в открытые водоёмы, ибо разбавление не снижает валового сброса активности в водоём. Поэтому СП АС-88 устанавливает дозовую квоту облучения населения за счёт использования водоёма - охладителя АЭС в народнохозяйственных целях и требуют для каждой АЭС установления и строгого соблюдения допустимого сброса (ДС) радионуклидов с АЭС в водоём. Поступление радионуклидов в водоём - охладитель происходит за счёт сбросных вод различных технологических процессов, содержащих радиоактивные продукты коррозии и продукты деления.

 «Предельно допустимые сбросы веществ, поступающих из Ташлыкского водохранилища в реку Южный Буг в таблице 3.1 указаны контрольные уровни водного сброса Южно-Украинской АЭС.

Допустимый сброс установлен на основе квоты предела дозы (в соответствии с пп. 5.5.5 - 5.5.6 НРБУ-97) и входных данных, которые являются специфичными для ЮУ АЭС. Допустимый сброс не зависит от количества энергоблоков АЭС, которые находятся в эксплуатации, и их мощности. Превышение допустимого сброса при нормальном режиме эксплуатации АЭС не допускается (в соответствии с п. 5.5.7 НРБУ-97) [7].

Таблица 3.1 - Контрольные уровни водного сброса ЮУ АЭС [8].

При нормальной эксплуатации АЭС образуются некоторые (основные) виды жидких отходов, к ним относятся:

-       трапные воды - сточные воды, образующиеся в результате неорганизованных протечек теплоносителя, обмывочные воды и растворы дезактивации, стирки и т.д.;

-       организованные протечки;

-       пульпа отработанного фильтроперлита - намывных механических фильтров установок очистки теплоносителя контуров многократной принудительной циркуляции и конденсата;

-       пульпа ионообменных смол установок спецводоочистки (теплоносителя и трапных вод);

-       регенерационные воды ионообменных фильтров;

-       кубовые остатки после переработки трапных вод;

-       лабораторные сточные воды.

По своему радиохимическому составу эти воды существенно различаются и, соответственно, отличается технология их переработки.

Для переработки жидких радиоактивных отходов на АЭС используют термические, сорбционные и мембранные методы. Поскольку ни один из известных методов в отдельности не обеспечивает эффективной очистки, они обычно применяется комплексно. Поэтому система очистки ЖРО на станции представляет собой целую цепочку различных установок. Наиболее
часто применяются термические и сорбционные методы. В результате очистки вода очищается от всех примесей, в том числе и радионуклидов, настолько хорошо, что может быть возвращена обратно в технологический цикл или сброшена в виде дебалансных вод.

В таблице 3.2 приведен сброс дебалансных вод ОП ЮУ АЭС во внешние водоёмы (пруд-охладитель) в отчётном квартале 2009 г., активность которых на АЭС с реакторами ВВЭР составляет 2-40 МБк/ год (10^-4 - 10^-3Ки/год).

В дебалансной воде содержится остаточное количество трудно улавливаемых при очистке продуктов деления, коррозии и активации самой воды, из них наибольший интерес представляет не улавливаемый системами водоочистки тритий, из других радионуклидов для стоков АЭС весьма актуальны ⁶⁰Co, ⁹⁰Sr, ¹³⁷CsНе все источники радиоактивного загрязнения водоёма-охладителя равнозначны, роль их в загрязнении водоёма меняется со временем эксплуатации АЭС. Необходимо отметить, что наряду с влиянием ЮУ АЭС, на концентрацию радионуклидов в речной воде будут оказывать значительное влияние следующие факторы:

-       плотность атмосферных выпадений;

-       смыв радионуклидов с поверхности почвы;

-       интенсивность биологических процессов в воде водоемов;

-       миграция нуклидов с почвенными водами и др.

Годовое поступление радионуклидов аэрозольного выброса АЭС на зеркало водоёма-охладителя можно оценить по данным о выбросе аэрозолей или измерить непосредственно на АЭС.

Активность радионуклидов, смываемых с территории водосброса водоёма-охладителя, определяется размерами этой территории, способностью почв к удержанию радионуклидов, видами растительности на этой территории и количеством выпадающих в регионе АЭС осадков. Для АЭС с искусственными водоёмами-охладителями поступление радиоактивного загрязнителя в результате смыва невелико, так как площадь водосброса таких водоёмов мала и практически ограничивается площадью промплощадки АЭС. Для естественных водоёмов, используемых в качестве водоёмов-охладителей, поступления с территории водосброса несколько больше.

Из стратосферного резервуара в водоёмы-охладители АЭС поступают стронций-90, цезий-137 и тритий - все они радионуклиды глобального загрязнения атмосферы, продукты ядерных взрывов. Выпадения (активность) этих радионуклидов на зеркало водоёма зависят от его географических координат и площади поверхности. Кроме этого, в водоём поступают глобальные радионуклиды с территории водосброса - активность определяется площадью этой территории. Для искусственных водоёмов-охладителей эта площадь невелика и при принятых значениях относительной скорости смыва активность радионуклидов глобального происхождения, перенесённая в водоём, (1-10)*10^-6 Ки/год. Для естественных водоёмов с большей территорией водосбора эта активность может быть в 1000 раз больше.

Поступление глобальных стронция-90 и цезия-137 с водами подпитки водоёмов из естественных источников отдельно следует оценивать только для искусственных водоёмов, поскольку для естественных водоёмов-охладителей вклад этого источника загрязнения учитывается при определении радиоактивных поступлений с территории водосбора.

Таким образом, если рассматривать не максимально возможные поступления радиоактивных веществ с АЭС в водоём-охладитель, а средние или обычно наблюдаемые, то активность, поступающая в водоём, практически не более активности, приносимой в водоём-охладитель за счет глобального загрязнения атмосферы и примыкающих территорий. Объём и периодичность контроля предусматривается регламентом радиационного контроля

Таблица 3.2 - Сброс дебалансных вод ОП ЮУАЭС во внешние водоёмы (пруд-охладитель) в отчётном квартале 2009 г.