Изучение истории поступления радионуклидов в окружающую лидов среду на основе f радиографического анализа годичных колец f- ализа деревьев (на примере красноярского края и центральной европы) на
На правах рукописи
Замятина Юлия Леонидовна ИЗУЧЕНИЕ ИСТОРИИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ ЛИДОВ СРЕДУ НА ОСНОВЕ F РАДИОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ F- АЛИЗА ДЕРЕВЬЕВ (на примере Красноярского края и Центральной Европы) на 25.00.36 – Геоэкология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Томск – 2008
Работа выполнена в Томск политехническом университете на кафедре геоэкологии и гео Томском химии Института геологии и нефтегазового дела.
Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук, минералогических профессор Рихванов Леонид Петрович
Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, минералогических профессор Мананков Анатолий Васильевич, Томский государственный архитектурно строительный университет г. Томск университет, доктор геолого-минералогических наук, минералогических профессор Голева Рита Владимировна, Всероссийский научно научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М.Федоровского г. Москва Федоровского,
Ведущая организация: Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск
Защита диссертации состоится «23» декабря 2008 г. в 14.00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.07 при Томск Томском политехническом уни верситете по адресу: 634050, г. Томск, ул. Советская, 73, 1 корпус ТПУ ауд. 111.
ТПУ,
С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политех нического университета по адресу: 634034, г.Томск, ул. Белинского 53.
Белинского, Автореферат разослан «21» ноября 2008 г.
Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269. д.г.-м.н, профессор С.И. Арбузов
Общая характеристика работы
Актуальность темы. В настоящее время, в связи с возрастающей потребностью со общества в наращивании энергетических мощностей, в том числе за счет увеличения доли атомной энергетики и сопутствующим этому процессу поступлением радионуклидов в ок ружающую среду, не теряют своей значимости радиоэкологические исследования, как со ставляющая часть эколого-геохимического мониторинга. Для оценки динамики накопления радионуклидов в окружающей среде необходимым условием является достоверная инфор мация об их поступлении не только в настоящем, но и в прошлом. Для получения данных о поступлении радионуклидов в природные объекты в прошлом необходимо проводить ретро спективный анализ изменения радиогеохимической обстановки, то есть восстановить исто рию поступления радионуклидов в окружающую среду за длительные интервалы времени на конкретных территориях.
При проведении ретроспективных исследований особый интерес представляют стра тифицированные объекты, под которыми понимаются последовательно образующиеся во времени регистрирующие структуры. Классическим и наиболее широко распространенным примером таких структур служат годичные кольца деревьев. Анализируя элементный состав годичных колец деревьев можно восстановить историю различных изменений окружающей среды, в том числе и динамику радиогеохимической обстановки (Tout R.E. et al., 1977;
Hegemeyer, 2000;
Рихванов и др., 1997, 2002, 2007;
Архангельская, 2004). Элементный состав годичных колец можно изучать с использованием различных методов. Достаточно полную информацию о распределении радионуклидов в исследуемых объектах дают методы радио графии, среди которых особое место занимает метод осколочной радиографии (f радиографии), являющийся уникальным методом определения группы делящихся радионук лидов (радионуклиды, делящиеся при воздействии тепловых нейтронов – 233,235U, 239,241Pu, 241, Am) в самых различных объектах.
Применение метода f-радиографии для исследования годичных колец деревьев от крывает новые возможности для изучения многолетней динамики радиогеохимической об становки на территориях, которые характеризуются различными источниками и историями поступления радионуклидов в окружающую среду (зоны влияния радиационно-опасных объ ектов;
территории, загрязненные радионуклидами глобальных выпадений, а также локаль ными аварийными выбросами). При этом индикаторным показателем радиогеохимической обстановки будут являться делящиеся радионуклиды, аккумулированные в годичных коль цах.
Разнообразное по виду и характеру радиационное воздействие на окружающую среду (с точки зрения источников воздействия) можно наблюдать в различных регионах, в том числе на территории Красноярского края и одной из стран Центральной Европы – Чешской республики (Чехии).
Цель работы. Оценка радиогеохимической обстановки на территориях, характери зующихся различными источниками техногенного и естественного радиационного воздейст вия, с использованием f-радиографического анализа годичных колец хвойных деревьев.
В соответствии с этой целью были поставлены и решены следующие основные зада чи:
Изучены биогеохимические особенности хвойных деревьев с точки зрения их исполь 1.
зования для оценки поступления радионуклидов в окружающую среду.
Усовершенствована технология f-радиографического анализа древесины.
2.
Оценён методом f-радиографии фоновый уровень содержания делящихся радионук 3.
лидов в древесине Красноярского края и Чехии.
Восстановлена динамика накопления делящихся радионуклидов в годичных кольцах 4.
хвойных деревьев на выбранных для обследования территориях с использованием f радиографического анализа.
Научная новизна работы:
На основе f-радиографического анализа годичных колец получена сравнительная ин 1.
формация о содержании делящихся радионуклидов и динамике их накопления в древесине хвойных деревьев в течение длительного времени для следующих территорий: а) условно фоновых в Красноярском крае и Чехии, б) район выпадения чернобыльских радиоактивных осадков в Чехии, в) зона влияния Красноярского Горно-химического комбината, г) район подземных ядерных взрывов в Красноярском крае, д) районы урановых месторождений в Красноярском крае и Чехии.
Установлены закономерности пространственного распределения делящихся радио 2.
нуклидов в годичных кольцах и определены средние уровни их содержания в «до ядерный» период, в период проведения испытаний ядерного оружия в атмосфере, а также современный средний уровень накопления радионуклидов в древесине хвойных деревьев для каждой изу чаемой территории.
Предложена и опробована методика пробоотбора и пробоподготовки образцов древе 3.
сины для f-радиографического анализа на основе использования кернов древесины.
Показано, что в годичных кольцах деревьев находит отражение специфика геохими 4.
ческой обстановки над урановыми месторождениями и временные периоды их отработки.
Положения работы, выносимые на защиту:
Значения регионального фонового уровня содержания делящихся радионуклидов в 1.
древесине хвойных деревьев (с учетом глобальной составляющей от испытаний ядерного оружия) для территории Красноярского края и Чехии сопоставимы, и оцениваются в 0, мг/кг и 0,05 мг/кг соответственно.
По результатам f-радиографического анализа годичных колец хвойных деревьев заре 2.
гистрировано поступление делящихся радионуклидов в окружающую среду в зоне наблюде ния Красноярского Горно-химического комбината, на территории проведения камуфлетных подземных ядерных взрывов (в Красноярском крае) и в районе выпадения чернобыльских осадков (в Центральной Европе).
Древесина хвойных деревьев, произрастающих на территории урановых месторожде 3.
ний, характеризуется общим повышенным содержанием делящихся радионуклидов, прежде всего урана, относительно регионального фонового уровня. В годичных кольцах, соответст вующих периоду разработки и добычи урановой руды, а также «пост эксплуатационному» периоду, отмечается увеличение содержания делящихся радионуклидов, прежде всего урана, относительно «до эксплуатационного» периода.
Практическая значимость работы. По результатам проведенных исследований ус тановлено, что f-радиографический анализ годичных колец деревьев позволяет:
Оценивать многолетнюю динамику радиогеохимической обстановки на территориях 1.
воздействия радиационно-опасных объектов, и, тем самым, осуществлять реконструкцию радиационного воздействия этих объектов на окружающую среду.
