Экологические проблемы Балтийского моря и пути их решения

 
 

       По данным HELCOM на побережье Балтийского моря размещены 6 действующих энергоблоков АЭС: 3 шведских АЭС (Форсмарк (Forsmark) на восточном побережье Упланда, Оскарсхам (Oskarsham) в Кальмарском проливе), и Рингхалс (Ringhals) на полуострове Варо, 2 финских АЭС (Ловииса (Loviisa) в южной части Финляндии и Олкилуото (Olkiluoto) на побережье Ботнического залива) и 1 Российская АЭС в Финском заливе - Ленинградская АЭС [29]. В феврале 2010 года Россия начала строительство Балтийской атомной электростанции (Калининградская АЭС) в Неманском районе Калининградской области, которая будет состоять из двух энергоблоков общей мощностью 2,3 ГВт. Планируется, что после её постройки Калининградская область из энергодефицитного региона превратится в крупного экспортера электроэнергии. Россия в настоящее время также разрабатывает планы реконструкции и проектирования Карельской АЭС в Суоярви (Карелия).

     Предельно допустимые уровни радиации в районах  расположения АЭС детектируются  лишь в некоторых случаях (Дания, Эстония, Латвия, Норвегия и Польша не имеют действующих АЭС). На прилегающих  к АЭС территориях действуют  хранилища высокотоксичных радиоактивных отходов, в том числе региональные - на территории России, Швеции (Форсмарк) на северо-востоке Эстонии, в Латвии в районе р. Даугавы и в Литве в районе закрытой в 2009 году Игналинской АЭС. Загрязнение почвы и воды в этих районах вызвано обладающими высокими уровнями радиотоксичности ураном ²³⁵U и ²³⁸U, плутонием ²³⁹Pu и ²⁴⁰Pu, цезием ¹³⁷Cs и ¹³⁴Сs, стронцием ⁹⁰Sr, радиоактивными отходами атомной энергетики и продуктами побочного распада ядерного топлива, в том числе тритием (³Н), который образуется как продукт деления ядер урана ²³⁵U (на 1 ГВТ мощности в реакторе образуется 1,15 10¹¹Бк./сут. трития, ПДК трития 1,9·10^-8 мг/м³) [30]. В реакторах на тяжёлой воде тритий образуется в результате захвата дейтерием нейтрона. В воде ³Н связывается с гидроксильными радикалами (OH^-) с последующим образованием тритиевой воды (H³HO). Тритий может попадать в окружающую среду с газообразными или жидкими отходами, как непосредственно на АЭС, так и при дальнейшей переработке облученного ядерного топлива. Согласно данным о количественной оценки поступления трития в окружающую среду с газообразными и жидкими отходами АЭС, реакторы ВВЭР (водно-водяной энергетический реактор) генерируют в атмосферу 7,4-33, в гидросферу 33 ГБк/МВт(электрич.)/год трития; графитовые реакторы РБМК (реактор большой мощности канальный) - 22 и 1,5 ГБк/МВт(электрич.)/год трития [31]. Более высокие выбросы трития наблюдаются на АЭС с тяжеловодными реакторами [32]. Так, концентрации трития (³H) в прибрежной зоне возле закрытой в 2009 году Игналинской АЭС в Литве в тысячи раз превышает предельно допустимые нормы [33]. Аналогичная ситуация наблюдается и с дейтерием (²Н) в составе отработанной реакторами тяжёлой воды (²Н₂О). Тяжёлая вода находит широкое применение в атомной энергетике в качестве замедлителя тепловых нейтронов при ядерной реакции деления урана ²³⁵U и как теплоноситель [34]. Соотношение между тяжёлой и обычной водой в природных водах составляет 1:5500 [35]. Хотя тяжёлая вода не является радиоактивной, она ингибирует жизненно-важные процессы и метаболизм и в высокой концентрации токсична для организма [36]. По этой причине дальнейшее производство, потребление и использование тяжёлой воды в атомной энергетике должно находиться под строгим международным контролем.

