ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ В ЗАМКНУТЫЕ ВОДОЕМЫ

В результате аварии на ЧАЭС в окружающую среду было выброшено около 1850 ПБк радионуклидов, при этом на долю радиоактивного цезия пришлось 270 ПБк. 70 % радионуклидов выпало на территории Беларуси. Радиоактивному загрязнению подверглись и природные воды на площадях 46450 км2, главным образом в бассейнах рек Припять и Сож, где проживает около 2 млн. человек. Большая часть радионуклидов осела в 30-км зоне и на ближайших территориях, на водосборе и акватории Припяти, Сожа, Днепра и в меньшей степени Немана и Западной Двины.

Загрязнение экосистем радионуклидами не статично и претерпевает ряд изменений под действием биогенных и абиогенных факторов окружающей среды. Процессы миграции радионуклидов в горизонтальном направлении, особенности их распределения по поверхности территории в разных условиях недостаточно изучены.

Замкнутые водоемы являются аккумуляторами радионуклидов при горизонтальной миграции. Вынос их значительно слабее вноса, в результате ряда биогеохимических процессов в водоеме, седиментации, водной стратификации, долгоживущие радионуклиды оседают на дно. Динамику этого процесса можно проследить по характеру донных отложений.

Водные экосистемы, как элементы природной, среды испытывают наиболее сильное воздействие человека. До недавнего времени система контроля базировалась на анализе водной среды. Динамичность среды и неустойчивость концентрации химических элементов значительно снижают информированность данных. В настоящее время при оценке состояния водных объектов большое значение придается анализу депонирующих сред, в частности высшей водной растительности и донны осадкам. В республике и за рубежом появилось большое количество научных и прикладных разработок, посвященных проблеме индикаторной роли водных растений и донных отложений для оценки степени загрязнения водных экосистем.

Изучение поверхностных и подземных (грунтовых) вод было инициировано с первых дней катастрофы и выполнялось многими учреждениями и научно-исследовательскими институтами. Начиная с 1992-1993 годов, когда с радиоэкологических последствий катастрофы были сняты грифы секретности, планомерными, в том числе и международными исследованиями природных вод районов чернобыльских выпадений, вместе с белорусскими учеными, занимаются ученые Великобритании, Италии, Германии, Португалии, Нидерландов, Франции, Украины и России. Исследования касаются уровней активности, распределения, миграции и моделирования поведения радионуклидов в почвенном субстрате и водных экосистемах территорий, прилегающих к Чернобыльской АЭС; контрмер, направленных против накопления радиоцезия в экосистемах; моделирования процессов миграции в поверхностных и грунтовых водах Чернобыльской зоны; изучения Чернобыльского пруда охладителя с целью его радиоэкологической реабилитации после демонтажа Чернобыльской АЭС.

Реки играют второстепенную роль в трансграничной дезактивации поверхностных экосистем Беларуси; всего 1-2% по сравнению с масштабами радиоактивного распада. Но в застойных условиях, в иловых осадках речных затонов аккумулируются весьма значительные активности 90Sr, 137Cs и других радионуклидов [1-3], что оказывает серьезное влияние на гидробионты. Установлено, что особой интенсивностью воздействия на рыбные популяции, фитопланктон и сообщества донных организмов отличаются непроточные озерные водоемы, имеющие относительно высокий уровень радиоактивного загрязнения водной массы и донных осадков. Активность 137Cs в рыбах некоторых непроточных озер восточной и юго-восточной Беларуси в постчернобыльское время превышала активности этого радионуклида в рыбах Чернобыльского пруда-охладителя, что поставило на повестку дня радиоэкологические проблемы искусственной дезактивации ихтиофауны.

Анализ ранее выполненных исследований свидетельствует о необходимости их продолжения и, что совершенно необходимо, проведения радиоэкологического мониторинга состояния природных вод на особо критических объектах и природных комплексах

Много работ отечественных и зарубежных учёных посвящено изучению загрязнения радиоактивными веществами водных объектов и населяющих их гидробионтов [4-6]. Особое внимание в работах исследователей уделяется ихтиофауне, обитающей в водоемах различного типа [7-10]. При исследовании содержание 137Csв гидробионтах замкнутых и проточных водоемов Гомельской области было отмечено, что по уровням радиоактивного загрязнения рыбу можно разделить на две группы:

1) обитающую в проточных водоемах (р. Припять),

2) обитающую в слабопроточных или замкнутых водоемах.

