Влияние отходов ураноперерабатывающих предприятий северного казахстана на состояние компонентов экосистем
На правах рукописи
СОФРОНОВА ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА
ВЛИЯНИЕ ОТХОДОВ УРАНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА НА СОСТОЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ ЭКОСИСТЕМ
03.02.08 – экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Кокшетау - 2012
Работа выполнена в Кокшетауском государственном университете
им. Ш. Уалиханова.
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Сагалбеков Уалихан Малгаждарович
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Юшкевич Леонид Витальевич
кандидат биологических наук, доцент
Кубарева Мария Вячеславовна
Ведущая организация: Ишимский государственный педагогический институт им. П.П.Ершова
Защита состоится 31 мая в 13-00 на заседании Диссертационного совета ДМ 212.177.05 при Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, ул. Набережная Тухачевского, 14, тел 8(3812)23 37 14; e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного педагогического университета.
Автореферат разослан « 30 » апреля 2012 года.
Учёный секретарь
диссертационного совета, к.б.н., доцент Т.Ю. Колпакова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. По данным Всемирной ядерной ассоциации, в Казахстане сосредоточена примерно пятая часть мировых запасов урана (21%). Общие ресурсы урана порядка 1,5 млн. тонн, из них около 1,1 млн. тонн можно добывать методом подземного выщелачивания(Kazakhstan Today, 2011).
В 2009 году Казахстан вышел на первое место в мире по добыче урана (добыто 13500 тонн). Широкомасштабные горнодобывающие работы, которые проводятся в Казахстане в течение более чем полувекового периода, оказывают губительное воздействие на окружающую среду и требуют постоянного контроля за её состоянием и реабилитацию территории уранодобывающих и ураноперерабатывающих предприятий (Концепция экологической безопасности республики Казахстан, 2003).
Радиоактивное загрязнение окружающей среды порождает множество проблем: экологические, медико-биологические, социально-экономические и др. Решение большинства из них зависит от правильной оценки радиационного воздействия на компоненты окружающей среды и соответственно на человека. Радиация в больших дозах приводит к поражению живой клетки и тканей, в малых – вызывает раковые явления и способствует генетическим изменениям
В связи с вышеизложенным проблема снижения радиоактивности на предприятиях урановой промышленности является актуальным.
Обеспечение радиационной безопасности является одним из стратегических направлений, изложенных в «Концепции экологической безопасности РК на 2004 –2015 годы» (2003).
Цель работы – экологическая оценка компонентов экосистем при существующей радиационной обстановке окружающей среды в местах хранения отходов уранового производства и обоснование экологической реабилитации хвостохранилищ радиоактивных отходов.
Основные задачи исследований:
- Обследовать существующую радиационную обстановку на испарительной карте хвостохранилища гидрометаллургического завода (ГМЗ) ТОО «Степногорский горно-химический комбинат» (СГХК);
- Изучить миграцию радионуклидов в атмосферу, подземные, поверхностные воды, донные отложения, систему «почва – растения- животные» на территории населенных пунктов, прилегающих к объектам СГХК.
- Изучить возможность экологической реабилитации мест захоронения радиоактивных отходов методом гидронамыва нерадиоактивных отходов медно-молибденового производства.
Научная новизна. Впервые в условиях Северного Казахстана установлена степень воздействия хвостохранилища радиоактивных отходов гидрометаллургического завода ТОО «Степногорский горно-химический комбинат» на атмосферу, поверхностные воды, донные отложения, а также подземные воды, грунты, почву, растения и животных. Предложен вариант экологической реабилитации хвостохранилищ методом гидронамыва нерадиоактивных отходов медно-молибденового производства и проведено обоснование эколого-экономической эффективности внедрения данной технологии экологической реабилитации.
Научная и практическая значимость. Осуществлён мониторинг и анализ состояния существующей радиационной обстановки ГМЗ ТОО «СГХК» и прилегающих к нему территорий на компоненты экосистем. Установлена эффективность экологической реабилитации испарительной карты хвостохранилища ГМЗ, методом гидронамыва нерадиоактивных отходов медно-молибденового производства.
Положения, выносимые на защиту:
- Состояние радиационной обстановки окружающей среды г.Степногорска и его промышленной зоны.
- Миграция радионуклидов в атмосфере, грунтах, подземных и поверхностных водах, донных отложениях, в системе почва -растения – животные на прилегающей территории захоронения радиоактивных отходов.
