Радиоактивное загрязнение молока в мае 1986г в Брянской области

РЕКОНСТРУКЦИЯ УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОЛОКА I-131 И ДРУГИМИ РАДИОНУКЛИДАМИ НА ТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ В МАЕ 1986 Г.

Панченко С.В.

институт проблем безопасного развития атомной энергетики 
113191, Москва, ул. Б. Тульская, 52 
тел.: (095) 955-26-65, факс: (095) 230-20-29, электронная почта: mnk@ibrae.ac.ru

СОДЕРЖАНИЕ

  Предисловие

Эта работа была написана летом 1996 г. довольно энергично и быстро под влиянием эффекта, произведенного открытием через десятилетие после Чернобыля нового пласта данных. Внутренне подготовка к этой работе шла еще со времен работы в Институте биофизике, когда с М.Н. Савкиным и А.В. Титовым мы обсуждали направления и действия по реконструкции формирования радиационной обстановки в начальный период аварии на территории Белоруссии.

После написания работы она прошла обсуждение на ряде встреч и семинаров. Были сделаны и восприняты мною некоторые замечания. Появилось желание внести уточнения и дополнения. Но природа этих дополнений требовала разработки целой серии новых подходов к анализу накопленного экспериментального материала. Занятия реализацией этих подходов с одной стороны на время отодвинуло тему загрязнения молока, а с другой позволило лучше увидеть архитектуру проблемы и ее масштабность. Вместе с тем из общения с коллегами, я все лучше понимал, что первоначально выполненная работа несмотря на некоторые недочеты имеет и самостоятельную ценность, которая не теряет своей значимости со временем. Такая оценка своей труда повлияла на мое решение опубликовать работу в ее первом варианте.

16.03.1999 г. Панченко

 

Введение

При оценках доз внутреннего облучения населения от выпавших на земную поверхность радионуклидов важную (часто ключевую) роль играет молочная составляющая рациона питания. Особенно значима роль молока в начальный период радиоактивного загрязнения, когда в смеси содержится значительное количество радиоактивных изотопов йода. Между тем до настоящего времени не имеется удовлетворительного описания уровней загрязнения молока на территории России и прежде всего в наиболее пострадавшей Брянской области1. Это положение сложилось в результате ряда причин:

• Брянская область сравнительно удалена от Чернобыльской АЭС, а в первые недели основное внимание уделялось более близким к АЭС районам, там же в основном концентрировался и современный приборный парк;
• радиационная разведка в первый месяц после аварии в основном ориентировалась на такой естественный показатель, как мощность экспозиционной дозы, в соответствии с которым и проводилось первое зонирование территорий. В результате внимание специалистов оказалось сфокусированным только на западных районах Брянской области и то с определенным опозданием;
• количество измерений на радиометрических установках ДП-100, выполненных службами СЭС на территории всей области было велико, однако оперативная систематизация материала была затруднена, что привело к фактическому исключению большого массива данных из анализа;
• сдержанное отношение к моделированию загрязненности продуктов питания и, в частности, молока на основе коэффициентов перехода из одних звеньев в другие. Возможно, здесь сказалось отсутствие или весьма неполное представление о многих ключевых параметрах, входящих в модельные расчеты.

Все же главным фактором явилось упущенное для исследований время в первые дни после аварии.

Следствием этих, а также ряда других причин явилось отсутствие значений загрязненности продуктов питания отдельными радионуклидами и, в частности, 131I, который определял радиационную обстановку в мае 1986 года.

По нашему мнению возможность реконструкции значений загрязненности продуктов питания отдельными радионуклидами имеется, а использование восстановленных концентраций является значимым фактором в практических приложениях, и цель настоящей работы состоит именно в доказательстве этого тезиса.

Спустя 10 лет после Чернобыльской аварии мы имеем возможность несколько шире взглянуть на проблему реконструкции тех или иных значений. В начале 1996 года увидела свет большая работа Епифанова В.А. и Скоробогатова А.М. с соавторами, подготовленная совместно со специалистами Центра санитарно-эпидемиологического надзора Брянской области2. В этой работе наряду с анализом 10-летней деятельности Брянской областной СЭС в систематизированном виде приведены результаты радиометрических и радиохимических измерений проб продовольственного сырья, пищевых продуктов и воды, выполненных в 1986 г. Важнейшей чертой этой базы эмпирических данных является широкая география исследований, охватившая все без исключения районы Брянской области. Этот факт дает определенные надежды на уточнение важных радиационных характеристик и получение более объективной картины радиационного воздействия на проживающее население.

