Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 498, № 2, стр. 195-201

ВВЕДЕНИЕ

Москва является одним из динамично развивающихся мегаполисов. В 2011 г. был разработан проект по присоединению к Москве юго-западной части Московской области. Одним из приоритетных направлений развития Новой Москвы являлось сохранение экологически чистых территорий, так как мощность присоединяемого природного каркаса выше, чем “старых” зон расселения [1].

Радиационная безопасность – одна из составляющих частей экологической безопасности, один из интегральных критериев качества жизни и факторов развития общества [2]. Воздействие радиоактивного загрязнения на человека может вызывать онкологические заболевания и способствовать развитию наследственных болезней [3].

Так как эколого-геохимическое изучение почвенного покрова территории Новой Москвы, проводимое уже несколько десятилетий [4–6], направлено, в основном, на анализ распространения тяжелых металлов и проявление микробиологических процессов, то радиоэкологическое исследование с целью выявления радиационно аномальных участков дополняют эти работы и являются актуальными.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

В 2012 г. территория Москвы увеличилась в 2 раза, присоединена юго-западная часть Московской области, получившая название “Новая Москва”. Образованы два новых административных округа – Троицкий и Новомосковский. В пределах объекта протекает более 150 водотоков, самым крупным из которых является р. Пахра – правый приток р. Москвы. Рельеф территории – равнинный, абсолютные высотные отметки изменяются от 130 до 260 м [7]. Наиболее крупные поселения – г. Троицк, г. Щербинка, г. Московский, пос. завода Мосрентген, пос. Киевский и пос. Кокошкино.

Практически всю территорию занимают дерново-подзолистые преимущественно неглубокоподзолистые почвы, обладающие низким естественным плодородием и буферной способностью с преобладанием фульвокислот над гуминовыми кислотами [8].

К началу присоединения на территории функционировало несколько техногенных объектов, способных оказывать негативное воздействие на состояние окружающей среды: полигон промышленных отходов “Летово”, Институт ядерных исследований Российской академии наук, Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ), завод Мосрентген, “Новомосковский технопарк”, дорожные трассы (особенно Калужское шоссе), международные аэропорты Внуково и Остафьево [1]. Некоторые из них могут оказывать негативное воздействие на радиоэкологическое состояние территории Новой Москвы.

В последние десятилетия радиационная обстановка города остается стабильной, превышений основных дозовых пределов не наблюдается. В 2018 г. радиационный фон на территории Москвы находился на уровне 0.06–0.22 мкЗв/ч (в среднем 0.12 мкЗв/ч), что соответствует среднегодовым значениям естественного радиационного фона за последние 5 лет [5].

Авторами проанализированы карты аэрогамма-спектрометрической съемки (АГС) по распределению содержаний ²³²Th, ²³⁸U, ⁴⁰K и ¹³⁷Cs, из которых только ¹³⁷Cs имеет исключительно антропогенное происхождение.

Значения содержаний радионуклидов в почвах (²³²Th – 6.5 × 10^–4%, ²³⁸U – 1.5 × 10^–4%, ⁴⁰K – 1.2%) приняты за первоначальные региональные фоновые значения [9].

По картам АГС в пределах Новой Москвы отмечаются содержания ²³⁸U от 0.3 × 10^–4% до 2 × × 10^–4%, ⁴⁰K от 0.5% до 2.3%, ²³²Th от 1.4 × 10^–4% до 11.9 × 10^–4%, что превышает региональные значения. Для формулировки корректных выводов о радиоэкологическом состоянии территории Новой Москвы совершены полевые выезды на изучаемую площадь с целью отбора проб почвы и их дальнейшего гамма-спектрометрического анализа.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Отбор почвенных образцов проводился в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 “Охрана природы (ССОП). Почвы. Общие требования к отбору проб” [10] на глубину до 10 см.

В связи с отсутствием возможности отобрать материал по равномерной сети, был выбран ключевой участок площадью 2.5 км² вблизи д. Голенищево (18 точек с шагом в 500 м). Пробы также отбирались на сельскохозяйственных угодьях (пос. Рогово, д. Голохвастово, д. Исаково); в Троицком лесопарке; в 1 км от завода “Мосрентген”; в 200 м от полигона промышленных отходов “Летово”; в пределах г. Троицка (в 300 м от Камвольной фабрики, в 200 м от Института ядерных исследований, в 1 км от Физического института им. Лебедева, в 300 м от Института физики высоких давлений РАН, в 200, 300 и 500 м от ИЗМИРАН, в 400 м от ТРИНИТИ и вдоль Калужского шоссе) (рис. 1). Всего было отобрано 35 проб.

