Atomic-Energy.ru

Сосновый бор: интеграция систем мониторинга недр на техногенно нагруженных территориях

30 июля 2012
НИТИ им. А.П. Александрова

Организация системы мониторинга и анализ данных в районах, где размещаются сразу несколько компаний атомного профиля, отличается особой спецификой, в связи с тем, что эксплуатация каждого объекта потенциально оказывает влияние на соседние предприятия, а суммарное воздействие на окружающую среду может значительно увеличиваться.

Характерным примером такой ситуации служит Северо-Западный атомно-промышленный комплекс (СЗ АПК, город Сосновый Бор Ленинградской области), где сосредоточено несколько объектов ГК «Росатом»:

  • Ленинградское отделение ФГУП «РосРАО» – предприятие по сбору, переработке и хранению РАО Северо-Западного региона РФ, включая Санкт-Петербург и Ленинградскую область;
  • Ленинградская АЭС с четырьмя реакторами типа РБМК-1000 и полной транспортно-технологической инфраструктурой, обеспечивающей доставку и хранение ядерного топлива, хранение ОЯТ, обращение с РАО (площадка расположения энергоблоков и комплекс переработки отходов ЛАЭС);
  • НИТИ им. А.П. Александрова с комплексом экспериментальных реакторных установок и крупномасштабными стендами для исследования их состояния в критических ­ситуациях;
  • строящаяся вторая очередь Ленинградской АЭС (ЛАЭС-2) с реакторами типа ВВЭР-1200.

В связи с ростом объемов радиоактивных материалов, находящихся в обращении, и наращиванием энергетических мощностей мониторинг состояния окружающей среды, в частности, подземных вод, в этом районе приобретает все более актуальное значение.

Подземные воды являются достаточно защищенным объектом природной среды. Однако при штатном режиме эксплуатации объектов СЗ АПК они оказываются наиболее уязвимыми в связи с наличием локальных источников загрязнения. Необходимо учитывать, что загрязнению подвергаются подземные воды горизонта, используемого для водоснабжения, возможно их поступление в Балтийское море. Впрочем, до сегодняшнего дня прямого воздействия радиоактивного загрязнения на население через подземные воды не отмечалось.

Существующая организация мониторинга

В 2009 году ФГУГП «Гидроспецгеология» совместно с Санкт-Петербургским отделением «Института геоэкологии» РАН по заданию ФГУП «РосРАО» провело комплексные гидрогеологические исследования на площадке Ленинградского отделения ФГУП «РосРАО» и прилегающей территории с целью оценки текущей ситуации по влиянию предприятия на состояние недр. Выполнены исследования по ревизии существующей сети мониторинга подземных вод на площадке, оценено и разграничено влияние основных источников радиационного загрязнения, пробурено более 10 «ярусных кустов» скважин за пределами площадки для контроля возможного загрязнения подземных вод в санитарно-защитной зоне предприятия и детализации структуры путей подземной миграции радионуклидов. Для прогноза радиоактивного и химического загрязнений начато построение иерархии взаимоувязанных фильтрационных и миграционных моделей – регионального, локального и объектового уровней.

По результатам наблюдений за гидрохимическим и радиохимическим составом подземных вод четвертичного и ломоносовского водоносных горизонтов были выявлены очаги загрязнения тритием (рис. 1), стронцием и цезием.

 

Рис. 1. Загрязнение подземных вод тритием в районе СЗ АПК (2009 год)

 

В процессе проведения работ установлено, что каждое находящееся на данной территории предприятие ведет наблюдения за состоянием недр на своих территориях. Функционирует 256 наблюдательных скважин, в которых, согласно регламентам отдельных предприятий, выполняются регулярные наблюдения за радиологическим (в некоторых случаях – гидрохимическим и гидродинамическим) режимом подземных вод. Эти системы мониторинга, созданные в начальный период работы предприятий (1980-1990-е годы) в соответствии с «Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99)», в целом, являются достаточно эффективными. Получаемые данные позволяют проводить оперативный контроль радиационного состояния подземных вод в пределах площадок расположения отдельных предприятий и в зонах их возможного воздействия, а также оценивать эффективность природоохранных мероприятий реабилитационного характера (например, на площадке Ленинградского отделения ФГУП «РосРАО»). На основе количественных данных в случае аварийных ситуаций возможна оценка доз радиационного воздействия на население.

В то же время необходимо отметить, что наблюдения проводятся по несогласованным регламентам и методикам, сроки отбора проб и общая продолжительность наблюдений на разных предприятиях не совпадают, что затрудняет сопоставление данных и построение общей картины состояния подземных вод.