Для рыбы из Припяти наблюдается четкая зависимость от места изъятия. Хищные рыбы, особенно щука, накапливают 137Cs в мышечных тканях значительно больше, чем рыбы, использующие для питания донные организмы (плотва, лещ, карась, линь) даже в проточных водоемах уровень загрязнения ихтиофауны превышает в 1,5-6 раз норматив, установленный РДУ-99.

Для рыбы, изъятой в оз. Персток, Борщевском затоплении, на Погонянском канале, межвидовые различия по накоплению цезия-137 в основном сохраняются, но уровни накопления возрастают более чем на порядок.

Немаловажное место в работах современных исследователей уделяется репродуктивной системе ихтиофауны.

Интересными представляются результаты исследования репродуктивной системы пестрого толстолобика, перенесшего в 1986 г. в возрасте 1-2 лет сильное радиационное воздействие, а затем обитавшего в условиях хронического облучения малыми дозами. Сообщается, что в 1989 г. концентрация цезия у особей мужского пола составляла около 84 кБк/кг, а у самок — до 92,2 кБк/кг; к 1991 г. этот показатель снизился до 15,5 кБк/кг; в содержимом кишечника концентрация цезия составляла 24 кБк/кг, констатируется там наличие и других радионуклидов, также участвующих в облучении организма. Отмечается отсутствие в гонадах половозрелых самок нарушений, которые можно было бы связать с действием радиации, но у самцов отмечено значительное разрастание соединительной ткани, снижение концентрации спермиев в эякуляте и появление большого числа аномальных сперматозоидов [11-15].

Важное место в исследованиях занимает влияние загрязненных радионуклидами гидробионтов на человека. Выполнены измерения содержания 90Sr и 137Cs в рыбе, выловленной в канале возле деревни Масаны, а также продуктах ее варки. Установлено, что в процессе варки 137Cs в основном распределяется между вареной рыбой и бульоном, а 90Sr преимущественно остается в костях (карась) [16].

Перераспределение радионуклидов в сопряженных наземно-водных экосистемах является актуальной темой современных исследований.

Сложная радиоэкологическая обстановка, неравномерная плотность радиоактивного загрязнения и пятнистость их выпадения, большая подвижность радионуклидов под воздействием поверхностных вод вносит некоторую неопределенность по их перераспределению по поверхности земель и по водоемам Республики. В настоящее время сохранилась актуальность изучения вопросов миграции радионуклидов и их перераспределения по компонентам водных экосистем, включая подземные воды [17-20].

Гидрологический перенос является одним из возможных путей миграции радионуклидов и облучения человека. Главными гидродинамическими механизмами переноса радионуклидов в водоемах являются дисперсия (диффузионная, турбулентная и иная) и конвекция. Радионуклиды сорбируются на взвеси, поглощаются биотой, переходят в донные отложения, что приводит к уменьшению концентрации растворенных в воде радионуклидов. Оседание взвешенных частиц (совместно с массообменом) приводит к снижению общего загрязнения воды и является одним из главных путей самоочищения водоемов. Однако это также приводит к тому, что донные отложения становятся долговременным источником вторичного загрязнения. При неблагоприятных гидрометеорологических условиях (например, при сильном ветре) происходит взмучивание донных отложений. А это, в свою очередь, может повышать загрязнение воды на порядок.

Большая распространенность радиационно-опасных объектов, и как следствие широта круга водоемов, которым потенциально угрожает радиационное загрязнение, делают вопрос оценки и анализа последствий радиационного загрязнения водных объектов очень актуальным. Важным представляется необходимость уделить особое внимание путям миграции радионуклидов в пресных водоемах, в первую очередь в водоемах замкнутого типа (озера, пруды-охладители и пр.) так как эти системы более чувствительны к загрязнению [21].

Водные экосистемы характеризуются большой динамичностью круговорота радионуклидов. Это определяется очень сильным накоплением радионуклидов водной растительностью, фито-, зоопланктоном, большой скоростью переноса растворенных форм радионуклидов в воде. При попадании в водные экосистемы радиоизотопы избирательно накапливаются отдельными компонентами водоёма, тем самым, создавая различные радиационные условия для каждой из экологических групп.

Динамика поведения разных радионуклидов в водных экосистемах различна, поэтому возникает необходимость оценки времени максимального загрязнения водных экосистем и периода их самоочищения.

Многочисленные исследования показали, что процессы естественного самоочищения замкнутых водоемов зоны отчуждения Чернобыльской АЭС протекают крайне медленно, вследствие чего экосистемы большинства озер, стариц и затонов характеризуются высоким уровнем радионуклидного загрязнения всех компонентов. Основное количество радионуклидов в аквальных ландшафтах зоны отчуждения депонировано в донных отложениях замкнутых водоемов, при этом распределение радиоактивных веществ в биотических и абиотических компонентах гидробиоценозов определяется биогеохимическими закономерностями и процессами трансформации радиоактивных веществ в донных отложениях водоемов и почвах прилегающих территорий [1,2].