Выявлять поступление делящихся радионуклидов в природную среду при испытаниях 2.
ядерных зарядов.
Устанавливать закономерности пространственного распределения делящихся радио 3.
нуклидов в древесине.
В комплексе с другими методами оценки радиогеохимической обстановки территории использование f-радиографического анализа древесины позволяет решать задачи эколого геохимического мониторинга на любой территории, где произрастают деревья.
Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов «Радиоактивные элементы в окружающей среде», «Геохимический мониторинг», «Методы исследования природных сред» и др.
Подана заявка на получение патента на полезную модель «Образец для f радиографического анализа древесины», заявка № 2008134210 с приоритетом от 20.08.08.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы представля лись и обсуждались на Международной научной школе – конференции "Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2004);
VI окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2005);
Международном форуме по пробле мам науки, техники и образования «III тысячелетие – новый мир» (г. Москва, 2005);
Всерос сийской конференции молодых ученых «Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-ем тысячелетии» в рамках Российского Научного Форума с международным участием Демидовские чтения (Томск, 2006);
Международной конференции «Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий» (Москва, 2005);
Международной конференции «Чернобыль лет спустя. Стратегия восстановления и устойчивого развития пострадавших регионов» (Го мель, 2006);
Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2006, 2007);
молодежной на учной конференции «Школа экологической геологии и рационального недропользования (Экогеология – 2006)» (Санкт-Петербург, 2006);
Международном симпозиуме имени акаде мика М.А. Усова студентов и молодых ученых (2006, 2007);
Всероссийской конференции с иностранным участием «Геохимия и рудообразование радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах» (Улан-Удэ, 2007);
Всероссийской научной конференции с международным участием «Новые методы в дендроэкологии» (Иркутск, 2007);
Всероссийской научной конференции (с участием иностранных ученых) «Проблемы геохимии эндогенных процессов и окружающей среды» (Иркутск, 2007).
По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 3 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Фактическим материалом диссертации являются результаты исследования спилов древесины хвойных деревьев, отобранных в 2003-2006 гг. в сотрудничестве с ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае», Сибирским государственным технологиче ским университетом, а также при прохождении стажировки в Чешском техническом универ ситете в г. Прага в рамках международного сотрудничества между кафедрой биофизики Красноярского государственного университета и кафедрой дозиметрии и применения иони зирующих излучений Чешского технического университета.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений, изложенных на 165 страницах печатного текста;
содержит 62 рисунка и 12 таблиц. Список литературы содержит 158 наименований.
Выполнение диссертационной работы было начато в Красноярском государственном университете под руководством к.г.-м.н. В.В. Коваленко при научном консультировании д.г. м.н., профессора Л.П. Рихванова. В связи с переездом автора работы в г. Томск, выполнение диссертационной работы продолжилось и завершилось в Томском политехническом универ ситете под руководством д.г.-м.н., профессора Л.П. Рихванова и при участии к.г.-м.н. В.В.
Коваленко.
Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследо ваний, научная новизна полученных результатов, защищаемые положения, практическая значимость и приведена структура работы.
В первой главе «Древесные растения как объект для изучения истории поступле ния радионуклидов в окружающую среду и делящиеся радионуклиды как индикатор радиогеохимической обстановки» проведен обзор и анализ представленной в литературе информации об эколого-биологических особенностях древесных растений с точки зрения их применения для оценки радиоактивности окружающей среды. В главе приводятся общие представления о делящихся радионуклидах и источниках их поступления в окружающую среду, а также рассматривается возможность их использования в качестве индикатора радио геохимической ситуации окружающей среды. Особое внимание уделено особенностям нако пления делящихся радионуклидов в древесных растениях.
Во второй главе «Использование f-радиографического метода анализа при изуче нии поступления радионуклидов в окружающую среду» приводится характеристика ис пользуемого в работе метода f-радиографии, описываются принципы и методические осо бенности f-радиографического анализа древесины, а также алгоритм статистической обра ботки экспериментальных данных.
Метод f-радиографии является ядерно-физическим методом анализа и позволяет с вы сокой чувствительностью выявлять пространственное распределение делящихся радионук лидов, определять их локальные и общие концентрации в исследуемом объекте. В основу используемого в работе метода положена реакция вынужденного деления ядер атомов тяже лых элементов (233,235U, 239,241Pu, 241,242Am) под действием тепловых нейтронов и регистрация осколков деления на детекторе. В качестве детектора используется лавсановая пленка, на ко торой фиксируются следы от осколков деления – треки. Количество треков, зафиксирован ных на детекторе, пропорционально содержанию делящихся радионуклидов в изучаемом объекте. На основании характера распределения треков по площади детектора можно судить о форме нахождения делящихся радионуклидов (атомарно-рассеянная, микровключения) в изучаемом объекте (Флеров и др., 1979;
Флейшер и др., 1981;
Берзина и др., 1993).
F-радиографическое исследование древесины подразделяется на несколько этапов, которые включают отбор и подготовку образцов древесины для облучения в канале реактора, изучение экспонированных с древесиной детекторов для определения уровня накопления и пространственного распределения делящихся радионуклидов в годичных кольцах. Для ис следований отбирались образцы хвойных пород деревьев (сосны и лиственницы), в виде по перечных круговых спилов на высоте 1,3 м от уровня земли. Из спилов по двум радиальным направлениям (R1 и R2) с учетом направления ветров выпиливались образцы необходимых размеров. Подготовка отобранных образцов древесины для последующего f радиографического анализа осуществлялась по оригинальной методике, разработанной на кафедре геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета (ТПУ). Методи ка пробоотбора и пробоподготовки образцов древесины при выполнении диссертационной работы была оптимизирована. В качестве образцов для f-радиографического анализа было опробовано использование кернов древесины. Использованием кернов позволяет не только значительно увеличить объемы проводимых исследований, сократив необходимые для этого затраты, но и исключить рубку деревьев, выбранных для исследования.
Для получения информации об уровне накопления и пространственном распределе нии делящихся радионуклидов в годичных кольцах, каждый подготовленный образец древе сины облучался с урановым эталоном, в котором известно содержание 235U, в потоке тепло вых нейтронов на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т НИИ Ядерной физики ТПУ.
После облучения образцов и химической обработки детектора осуществлялось изучение де тектора с использованием оптического микроскопа при различных увеличениях. При этом подсчитывались зафиксированные на детекторе треки от осколков деления по 30 случайно выбранным элементарным площадкам в каждом годичном кольце с последующим определе нием средней плотности треков в каждом кольце. После статистической обработки результа тов по каждому кольцу, проводилось построение гистограмм распределения плотности тре ков по годам. Для определения концентрации делящихся радионуклидов проводился пере счет плотности треков в соответствующее ей количественное содержание, для чего исполь зовались данные по урановому эталону (плотность треков от осколков деления, зафиксиро ванная от эталона с известным содержанием 235U). При этом определялась общая концентра ция всей совокупности делящихся радионуклидов (используемая технология не позволяет выделять каждый делящийся радионуклид отдельно), которая условно принимается за экви валент урана. Следует отметить, что в годичных кольцах, соответствующих «до ядерному» периоду (до 1945 г.), из делящихся радионуклидов присутствует только 235U, т.к. трансура новые элементы (239,241Pu, 241,242Am) в окружающей среде появились с началом первых испы таний ядерного оружия в 1945 г.