В пределах отдельных предприятий:

  • предписанная регламентами методика контроля и поддержки качества режимных сетей не всегда соответствует геолого-технологическим характеристикам наблюдательных скважин;
  • в основном определяются оперативные показатели объемной b- и a-активности подземных вод и активности трития (за исключением ЛАЭС, где тритий не контролируется), нигде, кроме площадки НИТИ, не определяется радионуклидный состав подземных вод;
  • на ЛАЭС чувствительность применяемых приборов часто позволяет фиксировать лишь то, что  радиационные характеристики подземных вод не превышают предельно допустимых величин, колебания на уровне, в несколько раз превышающем природный фон, не отслеживаются;
  • гидрогеологический мониторинг выполняется не в полном объеме – практически не ведутся режимные наблюдения за гидрохимическим составом и температурой подземных вод (за исключением ЛАЭС), на площадке НИТИ замеры уровней подземных вод не включены в регламент и выполняются нерегулярно;
  • не везде сформированы электронные базы данных и ведется регулярное обобщение данных мониторинга.

Наблюдательная сеть скважин между предприятиями развита очень слабо, поэтому информации о качестве воды в горизонтах на удалении от источников существующего или потенциального загрязнения подземных вод явно недостаточно. С другой стороны, это не позволяет в ряде случаев количественно оценить распространение ореолов загрязнения за пределы предприятия и степень возможного влияния одного предприятия на другое.

Отсутствует единый аналитический центр для координации работ и обобщения их результатов в рамках системного мониторинга, нет единой базы данных мониторинга. Не в полной мере используются современные методы, направленные на независимое (опытное) изучение параметров и механизмов контроля загрязнения подземных вод.

Концепция новой системы

С учетом результатов анализа существующих сетей наблюдения на предприятиях СЗ АПК предлагается концепция ведения мониторинга подземных вод, сочетающая объектный мониторинг на отдельных площадках с наблюдениями по единой сети опорных скважин. Согласно концепции, в единую систему включаются наиболее представительные опорные скважины предприятий, а также созданные в рамках проекта наблюдательные скважины, расположенные между площадками.

Критериями для включения скважин в единую систему мониторинга служат:

  • местоположение вблизи известных очагов загрязнения подземных вод, на предполагаемых путях миграции загрязнений или за пределами очагов загрязнения подземных вод (для надежной регистрации фоновых показателей их состава);
  • наличие технической документации по конструкции скважины (или, как минимум, точные сведения о положении фильтра и его привязке по высоте) и удовлетворительное техническое состояние;
  • представительный ряд наблюдений.

 

Рис. 2. Проектируемая объединенная режимная сеть в районе СЗ АПК

 

В систему предлагается включить 97 скважин (рис. 2): 32 Ленинградского отделения «РосРАО», 14 НИТИ, 17 ЛАЭС (в том числе 10 на территории комплекса переработки отходов), 10 ЛАЭС-2 и 24 между площадками. Около половины наблюдательных скважин расположено на участках установленного загрязнения подземных вод – на территории отделения «РосРАО» и комплекса переработки отходов ЛАЭС. На участках возможного загрязнения (ЛАЭС, НИТИ) и прогнозируемых путях миграции загрязнения (между площадками) находится около 30% скважин. Остальные скважины характеризуют фоновое состояние подземных вод. При такой системе наблюдений четвертичный и ломоносовский водоносные горизонты будут охарактеризованы приблизительно одинаковым числом.

Наблюдения по опорным скважинам рекомендуется проводить по единой расширенной программе, предусматривающей изучение гидродинамического, гидрохимического и радиационного режима подземных вод. Для прямой оценки интенсивности водообмена в водоносных горизонтах предлагается определение изотопного возраста воды. Периодичность наблюдений определяется расположением скважины относительно действующих источников и ореолов загрязнения подземных вод, динамикой загрязнения во времени и пространстве.

Получаемые в процессе режимных наблюдений данные накапливаются и анализируются в геоинформационной системе, включающей единую базу данных мониторинга подземных вод СЗ АПК.

Анализ данных наблюдений и сама их организация должны быть модельно-ориентированы. В качестве модельной основы изначально можно рекомендовать разработанную региональную модель. В процессе мониторинга необходимо дальнейшее уточнение и развитие моделей.

Для осуществления мониторинга должна быть создана специальная структура с двумя подразделениями – производственным (для выполнения режимных наблюдений на территории между предприятиями) и аналитическим (для сбора, анализа и обобщения информации), которая также должна систематизировать и анализировать данные мониторинга, получаемые на локальных сетях отдельных предприятий.

Предлагаемая система мониторинга, как минимум, позволит получить достоверные сопоставимые данные в пределах района СЗ АПК за счет общих подходов к проведению наблюдений и использования единых аналитических методик, что является необходимым условием для оценки текущей ситуации и всех последующих прогнозов ее развития.

Авторы

Глаголев Андрей Всеволодович

Глинский Марк Львович

Румынин Вячеслав Гениевич, чл.-корр. РАН, д.г.-м.н.

 

Токарев Игорь Владимирович, к.г.-м.н.ч

Каплан Екатерина Михайловна, к.г.-м.н.

Никуленков Антон Михайлович

Е.Б. Панкина, к.х.н.

ФГУГП «Гидроспецгеология»

Санкт-Петербургское отделение «Института геоэкологии» РАН

ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова»