Radioaktiivisen laskeuman vaikutukset vesihuoltoon

Transkriptio

1 STUK-A122 SYYSKUU 1995 Radioaktiivisen laskeuman vaikutukset vesihuoltoon Aino Rantavaara, Ritva Sax n, Marketta Puhakainen Säteilyturvakeskus Tuomo Hatva, Pentti Ahosilta, Jyrki Tenhunen Suomen ympäristökeskus ' < & & /./. * I i S;V* 5>.%>rA,: ' SSK?-\«$. >= V <H: '(A "' tiff" '-',- *.> -<*>i '" ->*J&&*'' v»w >* *' - -'«.* SÄTEILYTURVAKESKUS Stralsäkerhetscentrafen

2 STUK-A122 SYYSKUU 1995 Radioaktiivisen laskeuman vaikutukset vesihuoltoon Aino Rantavaara, Ritva Saxen, Marketta Puhakainen Säteilyturvakeskus Tuomo Hatva, Pentti Ahosilta, Jyrki Tenhunen Suomen ympäristökeskus O SÄTEILYTURVAKESKUS PL 14, HELSINKI SUOMEN YMPÄRISTÖKESKUS PL 140*00251 Helsinki

3 ISBN ISSN Painatuskeskus Oy Helsinki 1995 Myynti: Säteilyturvakeskus PL Helsinki Puh. (90)

4 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS RANTAVAARA A, SAXEN R, PUHAKAINEN M, HATVA T, AHOSILTA P, TENHUNEN J. Radioaktiivisen laskeuman vaikutukset vesihuoltoon. Helsinki 1995, 41 s + liitteet 4 s. ISBN ISSN ESIPUHE Vesi- ja ympäristöhallitus ja Säteilyturvakeskus asettivat kirjeillään Vesihuollon säteilytyöryhmän, jonka tehtävänä oli arvioida erilaisia säteilytilanteita vesihuollon kannalta ja ehdottaa ohjeita vesihuollon turvaamiseksi sekä laatia ehdotus Säteilyturvakeskuksen ja vesi- ja ympäristöhallituksen yhteistoiminnasta säteilytilanteissa. Toimeksiannon mukaan työryhmän tuli saada työnsä valmiiksi vuoden 1994 loppuun mennessä. Säteilyturvakeskus nimesityöryhmänjäseniksi Säteilyturvakeskuksesta elintarvikelaboratorion päällikön Aino Rantavaaran, erikoistutkija Ritva Saxenin ja tutkija Marketta Puhakaisen. Vesi- ja ympäristöhallitus nimesi jäseniksi vesi- ja ympäristöhallituksesta dipl.ins. Pentti Ahosillan, fil.tri Tuomo Hatvan ja tekn.lis. Jyrki Tenhusen. Ympäristöhallinnon uudistuksessa vesi- ja ympäristöhallituksesta muodostettiin Suomen ympäristökeskus, jolla ei ole hallinnollisia ohjaustehtäviä. Nimenmuutos otettiin huomioon työryhmän tehtävänmäärittelyssä. Hallinnonuudistuksen seurauksena työryhmälle annettiin jatkoaikaa saakka. Työryhmä on kokoontunut 11 kertaa ja kuullut asiantuntijoina erikoistutkija Kari Sinkkoa Säteilyturvakeskuksesta ja DI Jouko Liimataista Suomen Kuntaliitosta. 3

5 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 RANTAVAARA A, i>axen R, PLHAKAINEN M, HATVA T, AHOSILTA P, TENHUNEN J. Radioaktiivisen laskeuman vaikutukset vesihuoltoon. Helsinki 1995, 41 s + liitteet 4 s ISBN ISSN Avainsanat Radioaktiivinen laskeuma, "Sr, '"Sr, 131 I, vesivarat, veden käsittely, säteilysuojelu 134 Cs, " 7 Cs, juomavesi, TIIVISTELMÄ Raportti on katsaus vesihuollon käytännön järjestelyihin ja organisaatioon ja niiden toimintaan laskeumatilanteissa. Juomaveden osuus radioaktiivisen laskeuman aiheuttamasta sisäisestä säteilyannoksesta on ollut Suomessa tähän mennessä pieni. Vedestä aiheutuvan kollektiivisen annoksen pienentäminen voi kuitenkin olla oikeutettua laajamittaisessa laskeumatilanteessa, jos se voidaan toteuttaa kohtuullisin kustannuksin esimerkiksi vaihtamalla tilapäisesti raakavesilähdettä. Tehokas tiedonvaihto säteilysuojelualan ja vesihuollon asiantuntijoiden kesken on tärkeää annosta pienentävien toimenpiteiden onnistumiseksi. Vesilaitosten jakamaa vettä käyttää noin 4,2 miljoonaa suomalaista. Puolet käytetystä vedestä on pohjavettä, joka on yleensä erittäin hyvin suojassa radioaktiiviselta laskeumalta. Toinen puoli käyttövedestä on käsiteltyä pintavettä. Vesistöjen radioaktiivisuuteen vaikuttavat laskeumatilanteen alussa eniten laskeuman koostumus ja radionuklidien kemialliset esiintymismuodot ja myöhemmin vesistöjen hydrologia ja valuma-alueiden ominaisuudet. Lyhytikäisistä radionuklideista 131 I on tärkeä, koska sen suhteellinen osuus ydinlaskeumasta on suuri. Vesien radioaktiivisuus pienenee ensimmäisten kuukausien aikana nopeasti. Alkuvaiheen jälkeen pitkäikäiset 137 Cs ja w Sr vähenevät noudattaen useiden vuosien puoli intumisaikoja. Normaalin vedenkäsittelyn yhteydessä suodatus poistaa hiukkasmuodossa olevia radionuklideja. Aktiivihiilikäsittely ja koagulointi poistavat eri nukiideja eri tavoin. Juomaveden valvontanäytteet tulee siksi ottaa nimenomaan käsitellystä vedestä. Vesi- ja viemärilaitosten lietteet voivat olla laskeuman jälkeen erittäin radioaktiivisia. Niiden käsittelyyn ja käyttöön sekä työntekijöiden mahdolliseen säteilyaltistukseen tulee siksi kiinnittää huomiota. 4

6 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS RANTAVAARA A, SAXEN R, PUHAKAINEN M, HATVA T, AHOSILTA P, TENHUNEN J. Influence of radioactive fallout on water supply and sewerage in Finland. Helsinki 1995, 41 p. + 4 app. ISBN ISSN Key words Nuclear fallout, 89 Sr, ^Sr, 13, I, 134 Cs, 1J7 Cs, drinking water, wat^r resources, treatment of water, radiation protection SUMMARY This report reviews the practices and organization of water supply and sewerage in Finland and is related to their response to radioactive fallout situations. The contribution of drinking water to the internal radiation dose caused by radioactive fallout has earlier been small in Finland. However, in a wide-scale fallout situation, the decreasing of collective dose received from water may be justified, if the dose can be reduced at a reasonable cost, for instance by a temporary change of the raw water source. Efficient exchange of information between radiaton protection and water supply experts is important for successful dose reduction measures. In Finland waterworks deliver tap water to 4.2 million people. Half of the water is ground water, and generally very well protected against fallout radioactivity. The other half is treated surface water. In an early phase of a fallout situation, the type and composition of the deposition control the radionuclide contents in lakes, and, later, the hydrology of the lakes and the characteristics of the drainage areas. The short-lived 131 I is important for its great proportion in nuclear debris. The radioactivity of water decreases fast in the first months. Later, long-lived 137 Cs and ^r decline, having effective halflives of several years. During normal water treatment, filtration removes radionuclides in particle form. Active carbon treatment and coagulation decrease concentrations of radionuclides in different ways. For monitoring of drinking water, samples shall thus be taken from treated water only. Sludges from waterworks and sewerage may be highly radioactive after deposition. Attention should therefore be paid to their treatment and use as well as to the potential radiation exposure of the workers. 5

