Лаборатория спектрометрии и химического анализа – одно из важнейших подразделений Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Ведь именно она обеспечивает научные подразделения заповедника результатами анализа предоставляемых ими проб на содержание различных радионуклидов, а также проводит собственные научные исследования. Вот уже более 13 лет коллектив лаборатории возглавляет В.Н. Забродский.
Знакомьтесь: Забродский Вячеслав Николаевич. Родился в деревне Мелешки Слуцкого района. Окончил Слуцкую СШ № 6 и поступил на химический факультет (кафедра радиохимии) Ленинградского государственного университета. В 1975 году по распределению был направлен во Владивосток в Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва.
Впоследствии работал на Ленинградской АЭС, в Институте ядерной энергетики, Институте радиобиологии, Институте физико-органической химии НАН Беларуси. В заповеднике – с 2004 года.
Кандидат химических наук, имеет 120 научных работ.
Сегодня Вячеслав Николаевич рассказывает читателям «Хойніцкіх навін» о работе и задачах лаборатории спектрометрии и радиохимии нашего заповедника.
– Лаборатория получила свой первый аттестат аккредитации в 2002 г. В январе 2016 г. статус аккредитации был продлён до 28 января 2021 г. В область аккредитации лаборатории (иными словами – в круг обязанностей наших сотрудников) входят отбор проб, определение поверхностного бета-загрязнения, мощности дозы гамма-излучения, а также определение удельной активности цезия-137, стронция-90, америция-241, плутония-238,-239 и -240 в объектах окружающей среды: почве, воде, донных отложениях, непищевой продукции сельского и лесного хозяйства, сельскохозяйственном сырье и кормах, пищевых продуктах. В лаборатории работает альфа/бета низкофоновая установка с газовым пропорциональным счётчиком, способная одновременно определять содержание альфа- и бета-излучающих нуклидов в 8 образцах. Два гамма-спектрометра с детекторами из германия высокой степени чистоты (Canberra) используются для измерения содержания америция-241 в пробах окружающей среды без их предварительной пробоподготовки.
Для проведения радиохимических анализов используются также система микроволновой подготовки Ethos, альфа-спектрометр «Alpha Analyst» (Canberra), атомно-абсорбционный спектрометр Solaar S2, жидкостно-сцинтилляционный анализатор TRI CARB 2910 TR.
Одной из основных задач, стоящих перед лабораторией, является обеспечение научных подразделений заповедника результатами анализа предоставляемых ими образцов объектов окружающей среды на содержание различных радионуклидов. В 2017 г. сотрудники лаборатории проанализировали около 4,5 тысячи образцов на содержание цезия-137, стронция-90 и америция-241 инструментальным методом и провели радиохимическое определение стронция-90 и плутония-238, 239+240 в 189 образцах.
В состав лаборатории входят 10 сотрудников, прошедших специальную подготовку в ведущих научно-исследовательских центрах Словении, Австрии, Германии, России и Украины. Несмотря на свою многоопытность – самые опытные работают в лаборатории с 1993 г. – сотрудники постоянно повышают профессиональное мастерство благодаря участию в курсах повышения квалификации. Объективность сообщаемых ими результатов анализа подтверждается результатами участия в межлабораторных сличительных испытаниях, ежегодно проводимых как органами по аккредитации Беларуси, так и МАГАТЭ. В этих испытаниях осуществляется сверка результатов анализа контрольных образцов, полученных нашей лабораторией, с аналогичными результатами других лабораторий.
Велика роль лаборатории в хозяйственной деятельности заповедника. В первую очередь это обследование лесных насаждений с целью определения возможности использования древесины в хозяйственных целях. С 2003 по 2017 гг. обследовано 1724 выдела общей площадью 9057 га. Ещё одно направление работы – контроль содержания цезия-137 в пиломатериалах, производимых на пилорамах заповедника. Сотрудниками лаборатории найдено, что содержание стронция-90 в топливной древесине в некоторых районах заповедника может превышать 740 Бк/кг; при этом содержание цезия-137 в этих же образцах топливной древесины не превышает допустимых значений (740 Бк/кг). К счастью, доля таких проб не превышает 16 %. В настоящее время в Беларуси, в отличие от России и Украины, отсутствует контроль содержания стронция-90 в топливной древесине. Сотрудники лаборатории полагают, что осуществление такого контроля позволит предотвратить перенос стронция-90 с загрязнённых территорий в чистые районы, а также минимизировать неконтролируемое внутреннее облучения населения, традиционно использующего золу в качестве удобрения на приусадебных участках.
На лабораторию также периодически возлагается задача уточнения карты радиоактивного загрязнения территории заповедника цезием-137, стронцием-90, америцием-241, плутонием-238, 239+240.
Помимо вышеуказанных работ, лаборатория проводит собственные научные исследования. Известно, что радиоактивное загрязнение зоны отчуждения Чернобыльской АЭС в момент катастрофы было обусловлено, в первую очередь, топливными частицами, образовавшимися при взрыве реактора 4-го блока ЧАЭС. Для определения степени разрушения и концентрации топливных частиц, выпавших на территории зоны отчуждения, нами производилась обработка проб почвы и донных отложений карбонатсодержащей композицией, растворяющей разрушенные топливные частицы, но не воздействующей на матрицу исходного ядерного топлива (UO2) 4-го блока ЧАЭС. В результате проведённых исследований установлено, что доля плутония, находящегося в матрице сохранившихся топливных частиц, в пробах почвы, отобранных в различных районах зоны отчуждения, изменяется в относительно узком диапазоне 6-8 %, хотя плотность радиоактивного загрязнения почвы трансурановыми элементами при этом изменяется в пределах более чем 1000 раз. Более низкая степень разрушения топливных частиц, находящихся в донных отложениях, объясняется более низким содержанием кислорода на дне водоёма. Рассчитаны массовые и поверхностные концентрации топливных частиц, выпавших на территорию заповедника. Если в наиболее загрязнённых районах концентрация топливных частиц достигает 550 000/кг (25 000 000/м2), то на периферии заповедника соответствующие величины равны 330/кг (17000/м2).
