ЗАГРЯЗНЕНИЯ  ПОДЗЕМНЫХ  ВОД  КИЕВСКОЙ  ГОРОДСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ

Загрязнение подземных вод происходит из-за проникновения вредных веществ из накопителей отходов как промышленного, так и бытового характера, а также из их подземных захоронений. Кроме того, вода загрязняется смывами с полей органических веществ, удобрений и средств защиты растений, просачиванием загрязнителей из загрязненных поверхностных водоемов и полей фильтрации, нефтескважин, водозаборов.

С 1992г. и по настоящее время в Научно-инженерного центра радиогидрогеоэкологических полигонных исследований Национальной академии наук Украины  (НИЦ РПИ) ведется наблюдение за состоянием радионуклидного и химического загрязнения подземных вод г.Киева и близлежащих населенных пунктов.

Радионуклиды

Загрязнение подземных вод радионуклидами сильно зависит от их начального содержания в почве, ее сорбционных свойств, питания подземных вод, наличия депрессионных  воронок и мощностей водоупорных толщ.

Эти данные были использованы для построения карт радионуклидного загрязнения подземных вод. Изучаемая территория была разбита на блоки с интервалом в 2 км. Для каждого из этих блоков были по картам определены соответствующие параметры среды. Затем  с использованием были вычислены наиболее вероятные значения  концентраций И стронций-90 и цезий-137, которые ведут себя достаточно сходным образом. 

Максимумы концентраций этих радионуклидов тяготеют к северной части территории, к району р.Днепр и Киевскому водохранилищу, что объясняется более интенсивным загрязнением данной территории, а также наличием там участков с высокими значениями модуля питания подземных вод. Отчетливо прослеживается также влияние депрессионной воронки, сформировавшейся в районе г.Киева в ходе многолетней эксплуатации киевских скважин. В ходе мониторинга радионуклидного загрязнения подземных вод были отмечены значительные изменения концентраций загрязнителей. Наблюдаются суточные  и сезонные колебания концентраций  а также многолетние тренды в развитии загрязнения.

Исходя из наличия кратковременных колебаний был сделан вывод  о преимущественном в первые десять лет после аварии на ЧАЭС (не менее 90%) проникновении  загрязнения в подземные воды, используемые для водоснабжения, по быстрым техногенным путям миграции. Прежде всего оно проникает по затрубному пространству скважин.

Химическая загрязненность подземных вод

Кроме мониторинга радионуклидного загрязнения подземных вод в НИЦ РПИ проводится также наблюдение  за состоянием химической загрязненности подземных вод. Исследования указывают на массовый характер загрязнения четвертичного и эоценового водоносных горизонтов Киевской городской агломерации.

Данные исследований строения покровных отложений дают основание утверждать о существовании большого количества разногенетических аномальных зон. Породы в этих зонах характеризуются рядом отличающихся от фоновой толщи свойств и показателей состава. В рельефе аномальные зоны часто выражены в виде бессточных и слабо сточных морфоскульптур: степные блюдца, поды, котлы выдувания, проходные замкнутые долины, тектонические замкнутые депрессии, старицы, понижения ледникового происхождения, слабо сточные ложбины и др.

В ходе исследований оказалось, что загрязнители проникают в подземные воды, как правило,  по особым зонам, получившим название быстрых путей миграции.

Они подразделяются на техногенные (ослабленные зоны вокруг скважин, колодцев, свай и прочих сооружений) и естественные, формирующиеся под депрессионными формами рельефа.

 

Чернобыльский след

В развитых странах мира принята концепция, согласно которой наиболее опасные высокоактивные и долгоживущие отходы (ВДРАО) должны быть изолированы в глубоких геологических формациях. Вследствие Чернобыльской аварии образовалось значительное количество таких отходов. Для выявления мест их надежной глубинной изоляции в НИЦ РПИ с 1997  г. по 2006 г.г. был выполнен комплекс геологических, гидрогеологических, геодинамических,  геофизических исследований.

Результатом этих исследований стало районирование территории Чернобыльской зоны отчуждения и безусловного (обязательного) отселения  по степени пригодности для глубинного захоронения РАО.

Схема районирования территории ЧЗО и ЗБ(О)О по перспективности для глубинной изоляции РАО по гидрогеологичным и геодинамическим признакам.

