Влияние Чернобыльской катастрофы на атмосферные явления

1. Влияние Чернобыльской катастрофы на атмосферные явления

2. Радиоактивность атмосферы

Радиоактивность атмосферного воздуха формируется
радионуклидами естественного происхождения,
радиоактивными продуктами ядерных взрывов и
газоаэрозольными выбросами объектов ядерного
топливного цикла. Наиболее значимыми из
естественных источников радиации в атмосфере
являются радиоизотопы радона. Их концентрации в
приземном воздухе в различных районах варьируют у
222Rn примерно от 2 до 10 Бк/м3 и у 220Rn от 0,2 до 1,0
Бк/м3. Внутри помещений концентрация радона может
быть заметно выше (в 8 и более раз), чем в наружном
воздухе. Источниками радона являются грунт, на
котором построены дома, строительные материалы, а
также природный газ. Доля радиоизотопов радона в
дозе от естественных источников радиации составляет
в среднем около 50% (1 мЗв/год).

3.

Существенным источником загрязнения атмосферы явились испытания ядерного оружия. Наиболее
интенсивно ядерные взрывы в атмосфере производились в 1954-1958 и 1961-1962 гг. Суммарные активности
долгоживущих радионуклидов, выброшенных в атмосферу, составили 2,4x1020 Бк по тритию, 2,2x1017 Бк по
14C,9,6x1017 Бк по 137Cs, - 6x1017 Бк по 90Sr. Суммарная ожидаемая коллективная доза от ядерных взрывов в
атмосфере оценивается в 3x107 чел-Зв. К 1980 г. человечество получило около 12% этой дозы. В 1963 г.
коллективная годовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила около 7% от естественного
радиационного фона, а к 1980 г. уменьшилась до 1%.

4.

Содержание радиоактивных продуктов ядерных
взрывов в атмосфере было максимальным в период
интенсивных испытаний ядерного оружия. После 1963
г. появилась тенденция к снижению концентрации
искусственных радионуклидов в атмосфере. В 19831985 гг. наблюдались минимальные уровни
радиоактивного загрязнения атмосферы, составлявшие
1-5 мкБк/м3 по 137Cs и 1-4 мкБк/м3 по 90Sr. Это
примерно в 106 раз ниже при сравнении с радоном.

5.

Влияние АЭС на радиоактивность воздуха при нормальной эксплуатации проявляется в
эпизодическом присутствии в атмосфере небольших (следовых) количеств радионуклидов
техногенного происхождения: 51Cr, 54Mn, 60Co, 95Zr, 95Nb, 106Ru, 134Cs, 137Cs, 131I и др. Согласно
данным многолетних наблюдений, концентрации техногенных радионуклидов в атмосфере,
какправило, в 106-109 раз ниже допустимых концентраций, регламентированных действующими
нормами радиационной безопасности, и существенно ниже (в 103-105 раз) естественного уровня
радиоактивности, т.е.с большим запасом удовлетворяют как радиационногигиеническим (сравнение
с НРБ), так и экологическим (сравнение с естественным фоном) критериям. Более детальные
характеристики техногенной радиоактивности воздуха в районах расположения некоторых АЭС
представлены в табл.

6.

Воздействие АЭС на радиоактивность аэрозолей характеризуется следующими особенностями:
концентрации 137Cs и некоторых других радионуклидов максимальны в ближней зоне АЭС в
секторе преимущественных ветров; вероятность определения радионуклидов станционного
происхождения уменьшается с удалением от АЭС, не превышая 6-8% на расстоянии более 10 км;
распространение следовых количеств 131I икоррозионных радионуклидов прослеживается до
расстояний в 35-50 км от АЭС.

7.