     Самым существенным источником поступления радионуклидов в Балтийское море стали выпадения после аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года, когда в атмосферу выделилось множество радиоактивных элементов и продуктов их распада, среди которых доминирующее положение занимают радиоактивные изотопы стронция ⁹⁰Sr и цезия ¹³⁴Сs и ¹³⁷Cs [37], концентрации которых увеличились в десятки раз (рис. 4). Так, в Швеции плотность выпадения ¹³⁷Сs составила 60-80 кБк/м², в Финляндии – 30-60 кБк/м². Участки с содержанием ¹³⁷Сs до 80-90 кБк/м² обнаружены в Греции, Румынии, Швейцарии, Австрии и Германии при средней плотности радиоактивных выпадений в Европе от 20 (Португалия) до 90 кБк/м² (Австрия).

      

 
Рисунок 4. Плотность распространения радиоактивного облака после аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. (по данным Финского центра радиоактивной и ядерной безопасности [38]). 

     Одним из наиболее загрязненных регионов Балтики  является район центральной части Финского залива. Динамика накопления изотопов ⁹⁰Sr, ¹³⁴Сs и ¹³⁷Cs в водах Финского залива на периоды 1970-2007 годы (рис. 5) изучена специалистами Финского центра радиоактивной и ядерной безопасности [38]. По этим данным уровень содержания изотопа ¹³⁷Cs в водах Финского залива в июне 1986 года повысился в 60 раз по сравнению с 1985 годом, но к 1991 году уменьшился наполовину за счет речных стоков Невы и гидрологических процессов осаждения и выноса радионуклидов за пределы региона [39]. Наряду с ⁹⁰Sr, ¹³⁴Сs и ¹³⁷Cs в южных регионах Балтийского моря также обнаружены концентрации изотопов железа ⁵⁵Fe, никеля ⁶³Ni, полония ²¹⁰Po, урана ²³⁵U и ²³⁸U, плутония ²³⁹Pu и ²⁴⁰Pu, которые обладают способностью биоаккумулироваться в морских организмах [40]. Последний факт свидетельствует о широком спектре радиоактивного загрязнения.   

 

     Рисунок 5. Динамика распределения изотопов  ⁹⁰Sr, ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs в водах Финского залива в 1970 и 2007 гг. (по данным Финского центра радиоактивной и ядерной безопасности [38]). 

     Учитывая  данные о радиоактивности Балтики  за 1970-2007 годы, рассчитана доза облучения населения, проживающего в регионе Балтийского моря, на 100-летний период (до 2050 года) [41]. При этом максимальная коллективная доза, обусловленная воздействием изотопов ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr, – 160 чел.-Зв/год – зарегистрирована в 1986 году. Эта величина сопоставима с годовой дозой, полученной за счет естественных радионуклидов, содержащихся в морепродуктах Балтики (200 чел.-Зв). Полная коллективная доза, полученная за счет воздействия искусственных радионуклидов, оценивается в 2600 чел.-Зв. При этом 66% этой дозы обусловлено чернобыльскими выпадениями, 25% – глобальными выпадениями, 8% – вкладом европейских заводов по переработке отходов ядерного производства, и только 0,04% приходится на долю ядерных объектов, расположенных в регионе Балтийского моря. В то же время коллективная доза, обусловленная естественной радиоактивностью морепродуктов, рассчитанная на тот же период, в десять раз выше – около 20 тыс. чел.-Зв. [41]. Полученные тревожные данные диктуют скорейшую реализацию мер, направленных на оздоровление экологической ситуации в Балтийском регионе.

     Важным  этапом в этом направлении является международная программа созданной  в 1992 году при участии России и  стран Балтийского региона Хельсинской  Комиссии (The Helsinki Commission, HELCOM), которая направлена на улучшение экологии Балтийского моря, развитие комплексного управления территориями, побережьями и акваториями Балтийского бассейна, предупреждение негативного воздействия на окружающую среду; учет экологических требований при планировании и принятии решений; запрет природопользования, приводящего к значительному нарушению экологического баланса; выработку международных стратегий по охране окружающей среды и на расширение возможностей самих людей по разумному использованию ресурсов Балтийского моря [42].

     Россия  также осуществляет активное двухстороннее  международное сотрудничество по охране экологии Балтийского моря на межправительственном и межведомственном уровнях. Так, на сегодняшний день действуют более 20 соглашений, в том числе подписаны  соглашения с Австрией, Испанией, Нидерландами, Румынией, Японией. Развитие международных связей России с Балтийскими странами направлено прежде всего на улучшение экологической обстановки в акватории Балтийского моря и приграничных районах Финляндии, Республики Карелия и России, проведение совместных работ в международных заповедниках и национальных парках.

