CC BY
32НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №4 2012
УДК 574:539.1.04
О. А. Шарипова *
СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ
ОЗЕРА БАЛХАШ
РАДИОНУКЛИДЫ , ИЗОТОПЫ, ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ , ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО , ТИП ГРУНТА , КОЭФФИЦИ -ЕНТ ДИСКРИМИНАЦИИ
В данной статье приведены результаты радиологических исследований донных отложений озера Балхаш. Содержание техногенных радионуклидов зависит от физико-химических свойств грунтов, антропогенного воздействия на экосистему озера. В большей степени донные отложения водоема загрязнены радиостронцием.
Изучение радиоактивного фона донных отложений водоема имеет важное значение при оценке качества среды. Радиоактивное загрязнение донных отложений может оказывать существенное влияние на жизнедеятельность бентосных организмов, являющихся кормом рыб. Радионуклиды, благодаря своей большой проникающей способности, легко включаются в биологические процессы и, мигрируя по пищевым цепочкам, способствуют дополнительному облучению человека.
Радиоизотопы, попадая в водную среду, сорбируются взвесями и осаждаются, претерпевают радиоактивный распад, накапливаются водной биотой, в результате чего происходит самоочищение воды озера. Однако аккумуляция радиоактивных элементов в донных отложениях, приводящая к самоочищению воды, при определенных условиях вызывает ее вторичное загрязнение. Этому способствует ветровое перемешивание, вовлекающее верхний слой донных отложений в водную массу; физико-химические, биологические и микробиологические процессы на границе вода - донные отложения [5].
В настоящее время радиоактивному загрязнению водных экосистем посвящено много исследовательских работ отечественных и зару-
* Балхашский филиал ТОО КазНИИ рыбного хозяйсва, г. Балхаш
101
бежных ученых [1 ... 4]. Но для оз. Балхаш результаты радиологических исследований донных отложений публикуются впервые, что придает актуальность представленным материалам.
В данной работе в донных осадках определялись радионуклиды
естественного (40К (калий), 226Ка (радий), 2Ъ2ТН (торий)) и техногенного происхождения (137С^ (цезий) и 90(стронций)). Радиологические испытания проводились на спектрометрическом комплексе «Прогресс», согласно принятым методикам МИ К2 07.00.00303 - 07.00.00304.2004. Обследовались донные осадки отдельных участков по всей акватории водоема и для сравнения - грунты с береговой территории бухты Бертыс и городской зоны.
Изучение донных отложений как индикатора загрязнения водоема, прежде всего, основывается на исследовании пространственного распределения грунтов по гранулометрическому (механическому) составу. Типы грунтов обследованных участков оз. Балхаш представлены в табл. 1.
Таблица 1
Типы грунтов в отдельных районах оз. Балхаш
Станция Тип грунта
Бурыбайтал мелкоалевритовые илы
Устье р. Или алеврито-глинистые илы
Залив Майтан крупный алеврит, мелкозернистые пески
Центр IIгидрохим.района алеврито-глинистые илы
Залив Каракамыс мелкозернистые пески
Залив Сары-Шаган алеврито-глинистые илы
Залив Торангалык крупно-среднезернистые пески
Бухта Томар мелкоалевритовые илы, мелкозернистые пески
Бухта Бертыс крупно-среднезернистые пески
Ультарахты мелкозернистые пески
Река Каратал мелкозернистые пески
Река Лепсы мелкозернистые пески
Как видно из данных табл. 1, донные отложения исследуемых районов представлены, в основном, различными фракциями песчаных грунтов, а также алеврито-глинистыми и мелкоалевритовыми илами.
Результаты радиологических исследований донных осадков оз. Балхаш и прибрежных территорий города приведены в табл. 2.
