Файл: Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы.pdf

гона, криптона, ксенона, а также радон, торон и актинон. Кроме того, к пассивным воздушным мигрантам следует отнести и мелкодисперсные радиоактивные частицы, попадающие в воз­

калий, барий, рубидий, литий, бериллий, цезий, таллий, крем­ ний, фосфор, олово и германий.

Энергичная миграция в кислых и слабокислых водах и низ­ кая подвижность в нейтральных и щелочных водах характерны для радиоизотопов цинка, никеля, свинца, ртути и серебра. Хорошая миграция и в кислых, и в щелочных водах наблю­ дается у изотопов урана, молибдена и рения.

Слабая миграция с образованием химических соединений характерна для циркония, хрома, иттрия, ниобия, редкоземель­

зующих или почти не образующих химические соединения, от­ носятся рутений и родий [3].

тивных мигрантов, характерных для трофических цепочек. В эту

Важной стороной каждого возможного типа миграции, ока­ зывающей существенное влияние на их скорость, является и то, что в основе этих сложных и порой весьма длительных процес­ сов лежит характер взаимоотношений единых и в то же время противоположных по своему содержанию реакций. Так, биоген­ ная аккумуляция (ассимиляция) радионуклидов понижает их миграционный темп, в то время как минерализация органиче­ ских соединений (диссимиляция вещества) расширяет эти миг­ рационные возможности вещества. Аналогично этому растворе­ нию противостоит осаждение — десорбция и т. д.

§ 2. О С О Б Е Н Н О С Т И МИГРАЦИИ В А Т М О С Ф Е Р Е

Тропосферный цикл. Когда радиоактивное облако, образо­ вавшееся при ядерном взрыве или аварии, перемещается дале­ ко от места его возникновения, гравитационное осаждение ча­ стиц приобретает меньшее значение, так как в облаке остаются

только частицы малых размеров, которые можно рассматри­ вать как пассивную коллоидальную примесь в атмосфере.

Разрушению радиоактивного облака и распространению ра­ дионуклидов в тропосфере наряду с горизонтальными и верти­ кальными воздушными потоками способствует вместе с молеку­ лярной диффузией и постоянно действующая атмосферная тур­ булентность.

Схематично можно считать, что концентрация радионукли­ дов в облаке изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния и скорости ветра. Если находящиеся в воздухе ра­ дионуклиды попадают в область дождевого фронта, то значительная их часть может выпасть на землю вместе с дождем.

При воздушном взрыве большой мощности практически все радиоактивные продукты поднимаются выше дождевой облач­ ности, и поэтому раннее выпадение в этом случае обычно не на­ блюдается. Выпадение радиоактивных частиц вместе с дождем из грозовых облаков даже через много часов после взрыва мо­ жет быть причиной серьезного загрязнения местности на рас­ стоянии сотен километров от эпицентра взрыва.

Скорость выпадения радиоактивных продуктов из тропосфе­ ры в любой момент времени приблизительно пропорциональна количеству этих веществ, которое имеется в тропосфере в дан­ ное время. Поэтому важной характеристикой тропосферного вы­ падения является «период половинного оседания». Это период времени, необходимый для оседания половины радиоактивных продуктов взрыва в соответствующем районе земного шара. Если частицы облака на первоначальном этапе поднялись до верхней границы тропосферы, то период половинного оседания равен примерно 2—6 неделям.

Находясь в тропосфере в течение, например, одного месяца, радиоактивные частицы перемещаются в основном восточными ветрами. Большая часть радиоактивных продуктов взрыва вы­ падает в узкой широтной полосе вокруг земного шара, которая охватывает примерно 30°. Наблюдения при испытаниях, осу­ ществленных в зоне экватора, показали, что полоса максималь­ ного тропосферного выпадения смещается от широты места взрыва в сторону полюса [4]. Содержание 9 0 Sr в этих выпаде­ ниях не является величиной постоянной.

Обычно после воздушного взрыва количество 9 0 Sr в атмо­ сфере бывает больше, чем после взрыва, осуществленного на поверхности суши или воды: во-первых, в результате воздуш­ ного взрыва раннее выпадение почти не наблюдается, а, во-вто­ рых, частицы земли или воды, если они попадают в облако» после взрыва, снижают высоту подъема облака. Поскольку вы ­ сота облака с увеличением мощности взрыва возрастает, то1 соответственно повышается и количество 9 0 Sr, попадающее в стратосферу.

Сезонные изменения тропосферных воздушных течений и свя­ занных с этим колебаний метеорологических факторов, как пра­ вило, сопровождаются соответствующими сдвигами в плотно­ сти радиоактивных выпадений. Весеннее повышение влажности воздуха, его запыленность и т. п. обусловливают усиление тро­ посферных выпадений [5, 6]. При этом установлено, что удель­ ная плотность радиоактивных выпадений на поверхность почвы во многом зависит от характера соотношений между количест­ вом радиоактивных аэрозолей, распределенных в слое воздуха, обмываемом дождем, и количеством самих дождевых осадков. Зависимость эта в основном имеет прямо пропорциональный характер. Из-за этих и других явлений, наблюдающихся в ниж­ них слоях воздуха, величина радиоактивного выпадения в одном пункте в разные дни может изменяться в тысячи раз [7].