В лаборатории производятся работы по определению содержания трансурановых элементов – америция-241, плутония-238, 239+240 – в образцах внутренних органов (мышечные и костные ткани, печень, лёгкие) диких животных, изъятых на территории заповедника. Показано, что в случае кабана печень является наиболее загрязнённым органом – содержание плутония-239+240 в нём может достигать 1,5 Бк/кг. Загрязнение органов и тканей снижается в следующей последовательности: печень > костная ткань > лёгкие ≥ мышечная ткань.
Около 8360 образцов древесины были отобраны в 2003-2017 гг. при радиационном обследовании лесосек. Основная часть образцов древесины характеризуется удельной активностью, изменяющейся в интервале от 60 до 5000 Бк/кг. При этом плотность загрязнения почвы, на которой произрастают лесные насаждения изменялась от 100 до 10 000 Бк/м2. Нами рассчитывались коэффициенты перехода цезия-137 в древесину и было сделано заключение, что коэффициенты перехода не зависят от плотности загрязнения в вышеупомянутом диапазоне (100-10000 кБк/м2). Это могло быть объяснено увеличением доли доступного растениям цезия-137 при увеличении его брутто-содержания в почве. Таким образом, наши экспериментальные данные подтверждают гипотезу об установлении равновесия между подвижными (обменной и водорастворимой) и фиксированными формами цезия-137 в почве.
Активное участие принимает лаборатория в международных проектах. Одним из самых крупных среди них стал проект «МОБЕЛРАД» по внедрению в практику мобильных систем контроля радиоактивного загрязнения местности. Авария на Фукусиме ещё раз подчеркнула значимость мобильных систем, удобных при контроле радиоактивного загрязнения местности. Необходимость тренинга персонала и тестирования такого оборудования требуют особых условий и особого маршрута движения. С этой точки зрения территория белорусской части зоны отчуждения ЧАЭС является подходящим полигоном для испытаний. В сентябре 2014 г. на территории заповедника при участии сотрудников лаборатории состоялись мобильные упражнения, цель которых заключалась в определении уровней радиоактивного загрязнения территории цезия-137 и мощности дозы гамма-излучения во время движения автомобиля, оснащённого соответствующим измерительным оборудованием. В испытаниях приняли участие команды из Дании, Исландии, Норвегии, Швеции, вооружённые разнообразным оборудованием – от малых по размеру приборов с детекторами на основе LaBr до крупногабаритных кристаллов NaI. Упражнение продемонстрировало возможность использования оборудования для оценки радиоактивного загрязнения в случае радиационной аварии.
В сентябре 2015 г. на территории заповедника состоялся ещё один международный проект, обеспечивший возможность испытания оборудования, методик и персонала при проведении полевых (in situ) измерений на площадях с высокой степенью радиоактивного загрязнения. Название проекта – «Применение современной полевой гамма-спектрометрии для изучения территорий, загрязнённых чернобыльскими выпадениями». Пять команд из Дании, Исландии, Норвегии, Швеции, Шотландии в течение нескольких дней с использованием самого разнообразного оборудования определяли плотность радиоактивного загрязнения на 5 участках, отличающихся уровнем загрязнения, вертикальным профилем распределения радионуклидов, типом почвы, особенностями её микрорельефа, характером увлажнения, степенью обработки почвы и другими параметрами. Наличие детальной информации, предоставленной лабораторией, о распределении радионуклидов по глубине позволило протестировать разнообразные методики проведения измерений, используемые модели расчёта и детекторы излучения.
В 2016 г. в продолжение предыдущего проекта выполнялся проект (Гамфак-2) «Использование современной полевой гамма-спектрометрии (in situ) для изучения территорий, загрязнённых чернобыльскими радионуклидами». В нём участвовали представители норвежского агентства по радиационной защите и двое учёных из шотландского Университета Стирлинга. Особое внимание в 2016 г. уделялось площадке, подвергающейся периодическому затоплению в период паводка. Распределение цезия-137 по глубине рассчитывали инструментально по соотношению между пиком полного поглощения цезия-137 и количеством зарегистрированных рассеянных фотонов. При этом использовались результаты in situ-измерений и математическая обработка данных по «методу Монте-Карло».
В 2018 г. в рамках проекта «Мониторинг лесных насаждений методом in-situ гамма-спектрометрии с использованием «метода Монте-Карло» совместно с норвежскими и шотландскими учёными лабораторией будет оценена применимость метода полевой гамма-спектрометрии с последующей обработкой результатов прямых измерений «методом Монте-Карло» для определения содержания цезия-137 в живых (на корню) деревьях. В случае получения положительных результатов откроются перспективы упрощения процесса радиационного обследования лесосек – без необходимости отбора проб древесины и их последующего анализа.
Напоследок, процитирую слова бывшего председателя Национальной комиссии по радиационной защите при Совете Министров Беларуси, профессора Якова Кенигсберга, которые он произнёс, обсуждая будущее заповедника: «Заповедник должен заниматься наукой, поддержанием видов животных, растений и уходом».
Записал Виктор Назаренко. Фото автора.
