Оценка радиационного воздействия 137Cs, 134Cs, 90Sr на биоту Баренцева моря вблизи источника загрязнения при гипотетической аварии с затонувшей атомной подводной лодкой К-159

Выполнено моделирование воздействия излучения 137Cs, 134Cs, 90Sr на морскую биоту для гипотетической аварии с самопроизвольной цепной реакцией на затонувшей подводной лодке К-159 при её подъёме и транспортировке в Баренцевом море. Для описания загрязнения морской воды в острый период аварии использована двумерная модель рассеивания радионуклидов в морской воде от мгновенного источника. Рассчитано радиоактивное загрязнение 137Cs, 134Cs, 90Sr морской воды и донных отложений на расстояниях от 200 м до 30 км от источника. Доза острого облучения придонной рыбы от 137Cs, 134Cs, 90Sr на расстоянии 200 м от места аварии за первые 10 дней составляет почти 100 мГр. Согласно оценке, вероятность летальных эффектов для придонной рыбы при такой поглощённой дозе — менее 1 %. Мощность дозы хронического облучения морской биоты 137Cs, 134Cs, 90Sr в течение первого года с момента аварии на расстоянии 200 м от источника загрязнения оценена в 9,7 мГр·сут−1 для придонной рыбы, 11 мГр·сут−1 для моллюсков и 6,3 мГр·сут−1 для водных растений. Эти уровни выше референтного значения мощности дозы хронического облучения, обеспечивающего безопасность морской биоты, поэтому нельзя рассматривать такие дозовые нагрузки как безопасные для развития популяций придонной рыбы, моллюсков и водных растений в непосредственной близости от места аварии. При удалении от источника загрязнения на 500 м и более мощность дозы хронического облучения морской биоты значительно ниже референтного уровня. Дозовые нагрузки на биоту Баренцева моря для аварийного сценария обусловлены преимущественно внешним облучением от донных отложений, а также переходом долгоживущих радионуклидов из донных отложений в придонные организмы

Вопросы нормирования поступления 238U в поверхностные воды с учетом его радиационного и токсического действия

At present, discharges of 238U to surface waters by nuclear industry enterprises are limited by radiation factor. Registration and control of 238U discharges to water bodies is performed in units of radioactivity (Bq/year) according to the current permit for the water discharge of radioactive substances. At the same time, uranium belongs to the 1st hazard class by its chemical toxicity (extremely dangerous chemicals), it has hygienic standard for content in surface waters. A comparison was made for the limitation of 238U intake to surface waters, taking into account radiation exposure and chemical toxicity. Activity concentration of 238U in water was calculated, at which the annual dose for a critical population group from water use would be 0,1 mSv/year (scenario 1 – the water object is used for drinking water supply) or 1 mSv/year (scenario 2 – the water object is not used for drinking water supply). The calculated activity concentrations were expressed in units of mass concentrations and compared with the maximum permissible concentration of uranium in water, established in Russia, 15 mkg/L. It is shown that compliance with the radiation safety norms does not automatically guarantee compliance with the current hygienic standards for limiting the toxic effects of uranium on population and the environment. The concentration of 238U in water producing the annual dose to population 0,1 mSv taking into account all exposure pathways, exceeds the maximum permissible concentration of uranium in water by 15 times. If water body is not used for drinking water supply, the calculated concentration of 238U in water producing the annual dose to population 1 mSv, is higher than the maximum permissible concentration of uranium in water by 1500 times. The restrictions imposed by the current hygienic standards for the chemical toxicity of uranium could reduce the permissible discharge levels of 238U to surface waters. It is necessary to develop environmental quality standards for 238U, taking into account its chemical toxicity, and include them to the system of establishment of permissible discharge limits of radioactive substances.В настоящее время сбросы 238U в поверхностные воды предприятиями атомной отрасли, как правило, нормируются по радиационному фактору. Учет и контроль сбросов 238U в водные объекты производится в единицах активности (Бк/год) в соответствии с действующими разрешениями на сброс радиоактивных веществ. При этом по химической токсичности уран относится к 1-му классу опасности (чрезвычайно опасные химические вещества), для него установлеы гигиенические нормативы содержания в поверхностных водах. Проведено сравнение ограничения поступления 238U в поверхностные воды с учетом радиационного воздействия и химической токсичности. Для этого выполнен расчет объемной активности 238U в воде, при которой доза облучения критической группы населения от водопользования составит 0,1 мЗв/год (сценарий 1 – водный объект используется для питьевого водоснабжения) или 1 мЗв/год (сценарий 2 – водный объект не используется для питьевого водоснабжения). Полученные значения объемных активностей пересчитаны в концентрации и сопоставлены с величиной предельно допустимой концентрации для урана в воде – 15 мкг/л, установленной действующими нормативными документами. Показано, что соблюдение санитарных правил в области радиационной безопасности населения при нормировании сбросов 238U не гарантирует автоматического соблюдения действующих гигиенических нормативов по ограничению токсического воздействия урана на человека и окружающую среду. Концентрация 238U в воде, при которой достигается часть дозовой квоты 0,1 мЗв/год с учетом всех путей водопользования, превышает предельно допустимую концентрацию в 15 раз. Если водный объект не используется для питьевого водоснабжения, то предельная концентрация 238U в воде, рассчитанная только из условия непревышения дозовой квоты 1 мЗв/год, будет выше предельно допустимой концентрации в 1500 раз. Учет ограничений, накладываемых действующими гигиеническими нормативами по химической токсичности урана, снижает расчетную величину допустимого сброса 238U в поверхностные воды. Необходимо разработать нормативы качества окружающей среды для 238U с учетом его химической токсичности и включить их в систему нормирования допустимых сбросов радиоактивных веществ