7 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 SISÄLLYSLUETTELO Sivu ESIPUHE 3 TIIVISTELMÄ 4 SUMMARY 5 1 JOHDANTO 7 2 SÄTEILYSUOJELUN TAVOITTEET 8 3 SÄTEILYTILANTEET Säteilytilanteen muodostuminen Laskeuman vaikutusten arviointi Laskeumanuklidien joutuminen pintavesiin Laskeumanuklidien kulkeutuminen pohjavesiin Talousveden merkitys laskeumatilanteessa 17 4 RADIOAKTIIVISEN LASKEUMAN VAIKUTUS VESILAITOSTOIMINTAAN Vesilaitosten raakaveden hankinta Raakavesilähteiden suojausmahdollisuudet Vedenkäsittelylaitosten ja työntekijöiden suojaus Raakaveden käsittelymenetelmiä Radionuklidien poistuminen vedenkäsittelyssä Varautuminen veden erityisjakeluun Laskeumanuklidit vesilaitos- ja jätevesilietteissä 25 5 VESIEN RADIOAKTIIVISUUSVALVONTA SÄTEILYTILANTEESSA 27 6 VIRANOMAISTEN YHTEISTOIMINTA Yleinen säteilyvalvonta Vesihuoltotoiminta poikkeavissa tilanteissa 32 7 YHTEENVETO 36 8 TYÖRYHMÄN PÄÄTELMÄT JA EHDOTUKSET 38 KIRJALLISUUSVIITTEET 40 LIITTEET 1-3 6

8 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS 1 JOHDANTO Ympäristön säteilyvaaratilanteen uhatessa viranomaiset selvittävät, kuinka todennäköistä on radioaktiivisten aineiden leviäminen ympäristöön. Jos maahamme tulee radioaktiivista laskeumaa, väestön säteilyaltistusta rajoitetaan tarvittaessa mahdollisuuksien mukaan. Toimenpiteet valitaan siten, että niillä saavutetaan suurin mahdollinen hyöty käytettäviin voimavaroihin nähden. Säteilytilanteen kokonaisvaltainen arviointi on edellytys sille, että yhteiskunnan resurssit terveyshaittojen vähentämiseksi voidaan suunnata oikein. Säteilyturvakeskus ylläpitää laskeuma-alueen tilannekuvaa säteilymittausten ja säätilan sekä päästötietojen perusteella. Vesihuoltoon kohdistuvat toimenpidesuositukset syntyvät säteilysuojelun ja vesihuollon asiantuntijoiden yhteistyönä. Säteilyannosta rajoittavien toimenpiteiden toteuttajilla tulee olla selkeä kuva tavoitteista ja saatavasta hyödystä. Maahamme tähän mennessä ilmakehän kautta levinnyt radioaktiivinen laskeuma on aiheutunut joko ydinasekokeista tai Tshernobylin ydinvoimalaitosonnettomuudesta. Talousveden saastuminen on ollut vähäistä verrattuna elintarvikkeiden, esimerkiksi maataloustuotteiden saastumiseen luvun ydinkoelaskeumat antoivat aiheen selvittää radioaktiivisen laskeuman haittoja vesihuollolle. Maatalousministeriön asettaman komitean mietintö A 17 (1964) sekä maataloushallituksen teettämä selvitys vuonna 1969 sisältävät suosituksia viranomaisille ja yhdyskuntien vesihuollosta vastaaville tahoille. Useat suositukset on otettu huomioon vesihuoltoa kehitettäessä. Valmiuslaki (1080/91) velvoittaa vesihuoltoalaa varautumaan poikkeusoloihin, joihin myös säteilytilanteet voivat kuulua. Riittävän puhtaan talousveden saatavuus pyritään varmistamaan etukäteen. Jo uhkaava tilanne käynnistää helposti vaihtoehtojen punnitsemisen siltä varalta, että puhtaan juomaveden hankinta vaatii erityistoimenpiteitä. Vesihuollon yleinen kriisivalmius antaa tähän vaihtoehtoja. Tämän raportin tarkoitus on antaa tietoa oikeansuuntaisiin johtopäätöksiin säteilytilanteissa. Säteilyhaittojen rajoittaminen perustuu tehokkaaseen tietojen vaihtoon Säteilyturvakeskuksen ja vesihuollon asiantuntijoiden ja viranomaisten välillä. Raportilla halutaan selventää laajojen säteilytilanteiden huomioonottamista vesihuollon valmiussuunnittelussa. Arvioidaan nykyisiä vesihuollon järjestelyjä säteilytilanteiden kannalta, ja tuodaan esiin kohteita, joissa säteilysuojelua voidaan parantaa. 7

9 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 2 SÄTEILYSUOJELUN TAVOITTEET Kansainväliset järjestöt IAEA, ICRP ja OECD/NEA 1 ovat viime vuosina kehittäneet periaatteita ja säteilyaltistuksen toimenpidetasoja väestön suojelemiseksi säteilyltä onnettomuustilanteissa. Keskeisiä periaatteita ovat oikeutus, optimointi ja yksilönsuoja. Oikeutusperiaate edellyttää, että säteilyhaittojen vähentämistoimilla aikaansaadaan hyötyä enemmän kuin haittaa. Optimointiperiaatteen mukaan vastatoimien suoritustapa, laajuus ja kesto valitaan siten, että niillä saavutettava nettohyöty on mahdollisimman suuri. Yksilöiden säteilyannokset rajoitetaan siten, että säteilyn aiheuttamia välittömiä terveysvaikutuksia ei esiinny ja myöhäisvaikuhisten riski on siedettävällä tasolla. Kiinteitä ennalta määrättyjä annosrajoja ei voida soveltaa onnettomuuksien aiheuttamissa säteilytilanteissa samalla tavoin kuin hallitun säteilyn käytön tai ydinenergian käytön yhteydessä. Mahdollisuudet rajoittaa väestön altistumista säteilylle voivat vaihdella huomattavasti eri tilanteissa. Yhteiskunnan voimavarojen rajallisuus on ilmeistä varsinkin vakavissa ja laajoissa onnettomuuksissa, jolloin joudutaan hyväksymään suurempia yksilöannoksia kuin lievissä ja alueellisesti rajoitetuissa säteilytilanteissa. Valtaosa toimenpiteistä tehdään käytännössä myöhäisvaikutusten eli stokastisten terveyshaittojen rajoittamiseksi. Jokaisen vastatoimenpiteen tavoitteena on, että säteilyn myöhaisvaikutukset pidetään kaikissa väestöryhmissä niin pieninä kuin on käytännössä järkevää. Erilaisia säteilytilanteita pyritään ennakoimaan ja muodostamaan käsitys oikeutetuista säteilyannosten toimenpidetasoisia. Esimerkiksi sisäisen annoksen toimenpidetasosta johdetaan elintarvikkeiden ja juomaveden pitoisuustasot nuklidiluokittain. Säteilyturvakeskus suosittelee eräitä ohjeellisia toimenpidetasoja onnettomuustilanteita varten (11]. Säteilytilanteen alkuvaiheessa laskeuman koostumusta ja alueellista jakaumaa ei tunneta riittävän hyvin, jotta voitaisiin välittömästi antaa optimoidut toimenpidetasot eri annosreittejä varten. Siksi akuuttivaiheen ohjeelliset toimenpidetasot perustuvat nopeasti mitattaviin suureisiin eli annosnopeuteen ilmassa ja radionuklidien pitoisuuksiin elintarvikkeissa. 1 OECD Organisation for Economic Co-operation and Development NEA Nuclear Energy Agency IAEA International Atomic Energy Agency ICRP International Commission on Radiological Protection 8

10 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS Ehdotettu ulkoisen säteilyn annosnopeuden toimenpidetaso väestön sisällesuojautumista, joditablettien nauttimista tai alueen kulkurajoituksia varten on 100 usv/h ja etukäteen toteutettavalle suojaväistölle 500 usv/h. Elintarvikkeiden radioaktiivisuuden rajoittamistoimenpiteiden valmistelu tullaan Suomessa käynnistämään IAEA:n ehdottamien toimenpidetasojen mahdollisesti ylittyessä (taulukko I) [11J. Radionuklidien enimmäispitoisuudet elintarvikkeissa mahdollisissa uusissa onnettomuustilanteissa asetetaan Euroopan unionin jäsenmaissa voimaan komission päätöksellä (taulukko II) [5]. Enintään kolmen kuukauden kuluessa onnettomuudesta komissio joko muuttaa rajoja tai jatkaa niiden voimassaoloa. Taulukko I, IAEA:n suosittelemat ohjeelliset toimenpidetasot elintarvikkeille ydinonnettomuuden jälkeisessä tilanteessa. Radionuklidiryhmän toimenpidetaso tarkoittaa ryhmän nuklidien pitoisuuksien summaa. Radionuklidit Cs-134, Cs-137, Ru-103, Sr Sr-90 Am-241, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-242 Yleisesti käytettävät elintarvikkeet Toimenpidetaso (Bq/kg) Maito, vauvan moka ja juomavesi

