Radiation-ecological evaluation of rock dumps in the south zone of the Elkon uranium mine region (the Southern Yakutia)

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Исследования проводились на территории зоны Южная в Эльконском ураново-рудном районе (ЭУРР), расположенном в центральной части Алданского нагорья на территории Южной Якутии в пределах среднетаежной подзоны мерзлотно-таежной области бореального пояса Восточной Сибири. В состав зоны Южной входят 6 урановых месторождений ‒ Элькон, Эльконское плато, Курунг, Непроходимое, Дружное и Минеевское [5]. В геоморфологическом отношении ЭУРР приурочен к Эльконскому горсту, представляющему собой выступ кристаллических пород фундамента, с которого полностью удалены осадочные отложения.

Кристаллический фундамент территории сложен нижне- и верхнеархейскими гнейсами, кристаллическими сланцами, кварцитами и гранитоидами. В ЭУРР выявлено несколько десятков урановых месторождений и рудопроявлений. Их объединяет принадлежность к единой золото-урановой формации, уран и золото которой связаны с калиевыми метасоматитами зон активизации древних разломов Центрального Алдана [5, 18]. Браннерит – основной рудный минерал, распределен в руде неравномерно [15, 23].

Значительные площади природных ландшафтов в исследуемом районе нарушены в ходе проведения геологоразведочных работ на радиоактивное сырье. Основная часть крупномасштабных геолого-поисковых работ была проведена здесь в последней трети ушедшего ХХ в. По данным Госатомнадзора Дальневосточного округа РФ, в процессе детальной геологической разведки было извлечено из недр и складировано на дневную поверхность в виде отвалов более 1 млн т горно-рудной массы. При этом в орографическом отношении большая часть данных отвалов приурочена к ложбинам стока и днищам долин горных рек. Общее количество урана, содержащегося в данной рудной массе, составляет около 2000 т [24].

Цель статьи ‒ изучение условий размещения радиоактивных отвалов горных пород зоны Южная в Эльконском ураново-рудном районе и определение их радиационных параметров, как источников техногенного загрязнения почвенно-растительного покрова и поверхностных вод, а также оценка опасности отвалов для населения.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Объектами исследований являлись отвалы горных пород разной степени радиоактивности, образовавшиеся в зоне Южная в ходе широкомасштабных и детальных геологоразведочных работ [27]. Всего был изучен 31 отвал, которые расположены на 8 техногенных участках шести вышеуказанных урановых месторождений в пределах Эльконского горста (рис. 1).

 

Рис. 1. Размещение радиоактивных отвалов горных пород зоны Южная в Эльконском ураново-рудном районе на территории Южной Якутии.

 

Горст образовался на месте крупной синклинальной структуры северо-западного направления. Это складчато-глыбовое ступенчатое сооружение, максимальная высота которого 1498 м (голец Медвежий), ограничено со всех сторон разломами. На исследуемой территории в основном можно выделить два главных типа рельефа – эрозионно-тектонический среднегорный рельеф и эрозионно-аккумулятивный рельеф речных долин и террас [4]. Климат исследуемого района может быть охарактеризован как очень континентальный, холодный и супергумидный. Коэффициенты континентальности и увлажнения по Н.Н. Иванову соответственно равны 224 и 1.9. Годовое количество осадков на изучаемой территории составляет 635 мм, а испаряемость – 336 мм, при этом 299 мм выпадающих атмосферных осадков удаляются в виде поверхностного и внутригрунтового стока [18]. Согласно флористическому районированию [20], исследуемая территория входит в состав Алданского района. Здесь в горах выражена биогеоценотическая поясность, начиная с высоты 650-800 м над ур. м. появляются горные леса, высокогорные редины и редколесья, а выше в подгольцовом поясе преобладают кедровостланиковые сообщества и курумники.

При проведении работ применялись общепринятые географические методы – сравнительно-географический и геохимический [3], а также комплекс различных радиоэкологических методов исследования [2]. Так мощность экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения определялась с помощью радиометра СРП-68-01 по методике, принятой в геологии и радиационной экологии [10]. При этом измерение МЭД радиометром проводилось, как на высоте 1 м от излучающей поверхности, так и вблизи ее в пределах 0.1 м. Оценка величины мощности дозы гамма-излучения производилось по среднеарифметическому значению 5 измерений в каждой точке обследования (табл. 1).