     Главной задачей по улучшению экологии Балтийского  моря становятся совместные действия России и стран Балтийского региона  по уменьшению количеств поступающих в воды Балтийского моря нефти и нефтепродуктов, а также тяжёлых металлов - кадмия (Cd) и ртути (Hg) [43]. К 2020 году запланирована совместная программа по снижению концентраций в водах Балтийского моря азота и фосфора. Результатом реализации этой программы стало обнаружение в 2005 году в некоторых пораженных регионах Балтийского моря мигрировавших из вод Атлантики полихет – разновидностей морских многощетинковых червей Marenzelleria neglecta, Monoporeia affinis Lindstrom и Hediste diversicolor, способных осуществлять ферментативное окисление сероводорода H₂S при концентрациях 50 ммоль [44].

     Факт существования полихет на дне Балтийского моря является хорошей новостью для экологов и подтверждает улучшение экологии Балтики за счёт реализации комплексных международных мер. Это свидетельствует о том, что мертвые безкислородные участки Балтийского моря начинают постепенно оживать, поскольку в воде начал образовываться необходимый для развития морских организмов кислород. Таким образом, присутствие донных форм морских организмов в Балтийском море является первым обнадёживающим индикатором, позволяющим надеяться, что сложная экологическая ситуация на Балтике улучшится в обозримом будущем.  

Литературные источники

1. Emelyanov E. M. Baltic Sea: geology, geochemistry, paleoceanography, pollution. P.P.Shirshov Institute of Oceanology RAS, Atlantic Branch. Kaliningrad: Yantarny Skaz, 1995. p. 120.

2. Lass H. U., Matthäus W. General oceanography of the Baltic Sea. In: Feistel R, Nausch G, Wasmund N, editors. State and evolution of the Baltic Sea 1952–2005. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, Inc. 2008. pp. 5–44. 

3. Ducrotoy J. P, Elliott M. The science and management of the North Sea and the Baltic Sea: Natural history, present threats and future challenges. Mar Pollut Bull. 2008. Vol. 57. pp.  8–21.

4. Pawlak, J. 1980. Land-based inputs of some major pollutants to the Baltic Sea. Ambio Special issue on the Baltic, pp. 163-167.

5. Herrmann J. Levels of radioactivity. In: The Radiological Exposure of the Population of the European Community to Radioactivity in the Baltic Sea. Maria-Balt Project, 2d S. P. Nielsen. Proceedings of a Seminar held at Hasseludden Conference Centre, Stockholm, 9-11 June 1998, pp. 77-129.

6. Brugmann, L. Heavy metals in the Baltic Sea. In The State of the Baltic, Ed. By G. Kullenberg, Mar. Pollut. Bull. 1981. Vol. 12 (6). pp. 214-218.

7. HELCOM (2004). Baltic Sea Environmental Proceedings. 2004. N 108. Heavy Metal Pollution to the Baltic Sea in 2004. Helsinki Commission. Baltic Marine Environmental Protection Commission. N 108.  p. 33. 

8. Ojaveer H., MacKenzie B. R. Historical development of fisheries in northern Europe-Reconstructuring chronology of interaction between nature and man. Fish Res. 2007. Vol. 87. pp. 102-105.

9. Perttila M., Tervo V., Parmanne R. Heavy metals in Baltic herring and cod. Marine Pollution Bulletin. 1982. Vol. 13. Issue 11. pp. 391-393.

10. Brugmann L., Hennings U. Metals in Zooplankton from the Baltic Sea, 1980-1984. Chemistry and Ecology. 1994. Vol. 9. Issue 2.

11. Донсков Н. Балтийское море – море смерти. Новая газета.18 апрель 2002 г. № 28.

12. Long-Lived Radionuclides in the Seabed of the Baltic Sea. Report of the Sediment Baseline Study of HELCOM MORS-PRO in 2000–2005. Baltic Sea Environment Proc.: Publ. HELCOM. 2006. N 110.

13. Сороколетов C. Балтийское море в опасности. Экология и жизнь. 09.02. 2009.

14. Калинин В. А.. Химическое  оружие и экология  Балтийского моря. Вестник Российского  государственного  университета им  И. Канта. 2006. № 6.