Рассмотрим основные компоненты анализа радиационной ситуации, имеющиеся проблемы и возможные пути их разрешения.

 

Формирование загрязнения территории Брянской области радионуклидами чернобыльского происхождения

Неясность картины формирования загрязнения территории Брянской области с самого начала стала сдерживающим фактором по развертыванию необходимых исследований. Удаленная от места аварии, не имеющая собственных научных центров соответствующего профиля, Брянская область оказалась в стороне от внимания центральных властей. Спустя несколько лет, когда возникла необходимость оценить масштабы происшедшего, стало ясно, как много было упущено в первые дни и как непросто теперь восстановить картину происшедшего.

Радиоактивное загрязнение большей части территории России (и в том числе Брянской области) было обусловлено, в основном, поступлением радионуклидов из разрушенного реактора в атмосферу 27 - 29 апреля при их последующем переносе в северо-восточном направлении. В первый месяц после аварии отмечались еще два временных интервала 7 - 10 мая и 15 - 19 мая, когда метеоусловия способствовали переносу радиоактивности на территории России3.

Первыми эмпирическими результатами, возвестившими, что чернобыльское крыло легло тенью на Брянскую землю, были измерения мощности дозы. Из этого во многом еще целинного массива данных,  мы отберем то немногое, что с одной стороны бесспорно, а с другой поможет нам в данном исследовании.

Первые известные нам измерения мощности дозы в Брянской области выполнены во вторник 29 апреля. В связи с тем, что нам неизвестен источник их публикации приведем их максимально подробно4:

29.04. г. Брянск, Советский;  часы  10:  380 мкР/час

14 600

15 480

30.04     10 240

12 220

14 220

16 220

Эти результаты хорошо коррелирует со сложившимся представлением о формировании основного загрязнения Брянской области в течение 28 - 29 апреля, согласно которым западные районы начали загрязняться с 28 апреля, а к востоку области радиоактивное облако подошло 29 апреля5. Характерно отсутствие измерений в понедельник 28 апреля. В Брянске 28-го выпал небольшой дождь (около 2 мм).

Уровни загрязнения почвы

Общепризнанным параметром для характеристики величины загрязнения стала плотность интегрального осаждения 137Cs на земную поверхность. Ее экспериментальное определение началось (в Брянской области) с 20-х чисел мая и продолжается в некотором смысле до настоящего времени. На основе ежегодных отчетов Росгидромета сформирована база данных по плотности загрязнения 137Cs населенных пунктов Брянской области, в которую к настоящему времени входит 2220 локализации (из 3089, имеющихся в Центральном Банке Обобщенных Данных (ЦБОД ИБРАЭ РАН)6. В базе данных наряду с числом отобранных проб приводятся минимально и максимально измеренные величины, а также среднеарифметическое значение по всем отобранным пробам с учетом их радиоактивного распада. Последнее значение как раз и служит отправной точкой для анализа различных параметров радиационной обстановки. Важность этой экспериментально полученной характеристики местности требует внимательного и критического рассмотрения перед использованием ее в модельных построениях.

Видимо, для большинства задач сегодняшнее заполнение базы данных (69%) является вполне удовлетворительной, тем более, что для наиболее загрязненных районов охват обследованных НП (НП—населенные пункты) составляет 100%. К сожалению, этого нельзя сказать о задаче поставленной в настоящей работе: из 336 НП, в которых было измерено молоко в первые 50 дней после аварии, в 67 (20%) за последующие 10 лет не было отобрано ни одной пробы для определения выпадения 137Cs. Учитывая уникальность экспериментальных данных, полученных в первые дни после аварии, потеря 20% информации представляется значимой. Обращает на себя внимание и тот факт, что в число необследованных НП входит три райцентра (Мглин, Суземка и Унеча), а большинство остальных НП является крупными селениями с товарным производством молока.

