El desastre de Chernóbil sigue siendo la mayor y más perjudicial catástrofe nuclear que alteró por completo el fondo radiactivo del hemisferio norte . Ocurrió en abril de 1986 en el territorio de la ex Unión Soviética (actual Ucrania ). La catástrofe provocó que la radiación aumentara casi un millón de veces en algunas partes de Europa y América del Norte en comparación con el estado anterior al desastre. [1] El aire, el agua, los suelos, la vegetación y los animales se contaminaron en diversos grados. Además de Ucrania y Bielorrusia , las zonas más afectadas, los países afectados fueron Rusia, Austria, Finlandia y Suecia. El impacto total sobre los sistemas acuáticos, incluidos principalmente los valles adyacentes del río Pripyat y el río Dnieper , aún no se ha explorado.
La contaminación sustancial de las aguas subterráneas es uno de los impactos ambientales más graves causados por el desastre de Chernóbil. Como parte del daño general al agua dulce, se relaciona con la llamada contaminación “secundaria”, causada por el suministro de materiales radiactivos a través de acuíferos no confinados a la red de aguas subterráneas [1]. Resultó ser particularmente desafiante porque las cuencas de aguas subterráneas, especialmente los acuíferos profundos, tradicionalmente se consideraban invulnerables a diversos contaminantes externos . Para sorpresa de los científicos, se encontraron radionucleidos de origen de Chernóbil incluso en aguas profundas con períodos de formación de varios cientos de años. [2]
Las aguas subterráneas se vieron especialmente afectadas por la radiactividad en la zona de evacuación de 30 km (la llamada " zona de exclusión "), que rodea la central nuclear de Chernóbil o CNPP (Kovar y Herbert, 1998). [3] El contaminante principal y más peligroso desde la perspectiva de la propagación hidrológica fue el estroncio-90 . Este nucleido mostró la movilidad más activa en las aguas subterráneas; Su rápida migración a través del acuífero subterráneo fue descubierta por primera vez en 1988-1989 [4] Otros isótopos nucleares peligrosos incluyeron Cesio-137 , Cesio-143 , Rutenio-106 , Plutonio-239 , Plutonio-240 , Americio-241 [5] [4] La principal fuente de contaminación fue el cuarto reactor dañado, que en realidad había sido un lugar de accidente y donde la concentración de Estroncio-90 inicialmente excedió los niveles admisibles para el agua potable en 103-104 veces. El reactor siguió siendo un epicentro de irradiación incluso después de que el personal de emergencia construyera " Sarcófago ", o "Refugio", una construcción protectora destinada a aislarlo del medio ambiente. La estructura resultó no ser hermética, permeable a las concentraciones de lluvia, nieve y rocío en muchas partes de un área de 1000 m2 [6] [5] Además, altas cantidades de cesio , tritio y plutonio fueron entregadas a las aguas subterráneas debido a la fuga de agua enriquecida del cuarto reactor mientras se estaba construyendo el "Shelter" [2] [5] Como resultado, cantidades considerables de agua se condensaron dentro del "Shelter" y absorbieron la radiación del polvo y combustibles que contenían nucleidos. Aunque la mayor parte de esta agua se evaporó, algunas porciones de ella se filtraron a las aguas subterráneas desde las capas superficiales debajo de las cámaras del reactor. [5]
Otras fuentes de contaminación de las aguas subterráneas incluyen: vertederos de residuos radiactivos en el territorio de la " zona de exclusión "; depósitos de agua de refrigeración conectados con el acuífero; lluvia radiactiva inicial que tuvo lugar en las primeras horas después del accidente; e incendios forestales que llevaron a una propagación acelerada de partículas contaminadas en los suelos del área circundante [4]. En general, los investigadores registraron la probabilidad de acumulación de casi el 30% de la contaminación superficial total en el medio rocoso subterráneo. [2] Este descubrimiento demuestra las escalas peligrosas de la migración subterránea de radionucleidos por un lado, pero la importante función de la roca ígnea como escudo protector contra una mayor propagación de contaminantes.
