ЕЛІМІЗДІҢ БАҒЫ ДА, СОРЫ ДА – УРАН

Қазақстан Республикасының радио­экол­о­гия­лық жағдайын қиындатып тұрғандардың бірі – уран өндіретін орындар. Уран өндіру жағынан Қазақстан әлемде үшінші мемлекет болып саналады. Уран алдағы 100 жылдықта заманауи атом энергетикасындағы ядролық отынның шикізаттық негізі болып қала береді. Уран – бәсекелестiк қабiлетi анағұрлым жоғары энергия көзi болып табылады. Оның басқа отын көздерiнен басты айырмашылығы – ол жоғары концентрацияланған энергия көзi. Яғни әрi жеңiл, әрi арзан тасымалданатын энергия көзiнен саналады. Мәселен 1 кг уран дәл осы мөлшердегi көмiрден бөлiнетiн энергиядан 20 мың есе жоғары электр қуатын бөледi. Уранның радиоактивтiлiгi оны өндiру мен өңдеуде, тасымалдау, өндiрiсте қолдану кезiнде төндiретiн қатерден қауіптенген елiмiз уран кен орындарын зерттеу жұмыстарын жасырын түрде жүргiзiп келдi.

Республикамызда уран өндіру жерасты шай­­малау әдісімен жүзеге асырылады. Шай­малау әдісімен уран өндіру қоршаған табиғи ортаның күйіне кері әсерін тигізуде. Жерүсті жұмыстарының нәтижесінде өсімдік жамылғысы және топырақ қабаттары бұзылып, топырақ және ауа атмосферасы ластануда. Судағы радионуклидтердің концентрациясын анықтаудың мәні зор, себебі ол судың радионуклидтермен ластану дәрежесін анықтауға және елді мекеннің радиациялық жағдайын бағалауға мүмкіндік туғызады. Одан басқа, радиоактивті заттардың топырақтан суға, судан су жағасындағы аймаққа қоныс аударуы нәтижесінде олардың адамға әсер етуінің жаңа жолдары пайда болады. Уран қоры Қазақстанның оңтүстiк бөлiгiнде шо­ғырланған. Бүгiнде уран кенiшiнiң төрт торабы бар. Солтүстiк торапта Уанас, шығыс Мыңқұдық, Ыңғай, Ақдала, оңтүстiк Ыңғай, батыс Мыңқұдық, орталық Мыңқұдық және Буденовское кенiштерi орналасса, шығысында оңтүстiк Мойынқұм, оңтүстiк Мойынқұм-1, Төртқұдық, Қанжуған, оңтүстiк Мойынқұм-2, батыс торапта солтүстiк Қарамұрын, оңтүстiк Қарамұрын, Қарасан-1, Иiркөл және оңтүстiк торапта iрi «Заречное», «Табақбұлақ» кенiштерi бар. Уран дәстүрлі әдістермен (шахталық және карьерлік) өндірілгенде шикізатты алу үшін жер астындағы кеннің бәрі сыртқа шығарылады. Әдетте, уран оның 10 % пайызын ғана құрайды, қалғанының бәрі жай топырақ. Яғни аз ғана уран алу үшін көп топырақ жер бетіне шығарылады және уранмен араласқан радиоактивті топырақ бізге қажетсіз. Дәстүрлі әдістің басты проблемасы да осы. Уранмен бірге өте үлкен көлемде жер бетіне шығарылған қажетсіз радиоактивті топырақты қайтадан жер қойнауына жасыру керек. Басқаша айтқанда, беті бос топырақпен жабылады. Бұған қыруар қаржы кетеді. Өндірістік әдісте жер бетіне ураннан басқа ешнәрсе шығарылмайды. Уранды бөліп алу мынадай тәртіппен орындалады: жерасты шаймалау кеніші полигон (қойнауында уран шөккен алаң) мен қайта өңдейтін цехтан (уранмен байытылған ерітіндіден уран алатын зауыт) тұрады. Шамамен, жылына 500 тонна уран алу үшін кеніштің орналасқан жері сонша мөлшердегі шикізат алатын әдеттегі гидрометаллургия зауытының алар аумағынан 3-4 есеге аз. Кеніштердегі уран кені бар