ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ

Радиация

В Балее имеет место природная аномалия, которая вызывает повышенный радиационный фон. Кроме этого на экологическую обстановку в городе влияют открытые разработки (две чаши карьеров Балейского и Тасеевского месторождения) и последствия разработки "черных монацитовых песков".
Серьезное (техногенное) радиационное загрязнение Балей получил в результате работы предприятия п/я А-1084, где с 1949 по 1964 годы велась разработка моноцитовых россыпных месторождений, расположенных в непосредственной близости от города. После ликвидации в 1964 году предприятие оставило после себя не законсервированные карьеры, хвостохранилища и часть доводочной фабрики. По результатам радиологических исследований, проведенных в 90-х годах, определены аномалии с повышенным содержанием радона в воздухе жилых помещений и общественных зданий, а также в водоисточниках, снабжающих центральную часть города. В годы строительства города радиационному заражению были подвергнуты не только жилые дома, но и дом культуры "Горняк", детские учреждения. Степень зараженности составляла от 170 до 450 мкР/час, содержание радона - более 200 в/л. На месте разработок предприятия №1084 обследованиями выявлена техногенная аномалия площадью 3 км, а в пределах жилой застройки города выявлена зона диаметром до 11 км с концентрацией радона, превышающей фоновую почти в 30 раз.

В конце 1990 годов была проведена рекультивация карьера при которой существенно (в 10 раз) снижен радиоактивный фон вблизи бывших разработок. Кроме того блокирована ветровая эрозия загрязненных слоев почвы.
Все дома, построеные в 1970-ые с использованием "грязного" с радиационной точки зрения песка стены которых "фонили", уже снесены. В 2004 году было уничтожено три "радиационных" дома, на это было затрачено 152 тысячи рублей из территориального экологического фонда. В оставшихся квартирах с повышенным фоном, радиационный фон дает почва, на которой стоит здание. Это "природная" радиация, спасаясь от которой переселять следует не 16 семей, а весь город.

МОНАЦИТ

Различные радиоактивные элементы рассеяны в породах Земли. Из радиоактивных элементов в земной коре с момента ее образования естественным образом сохранились только уран и торий, благодаря большим периодам полураспада их природных изотопов уран-238, уран-235 и торий-232. Все остальные естественные радиоактивные элементы встречаются в природе как продукты радиоактивного распада урана и тория. Их излучение создает естественный радиационный фон, характерный для каждой местности. Тория в земной коре приблизительно в 3 раза больше, чем урана. Различные соединения тория входят в состав порядка ста минералов. Один из этих минералов получил название монацит. Зерна монацита имеют кристаллическую структуру и средний размер в 0,08 мм. Кристаллы монацита могут быть окрашены в желтый, зеленый, красновато-бурый, бурый и белый цвета. Они имеют зеркальный блеск. Рассеянные кристаллы монацита встречаются в гранитах и в других горных породах. Эрозия горных пород приводит к выветриванию кристаллов монацита. Последние скапливаются в морских россыпях песков. Россыпи с содержанием не менее 1 кг монацита на 1 м3 песка считаются месторождениями и разрабатываются в Австралии, Бразилии, Китае, Индии, Малайзии, Шри-Ланке, Тайланде, Заире, ЮАР и США. В мире эти страны и являются основными производителями монацитового концентрата, который является сырьем для производства некоторых редкоземельных металлов.
Гонка ядерных вооружений, развязанная США, вынудила правительство СССР искать наиболее эффективные пути создания собственной атомной бомбы. Для того чтобы получить цепную реакцию взрывного характера, необходимы делящиеся материалы. Именно для их производства и предполагалось использовать торий-232, который можно получить из радиоактивного природного минерала – монацита. На практике была реализована урано-плутонивая схема. Ураноториевое направление в атомной энергетике не получило развития, а созданные в то время запасы ториевого сырья по сути превратились в залежи концентрированных радиоактивных материалов.

Монацит - тяжелый, нерастворимый в воде, устойчивый при обычной температуре минерал, обладающий высокой радиоактивностью. Монацитовые пески являются изоморфной смесью ортофосфатов металлов, которые в обычных условиях отличаются химической устойчивостью, не растворяются ни в кислых, ни в щелочных средах. Даже в санитарно-защитной зоне базы хранения не обнаружено накопления материалов, содержащих соединения тория. К слову сказать, химическая устойчивость монацита исключает усвоение растениями соединений тория, содержащихся в минерале. Таким образом, торий не способен мигрировать по биологическим цепочкам и попадать посредством этого в организм животных или человека.
Реальную угрозу для окружающей среды представляет возможность разноса монацитовых песков, их пыли и аэрозолей воздушными массами.
Радиоактивный природный элемент торий-232, который входит в состав соединений монацита, имеет период полураспада 14,05 миллиардов лет. Элемент торий-232 является альфа-излучателем. Альфа-излучение представляет существенную опасность лишь при внутреннем облучении, то есть за счет поступления радиоактивного вещества внутрь организма через легкие, пищевод и т.д. (За все время существования монацитовых складов под городом Красноуфимском Свердловской области факт наличия кристаллов монацита в легких и дыхательных путях человека не был установлен. Статистика раковых заболеваний Красноуфимского района также не указывает на наличие на его территории мощного источника канцерогенных веществ. В районе зарегистрировано около 800 раковых больных на каждые 100000 человек населения. В целом для Свердловской области этот показатель составляет около 1500 больных.
Т.о. эффективное средство борьбы с ториевым заражением территории – мероприятия, препятствующие эоловому выветриванию монацитовых песков – озеленение и консервация открытых разработок.
Технологическая схема переработки монацита выглядит так: монацитовый песок перерабатывается щелочным методом, фосфаты переводятся в раствор, затем осаждаются и становятся основой для получения удобрений, остальные растворы дезактивируются барием, разделяются на ториевый и редкоземельный концентаты.