Las recientes revelaciones de hechos ocultos por los soviéticos muestran que el problema de la contaminación radiactiva de las aguas subterráneas en la zona de Chernóbil existía mucho antes del desastre real. Los análisis realizados en 1983-1985 mostraron una desviación de los estándares radiactivos de 1,5 a 2 veces, como resultado de fallas accidentales anteriores de CNPP en 1982 [5]. Cuando ocurrió la catástrofe, la irradiación de las aguas subterráneas fue causada por la contaminación de las tierras en el área del cuarto reactor averiado. Además, las aguas subterráneas fueron contaminadas a través del acuífero libre en correlación y proporcionalmente a la contaminación del suelo por isótopos de estroncio y cesio . [1] El acuífero de aguas subterráneas superiores y la mayoría de los acuíferos artesianos fueron dañados en primer lugar debido a la contaminación masiva de la superficie con isótopos radiactivos estroncio-90 y cesio-137 . Al mismo tiempo, se fijaron niveles considerables de contenido radiactivo en la periferia de la zona de exclusión, incluida parte del sistema de suministro de agua potable. Esta revelación demostró el hecho de la migración de contaminantes radiactivos a través de los acuíferos subterráneos [2].
Después del desastre, el gobierno soviético intentó tomar medidas tardías e ineficaces para neutralizar las consecuencias del accidente. El problema de la contaminación de las aguas subterráneas se abordó de forma inadecuada durante los primeros meses posteriores al desastre, lo que dio lugar a gastos financieros colosales con resultados insignificantes. Al mismo tiempo, no se realizó un seguimiento adecuado de la situación [3] . Los esfuerzos principales de los trabajadores de socorro se dirigieron a la prevención de la contaminación de las aguas superficiales. El contenido de radionucleidos a gran escala en las aguas subterráneas se controló y detectó recién en abril-mayo de 1987, casi un año después del desastre [5].
Desafortunadamente, las condiciones hidrológicas y geológicas en el área de Chernóbil promovieron la rápida migración de radionucleidos a la red de agua subterránea. Estos factores incluyen terreno llano, precipitaciones abundantes y sedimentos arenosos altamente permeables [4]. Los principales factores naturales de la migración de nucleidos en la región se pueden dividir en cuatro grupos, incluidos: relacionados con el clima y el tiempo (frecuencia, intensidad y distribución de la evaporación y la precipitación); geológicos (permeabilidad de los sedimentos, regímenes de drenaje, formas de vegetación); transmitidos por el suelo (propiedades físicas, hidrológicas y mecánicas de las tierras); y litológicos (estructuras del terreno y tipos de roca). [5] En las áreas mejoradas, los procesos de migración también están influenciados por factores antropogénicos relacionados con las actividades agrícolas humanas. En esta relación, los parámetros específicos y el tipo de régimen de drenaje, las prácticas de mejora, el control del agua y la aspersión pueden acelerar sustancialmente los ritmos naturales de migración de contaminantes. Por ejemplo, el drenaje artificial conduce a un aumento sustancial de las tasas de absorción y descarga. [5] Estos factores tecnológicos son particularmente significativos para las regiones a lo largo del río Pripyat y el río Dnieper , que están casi totalmente sujetas a irrigación y drenaje artificiales dentro de la red de embalses y presas construidas.
Al mismo tiempo, los factores naturales y artificiales de migración tienen una prioridad específica para diferentes contaminantes. La principal vía de transporte del estroncio-90 a las aguas subterráneas es su infiltración desde suelos contaminados y su posterior transición a través de las superficies porosas de acuíferos no confinados. [7] Los investigadores también identificaron dos vías alternativas adicionales de migración de este radionúclido. La primera es la transición "tecnógena", causada por la mala construcción de pozos para la extracción de agua o la calidad insuficiente de los materiales utilizados para sus capas. Durante el bombeo eléctrico de agua artesiana profunda, la corriente sin protección pasa a través de capas contaminadas de acuíferos superiores y absorbe partículas radiactivas antes de llegar a un pozo. Esta forma de contaminación se verificó experimentalmente en los pozos de toma de agua de Kiev . [2] Otra forma anormal de migración de radionúclidos son las zonas débiles de rocas cristalinas. Las investigaciones del Centro de Estudios Radioecológicos de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania mostraron que la superficie de la corteza tiene zonas no consolidadas caracterizadas por una mayor productividad eléctrica, así como una mayor capacidad de humedad y emanación. [2]
En cuanto al cesio-137 , este nucleido muestra un potencial de migración menor en los suelos y acuíferos de Chernóbil . Su movilidad se ve obstaculizada por factores como: minerales arcillosos que fijan radionucleidos en la roca, absorción y neutralización de isótopos a través del intercambio iónico con otros componentes químicos del agua; neutralización parcial por los ciclos metabólicos de la vegetación; desintegración radiactiva general. [4] Los isótopos pesados de plutonio y americio tienen una capacidad de transporte aún menor tanto dentro como fuera de la zona de exclusión. Sin embargo, su potencial peligroso no debe descartarse considerando su vida media extremadamente larga y su comportamiento geoquímico impredecible [5].