11 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 Taulukko II. Euroopan unionin jäsenmaissa sovellettavat rajat elintarvikkeiden radionuklidipitoisuuksille tulevissa onnettomuustilanteissa (Bq/kg). Soveltamisperiaate tekstissä. Radionuklidiryhmät Sr:n isotoopit erit. '"Sr Jodin isotoopit erit. J31 I Pu:n alfasäteilyä lähettävät isotoopit ja transplutoniuinit erit.»pu ja wl Am Kaikki muut nuklidit, joiden puol.aika > 10 d, erit. 334 Cs ja 137 Cs Lasten ruoat Maitotuotteet Muut ei vähäiset elintarvikkeet SO 1250 Nestemäiset elintarvikkeet

12 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS 3 SÄTEILYTILANTEET 3.1 Säteilytilanteen muodostuminen Ydinlaitosten vakavat onnettomuudet voivat aiheuttaa voimakkaan radioaktiivisen laskeuman, jonka yhteydessä tarvitaan erityistoimia väestön suojelemiseksi. Myös ydinkäyttöisen satelliitin putoaminen, onnettomuudet ydinkäyttöisillä aluksilla, radioaktiivisten aineiden käsittely- tai kuljetusonnettomuudet tai säteilylähteen katoaminen voivat edellyttää toimenpiteitä ihmisten suojaamiseksi säteilyltä. Paikallinen säteilyvaaratilanne voi koskea hyvin pientä ihmisjoukkoa ja olla erittäin vakava, esimerkiksi voimakkaan säteilylähteen joutuessa vääriin käsiin. Ydinräjähteiden sotilaallinen käyttö aiheuttaa suuren säteilyvaaran lähialueella tai hyvin laajallakin alueella. Laskeuman ominaisuuksiin ja leviämistapaan vaikuttaa räjähdyksen voimakkuuden lisäksi räjähdyskorkeus ja -ympäristö. Laskeuman kohteena olevan alueen säätila vaikuttaa ratkaisevasti säteilytilanteen vaikeusasteeseen. Tähänastisissa ydinlaitosten onnettomuuksissa pääasiallinen säteilyannoksen aiheuttajanuklidi on vaihdellut. Radiojodi aiheutti suurimman kollektiivisen annoksen Windscalen jälleenkäsittelylaitoksen tulipalon yhteydessä levinneestä laskeumasta Englannissa vuonna Vakavan strontiumlaskeuman aiheutti kemiallinen räjähdysonnettomuus Khystumissa Uralin itäpuolella vuonna Harrisburgissa vuonna 1979 sattuneessa ydinvoimalaitosonnettomuudessa ympäristön väestö sai pienehköjä annoksia radioaktiivisilta jalokaasuista ja 131 I:sta. Tshernobylin ydinvoimalaitosonnettomuus keväällä 1986 on altistanut ihmisiä eniten 134 Cs:n ja 137 Cs:n kautta. Lähialueella myös ""Sr aiheutti merkittäviä säteilyannoksia elintarvikkeiden kautta. Ilmakehässä vuodesta 1945 alkaen suoritetut ydinaseiden koeräjäytykset ovat aiheuttaneet ihmisille maailmanlaajuisesti suurimmat kollektiiviset säteilyannokset. Yksilöiden saamat annokset kaukolaskeumista ovat kuitenkin olleet niin pieniä, ettei ole ollut aihetta suojaustoimiin. Pintaräjähdysten jälkeiset lähilaskeumat ovat aiheuttaneet huomattavasti suurempia annoksia esimerkiksi radiojodista kuin kaukolaskeumat, joiden tärkeimmät nuklidit eliniän aikana saatuja annoksia verrattaessa ovat olleet "Sr ja m Cs. Mahdollisen onnettomuustilanteen ennakkokuva voi olla hämmentävä tai jopa uhkaava, mutta kriittisen vaiheen jälkeen varsinaista säteilytilannetta ei aina synny. Joskus havaittava säteilytason kasvu voi olla täysin nimellinen. Olisi virhe ryhtyä tällöin laajoihin suojaustoimiin. 11

13 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A Laskeuman vaikutusten arviointi Ympäristöön leviävän radioaktiivisen laskeuman aiheuttama ulkoinen säteily määrää alkutilanteen nopeat toimenpiteet väestölle aiheutuvien annosten rajoittamiseksi. Myöhemmin väestön sekä sisäiseen että ulkoiseen säteilyaltistukseen vaikuttavat huomattavasti laskeuman nuklidikoostumus, alueen ympäristöolosuhteet ja elintarviketuotannon rakenne. Ydinonnettomuuteen liittyvän päästön koostumus ja olomuoto määräytyvät päästön aiheutumistavasia. Ydinräjähteitä käytettäessä vapautuu räjähdyskorkeudesta ja ympäristöstä riippuen sekä fissio- että aktivoitumistuotteita, yhteensä yli 200 radionuklidia. Ydinreaktorin sydämessä kyseisten aineiden määrät vaihtelevat polttoaineen palaman ja hidastin- ym. materiaalien mukaan. Ydinlaitosonnettomuuksissa päästökorkeus vaikuttaa ratkaisevasti leviämisen laajuuteen. Laskeuman nuklidikoostumus voi periaatteessa ratkaista jopa tarpeellisten suojaustoimenpiteiden tärkeysjärjestyksen. Eri radionuklidit poikkeavat säteilyvaarallisuudeltaan, ja lisäksi aineiden jakautuminen elinympäristöön ja niiden ihmiselle aiheuttamat säteilyannokset vaihtelevat huomattavasti. Useimmiten laskeuman vaikutuksia ihmiseen dominoi ensimmäisten päivien tai viikkojen aikana hyvin lyhytikäisten nuklidien lisäksi esimerkiksi seuraavat: 131 I, 89 Sr, "''Sr, 134 Cs, 137 Cs, 14^a, w Zr, 103 Ru (liite 1). 3.3 Laskeumanuklidien joutuminen pintavesiin Pintavesiin kohdistuu suora laskeuma kuten maa-alueillekin. Pintavesien radionuklidipitoisuudet riippuvat muun muassa laskeuman suuruudesta, koostumuksesta ja ajankohdasta sekä veiston pinta-alasta, vesitilavuudesta ja vedenottopaikan sijainnista ja syvyydestä. Tilanne on pintavesien saastumisen kannalta pahin silloin, kun laskeuma tulee avoveden aikana. Tällöin laskeumaa joutuu suoraan vesistöön. Talvella pintavedet ovat suojassa >skeuman välittömiltä vaikutuksilta. Jääpeite estää ja hidastaa radioaktiivisten aineiden joutumista veteen. Lyhytikäisimmät radioaktiiviset aineet, kuten esimerkiksi 131 I, häviävät ensimmäisten viikkojen tai kuukausien aikana radioaktiivisen hajoamisen kautta. Vesistön saastumisaste voi vaihdella huomattavasti termisen kerrostumisen, lumen sulamisen, kevät- ja sadetulvien, täyskierron, voimakkaiden tuulien jne. johdosta. Myös saasteen laimeneminen ja viipymä vaihttiee eri vesistöissä. Syvään järveen tullut laskeuma laimenee enemmän kuin matalaan järveen tullut samansuuruinen 12