Экологическая опасность черных песков

Лабораторное исследование показало, что основным источником излучения черных песков является торий-232 и продукты его распада. Несколько упрощенно (без ветвлений) схему радиоактивных превращений в семействе тория можно представить в виде:
232Th α → 228Ra β → 228Ac β → 228Th α → 224Ra α → 220Rn α
→ 216Po α → 212Pb β → 212Bi α → 208Tl β
→ 208Pb(устойчив)

Долгоживущий 232Th последовательно распадается на ряд элементов. Сам торий – чистый альфа излучатель, но продукты его распада – альфа – бета и гамма- излучатели.
Именно продукты распада (в первую очередь – изотопы висмута и таллия создают радиоактивное излучение, регистрируемое полевым дозиметром. Практически все продукты распада ториевого ряда – металлы, они прочно удерживаются в кристаллической решетке и не покидают минералы. Но один из продуктов – 220Rn (торон) –является составляющей тяжелого радиоактивного инертного газа - радона. Он способен покидать песок и выделяться в окружающее пространство. Именно торон представляет реальную опасность для населения. Дело в том, что строительство жилых домов ведется с использованием местных песков, включающих в себя радиоактивные пески. Торон выделяется из строительных конструкций, переходит в воздух помещений и попадает в легкие. Особенно легко изотопы радона выходят из пено-бетона и штукатурки. Торон – альфа-излучатель. Эффективность альфа-излучения с точки зрения разрушения биологических тканей в десять раз превышает эффективность бета- или гамма-излучения. Сам торон – коротко живущий элемент (его период полураспад примерно равен минуте), но продукты его распада – сравнительно долгоживущие (более 10 часов). Продукты распада торона оседают на стенках легких и создают дополнительное долговременное облучение. Поэтому попадание торона внутрь организма приводит к серьезным последствиям, в частности, - к такому смертельному заболеванию, как рак легких.
Помимо 220Rn, из черных песков выделяется, «обычный» 222Rn. Радон-222 (период полураспада около 4 дней) – продукт распада урана-228:
238U α →....226Raα →222Rnα →218Po α →.....206Pb (устойч),
но в «черных песках», его значительно меньше, чем в радона-220. В почве и строительных материалах во всем мире (например, в Москве), «бытовой» радон связан именно с радоном-222. В двух регионах земного шара: в жилой застройке южных островов Японии и на северном побережье Азовского моря радон-220 (торон) представляет собой серьезную угрозу населению. Другим путем поступления изотопов радона в среду обитания человека является вода колодцев выкопанных в грунтах, содержащих прослойки монацитовых песков. Радон хорошо растворим в воде, продукты его распада легко переходят в питьевую воду и с ней поступают в организм человека. Третьим путем, является накопление тяжелого радона в подвалах, из которых, через щели в полу, он проникает в жилые помещения.
Таким образом, опасность черных песков связана в основном с возможностью внутреннего облучения человека радоном (в данном случае – радоном 220) и продуктами его распада, которое может значительно превышать внешнее. С точки зрения радиологических последствий, при внутреннем облучении существенно проявляется альфа-составляющая
излучения, биологическая эффективность которого несравненно выше. Повышенная опасность попадания радионуклидов в легкие обусловлена двумя компонентами:
- радиоактивными газами (радон-220, радон-222 и продукты их распада) и пр;
- мелкими пылевидными частицами черного песка, которые поднимаются сильными
ветрами (В рассматриваемом здесь регионе очень часты сильные ветры, которые иногда принимают характер пыльных бурь, способных поднимать большие массы песка и влиять на радиационную ситуацию).
Существует большая вероятность, что повышенная онкологическая заболеваемость среди жителей, особенно среди подростков, может быть связана с "черными песками".
Возможно также проявление комбинированного воздействия ультрафиолетового и радиационного облучения и общей канцерогенности соединений тория.
В мире известны морские побережья с наличием радиоактивных объектов (Индия,
Бразилия, Япония, побережье Азовского моря и др.)

Защитные мероприятия

Профилактические мероприятия по уменьшению дозовой нагрузки на население следует начинать с составления детальной карты с обозначением зон расположения "черных песков" и указанием уровней радиации. Второе направление - определение концентрации радона и торона в атмосфере жилых помещений, включая пансионаты и базы отдыха. Важное значение имеет идентификация радиоактивных аэрозолей, анализ их дисперсного состава. Из полученных данных можно оценить локальную дозу внутреннего облучения и связать ее со статистическими данными по онкозаболеваемости среди населения.
Наличие "черных песков" не может быть причиной «закрытия» всего района, так как они локализованы в определенных, но совершенно очевидно, что они должны быть выявлены и взяты под строгий контроль с проведением защитных мероприятий, включая уборку улиц, садов и пляжей в черте города, ограждение и маркировку опасных мест, улучшение вентиляции подвалов и жилых помещений домов, использование специальных лаков и обоев, блокирующих поступление изотопов радона из стен строений, объявления о наличии повышенного фона, информационно-просветительские кампании по мерам, минимизирующим риск радиоактивного заражения территории и профилактике онкологических заболевания дыхательных путей.