CC BY
19
УДК 628.394.17:621.039.75:574.5
CS-137 В ЭКОСИСТЕМЕ АЗОВО-ДОНСКОГО БАССЕЙНА
© 2004 г. А.В. Мирзоян, В.А. Чистяков
The distribution of Cs-137 in bottom sediments and hydrobionts of Azov-Don Basin is studied.
В 2001 г. произведен пуск Волгодонской АЭС. В связи с этим одной из наиболее важных задач современного экологического мониторинга водных экосистем Азово-Донского бассейна в районе функционирования АЭС является получение информации о пространственно-временном распределении радионуклидов.
В настоящее время имеется крайне ограниченная и разрозненная информация по содержанию радионуклидов в компонентах водных экосистем Азово-Донского бассейна в допусковый период.
Река Дон в Ростовской области представлена нижним течением от границы с Волгоградской областью до устья и участком среднего течения в Верхнедонском и Шолоховском районах. К крупнейшим рекам донского бассейна на территории области относится река Северский Донец, к средним- реки Сал, Маныч. По данным Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды среднее содержание Сб-137 в донных отложениях рек Ростовской области в 1999 г. составляло 22,5 Бк/кг, тогда как фоновое содержание 137Сб глобального происхождения в донных отложениях малых рек около 7 Бк/кг [1].
Наиболее полная информация о загрязнении Цимлянского водохранилища цезием-137 имеется в работах [2,3]. Отмечается, что в 1990 г. удельная активность 137Сб в донных отложениях водохранилища составляла в среднем 44 Бк/кг.
Характер распределения радионуклидов в различных компонентах Азовского моря детально освещен в работах Алексаньян и Матишова. Алексаньян установила, что в 70-е гг в донных отложениях Азовского моря концентрация Сб-137 в среднем более чем в два раза превышала их содержание в речных донных отложениях нижнего течения р. Дон. Это подтвердило предположение автора о том, что Азовское море является накопителем радионуклидов, поступающих с речными водами [4]. Было установлено, что удельная объемная активность цезий-137 в илистых донных отложениях Азовского моря составляла до 91,4 Бк/кг сухого веса [5]. Радиологическими исследованиями ММБИ определено общее распределение радиоцезия в донных отложениях Азовского моря и Таганрогского залива. Удельная объемная активность Сб-137, по данным авторов, в Азовском море и Таганрогском заливе колеблется от 1 Бк/кг до 100 Бк/кг [6].
Значительно менее изучено распределение радионуклидов в гидробионтах Азово-Донского бассейна. Содержание Сб -137 в мышцах рыб, определял Мати-шов с соавторами [7]. Согласно их исследованиям, содержание этого радионуклида в мышцах судака составляло 0,99+0,08 Бк/кг сырого веса; леща -0,21+0,02; чехони - 1,22+0,04.
Пуск в 2001 г.. Волгодонской АЭС потребовал создания системы комплексного радиологического мониторинга, задачей которого является контроль содержания радионуклидов в донных отложениях и гидробионтах Азово-Донского бассейна, что и явилось целью настоящего исследования. Особое внимание в нашем исследовании было уделено изучению распространения цезия-137, проникающего в природную среду вследствие аварий ядерных реакторов различного назначения.
Материалы и методы
В работе представлены данные радиоэкологического мониторинга, проводившегося в 2001-2003 гг. на акватории Азово-Донского бассейна.
Донные отложения
За период 2001-2003 года донные отложения были отобраны в следующих районах:
1.Нижнее течение реки Дон: реки Северский Донец, Сал, Маныч и Аксай.
2. Цимлянское водохранилище .
3. Азовское море и Таганрогский залив.
Донные отложения массой 1000-1300 г. отбирали дночерпателем Петерсена, высушивали до постоянного веса и определяли удельную активность Сб-137 на спектрометрическом комплексе ГАММА ПЛЮС (программное обеспечение РКООКБ88).
Удельную активность Сб-137 пересчитывали на Бк/кг сухого веса.
Гидробионты
Образцы рыб разных видов отбирали в соответствии с ГОСТом 7631-85 и нормами расхода рыбного сырья и продукции на один радиологический анализ по ниже приведенным районам . р. Дон, тоня Оселед-няя; Азовское море и Таганрогский залив.
Для определения активности радиоцезия в мышечных тканях рыб для одной пробы отбирали 1,52кг ткани. Пробы подсушивали на алюминиевых противнях при температуре 100-150 °С, после чего переносили в фарфоровые тигли, которые были предварительно протерты обеззоленными фильтрами, смоченными в 2Н растворе азотной кислоты. После этого тигли помещали в муфельную печь и сжигали образцы при температуре 390-400 °С в течение 48 ч.