 

Таблица 1. Статистические показатели измерения МЭД (n=5) гамма-излучения на поверхности отвалов исследуемых месторождений

№	Отвал	lim	X±Sx	V
Участок Элькон (Э), месторождение Элькон
1	Э1	25-80	46±9	46
2	Э2	23-40	29±3	24
3	Э3	21-38	26±3	26
Участок Акин (А), месторождение Эльконское плато
4	А1	210-2150	896±344	86
5	А2	180-1000	580±153	59
6	А3	104-540	322±83	58
7	А4	54-250	110±37	74
8	А5	62-210	100±29	64
9	А6	39-71	52±6	26
10	А7	34-60	43±4	23
Участок Курунг 1 (К1), месторождение Курунг
11	К11	660-1600	882±181	46
12	К12	200-740	508±119	52
13	К13	46-250	140±36	57
14	К14	46-100	74±11	33
15	К15	56-200	120±23	43
16	К16	26-56	44±5	27
17	К17	36-110	72±13	39
18	К18	40-220	115±30	58
Участок Курунг 2 (К2), месторождение Курунг
19	К21	11-25	16±2	36
20	К22	27-40	35±3	20
21	К23	10-13	11±1	11
Участок Непроходимый 1 (Н1), месторождение Непроходимое
22	Н11	21-320	152±55	82
23	Н12	30-175	70±27	85
24	Н13	34-420	167±70	93
Участок Непроходимый 2 (Н2), месторождение Непроходимое
25	Н21	40-68	52±5	21
26	Н22	52-280	109±44	90
27	Н23	52-115	86±12	30
Участок Русская (Р), месторождение Дружное
28	Р1	72-157	119±15	29
29	Р2	54-322	157±45	64
30	Р3	22-28	25±1	10
Участок Минеевский (М), месторождение Минеевское
31	М	28-157	97±21	50

Примечание. Статистические показатели: lim – пределы изменения содержаний, мкр/час; X±Sx – среднее и его ошибка, мкр/час; V – коэффициент вариации, %.

 

В работе использовались как геохимический (миграция радионуклидов), так и радиоэкологический (радиоактивное загрязнение) подходы [19]. Поэтому содержание радионуклидов ²³⁸U, ²²⁶Ra и ²³²Th с длительным периодом полураспада (соответственно 4.5·10⁹, 1.6·10³ и 1.4·10¹⁰ лет) в данной статье приводится в массовых долях (мг/кг, г/л), а ²²²Rn с существенно более коротким периодом полураспада (3.8 сут) – в единицах радиоактивности, т.е. Бк/л. В изучаемых образцах горных пород уран, торий и калий определяли γ-спектрометрическим методом на многоканальном анализаторе «Прогресс-Гамма» со сцинтилляционным детектором NaJ(Tl) размером 63х63 мм, с 7.3% разрешением по γ – линии ¹³⁷Cs (666 Кэв). При этом ²³⁸U определяли по дочернему ²²⁶Ra. Проведены γ-спектрометрические измерения в сосудах Маринели объемом 1 л. Обработку γ-спектров осуществляли матричным методом с помощью программного обеспечения «Прогресс» [16], максимальная погрешность измерения не более ±30%. Определение содержания урана в почвах осуществляли рентгеноспектральным методом на приборе АРФ-6М, а в поверхностных водах ‒ лазерно-люминесцентным методом на флюорометре АУФ-101 «Ангара» [26]. Радий в водах определяли эманационным методом на приборе «Альфа-1М» [21]. Чувствительность определения урана в почвах ‒ 2 мг/кг при погрешности определения ±10%, а урана и радия в воде ‒ соответственно 2·10^-8 и 2·10^-12 г/л, при погрешности анализов ±15%. Радонометрия проводилась посредством измерения объемной активности радона (ОАР) в изучаемых поверхностных водах с помощью радиометра типа РРА-01М-01 по методике [17]. При этом погрешность определения ОАР максимально составляла 30-40%.