Рис. 1.

Схема пробоотбора.

Выбор участка Голенищево в качестве ключевого обоснован доступностью и возможностью отбора проб (отсутствие жилой застройки и техногенных объектов), а также тем, что на картах АГС наблюдаются одни из самих высоких уровней содержания тория-232.

Анализ проб почв проводился в лаборатории радиогеологии и радиогеоэкологии ИГЕМ РАН (аналитики А.Л. Керзин и Р.В. Соломенников) прямым γ-спектрометрическим анализом с использованием низкофонового γ-спектрометрического комплекса, оснащенного NaI(Tl)-детектором 160 × 160 мм с колодцами 55 × 110 мм. Метод основан на регистрации сцинтилляционным спектрометром гамма-излучения, испускаемого веществом счетного образца в регламентированной геометрии, с последующей обработкой накопленных спектрограмм. Управление измерениями и обработка полученных спектров производились с использованием программного комплекса “СПЕКТР”.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Отобранный почвенный материал проанализировали на содержание ¹³⁷Cs, ⁴⁰K, ²³²Th, ²²⁶Ra, ²³⁸U (табл. 1). Результаты анализа были подвергнуты стандартной статистической обработке.

На участке Голенищево удельная активность цезия-137 колеблется от 1.6 до 11 Бк/кг при среднем значении 6.1 Бк/кг; удельная активность калия-40 – от 565 до 660 Бк/кг при среднем значении 597.5 Бк/кг. Максимальная удельная активность радия-226 – 29 Бк/кг, минимальная – 23 Бк/кг, среднее значение – 26.3 Бк/кг; минимальное содержание тория-232 – 37 Бк/кг, максимальное – 41.5 Бк/кг при среднем – 39 Бк/кг. Значение удельной активности урана-238 колеблется от 27.3 до 57.6 Бк/кг при среднем 43.5 Бк/кг.

Для суждения о радиоэкологическом состоянии территории данные необходимо сравнить с референтным значением: кларк-концентраций, предельно допустимая концентрация или ориентировочно допустимая концентрация¹¹ (ПДК или ОДК), геохимический фон. В связи с тем, что содержание радионуклидов в почве российским законодательством не нормируется, полученные данные сравнивались с фоновыми региональными значениями. За фоновые региональные содержания были приняты содержания радионуклидов в почвенном покрове Московского региона.

Обработка данных проведена для двух выборок: ключевого участка Голенищево и техногенных объектов (табл. 2 и табл. 3).

Удельная активность естественных радионуклидов (калий-40, торий-232, радий-226, уран-238), близка или незначительно превышает региональные фоновые значения, что говорит об относительно благоприятной радиоэкологической обстановке в пределах территории Новой Москвы. Удельные активности радионуклидов в 1.5–2 раза выше, чем средние значения по всей территории Москвы в целом (см. табл. 1).

Во всех пробах значение удельной активности рассмотренных радионуклидов находится примерно на одном уровне. Коэффициенты вариации (для ⁴⁰К – 3.6%, ²²⁶Ra – 6.6%, ²³²Th – 4.1%, ²³⁸U – 19.6%) свидетельствуют о незначительном разбросе значений удельной активности в почве и отсутствии аномальных участков.

Параметр ²³²Th/²²⁶Ra позволяет оценить степень техногенного вмешательства: если он меньше 1, то загрязнение почвенного покрова радионуклидами носит антропогенный характер [13]. Во всех пробах этот параметр больше 1 (см. табл. 1). Следовательно, небольшие повышенные значения удельной активности радионуклидов носят природный характер и связаны с геолого-геохимическими особенностями подстилающих толщ и почвенными факторами.

Один из параметров радиационной обстановки окружающей среды – удельная эффективная активность (А_эф):

Значение удельной эффективной активности почвенного покрова территории Новой Москвы составляет 13.1 Бк/кг, что превышает фоновое региональное значение и позволяет отнести исследуемую компоненту среды к потенциально опасной с точки зрения радиоактивного загрязнения (если А_эф < 100, то объект исследования считается безопасным).