14 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS laskeuma. Pitkä veden viipymä järvessä pitää pitoisuudet korkeina kauan. Latvavesien saastuttua myös vesistön muut osat saastuvat. Pitkäikäisistä laskeumanuklideista esimerkiksi radiocesium poistuu laskeuman leviämisen jälkeen nopeasti vedestä, sillä se sitoutuu vedessä olevaan kiintoainekseen ja sedimentoituu sen mukana vesistön pohjalle. Liuenneena oleva osa * Sr:sta sen sijaan pysyy vedessä eikä sedimentoidu yhtä tehokkaasti kuin cesium. Radioaktiivisia aineita joutuu vesistöihin myös ympäröivältä valuma-alueelta valuma- ja sulamisvesien mukana. Tällä on eniten merkitystä silloin, kun laskeuma tapahtuu juuri ennen jään ja lumen sulamista. Pitemmällä aikavälillä myös valuma-alueen maaperä, kasvillisuus ja pinnanmuodot vaikuttavat radioaktiivisten aineiden kulkeutumiseen valuma-alueelta vesistöihin. Mitä hienojakoisempaa valuma-alueen maaperä on, sitä tehokkaammin radionuklidit, kuten cesium, pidättyvät siihen eivätkä kulkeudu vesistöihin. Cesium pidättyy lähes kokonaan savimaahan. Sora- ja moreenimaiden pidätyskyky on huonompi kuin savimaiden. Maahan jääneet aineet kulkeutuvat vähitellen syvemmälle maaperään. Esimerkki pintaveden radionuklidihavainncisla Ennen kevättä 1986 Kymijoen veden 137 Cs-pitoisuudet laskivat puoleen vajaassa yhdeksässä vuodessa ja "Sr-pitoisuudet vastaavasti noin 20 vuodessa. Tshernobylin onnettomuuden jälkeen ir Cs-pitoisuudet pienenivät aluksi nopeasti, ja onnettomuusvuoden lopulla esimerkiksi Päijänteen vedessä oli jäljellä vain noin viidesosa toukokuun maksimipitoisuuksista [19] (kuvat 1 ja 2). Sen jälkeen muutos hidastui oleellisesti. " Sr väheni selvästi hitaammin kuin j37 Cs. Yleensä ^Sritä oli pintavedessä onnettomuusvuoden lopulla jäljellä v; v J % toukokuun maksimipitoisuuksista. Mukana oli jonkin verran myös ydinasekokeiden laskeumana levinnyttä *Sr:tä. Säteilyannos juomaveden laskeumanuklideista Arvioidaan edellisen kohdan esimerkin avulla säteilyannoksen kertymistä juomavedestä ajan funktiona. Raakaveden nuklidipitoisuuksien ajalliset muutokset saadaan kuvien 1 ja 2 havainnoista. Juomaveden nuklidipitoisuus määräytyy yhtälön (1) mukaisesti: 13

15 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 Bq/l KYMIJOKI Cs137 Sr93! S 0.100, ^ A S^ \ (^./' v '^MAV^j Kuva 1. w Cs- ja ^Sr-pitoisuuksien ajallinen muuttuminen vuodesta 1965 alkaen Kymijoen vedessä Kuva 2. W I-, li4 Cs- ja w Cs-pitoisuuksien ajalliset muutokset Tshernobylin onnettomuuden jälkeen Päijänteen Asikkalanselällä. 14

16 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS - "(r-«o) (1) jossa C(t) = juomaveden nuklidipitoisuus hetkellä t k = vedenkäsittelyssä poistuva osuus nuklidin aktiivisuudesta (ilman nuklidin hajoamiskorjausta) to» raakaveden ottohetki vesistöstä T 1/2 = nuklidin radioaktiivisen hajoamisen puoliintumisaika C(to) = raakaveden nuklidipitoisuus hetkellä t<, Vedenkäsittelyn vaikutus voi vaihdella paitsi nuklideittain myös veden laadusta ja käsittelymenetelmistä johtuen, Nuklidin kemiallinen muoto voi olla tuoreessa laskeumassa erilainen kuin vuosia biosfäärin kierrossa olleilla pitkäikäisillä nuklideilla. Nuklidin saanti aikayksikössä (esim. Bq/d) lasketaan kertomalla pitoisuus Qt) kulutusnopeudella (L/d). Säteilyannosta laskettaessa nuklidin saanti kerrotaan nuklidikohtaisella henkilön iästä riippuvalla annoskertoimella. Siitä hetkestä lähtien, jolloin nuklidi ilmaantuu juomaveteen, siitä aiheutuva kokonaisannos kertyy esimerkin tapauksessa seuraavasti: 131 I 1 viikossa 46 %, 1 kuukaudessa 93 %, 2 kuukaudessa noin 100 % "'Sr 1 kuukaudessa 1-2 %, 1 vuodessa 7-20 % t 10 vuodessa %, 30 vuodessa % m Cs 1 kuukaudessa 6-13 %, 1 vuodessa %, 5 vuodessa %, 10 vuodessa %. 3.4 Laskeumanuklidien kulkeutuminen pohjavesiin Pohjavedet ovat yleensä maakerrosten peitossa ja siten hyvin suojassa radioaktiiviselta laskeumalta. Riittävän paksu maakerros estää laskeuman radioaktiivisten aineiden kulkeutumisen maan pinnalta pohjaveteen. Tritium ( 3 H) osallistuu veden (H 2 0) aineosana hydrologiseen kiertoon ja kulkeutuu myös pohjaveteen. Pohjaveden saastumistodennäköisyyttäpienentää pohjaveden muodostumisprosessin hitaus. Radioaktiivisen laskeuman aiheuttamia riskejä pohjavesille pidetäänkin tämän vuoksi pintavesiin verrattuna pieninä. Pohjavesialueen hydrogeologiset olosuhteet tulee kuitenkin saastumisriskiä arvioitaessa ottaa huomioon. 15

17 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 Maanpinnalle laskeutuneista radioaktiivisista aineista saattaa osa kulkeutua sadeja sulamisvesien mukana maakerrosten läpi vähitellen pohjaveteen. Kulketuminen riippuu muun muassa kasvillisuudesta, humus- ja maannoskerroksen laadusta ja paksuudesta, maalajista ja maaperän rakenteesta, vajovesivyöhykkeen paksuudesta sekä pohjavesivaraston suuruudesta. Maaperään pohjavedeksi imeytyvän saastuneen sadeveden puhdistuminen perustuu maaperän suodattavaan vaikutukseen sekä maaperän ja radioaktiivisten aineiden välisiin kemiallisiin reaktioihin. Imeytymisprosessissa hiukkasiin sitoutuneet radionuklidit poistuvat varsin hyvin, mikäli pohjavedenpinnan yläpuolinen suojaava maakerros on riittävä. *Sr aiheuttanee suurimman pohjavesien pilaantumisriskin. ^Sr muistuttaa geokemiallisilta ominaisuuksiltaan kalsiumia, joka liukenee veteen helposti happamissa olosuhteissa. ni Cs muistuttaa geokemialliselta luonteeltaan kaliumia, joka on tärkeä ravintoaine kasveille. Cesium pidättyy hyvin maaperään. Pohjavesialueilla, missä maaperä on hyvin vettä läpäisevää hiekkaa ja soraa, kasvillisuus on vähäistä ja humuskerros ohut, maapeitteen suojavaikutus riippuu erityisesti vajovesivyöhykkeen paksuudesta. Vajoamisen aikana lyhytikäisimpien radionuklidien aktiivisuus ehtii suurelta osin hävitä. Myös pohjavesivaraston suuruudella ja veden viipymällä maaperässä on suuri merkitys. Suurilla harjualueilla pohjavesivarasto voi olla suuri ja veden viipymä maaperässä pitkä, jolloin laimenemisaste on suuri. Sen sijaan pienialaisilla ja matalilla pohjavesialueilla kuten ranta- ja suojasivumuodostumissa sekä moreeneissa veden viipymä voi olla verraten lyhyt ja varastotilavuus pieni. Pohjavedet ovat pintaveteen verrattuina turvallisia raakavesiä. Seuraavat tekijät vähentävät kuitenkin niiden turvallisuutta: Pohjavettä suojaavat vain luonnostaan ohuet tai ohuiksi kuoritut sora- ym. maa-aineskerrokset ja/tai pohjavesialueella on avoimia pohjavesilammikolta ja niihin rinnastettavia tekopohjavesilaitosten imeytysaltaita. Pohjavesiä voidaan suojata lisäämällä suojakerrosten paksuutta ja peittämällä lammikot. Vedenhankintaan käytettävien pohjavesiesiintymien osalta tulisikin varmistaa, että riittävät maakerrokset ovat suojana kaikilla vedenkorkeuksilla. Pohjavesiesiintymän suojakerroksen tehokkuutta, ts. pintaveden välitöntä pääsemistä vedenottamolta saatavaan pohjaveteen, voidaan arvioida melko luotettavasti tavanomaisilla fysikaaliskemiallisilla ja bakteriologisilla tutkimuksilla. Riittävillä tutkimuksilla moitteettomaksi pohjavedeksi osoittautunutta kallioporakaivojen vettä voidaan pitää laskeumatilanteita ajatellen turvallisena vesilaitoksen raakavetenä. Vaikka pohjavedet ovat paremmin suojassa laskeumalta kuin pintavedet, työryhmä on arvioinut pohjavesien likaantumisriskejä laskeumanuklidien suhteen luokittelemalla pohjavesialueet (liite 2). 16

