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

пребывания в стратосфере радиоактивных продуктов эквато­ риальных взрывов — примерно 5 лет. Для взрывов, проведенных в северных широтах, за исключением очень мощных, этот пе­ риод определяется несколько меньшим одного года [17]. Един­ ственная возможность выноса радиоактивных частиц из воздуш­ ных масс стратосферы заключается в переходе их в тропосферу, откуда они выпадают вместе с осадками. В самой стратосфере вертикальный обмен воздушных масс выражен слабо. При этом обнаружено, что наиболее слабый обмен происходит зимой и

.летом, когда температурное поле обусловливает постоянный го­ ризонтальный ветровой перенос радиоактивных частиц.

Смена сезонов года приводит к изменению направления вет­ ров в нижней части стратосферы и к связанному с этим более интенсивному проникновению радиоактивных веществ в тропо­ сферу. Однако между стратосферой и тропосферой распола­ гается тропопауза — слой, который необходимо пройти радиоак­ тивным аэрозолям, чтобы проникнуть в тропосферу. Высота тропопаузы непостоянна. Над холодными циклонами уровень тропопаузы ниже, над теплыми (высокими) антициклонами — выше. В этих случаях разность высот может составлять несколь­ ко километров. Установлено, что только субтропические струй­ ные течения сопровождаются разрывом тропопаузы, при кото­ ром радиоактивные частицы могут переходить в тропосферу [18].

и для самых верхних слоев стратосферы и для мезосферы (33— 75 км) —60 месяцев [19].

Испытательные взрывы большой мощности, проведенные в районах Арктики и северной части умеренного пояса, показали, что выпадение радиоактивных продуктов из стратосферы проис­ ходило здесь быстрее, чем в тропических районах Тихого океа­ на. При прочих равных условиях время выпадения радиоактив-

ных частиц наиболее велико при взрывах, произведенных вес­ ной. Особенно важно это влияние сезона года на период поло­ винного оседания радиоактивных частиц из полярной страто­ сферы. Для Северного полярного круга период половинного оседания считается равным трем месяцам, если стратосферное радиоактивное облако образовалось в декабре, и 8 месяцам, если оно образовалось в апреле [19].

рия. Если стратосферное радиоактивное облако поднимется на высоту 30 км где-либо вне полярного района, то можно предпо­ ложить, что воздушный обмен между двумя полушариями будет происходить более эффективно.

В связи с тем, что частицы радиоактивного облака удержи­ ваются в стратосфере от нескольких месяцев до нескольких лет, активность их к моменту выпадения на грунт заметно убывает. В то же время количество изотопов с большим периодом полу­ распада, например 9 0 Sr и 1 3 7 Cs, сколько-нибудь существенно не изменяется. Это обстоятельство является одной из важнейших характеристик глобальных выпадений, в составе которых в ос­ новном определяются только долгоживущие радионуклиды.

Рядом исследований было установлено, что степень радио­ активности частиц, выпадающих из атмосферы, может варьиро­ вать в существенных пределах. При этом частицы, отличаю­ щиеся особенно высокой удельной активностью, получили назва­ ние «горячих», хотя размер их часто не превышает 1 мкм [21]. Появление в природе этих горячих частиц связывают с ядерны­ ми взрывами, при которых возникают условия неравномерного

перемешивания продуктов деления в огненном шаре и неодно­ родного их включения в застывающие частицы грунта. Радио­

лиз воздуха, проведенный в 1959 г. в ФРГ, позволил установить, что средняя концентрация числа горячих частиц в 1 ж3 в этой

Некоторые считают, что горячие частицы образуются в ат­ мосфере в результате адсорбции радиоактивных ядер на пер­ вичных природных аэрозолях. Найдено, что радиоактивные аэрозоли диаметром 1 мкм и более отличаются большей удель­ ной радиоактивностью, чем аэрозоли меньшего размера. Пола­ гают, что в этом проявляется функциональная зависимость удельной активности от площади поверхности аэрозоля [25].

Расчеты показали, что при попадании горячих частиц в лег­ кие с вдыхаемым воздухом в прилегающих к месту их локали­ зации тканях могут возникать большие дозы облучения. При отложении такой частицы диаметром 1 мкм и активностью при­ мерно 0,1 нкюри интенсивность облучения прилегающего слоя клеток будет соответствовать ориентировочно 100 000 рад/ч [26]. Однако количество таких высокоактивных частиц в атмосфер­ ном воздухе весьма ограниченно.