Оценку загрязнения поверхностных вод и почв проводили в зоне техногенного влияния отвалов горных пород участка Курунг 1 месторождения Курунг зоны Южная на примере руч. Пропадающего и аллювиальных почв, сформированных в его пойме на различном расстоянии от источников радиоактивного загрязнения. При этом значения МЭД гамма-излучения вдоль русла ручья определяли по пикетам через каждые 50 м, вплоть до устья (рис. 2).

 

Рис. 2. Фрагмент космического снимка участка Курунг зоны Южная.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Гамма-фон Алданского щита изменяется в широких пределах от 5 до 70 мкР/ч, т.е. от минимальных до максимальных значений в 14 раз. При этом средние значения гамма-фона исследуемой территории колеблются в пределах 5-50 мкР/ч, т.е. в пределах одного порядка величин. Наименьшие средние значения МЭД 5-6 мкР/ч были зафиксированы на поверхности основных интрузивных пород (габбро, диабазы), а максимальные – 50 мкР/ч, характерны для пегматитов, и в особенности для аляскитовых гранитов [24].

В табл. 1 приведены статистические показатели измерения гамма-фона исследуемых техногенных ландшафтов, полученные для 31 отвала законсервированных горных выработок (штольни и шахты). Гамма-фон на поверхности отвалов изменяется от 11 до 2150 мкР/ч. Наиболее активные отвалы расположены в бассейне р. Курунг, на участках с условными названиями Акин и Курунг 1. На территории этих участков в отдельных точках гамма-фон достигал до 3000 мкР/ч. Учитывая то, что средние значения гамма-фона на поверхности радиоактивных отвалов зоны Южная изменяются в пределах 11-896 мкР/ч, а на территории Алданского щита – соответственно 5-50 мкР/ч, необходимо констатировать, что значения МЭД на отвалах в среднем в 2-18 раз выше, чем в условиях регионального фона. Отметим также, что поскольку естественный радиационный фон на территории России, измеренный на открытой местности, варьирует, как правило, в пределах 5-20 мкР/ч [14], радиационный фон, зарегистрированный на поверхности отвалов и за их пределами выше этих значений, можно считать повышенным.

Как указано выше, средние значения гамма-фона на исследованных отвалах варьируют значительно, на это также указывают значения коэффициентов вариации (V), которые изменяются от 4 до 93%, т.е. кратно. При этом только на 10 отвалах из 31 (32%) V<33%, а на 19 или на большей части отвалов (68%) V>33%, т.е. вариабельность гамма-фона в большей степени оказалась высокой (см. табл. 1).

Касаясь оценки регионального радиогеохимического фона в пределах ЭУРР, необходимо отметить, что наиболее высокие концентрации урана и тория свойственны для различных типов гранитоидов и милонитов, наименьшие отмечаются в слабо гранитизированных разностях гнейсов и кристаллических сланцев. При ультраметаморфизме отмечена устойчивая тенденция возрастания содержания урана в ряду гранитоидных пород: чарнокиты – гранулиты и гнейсограниты – аляскитовые граниты – кварц-полевошпатовые метасоматиты и бластомилониты [6].

Результаты лабораторного гамма-спектрального анализа показали, что содержание радионуклидов в мелкоземе отвалов горных пород изменяется в широких пределах: урана (по радию) от 2 до 1888 мг/кг, тория – 2-80 мг/кг, а калия от 0.8 до 4.5 мг/кг (табл. 2). При этом особенно изменчивы концентрации урана, почти в пределах трех порядков величин (в 1000 раз). Средние содержания урана в горных породах Эльконского ураново-рудного района в условиях регионального фона составляют 0.9-5.8 мг/кг (изменяются в 6 раз), а породах отвалов средние содержания U увеличиваются в 2-326 раз. Максимальные фиксируемые концентрации урана в породах отвалов зоны Южная (1900 мг/кг) соответствуют верхнему пределу средних содержаний данного элемента в рудах ЭУРР (1200-1800 мг/кг) [5]. Концентрация тория в породах отвалов ‒ 2-80 мг/кг (изменяется в 40 раз), но не превышает пределы колебаний его концентраций регионального фона (1.5-134.0 мг/кг) в горных породах в пределах исследуемого района [6].

