Кирово-Чепецкий химический комбинат: оценка состояния природного комплекса в районе хранения радиоактивных отходов

4 февраля 2011

 Т.Я. Ашихмина, д.т.н., профессор Вятского государственного гумани-тарного университета, зав. лабораторией биомониторинга Института биологии Коми НЦ УрО РАН

Кирово-Чепецкий химический комбинат: оценка состояния природного комплекса в районе хранения радиоактивных...

С 40-х годов прошлого столетия на территории Кировской области  действует крупнейшее химическое предприятие в Европе и одно из наиболее потенциально опасных химических предприятий в нашей области - Кирово-Чепецкий химический комбинат (КЧХК). На его базе долгое время действовали производства по получению гексафторида и тетрафторида урана путем фторирования металлического урана и оксида урана.

В настоящее время на базе Кирово-Чепецкого химического комбината  действуют два предприятия: Завод полимеров (ЗП) и Завод минеральных удобрений (ЗМУ). На Заводе полимеров в больших масштабах производятся фторопласты (более 70% в России), фторполимеры и другие фторорганические соединения (перфторуглеродные смазки и жидкости, фторэластомеры, хладоны). Завод полимеров – один из крупных источников отходов производства, ежегодно количество промышленных отходов составляет более 80 тыс. т. На Заводе минеральных удобрений действуют крупнотоннажные производства аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры, сложных минеральных удобрений. На долю комбината приходится 76% от общего выброса загрязняющих веществ в г. Кирово-Чепецке.

От прошлой деятельности КЧХК на территории предприятия хранится большое количество радиоактивных отходов, которые размещены в 8 хранилищах. В данных хранилищах размещено 385 тыс. т радиоактивных отходов. Кроме того, на  территории Кирово-Чепецкого химического комбината  хранится свыше 1 млн. 200 тыс. т токсичных отходов, в том числе свыше 400 тыс. т ртутьсодержащих. Хранилища отходов производства расположены в пойме реки Вятки  в 1.5 км от селитебной зоны г. Кирово-Чепецка, в зоне санитарной охраны водозабора питьевой воды для населения областного центра – г. Кирова. 

Удельный выброс загрязняющих веществ от стационарных источников ежегодно составляет более 200 т/км2, что в 5-6 раз выше по сравнению с областным центром, г. Кировом, с населением в 6 раз большим, чем в г. Кирово-Чепецке. В связи с этим город Кирово-Чепецк является одним из самых загрязненных  городов на территории Кировской области.

С 2001 года лабораторией биомониторинга Института биологии Коми НЦ УрО РАН и ВятГГУ  с участием специалистов отдела радиоэкологии проводятся работы по оценке состояния природного комплекса территории вблизи Кирово-Чепецкого химического комбината. Изучается состояние физико-химических свойств почвы, воды, проведены радиометрические исследования атмосферного воздуха, почвы и донных отложений. С использованием биотест-объектов определена токсичность воды, почвы, донных отложений, выполнены геоботанические описания фитоценозов.

Измерение мощности эквивалентной дозы внешнего гамма-излучения (МЭД) проводится дозиметром ДКГ-02У "Арбитр". Измерение удельной активности 40K, 232Th, 226Ra, 137Cs, 90Sr в пробах проводится на сцинтилляционном спектрометре "Прогресс-2000" № 0334 Б-Г. Уран определяется радиохимическим методом.

Результаты измерений показывают, что значения мощности эквивалентной дозы (МЭД) на территории фоновых участков Кировской области невелики – средняя мощность дозы составляет 0.08 мкЗв/ч. 

На территории, прилегающей к Кирово-Чепецкому химическому комбинату были обнаружены участки с повышенной мощностью эквивалентной дозы, что свидетельствует о некотором радиоактивном загрязнении.

Практически все измеренные величины мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на прибрежной части р. Елховки  на поверхности почвы  превышают фоновые значения на территории Кировской области и варьируют в пределах от 0.17 до 0.33 мкЗв/ч. Повышенное значение мощности эквивалентной дозы  – 0.44 мкЗв/ч – зафиксировано на участке, находящимся    в 2 м от уреза воды оз. Просное. Таким образом, мощность эквивалентной дозы гамма-излучения на локальных участках исследуемой территории в 3-5 раз превышает средние значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения  для Кировской области.

При радиационно-гигиеническом обследовании территории было проведено измерение содержания естественных и искусственных радионуклидов в смешанных образцах почв, отобранных на участках вблизи оз. Березовое и р. Елховки.