При изучении детектора оценивалось также пространственное распределение треков в каждом годичном кольце, что позволило судить о формах нахождения делящихся радионук лидов в изучаемых образцах древесины. Некоторые примеры распределения треков от ос колков деления на лавсановых детекторах, экспонированных с образцами древесины, приве дены на рис. 1-4.
Рис. 1. Скопление треков от осколков деления с невысокой плотностью на лавсановом детекторе, экспониро ванном с образцом древесины;
увеличение Рис. 2. Скопление треков от осколков деления с высокой плотностью на лавсановом детекторе, экспонирован ном с образцом древесины;
увеличение Рис. 3. Скопление треков от осколков деления «звезда» на лавсановом детекторе, экспонированном с образцом древесины;
увеличение Рис. 4. Равномерное распределение треков от осколков деления на лавсановом детекторе, экспонированном с образцом древесины;
увеличение Наличие разных по плотности, размеру и форме скоплений треков свидетельствует о том, что делящиеся радионуклиды в древесине находятся в виде микровключений собствен ных минеральных образований (оксидов и т.д.). Равномерный характер распределения (рис.
4) вероятнее всего свидетельствует о атомарно-рассеянной форме нахождения изучаемых элементов в древесине (при данной разрешающей способности метода f-радиографии).
Статистическая обработка экспериментальных данных в работе проводилась с ис пользованием программ Microsoft Excel и STATISTICA 6.0.
В третьей главе «Оценка фонового уровня содержания делящихся радионуклидов в древесине хвойных деревьев для территории Красноярского края и Чехии по данным f-радиографического анализа годичных колец» обоснованы выбор районов для исследо ваний и первое защищаемое положение.
В работе вводится понятие – региональный фоновый уровень содержания делящихся радионуклидов в древесине, под которым подразумевается средний уровень накопления этих радионуклидов в древесине деревьев, произрастающих на территории, которая является ус ловно фоновой, т.е. эта территория является свободной от влияния локальных источников техногенного радиационного воздействия (или их влиянием можно пренебречь) и характери зуются как территория с благополучной радиогеохимической обстановкой. В качестве таких условно фоновых районов были выбраны Емельяновский район (п. Емельяново) для Красно ярского края и г. Ческа Липа для Чехии (Государственный доклад…, 2007;
Атлас загрязне ния Европы цезием…, 1998;
Zprava o vysledcich cinnosti…, 2006).
Красноярский край. Для исследований было отобрано по одному спилу с двух рядом стоящих сосен (спил №1E и №2E) в 10 км на север от п. Емельяново. F-радиографический анализ проводился по двум радиусам (R1 и R2) спила №1E (образцы №1 и 2) и спила №2E (образцы № 3 и 4). Результаты по изучению характера распределения треков от осколков де ления радионуклидов, накопленных в годичных кольцах отобранных образцов, представле ны на рис. 5 и 6. Для спила № 2E динамика накопления делящихся радионуклидов была про анализирована только по одному радиусу (образец № 3), так как после облучения детектор с образца №4 оказался поврежденным.
На основании приведенных данных можно отметить следующее:
Для всех образцов характерно превышение плотности треков на фоне общей динами 1.
ки в периоды проведения испытаний ядерного оружия в атмосфере (с 1945 г. по 1981 г.;
наи более интенсивные испытания проводились в 50-е и начале 60-х гг.), сопровождавшихся вы бросом огромного количества радиоактивных продуктов, в том числе значительного количе ства неразделившихся урана и плутония, которые рассеялись в стратосфере в глобальном масштабе и в дальнейшем выпали на земную поверхность.
На основе полученной совокупности данных был вычислен средний уровень содер 2.
жания делящихся радионуклидов в древесине, который отражает глобальные радиоактивные выпадения на изучаемой территории. По плотности треков это значение находится на уровне 50 ± 7 треков/мм2, что в пересчете на содержание урана (по изотопу 235U) составляет 0,06 ± 0,008 мг/кг. Полученное значение рассматривается в работе как региональный фоно вый уровень содержания делящихся радионуклидов в древесине хвойных деревьев для тер ритории юга Красноярского края.
Плотность треков Годы интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 5. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 1E;
п. Емельяново, Красноярский край.
1 – образец № 1 (R1 спила);
2 – образец № 2 (R2 спила);
3 – среднее содержание по всем годичным кольцам об разцов № 1 и 2 (51 ± 7 треков/мм2) 200 Плотность треков Годы интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 6. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 2E;
п. Емельяново, Красноярский край.
1 – образец № 3 (R1 спила);
2 – среднее содержание по всем годичным кольцам образца № 3 (48 ± 6 треков/мм2) Чехия. Для исследований был отобран спил сосны (спил № 1ЧЛ) в 10 км в юго западном направлении от г. Ческа Липа. Результаты по распределению треков от осколков деления радионуклидов, накопленных в годичных кольцах двух радиусов отобранного спила (образцы № 5 и 6), показаны на рис. 7.
Анализ полученных данных приводит к следующим выводам:
Основные превышения плотности треков, которые свидетельствуют о повышенном 1.
накоплении делящихся радионуклидов, зафиксированы для периода испытаний ядерного оружия.
Средняя плотность треков по всем годичным кольцам образцов № 5 и № 6 составляет 2.
40 ± 6 треков/мм2, что соответствует среднему содержанию урана (по изотопу 235U) 0,05 ± 0,007 мг/кг. Полученное значение будет принято за региональный фоновый уровень накопления делящихся радионуклидов в древесине на территории Чехии.
Таким образом, установлено, что значение регионального фонового уровня содержа ния делящихся радионуклидов в древесине для территории Красноярского края (0,06 мг/кг) сопоставимо со значением регионального уровня фона, которое зафиксировано для террито рии Чехии (0,05 мг/кг).
200 180 начало ядерных испытаний в атмосфере Плотность треков Годы интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 7. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны;
г. Ческа Липа, Чехия.
1 – образец № 5 (R1 спила);
2 – образец № 6 (R2 спила);
3 – среднее содержание по всем годичным кольцам об разцов № 5 и 6 (40 ± 6 треков/мм2) В четвертой главе «Изучение истории поступления делящихся радионуклидов в зоне воздействия Красноярского Горно-химического комбината, в районе проведения подземных ядерных взрывов в Красноярском крае и на территории Чехии, подверг шейся воздействию Чернобыльской аварии» обоснованы выбор территории обследования и второе защищаемое положение.
Зона воздействия Красноярского Горно-химического комбината. Для проведения исследований в зоне воздействия ФГУП «Горно-химический комбинат» (ГХК), многолетняя деятельность которого сопровождалась поступлением в окружающую среду техногенных ра дионуклидов, были отобраны спилы в зоне влияния газо-аэрозольных радиоактивных выбро сов ГХК – на незатапливаемом участке правого берега р. Енисей, в окрестностях с. Большой Балчуг (Сухобузимский район). Спилы были отобраны с двух сосен, произраставших на рас стоянии 20…25 м друг от друга, на различной высоте от уровня земли. Основные сведения об отобранных спилах отражены в табл. 1.