- Экономическая эффективность экологической реабилитации хвостохранилищ методом гидронамыва нерадиоактивных отходов медно-молибденового производства.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Международной научно-практической конференции «Глобализация и развитие современного общества» (Кокшетау, Астана. 2009 г.), региональной научно-практической конференции «Современное состояние, проблемы и перспективы развития особо охраняемых природных территорий РК» (Бурабай, 2010 г.), V Международной научно-практической конференции «Сейтеновские чтения» (Кокшетау 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Валихановские чтения-15» (Кокшетау 2011 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и разработки в АПК» (Кокшетау 2012 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Личный вклад соискателя. Автором проведён комплекс полевых работ на территории СЗЗ хвостохранилища Степногорского горно-химического комбината и прилегающих к ней населённых мест и обработаны собранные материалы. Систематизирован обзор литературных данных и материалов исследований, проведен статистический анализ. Данные по радиационной обстановке Акмолинской области были предоставлены д.м.н. К.К. Ташметовым.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов и практических рекомендаций, списка используемой литературы и приложений. Список литературы включает 151 источник, в том числе 10 на иностранных языках. Работа содержит 11 рисунков со схемами, графиками и диаграммами, 29 таблиц и 14 приложений.
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.с-х.н. Сагалбекову У.М. за научно-методическую помощь в проведении работы, постоянное внимание и поддержку. Большое спасибо научным консультантам д.с-х.н Л.Н. Скипину, д.б.н. А.Т. Хусаинову за помощь в сборе и обработке материала и д.т.н. С.М. Шарипову за методическую помощь.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение
Дано обоснование актуальности, новизны и практической значимости работы. Поставлены цели, задачи, сформулированы положения, выносимые на защиту.
Глава 1. Обзор литературы
Проведён анализ литературных источников посвящённых изучению экологической обстановке как на территории Акмолинской области в целом так и Степногорского гидро-металургического завода и прилегающих к нему населённых пунктов (Информационный экологический бюллетень, 1998; Кравченко, 2003; Казымбет, 2006; Шарипов, 2006).
Рассмотрены проблемы накопления радиоактивных отходов и радиоактивности от широкомасштабного развития ядерной энергетики, проводившихся в прошлом на Семипалатинском полигоне испытаний ядерного оружия, а также аварии на Чернобыльской АЭС. Решением проблем загрязнения окружающей среды посредством образования отходов содержащих радиоактивные элементы, занимались многие учёные (Гродзинский, 1965; Израэль, 1970; Андреева, 1971; Болтнева, 1980; Герфорт, 1984; Погосян, 1984; Булданов, 1990; Карташев, 1990; Цыб, 1990; Кузин, 1991; Алексеенко, 1992; Язиков, 1993; Носков, 1996; Логачёв, 1997; Потапов 2000; Шойхет, 2000; Булдаков, 2001; Денисов, 2002; Севостьянов, 2004; Ярмоненко, 2004; Амченкина, 2006; Лазарева 2006).
Рассмотрены мероприятия по обеспечению радиационной безопасности. Проанализирована радиоэкологическая обстановка в регионах Северного Казахстана, где имеются 34 месторождения и 19 рудопроявлений урана. Объем накапливающихся радиоактивных отходов уранодобывающих предприятий составляет 61 млн. тонн с общей суммарной активностью 168,4 тыс. Кюри (Язиков, 1995; Калашников, 1998; Рейзенвивер, 2002; Шарипов, 2006)
Глава 2. Условия, объекты и методы исследования
Для проведения исследований было рассмотрено экологическое состояние территории хвостохранилищ ТОО «Степногорский горно-химический комбинат», г. Степногорск, и его промышленной зоны.
Рассмотрены почвенные и климатические условия г. Степногорск. Город расположен в северо-восточной части Акмолинской области. Главной чертой климата является его резкая континентальность. Средняя годовая температура воздуха составляет 2,0°С, среднегодовая относительная влажность воздуха - 69-75%, среднегодовая скорость ветра - 5,9 м/с. По потенциалу загрязнения атмосферы с преобладанием низких источников выбросов г. Степногорск относится к зоне умеренного загрязнения.