По данным многолетнего мониторинга радионуклидного состава более 3000 проб атмосферных аэрозолей в
районе Ленинградской АЭС, вероятность достоверного обнаружения на промплощадке АЭС составляет 90%
для 60Co, 74% для 54Mn и 60% для 131I. В городе Сосновый Бор, на удалении 5 км от АЭС, вероятность
обнаружения техногенных радионуклидов снижается, соответственно, до 40%, 20% и 30%. В населенном
пункте Копорье, расположенном в 14 км от АЭС, частота обнаружения техногенных радионуклидов
уменьшается до 1-6%. Обобщенные данные о современных уровнях содержания техногенных
радионуклидов в атмосфере для различных типов радиационных объектов представлены в табл.

8.

Содержание техногенных радионуклидов в атмосфере в зоне наблюдений Красноярского
ГХК сопоставимо с таковым в районах расположения АЭС, а в зоне ПО «Маяк» оно на
порядок и более выше. Это свидетельствует о том, что в зоне наблюдений ПО «Маяк» на
радиоактивность воздуха влияют эффекты его прошлой деятельности, в том числе
загрязнение озера Карачай и территорий санитарно-защитной зоны при радиационной
аварии в сентябре 1957 г. Вместе с тем, согласно данным наблюдений, среднегодовые
объемные активности радионуклидов в приземном слое атмосферного воздуха в районе
расположения ПО «Маяк» в течение последних лет находились примерно на одном уровне
и были значительно (в 102-105 раз) ниже допустимых нормативов.

9. Беларусь, Украина и Россия

Сразу после первого выброса
радионуклидов ночью 26 апреля 1986 г.
их концентрации в воздухе быстро
менялись в разных местах, и день ото
дня.
Концентрация некоторых радионуклидов
(Бк/м3) 29 апреля – 1 мая 1986 г. в Беларуси
(Минск) , Украине (Киевская обл.) и России
(Крышев, Рязанцев, 2000) .
Показана динамика среднегодовой концентрации в
атмосфере некоторых радионуклидов в городе
Чернобыль в 1986–1991 гг.

10.

Через год после Катастрофы в 7-км зоне Чернобыльской АЭС электропроводность приземного воздуха у
земли была еще в 240–570 раз выше, чем в незагрязненных районах (Смирнов, 1992). За пределами 30-км
зоны обнаружены явления радиолиза воздуха, угнетающе действующего на экосистемы (Крышев, Рязанцев,
2000). Радиоактивность приземного воздуха в апреле – мае 1986 г. на всей территории Беларуси возросла в
миллион раз и стала снижаться, начиная со второй половины мая 1986 г. Быстрое снижение продолжалось
до конца 1986 г. Так, в Березинском заповеднике (400 км от ЧАЭС) 27–28 апреля 1986 г. концентрация йода131 в воздухе достигала 200 Бк/м3, цезия-137 — 9,9 Бк/м3. Среднегодовая концентрация в воздухе цезия-137
в 1986 г. для г. Хойники — 3,210–2 Бк/м3, для Минска — 3,810–3 Бк/м3 (среднегодовые до- аварийные
концентрации ниже 10–6 Бк/м3). Среднегодовая концентрация плутония-239, -240 в приземном воздухе в
1986 г. составляла в Хойниках — 8,310-6 Бк/м3 и Минске — 1,1х10-6 Бк/м3 (до-аварийный уровень — менее
10-9 Бк/м3 (Гресь и др., 1997). 6. На графике показана динамика радиоактивного загрязнения приземного
воздуха изотопами плутония в Гомеле в 1990–1994 гг.
Динамика среднемесячных уровней (нБк/м3) загрязнения приземного воздуха
плутонием-249 + плутнием-240 в Гомеле, 1990–1995 гг. (Ильяшук, Миронов, 2011).

11.

Хотя период полуочищения атмосферного воздуха в городах для
плутония-239 + пулутония-240 составляет 13–14 месяцев, для цезия-137 —
25– 40 месяцев (Нестеренко, 2005; Гриневич, Кудряшов, 2006). Высокие
уровни содержания радионуклидов в приземной атмосфере были
отмечены в Хойниках через многие годы после Катастрофы
Динамика содержания плутония-239 и плутония240 (нБк/м3) [1] и цезия-137 (мкНг/м3) [2] в
приземном слое атмосферы в городе Хойники,
Беларусь, 1990–2004 гг. (Конопля и др., 2006).