Систематические наблюдения за степенью радиоактивности атмосферного воздуха показали, что имевшие место испытания ядерного оружия привели к тотальному загрязнению воздуш­ ного океана долгоживущими продуктами деления. В окрестно­ стях Ленинграда в 1961 г. концентрация отдельных радионук­ лидов в приземном воздухе колебалась в следующих пределах

(пкюри/м3) [27]:

Постоянно оседая на землю, эта пыль приводит к кумулятивно­

В предшествующие годы, когда ядерные испытания прово­ дились достаточно часто, плотность выпадения радионуклидов из атмосферы была более существенной и достигала в разных районах земного шара сотен милликюри на квадратный кило­ метр [30]. Как показывают многочисленные исследования, про­ веденные на всех континентах, в последние годы в связи с за­ ключением Московского моратория, уровень радиоактивных вы­ падений резко упал. Так если еще в 1963 г. концентрация 1 4 С в воздухе превышала естественный уровень примерно на 110%,

суммарной (З-активности атмосферных выпадений в районе Мос­

почву были обнаружены в Подмосковье: в 1963 г. эта плотность

Поведение радионуклидов в водоемах значительно сложнее, чем в атмосфере, так как здесь на скорость перемещения, на­ правленность и характер их рассеивания влияет значительно большее число факторов. Кроме того, в водоемах наряду с процессами рассеивания одновременно протекают и явления концентрирования радиоактивных веществ, что в атмосфере не может иметь места.

Установлено, что распространение радионуклидов в воде осуществляется под действием постоянных и переменных тече­ ний, турбулентной диффузии, изотопного разведения и биотиче­ ского переноса. Концентрирование радионуклидов в гидросфере происходит под влиянием двух факторов, каждый из которых имеет свою систему составляющих:

а) физико-химические факторы: адсорбция, ионный обмен, соосаждение, седиментация (осадок), флокуляция (хлопьеобразование);

б) биотические факторы: поглощение непосредственно из воды, накопление алиментарным путем [36].

Распространение в реках. Наряду с особенностями русла, скоростью течения и температурой воды на поведение радиоак­ тивных веществ в реках существенное влияние оказывают хими­ ческий состав воды, степень ее минерализации, количество и характер взвешенных примесей и т. п.

Специальными исследованиями обнаружено, что при сбросе радиоактивных отходов в реки даже с небольшим твердым сто­ ком (2,7-10~3 %) около 70% 1 4 1 Cs адсорбируется на взвешенных частицах, а затем вместе с ними оседает на дно. Степень адсорб­ ции других радиоизотопов несколько меньше и составляет для

продуктов будет неравномерно задерживаться на дне, создавая тем самым локальные очаги его загрязнения.

Так как в большинстве случаев гидрохимический режим рек не вполне однороден по всей длине или в поперечном профиле, то обычно интенсивность процессов разбавления, перемешива­ ния, диффузии и т. п. в различных участках реки неодинаково. Кроме того, ниже точки сброса загрязненная радиоактивными веществами вода вначале течет отдельной струей и только на некотором расстоянии ниже происходит полное перемешивание. Это также способствует образованию локальных очагов радио­ активного загрязнения дна разной плотности.

Расстояние, которое необходимо для полного смешивания, зависит от ширины реки, ее глубины, скорости течения и др. Весьма важную роль в этом процессе играет величина уклона русла. При малом уклоне полное перемешивание воды проис­ ходит на большом расстоянии от точки сброса, при большем уклоне — на меньшем расстоянии.

При изучении скорости разбавления жидких отходов ханфордских заводов, сбрасываемых в р. Колумбию, было установ­

р-активность других рек США гораздо ниже (несколько пикокюри на литр [38]).

Перемешивание в устьевых областях. Разбавление и рассеи­ вание радионуклидов в устьевых областях (эстуариях) во мно­ гом зависят от степени и характера перемешивания морской и пресной речной воды. В некоторых эстуариях, в особенности там, где рельеф дна сложный или наблюдаются сильные прили­ во-отливные течения, речная вода, как правило, довольно бы­ стро и равномерно перемешивается с водой моря. Но в тех случаях, когда пресная вода растекается поверх соленой из-