В Аккольском районе Акмолинской области находится одно из ураноперерабатывающих предприятий – ТОО Степногорский горно-химический комбинат, структурным подразделением которого является гидрометаллургический завод, на котором перерабатываются урановые и медно-молибденновые руды.
Основными видами производственных отходов являются хвосты переработки этих руд (рисунок 1). Хвосты обогащения урановых руд из-за содержания в них радионуклидов относятся к I классу опасности.
Объектами радиобиологического исследования служили: атмосферный воздух, гумусовый горизонт почвы, поверхностные и подземные воды, донные отложения, дикорастущие травянистые растения, продукты растениеводства и животноводства. Отбор проб производили в опытных и контрольных участках, согласно общепринятой методике (Руководство по методам контроля, 2002, ГОСТ 29269-91, Общие требования к проведению анализов).
Рис. 1 Картосхема и общий вид хвостохранилища
Перед отбором проб проводилось измерение МЭД -излучений на высоте 1м и на поверхности земли, плотности потока и частиц. На участках отбора проб почвы одновременно отбирались растительные образцы. Образцы почвы отбирались послойно через 5 см до глубины 30 см, где МЭД -излучений превышала фоновые значения. Высота нижнего среза растений не превышала 3 см от поверхности почвы. Проведенные радиохимические исследования выполнялись согласно установленным методикам. Для радиохимического определения стронция-90 в растительных пробах использовался оксалатный метод определения. Определение стронция в костях, мясе и молоке проводилось – фосфатным методом. Для определения цезия-137 в исследуемых пробах был применен сурьмяно-йодистый метод.
Активность радионуклидов измеряли с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «Прогресс». В пробах (почва, растения) гамма-спектрометрическим и радиохимическим методами определяли концентрацию следующих радионуклидов: 238U, 226Rа, 230Тh, 232Тh, 210Ро, 210Pb. Измерение концентрации - излучающих радионуклидов проводилось на -спектрометре. Исследования проводились совместно со специалистами на базе лаборатории СГХК. Статистическая обработка проводилась по Б.А. Доспехову (1973)
Глава 3. Влияние хвостохранилища ТОО «СГХК» на состояние компонентов экосистем
Гамма-излучение и эксхаляция радона с поверхности хвостохранилища
Основной деятельностью ГМЗ является переработка урановых руд с выпуском закиси-окиси урана. В процессе гидрометаллургической переработки урановых руд из исходного сырья извлекают полезные компоненты в количестве 0,2 % от общей массы. Отходы транспортируются на хвостохранилища, где производится их складирование. Удельная радиоактивность твёрдой фазы отходов составляет 200 МБк/м3, а суммарная активность, сосредоточенная в твёрдой фазе хвостохранилища, достигает 150 ККюри. Гамма излучение отходов на открытой поверхности хвостохранилища достигает 2,5-6,0 мкЗв/ч, что в 20-30 раз превышает уровень естественного фона. Анализы проведённой на хвостохранилище гамма-съёмки показали, что мощность дозы над поверхностью хвостовых отложений изменялась от 350 до 700 мкР/ч. В южной части карты №1 имеется участок площадью около 3 га, где МЭД возрастает до 2280 мкР/ч. Там же находится рекультивированный участок площадью около 2 га, на котором мощность экспозиционной дозы (МЭД) находится в пределах от 95 до 150 мкР/ч (таблица 1).
Таблица 1. Мощность экспозиционной дозы в хвостохранилищах, 2007 г.
| Место отбора пробы | Площадь, га | Мощность экспозиционной дозы МЭД, (мкР/ч): | ||
| min | max | Среднее | ||
| Карта 1 | ||||
| Южный участок | 25,2 | 95 | 2280 | 546 |
| Западный участок | 16,5 | 320 | 650 | 489 |
| Северный участок | 42 | 325 | 730 | 507 |
| Восточный участок | 34,2 | 300 | 620 | 483 |
| Испарительная карта | ||||
| Южный участок | 58,12 | 110 | 600 | 417 |
| Северный участок | 22 | 250 | 740 | 485 |
| Восточный участок | 45,2 | 180 | 750 | 435 |
| Западный участок | прудок вплотную подходит к возвышенной части рельефа, поэтому пляжа нет | |||
| Фон | 10 - 12 | |||
Результаты исследований показывают, что в среднем уровень радиологического загрязнения находится в допустимых пределах. Исключение составляют аномальные участки в п.п. Аксу и Заводской и участок с северной стороны г. Степногорска, где МЭД – излучения составила 9,89 мк3в/ч, что в 30 раз выше средних значений по Республике Казахстан. При проведении измерений, максимальная величина эксхаляции радона составляла 2,719 Бк/(м2·с), а минимальная 0,008Бк/(м2·с).
Таблица2.Результаты гамма-съёмки населенных пунктов, прилегающих к промышленным объектам СГХК, 2010-2011 г.г.
| Посёлок | МЭД – излучения (мк3в/ч) | ||
| min | max | средняя | |
| Допустимый уровень по Республике Казахстан | 0,3 | ||
| Кварцитка | 0,09 | 0,32 | 0,205 |
| Карабулак | 0,14 | 0,40 | 0,27 |
| Аксу | 0,08 | 0,86 | 0,47 |
| Заводской | 0,09 | 1,5 | 0,795 |
| г. Степногорск | 0,18 | 9,89 | 5,035 |
Влияние хвостовых отложений на экологическое состояние местных водоёмов, донных отложений и подземных вод.
Вокруг хвостохранилища имеется до 170 режимно-наблюдательных скважин для комплексного наблюдения за состоянием подземных вод. Область загрязнения подземных вод фильтратом жидкой фазы хвостов, обусловленная поверхностным стоком талых и дождевых вод, выявлена в северо-восточном направлении на расстоянии 100-700 м от ограждающей дамбы хвостохранилища; основными загрязняющими компонентами её являются молибден, мышьяк и фтор. В настоящее время, благодаря существующей дренажной системе, производится перехват фильтрующейся из хвостохранилища воды, загрязненной содержащимися в хвостовой пульпе веществами. В связи с чем дальнейшее расширение ореола загрязнения прекращено.
Сточные воды сбрасываются с промышленной площадки в русло реки Аксу, после предварительной комплексной биологической очистки на санитарных очистных сооружениях. В каждом литре желеобразной «пульпы», помимо карбонатов, а также мышьяка, молибдена, фосфора и других химических элементов содержится до 1г активного урана, а также радия и тория. Содержание этих загрязняющих веществ в прудковой воде хвостохранилища приведено в таблице 3.
Таблица 3. Содержание загрязняющих веществ в прудковой воде хвостохранилища, 2007-2010 г.г.
| Вещества | ПДК | Карта 1 | Карта 2 | Испарительная карта |
| Уран (мг/л) | 0,25 | 0,04-0,06 | 0,04-0,06 | 0,05-0,10 |
| Радий (Бк/л) | 0,5 | 0,59-1,70 | 1,11-2,92 | 0,67-0,74 |
| Молибден (мг/л) | 0,25 | 29,0-44,5 | 45,5-51,0 | 58,5-69,3 |
| Мышьяк (мг/л) | 0,05 | 8,6-13,0 | 16,2-18,4 | 32,4-49,2 |
Анализ данных показал, что содержание радия превышает ПДК в 2 раза, молибдена более чем в 200 раз, мышьяка более чем в 500 раз.
Наиболее значительными естественными водоемами являются озера Маныбай и Сулукамыс. В поверхностных водоемах и водотоках Маныбайского направления максимальные значения вредных веществ достигали: по урану – 1,2 мг/л, что составляет 0,67 ПДК; по мышьяку – 2,27 мг/л (45,4 ПДК); по молибдену – 1,91 мг/л (7,6 ПДК). Установлено также повышение концентрации урана и молибдена в воде и в иле озера Маныбай, что связано с переносом их атмосферными осадками.
Анализ проб воды и ила в озере Сулукамыс в 2007 г. показал, что УСАА отобранного ила составляли 3,8910-11 Ки/г, и по сравнению с данными 1994 г (УСАА=4,8910-14 Ки/г) увеличилась. Максимальное содержание загрязняющих веществ в воде водоемов тальвега Сулукамысского направления составило: по мышьяку – 41,8 мг/л (856 ПДК); по молибдену – 49,0 мг/л (196 ПДК). Аналогичная закономерность наблюдалась при проведении радиологического обследования открытых водоемов на территории бывших уранодобывающих предприятий и населенных пунктов.
Содержание радионуклидов и тяжёлых металлов в почве.