18 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS Valtakunnallinen kaivovesitutkimus [9] osoitti, että noin 50 %:ssa kaivoista veden laatu oli huono. Syynä oli yleensä se, että valumavesien pääsyä kaivoihin ei ollut riittävästi estetty. 3.5 Talousveden merkitys laskeumatilanteessa Vakavissa laskeumatilanteissa muut annosreitit kuin juomavesi määräävät nopeiden ensisijaisten suojaustoimien luonteen. Säteilytilanteen alkuvaiheen keskeiset kysymykset ovat, tarvitaanko suojautumista ulkoiselta säteilyltä ja onko ilmeistä, että elintarvikkeiden tuotantoon tai jakeluun joudutaan puuttumaan. Saastepilven ollessa alueen kohdalla myös hengitysannos voi muodostua suureksi ellei sitä rajoiteta suojautumalla. Tärkeimmät annoksen aiheutumistavat ovat tähänastisissa laajoissa laskeumatilanteissa olleet ulkoinen säteily tai sisäinen säteily elintarvikkeiden kautta. Juomaveden osuus on ollut pieni. Pintavettä käyttävien vesilaitosten raakavesien radionuklidipitoisuudet voivat kohota laskeuman seurauksena. Sen johdosta säteilyn terveyshaitat väestölle eivät kuitenkaan yleensä oleellisesti lisäänny. Juomavedestä aiheutuvia säteilyannoksia arvioitaessa on tunnettava talousveden radionuklidikoostumus käsittelyjen jälkeen. Varsinkin uuden laskeuman nuklidit voivat poiketa olomuodoltaan aikaisemmista, ja pitkällä aikavälillä ympäristössä tapahtuvat prosessit muuttavat mahdollisesti radionuklidien jakautumista liuosfaasin ja suspension välillä. Vesihuollon kriisivalmiuden perusteella on olemassa hyviä toimintavaihtoehtoja, joilla juomavedestä aiheutuvia säteilyannoksia voidaan tarvittaessa alentaa laskeumatilanteen alkuvaiheessa. Sadeveden käyttöä juomavetenä joudutaan rajoittamaan voimakkaan laskeumatilanteen aikana niin kauan kuin ilman radioaktiivisuus on suuri. Pientä osaa väestöstä palvelevat mahdollisesti vesilaitokset, joiden raakavesilähteenä olevassa vesistössä radionuklidien määrät pienenevät tavallista hitaammin. Juomavedestä aiheutuva pitkäaikainen altistus ja sen vähentämistarve selvitetään tapauskohtaisesti. 17

19 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 4 RADIOAKTIIVISEN LASKEUMAN VAIKUTUS VESILAITOSTOIMINTAAN 4.1 Vesilaitosten raakaveden hankinta Vesilaitokset jaetaan ottamoidensa perusteella kolmeen päätyyppiin: pinta-, pohjaja tekopohjavesilaitoksiin. Vesilaitokset ovat kuitenkin usein ottamoiden suhteen yhdistelmälaitoksia, joilla on käytössään samanaikaisesti useamman tyyppisiä ottamoita. Taulukosta III ilmenee eri vesilaitostyyppien yleisyys vuonna Vuonna 1993 edellämainittujen vesilaitosten vedenkäyttäjiä oli yhteensä 4,2 miljoonaa. Pintavesilaitoksia oli 815 vesilaitoksesta 6 %. Niiden tuottama vesimäärä oli kuitenkin noin puolet vesilaitosten jakamasta vedestä. Monien suurimpien vesilaitosten raakavesi on laskeumalta suojaamatonta pintavettä. Lähes kaikilla pintavesilaitoksilla on mahdollisuus johtaa jakeluverkkoonsa jossain määrin pohjavettä joko omilta tai naapurivesilaitosten pohjavedenottamoilta. Taulukko III. Vesilaitosten jakautuminen raakavesilähteen mukaan. Vesilaitoksista käytti raakavetenään v Yksinomaan pohjavettä Yksinomaan pintavettä Yksinomaan tekopohjavettä Pohja- ja pintavettä Pohja- ja tekopohjavettä Pinta- ja tekopohjavettä Pinta-, pohja- ja tekopohjavettä Raakavettä ei mainittu tilastoissa (esim. kyseessä ostoveden jakelu) Yhteensä (kpl) Laitoksia (%) ,3 0,

20 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS Vesilaitosten suunnitteluohjeeksi poikkeusolosuhteissa on esitetty, että laitoksella tulisi olla saatavana raakavettä vähintään kahdesta eri vesilähdettä käyttävästä vedenottamosta [6]. Tavoitteena on, että veden jakelu pystytään turvaamaan seuraavissa tilanteissa: - Pintavesiä ei voida käyttää, jolloin varavesilähteenä voivat olla joko omat pohjavesivarat tai toisen vesilaitoksen verkosta saatava pohjavesi tai - Vesilaitoksen tuottoisinta pohjavedenottamoa ei voida käyttää, jolloin varavesilähteenä voivat olla omat pohjavesi- tai pintavesivarat ja toisen vesilaitoksen verkosta saatava vesijohtovesi. Näistä edellinen tilanne koskee lähinnä radioaktiivista laskeumaa. Käyttöön jäävien vesilähteiden minimivesimääränä pidetään vedentarvetta 50 1 asukasta kohti vuorokaudessa lisättynä laitoskohtaisesti määritellyllä terveydenhuollon ja elinkeinoelämän mininiivedentaipeella. Tavoitteeksi tulisi asettaa edellä mainittua korkeampi ominaiskulutusarvo silloin, kun se erityistilanteiden syntymisen todennäköisyys ja varavedenhankinnan kustannukset laitoskohtaisesti huomioonottaen on perusteltua. Erityistilanteessa käytettävän vesijohtoverkon hukkavedet tulee ottaa huomioon. Veden riittävyyttä voidaan tarkastella jakamalla laitokset luokkiin sen mukaan, kuinka monta litraa vettä vuorokaudessa asukasta kohti on käytettävissä edellä mainituissa poikkeavissa tilanteissa, kun vedenottamoiden antoisuudesta on vähennetty laitoskohtaisesti määritelty terveydenhuollon ja elinkeinoelämän minimivedentarve. Yli 200 asukasta palvelevien vesilaitosten sijoittuminen veden riittävyyden mukaan edellä mainittuihin luokkiin on esitetty taulukossa IV. Taulukko IV. Raakaveden riittävyys tilanteissa, joissa pintavesiä tai tuottoisin a pohjavedenottamoa ei voida käyttää, yli 200 asukasta palvelevissa vesilaitoksissa vuonna 1993 [1J. Luokka Asukkaan käyttöön jaava vesimäärä (1 asukasta kohti päivässä ) Vesilaitoksia (kpl) Asukkaita (1000 kpl) I yli II III IV Yhteensä

