facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДЕ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА МАЛЫЕ КИРПИЧИКИ (ВОСТОЧНО – УРАЛЬСКИЙ РАДИОАКТИВНЫЙ СЛЕД)

СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДЕ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА МАЛЫЕ КИРПИЧИКИ (ВОСТОЧНО – УРАЛЬСКИЙ РАДИОАКТИВНЫЙ СЛЕД)
Ksenija Kablova, аспирант

Левина Серафима Георгиевна, профессор, доктор биологических наук, профессор

Сутягин Андрей Александрович, доцент, кандидат химических наук, доцент

Дерягин Владимир Владиславович, доцент, кандидат геолого-минералогических наук, докторант

Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, Россия

Попова Ирина Яковлевна, научный сотрудник

Уральский научно-практический центр радиационной медицины

Кузьмина Римма Вафовна, научный сотрудник

Институт экологии растений и животных

Участник конференции

УДК  577.4:541.15

Исследование посвящено анализу процессов накопления и распределения долгоживущих радионуклидов стронция – 90 и цезия – 137 в системе «вода – донные отложения» экосистемы замедленного водообмена Малые Кирпичики.

Ключевые слова: долгоживущие радионуклиды, экосистема, вода, донные отложения.

Research is devoted the analysis of processes of accumulation and distribution of long-living radioactive nuclides of strontium - 90 and cesium - 137 in the «water – bottom sediments» of the ecosystem of the slowed down water exchange Malye Kirpichiky.

Keywords: long-living radioactive nuclides, ecosystem, water, bottom sediments.

 

В связи с развитием в Уральском регионе атомной энергетики и высокой техногенной нагрузкой защита окружающей среды от загрязнения антропогенного генезиса, в том числе радиоактивного, является одной из важнейших проблем. Воздействие радиационного фактора происходит на фоне сильного загрязнения региона химическими веществами антропогенного характера. Северная часть региона находится в зоне влияния Новоземельского полигона ядерных испытаний, средняя – Белоярской АЭС им. Курчатова, а южная часть – Производственного объединения «Маяк». В результате радиационных инцидентов на ПО «Маяк» в районе расположения предприятия сформировалась техногенная радионуклидная геохимическая аномалия. Радиоактивному загрязнению подверглись многочисленные озера, расположенные в зоне воздействия предприятия [1].

Радионуклиды, поступившие в водные экосистемы, сорбируются взвесями и осаждаются, претерпевают радиоактивный распад, накапливаются водной биотой, что приводит к самоочищению воды озера. Однако в результате этих процессов донные отложения, в которых накапливаются радионуклиды, становятся долговременным депо загрязнителей и источником вторичного радиоактивного загрязнения. Воздушная и гидрологическая миграция радионуклидов из водоемов, поступление радионуклидов в подземные воды приводят к их постепенному распространению в окружающей среде, включению в пищевые цепочки и дополнительному облучению человека [4].

В качестве объекта исследования, было выбрано озеро Малые Кирпичики, расположенное на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа.

Целью исследования явилось выявление особенностей накопления и распределения радионуклидов в системе «вода – донные отложения».

Материалом для настоящего исследования служили вода, а также донные отложения озерной экосистемы Малые Кирпичики. Донные отложения представлены в исследовании двумя типами: илистые сапропели и торфяные грунты (сфагновые).

Водоем расположен на юго-востоке Восточно – Уральского радиоактивного следа, на расстоянии 19 км от эпицентра взрыва. Озеро слабопроточное, является притоком р. Караболка (Иртышский бассейн) у села Кирпичики. С момента аварии 1957 года отселение населенных пунктов с прибрежной зоны озера не производилось.

Пробы воды и донного грунта были отобраны в один и тот же гидрологический сезон (период конца биологического лета, который является для уральских озер экстремальным состояниям экосистемы, отражающим годовое развитие при максимально возможной для данного озера степенью развития сине-зеленых водорослей), что позволило выявить значимые (выше фона глобальных выпадений) концентрации радионуклидов.

Отбор проб воды проводился согласно стандартным методикам [5]в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05. – 85 и ГОСТ Р 51592 – 2000. Пробы воды консервировались на месте, в течение суток был проведен радиохимический анализ.

Отбор проб донных отложений осуществлялся с использованием стандартного гидрологического оборудования [5], позволяющего получать образцы с ненарушенной стратификацией. Колонки донных отложений на исследуемых озерах отбирались до подстилающих пород.

Пробоподготовка донных отложений (высушивание, измельчение, просеивание) проводились на базе лаборатории физико-химических методов исследований кафедры химии Челябинского государственного педагогического университета.