El transporte de radionucleidos por las aguas subterráneas es una de las principales vías de contaminación de las tierras dedicadas a la producción agrícola. En particular, debido a la migración vertical con la subida del nivel del agua, las partículas radiactivas se infiltran en los suelos y posteriormente entran en las plantas a través del sistema de absorción de sus raíces. Esto provoca la irradiación interna de animales y personas durante el consumo de verduras contaminadas [1]. Esta situación se ve agravada por el tipo predominantemente rural de asentamiento en la zona de Chernóbil , con la mayoría de la población dedicada a la producción agrícola activa. Esto hace que las autoridades retiren las áreas contaminadas cercanas a Chernóbil de las actividades agrícolas o gasten fondos para la excavación y el tratamiento de las capas superficiales [7] . Estos problemas de daño a los suelos inicialmente intactos suponen una pesada carga sobre todo para la economía ucraniana y especialmente para la bielorrusa. Casi una cuarta parte de todo el territorio de Bielorrusia estaba gravemente contaminado con isótopos de cesio . Las autoridades se vieron obligadas a excluir casi 265 mil hectáreas de tierras cultivadas del uso agrícola hasta la actualidad. Aunque las complejas medidas químicas y agrotecnológicas han permitido reducir de forma limitada el contenido de radionucleidos en los alimentos producidos en los territorios contaminados, el problema sigue sin resolverse en gran medida [8]. Además de los daños económicos, la contaminación agrícola a través de las vías de agua subterránea es perjudicial para la seguridad biofísica de la población. El consumo de alimentos que contienen radionucleidos se ha convertido en la principal fuente de exposición radiactiva de la población de la región [9]. Por tanto, los daños a la agricultura acaban suponiendo una amenaza directa y duradera para la salud pública.
Los impactos de la contaminación de las aguas subterráneas sobre la salud de la población de Ucrania , Bielorrusia y los estados limítrofes suelen percibirse como extremadamente negativos. El gobierno ucraniano implementó inicialmente un costoso y sofisticado programa de remediación. Sin embargo, en vista de los recursos financieros limitados y otros problemas de salud más urgentes causados por el desastre, estos planes fueron abandonados [10]. No menos importante, tal decisión se debió a los resultados de la investigación de académicos nacionales que muestran que la contaminación de las aguas subterráneas no contribuye sustancialmente a los riesgos generales para la salud con respecto a otras vías activas de exposición radiactiva en la " zona de exclusión ", [2] [4] En particular, la contaminación radiactiva del acuífero libre, que generalmente se considera una amenaza grave, tiene un menor impacto económico y de salud en Chernobyl porque el agua subterránea en la " zona de exclusión " no se utiliza para las necesidades domésticas y de bebida. La probabilidad de uso de esta agua por parte de los residentes locales está excluida por un estatus especial del área de Chernobyl y las prohibiciones administrativas pertinentes. El único grupo expuesto directa e inevitablemente a amenazas para la salud son los trabajadores de emergencia que participan en prácticas de drenaje de agua relacionadas con la desactivación de reactores de la planta de energía nuclear de Chernobyl y las operaciones de eliminación de desechos. [7]
En cuanto a la contaminación del acuífero confinado, que es una fuente de suministro de agua para uso técnico y doméstico para la ciudad de Pripyat (la ciudad más grande en la zona de Chernóbil), tampoco representa una amenaza inmediata para la salud debido al monitoreo permanente del sistema de suministro de agua. En caso de que cualquier índice de contenido radiactivo exceda la norma, se suspenderá la extracción de agua de los pozos locales. Sin embargo, esta situación plantea un cierto riesgo económico debido a los altos gastos necesarios para garantizar un sistema de suministro de agua alternativo. [7] Al mismo tiempo, las dosis letales de radiación en el acuífero libre mantienen un peligro potencial