CC BY
38
Темирова С.И., Скрябин А.С. Основы цестодологии. Тетроботриаты и мезоцистоидаты. М.: Наука, 1978. 186 с.
Уголев А.М., Иезуитова Н.Н. Определение активности инвертазы и других дисахаридаз // Исследование пищеварительного аппарата у человека (обзор современных методов). Л.: Наука, 1969. С. 187-192.
Успенская А.В. Паразитофауна бентических ракообразных Баренцева моря. Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 128 с.
Хохлова И.Г. Акантоцефалы наземных позвоночных фауны СССР. М.: Наука, 1986. 277 с.
Anson M. The estimation of pepsin, tripsin, papain and cathepsin with hemoglobin // J. General Physiology. 1938. Vol. 22, № 1. P. 79-89.
Avian cholera, a threat to the viability of an Arctic seabird colony? / S. Descamps, S. Jenouvrier, H.G. Gilchrist, M R. Forbes // PLoS ONE. 2012. Vol. 7, № 2 (e29659). P. 1-8.
Handling stress affects survival and reproduction of breeding female Common Eiders during an avian cholera outbreak / I. Butler, H.G. Gilchrist, S. Descamps, M. Forbes, C. Soos // J. Wildlife Management. 2011. Vol. 75, № 2. P. 283-288.
Matskasi I., Juhasz S. Ligula intestinalis (L., 1758): investigation on plerocercoid and adults for protease and protease inhibitor activities // Parasitologica Hungarica. 1977. Vol. 10. Р. 51-60.
Shimazu T. Some cestodes and acanthocephalan larvae from euphasiid crustaceans collected in northern North Pacific Ocean // Bull. Japan. Soc. Sci. Fish. 1975. Vol. 41, № 8. P. 813-821.
Taylor M., Hoole D. Modulation of fish lymphocyte proliferation by extracts and isolated proteinase inhibitors of Ligula intestinalis (Cestoda) // Fish and Shellfish Immunology. 1994. № 4. P. 221-230.
The role of seabirds of the Iles Eparses as reservoirs and disseminators of parasites and pathogens / K.D. McCoy, M. Dietrich, A. Jaeger, D. Wilkinson, M. Bastien, E. Lagadec, T. Boulinier, H. Pascalis, P. Tortosa, M. LeCorre, K. Dellagi, C. Lebarbenchon // Acta Oecologica. 2016. Vol. 72. P. 98-109.
001: 10.37614/2307-5252.2020.11.4.013 УДК 546.36 (268.45)
Г.В. Ильин, И.С. Усягина, Н.Е. Касаткина, Д.А. Валуйская
Мурманский морской биологический институт РАН, г. Мурманск, Россия
РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СРЕДЫ МОРСКИХ ЭКОСИСТЕМ АРКТИКИ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Аннотация
Проведен анализ радиоэкологической обстановки в водах арктических морей, востребованных в целях современного инновационного промышленного и социального развития российской Арктики. Проанализированы процессы, определяющие формирование современного радиоэкологического фона. Показано, что объемная активность
техногенных радионуклидов в водной среде арктических морей в последнее десятилетие стабильно находится на низком уровне. Это обусловлено общим влиянием глобальных источников радиоактивного загрязнения. Из них наиболее значимы атмосферные выпадения и трансокеанический перенос. Выявлено достоверное отличие концентрации 137Cs в воде Баренцева и Карского морей от таковой в морях Лаптевых и ВосточноСибирском. Это отличие определяется значительным влиянием загрязненных атлантических вод на моря Баренцево и Карское и слабым их воздействием на восточноарктические моря. Выявлены региональные и локальные закономерности распределения радионуклидов в среде полярных морей, наиболее важные для изучения и развития логистической сети в российской Арктике в условиях перспективного освоения их транспортных и промышленных ресурсов.
Ключевые слова: радионуклиды, объемная активность изотопов, 137Cs, Арктика, морская вода, течения, фронтальная зона.