жер қойнауына қышқыл жіберетін және ерітіндіні сорып алатын ұңғылар бұрғыланады. Бірінші ұңғымамен күкірт қышқылының 2%-тік ерітіндісі жіберіледі. Ал екінші ұңғыма арқылы уранмен байытылған ерітінді жоғары шығарылып, зауытқа беріледі. Карьерлік және шахталық әдістерден айырмашылығы сол, жер бетіне тек уран алынып, қалған радиоактивті денелер жер астында қала береді. Жер қойнауындағы уранды күкірт қыш­қы­лының көмегімен сыртқа шығару үдерісінде топырақтың қышқылдық деңгейін (рН) өзгертеді. Шаймалауға қолданылатын күкірт қышқылының әлсіз ерітіндісі сутегі мен сульфат иондарынан тұрады. Сутегі ортаның қышқылдылығын өзгертеді де, уран кеннен бөлініп, ерітіндіге өтеді. Сульфат иондары біртіндеп, бірақ қайтып өзгерместей керіш (гипс) тұнбасына айналады. Ал мұндай керіштер жер астында миллион тонналап жатыр. Бұл мақалада Оңтүстік Қазақстан және Қызылорда облыстарында орналасқан уран өндіретін кәсіпорынның қоршаған ортаға тигізетін әсері, 2000 – 2011 жылдар аралығында Сырдария өзен – су бассейнінің радиоактивті элементтермен ластану деңгейі көрсетілген. Су сынамаларын алғанда су сынамаларын алу қағидалары сақталынды. Альфа- және бета – сәулеленетін радионуклидтердің көлемдік белсенділігiн анықтау әдістемесіне сәйкес, ал радионуклидтердің көлемдік белсенділігі әдістемесіне сәйкес жүргізілді. Елді мекендердегі шаруашылық – ауыз суға арналған суқорларындағы судың суммарлы α – белсенділігі 0,1 Бк/дм3- тан аспауы керек, ал Я – белсенділік 1,0 Бк/дм3. Бұл шамадан асып кеткен жағдайда суға негізгі радионуклидтерге (U – 238, U – 234, Ra – 226, Ra – 228, Pb – 210, Po – 210) толық анализ жасалынады. Анализ ОАО «Волковгеология» зертханасында жасалынды. Зерттеу жұмыстарының нәтижесінде алын­ған мәліметтер бойынша, Шардара сынамасында 2000 жылы қыс мезгілінде a — белсенділік ШРК-дан 11,8 есе, 2001 жылы көктем мезгілінде – 13,3 есе артады. Жоғары a – белсенділік сонымен қа­тар Чиназ сынамасында байқалады, 2001 жылы көк­тем мезгілінде бекітілген нормадан 2,1 есе артады, яғни трансшекаралық сумен келіп жатқан радиоактивті заттар жоқ деп айтуға болады. a – белсенділіктің жоғары шамасы Бәйгеқұм сынамасында да байқалады. 2001 жылы көктем мезгілінде ШРК-дан 247,7 есе, күз мезгілінде – 205,9 есе, қыс мезгілінде – 329,4 есе артса, 2002 жылы көктем мезгілінде ШРК-дан 259,2 есе артады. a – белсенділіктің жоғары шамасы сонымен қатар Қызылорда сынамасында байқалады. 2001 жылы күз мезгілінде ШРК-дан 171,0 есе, қыс мезгілінде – 261,6 есе артады. 2004 жылы a – белсенділік РУ-6 сы­на­масында ШРК 2 есе, ПВ-1 сынамасында – 3,9 есе артты. 2005 жылы көктем мезгілінде ПВ-1 сынамасында ШРК 2 есе, ПВ-2 сынамасында 3,1 есе, Қызылорда сынамасында 1,7 есе артты. 2006 жылы көктем мезгілінде Төменарық сынамасында a – белсенділік ШРК-дан 2,0 есе, күз мезгілінде Бәйгеқұм сынамасында 2 есе артты. 2007 жылы қыс мезгілінде Байгеқұм сынамасында a – белсенділік ШРК 13,9 есе, Төменарық сынамасында 2,2 есе артты. 2008 ж. күз мезгілінде α – белсенділік бекітілген шамадан Бәйгеқұм сынамасында 2 есе, Шиелі сынамасында 3 есе артты. 