Весеннее усиление атмосферных выпадений при прочих по­ стоянных условиях объясняется также увеличением в этот пе­ риод крупномасштабных вихревых процессов в нижней страто­ сфере, приводящих к перемешиванию ее воздушной массы с тропосферной и внесению в нее радиоактивных частиц [8].

Продолжительность и дальность миграции радиоактивных веществ, выбрасываемых в атмосферу при различных «радиа­ ционных авариях» на атомных установках, значительно меньше,

диоактивное облако стабилизируется на значительно большей высоте, чем при более вероятных авариях, сопровождающихся продолжительным выбросом и преимущественно газообразных радионуклидов [10—12].

Продолжительные выбросы, как ранее отмечалось, могут быть из-за нарушения герметичности твэлов или иных устройств реактора, вследствие чего находящиеся в нем в газообразном или парообразном состоянии радионуклиды начинают поступать в повышенных количествах в отводящие системы, фильтрующие У З Л Ы которых непременно уменьшают общую активность выбро­ са и изменяют его радиоизотопный состав [12].

Термин «радиационная авария» принят Всемирной Органи­ зацией Здравоохранения (ВОЗ) для аварий, представляющих опасность не только для отдельных лиц, но и для значительной части населения страны и даже, может быть, соседних стран. В этом отношении под «радиационной аварией» подразумевают критическую ситуацию, возникающую на различного рода ядер­ ных установках, а также при использовании и транспортировке радиоактивных веществ [13].

Однако при всех этих авариях распространение радиоактив­ ных веществ будет происходить вблизи поверхности земли и в

и при средних метеорологических условиях активности в облаке

Но если выброс происходит из высокой трубы, концентрация активности на уровне грунта в непосредственной близости от реактора может быть существенно меньше приведенных зна­ чений.

Бионт, попавший в зону движения радиоактивного облака, подвергается общему у-облучению и контактному в-облучению кожного покрова. При этом установлено, что дозы облучения, создаваемые у-излучением и (З-частицами, по величине равны между собой [12]. В то же-время доза внешнего у-излучения будет иметь большее функциональное значение, так как оно воздействует на весь организм.

На расстоянии 1 км от источника выброса горизонтальные и вертикальные размеры облака в большинстве погодных усло­

других наземных вероятных источников радиоактивного загряз­ нения воздуха продукты деления рассеиваются в нижних слоях тропосферы на расстояниях, измеряемых десятками и реже сот­ нями километров, то после взрывов ядерных бомб распростра­ нение мелкодиспергированных радиоактивных веществ приобре-

тает глобальный характер, особенно при воздушных взрывах большой мощности.

При таких взрывах радиоактивное облако захватывается стратосферными струйными воздушными течениями и перено­ сится преимущественно вдоль параллели со скоростью порядка

стью высотных фронтальных зон, образующихся между высо­ кими теплыми антициклонами и высокими холодными цикло­ нами. Они весьма подвижны, максимальные скорости ветра на оси струи достигают 200—300 км/ч, причем ось течения распо­ лагается на высоте 9 км зимой и И км летом [14].

Субтропические струйные течения возникают на северной пе­ риферии теплых и высоких субтропических антициклонов. Они менее подвижны по сравнению с внетропическими, их ось рас­ полагается на высоте 11 —13 км. В зимнее время струя распо­ лагается на 25—35° с. ш., в летнее время — на 35—50° с. ш. и соответственно в южном полушарии с учетом положения метео­ рологического экватора. Наиболее слабо субтропическая струя выражена в восточной части Атлантического и Тихого океанов, а наиболее сильно — в западных районах этих океанов.

Экваториальные струйные течения имеют восточное направ­ ление и образуются, как правило, на обращенной к экватору стороне субтропических антициклонов. Скорости внетропических и субтропических струйных течений они не достигают.

Скорость гравитационного осаждения в стратосфере из об­ лака мелких частиц диаметром 10 мкм — примерно 30 м/сек, а частиц с диаметром 0,01 мкм—16 см/сек. Из тропосферы эти частицы на землю попадают практически только в результате их вымывания дождем. Осаждение же под действием силы тя­ жести в нижних слоях атмосферы может наблюдаться преиму­ щественно для частиц диаметром 20 мкм и больше.

Скорость осаждения частиц с трех различных высот в зави­ симости от их размера иллюстрируется данными, приведенны­ ми в табл. 69.

В целом по мере приближения к земной поверхности ско­ рость гравитационного оседания убывает. В результате этого для частиц каждого сорта определяется такой уровень, где ско­ рость их оседания становится незначительной в сравнении со скоростью турбулентного движения воздушных масс, приводя­ щего к хорошему перемешиванию воздуха [16]. Медленное осе­ дание частиц радиоактивного облака из стратосферы объяс­ няется еще и небольшой скоростью вертикальных потоков, а также низкой влажностью воздуха. Поэтому продолжительность