Из всех рассматриваемых радионуклидов только цезий-137 является радионуклидом, нахождение которого напрямую зависит от деятельности человека. В отобранных почвах среднее значение удельной активности ¹³⁷Cs не превышает фоновых региональных значений, что позволяет сделать вывод о незначительном влиянии рассмотренных техногенных объектов на загрязнение почвенного покрова территории этим радионуклидом.

Из табл. 3 видно, что удельные активности калия-40, радия-226, тория-232 незначительно повышены относительно фоновых региональных значений, однако это не является критичным и не представляет большой опасности для здоровья людей. Предполагаем, что внесение калийных и фосфорных удобрений способствует повышению содержания калия-40 в почвенном покрове сельскохозяйственных полей [14], либо оно связано с накоплением этого радионуклида растительностью из-за биофильных свойств калия [12]. Вместе с фосфорными удобрениями в сельскохозяйственные ландшафты привносится уран, что является одним из главных источников фонового радиоактивного загрязнения [15]. На сельскохозяйственных полях вблизи д. Голохвастово наблюдаются повышенные содержания урана-238 в почве, что может быть связано с внесением фосфорных удобрений. Для проверки этой гипотезы необходима официальная информация агропромышленных комплексов о количестве и составе вносимых удобрений.

Полигон промышленных отходов “Летово” вблизи д. Летово эксплуатировался с 1964 по 1975 г., куда свозились не только твердые бытовые отходы, но также промышленные и радиоактивные отходы. В 1994 г. в его пределах были обнаружены шесть радиоактивных аномалий с повышенными содержаниями в пробах грунта цезия-137, калия-40 и радия-226 [16]. После рекультивации полигона экологическое состояние прилегающих территорий улучшилось. Радиационная обстановка на полигоне и прилегающих к нему землях по мощности экспозиционной дозы (МЭД) γ-излучения классифицируется как нормальная. Интенсивность поступления загрязняющих веществ в почвогрунты от полигона “Летово” снижается со временем [16]. Наши исследования подтвердили благополучную радиоэкологическую ситуацию вблизи полигона. Значение удельной активности радионуклидов в почвах не превышает установленных нормативов, а цезий-137 вовсе не был обнаружен в пробе.

На территории Московского региона завод “Мосрентген” считается одним из наиболее значительных участков радиационной аномалии [17]. В 1962 г. в одном из цехов завода произошла авария, в результате которой участок площадью 0.53 га территории предприятия был загрязнен радионуклидами. С 2012 по 2014 г. проведены работы по дезактивации этого участка и вывозу радиоактивных отходов (РАО). В 2014 г. в пробах почв и грунта радиационно-аномального участка выявлен только цезий-137. Эффективная удельная активность естественных радионуклидов соответствовала среднероссийскому уровню [18]. Нами отобрана проба на территории поселка завода “Мосрентген”, в Троицком лесопарке, в 1 км от загрязненного участка. Радиационных аномалий выявлено не было. Однако, чтобы судить об эффективности принятых мер, необходимо проведение более детального исследования вокруг завода “Мосрентген”.

ВЫВОДЫ

Исследование почвенного покрова Новой Москвы на содержание радионуклидов показало, что на изученной территории складываются благоприятные условия, подходящие для комфортного проживания населения. Вблизи объектов, относящихся к радиационно-опасным, аномальных участков не обнаружено.

Во всех пробах, отобранных с глубины до 10 см, где происходит максимальное накопление продуктов техногенеза, содержание радионуклидов не превышает фоновых значений, отношение ²³²Th/²²⁶Ra больше 1. Из этого следует, что функционирование антропогенных объектов не оказывает негативного влияния на радиационно-гигиеническое состояние почвенного покрова территории. Незначительные превышения фоновых концентраций в большинстве случаев обусловлены естественными причинами (геолого-геохимический фактор), и не должны сказываться на здоровье людей.

Для подтверждения влияния внесения удобрений в почву на радиационный фон территории необходима официальная информация агропромышленных комплексов о количестве, составе вносимых удобрений, а также регионе добычи сырья этих удобрений.

В связи с отсутствием законодательно установленных фоновых значений удельной активности радионуклидов для территории Новой Москвы авторами предлагается использовать следующие значения удельной активности радионуклидов в качестве фоновых: ¹³⁷Cs – 4.9 ± 3.1 Бк/кг, ⁴⁰K – 598.5 ± 38.4 Бк/кг, ²²⁶Ra – 26.9 ± 1.9 Бк/кг, ²³⁸U – 43.5 ± 8.4 Бк/кг, ²³²Th – 39.1 ± 3 Бк/кг.