sustancial debido a su considerable capacidad de migración al acuífero confinado y posteriormente a las aguas superficiales, principalmente en el río Pripyat . Además, esta agua puede ingresar a los afluentes del río Dnieper y al embalse de Kiev . [7] De esta manera, el número de animales y personas que utilizan agua contaminada para fines domésticos puede aumentar drásticamente. Teniendo en cuenta que el río Dniéper es una de las arterias hídricas más importantes de Ucrania , en caso de que se rompa la integridad de los depósitos de residuos de larga duración o de los depósitos de residuos de larga duración, el derrame extenso de radionucleidos en las aguas subterráneas puede alcanzar la escala de una emergencia nacional. Según la posición oficial del personal de monitoreo, tal escenario es poco probable porque antes de llegar al Dniéper, el contenido de estroncio-90 suele estar considerablemente diluido en el río Pripyat y en el embalse de Kiev. Sin embargo, algunos expertos consideran que esta evaluación es inexacta debido al modelo de evaluación imperfecto implementado [7]. Por lo tanto, la contaminación de las aguas subterráneas llevó a una situación paradójica en el ámbito de la salud pública: la exposición directa a la radiación por el uso de agua subterránea contaminada para fines domésticos es incomparablemente menor que el impacto indirecto causado por la migración de nucleidos a las tierras cultivadas. En este sentido, se pueden distinguir los riesgos para la salud in situ y fuera del sitio de los contaminantes en la red de aguas subterráneas de la zona de exclusión [6]. Los riesgos in situ bajos se producen por el suministro directo de agua para beber y para las necesidades domésticas. Se ha calculado que, incluso si los habitantes hipotéticos utilizan el agua en el territorio de los vertederos de residuos radiactivos , los riesgos estarían muy por debajo de los niveles admisibles. Estos resultados se pueden explicar por la depuración de las aguas subterráneas durante su transporte hidrológico en aguas superficiales, lluvias y nieve derretida [6]. Los principales riesgos para la salud son externos, planteados por la contaminación de las tierras agrícolas por radionucleidos y causados, entre otros factores, por la migración de las aguas subterráneas a través de acuíferos no confinados. Este proceso finalmente conduce a la irradiación interna de las personas que consumen alimentos de las zonas contaminadas.
La urgencia de tomar medidas inmediatas para la protección de las aguas subterráneas en la región de Chernóbil y Pripyat fue causada por el peligro percibido de transporte de radionucleidos al río Dnieper, contaminando así Kiev , la capital de Ucrania , y a otros 9 millones de usuarios de agua río abajo. En este sentido, el 30 de mayo de 1986, el gobierno adoptó el Decreto sobre la política de protección de las aguas subterráneas y lanzó un costoso programa de remediación del agua. Sin embargo, estas medidas resultaron ser insuficientes ya que se basaban en datos incompletos y la ausencia de un monitoreo eficiente. Sin información creíble, el personal de emergencia lanzó el escenario del "peor caso", esperando una densidad máxima de contaminación e índices mínimos de desaceleración. Cuando la información actualizada de la encuesta mostró riesgos insignificantes de migración excesiva de nucleidos , se detuvo el programa de remediación. Sin embargo, hasta ese momento Ucrania ya había gastado fondos monetarios gigantescos equivalentes a casi 20 millones de dólares para este proyecto, además de exponer a los trabajadores de socorro a un peligro innecesario de irradiación. [4]
En los años 1990-2000, el enfoque de las medidas de protección pasó de la remediación a la construcción de sistemas de protección para el aislamiento completo de las áreas contaminadas a lo largo del río Pripyat y la central nuclear de Chernóbil del resto de la región. Una vez realizado esto, se aconsejó a las autoridades locales que concentraran sus esfuerzos en el monitoreo permanente de la situación. El proceso de degradación de los radionucleidos se dejó a su aire bajo la llamada “atenuación natural observada” [4].