G.V. Ilyin, I.S. Usyagina, N.E. Kasatkina, D.A. Valuyskaya
Murmansk Marine Biological Institute RAS, Murmansk, Russia
RADIOECOLOGICAL STATUS OF ARCTIC MARINE ECOSYSTEMS AND
CURRENT OCEAN AND COASTAL MANAGEMENT
Abstract
We examined the radioecological status of seawater from arctic seas currently used for coastal and offshore innovative industrial and socio-economic projects. We analyzed processes that affect the formation of the current radioecological background. We showed that the volumetric activity of man-made radionuclides in seawater has been steadily low over the past decade. We believe that this is caused by the general influence of global sources of radioactive contamination. Among them, atmospheric deposition and transoceanic transport are most significant. We determined a substantial difference between the concentration of 137Cs in seawater of the Barents and Kara seas and that in the Laptev and East Siberian seas. This difference is determined by the significant influence of polluted Atlantic water on the Barents and Kara seas and its far weaker impact on the Laptev and East Siberian seas. We found out regional and local patterns of the distribution of radionuclides in the environment of arctic seas, which are the most important for the study and development of the logistics network in the Russian Arctic in the light of the prospective development of the transport and resources of those seas.
Keyword: radionuclides, specific activies isotopes, 137Cs, Arctic, seawater, carrent, frontal area.
Введение. Арктика морская и прибрежная в настоящее время
переживает новый этап промышленного освоения, гораздо более
масштабный и технологичный по сравнению с предшествующими этапами советского периода. Следует отметить, что освоение Арктики проходит в условиях так называемой "постядерной" эпохи. Применяемые технологические инновации предусматривают в первую очередь использование атомных энергетических установок на трассах Северного морского пути, в том числе, работающих в стационарном режиме. К инновационным видам природопользования следует отнести захоронения радиоизлучающих отходов и береговую инфраструктуру гражданского и военного атомного флота, в которой обращаются ядерные энергетические источники (РИТЭГ) и радиоактивные отходы (РАО).
В настоящее время в основе инновационной деятельности в Арктике лежит освоение нефтегазовых ресурсов: поиск, добыча, переработка и перевозка (рис. 1).
10' 20" 30" 40' 60" 80° 110'140" 160" 170'180° 170'
Маршруты грузоперевозок — — Территории, на которые претендует РФ Выявленные структуры
СПГ # Газовые и газоконденсатные месторождения «ч Нефтяные месторождения Оборонные объекты <у> Объекты гидрографии ф Морской порт ® Радиационная опасность
Рис. 1. Направления инновационного освоения морской Арктики
Fig. 1. Trends in innovative development of the marine Arctic
Важным направлением можно считать развитие международных морских транспортных путей. К этому относится модернизация и строительство портов, транспортных узлов, навигационной инфраструктуры и навигационного обслуживания ледокольным флотом.
За этим следует атомная энергетика, включая атомные энергетические установки действующих и проектируемых ледоколов, транспортных судов, плавучие энергетические блоки атомных теплоэлектростанций (ПАТЭС). Первый из них - "Академик Ломоносов", установлен в порту Певек в 2019 г.
Развивающейся отраслью морского арктического природопользования становится туризм.
Современное освоение Арктики сопровождается развитием системы обеспечения национальной безопасности и фундаментальными научными изысканиями, в том числе по обоснованию принадлежности России новых участков Арктического шельфа.
Радиоэкологическое загрязнение морей Арктики стало объективной реальностью с 1955 г. - после первого испытания атомного устройства на архипелаге Новая Земля. Радиоэкологическое загрязнение морей Арктики стало объективной реальностью с 1955 г. - после первого испытания атомного устройства на архипелаге Новая Земля. С тех радиационное загрязнение (малое или несколько повышенное) свойственно всем арктическим акваториям. При глобальном распространении техногенных радионуклидов на состояние отдельно взятых участков влияет в основном транзит загрязнителей и вторичные источники радиации. Риски радиационного загрязнения при любых эпизодических инцидентах с использованием источников ядерной энергии и обращением с радиоактивными отходами требуют постоянного изучения. Примерами реальности таких рисков служат крупнейшие аварии на Чернобыльской АЭС и АЭС "Фукусима Дайичи", гибель подводных лодок "Комсомолец" и "Курск", авария в хранилище радиоактивных отходов в губе Андреева, затонувшая у входа в Кольский залив подводная лодка К-159, захоронения РАО вблизи Новой Земли и др.
Однако современное радиоэкологическое загрязнение морей ассоциировалось в первую очередь с переносом радиоактивных загрязнителей течениями из Северной Атлантики и атмосферными выпадениями. Поступающие в Баренцево море и Арктический бассейн воды ветвей Северо-Атлантического течения на своем пути загрязнялись сбросами отходов западноевропейских радиохимических предприятий. В основном это сбросы в Ирландское море стоков комбината "Селлафилд" (Вакуловский и др., 1988; Матишов, Матишов, 2001).
В 1990-е годы взрывы на Новоземельском полигоне были закончены, а сбросы североевропейскими радиохимическими предприятими были во много раз снижены. Однако поток атлантических вод остается в числе основных факторов радиационного загрязнения (Оценка ..., 2011; Ильин и др., 2015).
Результаты и обсуждение. Баренцево море. Формирование современного радиационного фона более всего изучено в Баренцевом море. Динамика радиационного состояния моря прослеживается с конца 1950-х гг. (начало радиоэкологических исследований). Западная часть его акватории вдоль линии от мыса Нордкап до о. Медвежий и далее до мыса Зюйдкап (о. Западный Шпицберген) всегда отмечалась как район максимального радиоактивного загрязнения воды. Однако уже к началу 2000-х гг. содержание радиоактивного 137Cs в атлантических водах теплых течений заметно снизилось - от 26-30 до 2-3 Бк/м3, а к концу первого десятилетия нового века - до 1.2-2 Бк/м3.
В начале 2000-х гг. стал очевиден недостаток знаний о загрязнении вод западной части моря, через которую поступают техногенные радионуклиды с трансокеаническим потоком. Для устранения этого пробела в 2017-2019 гг. были проведены экспедиционные исследования вдоль западной географической границы Баренцева моря и в западной части моря в целом до 33°30' в. д. (разрез "Кольский меридиан") (рис. 2). С целью получения более точной оценки загрязненности вод и выяснения вертикальной радиационной структуры вод было выполнено послойное взятие проб. Это позволило построить вертикальные разрезы распределения 137Cs в водных массах и сопоставить полученные результаты с гидрологическими данными, в частности с данными по температуре и солености, которые наиболее адекватно характеризуют типологию водных масс в Баренцевом море. Дополнительно исследовалась область Полярной фронтальной зоны (ПФЗ), в том числе на микромасштабном полигоне в районе Западного желоба -на важнейших индикаторных участках транзита радиоактивных загрязнителей и наиболее выраженном участке ПФЗ (табл. 1).
10' 20" 30' 40° 10' 20° 30" 40" 10° 20' 30° 40°
Рис. 2. Схема исследований зоны Полярного фронта в 2017-2019 гг.
Fig. 2. Study oceanographic and radioactivity properties of the Polar front area, 2017-2019
Время переноса загрязненных вод к границам Баренцева моря составляет 5-7 лет. На рисунке 3, на примере 137Cs, показано как происходит перенос и перераспределение радионуклидов, поступающих из Атлантики. Основной поток цезия вместе с атлантическими водами поступает в Баренцево море через границу по линии Нордкап-Медвежий. Максимальная концентрация этого изотопа отмечается в верхних слоях воды во всех ветвях Нордкапского течения. В ядре потока атлантических вод в слое 150-350 м концентрация цезия заметно ниже, а ко дну снижается еще больше (рис. 4).
Т а б л и ц а 1 Объем проанализированного материала, полученного в зоне исследований Полярного фронта в Баренцевом море в 2017-2019 гг.
T a b l e 1
The number of analyzed material obtained in inner of the Polar front area in the Barents Sea, 2017-2019
Количество проб
Слой воды для оп ределения 137Cs для определения 90Sr
2017 г. 2018 г. 2019 г. 2017 г. 2018 г. 2019 г.
Поверхностный 55 22 8 31 14 6
Глубинный 14 - 5 10 7 4
Придонный 15 8 5 11 7 4
Всего станций 55 22 10 31 14 8
Рис. 3. Объемная активность 137Cs и направления переноса радионуклидов с атлантическими водами в верхнем слое Баренцева моря в 2017 г., Бк/м3
Fig. 3. 137Cs content in the surface layer of water of the Barents Sea and directions of radionuclide transport with Atlantic waters (based on 2017 data), Bq/m3
Причины такой дифференциации, по-видимому, объясняются особенностями гидродинамики вод и сброса загрязненных вод в Селлафилде. Стоки из Ирландского моря попадают в верхние слои
Северо-Атлантического течения, вертикальное перемешивание в котором тормозится высокосолеными водами атлантического ядра.
