Радиационная карта распространения цезия в почве после аварии на Фукусиме

Цезий в почве создаёт проблемы для сельского хозяйства

Отбор пробБолее чем через восемь месяцев после цунами, вызвавшего кризис На АЭС «Фукушима Дайичи», становится ясным обширное воздействие аварии на людей и земли Японии.

Три недавно опубликованных научных исследования показывают, что в то время как прямое облучение жителей Фукусимы не так высоко, как первоначально опасались, почва на всём северо-востоке Японии заражена и может десятилетиями влиять на здоровье населения через выращиваемые там продукты. Исследование, в сочетании с картой загрязнения почвы, которое было основано на измерениях, сделанных в ходе полетов вертолётов и выпущен Министерством науки Японии - показывает значительное загрязнение почвы в префектуре Фукусима и её соседях: Мияги и Иватэ на севере, Ибараки и Тиба на юге, и Точиги и Гумма на юго-западе.

Загрязнения почвы Японии цезием-137 в беккерелях на килограмм

Загрязнения почвы Японии цезием-137 в беккерелях на килограмм

 

При аварии на «Фукушима Дайичи», получившей максимально возможный седьмой рейтинг по международной шкале ядерных аварий, как утверждает Агентство по ядерной и индустриальной безопасности Японии, было выброшено 160 петабеккерелей йода-131 и 15 ПБк цезия-137. Оба радионуклида повышают риск развития рака, но цезий-137, период полураспада которого составляет около 30 лет (по сравнению с восемью днями у йода-131) представляет наибольшую проблему в долгосрочной перспективе: изотоп всё ещё несёт ответственность за излучение в «мёртвой зоне» вокруг площадки Чернобыльской АЭС. Японское правительство считает суммарный уровень цезия – цезия-137 и цезия-134, который имеет период полураспада два года, – выше 5 000 беккерелей на килограмм почвы небезопасным для сельского хозяйства.

«Это нетривиальная задача – пересчитать дозу в почве в дозу в пище, а затем в людях», – говорит Джон Моулдер, профессор радиационной онкологии из Медицинского колледжа штата Висконсин. – Но некоторые из проб около Фукусимы показывают, что доза в почве значительно выше допустимой для сельскохозяйственных земель».

Карта загрязнений, составленная правительством, показывает уровень радиоактивного цезием в Фукусиме и прилегающих префектурах. В некоторых местах уровень загрязнения составляет от 100 000 до 600 000 беккерелей на квадратный метр (уровень в 148 000 беккерелей на квадратный метр был стандартом, используемым для обязательного переселения после чернобыльской катастрофы). То, что цезий находится главным образом в форме хлорида, усугубляет положение, говорит Малдер: «Он растворим в воде, легко усваивается организмом, и очень хорошо распространяется в нём, – как раз то, чего бы вам не хотелось». Загрязненная почва, кроме того, может также облучать любого, кто по ней ходит, добавляет он.

Карта ветров

Карта ветров во время аварии

 

По данным японской газеты «Асахи Симбун» представитель Министерства культуры и науки заявил, что около 8 процентов земель страны подверглись заражению с уровнем выше, чем 10 000 Бк / кв. м, – пороговая величина, за которой Министерства культуры и науки Японии даёт землям определение, как пострадавшим от аварии на атомном объекте. Газета также сообщает, что правительство подтвердило наличие радиоактивных материалов после катастрофы во всех префектурах, включая Окинаву, которая находится на расстоянии 1 700 километров от электростанции.

Два исследования, опубликованные в этом месяце в онлайн-журнале «Записки Национальной академии наук» (Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS) подтверждают степень и интенсивность загрязнения почвы по всей Японии. В первом исследовании исследователи из Японии, Норвегии и Соединённых Штатов объединили ежедневные измерения японским правительством уровня цезия-137 в почве во всех префектурах между 20 марта и 19 апреля с помощью компьютерной модели, которая рассчитывала перенос частиц в атмосфере и осаждения их на землю дождём и снегом. Модель позволила исследователям рассчитать концентрации в почве, которые подтвердили и детализовали показания Министерства культуры и науки, взятые с вертолёта.