21 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 Jos oletetaan laskeuma tilanne, jossa kaikki Suomen pintavedet saastuisivat käyttökelvottomiksi, pintavesilaitosten piirissä noin asukkaan vedensaanti loppuisi kokonaan ja noin asukkaan vedensaanti jäisi alle 50 I asukasta kohti v ajokaudessa. Haja-asutusalueella noin taloutta käyttää oman rengas- tai porakaivon vettä. Lisäksi loma-asuntoa on oman vedenhankinnan varassa. 4.2 Raakavesilähteiden suojausmahdollisuudet Pintavesien saastumiseen ei suojaustoimenpiteillä voida sanottavasti vaikuttaaa. Laskeumatilanteessa on pintavesilaitoksen toiminnan jatkuminen varminta, jos vedenotto on mahdollista syvästä vesistöstä siten, että laskeuman laimeneminen voidaan hyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla. Laskeumatilanteesta pohjavedelle aiheutuvaa pilaantumisriskiä voidaan ennakolta vähentää samoilla toimenpiteillä, joilla muutenkin suojataan pohjavesiä saastumiselta: - Pohjavedenottamot sijoitetaan siten, että hydrogeologiset olosuhteet ovat pohjaveden suojelun kannalta mahdollisimman edulliset. - Pohjavesialue säilytetään mahdollisimman luonnontilaisena erityisesti vedenottamon lähisucjavyöhykkeellä. - Otettaessa maa-aineksia pohjavesialueelta pohjaveden suojaksi tulee jättää riittävä maakerros, jonka paksuus riippuu maa-aineksen naisuudesta ja vedenottokohdan sijainnista. Suojakerroksen paksuus kaukosuojavyöhykkeellä on vähintään 2-4 m. - Jos pohjavesialueella on suoritettu soranottoa, tulee soranottoalueiden jälkihoito eli kunnostus toteuttaa siten, että muodostuu kasvillisuuden peittämä pintakerros, jonka radionuklidien pidättämiskyky on hyvä. - Pohjaveden likaantumisriskiä pienennetään täyttämällä pohjavesialueilla olevat pohjavesilammikot ja lisäämällä tarvittaessa suojakerrosten paksuutta. - Pohjavesikaivot ja vedenottoon käytettävät lähteet tulee suojata siten, että niiden kautta ei pääse saastepölyä tai pintavettä sekoittumaan pohjaveteen. 20

22 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS 43 Vedenkäsittelylaitosten ja työntekijöiden suojaus Laskeumatilanteissa käytettävien vedenkäsittelylaitosten vedenkäsittely- ja huonetilojen, kemikaalivarastojen ja vesisäiliöiden ilmanvaihtoon on syytä pyrkiä liittämään suodatin, joka pidättää hiukkasmuodossa olevat radioaktiiviset aineet. Pienen ylipaineen järjestäminen laitostiloihin on suotavaa. Erikoisesti jos veden käsittelyyn kuuluu osana ilmastus, on siinä käytetty ilma ehdottomasti voitava suodattaa ainakin radioaktiivisen pilven ollessa alueen yllä. Lisäksi veden käsittelyssä on varauduttava siihen, että normaalin puhdistusmenetelmän tehoa joudutaan lisämaan käyttämällä tavallista suurempia kemikaalimääriä tai syöttämään puhdistusprosessiin aktiivihiiltä. Veden varastoinnilla, tapahtuipa se ennen veden käsittelyä tai sen jälkeen, on suuri merkitys radioaktiivisuuden alentamisessa. Viivästämällä jakelua vähennetään lyhytikäisten radionuklidien määriä vedessä. Ennakolta on varauduttava siihen, että osa vesilaitoksen henkilökunnasta pystyy vaikeissakin laskeumatilanteissa korjaus- ym. vesilaitoksen toiminnan jatkuvuuden turvaamiseksi välttämättömään toimintaan paitsi laitoksella myös tarvittaessa laitoksen ulkopuolella yhteistyössä pelastustoimen henkilöstön kanssa. Perusvalmiuteen liittyen tulee henkilökunnalle hankkia asianmukaiset suojavarusteet sateilysaasteen vaikutusalueella työskentelyä varten. Vaikka juoma- ja talousveden radioaktiivisuus ei antaisi aihet'2 toimenpiteisiin, tulee lievänkin säteilytilanteessa kiinnittää huomiota radioaktiivisten aineiden kertymisiin. Ulkoista säteilyannosta aiheutuu niille, jotka joutuvat käsittelemään vesilaitoslietettä, jossa radioaktiiviset aineet ovat konsentroituneina. Jätelietteiden keräyssäiliöiden läheisyydessä en pitoisuushuippujen aikana kohonnut säteilytaso ja mahdollisesti ohimenevä tarve mitata annosnopeutta. Laskeumatilanteessa ilmanvaihtoon liitettäviä suodattimia vaihdettaessa on huomioitava suojautuminen niistä mahdollisesti lähtevältä radioaktiiviselta pölyltä. 4.4 Raakaveden käsittelymenetelmiä Raakaveden laatu ja alkuperä vaikuttavat ratkaisevasti vedenkäsittelytarpeeseen. Hyvälaatuista pohjavettä ei välttämättä tarvitse käsitellä ollenkaan. Pienillä pohjavesilaitoksilla vedenkäsittely saattaa rajoittua desinfiointiin. Useilla pohjavesilaitoksilla joudutaan poistamaan vedestä liiallista rautaa ja mangaania. Tärkeintä "hätätilanteessa" on veden mikrobiologinen haitattomuus ja radionuklidien mahdollisimman alhaiset pitoisuudet. Pintavedestä tehdään tekopohjavettä joko rantaimeytyksellä tai suodattamalla maakerrosten läpi. Tekopohjaveden laatu 21

23 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 lähestyy pohjaveden laatua riippuen veden viipymästä maaperässä. Pintavettä käyttävät laitokset valmistavat veden useissa eri yksikköprosesseissa, joista ainakin seuraavat vaikuttavat myös jossain määrin radionuklidien poistumiseen vedestä. Kemiallinen saostus. Kemiallisessa koagulaatiossa tavallisimmin alumiinisulfaatilla aikaansaadaan sakka, johon veden suspensio- ja kolloidimuodossa olevat sekä osittain myös liuenneet epäpuhtaudet pidättyvät. Vettä hämmentämällä saadaan muodostumaan sakkahiutaleita, jotka poistetaan selkeytyksen ja suodatuksen avulla. Hiekkasuodatuslpikasuodatus. Suodatettaessa vedessä olevat hiukkaset tarttuvat suodatinaineen rakeiden pinnoille ja väleihin. Hiekkasuodattimilla tarkoitetaan yleensä 0,8-1,2 m paksuja pikasuodattimia, joiden suodatusnopeus vaihtelee 5-10 m/h. Suodatusmateriaalina on joko hiekka tai 2-kerrossuodattimissa hiekka ja antrasiitti. Tavallinen tehokas raekoko suodattimissa on 0,6-0,8 mm. Aktiivihälikäsittely. Aktiivihiili adsorboi pinnalleen orgaanisia aineita. Hiilen pintarakenteeseen on polttokäsittelyllä saatu muodostumaan erikokoisia huokosia m : /g. Aktiivihiiltä käytetään sekä rakeisena että jauhemaisena. Jauhehiilen syöttö sijoitetaan vedenkäsittelyprosessin alkuun esim. alkukemikalointipisteeseen. Jauhemaista hiiltä syötetään veteen jatkuvasti yleensä g/m 3. Hiili on sekoittuneena veteen hämmennyksessä ja selkeytyksessä noin 1-2 tuntia. Rakeisesta hiilestä tehdyt hiilisuodattimet korvaavat hiekkasuotimet tai ne rakennetaan hiekkasuodatuksen jälkeen. Kontaktiaika vaihtelee veden laadusta, käytetystä hiilestä ja asetetuista puhdistustavoitteista riippuen 2-25 minuuttiin. Hiilisuodattimen paksuus on vähintään 1 m. Hiilisuodattimien rakeinen hiili on vaihdettava laitoksesta riippuen 1-5 kertaa vuodessa. Vakavassa laskeumatilanteessa käytetty hiili ja muut suodatinmateriaalit saattavat muuttua radioaktiiviseksi jätteeksi, joka vaatii erityiskäsittelyn. Hidassuodatus. Hidassuodatuksen pääasiallisena tavoitteena on alentaa veden biologisesti hajoavien aineiden pitoisuuksia, mutta hidassuodattimessa tapahtuu aina myös fysikaaliskemiallisia laadun muutoksia. Hidassuodatuksessa vesi johdetaan 1 metrin paksuisen hidassuodatushiekkakerroksen läpi. Suodatushiekan raekoko vaihtelee 0,2-1,5 mm. Suodatusnopeudet ovat yleensä 0,1-0,5 m/h. Kustannussyistä isojen laitosten hidassuodatusaltaita ei ole yleensä katettu. Laskeumatilanteessa ne pitäisi voida suojata esimerkiksi pressulla tai muulla väliaikaisella katteella. Hidassuodatin sijoitetaan yleensä prosessin viimeiseksi vaiheeksi. ->->