Далее в Баренцевом море радиоактивные вещества распространяются струями течений и смешиваются с местными водами, создавая радиационный фон. При этом образующиеся гидрофронты, по своей физической сущности разделяющие воды разного происхождения, играют очень важную роль в перемешивании вод, в диссипации и перераспределении поступающих в море радиоактивных загрязнителей, генерации неоднородностей. В этом отношении климатический Полярный гидрофронт представляет собой наиболее важный механизм взаимодействия различных вод.
Более подробно характеристики Полярной фронтальной зоны были изучены на участке Западного желоба. Микрополигон, заложенный на этом участке, состоял из четырех разрезов. Расстояние между станциями на полигоне составляло 10 морских миль по широте и 20 морских миль по долготе (рис. 2).
Станции
21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3
О 50 100 150 200 250 300
Расстояние, морские мили
Рис. 4. Распределение удельной активности 137Cs в вертикальном сечении водных масс по разрезам мыс Зюйдкап-о. Медвежий-мыс Нордкап 11-14 ноября 2017 г. (НИС "Дальние Зеленцы"), Бк/м3
Fig. 4. Profile of the 137Cs distribution in water masses along the sections m. Southcup-Bear island-m. North Cape, R/V "Dalnie Zelentsy", 11-14 November 2017, Bq/m3
Полярный фронт образован противотечением атлантических и полярных вод. Выраженное волновое взаимодействие фронтообразующих потоков проявляется в первую очередь в волновой конфигурации изотерм и изогалин (рис. 5). Таким образом энерго- и массообмен через фронт проходит не только за счет диффузии, а в основном за счет вихревых интрузий. Интрузионный процесс генерирует в свою очередь высокую
мелко- и среднемасштабную неоднородность радиоэкологических условий в пределах фронтальной зоны.
Рис. 5. Термохалинная структура поверхностного слоя вод Полярной фронтальной зоны в апреле 2018 г.
Fig. 5. Thermohaline structure of the surface water layer of the Polar frontal zone, April 2018
Полученные в результате измерений данные подтверждают известный по предшествующим исследованиям низкий уровень техногенного радионуклидного загрязнения вод фронтальной зоны и Баренцева моря в целом. Но даже при низких концентрациях 137Cs хорошо прослеживается высокая неоднородность его распределения в поверхностных водах ПФЗ.
Совместный анализ радиоэкологических и гидрологических данных показал, что на разных участках фронтальной зоны (теплом, холодном и смешанном), существуют устойчивые различия объемной активности 137Cs (табл. 2).
Т а б л и ц а 2
Статистические характеристики радиоактивности верхнего слоя (137Cs) вод ПФЗ в апреле 2018 г. (НИС "Дальние Зеленцы")
T a b l e 2
Radiochemical analysis (137Cs) of the content in the water of the Polar front area, R/V "Dalnie Zelentsy", April 2018
Водная масса
Диапазон концентраций, Бк/м3
Средняя концентрация, Бк/м3
Коэффициент вариации, %
Полярные воды 1.2-1.3
течения Персея
Атлантические воды 1.1-1.9 северной ветви Норкапского течения
Смешанные воды 0.7-1.7 фронтальной зоны
1.2 1.6
1.3
30 30
59
Поступающая из северных районов холодная полярная вода течения Персея образована в результате сильной переработки атлантических вод при смешении с талыми водами ледового покрова и атмосферными осадками. Концентрация 137Cs в этих водах минимальна.
Теплые атлантические воды затухающей северной ветви Нордкапского течения характеризуются наиболее высокими концентрациями 137Cs.
Мелкомасштабная неоднородность концентраций цезия, которая формируется в результате фронтальных интрузий, показана на рис. 6. Как было отмечено, генерация разномасштабных вихрей и вихревых интрузий изотопа радиоцезия через фронт является отображением волновых гидродинамических процессов в масштабах микрополигона.