15. Schiewer U. Ecology of Baltic Coastal Waters. Berlin. Heidelberg:Springer-Verlag. 2008. p.428.

16. HELCOM (2006). Proportion of sourses contributing to water bourne nitrogen and phosphorus input into the Baltic Sea. N 102. HELCOM. p. 56.  

17. Environmental Protection Agency (2006). Report 5815.

18. Bianchi, TS, P. Westman, T. Andren, C. Rolff and R. Elmgren. Cyanobacterial blooms in the Baltic Sea: natural or human induced? Limnol. Oceanogr. 2000. Vol. 45. pp. 716-726.

19. HELCOM (2009) Eutrophication in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment of the effects of nutrient enrichment and eutrophication in the Baltic Sea region. Balt Sea Environ Proc No 115. Helsinki: HELCOM. p. 148.

20. Flinkman J., Aro E., Vuorinen I., Viitasalo M. Changes in northern Baltic zooplankton and herring nutrition from 1980s to 1990s: top-down and bottom-up processes at work. Mar. Ecol. Prog. Ser. 1998. Vol. 165. pp. 127-136.

21. Bonsdorff, E., E. Blomqvist, J. Mattila and A. Norkko. Coastal eutrophication—causes, consequences and perspectives in the archipelago areas of the Northern Baltic Sea. Estuar. Coastal Shelf Sci. 1997. Vol. 44. pp. 63-72.

22. Rheinheimer G. Pollution in the Baltic Sea. Naturwissenschaften. 1998. Vol. 85(7). pp. 318-329.

23. WWF (1995). Special issue on oil in the Baltic Sea. World Wide Fund for Nature. Baltic Bull. 2-3.

24. Викторов С. В., Коровин Л. К., Устинов  Б. П. Улучшение  экологического состояния  Балтийского моря. Государство и  транспорт.. 2006. №  6.

25. Экологическая безопасность  проекта “Северный  поток”. Нефть и Газ Евразия. июнь 2009. № 6.

26. Wuff F., Rahn L., Jonsson P., Brydsten L., Ahl T., Granmo A. A mass balance model of chlorinated organic matter for the Baltic Sea – a challenge to ecotoxicology. Ambio.  1993. V. 22. pp. 27-31.

27. Крышев И.И., Рязанцев Е.П. Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России. М.: ИздАТ, 2000. c. 384.

28. Бюллетень по атомной  энергии. Атоминформ. М., май-июнь 2008. cс. 20-44.

29. Radioactivity of the Baltic Sea, 1999–2006. HELCOM Thematic Assessment. Baltic Sea Environment Proc.: Publ. HELCOM. 2009. N 117.

30. Андреев Б. M., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г., Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике, M., 1987.

31. Wilson P.D. The Nuclear Fuel Cycle. Oxford University Press. 1996. pp. 1-17.

32. Sinha R.K.& Kakodkar A. Advanced Heavy Water Reactor. INS News. 2003. Vol 16. p. 15.

33. Ignalina Nuclear Power Plant (6 June 2009). NNP preventive maintenance. Press release. Retrieved 31 December 2009.

34. Maloney J. O. Production of Heavy Water. McGraw-Hill. New York. 1955.

35. Шатенштейн А.  И. Изотопный анализ  воды. 2 изд. Москва. 1957.

36. Мосин О. В. Исследование  методов биотехнологического  получения аминокислот,  белков и нуклеозидом,  меченных стабильными  изотопами ²Н и ¹³С с высокими уровнями изотопного обогащения. Автореф. диссерю к.х.н. МГАТХТ им. М. В. Ломоносова. 1996. с. 1-26.

37. Агапов А. М., Тишков  В. П., Степанов  А. В., Стовбур В.  И. Безопасность  Окружающей среды.  Радиационный мониторинг. 2008. № 2. 

38. Finnish Centre for Radiation and Nuclear Safety. Evaluation of population doses in the vicinity of a nuclear power plant. 23 Jan. 1997 (in Finnish)

39. Степанов А. В., Тишков В. П., Пантелеев  Ю. А., Гаврилов  В. Н. Радиоактивное  загрязнение после  аварии на ЧАЭС. Труды радиевого  института им. В.  Г. Хлопонина. 2009. Т. XIV. сс. 154-162.