 

В Украине накоплено (и возникнет в ближайшей перспективе) до 76000  наиболее опасных РАО, которые содержат высокие концентрации радионуклидов с большими периодами полураспада (изотопы урана, нептуния, плутония, и др.). Согласно требованиям национальных нормативных документов и международным рекомендаций, такие отходы обязательно должны быть изолированными от биосферы в специально созданных глубинных хранилищах.

Геологическое хранилище

По количеству высокоактивных и длительносуществующих РАО на 1 ГВт мощности действующих АЭС Украина опережает многие страны. В Украине нет собственной программы изоляции указанных РАО. Это препятствует устойчивому развитию ядерной энергетики, преобразованию объекта "Укрытие" в экологически безопасную систему, завершению ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы. Кроме этого, откладывание решения проблемы  означает перенесение экономического бремени на будущие поколения. Решение проблемы - разработка, утверждение и реализация Программы создания геологического хранилища.

Основные направления работ, предусмотренные Концепцией программы создания геологического хранилища (ГХ): 1) - выбор площадки (2006 - 2010 гг.); 2) - изучение площадки (2011-2015 гг.); 3) - подтверждение пригодности площадки - проведение исследований в подземной исследовательской лаборатории  (ПЭЛ) (2016- 2026 гг.); 4) - проектирование геологического хранилища (2006 - 2028 гг.); 5) - строительство и введение в эксплуатацию (2029 - 2035 гг).

Для полного решения в Украине проблемы изоляции высокоактивных и длительносуществующих РАО предлагается разделить их потоки. В первую очередь предлагается создать скважинное геологическое хранилище для остеклованных ВАО, отработавшего ядерного топлива и ТСМ объекта "Укрытие", а затем шахтного хранилища для ВАО и ДСО АЭС Украины, а также  для части ВАО и ДСО, находящихся в объекте "Укрытие" и хранилищах зоны отчуждения. Максимальный положительный результат может быть достигнут при размещении указанных хранилищ на территории зоны отчуждения.

Для этого в лаборатории собираются и накапливаются  в виде компьютерных баз данные о загрязнении исследуемой территории радионуклидами, металлами, агрохимикатами,  заболеваемости местного детского населения, ее природных (ландшафтно-геохимических)  условиях, проводится картографический анализ распределения изучаемых показателей по территории, математический анализ и моделирование риска, с выделением приоритетных факторов загрязнения, зон экологического неблагополучия и экологически чистых участков.

В качестве примера приводим результаты определения на исследуемой территории, прилегающей к границам ЧЗО, зон повышенного риска с дифференцированием вклада факторов радиационной и нерадиационной природы. Было изучено 27 факторов загрязнения окружающей среды: загрязнение почвы радиоцезием и радиостронцием в и вне населенных пунктов, молока, эффективная эквивалентная доза облучения населения,  территориальная нагрузка различными пестицидами и минеральными удобрениями, а также Pb, Ni, Cu, Cr, Cd, Co, Ba, и другими загрязнителями.

Математический анализ c помощью линейных регрессионных моделей, показал, что влияние радиационных факторов в районах, непосредственно примыкающих к зоне отчуждения, в 6 раз выше, чем влияние агрохимикатов и тяжелых металлов вместе взятых, а в отдаленных от зоны отчуждения районах это соотношение было иным - наибольший вклад принадлежал тяжелым металлам. Наибольший риск отмечается в Полесском районе - около 4000 случаев общей заболеваемости  в год на 10000 детей.

 

Заболеваемости детского населения как индикатора экологического риска

НИЦ РПИ занимается исследованием экологического риска на  территориях  Украины, пострадавших от Чернобыльской катастрофы. В качестве индикатора экологического риска используются  показатели заболеваемости детского населения, проживающего на загрязненных территориях.

Для этого собираются и накапливаются в виде компьютерных баз данные официальной статистической отчетности по обращаемости населения в лечебные учреждения и данные медицинских осмотров за после аварийные годы, а также  о загрязнении исследуемой территории радионуклидами и тяжелыми металлами, ее природных (ландшафтно-геохимических) условиях, проводится  картографический анализ распределения изучаемых показателей по территории, математический анализ и моделирование риска,  с выделением стойких тенденций заболеваемости  от времени и  уровня воздействия  в  загрязненной и не  загрязненной зонах.