Удельную активность 90Sr и 137Cs в образцах воды исследовали гамма – спектрометрическим методом на малофоновой ? – метрической установке типа УМФ – 2000 и пламенно – фотометрическим контролем выхода носителя. Погрешность измерения 90Sr и 137Cs составляет 20 % при активности 0,7 Бк/г и 10 % при больших активностях. Диапазон величины измерения 0,02 – 1*105Бк/дм3 [6]. Радиохимический анализ проводился в лаборатории Уральского научно - практического центра радиационной медицины, город Челябинск.

Для определения содержания 137Csв образцах донных осадков использовали гамма - спектрометр фирмы “CanberraPackard” с германиевым полупроводниковым детектором с эффективностью 25% при ошибке измерения не более 15% и нижнем пределе обнаружения 1 Бк/г.

Измерение ? - активности 90Sr  роводили на малофоновой установке типа УМФ-1500 или УМФ-2000 с нижним пределом обнаружения 1,0 и 0,4 Бк/кг, статистической ошибкой измерения не более 15 и 10% соответственно. Радиохимический анализ донных осадков проводился в лаборатории Института экологии растений и животных УрО РАН, город Заречный.

Современные значения удельных активностей радионуклидов 90Sr и 137Cs в водной массе озера Малые Кирпичики представлены на рис. 1. Фоновые значения 90Sr и 137Cs по Уральскому региону составляют 0,09 и 0,04 Бк/л соответственно, что обусловлено их содержанием в глобальных выпадениях на исследуемой территории. Уровень вмешательства по 90Sr в воде составляет 11 Бк/л; по 137Cs – 5 Бк/л (НРБ – 09/2009) [3,7].

Рис. 1. Содержание радионуклидов стронция – 90 и цезия – 137 в воде озера Малые Кирпичики.

Результаты гидрохимического анализа представлены в таблице 1. Исследование современного состояния озера позволяет отнести его к типу: ультрапресное. Вод озера относятся к гидрокарбонатному классу, характерен содовый (I) тип; в катионной группе доминирует двухвалентный кальций. В анионной группе содержание SO42-, NO3-, NO2-, Cl-. Данные величины благоприятны для развития гидробионтов.

Таблица 1. Гидрохимические показатели воды озера Малые Кирпичики.

Название Озера

рН,
ед. рН

Eh,
mV

Катионно - анионный состав (мг/л)

Na+

Ca2+

Mg2+

K+

Cl-

SO42-

NO2-

NO3-

HCO3-

Малые Кирпичики

8,28

260

6,9

28,26

7,41

3,12

8,56

2,8

<0,003

<0,1

97,6

 

Согласно полученным данным радиохимического анализа донных осадков содержание цезия – 137 равномерно по всей глубине колонки (Рис.2.). Всплеск содержания радионуклида на глубине 22 – 27 см возможно связано с ветровым цезиевым разносом с берега озера Карачай 1967 года. Содержание стронция – 90 также равномерно по всей глубине, что может быть обусловлено способностью стронция к миграции на большую глубину[8].

Рис.2. Удельная активность долгоживущих радионуклидов по профилю донных осадков озера Малые Кирпичики.

Резкое увеличение удельной активности радионуклида на глубине 27 - 48 см может быть связано с высоким содержанием гуминовых кислот на данной глубине. О высоком содержании гуминовых веществ могут свидетельствовать физические характеристики донных осадков: цвет, структура, высокое содержание органических останков.

С целью прогнозирования степени аккумуляции радионуклидов из воды озера  донными осадками определены значения коэффициента накопления (КН) долгоживущих радионуклидов 90Srи 137Csозера Малые Кирпичики.

Согласно полученным величинам КН данных радионуклидов илом озера Малые Кирпичики (Рис.3) можно отметить, что на эти величины влияют степень минерализации воды озера (Табл.1) и состав донных отложений. В пресных водоемах процессы поглощения 90Srводной высшей растительностью выражены в большей степени, чем для соленых озер, что приводит к накоплению данного радионуклида в верхних слоях илов после сезонного отмирания биоты [2]. Однако, специфика донных осадков озера Малые Кирпичики (высокое содержание органического вещества) создает условия для миграции 90Sr, что объясняет более низкие значения КН по сравнению с 137Csв верхнем слое (0-48 см) и более высокие в нижнем слое (48-59 см). Значение КН 137Csв слое 0-37 см донных отложений больше, чем для 90Sr, что, вероятно, связано с радиационным инцидентом 1967г. Расположение озера на северо – востоке относительно центра цезиевого разноса (озера Карачай) привело к загрязнению экосистемы Малые Кирпичики большей удельной активностью радионуклида 137Cs.