Удельную объемную активность Сб-137 в гидро-бионтах определяли в центре радиационной экологии и технологии (ЛРК № 41015-94/1).
Результаты и их обсуждение.
В табл.1 приведены результаты, полученные в ходе многолетнего радиологического мониторинга дон-
ных отложений нижнего течения реки Дон в местах впадения крупных и средних рек области.
Как видно из приведенных в таблице данных, Сб-137 регистрируется во всех крупных и средних реках бассейна. Максимальные значения активности Сб-137 зарегистрированы в устье р. Маныч в мае 2001 г. (15,3 ± 2,8 Бк/кг), в 2002 и 2003 гг. в р. Аксай (14,9 Бк/кг ± 1,9 Бк/кг и 15,2 ± 4,8 Бк/кг, соответственно). В остальных точках значения колебались от величины пределов обнаружения 3 Бк/кг до приведенных выше значений.
На протяжении всего времени исследований в р. Маныч (как в устье, так и 500 м выше устья) и в реке Аксай (500 м выше устья) регистрировали более высокие, по сравнению с другими точками, уровни содержания Сб-137. При этом в донных отложениях р.
В табл. 3 приведены результаты мониторинга содержания Сб-137 в донных отложениях Азовского моря и Таганрогского залива. Присутствие Сб-137 отмечается практически во всех анализированных образцах. Его активность по восточному побережью колеблется от величины предела обнаружения (<3 Бк/кг сухого веса)
Таблица 1
Северский Донец нами отмечены самые низкие значения удельной объемной активности Сб-137.
В ходе проведенного мониторинга получена общая картина распределения Сб-137 в донных отложениях Цимлянского водохранилища (табл. 2). Уровень удельной объемной активности Сб-137 в донных отложениях Цимлянского водохранилища колеблется от максимальных значений, полученных в наиболее глубинных районах центральной части водохранилища (иловые отложения старого русла Дона) - 35 ± 4,5 Бк/кг в 2002 г. и 18,9 ± 5,4 Бк/кг в 2003 г. до самых низких значений (менее предела обнаружения) в песчаных донных отложениях в районе расположения АЭС.
2
- квадраты Х31, Ф28, И31 до 48,7 ± 10 Бк/кг - в квадрате Н40. В западной части моря зарегистрированы самые высокие показатели активности Сб-137 (квадрат 15Н - 59,9 ± 5,4 Бк/кг в 2002 г. и 57,5 ± 8,5 Бк/кг в 2003 г.).
Содержание 137Сз в донных отложениях нижнего течения бассейна реки Дон
Место отбора проб Глубина, м Удельная объемная активность Cs- 137 (Бк/кг)
2001. 2002. 2003
май сентябрь
Северский Донец, устье 2 <3* <3
Северский Донец, 500м выше устья 2,5 <3 <3 7,6 ± 2,1
Северский Донец, 500м ниже устья 4 10,41± 3,5 8,2 ± 2,1 6,47 ± 2,5 <3
Сал, устье 3,5 4,2 ± 1,4 5,8 ± 2,6 3,6 ± 1,4
Сал, 500 м ниже устья 3 <3 6,7 ± 2,2 <3 <3
Сал, 500 м выше устья 3,5 11,7 ± 3,1 8,9 ± 3,4 не обнар.
