22 Июль 2016

Н.П. ЛУКУТЦОВА, д-р техн. наук, С.В. ВАСЮНИНА, инженер, Брянская государственная инженерно-технологическая академия

26 апреля 2006 г. исполнилось 20 лет чернобыльской трагедии, в результате которой в воздух было выброшено более 8,5 Мт радионуклидов.

 

Брянская область является наиболее пострадавшим регионом в России. Общая площадь лесного фонда Брянской области, загрязненного радионуклидами, составила 369,1 тыс. га из 1153,9 тыс. га лесов области, что составляет 32% от общей площади.

После распада короткоживущих изотопов основную роль в загрязнении территорий играют долгоживущие радионуклиды стронций-90 (период полураспада 29,1 лет) и цезий-137 (период полураспада 30 лет).

 

В общем радиационном фоне доля цезия-137 существенна и составляет 80%, далее следует стронций-90 — 19,8%. На остальные техногенные радионуклиды приходится 0,2%.

 

Радиоактивные изотопы стронция-90 и цезия-137, которые являются аналогами кальция и калия, отличаются высокой биологической подвижностью. При внекорневом пути поступления питательных веществ в древесные растения наиболее подвижен цезий-137, значительная часть которого довольно быстро переходит в органы и ткани растений. Внекорневое поступление стронция-90 происходит медленнее.

 

Поглощение и передвижение радионуклидов из почвы в надземные части древесных растений существенно различны. Наиболее подвижным, сравнительно легко поступающим из почвы по корневому пути в древесные растения является стронций-90; цезий-137 сорбируется почвами сильнее, чем стронций-90, и поэтому переходит в древесные растения в относительно меньших количествах.

 

Загрязнение древесины после аварии на Чернобыльской АЭС вызвало необходимость разработки допустимых уровней содержания цезия-137 и стронция-90 в продукции лесного хозяйства и установление области применения древесного сырья.

 

В зависимости от зоны загрязнения в соответствии с ГОСТ Р 50801—95 «Древесное сырье, материалы, полуфабрикаты, изделия из древесины и древесных материалов. Допустимая удельная активность радионуклидов, отбор проб и методы измерения удельной активности радионуклидов» и ГН 2.6.1670—97 «Допустимые уровни содержания цезия-137 и стронция-90 в продуктах лесного хозяйства» определены следующие области использования древесины.

 

Древесина из лесов зоны I с плотностью загрязнения до 15 Ки/км2 может применяться для строительных целей без всяких ограничений и не представляет опасности при ее переработке и использовании.

 

Древесина из лесов зоны II с плотностью загрязнения от 15 до 40 Ки/км2 может применяться в окоренном виде. При этом заготовка разрешается при наличии снежного покрова и оставления коры на лесосеке.

 

Использование древесины из зоны III при плотности радиационного загрязнения свыше 40 Ки/км2 не допускается.

 

СП 2.6.1.759—99 «Допустимые уровни содержания цезия-137 и стронция-90 в продукции лесного хозяйства» устанавливают допустимые значения удельной активности цезия-137 менее 370 Бк/кг, а стронция-90 — 5200 Бк/кг в древесине для строительства жилых помещений и домов, для изготовления бруса и бревен, досок половых и потолочных, балок, стропил и перекрытий, дверных и оконных рам и др.

 

Исследования, выполненные в первые годы после аварии на Чернобыльской АЭС и на протяжении последних пяти лет, подтвердили, что основными факторами накопления цезия-137 и стронция-90 в древесине являются плотность загрязнения, видовая принадлежность и условия произрастания деревьев, биологическая доступность радионуклидов.

 

Определение содержания цезия-137 выполнялось на гамма-спектрометрическом комплексе с полупроводниковым детектором типа ДГДК-80 в стальной защите. Собственный фон детектора в диапазоне энергий 100—3000 кэВ составлял 5,8 с-1. Энергетическое разрешение спектрометра — 2,5 кэВ при Еу = 1,332 МэВ (60Со). Программное обеспечение комплекса позволяет выделять гамма-линии в аппаратурном спектре, производить их идентификацию, расчет удельных активностей проб, определение погрешностей.