 

Таблица 2. Содержание и эффективная удельная активность радионуклидов в мелкоземе отвалов горных пород исследуемых месторождений

№ п/п	Отвал	мг/кг			Аэфф, Бк/кг
		40К	238U	232Th
Участок Элькон (Э), месторождение Элькон
1	Э1	1.7	208	8	2405
2	Э2	3.9	34	7	569
3	Э3	3.1	5	9	194
Участок Акин (А), месторождение Эльконское плато
4	А1	-	1637	59	20441
5	А1	-	724	24	9029
6	А2	2.3	120	5	1537
7	А2	-	906	25	11273
8	А3	2.3	285	13	3633
9	А3	3.0	322	15	4117
10	А3	2.2	140	8	1871
11	А4	1.4	191	12	2448
12	А5	1.1	81	8	1066
13	А6	4.4	39	3	599
14	А7	3.5	37	3	280
Участок Курунг 1 (К1), месторождение Курунг
15	К11	-	205	2	2531
16	К11	1.4	695	8	8626
17	К11	-*	1888	80	23640
18	К12	2.4	290	19	3728
19	К12	3.9	596	16	7516
20	К12	0.8	776	18	9658
21	К13	2.8	45	8	668
22	К13	2.8	94	10	1298
23	К13	3.6	554	27	7049
24	К13	1.8	586	25	7384
25	К14	1.8	193	11	2477
26	К15	1.2	351	25	4478
27	К16	2.3	38	16	611
28	К17	1.3	16	3	245
29	К18	2.1	62	2	827
Участок Курунг 2 (К2), месторождение Курунг
30	К21	1.1	2	3	68
31	К22	1.1	3	3	77
32	К23	2.8	13	3	248
Участок Непроходимый 1 (Н1), месторождение Непроходимое
33	Н11	1.1	8	16	210
34	Н12	1.1	267	17	3372
35	Н13	3.4	75	5	1038
Участок Непроходимый 2 (Н2), месторождение Непроходимое
36	Н21	4.5	63	9	939
37	Н22	2.0	15	4	257
38	Н23	-	388	21	4881
Участок Русская (Р), месторождение Дружное
39	Р1	3.7	58	27	951
40	Р2	3.7	338	22	4369
41	Р3	2.0	3	10	697
Участок Минеевский (М), месторождение Минеевское
42	М	4.3	93	11	1314

^*Здесь и далее: прочерк – содержание не определено.

 

Концентрации тория и калия в мелкоземе отвалов варьируют незначительно, и в среднем соответствуют их уровню кларковых значений в горных породах. Тогда как содержание урана в породах отвалов, может превышать его кларковые значения в горных породах на несколько порядков величин. Из полученных данных ясно, что основным источником, создающим гамма-фон на поверхности отвалов, является гамма-излучение урана и его продуктов распада. Поэтому в отвалах для точек с наиболее высокими значениями гамма-фона характерны и более высокие концентрации урана. Последнее также подтверждается рассчитанными коэффициентами корреляции для содержания ²³⁸U, ²³²Th и ⁴⁰К в породах отвалов и гамма-фоном, которые соответственно составили 0.920, 0.684 и 0.141. При этом для ²³⁸U и ²³²Th коэффициенты корреляции оказались статистически достоверными (n=31, р=0.95, r_st=0.349). Таким образом, основными источниками гамма-фона на поверхности отвалов являются в большей степени изотопы U и Th. Исследуемые отвалы также характеризуются высококонтрастным радионуклидным составом, при этом в пределах площади одного отвала концентрация урана может изменяться максимально в 13 раз (отвал К13), а тория – в 40 раз (отвал К11) (см. табл. 2).

Кроме измерений гамма-фона и определения концентраций радиоактивных элементов в отвалах, также оценивали эффективную удельную активность радионуклидов по формуле, принятой в нормах радиационной безопасности (НРБ-99/2009)¹]:

А_эфф= А_Ra+ 1.3А_Th+ 0.09А_K,

где А_Ra и А_Th – удельные активности ²²⁶Ra и ²³²Th, находящихся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого рядов, А_К – удельная активность ⁴⁰К (Бк/кг).