Маныч, устье 4 15,3 ± 2,8 8,6 ± 2,4 9,7 ± 3,6 14,7 ± 2,1
Маныч, 500 м выше устья 4,5 3, 2 ± 0,6 13,7 ± 3,9 13,8 ± 2,5
Маныч, 500 м ниже устья 2 <3 <3
Аксай, устье 4 10,0 ± 2,6 9,4 ± 3,4 5,3 ± 2,1
Аксай, 500 м ниже устья 2,5 <3 <3 3,8 ± 1,8
Аксай, 500 м выше устья 3,5 6,2 ± 0,8 14,9 ± 1,9 15,2 ± 4,8 10,2 ± 2,4
Таблица
Содержание 137Cs в донных отложениях Цимлянского водохранилища
Место отбора проб Глубина, м Удельная объемная активность Cs-137 (Бк/кг)
2002 2003
Приплотинный плес, точка 1 5 7,8 ± 1,4 6,7 ± 1,4
Приплотинный плес, точка 2 6 7,2 ± 1,2
Район АЭС, точка 1 6,5 < 0,7 < 3
Район АЭС, точка 2 6,5 < 0,7 3,1± 0,7
Малая лучка 17 6,0 ± 1,0 6,9 ± 1,7
Район ст. Хорошевская 15 3,7 ± 0,9 5,7 ± 2,1
Центральная часть водохр., старое русло Дона 27 35 ± 4,5 18,9 ± 5,4
Таблица 3
Содержание Сз-137 в донных отложениях Азовского моря и Таганрогского залива
Место отбора проб (район, квадрат) Глубина, м Удельная объемная активность Cs-137 (Бк/кг)
2002 1 2003
Азовское море
Восточная часть, Ахтарский р-он, 40Н 6,2 - 48,7 ± 10
Восточная часть, Ахтарский р-он, 37П 7,2 16,2 ± 3,2 15,2 ± 3,2
Восточная часть, Ахтарский р-он, О37 9,1 4,1 ± 1,8 <3
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-он, 32М 6,8 - 15,3 ± 3,2
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-он, 35М 5,4 <3 <3
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-он, 36И 4,5 4,6 ± 1,4 9,1 ± 2,5
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-он, 32И 7,4 <3 <3
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-он, ЗЗК 7,7 3,1 ± 1,1 <3
Восточная часть, Ачуевский район, З7Т 8,6 16,3 ± 2,7 36,4 ± 4,6
Район открытого моря, центральная часть, ХЗ1 6 <3 <3
Район открытого моря, центральная часть, СЗ0 8,9 5,7 ± 1,7 <3
Район открытого моря, центральная часть, Ф28 8 <3 <3
Район открытого моря, центральная часть, 24П 13 40,1 ± 6,3 44,4 ± 6,7
Район открытого моря, юго-западная часть, 15Н 8 59,9 ± 5,4 57,5 ± 8,5
Район открытого моря, юго-западная часть Западная часть, 1ЗР 11 - 45,2 ± 7,8
Западная часть, Обиточный р-он, 14М 12 - 51,7 ± 11
Таганрогский залив
Восточная часть, 51А 2,6 14,3 ± 2,4 7,4 ± 2,3
Восточная часть, 51В 3,7 16,2 ± 4,5 19,8 ± 3,9
Восточная часть, 49В 4,8 14,6 ± 5,3 31,8 ± 5,3
Восточная часть, 44Г 6,1 - 33,4 ± 6,8
Западная часть, З4Г 3,4 11,7 ± 3,4 6,8 ± 2,1
Западная часть, З1Ж 5,4 <3 <3
Как и в более ранних исследованиях высокое (по сравнению с восточной частью моря) содержание Сб-137 отмечено в глубинных районах центральной части моря (в квадрате П24 активность Сб-137 составила 44,4 ± 6,7 Бк/кг).
В Таганрогском заливе наблюдается также неравномерное распределение Сб-137 с более высокой активностью в западной части залива - до 33,4 ± 6,8 Бк/кг и до 7,4 ± 2,3 Бк/кг по востоку.
Таким образом, радиоактивное загрязнение бассейнов Дона и Азовского моря носит характер отдельных пятен с более высоким содержанием радиоцезия. Их локализация приурочена к глубинным районам центральной части и западной части Азовского моря и Таганрогского залива. По данным Бессонова пятна загрязнения Сб -137 в Азово-Донском бассейне отмечаются в зонах с высоким содержанием органического вещества
Содержание Сз-137 в образцах судака, отобранных в Азовском море и Таганрогском заливе
Место отбора проб (район, квадрат) Удельная активность Cs-137 (Бк/кг)
Октябрь 2002 Август 2003
Восточная часть, Темрюкский район, ХЗ1 1,0 ± 0,02 —
Район открытого моря, Центральная часть, Ф28 1,5 ± 0,05 1,4 ± 0,08
Район открытого моря, Центральная часть, СЗ0 1,9 ± 0,09 2,1 ± 0,09
Восточная часть, Ахтарский район, ОЗ7 1,6 ± 0,04 1,2 ± 0,01
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-н, МЗ5 <0,7 <0,7
Восточная часть, Камышевато-Должанский р-н, КЗЗ <0,7 —
Западная часть Таганрогского залива, ЖЗ1 1,1 ± 0,02 1,0 ± 0,03
Восточная часть Таганрогского залива, А51 1,8 ± 0,04 1,6 ± 0,03
На неравномерность распределения изотопов, в частности на увеличение содержания радионуклидов в западном и центральном районах Азовского моря, указывает в своей работе Алексаньян. Автор отмечает и значительные колебания концентраций вследствие мелководности моря и высокой роли ветрового и конвективного перемешивания [8].