По этой оценке радиоактивное заражение территории вокруг АЭС – более чем 100 000 Бк /кв. м цезия-137. Уровень заражения Мияги и Ибараки – выше, чем 25 000 Бк / кв.м. Используя коэффициент пропорциональности 53 килограмма грунта на квадратный метр, подсчитано, что заражение почвы в восточной части префектуры Фукусима превышает безопасный предел в 2 500 Бк / кг цезия-137, установленный правительством (около половины от общего радиоактивного цезия состоит из цезия-137).

Исследователи полагают, что уровень загрязнения на некоторых участках в соседней Мияги, Тотиги, и Ибараки скорее всего, превысит предел. Исследователи утверждают, что горные хребты предотвратили распространение факелов радиоактивных выбросов на западную часть страны.

Теппеи Ясунари, научный сотрудник «Ассоциации Университетских Космических Исследований» (Universities Space Research Association), из городе Колумбия, штат Мэриленд, который проводил исследования для «PNAS», надеется, что японские власти смогут, используя карты отложений цезия выполнить более детальную оценку и планирование усилий по дезактивации. «Восточная Фукусима крайне непригодна для сельского хозяйства, – говорит он. – По другим районам нам необходимо продолжить наблюдения».

В ходе другого исследования, описываемого «PNAS», проведенного исследователями из университета Цукуба, в Ибараки, а также из университета Нихон в Токио, измерялось распространение радиоактивного йода и теллура в дополнение к цезию в Фукусиме и пяти префектурах к югу и юго-западу от неё методом измерения энергии гамма-излучения, испускаемого образцами грунта. Каждый радионуклид производит гамма-излучения с уникальными характеристиками энергии. Исследователи обнаружили высокие уровни всех трёх материалов на территории большей части Фукусимы, с самым высоким уровнем в её северо-восточных районах, расположенных непосредственно к северу от станции. Загрязнение цезием-137 в северо-восточной части Фукусимы колеблется от 100 000 Бк / кв. м до 1 млн. Бк / кв. м.

Очистка может занять годы, а радиоактивное заражение уже сказалось на сельском хозяйстве. Содержание цезия, превышающее безопасный предел, установленный правительством в размере 500 Бк / кг было обнаружены в продуктах питания, в том числе листовых овощах, грибах, молоке и говядине. Правительство приостановило поставки этих продуктов, но часть из них попала в супермаркеты и ​​рестораны.

Буквально недавно пропустил удар рис, – основной продукт Японии. В середине и конце ноября высокие уровни цезия были обнаружены в образцах риса шести ферм из префектуры Фукусима, при этом высший уровень составил 1 270 Бк / кг. Фермы находятся в районе Онами, в 60 км от электростанции. Правительство запретило поставки риса из всех 154 ферм этого района до тех пор, пока оно не проанализирует образцы, взятые на каждой из них.

«По правде говоря, не существует действенного способа очистки большой площади от цезия-137, – говорит Малдер. – Для обеззараживания детской площадки можно снять грунт и положить новый асфальт, но вы не можете снять грунт с целого поля риса. К тому же вы должны будете ликвидировать все эти радиоактивные отходы. Эти области могут стать пригодными для заселения, но всё ещё не могут быть использованы для ведения сельского хозяйства».

Несмотря на всю эту депрессию, чуть-чуть положительных новостей добавил предварительный отчёт, опубликованный в журнале «PLoS One». Отчёт составлен исследователями из университета Хиросаки, расположенного в 355 км к северу от города Фукусима. В период с 15 марта по 20 июня университет направил сотрудников для контроля загрязнения в приюты для эвакуированных жителей, живших в пределах 20-км радиуса от электростанции.

Тринадцатью командами, используя счетчики Гейгера, было обследовано более 5 000 жителей, кроме того, отслеживались собственные уровни облучения. Было обнаружено, что только у 10 человек среди обследованных оказались высокие уровни облучения, и даже те измерения, составляет менее 100 000 импульсов в минуту, не были достаточно высокими, чтобы требовать дезактивации. Почти все остальные обследования показали уровни достаточно низкие, чтобы классифицировать их как не загрязнённые.