Эффективная удельная активность в мелкоземе обследованных отвалов изменяется от 68 до 23640 Бк/кг. В большинстве радиоактивных рудных отвалов процентное отношение порядка 1-5% эффективной удельной активности радионуклидов приходится на долю ⁴⁰К и ²³²Th. Отметим, что, как и предполагалось, наиболее высокие значения А_эфф характерны для отвалов, расположенных в бассейне р. Курунг зоны Южной, характеризующихся также наиболее высокими значениями гамма-фона.

Интегрально оценивая влияние радиоактивных отвалов на состояние окружающей среды в ЭУРР, необходимо констатировать, что по масштабам оно сопоставимо с таковым, отмечаемым в Центральной Азии, на территории Киргизии, Таджикистана и Узбекистана, где добыча урана ведется с 1943 г., и накоплены в отвалах большие объемы радиоактивных горных пород [8, 9, 11]. При этом по максимальным значениям МЭД отвалы горных пород ЭУРР приближаются к характерным для отвалов урановых месторождений Торгойской группы и Янгиабадского рудного поля, а по параметрам А_эфф – к месторождениям Торгойской группы и месторождению Учкудук (табл. 3). Вместе с тем, учитывая природные условия исследуемого района (горный крутосклоновый рельеф, холодный и гумидный климат), необходимо отметить, что масштабы и степень радиоактивного загрязнения основных компонентов природных ландшафтов в ЭУРР будут более значительными, чем в Центральной Азии.

 

Таблица 3. Некоторые радиационные параметры отвалов горных пород урановых месторождений России и Зарубежья

№ п/п	Регион, страна	Месторождения	Параметры		Источник
			МЭД, мкР/ч	Аэфф, Бк/кг
Россия
1	Северо-Восточная Якутия	Месторождения Томторской группы	25-227	300-2100	[26]
2	Юго-Западная Якутия	Месторождения Торгойской группы	40-1400	370-14514	[14]
3	Южная Якутия	Месторождения Эльконской группы	11-896 (3000)*	194-23640	Табл.1, 2
Центральная Азия
4	Узбекистан	Месторождения Янги-абадского рудного поля	250-300 (1500)	До 7400 и более	[12]
5	Узбекистан	Месторождение Учкудук	40-300	До 19000	[29]
6	Кыргызстан	Урановая провинция Майлуу-Суу	30-60 (1000)	-	[8, 10]

*В скобках отдельные максимальные значения МЭД.

 

В соответствии с известным руководством, все источники минерального сырья, содержащие природные радионуклиды, по степени радиационной опасности подразделяются на 4 класса². Согласно этой классификации, 38.7% всех обследованных отвалов зоны Южная попадают в I класс, 19.4% и 16.1% соответственно в классы II и III, а остальные 25.8% – в класс IV. При этом из 31 отвала 13 (или 42%) попадают по средним значениям эффективной удельной активности естественных радионуклидов в класс опасных и особо опасных (табл. 4).

 

Таблица 4. Ранжирование отвалов исследуемых месторождений по степени их радиационной опасности

№ п/п	Участок	Класс радиационной опасности
		I	II	III	IV
1	Элькон, месторождение Элькон	Э2, Э3		Э1
2	Акин, месторождение Эльконское плато	А6, А7	А5	А3, А4	А1, А2
3	Курунг 1, месторождение Курунг	К16, К17	К18	К14	К11, К12, К13, К15
4	Курунг 2, месторождение Курунг	К21, К22, К23
5	Непроходимый 1, месторождение Непроходимое	Н11	Н13	Н12
6	Непроходимый 2, месторождение Непроходимое	Н22	Н21		Н23
7	Русская, месторождение Дружное	Р3	Р1		Р2
8	Минеевский, месторождение Минеевское		М

 

В условиях горного рельефа и гумидного климата исследуемой территории происходят интенсивный вынос ²³⁸U и продуктов его распада из отвалов горных пород по миграционным потокам и значительное радиоактивное загрязнение различных компонентов природных ландшафтов. Проиллюстрируем это на примере поверхностных вод руч. Пропадающего, дренирующего радиоактивные отвалы участка Курунг 1 месторождения Курунг зоны Южная (см. рис. 2). Пробы воды ручья отбирались как выше, так и ниже по его течению от радиоактивных отвалов на фиксированных расстояниях (500 м) от источников загрязнения. Помимо этого, отбирались также пробы вод рек Курунга, Элькона и Алдана на естественных ландшафтах, находящихся вне зон техногенного загрязнения.