Рис. 6. Мелкомасштабная структура распределения 137Cs на полигоне вдоль линии Полярного фронта в апреле 2018 г., Бк/м3
Fig. 6. Micro-scale structure of the 137Cs distribution along the Polar front line, April 2018, Bq/m3
Исходя из анализа наблюдений (рис. 3) очевидно, что вблизи Шпицбергена могут иметь место пятна повышенной концентрации цезия в полярных водах. Их появление может быть вызвано отрывом мезомасштабного вихря, ушедшим за пределы фронтальной зоны, или она является следствием таяния ледников на архипелаге Шпицберген и сошедших в море айсбергов. Тогда эти явления имеют сезонный характер и относятся к признакам вторичного загрязнения.
Процессы трансформации потока радионуклидов в глубинных слоях фронтального раздела наглядно отображены на участке ПФЗ вдоль разреза "Кольский меридиан". В соответствии с океанографическим расположением разреза на нем выделяется несколько фронтальных зон разного генезиса. Однако основной интерес в плане гидрологической и экологической значимости представляет собой Полярный фронт над склоном возвышенности Персея (рис. 7). Здесь прослеживается погружение относительно обогащенных техногенным цезием вод в глубинные горизонты на теплой стороне Полярного фронта.
На менее развитых гидрофронтах, образованных между другими ветвями теплых течений - Центральной ветвью и Мурманским течением, такого явления не наблюдается. Динамическое перемешивание затухает в слое пикноклина на глубине 50-75 м, и далее перемешивание приобретает характер диффузионного обмена.
О 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Расстояние, морские мили
Рис. 7. Вертикальная радиационная структура вод (объемная активность 137Cs) на разрезе "Кольский меридиан", Бк/м3
Fig. 7. Profile of the 137Cs distribution in water masses along on the transect "Kola Section", Bq/m3
Западная часть Баренцева моря в исследованиях отмечалась как район максимального загрязнения воды. Здесь при разветвлении Нордкапского течения происходит перераспределение по акватории поступающих в море с запада радиоизотопов l37Cs и 90Sr. Восточнее разреза "Кольский меридиан", ближе к центральным частям моря, наблюдается размывание входящего потока радионуклидов при смешении атлантических вод с баренцевоморской водной массой. Концентрация радиоцезия заметно снижается - с 2.5-3 до 1-1.5 Бк/м3. Относительно повышенные концентрации 137Cs (2-2.5 Бк/м3) и 90Sr (3-5.5 Бк/м3) регистрируются в верхнем слое как локальные участки в Мурманском, Центральном и Северном течениях и в районе Новоземельского испытательного полигона вблизи губы Черная (рис. 8).
У дна повышенное содержание Cs (1.5-2 Бк/м3) отмечается в местах погружения верхних водных слоев при зимней конвекции и при фронтальном взаимодействии - это, как правило, глубоководные желоба с ослабленной гидродинамикой в котловинах.
Карское море сохраняет связь с системой атлантических течений и вместе с тем подвержено воздействию стока сибирских рек, на берегах которых расположены объекты атомной промышленности России. Почти 40 % его площади находится под влиянием стоков Оби, Енисея и других рек. Карское море ранее использовали для захоронений радиоактивных отходов. Однако в последнее время в его водах не обнаружено короткоживущих техногенных гамма-изотопов, которые могли бы свидетельствовать о недавних эмиссиях радионуклидов. Объемная активность 137Cs не высока - < 0.21-4 Бк/м3.
Рис. 8. Распределение удельной активности 137Cs и 90Sr в водных массах Баренцева и Карского морей в 2014-2017 гг., Бк/м3
Fig. 8. 137Cs and 90Sr content in the surface layer of water of the Barents and Kara seas (based on 2014-2017 data), Bq/m3
Распределение 137Cs и 90Sr имеет "пятнистый" характер. Относительный рост концентрации отмечен в прибрежных бухтах Новой Земли и на склонах Восточно-Новоземельского желоба (до 4 Бк/м3). Повышение вызвано, скорее всего, пресноводным стоком с побережья Новой Земли и притоком баренцевоморских вод через проливы (рисунки 8, 9) (Радиоэкологические ..., 2017; Monitoring ..., 2017).
В центре замкнутой западной циркуляционной системы течений концентрация 137Cs понижена до 1-1.5 Бк/м3. Лишь следовые величины отмечены в южных участках моря - в зоне Обь-Енисейского мелководья. Объемная активность 90Sr в основном составляет 1.5-3.5 Бк/м3. Однако отмечено эпизодическое увеличение этого показателя до 5 Бк/м3 в юго-восточной и центральной частях моря. На характер распределения радионуклида 137Cs в этом районе моря существенно влияет динамика речного стока (Изменения ..., 2018).