Примечание:

Следует подчеркнуть, что размер, а также форма частиц являются важными параметрами радиоактивных аэрозолей, поскольку оказывают существенное влияние на загрязненность объектов и последующую эффективность дезактивации. Более подробно вопрос распределения частиц по активности и размерам рассмотрен в [2].

Среди радиоактивных аэрозольных частиц (активностью обычно меньше 5 · 10–4 Бк) встречаются так называемые «горячие» частицы, активность которых может достигать 106 Бк [22]. Горячие частицы могут возникнуть при взрыве ядерных боеприпасов, при авариях на мощных g -установках и ядерных реакторах, а также при повреждении оболочек твэлов при перегрузке ядерного топлива. После чернобыльской аварии большое число горячих частиц, среди которых были и a -активные, было обнаружено в воздухе в Березинском заповеднике (120 км от Минска) в период 26.04–21.05 1986 г. В основном активность этих горячих частиц определялась такими нуклидами, как 131I, 137Cs, 134Cs, 103Ru, 95Zr и 140Bа [23]. Наличие горячих частиц имеет прямое отношение к эффективности дезактивации — достаточно остаться одной частице на обрабатываемой поверхности (в щелях или пазах), чтобы остаточная загрязненность превышала допустимые нормы, и при этом цели дезактивации не достигаются.

Горячие частицы впоследствии могут служить источником распространения радиоактивности в почве. Для оценки такой возможности были проведены исследования по миграции радионуклидов 90Sr и 137Cs, поступающих в почву в процессе их выщелачивания с поверхности горячих частиц топливного происхождения [24]. За достаточно длительное время (годы) вследствие диффузии радионуклиды из внутреннего объема горячей частицы проникают на поверхность, выщелачиваются и в виде растворимых соединений попадают в почвенный раствор, а из него — в растения. Из данных, приведенных в табл. 11.1, видно, что степень выщелачивания зависит от химических свойств радионуклидов, типа почвы и обратно пропорциональна размерам горячих частиц. Поскольку средний размер горячих частиц находится в пределах 1–2 мкм, то из данных табл. 11.1 следует, что 80 % 90Sr перейдет из частиц в почву за 5–10 лет, а через 50 лет — полностью. За этот же период времени большая часть 137Cs тоже перейдет в почвенный раствор. Следовательно, появляется возможность их дальнейшего распространения в живой природе.


Таблица 11.1
Степень выщелачивания (%) 90Sr и 137Cs за 5 лет в зависимости от типа почвы и размера горячих частиц:

Таблица 11.1

 

 

Обсудить на форуме

В этой рубрике

Гуманитарные науки и либеральное искусство: креативное мышление во время перелома

Немудрено, что наука, технологии, инженерия и математика (СТЕМ) захватывают воображение студентов университетов. Технический сектор  испытывает длительный рост — его социальные платформы и цифров...

Подробнее...

Калифорнийские водные войны: ещё одна форма отжимания активов?

Во время эпической засухи в Калифорнии войны из-за прав на воду продолжаются, в то время как инновационные альтернативы по увеличению располагаемых водных ресурсов остаются невостребованными....

Подробнее...

Забудьте о хакерах – ЦРУ обвиняет Россию в «манипулировании погодой на планете»

Оказывается, Америка нашла ещё в чём обвинить Россию (или Северную Корею)… Погода. Как нам сообщает The Daily Mail, глава ЦРУ опасается, что враждебные государства пытаются манипулировать погодой в ми...

Подробнее...

Когда взрываются космические корабли

Большинство американских космических программ в последние годы были приватизированы, и сейчас на месте подчас неповоротливой бюрократии, совершающей глупости, вроде запуска челнока «Челленджер» в очен...

Подробнее...

Космос, последний фронтир между государственным и частным сектором

За прошедшую неделю частные предприятия, занимающиеся полётами в космос и верхние слои атмосферы, пережили два катастрофических провала: взрыв спустя секунды после старта ракеты «Антарес»,  запущ...

Подробнее...

Google+