Исследуемые радионуклиды в процессе водной миграции по-разному отражают масштабы и степень техногенного загрязнения в зоне влияния радиоактивных отвалов (табл. 5). Так U в максимальной концентрации здесь обнаружен в 500 м, а Ra – в 1000 м от начала отвалов. В то время как Rn в максимальном количестве зафиксирован в самом начале отвалов. Техногенная концентрация U в водах руч. Пропадающего (Кпр=11-100) численно сопоставима с отмечаемой для Rn (Кпр=2-198). В наименьшей степени в водах в зоне загрязнения увеличивается содержание Ra (Кпр=3.7-7.8). Кпр расчитывали как отношение содержания радионуклида в точке обследования в зоне влияния радиоактивных отвалов техногенного ландшафта к минимальной концентрации последнего, отмечаемой в водах естественных ландшафтов.

 

Таблица 5. Содержание радионуклидов в поверхностных водах техногенных и естественных ландшафтов Южной Якутии

N п/п	Место отбора проб	U, n·10-7 г/л	Ra, n·10-12 г/л	Rn, Бк/л	Ra/U
Техногенный участок Курунг 1
1	Руч. Пропадающий, начало отвалов	140* 78	2.2 3.7	256.8 198	1.6·10-7
2	Там же, 500 м ниже отвалов	180 100	2.6 4.3	44.8 34	1.4·10-7
3	Там же, 1000 м ниже отвалов	93 52	4.7 7.8	10.7 8	5.0·10-7
4	Там же, 1500 м ниже отвалов	20 11	-	2.5 2	-
Естественные ландшафты
5	Руч. Пропадающий, 500 м выше начала отвалов	1.8	2.0	-	110·10-7
6	Р. Курунг, среднее течение	3.3	0.7	3.5	21·10-7
7	Р. Элькон, нижнее течение	2.3	0.6	1.3	25·10-7
8	Р. Алдан, г. Томмот	4.6	0.6	1.5	13·10-7

^*Над чертой приведено значение концентрация радионуклида, под чертой – значение коэффициента превышения над фоновым содержанием (Кпр).

 

За фоновые концентрации радионуклидов приняты следующие их содержания: для U – 1.8·10^-7 г/л, Ra – 0.6·10^-12 г/л, Rn – 1.3 Бк/л. Отмечено уменьшение значений отношения Ra/U в 10-20 раз в водах техногенных ландшафтов по сравнению с естественными, в связи с увеличением в них подвижности U по сравнению с Ra. Это в целом может рассматриваться как негативное обстоятельство по отношению к гидробиоте и водной растительности в связи с высокой токсичностью урана.

Как видно на всем обследованном авторами 1.5 км отрезке руч. Пропадающего вплоть до его устья фиксируется влияние техногенного загрязнения, и концентрации радионуклидов здесь все еще не соответствуют их фоновому уровню (см. табл. 5). Последнее также подтверждается замерами гамма-фона, проведенными вдоль русла ручья (рис. 3). Здесь водное рассеяние радионуклидов хорошо фиксируется гамма-съемкой на низкой пойме и в русле ручья на удалении от отвалов вплоть до 2 км.

 

Рис. 3. Гамма-фон в зоне техногенного рассеяния радионуклидов руч. Пропадающий.

 

В период промышленного освоения ЭУРР будет применяться технология подземного скважного выщелачивания для извлечения урана из руд, запасы которого здесь составляют около 350 тыс. т. При этом проектная производительность мощного Эльконского гидрометаллургического комбината (ГМК) будет составлять 5000 т урана в год [12]. Учитывая то, что здесь глубина распространения отрицательных температур превышает 600 м от поверхности, нужно также предполагать большие масштабы и высокую степень радиоактивного загрязнения не только поверхностных, но также и подземных вод.

В свою очередь воды руч. Пропадающего являются источником радиоактивного загрязнения аллювиальных почв, которые здесь формируются на низкой пойме. Почвы – это центральные блоки ландшафтов, аккумулирующие техногенные загрязнения, в том числе и радиоактивные. Поэтому оценка содержания и распределения радионуклидов в почвах техногенных ландшафтов в сравнении с фоновыми незагрязненных территорий позволяет надежно и четко фиксировать как степень, так и одновременно характер их радиоактивного загрязнения по основным потокам рассеяния радионуклидов.