En vista de la persistente desintegración de materiales radiactivos y de un fondo de radiación altamente desfavorable en la “ zona de exclusión ”, el monitoreo permanente fue y sigue siendo crucial tanto para reducir la degradación ambiental como para prevenir catástrofes humanitarias entre las comunidades vecinas. El monitoreo también permite reducir las incertidumbres de los parámetros y mejorar los modelos de evaluación, lo que conduce a una visión más realista del problema y de sus escalas. [7] Hasta finales de la década de 1990, los métodos de recopilación de datos para el monitoreo de la calidad de las aguas subterráneas eran de baja eficiencia y fiabilidad. Durante la instalación de los pozos de monitoreo, los pozos se contaminaron con partículas de “combustible caliente” de la superficie del suelo, lo que hizo que los datos iniciales fueran inexactos. La descontaminación de los pozos de contaminantes externos podía llevar entre 1,5 y 2 años. Otro problema era la purga insuficiente de los pozos de monitoreo antes del muestreo. Este procedimiento, necesario para reemplazar el agua estancada dentro de los pozos con agua nueva del acuífero, fue introducido por el personal de monitoreo recién en 1992. La importancia de la purga fue demostrada inmediatamente por el crecimiento sustancial de los índices de estroncio-90 en las muestras [3]. La calidad de los datos se empeoró además por la corrosión de los componentes de acero de los pozos de monitoreo. Las partículas corrosivas alteraron sustancialmente el fondo radiactivo del acuífero. En particular, el contenido excesivo de compuestos de hierro en el agua entró en reacciones compensatorias con el estroncio, lo que llevó a índices de estroncio-90 engañosamente más bajos en las muestras. En algunos casos, el diseño irrelevante de las jaulas de los pozos también impidió la precisión del monitoreo. Las construcciones de pozos implementadas por el personal de la planta de energía nuclear de Chernóbil a principios de la década de 1990 tenían secciones de cribado de 12 metros de largo que solo permitían el muestreo dispuesto verticalmente. Tales muestras son difíciles de interpretar ya que un acuífero generalmente tiene una distribución vertical desigual de contaminantes [3] Desde 1994, la calidad de la observación de las aguas subterráneas en la zona de Chernóbil mejoró suficientemente. Los nuevos pozos de monitoreo se construyen con materiales de cloruro de polivinilo en lugar de acero, con secciones de cribado acortadas, de 1 a 2 m [3] Además, en 1999-2012 se creó un sitio de monitoreo experimental en la proximidad del área de vertederos de desechos radiactivos al oeste de la planta de energía nuclear de Chernóbil , llamado "Bosque Rojo de Chernóbil". Los elementos del nuevo sistema de monitoreo incluyen un módulo de laboratorio, una estación para el monitoreo de la zona no saturada, una red de pozos de monitoreo y una estación meteorológica [4] Sus objetivos principales incluyen el monitoreo de procesos tales como: extracción de radionucleidos de "partículas de combustible caliente" (HFP) dispersas en la capa superficial; su posterior transición a través del acuífero no saturado y el estado del agua freática.Zona de saturación. Las partículas de estroncio-90 (HFP) son partículas que se desprenden de la madera y el hormigón quemados durante la explosión inicial y el incendio posterior en la “zona de exclusión”. El acuífero no saturado está provisto de muestreadores de agua y suelo, sensores de contención de agua y tensiómetros . El trabajo de un sitio experimental permite realizar un seguimiento en tiempo real de la migración y el estado del estroncio-90 en el acuífero, pero al mismo tiempo plantea nuevas preguntas. El personal de monitoreo notó que las fluctuaciones de los niveles de agua influyen directamente en la liberación de radionucleidos de los sedimentos, mientras que la acumulación de materia orgánica en los sedimentos se correlaciona con los parámetros geoquímicos del acuífero. Además, por primera vez, los investigadores detectaron plutonio en aguas subterráneas profundas, lo que significa que este contaminante también tiene capacidad de migrar en acuíferos confinados. Sin embargo, los medios específicos de esta migración aún siguen siendo desconocidos. [11]
Los investigadores pronostican que, en caso de que no se vulnere la protección de los vertederos de residuos nucleares en la zona de exclusión, la concentración de estroncio-90 en las aguas subterráneas hasta el año 2020 será mucho menor que los índices máximos admisibles. Además, es poco probable que en los próximos 50 años se produzca una contaminación del río Pripyat, la vía de aguas superficiales más vulnerable, por afluentes subterráneos [2]. Al mismo tiempo, el número de pozos de control sigue siendo insuficiente y necesita ser ampliado y modificado. Además, los pozos están distribuidos dentro de la zona de exclusión de forma desigual, sin tener en cuenta las particularidades hidrológicas y radiactivas de la zona (Kovar y Herbert, 1998 [3]).
El accidente de Chernóbil reveló la total falta de preparación de las autoridades locales para resolver los problemas ambientales de un desastre nuclear. La gestión de las aguas subterráneas no es una excepción. Sin datos precisos en tiempo real y planes de gestión de emergencias ajustados, el gobierno gastó enormes fondos en la remediación de las aguas subterráneas , que más tarde se demostró que eran innecesarios. Al mismo tiempo, las medidas de máxima prioridad realmente cruciales, como el aislamiento fiable del cuarto reactor dañado, se llevaron a cabo con un nivel de calidad deficiente. Si el "refugio" se hubiera construido sin deficiencias, como si fuera completamente hermético y aislara al cuarto reactor del contacto con medios externos aéreos, del suelo y de las aguas subterráneas, habría hecho una contribución mucho mayor a prevenir la entrada de nucleidos y su migración a través de la red de aguas subterráneas [5]. Teniendo en cuenta estos fallos, las siguientes son lecciones aprendidas de la tragedia de Chernóbil para la gestión de las aguas subterráneas: