ДОЛГОЖИВУЩИЕ РАДИОНУКЛИДЫ 90Sr И 137Сs В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА КУЯШ (ВУРС)

XX век стал веком войн, которые повлекли за собой гонку вооружений, для которой были необходимы постоянно нарастающие темпы промышленности, в том числе и энергетической. Для этого активно разрабатывались и использовались новейшие виды энергии, главным образом атомной. Радиоактивные вещества являются одним из опаснейших загрязнителей гидросферы.

Одним из источников подобного загрязнения стала авария на ПО «Маяк» 1957 года, в результате которой была загрязнена огромная территория, включающая в себя обширную гидрографическую сеть, которую впоследствии стали называть Восточно-уральский радиоактивный след (ВУРС). По прошествии 60 лет после аварии, многие радионуклиды подверглись частичному или полному распаду. В связи с чем, водные объекты, подвергшиеся загрязнению, нуждаются в продолжительном экологическом мониторинге, исследовании содержания в них различного рода поллютантов.

Радионуклиды, попадающие в биосферу, в результате поверхностного стока, накапливаются в аккумулятивных элемента рельефа. Накопление поллютантов на дне водоемов и их повторная активация из донных отложений – один из механизмов регулирования содержания данных веществ в водной среде. Являясь важным звеном названного выше механизма, донные отложения представляют собой один из факторов формирования качества водной среды водоема.

Донные отложения являются одной из сред аккумуляции радионуклидов и микроэлементов. Непроточные водоемы могут служить источником поступления радионуклидов, прежде всего 90Sr, в организм человека и животных.

Озеро Куяш расположено в северной части Каслинского района Челябинской области. В переводе с тюркского название озера означает «солнечный», либо, если дословно перевести название на язык пушту, то оно будет трактоваться как «родник в каменистом месте». Общая площадь водосборной территории озера Куяш составляет 1 242 га. При средней глубине в 2,3 метра, наибольшие глубины отмечаются в центре озера и составляют 2,8 метров. Площадь водного зеркала составляет 6,68 км2, его форма – чашеобразная [7].

Ландшафт водосбора переходный от леса к лесостепи, представлен в основном березовыми лесами и луговой растительностью. Озеро рыбопромысловое. Питание озера осуществляется за счет паводков и атмосферных осадков. По берегам расположены населенные пункты: села Огневское, Клепалово, Жуково, Полднево [5].

   Таблица 1

Морфометрические параметры водоема

Донные отложения – это осадочные образования, покрывающие донную поверхность водоемов, в том числе озер. Значительная доля химических элементов, растворенных в водах озер, переходит в осадок в виде коллоидов, что указывает на тесную связь в миграции неорганических поллютантов, таких элементов водной экосистемы как вода и донные отложения. В пресных озерах формируются пресноводные органические илы (сапропели). Органические илы богаты органикой. С возрастанием солености воды, в донных отложениях сокращается содержание органических веществ и увеличивается количество минеральных компонентов [2].

Отбор проб донных отложений осуществлялся с использованием стандартного гидрологического оборудования, позволяющего получать образцы с ненарушенной стратификацией. Колонка донных отложений на исследуемых озерах отбиралась до подстилающих пород (ГОСТ 17.1.5.0.1-80) [6].

Удельную активность 90Sr в исследуемых образцах определяли на малофоновой β - метрической

установке типа УМФ - 2000 и пламенно - фотометрическим контролем выхода носителя. Содержание 137Cs исследовали в оксалатах g-спектрометрическим методом на полупроводниковых детекторах типа ДГДК-100, а также на g-спектрометре фирмы «CANBERA». Погрешность измерения 90Sr и 137Cs составляет 20 % при активности 0,7 Бк/г и 10 % при больших активностях. Диапазон величины измерения 0,02 - 1*105 Бк/дм3. Радиохимический анализ проводился в Институте экологии растений и животных УрО РАН.

Накопление неорганических поллютантов в придонной области и выведение их из состава донных отложения является одним из важнейших механизмов поддержания динамического равновесия содержания этих веществ в водном компоненте озерной экосистемы [4]. Аккумуляция неорганических поллютантов в донных отложениях происходит в результате ряда процессов: осаждение частиц вещества, адсорбция на дне, диффундирование в толщу грунта. Согласно положениям теории В. И. Вернадского о биогеохимическом круговороте веществ, неорганические поллютанты, проходя подобный путь, остаются в депонирующей части цикла данных элементов, которые при благоприятных условиях могут стать источником вторичного загрязнения водоема, вследствие их ремобилизации [3].

Степень загрязнения донных отложений зависит от их типа (типичные органогенные, известковистые, кремнеземистые, глинистые, песчаные, песчано-глинистые, торфянистые). Донные отложения неоднородны, в них возможно выделить своего рода горизонты и прослойки механически разного рода веществ. Как правило, содержание различных микроэлементов, а также радионуклидов в донных отложениях, в горизонтах залегающих ближе к границе раздела фаз наибольшее, и уменьшается с продвижением вглубь грунтов, слагающих массив донных отложений [1].

Таким образом, неорганические поллютанты, попав в озерную экосистему и осуществив ряд процессов, приводят к самоочищению водоема, но это очищение не является полным.

Послойный отбор донных отложений позволяет изучить вертикальное распределение долгоживущих радионуклидов 90Sr и 137Cs в колонках грунтов озера Куяш.

Донные отложения оз. Куяш (рис. 1) можно подразделить на два слоя по показателям удельной активности 137Cs: верхний (в диапазоне от 2286 до 4618 Бк/кг), и низлежащий, в котором удельная активность 137Cs плавно уменьшаются до 199 Бк/кг. Показатели удельной активности 90Sr убывают достаточно монотонно (от 827 до 143 Бк/кг).

По величине удельной активности радионуклидов четко выделяется второй отобранный слой, где данная величина превышает аналогичные в соседних слоях в 1,5 - 2 раза. Возможно, этот слой представляет собой горизонт аварии 1957 года.

Донные отложения озера Куяш представлены сапропелями и песчаными грунтами. Сапропельная структура донных отложений не приводит к полной очистке воды озера, так как в водоеме устанавливается некоторое равновесие между водой и грунтом, следствием которого является длительное и устойчивое загрязнение воды. В подобных водоемах с течением времени происходит перемещение радионуклидов по профилю донных отложений.

Список литературы

1.        Аклеев А. В. Экологические и медицинские последствия радиационной аварии 1957 г. на ПО «Маяк» / под ред. А.В. Аклеева, М.Ф. Киселева. - М.: ГУП Вторая типография ФУ «Медбиоэкстрем» при Минздраве РФ, 2001. – 294 с.

2.        Андреева М. А. Природа Челябинской области / под ред. М.А. Андреевой. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2000. - 269 с.

3.        Добровольский В. В. Основы биогеохимии: Учебник для студ. высш. учеб. заведений/ Всеволод Всеволодович Добровольский. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 400 с.

4.        Линник П.Н. Донные отложения водоемов как потенциальный источник вторичного загрязнения водной среды соединениями тяжелых металлов /П.Н. Линник // Гидробиол. журн. – 1999. – Т.35, №2. – С.97–107.

5.         Обзорно-географический Атлас России. — Картография, АСТ, Астрель, 2010. — С. 60—61.

6.        Орлов Д.С. Химия почв/ Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханова. – М.: Изд-во Моск. ун- та, 2005. – 561с.

7.        http://www.карта74.рф