По удельной активности в абиотической среде исследуемых водных объектов важнейшими являются 137Cs и 90Sr, однако нельзя преуменьшать вклад трансурановых элементов в общую дозовую нагрузку на водоемы, гидробионты и человека, так как эти элементы имеют весьма длительный период полураспада, и их содержание в водных системах непрерывно растет за счет смыва с прилегающих территорий. Установлено, что трансурановые элементы в водной экосистеме находятся в нескольких физико-химических состояниях – взвесях, коллоидных растворах и растворенной фракции. Более 90% от общего содержания трансурановых элементов в водоемах связано с твердой фазой. Институтом радиобиологии разработана методика определения форм нахождения трансурановых элементов в воде и показано, что около 70% ТУЭ в водной фазе находятся в коллоидном состоянии. Исследование поглощение ТУЭ гидробионтами показало сильную видовую зависимость и существенное влияние условий окружающей среды [22-25].

В связи с этим целесообразно проводить исследования, посвященные вопросам горизонтального переноса долгоживущих радионуклидов на загрязненных территориях, с учетом основных факторов среды, таких как гидрометеорологические (скорость ветра в приземных слоях атмосферы, количество и интенсивность выпадения атмосферных осадков), физико-географические особенности исследуемого района (рельеф местности, растительность), физико-химическая форма радиоактивных веществ, прочность их фиксации растительностью и почвой, водный режим почвы и других факторов. Актуальность радиоэкологических исследований замкнутых водоемов сохраняется и в настоящее время.