Море Лаптевых. На акватории моря Лаптевых, как и ВосточноСибирского, на водосборных территориях этих морей отсутствуют прямые источники техногенных радионуклидов. Главными факторами радионуклидного загрязнения морей являются процессы планетарного перераспределения радиоизотопов посредством атмосферных выпадений, речного стока и морских течений.
В море Лаптевых техногенные радионуклиды поступают с морскими течениями из Карского моря через пролив Вилькицкого и вдоль северовосточной окраины архипелага Северная Земля. В зимний период искусственные радиоизотопы заносятся в море с севера, из океанического бассейна с дрейфующим льдом. Поступление радионуклидов с речным стоком может иметь значение для южной мелководной части моря Лаптевых.
Распределение 137Cs на большей, шельфовой части акватории моря неравномерно. В верхнем слое воды выделяются участки с низкой объемной активностью 137Cs (< 0.2 Бк/м3) и относительно повышенной активностью (> 2 Бк/м3), что обусловлено гидродинамическими процессами. Так в прибрежной зоне между устьями рек Хатанга и Лена выделяется зона минимальных (до 1.4 Бк/м3) и не детектируемых концентраций (< 0.2 Бк/м3).
Максимальные концентрации 137Cs тяготеют к северному и западному периферийным участкам моря, куда поступают воды из Карского моря и Северного Ледовитого океана. У архипелага Северная Земля и в проливе Вилькицкого отмечены устойчивые зоны повышенной концентрации 137Cs - в среднем около 2 Бк/м3, в отдельных случаях - до 2.5 Бк/м3.
В море Лаптевых нет единой устойчивой циркуляции вод. Поэтому в совокупной системе течений, распадающейся на несколько крупных циклонических круговоротов, образуются обширные линзы вод разной степени смешения морской и опресненной воды крупных рек и с разной концентрацией 137Cs. Вертикальное распределение объемной активности
137Cs имеет разнонаправленные тенденции, связанные с плотностной неоднородностью вод летом. Однако диапазон концентраций 137Cs в промежуточном и придонном слое воды не отличается от такового в поверхностном слое.
Короткоживущий радиоизотоп 134Cs как последствие выбросов на АЭС "Фукусима-1" в море Лаптевых не обнаружен.
Содержание 9^г в водных массах моря изменяется от 0.8 до 5 Бк/м3, но в отдельных случаях возрастает до 10 Бк/м3. Однако выраженной закономерности в пространственном распределении 9^г при анализе современной базы данных не прослеживается. Среднее содержание 9^г для всей акватории составляет 4.7 Бк/м3.
Восточно-Сибирское море. Фон техногенных радионуклидов и динамика их концентраций в водной среде Восточно-Сибирского моря в настоящее время изучены недостаточно.
В исследованной шельфовой зоне моря концентрацию радиоизотопов 137Cs и 9^г определяет поток вод из моря Лаптевых и нерегулярный подход атлантических вод со стороны материкового склона.
Фон концентраций 137Cs на акватории моря характеризуется как неравномерный, низкоактивный. Средняя объемная активность ниже, чем в море Лаптевых - 0.9 Бк/м3. Максимальная концентрация 137Cs (> 2 Бк/м3) отмечена в северной части шельфа, где возможен эпизодический заход атлантических вод по желобам, выработанным мутьевыми потоками в материковом склоне. У побережья архипелага Новосибирские острова концентрация этого радиоизотопа не превышает 1 Бк/м3, что, очевидно, обусловлено смешением морских вод с береговым стоком.
Средняя объемная активность 9^г в водах равна 5.1 Бк/м3.
Высокая вариабельность концентраций 137Cs и 9^г, близкая к 100 %, указывает на неоднородность водной массы и активную динамику вод. Акватория фрагментирована на участки различной загрязненности. Более высокое содержание радионуклидов обусловлено влиянием рельефа дна и связанных с ним потоков воды извне - стоковыми течениями из моря Лаптевых и адвекцией глубинных вод из Северного Ледовитого океана.