24 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS 4.5 Radionuklidien poistuminen vedenkäsittelyssä Hiukkasmuodossa olevat radioaktiiviset aineet poistuvat hiekka- ja aktiivihiilisuodatuksessa tai muussa suodatuksessa, mutta liuenneiden aineiden poistuminen on vähäisempää. Kun Suomessa Tshernobylin ydinturman jälkeen analysoitiin saman vesilaitoksen käyttämää raakavettä ja valmista vesijohtovettä, havaittiin, että % radioaktiivisesta cesiumista siirtyi vedenkäsittelyssä [19] A1 2 (S0 4 ) 3 - sakkaan [14]. Strontiumin käyttäytymistä vedenkäsittelyssä tutkittiin Suomessa 1970-luvun alussa. Tutkimus tehtiin pienoiskoelaitosmtttakaavassa. Vedenpuhdistusprosessiin kuului alumiinisulfaattisaostus, selkeytys, hiekkasuodatus ja desinfiointi kloorilla. Liuoksena lisätty strontium ei sanottavasti poistunut tässä tavanomaisessa pintaveden käsittelyssä. Kun perusprosessiin lisättiin ioninvaihto, yli 99 % raakaveden strontiumista poistui [13]. Saksalaisen tutkimuksen mukaan [3, 4, 22] radionuklidien, myös w Sr:n, poistumista vedestä voidaan tehostaa käyttämällä sopivaa koagulointikemikaalien yhdistelmää ja peräkkäisiä saostuksia. Tällöin on jopa 80 % ^Srstä poistunut. Myös radiojodin poistumista vedenkäsittelyssä tutkittiin Suomessa 1970-luvun alussa. Raakaveteen lisättiin eri hapetusasteilla olevaa radiojodia. Puhdistusprosessi oli sama kuin edellä strontiumin yhteydessä. Jodidina lisätystä 131 I:stä poistui perusprosessissa 39 %. Kun hiekkasuodatus korvattiin aktiivihiilisuodatuksella, lähes 90 % jodista poistui vedestä. Osa jodista vapautui todennäköisesti huoneilmaan. Kun perusprosessiin lisättiin ioninvaihto, niin poistumisprosentti oli 95. Jodaattina lisätty 131 I ei sanottavasti poistunut ellei prosessissa ollut ioninvaihtoa [8]. Koetulosten soveltamisessa tulee ottaa huomioon, että laskeuman radioaktiivinen jodi ei ole välttämättä ionimuodossa. Jos radioaktiivisten aineiden pitoisuuksia halutaan pienentää silloin, kun pitoisuudet eivät vähene tavallisessa prosessissa, on käytettävä jotakin lisäpuhdistusmenetelmää. Radioaktiiviset aineet saadaan lähes kokonaan pois raakavedestä ioninvaihdolla tai käänteisosmoosilla (taulukko V). Näiden menetelmien käyttö ei ole kuitenkaan helppoa vesilaitosmittakaavassa ja aiheuttaa suuria lisäkustannuksia. Erilaisten vedenkäsittelyprosessien vaikutus radionuklidien pitoisuuksiin vedessä vaihtelee. Lähinnä Yhdysvalloissa tehtyjen tutkimusten tuloksia esitellään taulukossa V. 23

25 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A Varautuminen veden erityisjakeluun Valtaosa vesilaitosten tuottamasta vedestä käytetään tarkoituksiin, joissa sen radioaktiivisuudella on hyvin vähän terveydellistä merkitystä. Yleisen hygienian kannalta on tärkeää, että vedenjakelua ei supisteta kohtuuttomasti. Myös tulipalojen sammuttaminen voi edellyttää luonnon veden lisäksi vesijohtovettä. Lisäksi vesijohtoverkoston kautta jaettavaa vettä saatetaan tarvita puhdistettaessa säteilyn saastuttamia alueita. Säteilytilanteissa raakavedenotto voidaan joutua hetkellisesti keskeyttämään. Tällöin tulisi pyrkiä vedenkulutuksen vähentämiseen tehokkaalla tiedotuksella tai mahdollisesti katkaisemalla veden toimitus joillekin suurkuluttajille, joiden toiminnan jatkuminen kriisitilanteessa ei ole elintärkeätä. Kotitalouksien vedenjakelun täydellinen katkaiseminen ei juuri koskaan tule säteilytilanteisssa tarpeelliseksi vaihtoehdoksi. Jos verkostosta saatavan veden nauttimista ei kuitenkaan voida terveydelliseltä kannalta hyväksyä, on varauduttava juomaveden erityisjakeluun ja riittävällä tiedotuksella huolehdittava siitä, että verkostoveden nauttiminen on lopetettava tai sitä on rajoitettava. Vedenkuljetvksella tai vesiposteista jaettavan veden määrän tavoitearvona voidaan pitää 20 1 asukasta kohti vuorokaudessa. Edellä mainitun vesimäärän minimiarvona pidetään 5 1 asukasta kohti vuorokaudessa. Tarvittaessa tulee lisäksi varautua erityiskuluttajien kuten sairaaloiden ja elintärkeän teollisuuden tarvitsemiin vedenkuljetuksiin yhteistyössä näiden kanssa. 4.7 Laskeumanuklidit vesilaitos- ja jätevesilietteissä Ydinlaskeuman mukana tulevat radioaktiiviset aineet joutuvat jäteveteen sateen mukana tai ne laskeutuvat ensin maahan, katoille jne ja huuhtoutuvat myöhemmin sadevesien mukana viemäriin. Radioaktiivisten aineiden määrään jätevesilietteessä vaikuttaa laskeuman suuruus viemäröintialueella, sade- ja valumavesien määrä, valuma-alueen laatu sekä käytetty puhdistusmenetelmä. Myös käytetyn talousveden ja ihmisten syömän ravinnon radioaktiivisuus vaikuttaa viemäriveden radioaktiivisuuteen. Lisäksi pintaveden puhdistamoilta tulevat alumiinisulfaattisakat sekä teollisuuden lietteet, jotka konsentroivat radionuklideja, voivat lisätä jätevesilietteen aktiivisuutta, jos niitä johdetaan jätevedenpuhdistamolle. Pintavettä käyttävällä vesilaitoksella, jossa vettä puhdistetaan alumiinisulfaattisaostuksella, on I37 Cs:n konsentroituminen muodostuneeseen sakkaan ollut kertainen (pitoisuus pintavedessä Bq 1'Vpitoisuus kuivassa sakassa Bq kg' 1 ). 24

26 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS Taulukko V. Eräiden keinotekoisten radionuklidien poistuminen vedestä (%) eri menetelmillä lähinnä Yhdysvalloissa tehtyjen tutkimusten mukaan [2, 10]. Radionuklidi Kokgulointi + selkeytys iii Ionin vaihto Savi + koagu- Iointi + selkeytys Pehmennys Kationinvaihto Anioninvaihto Sekaioninvaihto Käanteisosmoosi M Mn >99»Co >99 «Co >99 "Sr WÄ Sr *Sr-»Y "Sr "Nb >99 '«R U tt,j T IJlj_l«T 96,:M Cs 98 1J7 Cs m \ **Ba- M9 La ,M Ce >99,M Ce Fissiotuotl Hiukkasmuod