12.

Радиоактивное загрязнение атмосферы определяется
содержанием и удельной радиоактивностью пыли и
тысячекратно повышается при проведении
сельскохозяйственных и других работ, связанных с
пылеобразованием.
Влияние вспашки и боронования на содержание
трансуранов в атмосферном воздухе на расстоянии 10 м от
источника пыли, граница — зона отселения, май 1993 г.
(Ильяшук, Миронов, 2011).

13.

Содержание радионуклидов в атмосферном воздухе повышается в весенне-летний период, особенно при
сухой погоде (Нестеренко, 1996). Причинами такого повышения могут быть, в том числе и природные
пожары. В России β-активность, вызванная Чернобыльскими выпадениями, была обнаружена через
несколько дней после 26 апреля 1986 г. в Белгородской, Брянской, Воронежской, Калужской, Курской,
Липецкой, Нижегородской, Орловской, Пензенской, Ростовской, Рязанской, Саратовской. Динамика
содержания плутония-239 и плутония-240 (нБк/м3) и цезия-137 (мкНг/м3) в приземном слое атмосферы
в городе Хойники, Беларусь, 1990–2004 гг. (Конопля и др., 2006)
Смоленской, Тамбовской, Тульской обл., в Карелии (Европейская часть); на Урале, в Сибири и на Дальнем
Востоке, причем на некоторых территориях Европейской части страны уровень более, чем в 10 000 раз
превышал до-чернобыльский (Крышев, Рязанцев, 2000).
Концентрация плутония-239 + плутония-240
(нБк/м3) в приземном воздухе пос. Масаны
(Гомельская обл., Беларусь) в 1996–2006 гг.
Резкое увеличение концентрации связано с
лесными пожарами (Конопля и др., 2009).
Прохождение одного из первых чернобыльских
облаков по Северному полушарию 27 апреля – 13
мая 1986 г. По данным Немецкого бюро погоды
(Hartmann, 2003).

14.

В последующие после Катастрофы годы важным фактором вторичного радиоактивного загрязнения
стал пылевой и аэрозольный разнос. 6 сентября 1992 г. радиоактивные аэрозоли, поднятые сильным
ветром в 30-км Чернобыльской зоне, через пять-семь часов достигли окрестностей Вильнюса (Литва), в
результате чего концентрация цезия-137 здесь возросла в 100 раз (Огородников, 2002).
Самым тревожным для обеспечения современной радиационной безопасности аспектом
радионуклидного загрязнения атмосферы оказываются природные (лесные, торфяные, луговые)
пожары на радиоактивно загрязненных территориях.

15. Другие страны

Ниже приводятся примеры чернобыльского загрязнения атмосферы в Северном полушарии.
Дания. С 27 по 28 апреля средняя концентрация цезия-137 в воздухе составила 0,24 Бк/м3, стронция-90 —
5,7 мБк/м3, плутония-239,240 — 51 µБк/ м3, америция-241 — 5,2 µБк/м3
Канада. Три чернобыльских облака вторглись в Восточную Канаду 6 мая 1986 г. (путь одного из них
показан на рис. 14.3), затем они переместились в Арктику (14 мая) и Тихий океан (25–26 мая).
Радиоактивные выпадения включали: марганец-54, железо-59, кобальт-60, цинк-65, ниобий-95, цирконий95, рутений-103, рутений-106, цезий-137, йод-131, лантан-140, церий-141, церий-144, барий-140 (Roy et al.,
1988).
США. Чернобыльские радиоактивные облака, которые были замечены в Беринговом море (Kusakabe and
Ku, 1988 и др.), достигли США. Чернобыльский шлейф пересек Арктику в нижних слоях тропосферы, а
Тихий океан — в средних слоях. Первые радиоактивные выпадения из чернобыльских облаков в США
отмечены 5 мая, следующие 10 и 20–23 мая. В последних выпадениях была более высокая активность
рутения-103 и бария-140, чем цезия-137 (Bondietti et al., 1988; Bondietti and Brantley, 1986). Чернобыльская
радиоактивность увеличила радиоактивность воздуха США до самых больших, после конца испытаний
ядерного оружия, величин (US EPA, 1986). Финляндия. Наиболее полный анализ чернобыльских
радиоактивных загрязнений в атмосфере в первые дни после Катастрофы был сделан в Финляндии.