Наряду с указанными данными Росгидромета, имеются массивы данных, полученных по линии Министерств сельского и лесного хозяйства. Делались отдельные попытки соединения базы данных по НП с информацией о распределении площадей по различным уровням загрязнения почвы7. Однако полноценного анализа всей совокупности данных все еще не сделано (или по крайне мере не опубликовано) ни для отдельных территорий, ни для области в целом. Вариабельность значений плотности загрязнения также остается неисследованной в полной мере. В ИБРАЭ было исследовано несколько характерных распределений значений плотности загрязнения для НП, по которым имеется хорошая статистика в Росгидромете. Кроме того, получено распределение отношений плотности загрязнения ареала (сельскохозяйственных угодий) к плотности загрязнения в населенном пункте для 284 НП, расположенных в западных районах Брянской области4. Параметры полученного логнормального распределения приведены ниже:

= 1.54 

 (1)

Соотношение (1) будет использовано нами ниже в рассматриваемой модели, однако, обоснованность использования этой величины, на наш взгляд, еще требует дополнительного исследования.

Радионуклидный состав выпадений

Первые спектрометрические измерения образцов почвы с территории Брянской области были выполнены в конце мая 1986 г. Пробы в основном отбирались в западной части области, там где наблюдалось интенсивное вымывание радионуклидов из атмосферы осадками. К сожалению, многие годы доступа к полученной информации у большинства специалистов не было. Систематизацией и анализом результатов спектрометрии занимались специалисты Росгидромета, которые начиная с 1989 г.8 начали печатать отдельные обобщенные материалы9. Приведем несколько уже “устоявшихся к настоящему времени” цифр, которые позволят нам лучше ориентироваться в проблеме.

Количество накопившихся в реакторе радионуклидов к моменту аварии составляло10:

131I	80 МКи
137Cs	7,3 МКи	Отношение 131I/137Cs = 11,0

Количество выброшенных в атмосферу радионуклидов (в пересчете на 26.04.86)11:

131I	45 МКи
137Cs	2,3 МКи	Отношение 131I/137Cs » 20

Соотношение рассматриваемых радионуклидов в выпадениях для различных территорий12:

Ближняя зона (до 100 км)
север	17
юг	30
запад	15
Дальняя зона
Цезиевые пятна в России и Белоруссии	10
Брянская область, запад	11
Могилевская область, восток	10
Гомельская область, восток	14

Обращает на себя внимание тот факт, что в дальней зоне наблюдается как бы обеднение летучим йодом. На наш взгляд этому можно найти объяснение в том, что дальняя зона представлена главным образом территориями, где происходило вымывание радионуклидов дождевыми осадками. Пробоотбор был изначально нацелен на те земли, где наблюдалась более высокая мощность дозы, отсюда и заметный перекос в числе проб, отобранных с “мокрых” мест по сравнению с “сухими” территориями. Неодинаковость вымывания отдельных нуклидов (рассматривались 137Cs и 95Zr) была отмечена шведскими специалистами при изучение чернобыльских выпадений в Швеции13. В зависимости от количества осадков различие росло и при сильном дожде обогащение 137Cs в пробе грунта по сравнению с 95Zr составляло примерно порядок величины. Такой же эффект наблюдался и при анализе проб грунта, отобранных в июне 1986 г. на территории Могилевской области. При этом, если рассматривать интересующие нас нуклиды 131I и 137Cs, то для их отношения была выявлена ярко выраженная зависимость от плотности загрязнения местности 137Cs, которая в свою очередь коррелирует с количеством осадков. Приведем некоторые результаты кластерной свертки данных по спектрометрии проб грунта из восточной части Могилевской области и Красногорского района Брянской области14, табл. 1.

Табл. 1 Соотношение радионуклидов в выпадениях на территории Могилевской области (восточная часть) и Красногорского района Брянской области (в пересчете на 26.04.86)

Плотность загрязнения по 137Cs		131I / 137Cs	95Zr / 137Cs	90Sr / 137Cs
кБк/м2	Ки/км2
18	(0.48)	38.2	0.71	0.3
115	(3.1)	12.8	0.16	0.05
370	(10.0)	10.5	0.09	0.022
1580	(42.7)	7.6	0.04	0.013

На территориях, сгруппированных вокруг среднего значения 18 кБк/м2, в течение по крайне мере двух недель (после 26 апреля) осадки не выпадали; для двух групп территорий с плотностями загрязнения 115 и 370 кБк/м2 характерны небольшие дожди с общим количеством осадков 2 - 5 мм и на территориях сильно загрязненных по 137Cs, отмечен сильный дождь (13 - 20 мм) в период прохождения ядра основного радиоактивного облака (28 - 29 апреля). Отметим еще одну особенность - более чистые области оказались на периферии следа радиоактивного облака, которая обогащена летучими фракциями и, в том числе, изотопами йода.