В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Актаева Медета Рыскалиевича на тему «Геохимическая миграция радионуклидов после термоядерного взрыва в скважине 1004 на территории Семипалатинского испытательного полигона» по образовательной программе «8D05208 – Экология и природопользование».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Управления и инжиниринга в сфере охраны окружающей среды» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Байгазинов Жанат Абылканович – доктор философии (PhD), Председатель правления АО «Парк ядерных технологий» (г. Курчатов, Республика Казахстан);
Ташекова Ажар Жумановна – доктор философии (PhD), профессор кафедры прикладной биологии «Alikhan Bokeikhan University» (г. Семей, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Поливкина Елена Николаевна – кандидат биологических наук, заведующая лабораторией радиоэкологических и биогеохимических исследований Филиала Институт радиационной безопасности и экологии (г. Курчатов, Республика Казахстан);
Кливенко Алексей Николаевич – доктор философии (PhD), руководитель научного центра «Радиоэкологических исследований» Университета имени Шакарима (г. Семей, Республика Казахстан);
Тибор Ковач – PhD, Венгерский институт радиохимии и радиоэкологии, заведующий отделом (г. Веспрем, Венгрия).
Научные консультанты:
Акбаева Ляйля Хамидуллаевна – кандидат биологических наук, и.о. профессора кафедры «Управление и инжиниринг в сфере охраны окружающей среды» ЕНУ имени Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан);
Кузьменкова Наталья Викторовна – кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник кафедры радиохимии Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (г. Москва, Российская Федерация).
Защита состоится: 24 апреля 2025 года 10:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D052 – Окружающая среда» по образовательной программе «8D05208 – Экология и природопользование» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном (оффлайн и онлайн) формате.
Ссылка: https://surl.li/eijuch
Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, учебный корпус №3, ауд. №333.
Аннотация (рус.): Актуальность темы исследования. В период с 1949 по 1989 год на территории Семипалатинского испытательного полигона (СИП) проводились ядерные испытания, оставив после себя глубокий след в истории Казахстана. Испытания, как наземные, так и подземные, привели к значительному экологическому ущербу и негативно повлияли на здоровье людей. Закрытие полигона в 1991 году стало важным шагом на пути к миру без ядерного оружия, однако существует необходимость изучения последствий ядерных испытаний в настоящее время. Защита окружающей среды и, в особенности, людей от воздействия остаточной и вторичной радиоактивности является ключевым аспектом в решении проблем полигона. Необходимость решения проблем СИП признана международной общественностью. Генеральная Ассамблея ООН, признав серьезность ситуации, приняла три резолюции по вопросу оказания помощи региону. На настоящий момент было принято ряд решении о необходимости проведения плановой работы по возврату радиационно-загрязненных территорий в хозяйственный оборот, которое было поддержано Советом Безопасности РК от 06 апреля 2009 г и Протокольном решении Межведомственной Комиссии при Совете Безопасности РК от 7 мая 2009 г, а также Программой по комплексному решению проблем бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полигона на 2005-2007 годы. Вместе с тем, 5 июля 2023 года был принят новый закон о Семипалатинской зоне ядерной безопасности, направленный на реабилитацию территории бывшего Семипалатинского испытательного ядерного полигона. В соответствии с законодательными актами РК, в настоящее время вся территория СИП относится к категории земель запаса. Согласно ст. 143 «Земельного Кодекса РК» «Земельные участки, на которых проводились испытания ядерного оружия, могут быть предоставлены Правительством РК в собственность или землепользование только после завершения всех мероприятий по ликвидации последствий испытания ядерного оружия и комплексного экологического обследования при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы». Согласно имеющейся информации, часть земель полигона удовлетворяет