Таблица Характеристика образцов древесины, отобранных для f-радиографических исследований № Высота отбора № образца Точка отбора спила спила, м № 7 (R1 спила) и правый берег р. Енисей, напротив головы о. Березовый, в 1Б-Б 1,30…1, № 8 (R2 спила) 14…15 км от места сброса вод ГХК № 9 (R1 спила) и правый берег р. Енисей, напротив головы о. Березовый, в 6,00…6, 2Б-Б № 10 (R2 спила) (на уровне кроны) 14…15 км от места сброса вод ГХК № 11 (R1 спила) и правый берег р. Енисей, напротив головы о. Березовый, в 3Б-Б 1,30…1, № 12 (R2 спила) 14…15 км от места сброса вод ГХК, в 20…25 м от дерева № № 13 (R1 спила) и правый берег р. Енисей, напротив головы о. Березовый, в 6,00…6, 4Б-Б № 14 (R2 спила) (на уровне кроны) 14…15 км от места сброса вод ГХК, в 20…25 м от дерева № Полученная совокупность данных по распределению треков от осколков деления в годичных кольцах отобранных образцов позволила выявить следующие особенности:
Для образцов древесины, отобранных на высоте 1,30…1,40 м (спилы №1Б-Б и 1.
№ 3Б-Б, рис. 8 и 9) наблюдается сравнительно одинаковое накопление делящихся радионук лидов в годичных кольцах (образец № 8 удалось изучить лишь частично с 1951 по 2005 гг., т.к. из-за высокой смолистости древесины детектор после облучения оказался частично по врежденным). Для каждого образца выделяются периоды повышенного, накопления радио нуклидов, относительно регионального фонового уровня, которые приходятся на временные промежутки, когда производились ядерные испытания в атмосфере, а также одновременно осуществлялась деятельность ГХК (с 1958 г.). Известные по литературным данным (Источ ники и эффекты ионизирующего излучения…, 2002) года проведения самых активных ядер ных испытаний 1952, 1954, 1958, 1961, 1962, 1976 зарегистрированы в виде повышенной концентрации треков в годичных кольцах со смещением на 14 года вправо или влево по временной оси, что объясняется биологическими особенностями жизнедеятельности древес ных растений и сложным комбинированным путем поступления радионуклидов в древесину (в совокупности аэральный и корневой).
запуск реактора АДЭ- 180 160 запуск реактора АДЭ- Плотность треков остановка реакторов АД и АДЭ- запуск реактора АД Годы доядерный период интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 8. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 1Б-Б (высота отбора 1,30…1,40 м);
д. Большой Балчуг, Красноярский край.
1 – образец № 7 (R1 спила);
2 – образец № 8 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона (50 ± 7 треков/мм2) 180 запуск реактора АДЭ- запуск реактора АДЭ- Плотность треков остановка реакторов АД и АДЭ- 120 запуск реактора АД Годы доядерный период интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 9. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 3Б-Б (высота отбора 1,30…1,40 м);
д. Большой Балчуг, Красноярский край.
1 – образец № 11 (R1 спила);
2 – образец № 12 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона (50 ± 7 треков/мм2) В изучаемых образцах не зафиксировано каких-либо значительных превышений по концентрации треков в годичных кольцах, которые бы позволяли однозначно выделить до полнительный вклад ГХК в период с 1958 по 1981 гг., когда одновременно в окружающую среду поступали радионуклиды от испытаний ядерного оружия и деятельность ГХК сопро вождалась выбросами и сбросами в окружающую среду значительных количеств техноген ных радионуклидов.
При сравнительном анализе результатов, полученных для спилов древесины, ото 2.
бранных на высоте 6,00…6,10 м (спилы № 2Б-Б и № 4Б-Б, рис. 10 и 11) наблюдается схожая картина по динамике накопления делящихся радионуклидов в годичных кольцах (изучение образца № 10 оказалось невозможным из-за повреждения детектора в результате облучения).
Согласно полученным данным, древесина спилов № 2Б-Б и № 4Б-Б характеризуется более интенсивным накоплением радионуклидов (в 1,2…2,7 раза), чем древесина спилов № 1Б-Б и № 3Б-Б (высота отбора – 1,30…1,40 м). Максимальные концентрации треков от осколков де ления зарегистрированы именно в тех годичных кольцах, которые соответствуют перечис ленным выше годам проведения самых интенсивных испытаний ядерного оружия, что, по видимому, свидетельствует об активном усвоении радионуклидов в этот же год через крону из атмосферы, и отсутствии миграции радионуклидов между годичными кольцами.
запуск реактора АДЭ- 200 запуск реактора АДЭ- 160 запуск реактора АД остановка реакторов АД и АДЭ- Плотность треков Годы доядерный период интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 10. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 2Б-Б (высота отбора 6,00…6,10 м);
д. Большой Балчуг, Красноярский край.
1 – образец № 9 (R1 спила);
2 – региональный уровень фона (50 ± 7 треков/мм2) запуск реактора АДЭ- 200 180 запуск реактора АДЭ-1 запуск реактора АД Плотность треков 140 остановка реакторов АД и АДЭ- доядерный период Годы интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 11. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 4Б-Б (высота отбора 6,00…6,10 м);
д. Большой Балчуг, Красноярский край.
1 – образец № 13 (R1 спила);
2 – образец № 14 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона (50 ± 7 треков/мм2) Наблюдаемые различия в динамике накопления радионуклидов между образцами, отобранными на уровне земли (1,30…1,40 м) и кроны (6,00…6,10 м), позволяют предполо жить, что более достоверную регистрацию атмосферного загрязнения в хронологическом ас пекте обеспечивает древесина на уровне кроны.
Возраст изучаемых деревьев позволяет определить «до ядерный» уровень (с 1906 г. и 3.
до 1945 г.) накопления делящихся радионуклидов в древесине деревьев, произрастающих на изучаемой территории. Его среднее значение по плотности треков составляет 37 ± 7 тре ков/мм2, что соответствует содержанию урана (по изотопу 235U) 0,04 ± 0,01 мг/кг. В период, после окончания всех испытаний ядерного оружия (с 1982 г.) и до наших дней наблюдается отчетливое увеличение среднего уровня накопления радионуклидов в древесине по сравне нию с «до ядерным» периодом, в среднем в 1,8 раз (по плотности треков в среднем до 63 ± треков/мм2, что соответствует содержанию урана (по изотопу 235U) 0,07 ± 0,02 мг/кг).
Все зафиксированные в изучаемых образцах превышения концентрации треков над 4.
региональным фоновым значением в период после окончания всех испытаний ядерного ору жия могут быть связаны с деятельностью ГХК. Происхождение пиков, зарегистрированных во временном интервале с 1982 г. и до 1992 г., изучить крайне сложно, так как значительная часть материалов, характеризующих радиационную обстановку в зоне наблюдения ГХК в период, предшествовавший остановке проточных реакторов в 1992 г., либо недоступна, либо приведена в различных труднодоступных источниках. Отдельные случаи превышения со держания радионуклидов после 1992 г. могут являться результатом вторичного радиоактив ного загрязнения приземной атмосферы, которое сформировалось в результате ветрового подъема и разноса почвенной пыли, насыщенной радионуклидами, с загрязненных участков поймы р. Енисей.
Подземные ядерные взрывы в Красноярском крае. Наличие участков подземных ядерных взрывов (ПЯВ) на территории Красноярского края рассматривается как фактор, ко торый отягощает радиогеохимическую обстановку в крае. Всего, по официальным данным, было проведено девять камуфлетных ПЯВ (Государственный доклад…, 2007;
Мажаров и др., 2006).