Интенсивность накопления урана в почвах оценивалась на основе его средневзвешенного значения, отнесенного к мощности отдельных почвенных горизонтов (слоев) и содержания в них данного радионуклида. В качестве фонового значения для почв принято содержание урана равное 3 мг/кг. Внутрипрофильное распределение урана во всех трех почвенных разрезах неравномерное, что связано со слоистостью состава и свойств, которая является генетическим признаком пойменных (аллювиальных) почв. Причем, в почве разреза 2Г-06 отмечается два почти равнозначных по содержанию максимума в распределении ²³⁸U на глубинах 4-14 и 42-52 см. В почве разреза 1Г-06 распределение этого радионуклида еще более сложное: основной максимум (467 мг/кг) выделяется на глубине 1-4 см, затем меньший по значению пик (121 мг/кг) ‒ на глубине 9-11 см, и, наконец, еще один пик (89 мг/кг) ‒ на глубине 55-65 см. В почвенном профиле разреза 6ЭГ-03 зафиксирован всего один пик содержания урана на глубине 8-11 см в горизонте В над погребенным горизонтом АВ. Интенсивность накопления ²³⁸U в исследуемых аллювиальных почвах падает по мере удаления от радиоактивных отвалов, что полностью подтверждается значениями коэффициента превышения над фоновым содержанием (Кпр). Так, если на расстоянии 500 м от отвалов (разр. 2Г-06) Кпр=211, то в 1350 м (разр. 1Г-06) Кпр=29, а в почве разр. 6ЭГ-03 на расстоянии 8 км от источника загрязнения отмечается уже только фоновое содержание ²³⁸U (Кпр=1.2). Результаты анализа максимального содержания валового ²³⁸U и почвах техногенных ландшафтов зоны Южная ЭУРР (табл. 6, разр. 2ЭГ-06), необходимо отметить, что оно (1000-1120 мг/кг) в 4 раза и более превышало максимальное количество (259 мг/кг), которое отмечалось в слое 0-20 см почв техногенно-трансформированных ландшафтов Стрельцовского Mo-U рудного поля в зоне влияния предприятия по добыче и переработке урановых руд [1].

 

Таблица 6. Содержание U в аллювиальных почвах Южной Якутии в техногенных зонах на различном удалении от источников радиоактивного загрязнения

Координаты и местоположение № разреза и название почвы	Глубина, см	Горизонт	Содержание U, мг/кг	Кпр
58°40'08.3" N, 126°14'35.6" Е, Н= 662.0 м Пойма руч. Пропадающего, дренирующего отвалы участка Курунг 1, в 500 м от начала отвалов. Разрез 2Г-06, почва: аллювиальная темногумусовая	0-3 4-14 18-28 32-42 42-52	А0А1 А1 ВС ВС [АВ]	524 1000 161 282 1120	175 333 54 94 373
	Среднее *		633	211
58°42'11.8" N, 126°15'29.9" Е, Н= 627.9 м Пойма руч. Пропадающего, в 1350 м от начала отвалов на участке сухого русла данного ручья. Разрез 1Г-06, почва: аллювиальная слоистая	0-1 1-4 4-9 9-11 15-25 35-45 55-65	А0 А1 ВС1 [АВ] С1 С1 С2	425 467 27 121 11 23 89	142 156 9 40 3.7 7.7 30
	Среднее		88	29
58°42'46,0" N, 126°18'16.4" Е, Н= 542.8 м Пойма в долине среднего течения р. Курунг, остров в 8 км от отвалов участка Курунг 1 вниз по течению. Разрез 6ЭГ-03, почва: аллювиальная темногумусовая	0-2 2-8 8-11 11-14 14-19 19-29	А0 А1 В [АВ] ВС СД	2 3 9 6 2 3	0.7 1 3 2 0.7 1
	Среднее		3.7	1.2

*Средневзвешенное значение для почвенного профиля.

