Картографическое отображение экологических последствий Чернобыльской аварии

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе Факультет геоэкологии и географии Кафедра экологии и природопользования Реферат по дисциплине «Геоэкологическое картографирование» на тему

«Картографическое отображение экологических последствий Чернобыльской аварии»

Выполнил: Дороднев Григорий Группа: ЗЭП-11

Москва, 2015

• Введение
• 1. Метеорологические условия в ходе развития аварии
• 2. Выпадения радионуклидов на поверхность почвы
• 3. Радиоактивность в Киевском водохранилище
• Выводы
• Список источников
• Введение
• В результате аварии на Чернобыльской АЭС произошел крупный выброс радионуклидов в атмосферу, что привело к обширному загрязнению окружающей среды. Радиоактивное загрязнение затронуло много европейских стран; наиболее пострадавшими оказались три бывшие республики СССР, в настоящее время Беларусь, Российская Федерация и Украина. Уровни активности радионуклидов в окружающей среде постепенно снижались в связи с радиоактивным распадом. В то же время происходила миграция радионуклидов в пределах атмосферной, водной, наземной и городской сред, а также между ними. Процессы, которые определяли закономерности радиоактивного загрязнения этих сред, представлены в данном реферате, в котором основное внимание уделяется радиоактивному загрязнению окружающей среды за пределами площадки
• метеорологический авария радионуклид почва
• 1. Метеорологические условия в ходе развития аварии
• Во время аварии погодные условия почти во всей Европе характеризовались обширным антициклоном. На высотах 700−800 м и 1500 м район Чернобыльской АЭС находился в юго-западной периферийной части зоны высокого атмосферного давления с воздушными массами, двигающимися к северо-западу со скоростью от 5 до 10 м/с.
• На рассвете воздушные массы смешивались на высоте примерно 2500 м. В результате это привело к быстрому перемешиванию поднявшихся в воздух радиоактивных осколков по всему смешанному слою и рассеянию радиоактивного облака в различных слоях высоты перемешивания. Дальнейшее рассеяние образовавшихся во время аварии частиц произошло в воздушных слоях на высоте 700−1500 м, поскольку воздушные массы двигались на северо-восток и затем повернули к северу; этот радиоактивный след был обнаружен в скандинавских странах.
• Надземные воздушные массы 26 апреля передвигались на запад и северо-запад и достигли Польши и скандинавских стран 27−29 апреля. В южной и западной Украине, Республике Молдова, Румынии, Словакии и Польше погодные условия характеризовались малоградиентным полем низкого давления. В последующие дни циклон стал медленно перемещаться на юго-восток, и малоградиентное поле давления с несколькими плохо определяемыми областями давления распространилось над большей частью европейского сектора бывшего СССР. Одна из областей давления вызвала небольшой приповерхностный циклон, который утром 27 апреля находился в районе к югу от Гомеля.
• Позднее выбросы из реактора до 7−8 мая переносились в основном в юго-западном и южном направлениях. В течение первых пяти дней после аварии ветер менялся по всем направлениям.
• Результаты расчетов представлены на рисунке 3.2 для шести периодов времени (Гринвичское время) с различными следующими условиями переноса на большие расстояния.
• Рис. 1. Расчет формирования радиоактивных следов в соответствии с метеорологическими условиями для мгновенных выбросов в следующие даты и время (Гринвичское время): 1) 26 апреля 1986 года, 00:00; 2) 27 апреля, 00:00; 3) 27 апреля, 12:00; 4) 29 апреля, 00:00; 5) 2 мая, 00:00; и 6) 4 мая, 12:00.
• 1) с начала аварии до 12:00 (Гринвичского времени) 26 апреля — в сторону Беларуси, Литвы, Калининградской области (Российская Федерация), Швеции и Финляндии; 2) с 12:00 26 апреля до 12:00 27 апреля — в Полесье, затем в Польшу и затем на юго-запад; 3) с 12:00 27 апреля до 29 апреля — в Гомельскую область (Беларусь), Брянскую область (Российская Федерация) и затем на восток; 4) с 29 по 30 апреля — в Сумскую и Полтавскую области (Украина) и в направлении Румынии; 5) мая — в южную Украину и через Черное море в Турцию; 6) 4−5 мая — в западную Украину и Румынию, а затем в Беларусь.
• В ходе развития аварии выпало много осадков, и это в некоторых районах привело к высокому уровню выпадений радионуклидов на поверхность земли на больших расстояниях от реактора. Пример сложной ситуации с осадками во время аварии показан на рисунке 2, на котором показана карта средней дневной интенсивности выпадения осадков 29 апреля в районах Беларуси, Российской Федерации и Украины, наиболее сильно пострадавших от аварии. В случае сухого выпадения уровни загрязнения были ниже, но смесь радионуклидов, захваченная растительностью, была существенно обогащена изотопами радиоактивного йода; в случае влажного выпадения содержание радионуклидов в осадках было аналогично содержанию радионуклидов в радиоактивном облаке. В результате уровни и соотношения радионуклидов в районах с различными видами выпадений различались.
• Рис. 2. Карта средней интенсивности выпадения осадков (мм ч^-1) 29 апреля 1986 года в районе около Чернобыльской АЭС.

2. Выпадения радионуклидов на поверхность почвы

При картировании выпадений был выбран ¹³⁷Cs (цезий-137), потому что его легко измерять, и он имеет радиологическое значение. Выпадение ¹³⁷Cs на почву, равное 37 кБк/м² (1 Ки/км²), было выбрано в качестве временного минимального уровня радиоактивного загрязнения, поскольку: a) этот уровень был приблизительно в десять раз выше уровня выпадений ¹³⁷Cs в Европе в результате глобального выпадения радиоактивных осадков; и b) на этом уровне доза для человека во время первого года после аварии составляла приблизительно 1 мЗв и считалась радиологически важной.

Рис. 3. Выпадения ¹³⁷Cs на поверхность почвы в Европе в результате чернобыльской аварии

Из рис. 3 следует, что тремя странами, больше всего пострадавшими в результате авария, были Беларусь, Российская Федерация и Украина. Из примерно 64 ТБк (1,7 МКи) суммарной активности ¹³⁷Cs, выпавшего на территорию Европы в 1986 году, на Беларусь пришлось 23%, Российскую Федерацию 30% и Украину 18%. Однако вследствие обсужденных выше процессов влажного выпадения были также основательно загрязнены некоторые территории в Австрии, Германии, Норвегии, Румынии, Финляндии, и Швеции. Более подробные данные о соседних тяжело загрязненных территориях приводятся на рисунке 4.

Водная и ветровая эрозия почвы могут привести к переносу и перераспределению ¹³⁷Cs в местных масштабах на относительно короткие расстояния. Ветровая эрозия может также привести к переносу ¹³⁷Cs в частицах почвы в региональных масштабах. Вскоре после аварии вокруг реактора была установлена 30-километровая зона отчуждения (ЧЗО). В Беларуси, Российской Федерации и Украине в последующие месяцы и годы происходило дальнейшее отселение групп населения; в конечном счете было эвакуировано или переселено 116 000 человек. Общая площадь выпадений ¹³⁷Cs с поверхностной активностью 0,6МБк/м² (15Ки/км²) и выше в 1986 году составляла 10 300 км², включая 6400 км² в Беларуси, 2400 км² в Российской Федерации и 1500 км² в Украине. Всего на этих загрязненных территориях находилось 640 населенных пунктов с населением около 230 000 человек.

Рис. 4. Выпадения ¹³⁷Cs на поверхность почвы в районах Украины, Беларуси и России вблизи от места аварии.

Сразу же после аварии наибольшую проблему представляло радиоактивное загрязнение пищевых продуктов ¹³¹I (Йод-131). Общая схема выпадений ¹³¹I показана на рисунке 5.

Рис. 5. Выпадение ¹³¹I на поверхность почвы (Ки/км² 15 мая 1986 года).

Аналогичные карты могут быть составлены и для других представляющих интерес радионуклидов. Выпадения ⁹⁰Sr (Стронций-90) показаны на рисунке 6. По сравнению с ¹³⁷Cs, во-первых, из реактора было выброшено меньше ⁹⁰Sr и, во-вторых, стронций является менее летучим чем цезий. Таким образом, пространство выпадений ⁹⁰Sr было намного больше ограничено участками, примыкающими к Чернобыльской АЭС, чем в случае ¹³⁷Cs.

Рис. 6. Выпадение ⁹⁰Sr на поверхность почвы.

РИС. 7. Районы (обозначены оранжевым цветом), в которых уровни выпадения ^239+240Pu на поверхность почвы превышают 3,7 кБк/м²

Были также измерены количества выпавшего на почву плутония, показанные на рисунке 7. Почти все участки, на которых находятся выпадения плутония с активностью выше 3,7 кБк/м² (0,1 Ки/км²), находятся в пределах ЧЗО.

3. Радиоактивность в Киевском водохранилище

Различное сродство ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr по отношению к взвешенным веществам повлияли на их перенос по системе Днепра. Цезий-137 имеет тенденцию к фиксации в глинистых отложениях, которые находятся в более глубоких местах водохранилищ, особенно в Киевском водохранилище, показанные на рисунке 8. В результате этого процесса через каскад водохранилищ проходят потоки с весьма малым содержанием ¹³⁷Cs, и как следствие в настоящее время величина концентрации во впадающих в Черное море потоках не отличается от фонового уровня.

Рис. 8. ¹³⁷Cs в донных отложениях Киевского водохранилища.

Выводы

Самые высокие уровни выпадений радионуклидов зарегистрированы в Беларуси, Российской Федерации и Украине, при этом высокие уровни выпадений отмечены также в ряде других европейских стран.

Большая часть радиоизотопов стронция и плутония выпала недалеко от реактора и была связана с топливными частицами. Экологическая мобильность этих радионуклидов была ниже, чем в выпадениях, в которых радионуклиды были связаны с конденсированными частицами и которые преобладали в других районах. Бионакопление ⁹⁰Sr со временем увеличилось, поскольку топливные частицы частично растворились.

Большая часть первоначально выброшенных радионуклидов исчезла в результате радиоактивного распада; в настоящее время самую большую проблему представляет ¹³⁷Cs. В долгосрочном будущем (более чем через 100 лет) останутся только изотопы плутония и ²⁴¹Am (Америций-241).

Высокие концентрации радиоактивных веществ в поверхностных водах непосредственно после аварии быстро сокращались и в настоящее время в питьевой воде и в оросительной воде концентрации радионуклидов являются весьма низкими.

В результате радиоактивного распада, воздействия дождя и ветра, деятельности человека и принятия контрмер поверхностное загрязнение городских территорий радиоактивным материалом было в значительной степени уменьшено.

Список источников

1. Экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС и их преодоление: двадцатилетний опыт