Для исследовательских работ было отобрано 3 спила лиственницы на участке прове дения ПЯВ «Метеорит-3» и «Кимберлит-3» (35-40 км от п. Тура – столица Эвенкийского ад министративного района Красноярского края) и 1 спил лиственницы, используемый в каче стве контрольного образца на расстоянии 5 км от участка проведения взрывов. Взрыв «Ме теорит-3» был проведен 21 августа 1977 г., а взрыв «Кимберлит-3» 6 сентября 1979 г. Сква жины, в которые были заложены ядерные заряды, находятся на расстоянии 300 м друг от друга. Основные сведения об отобранных спилах приведены в табл. 2.
Таблица Характеристика образцов древесины, отобранных для f-радиографических исследований № спила № образца Точка отбора № 15 (R1 спила) и № 16 (R2 спила) 5 км от устья скважины ПЯВ «Метеорит-3» 1Т № 17 (R1 спила) 350…400 м от устья скважины ПЯВ «Метеорит-3» 2Т 350…400 м от устья скважины ПЯВ «Метеорит-3», в № 18 (R1 спила) 3Т 30…50 м от дерева № № 19 (R1 спила) и № 20 (R2 спила) вблизи скважины ПЯВ «Метеорит-3» 4Т Контрольный (фоновый) уровень для изучаемой территории был определен на основе образцов № 15 и 16 (рис. 12). Наблюдаемая картина распределения треков от осколков деле ния свидетельствует о их равномерном распределении в годичных кольцах в течение всего периода роста дерева, каких-либо аномальных превышений не выявлено. На основании по лученных данных вычислено среднее содержание делящихся радионуклидов, которое по плотности треков находится на уровне 51 ± 7 треков/мм2, что в пересчете на содержание урана (по изотопу 235U) составляет 0,06 мг/кг. Полученное значение совпадает со значением регионального уровня фона, которое было вычислено для фоновой территории Красноярско го края (50 ± 7 треков/мм2).
200 Плотность треков 120 ПЯВ "К-3" ПЯВ "М-3" Годы Рис. 12. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах лиственницы, спил № 1Т;
1 – образец № 15 (R1 спила);
2 – образец № 16 (R2 спила);
3 – среднее содержание по всем годичным кольцам образцов № 15 и № 16 (51 ± 7 треков/мм2) Для деревьев, произраставших на удалении от устья скважины (образцы № 17 и 18) наблюдается схожая картина накопления делящихся радионуклидов (рис. 13 и 14). С не большим смещением по годичным кольцам (на 2-4 года) каждое из деревьев зафиксировало максимальное поступление этих радионуклидов в периоды наиболее активных испытаний ядерного оружия в атмосфере.
ПЯВ "К-3" Плотность треков ПЯВ "М-3" 1932- 1934- 1936- 1938- 1940- 1942- 1944- 1946- 1948- 1950- 1952- 1954- 1956- 1958- 1960- 1962- 1964- 1966- 1968- 1970- 1972- 1974- 1976- 1978- 1980- 1982- 1984- 1986- 1988- 1990- 1992- 1994- 1996- 1998- 2000- 2002- Годы Рис. 13. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах лиственницы, спил № 2Т;
1 – образец № 17 (R1 спила);
2 – контроль (51 ± 7 треков/мм2) ПЯВ "К-3" ПЯВ "М-3" Плотность треков ** 1998 Годы Рис. 14. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах лиственницы, спил № 3Т;
1 – образец № 18 (R1 спила);
2 – контроль (51 ± 7 треков/мм2);
* – наличие в годичном кольце скопления треков в виде «звезда» Согласно полученным данным, также были зафиксированы повышенные плотности треков, относительно контрольного уровня, в период с 1979 г. по 2003 г., которые, с высокой степенью вероятности, могут быть связаны с проведенными в 1977 и 1979 гг. ПЯВ «Метео рит-3» и «Кимберлит-3» и позволяют предположить, что из полости ПЯВ с течением време ни в окружающую среду поступают делящиеся радионуклиды.
О выходе делящихся радионуклидов из полости ПЯВ также может свидетельствовать уровень их накопления в спиле дерева (образцы № 19 и 20), отобранного в непосредственной близости от устья скважины (рис. 15). Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что практически весь период развития данного дерева, который начался уже после проведе ния взрывов, характеризуется общим повышенным содержанием делящихся радионуклидов по всем годичным кольцам относительно контрольного уровня.
Таким образом, в результате выполненных исследований были получены данные, свидетельствующие о дополнительном поступлении в окружающую среду делящихся радио нуклидов после проведения камуфлетных ПЯВ («Метеорит-3», «Кимберлит-3») на террито рии Красноярского края.
200 Плотность треков Годы Рис. 15. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах лиственницы, спил № 4Т;
1 – образец № 19 (R1 спила);
2 – образец № 20 (R2 спила);
3 – контроль (51 ± 7 треков/мм2) Территория воздействия Чернобыльской аварии, Чехия. При проведении исследо ваний на территории выпадения чернобыльских осадков в Центральной Европе, на примере Чехии, были отобраны спилы сосен вблизи г. Часлав (спил № 1Ч, образцы № 21 и 22) и д.
Чейковице (спил № 2Ч, образцы № 23 и 24), которые расположены в районах, где отмечается повышенная, относительно глобального уровня, плотность загрязнения цезием после Черно быльской аварии и находятся на расстоянии, в среднем, 1100 км от Чернобыльской АЭС (Атлас загрязнения Европы цезием…, 1998).
Возраст деревьев, с которых были взяты спилы для исследования, позволяет изучать распределение зафиксированных в древесине делящихся радионуклидов в древесине с по 2003 гг. (образцы № 21 и 22, рис. 16) и с 1942 по 2003 гг. (образец № 23, рис. 17;
детектор с образца № 24 по техническим причинам изучить не удалось).
Результаты сравнительного анализа полученных данных для двух спилов приводят к следующим выводам:
Динамика треков от осколков деления в годичных кольцах всех образцов, свидетель 1.
ствующая о накоплении делящихся радионуклидов, отражает увеличение их содержания в периоды испытания ядерного оружия в атмосфере.
Дополнительное поступление делящихся радионуклидов в древесину изучаемых де 2.
ревьев в период, когда произошла авария на ЧАЭС, зарегистрировано только в образцах, отобранных вблизи г. Часлав. Об этом свидетельствует увеличение средней плотности тре ков в период с 1985 по 1989 гг., в среднем до 65 ± 8 треков/мм2, что превышает региональ ный уровень фона в 1,5 раза. Кроме того, в годичных кольцах, соответствующих 1966, 1988, 1989, 1990 гг., наблюдаются одиночные участки скопления треков в виде «звезда», что сви детельствует о присутствии в этих кольцах высокоактивных микровключений делящихся ра дионуклидов («горячих частиц»). Для образца № 15, отобранного вблизи д. Чейковице, ка ких-либо заметных превышений по плотности треков в годичных кольцах соответствующих аварийному периоду не зафиксировано.
Проявление «чернобыльского вклада» в аварийный период лишь в одном из образцов можно объяснить, главным образом, сложным процессом выпадения радиоактивного загряз нения чернобыльского происхождения, которое имело пятнистый характер (выпадения были весьма неравномерны, поскольку подверглись большому влиянию метеорологических усло вий в период выброса).
начало ядерных испытаний в атмосф ере авария на ЧАЭС 80 ** Плотность треков 60 * * Годы интенсивные ядерные испытания в атмосфере Рис. 16. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 1Ч;
г. Часлав, Чехия.