Рис.3. Значения КН радионуклидов 90Srи 137Csдонными осадками исследуемого озера

Таким образом:

  1. Сопоставляя современные уровни удельной активности водной массы озера Малые Кирпичики (рис. 1) с уровнем вмешательства (НРБ-09/2009) и фоновыми значениями по Уральскому региону, можно отметить, что вода озера не требует очистки от радионуклидов.
  2. Отношение 137Cs, Бк/кг/ 90Sr, Бк/кг > 1, что характерно для экосистем, расположенных в ближней зоне ВУРСа.
  3. По вертикальному распределению цезия – 137 следует отметить, что 70% удельной активности радионуклида распространяется на глубину до 30см, что связано с составом донных отложений и цезиевым разносом 1967 года.
  4. По вертикальному распределению стронция – 90 следует отметить, что 45 % удельной активности радионуклида содержится на глубине 27 – 63 см, что свидетельствует о миграционной способности стронция [8].

 

Литература:

  1. Восточно-Уральский радиоактивный след (Свердловская область)/ Под ред. В.Н. Чуканова. Екатеринбург, 2012 г. - 168 с.
  2. Pаспределение241Аm в биомассе пресноводных макрофитовТ.А. Зотина,Г.С. Калачова,А.Я. Болсуновский, член-корреспондент РАНА.Г. Дегерменджи/ Доклады Академии Наук - том 421, № 3, Июль 2008, С. 426-429
  3. Левина С.Г. Состояние компонентов биоты озер Восточно-Уральского радиоактивного следа (на примере озер М. Игиш, Б. Игиш и Куяныш) / С.Г. Левина, Д.З. Шибкова, З.П. Земерова, В.В. Дерягин, И.Я. Попова // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин. - Екатеринбург, 2006 в. – Вып.8 – С.309-323.
  4. Павлоцкая Ф.И. Формы нахождения радионуклидов в воде и донных отложениях некоторых промышленных водоемов ПО «Маяк» / Ф.И. Павлоцкая, А.П. Новиков, Т.А. Горяченкова [и др.] // Радиохимия. - 1998. - Т.40, № 5. - С.462-467.
  5. Намсараев Б.Б.,  Бархутова Д.Д., Хахинов В.В. Полевой практикум  по водной микробиологии и гидрохимии/ Ответственный редактор  д-р.биол. наук  проф. М.Б. Вайнштейн / Улан-Удэ Издательство Бурятского госуниверситета,  2006. – 68 с.
  6. Сутягин А.А. Распределение долгоживущих радионуклидов и микроэлементов в супераквальных позициях почв водосборных территорий озер Б. и М. Игиш и Шаблиш (средняя и дальняя зоны ВУРСа) / А.А. Сутягин, С.Г. Левина, В.В. Дерягин // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: Материалы Всероссийской научно-практической конференции  с международным участием (20 – 22 мая 2010) / под ред. В.В. Дерягина. – Челябинск: АБРИС, 2010. – С. 145 – 148.
  7. Трапезников А.В. 60Co, 90Sr, 137Csи 239,240Puв пресноводных экосистемах. Екатеринбург. 2010. - 510 с.
  8. Environmental Soil Chemistry: Second Edition/ Donald L. Sparks. – Elseveir Science /Academic Press.-2009
Комментарии: 2

Vasil'ev Alexander

Результаты, конечно, интересные. Но фраза:"Удельную активность 90Sr и 137Cs в образцах воды исследовали гамма – спектрометрическим методом на малофоновой ? – метрической установке типа УМФ – 2000" говорит о том, что или авторы не отредактировали текст, или они не знакомы с техническими характеристиками альфа-бета радиометра УМФ-2000.

Азмаипарашвили Майа Отариевна

труд интересен. В представленной работе интересные данные. Какими методами достигнуты результаты? Использовали ли вы при определении Sr- 90 апробированный метод Института геохимии им. В.И.Вернадского? Желаю дальнейших успехов. Maia Azmaiparashvili
Комментарии: 2

Vasil'ev Alexander

Результаты, конечно, интересные. Но фраза:"Удельную активность 90Sr и 137Cs в образцах воды исследовали гамма – спектрометрическим методом на малофоновой ? – метрической установке типа УМФ – 2000" говорит о том, что или авторы не отредактировали текст, или они не знакомы с техническими характеристиками альфа-бета радиометра УМФ-2000.

Азмаипарашвили Майа Отариевна

труд интересен. В представленной работе интересные данные. Какими методами достигнуты результаты? Использовали ли вы при определении Sr- 90 апробированный метод Института геохимии им. В.И.Вернадского? Желаю дальнейших успехов. Maia Azmaiparashvili
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.