Влияние учета химической токсичности 238U на величину его предельно допустимого выброса в атмосферный воздух

At present, the permissible atmospheric release levels of 238U are evaluated only on a basis of its radiation impact on population. At the same time, uranium belongs to the 1st hazard class (extremely dangerous chemicals) by its toxic effect. Limitation of the 238U release to the atmosphere is calculated separately using two criteria – radiation protection (annual dose limits) and chemical toxicity of uranium. It is shown that the permissible release level of 238U by radiation criteria is 100 – 250 times higher than the maximum release level limited by chemical toxicity of uranium. Annual intake limit of 238U for population 8400 Bq/year, established by Radiation Safety Norms NRB-99/2009, under condition of its uniform intake is equal to 184 mkg/kg of body mass per day for the indicated age group. It is 306 times higher than the tolerable daily intake of uranium estimated by World Health Organization. Compliance with the public health regulations in radiation safety does not guarantee that the annual intake of uranium by population would not exceed the tolerable toxicity levels indicated by World Health Organization. Therefore, the established value of the annual intake limit of 238U for the population needs to be revised taking into account the recent World Health Organization publications and the research results in the field of chemical toxicity of uranium. The revised value could be incorporated to the system of establishing the permissible atmospheric releases levels of radioactive substances.В настоящее время установление нормативов предельно допустимых выбросов 238U в атмосферный воздух проводится исключительно на основе критерия радиационного воздействия на население. При этом по своему токсическому действию уран относится к 1-му классу опасности (чрезвычайно опасные химические вещества). Проведено сравнение ограничения выброса 238U в атмосферный воздух с учетом только радиационного воздействия, с использованием действующих методик расчета предельно допустимых выбросов и с учетом химической токсичности урана. Показано, что предельно допустимый выброс 238U, рассчитанный по критерию соблюдения годовой дозовой квоты облучения населения, в 100–250 раз выше максимального выброса, оцененного по критерию химической токсичности урана. Установленный в НРБ-99/2009 предел годового поступления 238U с пищей для населения 8400 Бк/год при условии равномерного поступления соответствует 184 мкг/кг массы тела в сутки для указанной возрастной группы, что превышает оцененный ВОЗ уровень допустимого суточного поступления урана по токсичности в 306 раз. Соблюдение санитарных правил в области радиационной безопасности населения при нормировании выбросов 238U не гарантирует того, что поступление урана в организм человека не превысит безопасных по токсичности уровней, оцененных ВОЗ. Необходимо провести актуализацию установленного значения предела годового поступления 238U для населения с учетом современных публикаций ВОЗ и результатов исследований в области токсичности урана и включить откорректированное значение в систему нормирования предельно допустимых выбросов радиоактивных веществ в атмосферный воздух

A system of dose-effects relationships for the northern wildlife: Radiation protection criteria

The key issue in the assessment system for radiation protection of wildlife is the establishment of dose-effects relationships for reference representatives of natural biota. Within the frame of the EC Project EPIC “Environmental Protection from Ionizing Contaminants" (2000-2003), a database has been created, which includes about 1600 records from 440 publications in Russian on the dose-effects relationships in wildlife from northern-temperate climatic zones. The EPIC database “Radiation effects on biota" is based on Russian/FSU experimental and field studies; chronic/lifetime exposures are the focus of the data collection. The database information covers a very wide range of radiation dose rates to biota: from below 1E(-5) Gy d-1 up to more than 1 Gy d-1. A great variety of radiation effects are registered in the EPIC database, from stimulation at low doses up to death from acute radiation syndrome at high doses. The paper presents the dose-effects relationships for northern wildlife in the conditions of low-LET chronic irradiation. The system of dose-effects relationships forms the scale of severity of radiation effects at increasing levels of chronic radiation exposure. The system can be used as a basis for establishing criteria for radiation protection of the Northern wildlife