Концентрации радиоизотопов естественного происхождения имеют большую вариабельность и не зависят от гранулометрического состава. Минимальное содержание радиоактивного калия 80,0.105 Бк/кг харак-102
терно для донных осаждений заливов Торангалык, Сары-Шаган и центральной части Западного Балхаша. Максимальные значения активности 40К 759...795 Бк/кг определены в донных отложениях залива Каракамыс и устьевых участках рек Или и Лепсы. Количество 226Ка в грунтах озера лежит в интервале 7,0.125 Бк/кг, 2Ъ2ТИ - в пределах 10,2.70,0 Бк/кг. Минимум значений активности этих элементов соответствует донным отложениям реки Лепсы. Максимум радия обнаружен в грунте бухты Бертыс и центральной части Западного Балхаша, тория - в районе Ультарахты.
Таблица 2
Содержание радионуклидов в донных отложениях оз. Балхаш и почвах города, Бк/кг
Станция 90 8т l31Cs 40 К 226Ка 232ГИ
Бурыбайтал 231 49,2 341 91,6 41,1
Устье р. Или 107 24,3 759 69,1 37,0
Залив Майтан 34 11,2 556 52,3 39,6
Центр. часть Западного Балхаша 148 23,0 97,0 118 31,2
Залив Каракамыс 107 20,8 759 69,1 33,1
Залив Сары-Шаган 195 36,1 105 68,0 11,0
Залив Торангалык 153 22,3 80,0 67,5 35,4
Бухта Томар 58,5 4,1 383 36,2 13,2
Бухта Бертыс 196 44,0 238 125 14,0
Ультарахты 256 23,6 193 24,3 70,0
Река Каратал 89,6 8,5 414 27,1 34,8
Река Лепсы 68,8 11,9 795 7,0 10,2
Набережная бухты Бертыс 106 18,7 542 71,0 38,4
Городская зона 132 7,2 524 73,8 42,2
Оседание радионуклидов техногенного характера зависит от многих факторов: содержания изотопов в водной среде, аккумулирующей способности грунта, подвижности самих радионуклидов, химических и биологических процессов, происходящих в водоеме. Результаты радиологических испытаний показали, что концентрация 137С^ и 908т в илах в 1,5.3 раза выше, чем в песках. Содержание радиостронция в иловых грунтах составляет 107.231 Бк/кг, в песчаных - 34.107 Бк/кг. Значения радиоактивности 137С^ находятся в илах в интервале 23.49 Бк/кг, в крупно-среднезернистых песках - 8.20,8 Бк/кг. Максимальное количество изотопов стронция и цезия обнаружены в грунтах районов, подверженных антропогенному влиянию промышленных предприятий и военных объектов: за-
103
лив Торангалык (153 и 22,3 Бк/кг), залив Сары-Шаган (195 и 36,1 Бк/кг), бухта Бертыс (196 и 44,0 Бк/кг), район Бурыбайтала (231 и 49,2 Бк/кг), Уль-тарахты (256 и 23,6 Бк/кг). Значения радиоактивности стронция и цезия в донных отложениях этих районов превышают аналогичные показатели, характерные для почв прибрежных территорий города (рис. 1).
А Бк/кг
Рис. 1. Количество радионуклидов в донных отложениях оз. Балхаш и почвах прибрежной городской зоны. 1 - 90¡г, 2 - 137Cs.
Для сравнения приведем данные радиологических исследований донных осадков Амурского залива (Японское море) [1]. В пробах донных отложений концентрация радионуклида 137С изменялась от 14,7 Бк/кг в илистых осадках до 2,2 Бк/кг в песчаных осадках. 90¡г зафиксирован в незначительных количествах 1,9 Бк/кг. Содержание 40К колебалось в интервале 430.690 Бк/кг и не зависело от гранулометрического состава донных осадков. Количество 226Ка и 232ТИ для илистых донных осадков находилось в диапазоне 22,0.37,0 Бк/кг и для песчаных грунтов -12.22 Бк/кг. Можно отметить, что более высокая степень загрязнения техногенными радионуклидами, особенно изотопом стронция, характерна для донных отложений озера Балхаш.
