Инженерно-экологические исследования для реабилитации загрязненных территорий Кирово-Чепецкого химического комбината

Комплексные  инженерно-экологи-ческие исследования проводятся для оценки состояния и прогноза изменений геологической среды с целью минимизации и ликвидации вредных и нежелательных экологических процессов и сохранения оптимальных условий жизни населения. По их результатам определяется объем загрязненного грунта, что дает возможность приступить к следующему этапу реабилитационных работ – выбору технологий и оборудования для дезактивации и удалению грунта и возможных работ по обращению с полученными отходами.

В процессе создания и развития атомной промышленности в России на многих предприятиях создавались хранилища, в которые были заложены значительные объемы отходов радиоактивного и химического  производства. Шламо- и хвостохранилища, функционирующие и ранее действовавшие цеха предприятий внесли негативный вклад в химическое и радиоактивное загрязнения окружающей среды.

ФГУП «ГСПИ» имеет большой (более 60 лет) опыт экологических исследований на многих площадках, загрязненных в процессе многолетней эксплуатации химических и радиационно-опасных производств. Это позволяет оптимально решать проблемы реабилитации загрязненных территорий.

Работы на Кирово-Чепецком химическом комбинате

ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат имени академика Б.П. Константинова» расположен на западной окраине города Кирово-Чепецка. Специалисты ГСПИ исследовали территорию размером 5,5х6,5 км.

Источниками радиационного и химического загрязнения грунтов, грунтовых и поверхностных вод являются хранилища ТРО на территории завода «Полимер», секции №№1-3 шламохранища, содержащие ¹²⁷Cs, ^239,240Pu, ⁹⁰Sr, ²⁴¹Am, ²³⁰Th, ^238,235,234U, хвостохранилище мела завода минеральных удобрений (источник нитратного загрязнения грунтовых вод), русло реки Елховки, озеро Просное.

Рис. 1. Химическое загрязнение грунтовых вод в районе КЧХК

Граница ореола химического загрязнения грунтовых вод (ПДК – 1000 мг/л) находится в 200-300 м от уреза воды в реке Вятке (рис. 1), граница радиоактивного загрязнения (уровень вмешательства 1,0) – на расстоянии 1000-1200 м (рис. 2). В двух километрах от границы третьей секции шламохранилища удельная активность ⁹⁰Sr в грунтовой воде во много раз превышает уровень вмешательства.

Рис. 2. Радиоактивное загрязнение грунтовых вод в районе КЧХК

Из рисунков 1 и 2 следует, что химическое загрязнение распространяется быстрее радиоактивного. По данным комплексных инженерных изысканий скорость перемещения химического загрязнения с грунтовыми водами составляет 75-80 м/год, радиоактивного – 55-60 м/год. При сохранении данных скоростей загрязнение с грунтовыми водами может дойти до реки Вятки ориентировочно через 15-20 лет.

Исследования радиоактивного и химического загрязнения происходили периодически; из-за прекращения финансирования не была завершена ни одна программа. И в настоящее время недостаточно информации о состоянии хранилищ и защитных барьеров, о количестве и составе РАО, фильтрационных свойствах массива отходов, физическом состоянии и геохимических параметрах геологической среды и грунтовых вод приконтурной зоны хранилищ, сорбционных параметрах грунтов. Между тем такая информация необходима для выбора генерального направления и стратегии реабилитационных работ.

Для разработки проекта вывода из эксплуатации объектов КЧХК и реабилитации загрязненных территорий необходимо вести изыскательские работы по следующим направлениям:

• радиационное обследование озера Просного и дообследование хранилищ РАО;
• дообследование сооружений и территорий, прилегающих к зданиям и объектам хранения РАО;
• радиоэкологические исследования территории поймы реки Вятки в районе реки Волошки и южнее озера Просное, а также вдоль береговой линии реки Вятки;
• мониторинг распространения  ореола радиоактивного и химического загрязнения в сторону реки Вятки;
• создание прогнозной математической модели распространения загрязнения.

Обследования территории ОАО «Машиностроительный завод»

На протяжении многих лет, начиная с 1970 года, ФГУП «ГСПИ» проводило комплексные инженерно-экологические исследования на участках хвостохранилищ РАО №240 и №298, поймы ручьев Безымянного-1 и Безымянного-2, рек Вохонки и Ходцы, пруда в совхозе «Фрязево», загрязненных ураном и радием в 40-50-х годах.

Хвостохранилище РАО №240 в настоящее время законсервировано, шламы перекрыты слоем «чистого» грунта мощностью 5-6 м. Интенсивность γ-излучения шламов внутри хвостохранилища превышает 10000 мкР/час. В перекрывающем слое мощность эффективной дозы (МЭД) внешнего γ-излучения изменяется от 0,11 мкЗв/час до 1,94 мкЗв/час, содержание радия – от 9 Бк/кг до 799 Бк/кг.