 

Исходя из приведенных данных, характеризующих радиационные параметры горных пород отвалов, а также почв и поверхностных вод в техногенных зонах, нужно констатировать, что радиационная обстановка в исследуемом районе крайне напряженная. Хотя в настоящее время этот район является малонаселенным, он часто посещается туристами, охотниками, ягодниками и грибниками из-за его доступности.

До последнего времени здесь не проводились никакие природоохранные и дезактивационные работы, нигде не установлены знаки радиационной опасности. Это особенно актуально в период предстоящего в перспективе промышленного освоения ЭУРР в связи со строительством крупнейшего в нашей стране Эльконского ГМК, ориентированного на производство уранового концентрата для атомной отрасли России. В связи с этим необходимо оздоровление экологической обстановки на исследуемой территории посредством разработки и выполнения специальной программы по реабилитации радиоактивно-загрязненных ландшафтов в ЭУРР. Данная программа должна включать комплекс специальных мероприятий по промышленной переработке наиболее активных и радиационно-опасных отвалов горных пород с целью извлечения урана, а также попутно золота и других элементов, рекультивации и захоронению промышленных отходов в соответствии с нормами и правилами^3,4.

ВЫВОДЫ

1. Основные источники радиоактивного загрязнения почвенно-растительного покрова и поверхностных вод зоны Южная в Эльконском ураново-рудном районе на территории Южной Якутии ‒ 31 отвал горных пород, неравномерно размещенных на общей площади около 500 км² горно-таежных мерзлотных ландшафтов.
2. Отдельные наиболее активные отвалы по своим радиационным параметрам приближаются к радиоактивным рудам. Так, максимальные значения МЭД здесь составляют 1600-2150 мкР/ч, А_эфф – 20441-23640 Бк/кг, а содержание урана – 1637-1888 мг/кг. Ранжирование изучаемых отвалов по степени их радиационной опасности в соответствии с известным критерием А_эфф показало, что 12 отвалов (39%) относятся к категории безопасных, 6 (19%) – к категории потенциально опасных, а 5 и 8 (16% и 26%) – соответственно к категории опасных и особо опасных.
3. Максимальные значения содержания урана, радия и радона в изученных поверхностных водах соответственно составляют 180·10^-7 г/л, 4.7·10^-12 г/л и 256.8 Бк/л, что в 100, 8 и 198 раз превышает их фоновые концентрации в водах естественных ландшафтов. При этом техногенное загрязнение фиксируется, как правило, на расстоянии до 2 км от радиоактивных отвалов горных пород.
4. Интенсивность накопления урана в аллювиальных почвах данного района падает по мере удаления от отвалов, что полностью подтверждается значениями коэффициента относительного превышения над фоновым уровнем (Кпр). Так, если на расстоянии 500 м от отвалов Кпр почвы для U был равен 211, то в 1350 м Кпр – 29, а в 8 км ниже – только 1.2.

Примечания:

¹ Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Гигиенические нормативы. СанПин 2.6.1.2523-09. М.: Центр нормативно-технической информации «Медиа Сервис», 2019. 118 с. http://docs.cntd.ru/document/902170553

² Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения. СанПиН 2.6.1.2800-10. М.: Центр нормативно-технической информации «Медиа Сервис», 2019. 41 с. URL: http://docs.cntd.ru/document/902256355

³ Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. М.: Центр нормативно-технической информации «Медиа Сервис», 2010. 84 с. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293816/4293816468.htm

⁴ Санитарные правила ликвидации, консервации и перепрофилирования предприятий по добыче и переработке радиоактивных руд (СП ЛКП-91). М.: Минздрав СССР, 1991. 68 с. https://docplan.ru/Index2/1/4293777/4293777747.htm

About the authors

A. P. Chevychelov

Institute for Biological Problems in Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences SB RAS

Author for correspondence.
Email: chev.soil@list.ru
Russian Federation, ul. Lenina 41, Yakutsk, 677980

P. I. Sobakin

Institute for Biological Problems in Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences SB RAS

Email: radioecolog@yandex.ru
Russian Federation, ul. Lenina 41, Yakutsk, 677980

A. N. Gorokhov

Institute for Biological Problems in Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences SB RAS

Email: algor64@mail.ru
Russian Federation, ul. Lenina 41, Yakutsk, 677980

References

Supplementary files