Methodology for radioecological assessment of radionuclides permissible levels in the seas - protection of human and marine biota

The methodology of radioecological assessment was developed for radionuclides permissible levels in sea waters. The control concentrations were calculated under the following conditions: exposure from consumption of marine foodstuffs should not exceed 10 % of the permissible dose limit. Radiation doses to marine biota of lower than 1 % of the lethal dose or significant dose of chronic exposure are assumed not to lead to a significant impact on populations or communities. Hygienic criteria are more rigid than radioecological ones for most radionuclides. Real concentrations of radionuclides (90Sr, 137Cs, 239Pu, 240Pu and some others) in sea water are 103-104 times lower than control concentrations. The proposed control concentrations of radionuclides in sea water, ensuring the radiation safety of the population, ensure the radiation safety of marine flora and fauna as well

Radioecological impact from radionuclide releases into the rivers

The radiological impacts from radionuclide releases into Techa, and Yenisei Rivers in Russia are discussed. The dose assessments for human and natural biota are calculated using the methodology of multiple pathways of exposure. In the Mayak complex area the collective dose to the Techa River population during 1949-1956 was 6,200 man-Sv. The collective dose from radioactive discharges of the Krasnoyarsk complex into Yenisei River during the period 1958-1991 was about 1,200 man-Sv. A major contributor to this dose was consumption of the fish from Yenisei River (about 70 %). The doses to the natural biota are considerably higher than those to humans by a factor of 10-1000. This difference is most pronounced in the periods of significant radioactive releases. Especially high levels of exposure to biota were demonstrated for Techa River in the period of maximum discharges of radionuclides. A dose rate level of 10 mGy/day to natural biota was exceeded

Issues of establishing the permissible discharge levels of ²³⁸U to surface waters taking into account its radiation and toxic effects

At present, discharges of 238U to surface waters by nuclear industry enterprises are limited by radiation factor. Registration and control of 238U discharges to water bodies is performed in units of radioactivity (Bq/year) according to the current permit for the water discharge of radioactive substances. At the same time, uranium belongs to the 1st hazard class by its chemical toxicity (extremely dangerous chemicals), it has hygienic standard for content in surface waters. A comparison was made for the limitation of 238U intake to surface waters, taking into account radiation exposure and chemical toxicity. Activity concentration of 238U in water was calculated, at which the annual dose for a critical population group from water use would be 0,1 mSv/year (scenario 1 – the water object is used for drinking water supply) or 1 mSv/year (scenario 2 – the water object is not used for drinking water supply). The calculated activity concentrations were expressed in units of mass concentrations and compared with the maximum permissible concentration of uranium in water, established in Russia, 15 mkg/L. It is shown that compliance with the radiation safety norms does not automatically guarantee compliance with the current hygienic standards for limiting the toxic effects of uranium on population and the environment. The concentration of 238U in water producing the annual dose to population 0,1 mSv taking into account all exposure pathways, exceeds the maximum permissible concentration of uranium in water by 15 times. If water body is not used for drinking water supply, the calculated concentration of 238U in water producing the annual dose to population 1 mSv, is higher than the maximum permissible concentration of uranium in water by 1500 times. The restrictions imposed by the current hygienic standards for the chemical toxicity of uranium could reduce the permissible discharge levels of 238U to surface waters. It is necessary to develop environmental quality standards for 238U, taking into account its chemical toxicity, and include them to the system of establishment of permissible discharge limits of radioactive substances

Assessment of doses for Arctic marine biota

The objectives of this paper are the presentation of site-specific radioecological information and development of models, which can be used to calculate doses to Arctic marine biota. The methodology of calculating doses from α, β, and γ-emitters is presented. This methodology is realized in form of computer code DOSBIO, and model parameters are evaluated. The following annual doses to biota are calculated: internal dose from radionuclides incorporated in the organisms; external dose from contaminated water; external dose from contaminated bottom sediments; total dose as a sum of internal and external doses. Dose conversion factors are calculated for 15 species of marine biota, including fish, sea mammals, molluscs. The list of species includes cod, plaice, haddock, herring, redfish, Greenland halibut, char, saithe, Greenland seal, white whale, ringed seal, bearded seal, and others. The calculations are performed for adult representatives of each species. Calculated dose conversion factors are presented for 11 different radionuclides (H-3, C-14, K-40, Sr-90, Tc-99, Sb-124, Cs-137, Eu-152, Po-210, Pu-239, Am-241). The current and potential doses to marine biota from the Barents and Kara Seas are estimated