1 – образец № 21 (R1 спила);
2 – образец № 22 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона 40 ± 6 треков/мм2;
* – наличие в годичном кольце скопления треков в виде «звезда» начало ядерных испытаний в атмосфере авария на ЧАЭС 100 Плотность треков 1976- 1978- 1980- 1984- 1986- 1988- 1990- 1993- 1997- 1999- интенсивные ядерные испытания в атмосфере Годы Рис. 17. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 2Ч;
д. Чейковице, Чехия.
1 – образец № 23 (R1 спила);
2 – региональный уровень фона 40 ± 6 треков/мм Следует отметить, что присутствие чернобыльского радиоактивного загрязнения в Европе, на больших расстояниях от ЧАЭС, не так характерно для Чехии, как, например, для Германии, Австрии, Финляндии, Швеции и др. (Атлас загрязнения Европы цезием…, 1998).
При этом по результатам проведенных f-радиографических исследований древесины уста новлено, что проявление Чернобыльской аварии фиксируется на территории Чехии в виде повышения концентрации делящихся радионуклидов в годичных кольцах деревьев. Данный факт еще раз подтверждает чувствительность используемого метода для выявления даже не значительных радиоактивных загрязнений.
В пятой главе «Особенности накопления делящихся радионуклидов в древесине хвойных деревьев, произрастающих на территории урановых месторождений Красно ярского края и Чехии по данным f-радиографического анализа годичных колец деревь ев» обоснованы выбор территории уранового месторождения для изучения и третье защи щаемое положение.
Усть-Ангарское урановое месторождение в Красноярском крае. Месторождение расположено на правом берегу р. Ангара вблизи места её впадения в р. Енисей. В период с 1948 по 1952 гг. на месторождении проводились геологоразведочные и добычные работы (Минеральные ресурсы…, 2002). Для исследований были отобраны спилы двух сосен (спил № 1У-А, образцы № 25 и 26;
спил № 2У-А, образцы № 27 и 28), произраставших на площад ке рудного отвала, которая находится в 150…170 м от окраины п. Усть-Ангарск. Характер распределения треков от осколков деления в годичных кольцах образцов № 25 и 26 показан на рис. 18.
260 240 Плотность треков Годы Рис. 18. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 1У-А;
Усть-Ангарское урановое месторождение, Красноярский край.
1 – образец № 25 (R1 спила);
2 – образец № 26 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона (50 ± 7 треков/мм2);
4 – среднее содержание по всем годичным кольцам образцов № 25 и 26 (114 ± 22 треков/мм2) Рост дерева, с которого были отобраны образцы № 25 и 26, начался после окончания периода, известного как период проведения геологоразведочных и добычных работ на Усть Ангарском месторождении, и происходил уже на техногенно-нарушенном участке месторо ждения. Средний уровень накопления делящихся радионуклидов по всем годичным кольцам, по плотности треков, составляет 114 ± 2 треков/мм2, что соответствует содержанию урана (по изотопу 235U) 0,13 ± 0,03мг/кг. Первые годы развития дерева (1957-1960 гг.) характери зуются повышенным накоплением радионуклидов, в среднем, по плотности треков, до 135 ± 21 треков/мм2. Далее динамика распределения треков по годичным кольцам имеет рав номерный характер с превышением плотности треков в 1977 г. и в 1979 г.
При изучении образцов № 27 и 28 (рис. 19) был получен ряд наблюдений, который охватывает и период проведения геологоразведочных и добычных работ на месторождении.
240 Плотность треков Годы проведение разведочных и добычных работ Рис. 19. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны, спил № 2У-А;
Усть-Ангарское урановое месторождение, Красноярский край.
1 – образец № 27 (R1 спила);
2 – образец № 28 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона (50 ± 7 треков/мм2);
4 – среднее содержание по всем годичным кольцам образцов № 27 и 28 (120 ± 17 треков/мм2) Средняя плотность треков по всем годичным кольцам дерева составляет 120 ± 17 тре ков/мм2, что в пересчете на содержание урана (по изотопу 235U) соответствует 0,14 ± 0, мг/кг. Временной интервал с 1950 г. по 1954 г. выделяется наибольшей плотностью треков за весь период роста дерева, с максимумом в 1951 г. Далее повышенная плотность треков на блюдается в 1956, 1964, 1970, 1978 гг. Период с 1987 г. по 2006 г. на фоне общей динамики отмечается также повышенной плотностью треков.
При анализе характера пространственного распределения треков по годичным коль цам в изучаемых образцах выявлено, что в большинстве годичных колец образцов № 25 и треки распределены неравномерно на просматриваемой площади кольца, часто встречаются скопления треков с различной плотностью. Для образцов № 27 и 28, напротив, отмечается достаточно равномерный характер пространственного распределения треков во всех годич ных кольцах.
Пршибрамское урановое месторождение в Чехии. Месторождение принадлежит к крупным гидротермальным жильным месторождениям урана и имеет длительную историю эксплуатации (1949-1991 гг.) (Dahlkamp, 1993). Расположено месторождение в 60 км на юго запад от Праги, вблизи г. Пршибрам. Для исследований был отобран спил сосны (спил № 1П, образцы № 29 и 30), которая произрастала вблизи одной из стволовых шахт месторождения.
На рис. 20 показаны результаты определения плотности треков от осколков деления в годич ных кольцах отобранных образцов.
280 Плотность треков 1924- разведка, разработка, добыча активная добыча Годы Рис. 20. Распределение треков от осколков деления в годичных кольцах сосны;
Пршибрамское урановое место рождение, Чехия.
1 – образец № 29 (R1 спила);
2 – образец № 30 (R2 спила);
3 – региональный уровень фона (40 ± 6 треков/мм2);
4 – среднее содержание по всем годичным кольцам образцов № 29 и 30 (152 ± 19 треков/мм2) Средняя плотность треков по всем годичным кольцам составляет 152 ± 19 треков/мм2, что соответствует среднему содержанию урана (по изотопу 235U) 0,18 ± 0,02 мг/кг. Согласно полученным данным, еще до начала освоения месторождения с целью добычи урановой ру ды в 1949 г. отмечаются периоды повышенной плотности треков относительно средней плотности по всем годичным кольцам, что может быть обусловлено дополнительным выно сом урана на земную поверхность и его внекорневым усвоением (посредством кроны, коры дерева) в результате добычи других полезных ископаемых (полиметаллов, серебра, золота и др.), которая осуществлялась на этом месторождении еще до того, как стало известно об урановой минерализации слагающих эту местность пород. В период разведки, разработки и начала добычи урановой руды на месторождении (1949-1965 гг.) заметное увеличение уров ня накопления делящихся радионуклидов фиксируется в годичных кольцах, соответствую щих 1949, 1952, 1957, 1961 гг. (в данном случае более корректно говорить уже о делящихся радионуклидах, т.к. с началом испытаний ядерного оружия в 1945 г. в окружающую среду начали поступать трансурановые элементы). В период активной добычи урановой руды на месторождении (1966-1985 гг.) зафиксированы максимальные концентрации треков в годич ных кольцах изучаемых образцов. Активное поступление в древесину делящихся радионук лидов происходило также в следующие периоды: 1985-1993 гг. и 1999-2002 гг.