Литература

  1. Кудельский, А. В. О радиоактивном загрязнении природных вод и водной миграции радионуклидов на Юго-востоке Белоруссии / О. Н. Шпаков, В. Ф. Бузо, Н. Л. Будейко // Дакл. Акад. навук Беларусi. – 1990. – Т. 34, №11. – С.1039-1042.
  2. Кудряшов, В.П. Накопление трансурановых элементов в компонентах водных систем Гомельской области / В.П. Кудряшов, А.В. Зубарева, А.М. Дворник // Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. – 2007. — №6(45). – С. 102-105.
  3. Фаунистические исследования в Полесском государственном радиационно-экологическом заповеднике. Сборник научных трудов / под ред. Г.В. Анципов. – Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2008.– 162c.
  4. Моделирование и изучение механизмов переноса экосистем в водные объекты зоны влияния Чернобыльской аварии. // Проект экспериментального сотрудничества № 3. / Под ред. У. Сансоне, О. Войцеховича. Национальное агентство по защите населения. Рим, Италия, Украинский научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Киев. 1996. С. 85-100.
  5. Рябов, И.Н. Оценка воздействия радиоактивного загрязнения на гидробионтов 30-километровой зоны контроля аварии на Чернобыльской АЭС // Радиобиология. 1992. Т.32, вып. 5. С.662-666.
  6. Молотков, Д. В. Радиоактивное загрязнение животных различных групп. Сестон, планктон./ Г. А. Галковская // Животный мир в зоне аварии Чернобыльской АЭС. – Минск: Наука и техника , 1995. – С. 27-31.
  7. Travnikova, I.G. Lake fish as the main contributor of internal dose to lake shore residents in the Chernobyl contaminated area. /A. Bazjukin, L. Skuterub // Journal of Environmental Radioactivity 77, 2004. – P.63-75.
  8. Кохненко, О. С. Гаметогенез щуки (Esox lucius) в условиях радиоактивного загрязнения водоемов Беларуси. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2000. №1. С.113–116.
  9. Молотков, Д. В. Радиоактивное загрязнение животных различных групп. Сестон, планктон./ Г. А. Галковская // Животный мир в зоне аварии Чернобыльской АЭС. – Минск: Наука и техника , 1995. – С. 27-31.
  10. Раздорских, А. В. Содержание 137Cs у рыб типичных водоемов Полесского ГРЭЗ в 2003-2005 годах // 20 лет чернобыльской катастрофы. Сборник научных трудов / Сост. Ю. И. Бондарь, Ю. И. Марченко и др. – Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. – С.53-55.
  11. Батурицкий, М. А. Распределение радионуклидов в организме рыбы в мелиоративном канале вблизи деревни Масаны / М. А. Батурицкий, С. П. Боянков, В. Н. Калинин // Сахаровские чтения 2005 года: экологические проблемы XXI века: материалы 5-ой международ. науч. конф., 20-21 мая 2005 г., г. Минск, Республика Беларусь / Институт радиологии РБ, редкол. С. П. Кундас [и др.]. – Гомель, 2005. Ч.2. – С.26-27.
  12. Раздорских, А. В. Сезонная динамика накопления радиоцезия в мышцах карася серебряного в Борщевском затоплении // 20 лет чернобыльской катастрофы. Сборник научных трудов / Сост. Ю. И. Бондарь, Ю. И. Марченко и др. – Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. – С. 63-66.
  13. Раздорских, А. В. Содержание 137Cs у рыб типичных водоемов Полесского ГРЭЗ в 2003-2005 годах // 20 лет чернобыльской катастрофы. Сборник научных трудов / Сост. Ю. И. Бондарь, Ю. И. Марченко и др. – Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. – С.53-55.
  14. Молотков, Д. В. Радиоактивное загрязнение животных различных групп. Сестон, планктон./ Г. А. Галковская // Животный мир в зоне аварии Чернобыльской АЭС. – Минск: Наука и техника , 1995. – С. 27-31.
  15. Соломатина, В. Д Особенности метаболизма рыб в условиях радиоактивного загрязнения, Гидробиологический журнал, Том 36, номер 3, 2000 г.
  16. Батурицкий, М. А. Распределение радионуклидов в организме рыбы в мелиоративном канале вблизи деревни Масаны / М. А. Батурицкий, С. П. Боянков, В. Н. Калинин // Сахаровские чтения 2005 года: экологические проблемы XXI века: материалы 5-ой международ. науч. конф., 20-21 мая 2005 г., г. Минск, Республика Беларусь / Институт радиологии РБ, редкол. С. П. Кундас [и др.]. – Гомель, 2005. Ч.2. – С.26-27.
  17. Израэль, Ю. А. Радиоактивное загрязнение природных сред в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции / В. И. Петров, С. И. Авдюшин и др. //Метрология и гидрология. 1987. С. 5-12.
  18. Лихтарев, И. В. Радиоактивное загрязнение водных экосистем и источников питьевого водоснабжения. /Р. М. Вархударов, Е. Н. Бобылева и др.//Мат. Науч. конф. «Медицинские аспекты аварии на ЧАЭС». Киев. Здоровье. 1988. С. 60-66.
  19. Конопля, Е. Ф. Радиация и Чернобыль: Трансурановые элементы на территории Беларуси / Е. Ф. Конопля, В. П. Кудряшов, В. П. Миронов. – Минск: Белорус. Наука, 2006. – 191 с.
  20. Крышев, И. И. Математическое моделирование миграции радионуклидов в водных экосистемах. / Сазыкина Т. Г. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
  21. Жукова, О. М. Научно-методологические основы ведения радиационного мониторинга на реках Беларуси в условиях чернобыльского загрязнения: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. технич. наук: 05.26.02 / О. М. Жукова; Центр радиац. контроля и мониторинга окруж. прир. среды Гос. Ком. по гидрометеорологии Респ. Беларусь и ин-т радиоэкологич. проблем НАН Беларуси. – Минск, 1999. — 20 с.
  22. Евдокимов, В. Н. Мониторинг аквафлоры и водной растительности пойменного озера Персток в ближней зоне аварии на Чернобыльской АЭС. /В. С. Пискунов, Г. В. Вынаев //Мониторинг и оценка состояния растительного покрова. Материалы Международной научно-практической конференции. Минск, 28-31 октября 2003 г. – Мн.: ИООО «Право и экономика», 2003. – С. 194-196.
  23. Евдокимов, В. Н. Самоочищение водных растений при переносе из водоемов с разной степенью загрязнения 137Cs // 20 лет чернобыльской катастрофы. Сборник научных трудов / Сост. Ю. И. Бондарь, Ю. И. Марченко и др. – Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. – С.53-55.
  24. Евдокимов, В. Н. Общая характеристика динамики радионуклидов в различных компонентах оз. Персток. / Ю.В. Сушко, В.С. Пискунов, К.М. Киреенко, В.М. Ярош // Проблемы экологии и экологического образования в постчернобыльский период. Материалы Международной научно-практической конференции. – Мозырь. 2000. – С. 97-100.
  25. Евдокимов, В. Н. Содержание радионуклидов в компонентах временно бессточного оз. Персток // 20 лет после чернобыльской катастрофы. Сборник научных трудов. – Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. – С.46-52.

Главная картинка взята с сайта по ссылке.


© Диана Сухарева, научный сотрудник лаборатории радиоэкологии