Концептуальная вариативность радиоэкологического фона в водной среде. Объемная активность 137Cs в водах арктических морей в последнее десятилетие стабильно находится на низком уровне, что обусловлено общностью глобальных источников радиоактивного загрязнения, действующих в Арктике. Из них наиболее значимы атмосферные выпадения и трансокеанический перенос. Средние для разных морей значения объемной активности 137Cs показывает, что более высокое содержание радионуклида наблюдается в Баренцевом (1.6 Бк/м3) и Карском (1.7 Бк/м3) морях. В морях Лаптевых (1.2 Бк/м3) и ВосточноСибирском (0.7 Бк/м3), которые мало подвержены влиянию Атлантики, отмечается пониженный уровень радиоактивного загрязнения.
Имеющиеся данные были подвергнуты статистической обработке с помощью критериев, позволяющими парное сравнение независимых
выборок. Использование непараметрического критерия Краскела-Уоллиса (Н) дало возможность показать наличие статистически значимых различий в содержании 137Cs в водах исследованных морей (И = 47.673, df = 3, p < 0.001) и отсутствие таковых в содержании 9^г (Н = 3.500, df = 3, р = 0.321).
Детализация установленных различий была проведена посредством парных сравнений величин объемной активности 137Cs с помощью критерия Манна-Уитни (и). Всего для четырех морей выполнено 6 парных сравнений [п = 0.5-№(К-1), где N - количество сравниваемых морей]. Для интерпретации результатов парных сравнений принят критический уровень значимости р* = 0.0085 (р* = 1-0.951/п, где п - количество проводимых сравнений).
Результаты сравнений показали, что средние величины объемной активности 137Cs в Баренцевом и Карском морях не различаются между собой, но они значимо отличаются от таковых в море Лаптевых или Восточно-Сибирском. Статистически значимых различий между содержанием этого радионуклида в воде моря Лаптевых и ВосточноСибирского не выявлено.
Таким образом, по статистическим критериям российские арктические моря можно разделить на две группы с минимальными статистическими признаками различий внутри каждой из них: 1) моря Западной Арктики -Баренцево и Карское, 2) восточно-арктические моря - Лаптевых и Восточно-Сибирское.
Выделенные при анализе признаки сходства внутри каждой группы определяются, по-видимому, сходством особенностей глобального атмосферного переноса и атмосферных выпадений техногенных радионуклидов.
Основным фактором, формирующим различия между группами в уровнях радиационной загрязненности, является глобальный трансокеанический перенос атлантических вод, содержащих радионуклиды. Влияние данного фактора более всего выражено в Баренцевом и Карском морях, за пределами этих морей его влияние ослабевает.
По данным гидрологических исследований атлантические воды в море Лаптевых распространяются лишь в глубоководной части как глубинные и очень слабо воздействуют на шельфовую часть моря (Пут й а1., 1998а,Ь). В Восточно-Сибирском море их прямое проникновение очень ограничено. Вывод подтверждается также результатами статистического анализа распределения природных радионуклидов в этих морях.
Заключение. Показаны и проанализированы концептуальные процессы, определяющие формирование современного радиоэкологического облика российских арктических морей - области инновационного развития.
Установлено, что объемная активность техногенных радионуклидов в водной среде в последнее десятилетие стабильно находится на низком
уровне. Это обусловлено влиянием на моря общих для Арктики глобальных источников радиоактивного загрязнения. Из них наиболее значимы атмосферные выпадения и трансокеанический перенос.
Концентрации 137Cs в воде Баренцева и Карского морей достоверно отличаются от таковых в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском. Это отличие определяется значительным поступлением атлантических вод в моря западного сектора Арктики и их слабым притоком в восточноарктические моря.
Показаны региональные и локальные закономерности распределения радионуклидов в среде полярных морей в условиях перспективного освоения их ресурсов и развития транспортной инфраструктуры.
Работа выполнена по теме "Радиоактивное загрязнение и вторичные источники антропогенных изотопов в морях Северного Ледовитого океана на рубеже XX-XXI веков" (№ госрегистрации АААА-А18-118030690062-0) в рамках государственного задания (№ 18-05-60249), а также при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.
Литература
Вакуловский С.М., Никитин А.И., Чумичев В.Б. Загрязнение Белого моря радиоактивными отходами западноевропейских стран // Атомная энергия. 1988. Т. 65, вып. 1. С. 66-67.