27 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 Laskeumasta peräisin olevat radioaktiiviset aineet näkyvät jätevedenpuhdistamoilla varsinkin sellaisilla alueilla, joissa ei ole erillisviemäröintiä, vaan sade-ja hulevedet tuhvat mukaan jäteveden puhdistusprosessiin. Ensimäinen sade saastepilven saapumisen jälkeen huuhtoo suurimman osan pilven aktiivisuudesta maahan, ja sateen jälkeinen liete on aktiivisinta. Puhdistamoilla, joilla ei ole mädätystä ja joille ei tule vesilaitosten tai teollisuuden aktiivisia lietteitä, aktiivisuudet pienenevät nopeasti. Myöhemmät sateet huuhtovat esimerkiksi radioaktiivista cesiumia maaperästä vain vähän. Kaupunkiympäristön asfaltoiduilta pinnoilta sadevesi huuhtoo laskeuman aineita moninkertaisesti enemmän kuin pinnaltaan karkeammasta maaseutuympäristöstä. Jos aktiivista lietettä levitetään pelloille, sen mukana pellossa oleva laskeumanuklidien määrä kasvaa. Ympäristöministeriön ohjeen 4/1991 mukaan vuotuinen puhdistamolietteen levitysmäärä viljelymaille voi olla keskimäärin enintään 1 tonni kuiva-ainetta hehtaaria kohti, jotta kemiallisia haitta-aineita ei turhaan lisätä. Kerralla voidaan levittää enintään neljän vuoden lieteannos. Suomessa ei ole annettu raja-arvoja lannoitteena käytettävän lietteen radioaktiivisuudelle. Suomessa syntyy jätevedenpuhdistamoilla yhteensä noin 1 mijj. m 3 lietettä eli tonnia kuiva-ainetta vuodessa. Tästä noin 20 % käytetään maanviljelykseen ja 28 % viherrakentamiseen [23]. Ennen jatkokäyttöä osa lietteestä kompostoidaan. Noin kolmannes lietteestä viedään kaatopaikalle ja loput välivarastoidaan. Vuosi Tshernobylin onnettomuuden jälkeen selvitettiin kenttäkokein heti laskeuman jälkeen muodostuneen jätevesilietteen sisältämän radioaktiivisen cesiumin siirtymistä viljaan. Maatalouden tutkimuskeskuksessa Jokioisissa lisättiin Kyläsaaren puhdistamon lietettä savi-, hieta- ja hiuesavimaihin. Siirtokfcitoimet ensimmäisenä satokautena olivat pinta-alaa kohti laskettuina 0,002-0,015 % (Bq ha" 1 viljakasvissa)/(bq ha' 1 maassa ja lietteessä) niissä viljelymuduissa, joihin lietettä oli lisätty. Ilman lietelisäystä siirtokertoimet olivat 0,001-0,006%. Seuraavana satokautena ei enää havaittu merkittäviä eroja lietteellä lannoitetun ja lannoittamattoman maan välillä. [15] Vaikka edellä mainitussa kokeessa saadut siirtokertoimet olivat pieniä, vakavan radioaktiivia i laskeuman jälkeen muodostuneen lietteen käyttöä viljapeltojen lannoitteena tulisi välttää. Aktiivista vesilaitossakkaa ei myöskään tulisi yhdistää pelloilla lannoitteena käytettävään viemärivesilietteeseen. 26

28 STUK-A122 SÄTEILYTURVAKESKUS 5 VESIEN RADIOAKTIIVISUUSVALVONTA SÄTEILYTILANTEESSA Säteilysuojauslainsäädännön edellyttämä ympäristön radioaktiivisuusvalvonta ja siihen liittyvien tutkimusten suorittaminen on Säteilyturvakeskuksen vastuulla. Suunnitelmallinen juomaveden valvonta käynnistetään, jos on mahdollista, että juomaveden toimenpidetason ylittäviä radionuklidipitoisuuksia esiintyy. Suojaustoimien perustana on oltava luotettavaa tietoa jakeluun tarkoitetun veden radioaktiivisuudesta. Juomaveden radioaktiivisuusvalvonta tulee painottaa laskeuman leviämisen mukaan. Mittaustoiminta edellyttää ohjausta ja koordinointia, koska muutokset vesien radionuklidipitoisuuksissa ovat nopeita. Laskeumanuklideja havaitaan yleensä vain pintavedessä, joten pohjaveden käyttö ei edellytä säännöllistä keinotekoisten radionuklidien valvontaa. Pohjavesissä, varsinkin porakaivovesissä, voi sitä vastoin paikoitellen esiintyä korkeitakin luonnon radionuklidien pitoisuuksia [18], joiden aiheuttamien säteilyhaittojen arvioiminen edellyttää tutkimusta ja poistaminen erityistoimenpiteitä [7]. Talousveden radioaktiivisuutta normaalitilanteessa koskee Säteilyturvakeskuksen ohje 12.3 (liite 3). Laskeumatilanteessa Säteilyturvakeskuksen tutkimusosasto toimii säteilyvalvonnan keskuslaboratoriona. Säteilyturvakeskuksella on normaaliaikana yksi aluelaboratorio Pohjois-Suomessa. Lisäksi radioaktiivisuusvalvonnan mittaustehtävään on nimetty 50 paikallislaboratonota, jotka ovat sosiaali- ja terveysministeriön hyväksymiä kunnallisia elintarvike- tai ympäristölaboratorioita (kuva 3). Säteilyturvakeskus on hankkinut paikallislaboratorioille elintarvikkeiden ja talousveden mittaukseen sopivat gammasäteilyn mittauslaitteet taustasuojineen ja antanut laboratorioiden henkilökunnalle säteilysuojelukoulutusta ja mittausopetusta. Säteilyturvakeskus suorittaa keskitetysti laitteiden kalibroinnin, jota tarkistetaan vertailunäytemittauksin. Poikkeavissa säteilytilanteissa Säteilyturvakeskus ohjaa paikallislaboratorioiden mittaustoimintaa. Paikallislaboratoriot raportoivat mittaustuloksensa Säteilyturvakeskukselle, joka antaa näiden ja omien tulostensa perusteella tarvittavat suositukset toimenpiteistä. Vaikeassa saastumistilanteessa tuloksia voidaan myös käyttää välittömästi kunnissa vähiten saastuneiden tuotteiden valitsemiseksi käyttöön. Valmiuden säilyttämiseksi paikallislaboratoriot raportoivat säännöllisesti myös normaaliaikana saadut mittaustulokset. 27

29 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-A122 Paikallislaboratorioiden mittalaitteessa on NaI(Tl)-ilmaisin. Laitteella ei saada selville näytteen nuklidikoostumusta, vaan ainoastaan kokonaisimpulssimäärä. Nukiidikoostumuson määritettävä Sateilyturvakeskuksessagammaspektrometrisesti, jotta laitteiden lukemat voidaan muuntaa laskeumanuklidien aktiivisuuksiksi. Vesi- ja maitonäytteiden 137 Cs-pitoisuuden määritysraja vakio-olosuhteissa on noin 50 Bq/l. Vesilaitosten kannalta oleellisinta normaalista poikkeavassa tilanteessa on saada ja myös seurata tiedotusvälineiden kautta viranomaisten antamia säteilytilannetietoja ja ohjeita. Väestönsuojelussa käytettävällä annosmittarilla voidaan todeta säteilytason nousu, mutta veden radioaktiivisuuden mittaaminen vesilaitoksilla ei ole yleensä tarpeen. Laitteet, joilla saataisiin näytteen nuklidikoostumus selville, eivät ole vesilaitoskäyttöön sopivia. Kokonaisimpulssimäärän ilmoittavien mittareiden käytöstä et ole hyötyä, ellei mittaria ole kalibroitu vallitsevan laskeuman nuklidiseokselle. Tarpeen vaatiessa viranomaiset kehoittavat paikallislaboratorioita määrittämään myös juomaveden radioaktiivisuuden omalla toimialueellaan. Paikallislaboratorioiden analyysi perustuu Säteilyturvakeskuksen tekemiin kalibrointeihin. Vesistöjen saastuminen ei välttämättä näy heti juomaveden saastumisena, sillä vesilaitoksilla on yleensä jonkin verran varastoituna vettä esimerkiksi vesitorneissa ja raakavesitunneleissa. Toisaalta vedenkäsittelystä aiheutuu aina viive laskeumatilanteessakin, ennenkuin saastunut vesi tulee jakeluun. Sen aikana ehditään ilmeisesti saada tilannetietoja ja toimenpideohjeita. 28