При изучении радиоэкологической обстановки в регионах промышленной добычи и переработки урана особо важными являются исследования радиоактивности в системе «почва-растения». Почвы исследуемой территории - чернозёмы обыкновенные солонцеватые темно- и светло-каштановые. Они сформировались под разнотравно-типчаково-ковыльной растительностью, и являются широко распространёнными почвами в Северном Казахстане.
Исследованиями выявлено, что поверхностный слой почвы до 10 см с северной и северо-восточной сторон от дамбы хвостохранилища загрязнен мышьяком до 430 ПДК, молибденом до 16 ПДК, загрязнения почвы ураном не обнаружено. В пробах, отобранных по ближайшему к северной дамбе профилю, содержание загрязняющих веществ составляло 750 мг/кг по мышьяку и 740 мг/кг по молибдену. Содержание молибдена и мышьяка в почве за пределами зоны периодического затопления по мере удаления от хвостохранилища снижается до фоновых значений 5 мг/кг. Исключение составляет северо-восточное направление от карты №2. где даже на расстоянии 2 км от нее УСАА превышает фон. Однако, рекультивация земель в санитарно – защитной зоне (СЗЗ) и за ее пределами в настоящее время бесполезна, так как при ветровой эрозии осушенных хвостов на испарительной карте и карте №1, а в перспективе и на карте №2, рекультивированные земли будут загрязняться радионуклидами.
Пробы почв также были отобраны на границе СЗЗ хвостохранилища вблизи города Степногорск. Полученные данные свидетельствуют, что значение суммарной альфа-активности превышает фоновые показатели более чем в 30 раз. Концентрация мышьяка и молибдена превышает ПДК и выше среднего фонового содержания в регионе. Таким образом, исследования радиационной обстановки территорий вблизи промышленных объектов СГХК показали неравномерный характер загрязнения почвы. Радионуклидами-загрязнителями при этом чаще всего являются уран 238U, 235U и его изотопы 226Ra, 210Pb, 230Th, а из других химических элементов регистрировались Со, Си, Zn, Cd, As, Ni, Mo, As.
Миграция радионуклидов в системе почва - растения.
Известно, что радиоактивные элементы, находясь в почвенной системе, способны мигрировать с почвенными растворами через корневую систему в ткани растений и накапливаться в них. Для проведения экспериментов растительные образцы собирали с северной стороны СГХК. Данные исследований приведены в таблице 4.
Таблица 4. Концентрация тяжелых металлов и естественных радионуклидов в растениях, 2009-2010 г.г.
| Название растений | Тяжелые металлы (мг/кг) | Радионуклиды (Бк/кг) | |||||||||
| Zn | Pb | Cu | Sn | Co | Ni | Mo | Cd | 238U | 232Th | 226Ra | |
| Festuca sulcata | 94,9 43,7 | 7,4 56 | 12,7 74,4 | 2,2 4,2 | 2,6 1,0 | 27,4 1,6 | 1,3 0,62 | 3,6 0,14 | 6,8 10,2 | 7,1 2,3 | 28,4 106 |
| Lactuca sibiricа | 228 30,3 | 5,8 4,9 | 18,3 3,7 | 4,2 2,0 | 3,1 0,2 | 17,9 1,3 | 0,1 8,8 | 2,6 1,7 | 32 22,6 | 17 2,4 | 35,5 109 |
| Leymus akmolinensis | 15 63,1 | 1,3 5,9 | 35,2 6,1 | 0,7 1,6 | 0,2 1,8 | 4,1 15,4 | 0,1 2,6 | 0,1 0,07 | 0,6 1,5 | 0,6 0,4 | 6,5 21,1 |
| Chenopodium hybridum | 20,8 22,1 | 5,2 3,8 | 4,3 2,9 | 1,4 1,8 | 0,7 0,5 | 1,8 0,9 | 0,4 3,2 | 1,8 0,1 | 11,2 75 | 4,1 8,2 | 37,8 376 |
| Puccinellia distans | 36,9 6,5 | 2,1 1,4 | 2,9 1,5 | 1,0 0,6 | 0,1 0,1 | 7,1 5,8 | 0,3 31,1 | 0,5 0,1 | 5,0 7,5 | 1,1 2,0 | 22 80 |
| Примечание: числитель - концентрация в растениях условно-контрольного участка знаменатель- концентрация в растениях аномального участка. | |||||||||||
В пробах растений северо-восточного направления концентрация 238U и 210Ро – в 15 раз, 226Rа – в 155 раз, 230Th – в 54 раза, 210Рb – в 3 раза превышает показатели условно-контрольного участка. Исследование содержания тяжёлых металлов в этих же пробах растений показало, что концентрация As составила 1,0 мг/кг, Со – 0,26 мг/кг, Pb – 0.41 мг/кг и CU – 0,53 мг/кг, что в 5,5; 2 и в 2,5 раза, соответственно, превышает фоновые значения. Проведённый расчёт коэффициента биологического накопления (Кн) тяжёлых металлов показал, что для исследованных элементов он колеблется в пределах от 0,01 до 0,05, что соответствует уровню слабого накопления и среднего захвата.