Изменения состояния донных отложений Енисейского залива / А.Ю. Мирошников, М.В. Флинт, Е.О. Дубинина, Э.Э. Асадулин, С.А. Щука, А.А. Усачева // Докл. РАН. 2018. Т. 483, № 6. С. 671-674.
Ильин Г.В., Усягина И.С., Касаткина Н.Е. Геоэкологическое состояние среды морей российского сектора Арктики в условиях современных техногенных нагрузок // Вестн. Кольского науч. центра РАН. 2015. № 2. С. 82-93.
Матишов Д.Г., Матишов Г.Г. Радиационная экологическая океанология. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2001. 418 с.
Оценка потоков 13^s и 90Sr в Баренцевом море / Г.Г. Матишов, Д.Г. Матишов, И.С. Усягина, Н.Е. Касаткина, Е.В. Павельская // Докл. РАН. 2011. Т. 439, № 6. С. 822-827.
Радиоэкологические исследования на севере архипелага Новая Земля / А.Ю. Мирошников, Н.П. Лаверов, Р.А. Чернов, А.В. Кудиков, А.А. Усачева, И.Н. Семенков, Р.А. Алиев, Э.Э. Асадулин, М.В. Гаврило // Океанология. 2017. Т. 57, № 1. С. 227-237.
Ilyin G.V., Luchtta A., Ponitz P. Comparative description of the oxygen regimes in the waters of the continental slopes in the Barents Sea and the Laptev Sea // Berichte zur Polarforschung. 1998a. № 287. P. 19-30.
Ilyin G.V., Schekaturina T.L., Petrov V.S. Oil hydrocarbons in the Laptev Sea bottom sediments // Berichte zur Polarforschung. 1998b. № 287. P. 30-40.
Monitoring the environmental contamination of Kara Sea and shallow bays of Novaya Zemlya / A.V. Travkina, T.A. Goryachenkova, A.P. Borisov, G.Y. Solovieva, A.N. Ligaev, A.P. Novikov // J. Radioanal Nucl Chem. 2017. Vol. 311. P. 1673-1680. Doi: 10.1007/s10967-016-5163-0
DOI: 10.37614/2307-5252.2020.11.4.014 УДК 574
А.А. Шавыкин, А.Н. Карнатов
Мурманский морской биологический институт РАН, г. Мурманск, Россия
РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТ УЯЗВИМОСТИ ПРИБРЕЖНО-
МОРСКИХ ЗОН ОТ НЕФТИ: ПРОБЛЕМЫ, РЕШЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ
Аннотация
Карты уязвимости прибрежно-морских зон от нефти, включенные в планы ликвидации разливов, позволяют минимизировать ущерб от самих разливов и операций по их ликвидации. Существующие российские и зарубежные методы построения карт не совсем корректны, поскольку основаны на расчетах с использованием порядковых величин, что недопустимо. При отказе от рангов возникают некоторые проблемы: выбор единых единиц измерения плотности распределения биоты; оценка коэффициентов уязвимости биоты, обитающей в толще воды или на ее поверхности. Даны возможные решения этих и других проблем. Обсуждается принятие единой российской методики построения карт уязвимости.
Ключевые слова: ликвидация разливов нефти, карты уязвимости, методика построения карт уязвимости, Кольский залив.
A.A. Shavykin, A.N. Karnatov
Murmansk Marine Biological Institute RAS, Murmansk, Russia
DEVELOPMENT AND USE OF VULNERABILITY MAPS FOR SEA COASTAL
ZONES FROM OIL: PROBLEMS, SOLUTIONS, PROSPECTS
Abstract
Sea-coastal vulnerability maps to oil included in oil spill response plans minimize damage from spills and response operations themselves. Russian and foreign existing methods for constructing maps are not completely correct, since they are based on calculations using ordinal values, which is unacceptable. There are some problems in case of refusal from ranks: selection of uniform units for measuring density of biota distribution; assessment of vulnerability coefficients for biota living in the water column or on its surface. Possible solutions of these and other problems are given. The adoption of a unified Russian method of vulnerability mapping is discussed.
Keywords: oil spill response, vulnerability maps, vulnerability mapping method, Kola Bay.