требованиям гигиенических нормативов (ГН) и, вследствие этого пригодна для хозяйственного использования. В этой связи исследования территории полигона на экологическую безопасность представляет большую практическую необходимость. Современный Семипалатинский полигон из источника военной угрозы стал объектом научных исследований, включающие изучение геохимической миграции радионуклидов в различных средах, оценку радиационных рисков для экосистем и человека, а также разработку моделей прогнозирования радиационного воздействия. На данный момент существует несколько малоизученных проблем, связанных с геохимической миграцией радионуклидов из водных объектов, образованных в результате термоядерных взрывов на СИП. Так, радионуклиды могут мигрировать в виде коллоидов, сорбированных на поверхности минеральных частиц или органических веществ. Это может значительно увеличивать их подвижность и дальность переноса. В тоже время, геологические образования могут выступать как естественные барьеры для геохимической миграции радионуклидов, задерживая их в определенных горизонтах. В целом, на территории СИП основными возможными механизмами миграции радионуклидов из мест проведения ядерных испытаний являются воздушная и водная среда. Одним из таких объектов является водоем, образованный в результате первого советского промышленного экскавационного взрыва в скважине 1004, произведенного в январе 1965 г. с целью создания искусственного водохранилища в засушливых районах. В последствии, данный водоем был условно назван Атомным озером. Ранее было установлено, что в водах «Атомного озера» отмечается существенное различие в содержании радионуклидов на разных берегах. Предполагается, что источники загрязнения находятся в грунтах вокруг воронки, образовавшихся при падении и дроблении горных пород вследствие термоядерного взрыва. В настоящее время основное радионуклидное загрязнение сосредоточено в этих грунтах вокруг воронки. В тоже время, в качестве основного источника загрязнения вод, предполагалось наличие поступления загрязненных подземных вод в «Атомное озеро» из полостей других боевых скважин площадки «Балапан». Гипотеза. Современное радионуклидное загрязнение «Атомного озера» может быть обусловлено двумя факторами. Первым и основным источником загрязнения может являться вымывание техногенных радионуклидов с атмосферными выпадениями из грунтов воронки вокруг «Атомного озера». Вторым фактором рассматривается вторичное загрязнение вод «Атомного озера» в результате поступление техногенных радионуклидов с подземными водами по каналам геологических разломов со стороны ближайших «боевых скважин». Целью работы являлось исследование процессов геохимической миграции и распределения радионуклидов в окружающей среде относительно «Атомного озера» и оценка дозовой нагрузки. Задачи исследования: 1. Изучить распределение техногенных радионуклидов в объектах окружающей среды «Атомного озера». 2. Исследовать гидрохимические и гидротермические факторы, влияющие на распределения и миграцию радионуклидов в водоеме. 3. Исследовать уровни загрязнения в подземных водах, прилегающих к Атомному озеру, а также возможность геохимической миграции радионуклидов. 4. Определить источник загрязнения вод «Атомного озера». 5. Оценить дозовую нагрузку ионизирующего излучения исследуемой территории. Новизна работы: Впервые проведено комплексное исследование пространственного распределения техногенных радионуклидов в местах проведения экскавационных термоядерных испытаний на СИП, что расширило научные представления о закономерностях распределения техногенных радионуклидов в объектах окружающей среды. Впервые определен и обоснован источник загрязнения водной среды радионуклидами в районе проведения испытаний, а также выявлены механизмы их распределения, в том числе роль стратификации водной толщи. Получены новые данные о пространственном распределении радионуклидов в воздушной среде в районе загрязненных грунтов. Выявлена зональная неоднородность загрязнения для принятия мер радиационной безопасности. Впервые на Атомном озере для населения проведен расчет дозы облучения в условиях повышенного радиационного фона и разработаны рекомендации по обеспечению радиационной безопасности. Объект исследования: Объект исследования «Атомное озеро» расположен на территории площадки «Балапан» на юго-восточной части Семипалатинского испытательного полигона. Координаты расположения объекта составляет 49°56'07.13"С северной широты и 79°00'30.34"В восточной долготы. Абсолютная отметка над уровнем море составляет 298 м. В настоящее время глубина водоема составляет 80 м., диаметр воронки 400 м. Высота гребня грунтов 20-35 м. Общий объем воды во внутреннем водохранилище составляет порядка 6 000 000 м3. Научная и практическая значимость работы. Значимость работы представляют выявленные закономерности распределения техногенных радионуклидов в окружающей среде, образовавшихся в результате термоядерного взрыва. Полученные данные о пространственном распределении радионуклидов будут использованы для уточнения и верификации существующих моделей миграции радионуклидов в различных средах, а также для прогнозирования долгосрочного поведения радионуклидов в водной среде. Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследования будут использованы для обоснования дальнейших решений по изменению статуса «Земель запаса» («Атомное озеро») и вывода их из народно-хозяйственного пользования. Данные о дозовых нагрузках необходимы для разработки системы контроля доступа к объекту, направленной на защиту здоровья населения и минимизацию риска облучения сверх допустимых норм. В целом, озеро создавалось для хозяйственных нужд, в том числе, регулирования стока р. Шаган. Поэтому вопрос о радиационном и химическом состоянии исследуемого объекта является весьма значимым для оценки возможности дальнейшего использования озера. Результаты исследования: 1. В воде озера обнаружено наличие таких радионуклидов как 3Н и 90Sr с удельной активностью от 160 до 20000 Бк/кг и от 1 до 15 Бк/кг. Минимальные значения радионуклидов всегда наблюдались в верхних слоях озера на глубине 10-20 метров, а максимальные концентрации фиксировались на глубинах 60-80 метров. Концентрации техногенных радионуклидов 239+240Pu, 241Am и 137Cs не были обнаружены ни на поверхности, ни на дне озера в любой из исследованных точек. Сезонные наблюдения показали стабильность распределений 3Н и 90Sr по глубине озера с течением времени. Стабильность в распределении 3Н и 90Sr, связана с отсутствием процессов водообмена озера на глубине ниже 20 м. Обнаружено, что влияние загрязненных грунтов воронки на состояние воздушной среды существенное влияние оказывает на расстоянии до 200 м, где удельная активность 239+240Pu превышает допустимую объемную активность для населения в два раза. 2. Установлено, что основным механизмом, влияющим на глубинное распределение и сезонную стабильность радионуклидов, является стратификация водной толщи из-за растворенных химических соединений. Гидрохимические показатели между верхним и придонным слоем озера различались в 2 раза, минимальные содержания составляют 10 г/л в приповерхностном слое воды до глубин 10–20 м, а максимальные величины в придонном слое воды с минерализацией в 20 г/л. В первую очередь, это поспособствовала повышению плотности воды по мере понижения глубины, что привело к застойному режиму озера. Гидротермический режим «Атомного озера» отмечается наличием зоны термоклина, которая находится на глубине до 20 м, где в течение годового хода происходят процессы внешнего водообмена за счет тепловой конвекции и ветра перемешивания. Глубже этого горизонта, озеро не подвержено к циркуляциям воды за счет внешних физических процессов. 3. Определено, что геолого-литологические условия исследуемой территории включают тугопластичные водонепроницаемые глины, а также глинистые сланцы и алевролиты, которые препятствуют поступлению загрязненных подземных вод из районов проведения подземных ядерных испытаний на площадке «Балапан». Подземные воды со стороны пл. «Балапан» не влияют на уровень загрязнения 3Н вод «Атомного озера». Определено, что вымывание и геохимическая миграция 3H из загрязненных грунтов «Атомного озера» осуществляется не только с поверхностными водами, но и с грунтовыми водами. Грунтовые воды вытекающие из загрязненных грунтов воронки оказывают существенное влияние на загрязнения р. Шаган на расстоянии 2 км вниз по течению. 