В растениях, отобранных в окрестностях п.Шантобе, содержание микроэлементов (мг/кг) составило As (0,4), Cd (0,39), Cu (0,83), Sn (1,42), что в 2-4 раза выше контроля, тогда как в растениях п.Новокронштадтка концентрация As (0,57 мг/кг) и Си (0,40 мг/кг), что в 3 и в 2 раза, соответственно, превышает контроль (Кн <0,05).
Таким образом, данные исследования удельной активности естественных радионуклидов и концентрации тяжелых металлов в системе «почва-растение» свидетельствуют, токсиканты переходят из почвы в растения, где их концентрация значительно превышает предельный уровень. Использование данной территории для выпаса скота крайне нецелесообразно.
Содержание природных и искусственных радионуклидов в продуктах животноводства.
Исследование концентрации радионуклидов и тяжелых металлов показало, что в пробах мяса КРС п. Аксу и пригородной части г. Степногорска удельная активность 238U составила 2,0 Бк/кг, что в 1,5 раза превышает контрольный уровень (1,3 Бк/кг). Содержание 323Th в пробе мяса п. Заводской в 350 раз, п. Аксу и пригородной части г. Степногорска в 500 раз превышает уровень, указанный в литературных данных. Концентрация 226Ra в пробе мяса п. Заводской и пригородной части г. Степногорска в 150 раз, п. Аксу в 100 раз выше контрольного уровня (0,004 Бк/кг). Удельная активность Рb в пробах мяса в п. Заводской и пригородной части г. Степногорска в 3 раза превышает контрольный уровень (0,9 Бк/кг). Таким образом, для проб мяса наиболее характерно резкое накопление долгоживущих изотопов 226Ra и 323Th. Был проведён расчет дозы облучения, на основе потребляемой человеком мясной продукции. Результаты проведённого расчета представлены в таблице 5.
Таблица 5. Доза облучения человека от потребляемой мясной продукции
| Название населённого пункта | 238U (мЗв/год) | 226Ra (мЗв/год) | 210Рb (мЗв/год) | 323Th (мЗв/год) | (мЗв/год) |
| г. Степногорск | 0,016 | 0,064 | 0,58 | 0,065 | 0,725 |
| п. Заводской | 0,014 | 0,061 | 0,55 | 0,042 | 0,667 |
| п. Аксу | 0,018 | 0,038 | 0,14 | 0,061 | 0,257 |
| Норма | 0,30 |
В мясе и костной ткани КРС в значительных концентрациях обнаружены естественные радионуклиды: 238U до 1,5 раз, 323Th до 500 раз, 226Ra до 150 раз, 210Рb до 3 раз превышают контрольный уровень. Количество исследованных тяжелых металлов в пробах мяса КРС из п. Аксу и пригородной части города Степногорска от 2 до 176 раз, из п. Заводской от 5 до 1095 раз превышает контрольный уровень.
Однако, исследования качества мясной и молочной продукции по населённым пунктам Акмолинской области (2010-2011 гг.) показали, что данные продукты по содержанию радионуклидов являются вполне экологически чистыми. Это говорит о том, что на участках, удалённых от промышленной зоны СГХК более чем на 30 км, качество продуктов животноводства и растениеводства соответствует норме. Доза облучения населения, связанная с употреблением пищевых продуктов, составляет 0,15 мЗв/год.
