Для установления границ этой важной области должны быть известны величины критических воздействий, которые приводили бы к деградации, угнетению биологических процессов в элементах экосистем, выводили бы экосистемы из динамического равновесия с переходом в менее благоприятные состояния.
С другой стороны нужно знать и репарационные способности экосистем, возможности восстановления численности популяций, видового разнообразия за счет адаптивных и миграционных явлений.
Природные экосистемы обладают широким спектром физических, химических и и биологических механизмов нейтрализации вредных и загрязняющих веществ. Однако при превышении значений критических поступлений таких веществ, возможно наступление деградационных явлений - ослабление выживаемости, снижение репродуктивных характеристик, уменьшение интенсивности роста, двигательной активности особей. В условиях живой природы, постоянной борьбы за ресурсы такая потеря жизнестойкости организмов грозит потерей ослабленной популяции, за которой может развиться цепь потерь других взаимодействующих популяций. Критические параметры поступления веществ в экосистемы принято определять с помощью понятия экологических емкостей. Экологическая или ассимиляционная емкость экосистемы [4] - максимальная вместимость количества загрязняющих веществ, поступающих в экосистему за единицу времени, которое может быть разрушено, трансформировано и выведено из пределов экосистемы или депонировано за счет различных процессов без существенных нарушений динамического равновесия в экосистеме. Типичными процессами, определяющими интенсивность "перемалывания" вредных веществ, являются процессы переноса, микробиологического окисления и биоседиментации загрязняющих веществ. При определении экологической емкости экосистем должны учитываться как отдельные канцерогенные и мутагенные эффекты воздействий отдельных загрязнителей, так и их синергетические, т.е. усилительные эффекты из-за совместного, сочетанного действия.
Какой же диапазон концентраций вредных веществ надлежит контролировать? Приведем примеры предельно допустимых концентраций вредных веществ, которые будут служить ориентирами в анализе возможностей радиационального мониторинга окружающей среды.
В основном нормативном документе по радиационной безопасности - Нормах радиационной безопасности (НРБ-76/87) даны значения предельно-допустимых концентраций радиоактивных веществ в воде и воздухе для профессиональных работников и ограниченной части населения. Данные по некоторым важным, биологически активным радионуклидам приведены в Таблице 1.
| Нуклид, N | Период полураспада, Т1/2 лет | Выход при делении урана, % | Допустимая концентрация, Ku/л | Допустимая концентрация | ||
| в воздухе | в воздухе | в воздухе, Бк/м3 | в воде, Бк/кг | |||
| Тритий-3 (окись) | 12,35 | - | 3*10-10 | 4*10-6 | 7,6*103 | 3*104 |
| Углерод-14 | 5730 | - | 1,2*10-10 | 8,2*10-7 | 2,4*102 | 2,2*103 |
| Железо-55 | 2,7 | - | 2,9*10-11 | 7,9*10-7 | 1,8*102 | 3,8*103 |
| Кобальт-60 | 5,27 | - | 3*10-13 | 3,5*10-8 | 1,4*101 | 3,7*102 |
| Криптон-85 | 10,3 | 0,293 | 3,5*102 | 2,2*103 | ||
| Стронций-90 | 29,12 | 5,77 | 4*10-14 | 4*10-10 | 5,7 | 4,5*101 |
| Иод-129 | 1,57*10+7 | - | 2,7*10-14 | 1,9*10-10 | 3,7 | 1,1*101 |
| Иод-131 | 8,04 сут | 3,1 | 1,5*10-13 | 1*10-9 | 1,8*101 | 5,7*101 |
| Цезий-135 | 2,6*10+6 | 6,4 | 1,9*102 | 6,3*102 | ||
| Свинец-210 | 22,3 | - | 2*10-15 | 7,7*10-11 | 1,5*10-1 | 1,8 |
| Радий-226 | 1600 | - | 8,5*10-16 | 5,4*10-11 | 8,6*10-3 | 4,5 |
| Уран-238 | 4,47*10+9 | - | 2,2*10-15 | 5,9*10-10 | 2,8*101 | 7,3*10-1 |
| Плутоний-239 | 2,4*10+4 | - | 3*10-17 | 2,2*10-9 | 9,1*10-3 | 5 |
Реальные выбросы и сбросы радиоактивных веществ при нормальной эксплуатации АЭС обычно много ниже допустимых, так что нормы по концентрация радионуклидов в окружающей среде вблизи АЭС безусловно выполняются.
Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.
Отметим наиболее существенные факторы -
· локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве,
· повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации,
· сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты,
· изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС,
· изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.
Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов- охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.
Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций (АС), идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий атомных электростанций - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.
Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.
Видно, что все вопросы защиты окружающей среды составляют единый научный, организационно- технический комплекс, который следует называть экологической безопасностью. Следует подчеркивать, что речь идет о защите экосистем и человека, как части экосферы от внешних техногенных опасностей, т.е. что экосистемы и люди являются субъектом защиты. Определением экологической безопасности может быть утверждение, что
экологическая безопасность - необходимая и достаточная защищенность экосистем и человека от вредных техногенных воздействий
Обычно выделяют защиту окружающей среды как защищенность экосистем от воздействий атомных станций при их нормальной эксплуатации и безопасность как систему защитных мер в случаях аварий на них.
Как видно, при таком определении понятия "безопасность" круг возможных воздействий расширен, введены рамки для необходимой и достаточной защищенности, которые разграничивают области незначимых и значимых, допустимых и недопустимых воздействий, о чем разговор пойдет ниже. Отметим, что в основе нормативных материалов по радиационной безопасности лежит идея о том, что слабейшим звеном биосферы является человек, которого и нужно защищать всеми возможными способами. Считается, что если человек будет должным образом защищен от вредных воздействий АС, то и окружающая среда также будет защищена, поскольку радиорезистентность элементов экосистем как правило существенно выше человека.
Ясно, что это положение не является абсолютно бесспорным, поскольку биоценозы экосистем не имеют таких возможностей, какие есть у людей - достаточно быстро и разумно реагировать на радиационные опасности. Кроме того, различны сорбционные характеристики различных элементов биогеоценозов. И поэтому в случаях тяжелых аварий на АС запасы радио-нечувствительности биоценозов могут быть исчерпаны [4]. Отсюда следует, что при оценке уровня безопасности АС необходимо явно учитывать экологические последствия воздействий АС, а при разработке мер противоаварийной защиты АС предусматривать и действия по защите окружающей среды.
Атомные электростанции оказывают на окружающую среду - тепловое, радиационное, химическое и механическое воздействие. Для обеспечения безопасности биосферы нужны необходимые и достаточные защитные средства. Под необходимой защитой окружающей среды будем понимать систему мер, направленных на компенсацию возможного превышения допустимых значений температур сред, механических и дозовых нагрузок, концентраций токсикогенных веществ в экосфере. Тогда защита не требуется, если
Т(r,t) < Tд, В(r,t) < Вд, М(r,t) < Mд, Сi(r,t) < С iд.
В противном случае, при невыполнении неравенств необходимы меры, которые будут компенсировать превышение параметров над допустимыми значениями. Эти меры суть управляющие воздействия для возвращение системы в область нормального функционирования. Достаточность защиты достигается в том случае, когда температуры в средах, дозовые и механические нагрузки сред, концентрации вредных веществ в средах не превосходят предельных, критических значений, т.е.