2009 жылы қыс мезгілінде Бәйгеқұм сынамасында a – белсенділік 6,3 есе, көктем мезгілінде — 16,9 есе артады. Шиелі сынамасында қыс мезгілінде 7,2 есе, көктем мезгілінде – 5,6 есе артты. 2009 жылы көктем мезгілінде Төменарық сына­м­а­сында a – белсенділік 5,8 есе артты. Жоғары b-белсенділік Төменарық, Бәйгеқұм және Қызылорда сынамаларында байқалды. 2001 жылы барлық жыл мезгілдерінде Төменарық сынамасында b – белсенділік бекітілген шамадан 2,4-5,6 есе, Бәйгеқұм сынамасында 3,5-8,7 есе, Қызылорда сынамасында 5,4-8,3 есе артады. 2007 жылы Бәйгеқұм сынамасында b – белсенділік 2,1 есе артты. Оңтүстік Қазақстан облысы, Отырар ауданының Табақбұлақ елді мекенінде орналасқан Заречное уран өндіретін кәсіпорнының қоршаған ортаға тигізетін әсерін зерттеу мақсатында Табақбұлақ елді мекені тұсындағы Сырдария өзенінен су сынамасын алдық. Сонда ең жоғары α – белсенділік 2009 жылы Сырдария суынан алынған үлгіден байқалады. 2008 жылы күз мезгілінде оның мөлшері ШРК-дан 2,0 есе, ал 2009 жылы қысқы мерзімде 4,0 есе өскенін байқадық. Жоғары α – белсенділік Табақбұлақ елді мекеніндегі ақаба судың құрамында (СВ) 2009 жылдың көктем мерзімінде бекітілген нормативтен 1580 есе өскені байқалды. Я – радионуклидті сәулелену белсенділігінің жоғары дәрежесі 2009 ж. көктем мерзімінде байқалды. 2009 жылы Я – белсенділік бекітілген нормадан 408 есе өскен. 1985-1990 жылдары осы Табақбұлақ елді мекені, «Заречное» кені зерттеліп қолға алынған кезде, осы Сырдария өзенінің төменгі сағасында орналасқан елді мекендеріндегі адамдарда (Овцевод, Ешкіқора, Көлқұдық, Балтакөл) «Лейшманиоз» деп аталатын, 3-6 айға дейін жазылмайтын жара пайда болған. Қолданыстан алып тасталынған «Канамецин», «Мономецин» атты күшті антибиотиктерді арнайы Санкт-Петербургтен алдыртып емдегені бәріміздің есімізде. Соңғы кезде осы жара қайтадан өріс алып келеді. Радионуклидтердің көлемдік белсенділігінің құрамы бойынша тәжірибелік мәліметтердің анализі радионуклидтердің концентрациялары ШРК-дан асатындығын көрсетті. Концентрациялары ШРК-дан артық болатын радионуклидтердің адамға және қоршаған ортаға әсері аз зерттелген. Радиоактивті изотоптар суға өте аз мөлшерде түскеннің өзінде, қоршаған орта нысаналарына шоғырланып, өз алдына адам және қоршаған орта үшін қауіптіліктің көзі болып табылады. Зерттеу нәтижелері негізінде Сырдария өзені суының құрамында маңызды өзгерістер бар екенін анықтауға болады. Ол негізінен Th234, Ra226, K40 және уран радионуклидтеріне тиісті. Судың көлемдік α – активтілігінің жоғарылауы Th234-пен байланысты, өйткені суда уран бар. Торий – атомдық салмағы – 233,12, негізінен Th-232 изотопынан тұрады. Th-232 жартылай ыдырау кезеңі 1,39•1010 жылға, ал Th-230 – 8,1•104 жылға тең болады. Жер қыртысында торийдің орташа құрамы 8•10-4%-ға тең. Th234-тің көлемдік активтілігі 2009 жылдың көктем мерзімінде Табақбұлақ сынамасында ШРК-дан 16,6 есе, Th227 19 есе, Th230 56 есе артады. Торийді тек ерімейтін қатты түрінде ғана кездестіруге болады. Торий