Влияние приземной объемной активности долгоживущих альфа-излучателей (ДЖАИ), содержащихся в пыли хвостового материала на работников хвостохранилища и население
Проведённые исследования показали, что годовая эффективная доза облучения работников плавучей насосной станции за счет поступления ДЖАИ в органы дыхания (D2) при пределе дозы (ПД) равна 20 мЗв/год; предел годового поступления (ПГП) равен 1920 Бк, составляя лишь 5,410-3 мЗв/год при пределе дозы персонала группы А, равном 20 мЗв/год. При северном направлении ветра приземные объемные активности ДЖАИ на северной окраине п. Аксу составили 186,3 мкБк/м3. Годовая эффективная доза облучения населения на южной границе СЗЗ хвостохранилища и северной окраине поселка Аксу составила 18,010-3 мЗв/год и 7,010-3 мЗв/год.
Приземные объемные активности ДЖАИ на северо-западной окраине п.Заводского и на южной границе СЗЗ при северо-западном направлении ветра составили соответственно 232,3 и 471,3мкБк/м3. Годовая эффективная доза облучения ДЖАИ населения на северо-западной окраине п.Заводской при стандартном объеме вдыхаемого воздуха 4,1103 м3/год и пределе дозы (ПД) облучения 8,1103м3/год; ПД = 1мЗв/год; ПГП=96Бк составил 8,2103мЗв/год.
В целом по всем подразделениям ТОО СГХК случаев превышения ПДП радионуклидов в организме персонала не отмечено.
4. Экологическая реабилитация хвостохранилищ с радиоактивными отходами
Рекультивация указанных земель в ближайшее время не целесообразна, так как после ее проведения почвы будут загрязняться радионуклидами при ветровой эрозии подсохших пляжей урановых хвостов на первой и второй картах хвостохранилища.
- Решение задачи по захоронению урановых хвостов можно осуществить, используя метод гидронамыва нерадиоактивными отходами медно-молибденовых руд, перерабатываемых на ГМЗ СГХК. Противорадиационный экран намывается на подсохшие поверхности пляжей урановых хвостов тонкими слоями. Он уменьшит мощности доз до 12 мкР/ч и одновременно выполнит роль противофильтрационных экранов, что предотвратит загрязнение подземных вод, распространение фильтрации хвостовых вод из чаши хвостохранилища и пыление хвостов, загрязняющее атмосферу и почвенно-растительный покров и грунты.
В результате реализации предлагаемого решения радиационная обстановка в районе расположения хвостохранилища улучшится. Общая доза облучения населения ближайших поселков, обусловленная воздействием хвостохранилища, сократится на 15% (пос. Аксу) и 36% (пос. Заводской).
Предлагаемая технология дает возможность привести карты хвостохранилища в экологически безопасное состояние в течение ближайших 5 лет и обеспечить складирование хвостов развивающегося медно-молибденового и уранового производства на длительный период без отчуждения новых земель. Состав хвостов переработки медно-молибденовых руд не токсичен, не радиоактивен, что вполне позволяет их использование для создания противорадиационного укрытия. Ориентировочная стоимость реконструкции и рекультивации действующего хвостохранилища (в ценах 2011 года) составляет 66 млн. долларов США.
Таким образом, проведённые исследования выявили основные загрязнители территорий, прилегающих к ГМЗ ТОО «СГХК». Предложен метод экологической реабилитации хвостохранилища способом гидронамыва нерадиоактивных отходов медно-молибденового производства, который позволит стабилизировать экологическое состояние исследуемых территорий.
ВЫВОДЫ
1. Мощность дозы гамма-излучения в хранилищах радиоактивных отходов значительно превышает нормативные значения радиационного фона. В ближайших к хвостохранилищу населённых пунктах мощность дозы гамма-излучения находится в пределах фоновых значений 0,3 мкЗв/ч. Исключение составляют аномальные участки в п.п. Аксу и Заводской и участок с северной стороны г. Степногорска, где МЭД – излучения выше средних значений по Республике Казахстан.
2. Максимальная удельная радиоактивность радия – 226 в хвостах составила 11140 Бк/кг, что в 30 раз превышает ПДК. Максимальная приземная концентрация радона в атмосферном воздухе поселков Аксу и Заводской не превышает 10-12 Бк/м3, а среднегодовая с учетом всех метеорологических факторов – 1,5-2,0 Бк/м3.
3. В поверхностных водах озер Маныбай и Сулукамыс концентрация мышьяка и молибдена выше ПДК. Уровень загрязнения ураном находится в пределах допустимых значений. Использование такой воды для хозяйственных нужд сопряжено с риском накопления радионуклидов и тяжёлых металлов в организме человека и животных.