16.

Концентрации йода-131, цезия-131, цезия-134 и
цезия-137 в поверхностном воздухе на территории
США в результате Чернобыльской катастрофы, май
1986 г. (из RADNET по данным: Larsen, Juzdan, 1986;
Larsen et al., 1986; US EPA 1986; Toppan, 1986; Feely et
al., 1988; Gebbi, Paris, 1986; Vermont State Dept. of
Health, 1986) .
Воздушная радиоактивность (мБк/м3) 19
радионуклидов в Финляндии (Нурмаярви) 28
апреля 1986 г. (Sinkko et al., 1987, по RADNET).

17.

Динамика выпадения из атмосферы цезия137 и стронция-90 (средние величины за три
месяца, Бк/м2) в районе Хельсинки, 1961–
2013 гг. (Deposition … 2015)
Средние ежегодные уровни (Бк/м2) выпадений
цезия-137 из атмосферы на Фарерских о-вах (1–2),
3 — в Норвегии, и 4 — в Швеции (Joensen, 2005)

18.

Чехия. После резкого сокращения концентрации цезия137 в воздухе Праги после пика концентрации 30
апреля 1986 г., стабилизация содержания этого
радионуклида наступила только через девять лет — в
1994– 1995 гг. Шотландия. Чернобыльские выпадения
вечером 3 мая 1986 г. включали 132Te, 132I, 131I, 103Ru,
137Cs, 134Cs, 140Ba, 140La (Martin et al., 1989).
Югославия. Повышенный индекс плутоний-238 /
(плутоний-239 + плутоний-240) в приземном воздухе в
районе Винка-Белград 1–15 мая 1986 г. свидетельствует
о том, что причиной выпадений плутония была авария
на ЧАЭС (Mani-Kudra et al., 1995).
Содержание цезия-137 (Бк/м3) в воздухе
Праги, 1986–2006 гг. (Rosina et al., 2008)

19.

Япония. Два чернобыльских облака были замечены над
Японией: на высоте около 1500 м 3 мая 1986 г. (см. рис.
14.3), и на высоте более 600 м в конце мая (Higuchi et
al., 1988). В приземном слое атмосферы были
обнаружены свыше 20 радионуклидов, включая цезий137, йод-131 и рутений-103. Концентрация цезия-131,
цезия-134 и цезия-137 на северо-западе Японии
увеличилась более, чем в 1000 раз (Aoyama et al. 1986;
Ooe et al., 1988). Заметные выпадения цезия-137 в
атмосферу отмечались с Японии до конца 1988 г.
(Aoyama at al., 1991).
Примеры максимальных активностей некоторых
радионуклидов в поверхностном воздухе в
Северном полушарии после Катастрофы в 1986 г.

20.

Две других опасности, связанные с радиоактивным загрязнением воздуха, пока кажутся не особенно
значимыми, но это, скорее всего, связано с недостатком современных знаний. Первая из них — послечернобыльская ионизация воздуха. Воздушные потоки, которые разносили по Северному полушарию
чернобыльские радионуклиды, были источником колоссальной дополнительной ионизации воздуха и
изменение электромагнитных полей. Ионизация изменяет условия существования для использующих
воздух как среду обитания, в том числе путем повышения электропроводимости и изменения
напряженности электромагнитного поля. Над радиоактивно загрязненными в результате Катастрофы
территориями наблюдалось значимое увеличении числа молний (Israelsson et al., 1987), связанное,
несомненно, с увеличением ионизации воздуха. Впоследствии этот радиогенный феномен был
обнаружен и после катастрофы в окрестностях Фукусимы (Takeda et al., 2011).
Спасибо за внимание!