өз қосылыстарында максималды тотығу дәрежесіне +4 ие. Бұл тотығу дәрежесі торийдің барлық иондық қосылыстарында бөлінеді. Торийдің ерігіш тұздары нитрат, сульфат, хлорид, перхлорат болып табылады. Ra226, Pb210, Th234 изотоптарының айтарлықтай бөлігі U238 аналық изотоптарының ыдырау өнімдері болып табылады. Гидрометаллургиялық зауыттарда кен байыту кезінде және уран концентратын алған кезде негізгі қалдықтар болып келеді және үйінді фракциялардан тұратын кен пульпалары табылды. Химиялық құрамы бойынша пульпаның қатты бөлігі, уранның негізгі мөлшері жасырылған, бастапқы кенге ұқсас болады. Қалдық қоймаларында көрсетілген пульпаларды гидравликалық жолмен жояды. Уран кені орындары орналасқан аудандарда кенді сұрыптау және шахталардың құрылысы кезінде шығарылған тау жыныстарынан қатты қалдықтардың үйінділері түзіледі. Олардың бәрі химиялық құрамы бойынша уранның аз болуымен, бірақ Ra226-нің оған қарағанда көп болуымен (5•10-11 г/г нан 1•10-10 г/г) ерекшеленеді. Атмосфералық жауын-шашын әсерінен олардың құрамында болатын радиоактивті заттардың бір бөлігі шайылып өтіп, су қоймаларына таралады. Радий – атомдық салмағы 226,65, келесі изотоптарына сәйкес келеді: Ra226, Ra223, Ra228, Ra224 жер қыртысында өте аз мөлшерде болады (10-11%). Негізгі изотоп Ra226-ның жартылай ыдырау кезеңі 1617 жыл, бұл оның уран радиоактивтілігінен бірнеше миллион есе артық болатындай радиоактивтіліктің жоғары екенін көрсетеді. Табиғатта радий уран мен серіктес болады, оның ыдырау өнімі болып табылады. Сырдария өзені суындағы Ra226-ның көлемдік активтілігі 2009 жылдың көктем мерзімінде ШРК-дан 10,6 есе, ал Ra223 Ra223 18 есе артатындығын көруге болады. Уран – атомдық салмағы 238,37, оның келесі изотоптарына сәйкес келеді: U234, U235, U238. Уранның барлық изотоптары радиоактивті, жартылай ыдырау кезеңі U234 — 2,5•105жыл, U235 – 7,13•108жыл, U238 – 4,5•109жыл. Жер қыртысында уранның кларкты дәрежесі – 4•10-4 % тең болады. U238 — α-сәулелендіруші. Радиологиялық улылығына қарағанда химиялық улылығы бойынша қауіптірек болады. Pb210 b- сәулелендіруші және радиоулы элемент болып табылады. Табиғатта қорғасын галенит PbS, анаглезит PbSO4 және церуссит PbCO3 минералдары түрінде кездеседі. Осы минералдардың еруі нәтижесінде, жер үсті сулары қорғасынмен байытылады. Сырдария өзені суындағы Pb210-ның көлемдік активтілігі 2009 жылдың көктем мерзімінде ШРК-дан 62 есе артатындығын көруге болады. Pb210-ның концентрациясының жоғары болу себебі, оның өндірісте кең қолданылуына байланысты. Сырдария суындағы Pb210-ның концент­ра­ция­сының жоғары болуы тау-кен өндірісінен, түсті металл өндірісінен түсетін (ЗАО «Полиметалл», Шым­кент қорғасын зауыты) ақаба сулардың өзен­ге түсуіне байланысты. Тірі организмдер үшін қорғасын улы болып келеді. Қорғасынның бейорганикалық қосылыстары зат алмасуды бұзып, ферменттердің ингибиторларымен әрекеттеседі. Міне, осы зерттеулер нәтижесінде альфа­-белсенділікті арттыратын Ra 226 радио­нук­ли­дінің қоршаған ортаға, яғни адамға, жас ба­ла­ларға