4. Значение суммарной альфа-активности в почвах СЗЗ хвостохранилища и прилегающих населённых пунктов превышает фоновые более чем в 30 раз. Концентрация Мо, As выше среднего фонового содержания в регионе.
5. В пробах растений концентрация 238U, 210Ро, 226Rа, 230Th, 210Рb превышает показатели условно-контрольного участка. В пробах растений, из окрестностей пос. Шантобе и пос. Новокронштадтка содержание As, Cd, Cu и Sn в 2-4 раза выше контроля.
6. В мясе и костной ткани крупного рогатого скота в п.п. Заводской, Аксу и пригородной части г. Степногорска выявлены значительные концентрации естественных радионуклидов. Однако, на участках, удалённых от загрязнённой территории на расстояние более 30 км, качество овощной, зерновой и животноводческой продукции по радиационным показателям соответствует норме.
7. Среднегодовая эффективная эквивалентная доза (ЭЭД) облучения за счет радона, обусловленная его эксхаляцией с хвостохранилища у работников ГМЗ и жителей близлежащих населённых пунктов, составляет 0,1-0,2 мЗв – около 10-20% ЭЭД, рекомендованной международной комиссией по радиологической защите в качестве безопасного уровня для населения.
8. При экологической реабилитации хвостохранилища методом гидронамыва нерадиоактивных отходов медно-молибденового производства, территория СЗЗ рекультивируется. При этом удельная суммарная альфа-активность грунта в слое 0-0,25 м не превышает 1200 Бк/кг, мощность дозы над поверхностью захороненного хвостохранилища на высоте 1 м не превышает 20 мкР/ч сверх естественного фона, эксхаляция радона –1 Бк/ (см2 /с).
Список работ опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях рекомендованных ВАК РФ
1. Софронова Л.И., Хусаинов А.Т. Проблемы обеспечения радиационной безопасности в уранодобывающих регионах Северного Казахстана // Вестник Тюм ГУ (Тюмень), 2011. № 4, С. 91-94.
2. Софронова Л.И., Хусаинов А.Т. суммарная удельная альфа-активность радионуклидов в отложениях урановых хвостов на Степногорском гидрометаллургическом заводе // Аграрный вестник Урала (Екатеринбург), 2011. № 10, С.41-43.
Иные научные публикации
3. Софронова Л.И., Шарипов С.М., Дюсембинов Д.С. Улучшение экологической обстановки северного региона путём утилизации отходов промышленности // Глобализация и развитие современного общества: Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. – Кокшетау, Астана. 2009. С.311-314.
4. Хусаинов А.Т., Софронова Л.И., Сарсенова А.А. К вопросу использования отхода промышленности фосфогипса для мелиорации солонцовых почв Казахстана // Сейтеновские чтения: Мат-лы V Междунар. науч.-практ. конф.– Кокшетау. 2010. С.312-314.
5. Софронова Л.И., Хусаинов А.Т. Проблемы захоронения радиоактивных отходов уранодобывающей промышленности Республики Казахстан // Современное состояние, проблемы и перспективы развития особо охраняемых природных территорий РК: Мат-лы регион. науч.-практ. конф. - Кокшетау, Бурабай, 2010. С.120-123.
6. Софронова Л.И., Хусаинов А.Т. Влияние урановых хвостохранилищ Степногорского ГМЗ на загрязнение поверхностных вод // Вестник Академии «Кокше» (Кокшетау), 2011. С.13-16
7. Софронова Л.И., Дюсембинов Д.С., Шайлятов Б.К. Мониторинг состояния подземных вод на хвостохранилище Степногорского ГМЗ // Вестник Академии «Кокше» (Кокшетау), 2011. С.22-24.
8. Софронова Л.И., Хусаинов А.Т., Абрамова С.А. Проблемы загрязнения окружающей среды отходами уранодобывающих и перерабатывающих предприятий в Республике Казахстан // Валихановские чтения-15. Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф.– Кокшетау, 2011. Т.6 С. 417-419.
9. Софронова Л.И., Хусаинов А.Т., Ташметов К.К. Экологическая оценка радиационной обстановки в Акмолинской области // Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф.– Кокшетау, 2012. С. 361-366.