В целом, при анализе характера распределения треков по годичным кольцам было вы явлено, что треки распределены достаточно равномерно по площади каждого кольца, скоп ления треков встречаются редко и имеют невысокую плотность.
На основании полученной совокупности данных установлена общая динамика радио геохимической обстановки на территориях Усть-Ангарского и Пршибрамского месторожде ний, которая показана в сравнении с динамикой радиогеохимической обстановки на терри ториях за пределами урановых месторождений (рис. 21 и 22).
1 2 160 Плотность треков Плотность треков Плотность треков 120 100 80 60 40 20 0 1949-1952 1953-2006 1884-1948 1949-1989 1990- 1884-1948 1949-1989 1990- послеэксплуатационный послеэксплуатационный период разведки и добычи период разведки доэксплуатационный послеэксплуатационный период разведки доэксплуатационный период период ии добычи период период добычи период Рис. 21. Динамика радиогеохимической обстановки Рис. 22. Динамика радиогеохимической обстановки по по данным f-радиографического анализа: 1 – на тер- данным f-радиографического анализа: 1 – на территории ритории Усть-Ангарского месторождения, 2 – за Пршибрамского месторождения, 2 – за пределами ме пределами месторождения сторождения Общий сравнительный анализ полученных результатов для двух месторождений по зволяет сделать несколько заключений:
Древесина деревьев, произрастающих в пределах рассматриваемых месторождений, 1.
концентрирует значительные количества делящихся радионуклидов (в основном урана), пре вышающие региональный уровень фона в в 2…4,5 раза на Усть-Ангарском месторождении и в 3,8…6 раз на Пршибрамском месторождении В годы разработки и добычи урановой руды на месторождениях в годичных кольцах 2.
наблюдаются повышенные содержания делящихся радионуклидов (в основном урана) в дре весине по сравнению с «до эксплуатационным» периодом. Это отражает, по-видимому, сложный характер поступления урана в дерево в период эксплуатации месторождений одно временно по корневому и внекорневому пути (посредством кроны и коры), в то время как в «до эксплуатационный» период основной путь поступления урана – корневой.
В «пост эксплуатационный» период также выделяются периоды повышенного накоп 3.
ления радионуклидов (урана) в деревьях, что вероятно обусловлено наличием на дневной поверхности отвалов вскрышных пород, обогащенных ураном. Длительное существование этих отвалов сопровождается выветриванием слагающих отвалы горных пород и рассеива нием содержащихся в этих породах радионуклидов, и как следствие, происходит дополни тельное их поступление в окружающую атмосферу. В этом случае включается также внекор невой путь усвоения радионуклидов деревом, что приводит к увеличению их содержания в древесине.
Повышение уровня содержания урана в отдельные временные периоды может быть 4.
связано с изменением климатических факторов (температуры, влажности и др.), которые обуславливают окисление урановых минералов, их растворение и последующую активную миграцию урана в водной среде.
Различие в уровнях накопления радионуклидов на двух урановых месторождениях, 5.
может быть обусловлено различиями в масштабах уранового оруденения, урановой минера лизации и объеме добычных работ, а также различиями в формах нахождения урановых ми нералов в корнеобитаемом слое деревьев. Более низкое содержание урана в древесине де ревьев, произрастающих на Усть-Ангарском месторождении по сравнению с деревом Пршибрамского месторождения может объясняться большей крупностью зерен урановых минералов, которые могут быть недоступны корням растений, либо преобладанием прочно связанных форм радионуклидов, которые также обладают меньшей доступностью растени ям.
В заключении по диссертационной работе подведены итоги проведенных теоретиче ских и экспериментальных исследований.
Основные результаты и выводы Анализ эколого-биологических особенностей древесных растений показывает, что го 1.
дичные кольца хвойных являются хорошим объектом для осуществления исторической оценки динамики поступления радионуклидов в окружающую среду, а делящиеся радионук лиды, накопленные в годичных кольцах, могут выступать в качестве индикаторов радиогео химической ситуации окружающей среды.
Метод f-радиографии позволяет с высокой чувствительностью выявлять пространст 2.
венное распределение делящихся радионуклидов и, одновременно, определять их локальные и общие концентрации в любом исследуемом объекте. Применение метода f-радиографии для исследования годичных колец деревьев позволяет изучить уровень и характер накопле ния делящихся радионуклидов в различные периоды времени, и, тем самым, восстановить динамику поступления этих радионуклидов в окружающую среду за длительный период времени.
Установлен региональный фоновый уровень содержания делящихся радионуклидов в 3.
годичных кольцах сосен, произраставших на территориях, выбранных в качестве условно фоновых в Красноярском крае и Чехии.
Зафиксировано дополнительное поступление делящихся радионуклидов в окружаю 4.
щую среду после проведения камуфлетных подземных ядерных взрывов («Метеорит-3», «Кимберлит-3») на территории Красноярского края.
Установлено, что проявление Чернобыльской аварии фиксируется в Центральной Ев 5.
ропе (на территории Чехии) в виде повышения концентрации делящихся радионуклидов в годичных кольцах деревьев относительно регионального фонового уровня, характерного для Чехии.
Выделены основные временные периоды поступления делящихся радионуклидов в 6.
окружающую среду в зоне воздействия Красноярского ГХК. Максимальные концентрации делящихся радионуклидов зарегистрированы в период с 1952 по 1981 гг., когда производи лись интенсивные испытания ядерного оружия в атмосфере, а также одновременно осущест влялась деятельность ГХК (с 1958 г.). Также установлены повышенные, относительно регио нального фонового уровня, содержания делящихся радионуклидов в отдельные годы после прекращения атмосферных испытаний ядерного оружия, которые могут быть обусловлены газо-аэрозольными выбросами ГХК.
F-радиографический анализ годичных колец показывает, что древесина сосен, произ 7.
растающих на изученных месторождениях урана в Красноярском крае и Чехии, концентри рует значительные количества урана (превышающие региональный уровень фона в 2…6 раз) и является их специфическим геохимическим индикатором. В разные периоды эксплуатации месторождений наблюдаются различия в динамике накопления урана в годичных кольцах деревьев. В годы разработки и добычи урановой руды на месторождениях, а также в «пост эксплуатационный» период отмечаются повышенные, относительно «до эксплуатационного» периода, содержания урана в годичных кольцах деревьев.
Сравнительный статистический анализ экспериментальных данных, проводимый с 8.
целью оценки степени сопоставимости результатов (либо значимости их различия), полу ченных для двух радиусов одного спила дерева, показал, что, для большинства образцов ха рактерно незначимое отличие сравниваемых средних показателей (плотности треков от ос колков деления в годичных кольцах, соответствующих одному и тому же году), что позволя ет говорить о достоверной сопоставимости временных динамик накопления радионуклидов, полученных для каждого радиуса. Таким образом, результаты, полученные лишь по одному из радиусов спила дерева достоверно отражают динамику накопления делящихся радионук лидов в изучаемом дереве.
Автор выражает благодарность за руководство диссертационной работой д.г.-м.н., профессору Л.П. Рихванову и к.г.-м.н. В.В. Коваленко.
За консультации по различным вопросам, связанным с диссертацией, и моральную поддержку, автор благодарен сотрудникам кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ: д.г.-м.н., профессору С.И. Арбузову;
к.г.-м.н. Т.А. Архангельской;
к.г.-м.н., доценту Волостнову;
к.б.н, доценту. Н.В. Барановской;
А.Ф. Судыко;
Л.В. Жорняк;
Г.А. Бабченко;
В.С. Баранов скому и другим. Искреннюю признательность автор выражает сотрудникам кафедры биофи зики Красноярского государственного университета: д.б.н., профессору В.А. Кратасюк;
З.Г.
Холостовой;
В.В. Фишову. Благодарность за содействие в отборе проб и подготовке их для исследований автор выражает доценту А.Г. Ковалеву (Сибирский технологический универ ситет, г. Красноярск), В.Д. Несветайло (Институт мониторинга климатических и экологиче ский систем, г. Томск), профессору Томашу Чехаку и доценту Ленке Тиновой (Чешский тех нический университет, г. Прага), В.А. Чечеткину (ФГУП «Центр эпидемиологии и здраво охранения в Красноярском крае», г. Красноярск).
На разных этапах работа была поддержана грантом Красноярского краевого фонда науки для молодых ученых (шифр: 8Т33) и грантом для поддержки научно исследовательской работы аспирантов государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования, находящихся в ведении Федерального агентства по образованию (шифр: А03-2.12-260).
Опубликованные работы по теме диссертации Хекало А.А., Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.) Перспективы и трудности применения 1.
дендрогеохимических методов исследования // Экология Южной Сибири и сопредельных терри торий: Материалы IX Международной научной школы – конференции студентов и молодых уче ных, Абакан, 15-18 марта, 2005 г. – Абакан, 2005. – С. 112.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.), Архангельская Т.А., Коваленко В.В., Рихванов Л.П.
2.
Применение метода осколочной радиографии для реконструкции радиационной обстановки на территории Красноярского края // Вестник КрасГУ. Естественные науки. – Красноярск: Изд-во КГУ, 2005. – С. 182-187.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.), Коваленко В.В., Рихванов Л.П. Определение деля 3.
щихся элементов в годичных кольцах деревьев методом осколочной радиографии // Успехи со временного естествознания, 2005, №2. – С. 68-69.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.), Хекало А.А. Определение уровня накопления урана и 4.
трансурановых элементов в объектах окружающей среды // III тысячелетие – новый мир: Труды Международного форума по проблемам науки, техники и образования, Москва, 5-9 декабря г. – Москва: Академия наук о Земле, 2005. – С. 67-68.
Рихванов Л.П., Архангельская Т.А., Беляева А.М., Жорняк Л.В., Фетисова Ю.Л. (Замя 5.
тина Ю.Л.), Шатилов А.Ю. Ретроспективная оценка поступлений радиоактивных веществ в природную среду // Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий: Материалы Международ ной конференции, Москва, 5-6 декабря 2005 г. – Москва, 2005. – С. 325-332.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.), Хекало А.А. Изучение радиоактивного загрязнения 6.
окружающей среды по годичным кольцам деревьев радиографическим методом // Наука и инно вации XXI века: Материалы VI Открытой окружной конференции молодых ученых, Сургут, 24 25 ноября 2005 г. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2006. – С. 214-216.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.) Изучение динамики поступления делящихся радио 7.
нуклидов в хвойные деревья Чехии по результатам радиографических исследований // Фунда ментальные проблемы новых технологий в 3-ем тысячелетии: Материалы III Всероссийской конференции молодых ученых, Томск, 3-6 марта 2006 г. – Томск: Институт оптики атмосферы СО РАН, 2006. – С. 508-512.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.), Рихванов Л.П., Коваленко В.В. Отражение черно 8.
быльской аварии в уровне накопления делящихся радионуклидов в хвойных деревьях Чехии // Чернобыль 20 лет спустя. Стратегия восстановления и устойчивого развития пострадавших ре гионов: Материалы международной конференции, Гомель, 19-21 апреля 2006 г. – Гомель:
РНИУП «Институт радиологии», 2006. – С. 217-218.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.) Оценка выпадения урана и трансурановых радионук 9.
лидов на территории Центральной Европы с использованием метода f-радиографии // Современ ные техника и технологии: Труды XII международной научно-практической конференции сту дентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 27-31 марта 2006. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 263-265.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.) Возможности радиографического метода для оценки 10.
радиационной обстановки на различных территориях // Школа экологической геологии и рацио нального недропользования (Экогеология – 2006): Материалы Седьмой межвузовской молодеж ной научной конференции, Санкт-Петербург, 29 мая - 2 июня 2006 г. – Санкт-Петербург, 2006. – С. 287-288.
Фетисова Ю.Л. (Замятина Ю.Л.) Ретроспективный анализ поступления делящихся ра 11.
дионуклидов в древесные растения // Проблемы геологии и освоения недр: Труды X Междуна родного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, Том 3, Томск, 3-7 апреля 2006 г. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – С. 81-83.
Замятина Ю.Л., Рихванов Л.П. Осколочная радиография для изучения делящихся радио 12.
нуклидов в объектах окружающей среды // Геохимия и рудообразование радиоактивных, благо родных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах: Материалы всероссийской конференции (с иностранным участием), Улан-Удэ, 16-18 апреля 2007 г. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. – С. 131-134.
Замятина Ю.Л. Оценка радиационного воздействия подземного ядерного взрыва «Ме 13.
теорит-3» (Красноярский край) на окружающую среду // Современные техника и технологии:
Труды XII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Том 3, Томск, 26-30 марта, 2000 г. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – С. 50-52.
Рихванов Л.П., Архангельская Т.А., Замятина Ю.Л., Несветайло В.Д. Дендрогеохимиче 14.
ский метод оценки динамики поступления химических элементов в окружающую среду // Новые методы в дендроэкологии: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, Иркутск, 10-13 сентября 2007 г. – Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Со чавы СО РАН, 2007. – С. 70-72.
Рихванов Л.П., Архангельская Т.А., Замятина Ю.Л., Межибор А.М., Жорняк Л.В., Ива 15.
нов А.В., Берчук В.Ю., Робертус Ю.В., Таловская А.В. Исследование изменения геохимических свойств биосферы с использованием последовательно образующихся природных образований // Проблемы геохимии эндогенных процессов и окружающей среды: Материалы Всероссийской научной конференции (с участием иностранных ученых), Иркутск, 24-30 сентября 2007 г. – Ир кутск, 2007. – С. 223-227.
Замятина Ю.Л. Изучение урана и трансурановых элементов в древесных растениях 16.
(краткий обзор существующих работ) // Проблемы геологии и освоения недр: Сборник научных трудов XI Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых уче ных, Томск, 9-13 апреля 2007 г. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – С. 575-577.
Рихванов Л.П., Замятина Ю.Л., Коваленко В.В. История формирования радиоактивного 17.
загрязнения окружающей среды в районе проведения подземных ядерных взрывов (на примере Красноярского края) // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии, 2007, № 2 (4). – С. 25 33.
Рихванов Л.П., Замятина Ю.Л., Архангельская Т.А. Радиографические исследования в 18.
радиоэкологическом мониторинге // Известия Томского политехнического университета, 2007, Том 311, № 1. – С. 123-127.
Рихванов Л.П., Арбузов С.И., Барановская Н.В., Волостнов А.В., Архангельская Т.А., 19.
Межибор А.М., Берчук В.В., Жорняк Л.В., Замятина Ю.Л., Иванов А.Ю., Таловская А.В., Ша тилова С.С., Язиков Е.Г. Радиоактивные элементы в окружающей среде // Известия Томского по литехнического университета, 2007, Том 311, № 1. – С. 128-136.