Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

По сравнению с атмосферой и открытыми водоемами ми­грация радиоактивных веществ в недрах Земли более огра­ничена, что является большим преимуществом этих форма­ций. Поэтому недра в настоящее время рассматриваются, как одио из наиболее перспективных мест удаления радио­активных отходов. Кроме того, возможность локализации в недрах радиоактивных продуктов деления позволяет ис­пользовать подземные ядерные взрывы при разработке полезных ископаемых и строительстве гидротехнических и других сооружений (Б, И. Нифонтов и др., 1965). Однако захоронение радиоактивных отходов и проведение подзем­ных ядерных взрывов являются очень ответственными ме­роприятиями, так как при неблагоприятных условиях их осуществления могут возникнуть нежелательные санитар­ные последствия, обусловленные загрязнением подземных вод радиоактивными веществами. Загрязнение подземных вод радиоактивными веществами возможно также на тер­риториях учреждений, использующих указанные вещества для своих производственных целей, вследствие утечек радиоактивных растворов из различных сооружений и ком­муникаций, случайных разливов и т. д. С потоками подзем­ных вод радиоактивные загрязнения могут быть перенесе­ны на значительные расстояния и в местах их разгрузки вызвать загрязнение открытых водоемов (рек, озер и т. д.), поверхности прибрежных зон и подземных вод, используе­мых для водоснабжения.

Нежелательные последствия, обусловленные радиоак­тивным загрязнением подземных вод, могут быть устранены, если при проведении указанных выше мероприятий будут соблюдены необходимые санитарные условия, обоснованию которых посвящена настоящая работа. При разработке этих условий всегда возникает необходимость прогнозирова­ния миграции радиоактивных веществ в подземных водах. Но указанный прогноз является очень сложным и слабо разработанным вопросом.

Решение его осложняется большим разнообразием встречающихся природных условий, детальное изучение которых требует больших средств и времени, а также еще тем, что в настоящее время имеется сравнительно мало дан­ных о распространении радиоактивных веществ в этих во­дах в природных условиях. Кроме того, движение радиоак­тивных веществ в подземных водах зависит от многих фак­торов, что затрудняет составление точных расчетных схем, особенно в тех случаях, когда радиоактивные вещества час­тично сорбируются горными породами, а движение подзем­ных вод происходит в сложных геолого-гидрогеологических условиях.

В настоящей работе не ставится цель глубокой теорети­ческой разработки прогноза данного явления, сделана лишь попытка на основе освещенных в литературе гидродинами­ческих представлений и достижений хроматографии, а также собственных исследований дать приближенные спо­собы для предварительного определения и оценки распро­странения радиоактивных веществ в загрязненных подзем­ных водах в наиболее часто встречающихся гидрогеологи­ческих условиях. Приведенные расчетные уравнения, по возможности, даны в упрощенной форме, удовлетворяющей решению практических задач. Однако следует отметить, что при обосновании санитарных требований охраны под­земных вод от радиоактивных загрязнений нельзя ориенти­роваться только на результаты математических расчетов, основанных на схематизированных условиях, содержащих ряд допущений. Указанные требования должны опреде­ляться также исходя из данных изучения общей гидрогео­логической и санитарной обстановки территории. Только на основании совокупности всех этих данных можно объек­тивно и правильно определить санитарные требования в каждом отдельном случае.

При радиоактивном загрязнении подземных вод, кроме миграции радиоактивных веществ, могут наблюдаться и другие явления, обусловливающие возможность появления нежелательных санитарных последствий. К таким явлени­ям относятся: разогрев подземных вод и горных пород вблизи очагов загрязнения под действием энергии распада радиоактивных веществ; образование газов под влиянием химического взаимодействия удаляемых отходов с пласто­выми водами и горными породами или вследствие радиоли - за воды и химических веществ, находящихся в ней; повы­шение пластового давления в поглощающем горизонте, вследствие которого может возникнуть движение загряз­ненных вод из этого горизонта в другие водоносные гори­зонты или прорыв загрязненных вод на поверхность земли и ряд других явлений. Некоторые сведения об этих явле­ниях и приближенные методы прогноза их также освещают­ся в настоящей работе.

В последующем изложении материала и в приведенных уравнениях приняты следующие условные обозначения:

Кф — коэффициент фильтрации породы, м/сут; р — общая пористость породы;

[і — активная пористость породы (или водоотдача); у„ — плотность породы, г/см-'; у„ —плотность подземной воды, г/мл; Ур — плотность радиоактивного раствора, г/мл; 6 — объемный вес породы, г/см3;

Н — мощность водоносного горизонта грунтовых вод, м; т — мощность артезианского (напорного) водоносного горизонта, м; J — гидравлический уклон поверхности грунтовых вод или пьезоме­трического уровня воды в напорном водоносном горизонте; Уіпіф — скорость инфильтрации воды, м/сут; Уф — скорость фильтрации воды, м/сут; и — действительная скорость движения подземной воды, м/сут; Т—период полураспада радиоактивного изотопа, лет; (f — относительное содержание радиоактивного изотопа в загрязнен­ной воде от исходной его концентрации в удаляемых растворах; Кр — коэффициент распределения радиоактивного изотопа между по­родой и водой;

H — распределительное отношение радиоактивного изотопа между

Водой и породой; Э —константа скорости сорбции радиоактивного изотопа, сут-1; цэ — эффективная активная пористость, характеризующая водные и сорбционные свойства породы.

А. С. Белицкий, Е. И. Орлова

В связи с использованием атомной энергии и примене­нием радиоактивных веществ в различных отраслях народ­ного хозяйства, в научных и лечебных учреждениях в по­следние два десятилетия появился новый источник загряз­нения внешней среды, в том числе и подземных вод, в виде различных отходов, возникающих при работе с радиоак­тивными веществами, а также радиоактивных продуктов, образующихся в результате проведения ядерных взрывов. В связи с этим вопросы охраны подземных вод от радиоак­тивных загрязнений в настоящее время приобретают большое санитарное значение.

Для составления настоящей работы были использованы имеющиеся отечественные и зарубежные литературные ма­териалы, опыт отечественных организаций по проектирова­нию и эксплуатации пунктов захоронения радиоактивных отходов и данные лабораторных исследований и полевых наблюдений авторов, а также опыт подготовки изданных в СССР официальных санитарных правил, норм и инструк­ций, в составлении которых авторы принимали участие.

Следует отметить, что подобного рода работа в отечест­венной литературе является первой. Поэтому авторы не имеют оснований считать, что все в этой работе освещено с достаточной полнотой, Не исключают также спорность некоторых рассмотренных положений и наличие других недостатков.

Предисловие, введение, главы I, IV, V, VI, VII и заклю­чение написаны А. С. Белицким, глава II—Е. И. Орловой и глава III —обоими авторами совместно.

Кроме авторов, в лабораторных экспериментальных и полевых исследованиях, а также в подготовке настоящей работы принимали участие Т. П. Горбатенкова, К. Д. Про­нина, В. И. Прохорова и В. А. Смиренная. Всем указанным товарищам авторы приносят большую благодарность. Авторы также очень признательны и благодарны Ф. Г. Крот - кову, А. Н. Марею и редакторам А. Ф. Зайцевой и Ф. П. Юдину за их весьма ценные указания.