Удельные активности радионуклидов и содержание урана в почвах и донных отложениях, Бк/кг

 



Место отбора


90Sr


137Cs


40K


232Th


226Ra


238U, n·10-2


Смешанные образцы почв


оз. Березовое


9.3±1.8


<3


121.8±24.4


2.7±0.5


12.8±2.6


1.22±0.30


р. Елховка-1


10.6±2.1


761.0±85.0


141.7±28.3


16.3±3.3


33.2±6.6


4.61±0.55


Донные отложения


оз. Березовое


5.6±1.1


<3


128.4±25.7


11.1±2.2


10.3±2.1


2.21±0.45


р. Елховка-1


19.6±3.9


1226.0±134.8


76.5±15.3


17.5±3.5


34.5±7.0


5.84±0.70


р. Елховка-2


94.5±18.9


92.2±10.1


35.0±7.0


8.2±1.6


23.0±4.6


3.51±0.49


оз. Просное


62.9±12.6


83.8±9.2


55.6±11.2


7.0±1.4


26.5±5.3


9.98±0.53


Кларк


<120


<452


<750


<53.3


<74


<3.7

Изученные образцы почв имеют низкие значения удельных активностей естественных радионуклидов 40K, 226Ra, 232Th, содержание которых меньше фоновых значений в 6–20 раз. Содержание 238U и средняя удельная активность 137Cs в образце, отобранном возле р. Елховки, превышает кларки изотопов в почве в 1.3 и в 1.7 раза соответственно.

Донные отложения являются активным природным аккумулятором вредных техногенных соединений. На территории, прилегающей к химическому комбинату на спектрометрический и радиохимический анализы были отобраны донные отложения из р. Елховка, из озер Березовое и Просное. Результаты анализа загрязнения донных отложений из оз. Просное и р. Елховки показали превышение содержания 238U в 2.7 и в 1.6 раз соответственно. Кроме того, в донных отложениях р. Елховки средняя удельная активность 137Cs превышена в 2.7 раз.

С помощью радиометрических исследований территории выявлено, что мощность эквивалентной дозы γ-излучения на прибрежной части р. Елховки от карьера ЗМУ до оз. Просное превышают в 2–4 раза фоновые значения для Кировской области. В пробах почвы и донных отложений на участке р. Елховка содержание 238U и средняя удельная активность 137Cs была в 1.5–2.7 раза выше нормы. Повышенное значение γ-излучения найдено на участке вблизи оз. Просное. На этом же участке в донных отложениях обнаружено превышение содержания 238U в 2.7 раза.

Проведенные предварительные исследования по определению  радиационного загрязнения данной территории показывают, что в районе размещения  хранилищ радиоактивных   отходов наблюдается  локальный  ареал (в районе р.Елховки и озера Просное в сторону реки Вятки),  радиационного  загрязнения почв,  подземных  вод и донных  отложений. В целом уровень загрязнения невысок,  но в ряде мест  в несколько раз превышает  фоновые загрязнения  (4-40). Ареал радиационного загрязнения постепенно перемещается в сторону реки Вятки.  Это требует более детального глубокого обследования  почв, донных отложений и подземных вод на данной территории.

При экстремальных ситуациях не исключена возможность попадания радиоактивных веществ из хранилищ через подземные, грунтовые воды в р. Вятку, что может привести к нарушению жизнеобеспечения областного центра, основного потребителя питьевой воды из этой реки.

Гидрологическая сеть вблизи КЧХК представлена р. Елховкой, карьером Завода минеральных удобрений, оз. Березовое и оз. Просное. Установлено, что в районе шламохранилища, расположенного в 1,5 км от реки Вятки,   наблюдается высокий уровень загрязнения подземных вод соединениями  минерального азота (главным образом нитрата аммония).  При этом происходит постепенная разгрузка подземных вод в ближайшие пойменные озера. Значительное  загрязнение  характерно для оз. Березовое и Бобровое что позволяет их считать  наиболее загрязненными водными объектами на исследуемой территории. Значения концентраций аммонийного азота  в подземных водах достигают более 40 г/л, а в озерах около 10 г/л.  Высокие концентрации определяемых солей аммония в воде оз. Березовое следует отнести за счет близко расположенных хвостохранилищ. Во время весенних паводков, пойменные озера заливаются и загрязняющие вещества попадают с паводковыми водами в реку Вятку.

Установлено, что природный комплекс на территории вблизи КЧХК испытывает мощную антропогенную нагрузку вследствие воздействия выбросов, сброса стоков, нарушения ландшафта при строительстве и эксплуатации объекта. Это типичный техногенный ландшафт с многочисленными отвалами («гипсовая гора»), шламонакопителями, карьерами, дамбами, искусственными озерами и протоками.      