4. Сравнительный анализ отношения стабильных изотопов δ18О÷δ2Н «Атомного озера» с подземными водами площадки «Балапан», исключило версию о том, что в водоем «Атомное озеро» получает питание за счет поступления загрязненных подземных вод со стороны пл. «Балапан». Экспериментальные исследования по вымыванию, позволило достоверно определить, что главным и единственным источником загрязнения вод «Атомного озера» являются загрязненные грунты воронк. 5. Расчет дозы облучения показали, что постоянное проживание населения на данной территории исключено, поскольку приводит к превышению установленной гигиеническим нормативом годовой эффективной дозы облучения населения. Основным источником облучения является внешнее облучение от радионуклида 137Cs. При проживании на исследуемой территории годовая эффективная доза при пероральном поступлении радионуклидов с водой приводят к превышению установленной годовой эффективной дозы облучения населения. Соответствие направлениям развития науки или государственным программам. Исследование соответствует приоритетным направлениям науки, связанным с экологической безопасностью, радиационной защитой и охраной окружающей среды. Результаты работы могут быть использованы в рамках государственных программ Республики Казахстан по мониторингу и реабилитации радиоактивно загрязненных территорий, а также при разработке стратегий управления рисками радиационного загрязнения. Личный вклад соискателя. Соискатель выполнял диссертационную работу на базе лаборатории водных ресурсов при кафедре УИООС ЕНУ им. Л.Н. Гумилева с 2022 по 2024. В указанный принял непосредственное участие в разработке методики исследования, проведении полевых и лабораторных работ, анализе данных и подготовке научных публикаций. Апробация работы. Отдельные результаты были опубликованы в научных журналах: 1. Characterization of geological and lithological features in the area proximal to tritium contaminated groundwater at the Semipalatinsk test site // PLOS ONE. – 2023. - 8 February; 2024 – 6 March; 2024 - 22 March. 2. Research on the Conditions of Water Formation in radiation-hazardous sites of the Semipalatinsk test point // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan Series of Geology and technical Sciences. – 2023. – Vol. 5, №461. – Р. 35-44. 3. Tritium distribution in the «water-soil-air» system in the Semipalatinsk Test Site // PLOS ONE. – 2023 - 16 July; 2023 - 26 December. 4. The character of radionuclide contamination of natural lakes at the territory of the Semipalatinsk test site // Journal of Environmental Radioactivity. 5. Research into the current radiological state of air and monitoring observations on STS and the adjacent territory // Journal of Environmental Radioactivity. – 2023. – Vol. 264. – Р. 107199. 6. Оценка дозовых нагрузок для различных поведенческих сценариев на территории «Атомного озера» // Вестник НЯЦ РК. – 2023. - №1. – С. 55-60. 7. Радиационный мониторинг поверхностных и подземных вод на территории Семипалатинского испытательного полигона // Радиобиология и экологическая безопасность -2022: матер. междунар. конф. (Минск, 2022 - 26-27 мая). 8. Мониторинг тритиевого загрязнения вод р. Шаган // Сборник трудов Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана (Павлодар: Институт радиационной безопасности и экологии РГП НЯЦ РК, 2023. – Вып. 7). 9. Оптимизация мониторинговых наблюдений вод на радиационно-опасных участках СИП при помощи метода изотопной гидрологии // Сборник трудов Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана (Павлодар: Институт радиационной безопасности и экологии РГП НЯЦ РК, 2023. – Вып. 7). Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 9 публикациях: 5 – в издании, входящем в базу данных Scopus; 1 – в изданиях, рекомендованных Комитетом по обеспечению качества в сфере образованияи науки Министерства образования и науки РК; 1 – в сборниках тезиза конференции; 2 – в сборниках трудов. Структура и объем диссертации. Диссертация содержит нормативные ссылки, обозначения и сокращения, введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и заключение, 208 библиографий. Исследовательская работа состоит из 122 страниц, выраженных 14 таблицами и подтвержденных 54 рисунками.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/eN7I6rG9Dhs