В непосредственной близости от этого объекта интенсивно загрязнен участок железнодорожных подъездных путей (значение МЭД внешнего γ-излучения составляет 0,10-4,12 мкЗв/час), площадка свалки оборудования, поверхность которого перекрыта слоем чистого грунта толщиной 3,8-4,3 м (МЭД внешнего γ-излучения – 0,30-6,89 мкЗв/час) и территория, загрязненная при прорыве пульпопровода (МЭД достигает 15,22 мкЗв/час, содержание ²²⁶Ra в поверхностных пробах грунта изменяется от 24 Бк/кг до 13880 Бк/кг).

По результатам инженерно-экологических изысканий приняты следующие проектные решения для вывода из эксплуатации хвостохранилища РАО №240:

• полное прекращение сбросов РАО на территорию хвостохранилища;
• сооружение консервирующего покрытия объекта и свалок списанного оборудования;
• создание противофильтрационной завесы методом «стена в грунте» для исключения распространения радиоактивных веществ с грунтовыми водами, вытекающими из-под хвостохранилища;
• ограждение территории хвостохранилища сетчатым забором, чтобы ограничить доступ на законсервированный объект;
• проведение периодического радиационного контроля мощности эффективной дозы внешнего γ-излучения на поверхности хвостохранилища и прилегающей территории;
• контроль уровня, химического и радиохимического состава грунтовых вод через наблюдательные скважины;
• контроль плотности потока радона с консервирующего покрытия хвостохранилища для отслеживания динамики уплотнения/разуплотнения насыпных грунтов.

Участок пруда в совхозе «Фрязево» представляет собой засыпанное вторичное хвостохранилище осадочного типа с открытой излучающей поверхностью. Накопление радионуклидов в пруду происходило в 1954-1975 годах. Интенсивность γ-излучения грунтов с глубиной увеличивается; на глубине 1,0-1,5 м оно достигает 5800 мкР/час, удельная активность ²²⁶Ra – до 2500 Бк/кг.

В 2008 году были выполнены инженерно-экологические работы по оценке состояния территории, загрязненной ртутью, в районе разрушенного здания 145; по их результатам составлен проект реабилитации этого участка.

Результаты химического исследования проб показали, что повышенное содержание ртути наблюдается в насыпных грунтах и верхней части флювиогляциальных отложений, превышение ПДК (2,1 мг/кг) – в шпурах, расположенных как в пределах контура здания 145, так и в непосредственной близости к зданию. Глубина проникновения ртутного загрязнения составляет 1,5 –2,0 м, увеличиваясь до трех и более метров в районе заброшенного канализационного коллектора, проходящего вдоль южной стороны контура здания.

Отмечается также радиоактивное загрязнение поверхностных грунтов. По суммарной удельной активности α- и β-излучающих естественных радионуклидов уранового и ториевого рядов (урана, 230,²³²Th, 226,²²⁸Ra, ²¹⁰Pb, ²¹⁰Po) 20% исследованных проб грунта отнесено к твердым РАО низкой активности. В остальных пробах также отмечается довольно высокое значение удельной активности ²³⁸U (80-2100 Бк/кг), ²³⁵U (14-110 Бк/кг), ²³⁴U (200-2700 Бк/кг), ²³⁰Th (130-600 Бк/кг), ²²⁶Ra (30-70 Бк/кг), ²¹⁰Pb (70-900 Бк/кг), ²¹⁰Po (150-250 Бк/кг), ²²⁸Ra (20-35 Бк/кг) и ²³⁸Th (20-40 Бк/кг). Учитывая хаотическое распространение загрязненного радионуклидами  грунта, можно сделать вывод, что загрязнение связано, по-видимому, с поступлением радионуклидов из дымовых труб и переносом их с вышележащей территории водами поверхностного стока.

При инженерно-экологических исследованиях на территории ОАО «МСЗ» все источники загрязнения и компоненты окружающей среды следует рассматривать как единую природно-техническую систему,  пространствен-но-временную совокупность взаимодействующих компонентов – источников загрязнения и геологической среды, а также естественных и искусственных полей.

Для реализации такого подхода необходимо

• оборудование сети наблюдательных скважин и проведение в них стационарных наблюдений за уровнем и химическим составом подземных вод, радиохимических определений удельной активности естественных и техногенных радионуклидов;
• выявление распределения радиоактивного загрязнения по площади и глубине с целью определения качественного состава и объема загрязненного грунтов для принятия решения по реабилитации территории;
• определение плотности потока радона с территории хвостохранилищ РАО №240 и №298 и пруда в совхозе «Фрязево».

Выполнения значительного объема инженерно-экологических изысканий, позволяющих развернуть реабилитационные работы на объектах ГК «Росатом», стало возможным благодаря созданию на ФГУП «ГСПИ» специализированного бюро. Оно включает в себя три изыскательские экспедиции в разных частях РФ, базу механизации для ремонта бурового и изыскательского оборудования, парк из 15 буровых станков разного назначения, современные аккредитованные химические и радиационные лаборатории (в том числе для исследований грунта) с новейшим опытным и геофизическим оборудованием, а также коллектив высококвалифицированных специалистов – инженеров-геологов, гидрогеологов, геодезистов, экологов, геофизиков, радиометристов, техников, лаборантов, коллекторов, машинистов буровых установок.

ФГУП «ГСПИ»

107078, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 8А, Тел./факс: (499) 261-86-48, E-mail: SokolovV@gspi-minatom.ru