11.1. Естественные радионуклиды

Среди продуктов распада долгоживущих природных радионуклидов присутствуют радий, полоний, радон, актиний и др.

В атмосферном воздухе под действием космических лучей происходит образование так называемых космогенных радионукли- ов, из которых наиболее важное значение имеют радиоуглерод и тритий.

Источниками загрязнения объектов природной среды естественными радионуклидами могут быть природные образования (месторождения радиоактивных и некоторых других полезных ископаемых, горные породы с повышенным содержанием радиоактивных элементов, природные воды с высоким содержанием радона, радия, иногда урана), а также промышленные предприятия по добыче и переработке некоторых типов полезных ископаемых, включая нефте- и газодобычу, а также ГРЭС и ТЭЦ, работающие на углях, горючих сланцах.

Месторождения твердых полезных ископаемых в зависимости от типов и генезиса несут в себе различные элементы потенциальной радиационной опасности, по степени которой они подразделяются на четыре категории или класса (табл. 11.1).

Таблица 11.1

Предельные значения Аэфф для классификации месторождений твердых

полезных ископаемых по степени радиационной опасности

(Азфф — это удельная эффективная активность: Азфф = ARa + 1,31 ATh + 0,085АК)

Таблица 11.2

Радиогеохимические характеристики месторождений восточной части Балтийского щита

(Хайковин, Мац, Харламов, 1999)

Окончание табл.

В районах разработки и переработки радиоактивного минерального сырья воздействие радионуклидов на природную среду происходит в основном вследствие ветрового переноса с пылящих поверхностей отвалов, вентиляционных выбросов, водной миграции из отвалов или хвостохранилищ, а также со сточными техническими водами. Таким образом была загрязнена природная среда в Читинской и Свердловской областях, Чукотке и Казахстане.

Источником радиоактивного загрязнения при нефте- и газодобыче служат пластовые воды. В них концентрации изотопов радия в 100—1000 раз превышают фоновые значения. В результате за счет сброса пластовых вод на поля испарений и фильтрации происходит загрязнение почв и компонентов экосистем в районе добычи, загрязняется буровое и другое технологическое оборудование, твер-

Рис. 11.1. Источники радиоактивного загрязнения окружающей среды при добыче и использовании каменного угля (Мауричева, Киселев, 2004)

дые радиоактивные отходы (шламы и отложения солей) накапливаются на складах списанного оборудования или в захоронениях. В России в настоящее время складировано не менее 200 млн т отходов нефтегазодобычи с повышенным содержанием радионуклидов (Куриленко, Хайкович, 2004). Эти виды загрязнения окружающей среды естественными радионуклидами при нефтегазодобыче можно условно назвать контролируемыми.

К неконтролируемым загрязнениям относятся проливы обводненной нефти при авариях нефтепроводов, проливы пластовых вод при разрывах водоводов, выделение радона при сжигании газа в факелах и т.д.

На рис. 11.2 приведена схема распределения радиоактивности на нефтепромыслах Ставропольского края.

Поступление естественных радионуклидов в агроэкосистемы связано с применением минеральных удобрений и мелиорантов. Калийные удобрения являются источником поступления ^К, на долю которого приходится около 0,012 % от всего количества калия. Однако дополнительная активность при их применении в почвах агроэкосистем обычно не выходит за пределы варьирования природного фона.

Природные фосфориты, как правило, отличаются повышенной концентрацией радионуклидов урановых рядов.

Рис. 11.2. Схема распределения радиоактивности в технологическом цикле и ее выход в окружающую среду (оценка 1992 г.), ГБк/год (Поляков, 1996). Обозначения:

I              I—в цикле ;              | — возможный выход в ОС

16 Бк/г. Фосфоритная мука, получаемая измельчением руды, практически не отличается от нее по концентрации радионуклидов. Содержание урана и продуктов его распада в фосфорных удобрениях зависит от технологии переработки фосфатного сырья. При мокрой переработке фосфоритной руды с использованием серной кислоты в качестве конечного продукта получают фосфорную кислоту, в которую переходят 238U и значительная часть 232Th. 226Ra остается в гипсе (фосфогипсе). При обработке фосфатного сырья сухим отжигом с коксом и силикатом основная часть радия остается в шлаке с силикатом кальция, а уран переходит в фосфорные и фосфористые кислоты. Удобрения, получаемые из фосфорной кислоты (например, аммофос), содержат изотопы урана и тория, но свободны от радия. Двойной суперфосфат производят путем соединения фосфорной кислоты с фосфатной рудой, поэтому он отличается повышенным содержанием изотопов как урана и тория, так и радия. Концентрация первичных радионуклидов в фосфорных удобрениях из разных стран находится в пределах от 70 до 2400 Бк/кг. В нашей стране она максимальна в фосфоритной муке.

Удельная эффективная активность (Аэфф) таких популярных среди населения страны удобрений, как кемира (универсал и картофельное), составляет 350—364 Бк/кг, исполин (ягодный) — 46 Бк/кг, аммиачная селитра — 5 Бк/кг (Мельник, Корнилов, 2004).

Загрязнение природной среды радионуклидами (238U, 232Th, 228Ra 226Ra, 2l0Po, 2l2Pb, 2l4Pb, 2,4Bi и др.) происходит при сжигании углей на ТЭЦ или ГРЭС. По расчетам Л.П. Рихванова (1997), одна ТЭЦ средней мощности при современных средствах пылеулавливания будет выбрасывать в атмосферу 3—4 т урана ежегодно.

Естественные радионуклиды в углях и продуктах их сжигания

(Адмакин, 2004)

Таблица 11.3

Учитывая характер обогащения радионуклидами продуктов сжигания угля, основными путями загрязнения природной среды при работе ТЭЦ и ГРЭС являются аэротехногенный, а также связанный с утилизацией золоотвалов.

Таблица 11.4

Радиоактивность золы уносов ТЭЦ из разных стран, в Бк/кг

(Sear, Weatherley, Damon, 2003)