 

Проведенные исследования накопления радионуклидов различными породами деревьев и различными частями показали, что в среднем в одних и тех же зонах радиоактивного загрязнения мелкие ветви, листва и кора более загрязнены цезием-137, чем древесина без коры (табл. 1).

Таблица 1

Порода

Среднее значение удельной активности цезия-137 (Бк/кг) в древесине в зоне с плотностью загрязнения почвы до 5 Ки/км2

древесина без коры

кора

мелкие ветви

листья

Береза

170

930

390

145

Дуб

100

565

60

60


При переработке древесины необходимо учитывать, что более высокую удельную активность имеют растущие органы: листья, хвоя и побеги текущего года, а также кора (см. рисунок).

 

Цезий-137. Бк/кг

sm_05_06v-51

Плотность загрязнения, Ки/км2

Зависимость содержания цезия-137 в коре (1, 2, 3), ветках (4) и хвое (5) различных пород в зависимости от плотности загрязнения почвы: 1, 5 — сосна; 2 — дуб; 3, 4 — береза

 

Хвойные породы (сосна, ель) менее загрязнены цезием-137, чем лиственные (береза, осина) (табл. 2).

 

Таблица 2

Порода

Удельная активность цезия-137 (Бк/кг) в древесине в зоне с плотностью загрязнения почвы от 5 до 15 Ки/км2

древесина без коры

кора

мелкие ветви

хвоя, листья

Сосна

37

74

185-1776

148

Береза

183

1314

1920-2316

2014



Установлено, что во всех частях ствола березы концентрация цезия-137 возрастает пропорционально плотности загрязнения почвы, что у других пород выражено значительно слабее.

 

По степени накопления цезия-137 в древесине различных пород деревьев установлен ряд: береза, осина, дуб, ель, сосна. Это связано со строением клеток лиственных и хвойных пород.

 

Хвойные породы имеют более мелкие, с плотной оболочкой клетки, в которых миграция цезия-137 происходит медленнее, чем в крупных с тонкими оболочками лиственных пород. Это способствует более интенсивному накоплению цезия-137.

 

При переработке древесины необходимо учитывать, что более высокую удельную активность цезия-137 имеют растущие части дерева, а также первые два наружных слоя, толщиной в один сантиметр каждый, прилегающих к коре. Удаление этой части древесного ствола позволит снизить загрязнение цезием-137 пилопродукции на 90—100%.

 

Кроме того, на содержание радионуклидов в древесине оказывает влияние такой фактор, как ее возраст.

 

Древесина молодых деревьев накапливает радионуклиды в значительно большей степени, чем древесина спелых и перестойных насаждений в одних и тех же условиях произрастания [1].

 

Анализ динамики накопления цезия-137 в древесине обнаружил крайне негативные тенденции, которые существенно ограничивают возможности ее переработки по причине все более глубокого проникновения соединений цезия в глубь древесных стволов. Исходя из расчетов экономически обоснованную заготовку древесины на территориях с плотностью радиационного загрязнения 15—40 Ки/км2 и более можно будет производить только до 2010 г., после чего древесина станет практически непригодна к использованию и будет подлежать полному захоронению.

 

В условиях рыночной экономики обеспечение лесоперерабатывающей промышленности Брянской области сырьем и лесоматериалами за счет собственных лесосырьевых ресурсов без их истощения становится актуальной проблемой. В решении этой задачи важную роль должно сыграть кроме рационального использования древесины, заготовленной в загрязненных радионуклидами районах, разработка способов снижения содержания цезия-137 в продукции строительного назначения.

 

Литература

  1. Самошкин Е.Н., Глазун И.Н., Алешин И.В., Цимбалист М.А. Удельная активность, особенности накопления и перехода 137Cs в компоненты древесных лесных растений зоны отчуждения ЧАЭС (территория Брянской области) // Чернобыль — 20 лет спустя. Социально-экономические проблемы и перспективы развития пострадавших территорий. Материалы междунар. научн.-практ. конф. Брянск. 7—8 декабря 2005 г. С. 105-108.

 

Статья взята из журнала «Строительные материалы»