су арқылы әсер ететін жылдық түсім дозасы есептелінеді. Сырдария өзені суындағы Ra226-ның 2009 жылдың көктем мерзімінде ШРК-дан 10,6 есе асатын концентрациясын алып, осы радионуклидпен жылдық ішкі эффективті сәулелену дозасын былай есептеуге болады: (РҚН-99 бойынша жылына тұтынылатын су мөлшері 800 л.): Осы есептелінген мәліметтерді салыстырып қа­райтын болсақ, бір жасқа дейінгі балалар үшін жылдық дозалық түсім 1000 есе, ал ересек азаматтар үшін 59,5 есе ШРК-дан асады. Радиацияның тірі организмге тигізетін әсері қандай деген сұраққа тоқталатын болсақ, ионданатын сәулеленудің деңгейі тірі организмдерге – молекулалық, организмдік және популяциялық деңгейде әсер ететінін ғалымдар толық дәлелдеп шықты. Ионданатын сәулеленудің биосферадағы тірі организмдерге тигізетін әсерінің алғашқы кезеңі барлық тірі организмдерге біркелкі болатынын толығымен дәлелдеді. Ионданатын сәулелену организмге төте түрде әсер еткенде тірі организмдердің молекулалары радиациялық және химиялық өзгерістерге қатты ұшырайды. Организмдегі молекулалар күшті қозғалыс жасап, олардың химиялық және физикалық қасиеттері өзгеріп кетеді. Ал радиация жанама түрде әсер еткенде – клеткалардағы органойдтардың құрамдары (митохондрий, рибосомалар, эндоплазматикалық тор, Гольджи аппараттары т.б) сандары мөлшерінен тыс көбейіп кетеді де, физиологиялық және биохимиялық процестердің қалыпты өтуіне кедергі жасайды. Клеткалар мен органойдтардың мембраналарының бұзылуына әкеп соғады. Клеткалардағы су және зат алмасу процестері тоқтап қалады. Өйткені клеткалардағы су радиациясының әсерімен радиолизге ұшырайды. Судың иондары бірнеше секундтың ішінде 10 -15, 10 -10 химиялық активті бос радикалдарды түзіп және өте улы пероксидтерді түзеді. Суда еріген оттек өте күшті тотықтырғыш күшінің бірі болып саналады. H2O (H+O2) ®HO2 сондай-ақ жаңадан түзілген пероксидтер HO2+H®H2O2 осы тотықтырғыш өте ұзақ мөлшерде тіршілік етпесе де,бірақ организмдегі барлық биологиялық молекулалардың қызметін мүлдем өзгертіп жібереді. Әсіресе нуклеин қышқылдарының (дезоксирибонуклеин қышқылы –ДНК –ның, рибонуклеин қышқылын -РНК-ның) химиялық құрылысы өзгеріп, атқаратын қызметінен мүлдем айрылып қалады. Ферменттердің, белоктардың және липидтердің құрамы өзгереді. Судың жаңадан түзілген радикалдары органикалық қосылыстармен реакцияға түсіп, органикалық пероксидтер түзеді. Олар клетканың қалыпты күйде өтетін биохимия реакцияларын бұзады. Уран өндірілетін шахталардан уранды байыту кезінде көптеген радиоактивті аэрозолдар айналаны қоршаған ортаға тарап, бүкіл табиғатты ластайды. Радиоактивті элементтер пайдаланғанда олардан көтеген радиоактивті қалдықтар қалды. Олар сұйық, қатты, және газ күйінде биосфераға бөлініп шығады. Осыған орай қазіргі кезде қалдықты аз шығаратын және қалдықсыз өндіріс құруға, яғни айналадағы қоршаған ортаны өнеркәсіптің ластануынан қорғауға, сонымен бірге өндірістің тиімділігін арттыруға мүмкіндік беретін басқа да аса маңызды бағыттарға ерекше көңіл бөліну қажет.

Серіктес жаңалықтары