Результаты анализа удельной объемной активности це-зия-137 в тканях гидробионтов, выловленных в р. Дон, Азовском море и Таганрогском заливе приведены в табл. 4-5.
Таблица 4
Содержание 137Cs в образцах рыбы, отловленной в р. Дон
Вид Удельная активность Cs-137 (Бк/кг)
Чехонь 0,3 ± 0,05
Судак 0,9 ± 0,03
Лещ 0,7 ± 0,05
Карась 0,6 ± 0,02
Таблица 5
Как видно из приведенных в таблицах данных, Сб-137 регистрируется практически во всех исследованных образцах; при этом максимальная активность Сб-137 отмечается в тканях судаков, выловленных в 2003 г. в Азовском море - (2,1 ± 0,09 Бк/кг) (квадрат С30, район открытого моря, Центральная часть). Это, по всей видимости, обусловлено более высокой степенью загрязнения радиоцезием среды обитания морских рыб.
Для обитателей водной среды радиационный фон включает три основные составляющие: космическое излучение, излучение естественных и антропогенных радионуклидов, присутствующих в водной среде,
внутреннее облучение за счет инкорпорированных в организмы радиоактивных веществ. С момента усвоения радионуклидных комплексов организмами вся миграция радиоизотопов определяется структурой трофических цепей, свойственной той или иной экосистеме.
В этой связи особый интерес представляет исследование удельной активности по Сб-137 в зависимости от типа и характера питания гидробионтов. В табл. 6 приведены данные по накоплению Сб-137 в мягких тканях рыб Азовского моря, отличающихся по характеру питания и находящихся на разных ступенях пищевой цепи.
Таблица 6
Накоплению Сз-137 в мягких тканях рыб Азовского моря, отличающихся по типу питания
Район лова Вид Характер питания (ниша в пищевой цепи) Удельная активность Cs-137 (Бк/кг)
Азовское море Тарань Бентофаг (жертва) 0,4 ± 0,03
Пиленгас Детритофаг (жертва) 1,9 ± 0,06
Судак Хищник 2,1 ± 0,09
Таганрогский залив Карась Бентофаг (жертва) 0,6 ± 0,02
Лещ Бентофаг (жертва) 0,6 ± 0,04
Как видно из приведенных данных, в тканях судака (основного хищника Азовского моря) регистрируются более высокие уровни накопления Сб-137, что определяется тем, что радионуклиды, накапливающиеся в мягких тканях и играющие важную роль в метаболизме всех групп гидробионтов, как правило, хорошо передаются по пищевым цепям с увеличивающимися коэффициентами накопления.
Учитывая выше приведенные данные, следует отметить, что концентрация Сб-137 во всех исследованных образцах находится значительно ниже допустимого уровня содержания этого изотопа в живой рыбе и сырце и не представляет радиационной опасности
[9].
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод об отсутствии современного техногенного загрязнения радионуклидами, вызванного строительством и пуском Волгодонской АЭС, а внедренная в АзНИИРХ системы радиологического мониторинга акватории Азово-Донского бассейна позволяет получать объективные данные о динамике радионуклидов в водных системах юга России.
Литература
сии по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. М., 1999 г., Раздел 10. С. 15-27.
2. Бессонов О.А., Давыдов М.Г. //Атомная энергия. 1985. Т.79. Вып.3.С.211.
3. Давыдов М.Г., Поваров В.П., Шутов Ю.А. // Материалы научно- практической конференции «Проблемы развития атомной энергетики на Дону». Ростов н/Д, 29 февраля-8 марта 2000 г. Т.2. С.20.
4. Алексаньян О.М. // Материалы Ростовской областной научно-практической конф.по радиационной безопасности. Ростов н/Д. 1972 г., Вып. 2. С.152-154.
5. Горикова Т.И. // Современные осадки морей и океанов. М., 1961.С. 477-503.
6. Матишов Г.Г. и др. Комплексные экологические исследования Азовского моря (по итогам экспедиции ММБИ на э/с «Гидрофизик», сентябрь 1997 г. // Мурманск, 1998. С.44-49.
7. Матишов Г.Г, и др. // Среда, биота и моделирование экологических процессов в Азовском море. Апатиты, 2001.
8. Алексаньян О.М. // Материалы 1-й научной конференции по радиационной безопасности. Ростов н/Д. 1971..С.92-93.
9. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов // Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы Сан-ПиН 2.3.2.1078-01. М., 2002.
1. «Загрязнения окружающей природной среды в Российской Федерации» Федеральная служба Рос-
Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства,_13 апреля 2004 г.