Почвенный покров в зоне влияния объекта весьма разнообразен, включает  автоморфные и гидроморфные почвы, отличается разнообразием антропогенно нарушенных земель: насыпных грунтов, перерытых и загрязненных почв. Выявлено, что на исследуемой территории распространены подзолистые и аллювиальные дерновые почвы.

Нами проведены экотоксикологические исследования проб почвы,  природной поверхностной воды, донных отложений по тест-системе «Эколюм», с использованием четырех биотестов: Ceriodaphnia affinis,  Paramecium caudatum,  Chlorella vulgaris  и  Daphnia magna.

Для большинства проб почв характерна допустимая степень токсичности. Однако, проба, отобранная вблизи ЗМУ, имеет умеренную степень токсичности, что обусловлено непосредственной близостью источника загрязнения. Биотестирование проб природной поверхностной воды с использованием трех биотестов (Paramecium caudatum, Daphnia magna, «Эколюм») показали, что проба, отобранная в карьере Завода минеральных удобрений, имеет умеренную степень токсичности. Экотоксикологический анализ с использованием тест-объекта Chlorella vulgaris выявил пробы воды, отобранные вблизи р. Елховки со  среднетоксичной степенью загрязнения.

С использованием тест-объекта культуры инфузорий (Paramecium caudatum)  установлено, что донные отложения, отобранные в карьере Завода минеральных удобрений, обладают высокой степенью токсичности. Умеренную степень токсичности имеют пробы донных отложений из оз. Просное и оз. Березовое.

На территории района исследования было выявлено 153 вида растений, относящихся к 35 семействам, проведен анализ распределения обнаруженных видов по семействам. Установлено, что в большей степени  представлены семейства Злаковые (14,8%), Сложноцветные (13,2%), Розоцветные (10%), Бобовые (8%). Среди исследованных фитоценозов наиболее распространенными являются луговые, с прибрежно-водной растительностью и лесные. На основе выполненных геоботанических описаний создана база данных, которая будет являться основой для дальнейших наблюдений, и даст возможность оценить динамику изменения экологических режимов и выявить возможные связи этих изменений с хозяйственной деятельностью предприятия.

В целом следует отметить:

1. Природный комплекс в районе хранения радиоактивных отходов Кирово-Чепецкого химического комбината испытывает на себе значительную  техногенную нагрузку. В районе размещения  хранилищ радиоактивных   отходов проявляется  локальный  ареал   радиационного  загрязнения почв,  подземных  вод и донных  отложений. Мощность эквивалентной дозы γ-излучения на прибрежной части р. Елховки от карьера ЗМУ до оз. Просное превышают в 2–4 раза фоновые значения для Кировской области. В пробах почвы и донных отложений на участке р. Елховка содержание 238U и удельная активность 137Cs были в 1.5–2.7 раза выше нормы. Повышенное значение γ-излучения выявлено на участке вблизи оз. Просное. На этом же участке в донных отложениях обнаружено превышение содержания 238U в 2.7 раза. Ареал радиационного загрязнения постепенно перемещается в сторону реки Вятки.

2. Данные экотоксикологического анализа позволяют сделать заключение о наиболее высокой токсичности проб воды, почвы и донных отложений на участке вблизи карьера ЗМУ. Умеренной токсичностью обладали пробы донных отложений из оз. Просное и оз. Березовое.

3. По результатам химического анализа воды наиболее загрязненным объектом является оз. Березовое, расположенное вблизи хвостохранилищ, золоотвалов ТЭЦ-3 и карьера песчано-гравийной смеси. По данным радиометрического исследования наиболее загрязненной является вода р. Елховки, используемой как коллектор сточных вод комбината. Экотоксикологический анализ выявляет загрязнение воды в карьере ЗМУ, используемом в настоящее время в качестве отстойника промливневых вод.

4. Установлено, что в районе шламохранилища, расположенного в 1,5 км от реки Вятки,   наблюдается высокий уровень загрязнения подземных вод соединениями  минерального азота (главным образом нитрата аммония).  При этом происходит постепенная разгрузка подземных вод в ближайшие пойменные озера. Значительное  загрязнение  характерно для оз. Березовое и Бобровое что позволяет их считать  наиболее загрязненными водными объектами на исследуемой территории.

Таким образом, из результатов предварительного обследования территории в районе хранения радиоактивных отходов  КЧХК следует, что на данной территории требуется проведение углубленного изучения состояния природного комплекса, включая радиологические, химические и биологические исследования, организация системы экологического мониторинга  в зоне санитарной охраны водозабора г. Кирова и проведение мероприятий по реабилитации загрязненных территорий.