Работы проводятся в сотрудничестве с другими научными центрами Украины и Американским университетом Южной Каролины за счет грантов международных фондов: Фулбрайта, МакАртура  и др. По данным наших исследований  для детского населения, проживающего на радиоактивно загрязненной территории,  показатели  заболеваемости болезнями пищеварительной системы прямо зависят от длительности и уровня воздействия в ландшафтно-геохимических  условиях,  способствующих миграции 137Cs  по пищевым цепочкам. Рост  этого класса заболеваемости был выше, чем остальных классов на протяжении 1990 - 2004 гг.

Превышение в 3 и 5 раз, по сравнению с заболеваемостью на незагрязненной территории, отмечалось при разнице загрязнения почв  137Cs в 10 и 35  раз соответственно. Это совпадает с результатами медицинских осмотров проведенными   Король и соавт. (2001). Самые  высокие уровни превышения  над контролем (в 6,5  раз)  среди всех классов болезней у пострадавшего детского населения были отмечены для заболеваний органов пищеварения.

Рост заболеваемости болезнями органов пищеварения  происходил в основном за счет хронических заболеваний [Набока, 2003, Шестопалов и соавт. 2004, 2005, Чабан, 2005] в первую очередь  за счет увеличения распространенности хронических гастритов [Авхачева и соавт.,2001] и гастродуоденитов, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки,  болезней печени (до 51%), желчного пузыря,  желчных путей и поджелудочной железы [Король и соавт., 2001] и  кариеса, как молочных так и постоянных зубов [Луцкая и соавт., 2001, Хоменко и соавт., 2001].  В соавторстве с профессором  Т. Мюссе из университета Южной Каролины опубликованы данные, свидетельствующие, что неопухолевая патология характерна и для других  биовидов, обитающих  на загрязненных после Чернобыльской  катастрофы территориях. Так у  ласточек, в частности,  был выявлен  рост альбинизма и ассиметрии оперения (данные Т.Мюссе).

Эколого-гигиеническое направление исследований НИЦ РПИ  включает также работы по гармонизации наших законодательных актов, стандартов, методических требований и рекомендаций  с европейскими. Для этого, совместно с другими учреждениями Украины были  разработаны проекты ДержСанПин «Вода питьевая  фасованная. Гигиенические  требования и  контроль  за  качеством»,  Закона Украины "О природных лечебных  ресурсах, принадлежащих к недрам".

Загрязнение подземных вод обусловленное антропогенной деятельностью ухудшение качества подземных вод (по физическим, химическим или биологическим показателям) по сравнению с их естественным состоянием, что приводит или может привести к невозможности их использования в заданных целях.

Гидрогеологическая обстановка в Киеве ухудшается так же под воздействием длительного и недопустимо интенсивного водоотбора из артезианских водоносных горизонтов карбона, а с другой стороны, характеризуется развитием процессов подтопления грунтовыми водами и подпором от гидротехнических сооружений. Увеличивающаяся разница в напорах артезианских и грунтовых вод способствует перетеканию загрязненных грунтовых и поверхностных вод вниз, к питьевым горизонтам карбона. В наибольшей степени эти процессы проявляются там, где отсутствует глинистая разделяющая толща верхней юры, лежащая между грунтовыми и артезианскими водами.
Главные источники загрязнения подземных вод таковы: утечки из канализационных коллекторов, просачивание загрязненных атмосферных осадков сквозь загрязненные почвы, засыпанные и застроенные свалки, утечки и фильтрация из очистных сооружений, технологических коммуникаций и с канализированных и неканализированных промплощадок.
Исторически сложился прочный обычай размещать свалки в отработанных карьерах и оврагах, то есть как можно ближе к грунтовым водам; располагать заводы, очистные сооружения, поля фильтрации, склады - в речных долинах, т.е. там, где естественная защита подземных вод зачастую отсутствует.


По материалам: Экологический словарь, работы Научно-инженерного центра радиогидрогеоэкологических полигонных исследований Национальной академии наук Украины, http://www.geoglobus.ru