90 137
¡г и Cs являются химическими аналогами нерадиоактивных кальция и калия. В системе «вода - донные отложения» были рассчитаны
104
величины коэффициентов дискриминации для пар кальций/стронций-90 и калий/цезий-137, по которым можно предположить, какой элемент в большей степени аккумулируется грунтами [5]. Коэффициенты дискриминации для пары кальций/стронций-90 и калий/цезий-137 в донных осадках озера Балхаш > 1, что свидетельствует о более медленном переходе радиоизотопов из водной среды относительно их химических аналогов. Для пары 90¡г /137С коэффициенты дискриминации по всей обследованной акватории больше единицы, что указывает на преимущественную сорбцию грунтами радиостронция.
Корреляционная зависимость содержания радиоактивных элементов от минерального состава и органического вещества грунтов озера отображена с помощью коэффициентов корреляции в табл. 3.
Таблица 3
Коэффициенты корреляции для различных параметров грунтов оз. Балхаш
Компонент Органическое вещество Кальций Калий Минерализация
90 ¡г 0,71 0,77 - 0,80
l31Cs 0,74 - 0,77 0,79
Органическое вещество является важнейшим компонентом озерной седиментации и служит показателем условий осадконакопления [6]. Анализ полученных данных показал, что радионуклиды преимущественно накапливаются в донных отложениях, богатых органическим веществом (рис. 2). В заключении можно сделать следующие выводы:
1. Радионуклиды техногенного происхождения в большей степени накапливаются в илах, чем в песчаных осадках оз. Балхаш. Содержание естественных радиоизотопов не зависит от гранулометрического состава грунтов.
2. Коэффициенты дискриминации показали, что переход 90¡г и
137
Cs из водной среды в донные отложения озера происходит медленнее, чем их нерадиоактивных химических аналогов. Преимущественная сорбция грунтами оз. Балхаш характерна для стронция относительно цезия.
3. Интенсивнее аккумулируют радиоактивные элементы осадки водоема, богатые органическим веществом.
105
А
350 300 250 200 150 100 50
0
#
Я
•с1 ЛУ
еЯ
о/ Л*
е>
Я"
Я'
Рис. 2. Сравнительная характеристика радионуклидов и органического вещества в грунтах оз. Балхаш. 1 - 137С$ (Бк/кг), 2 - органическое вещество (мг/кг), 3 - 908т (Бк/кг).
4. Накопление 908т и 137С5 наблюдается в районах, подверженных антропогенному влиянию промышленных предприятий и военных объектов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борисенко Г.С. Содержание радионуклидов в прибрежных донных осадках Амурского залива (Японское море) // Фундаментальные исследования. - 2006. - № 8 - С. 26-27.
2. Есекин Б.К., Богачев В.П., Дускаев К.К. О состоянии окружающей среды в Республике Казахстан. - Алматы: 1998. - 140 с.
3. Куликова Е.В. Накопление радиоактивных изотопов в организмах рыб из водоемов Зайсан-Иртышского бассейна. // Гидрометеорология и экология. - 2011. - № 1. - С. 156 - 160.
4. Мухаметшина Л.Ф., Дерягин В.В., Левина С.Г., Сутягин А.А. Радионуклиды в основных компонентах некоторых озерных экосистем Во-
106
сточно-Уральского радиоактивного следа // Вестник Челябинского педагогического университета. - 2011. - № 2. - С. 124-132.
5. Сутягин А.А., Левина С.Г., Дерягин В.В., Мухаметшина Л.Ф. К вопросу о радиологическом состоянии некоторых озер средней и дальней зоны ВУРСа // Материалы Международной научной конференции по аналитической химии и экологии - Алматы. - 2010. - С. 75-78.
6. Шаухарбаева Д.С., Лопарева Т.Я. Роль отдельных факторов в формировании качества водной среды озера Балхаш // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 2007. - № 2. - С. 37-40.
Поступила 03.12.2012
О. А. Шарипова
БАЛХАШ КвЛШЩ ТYП ШвГШДЕП РАДИОНУКЛИДТЕРДЩ Ц¥РАМЫ
Берыген мацалада Балцаш колтщ тYп шогтдег1 радиологиялыц зерттеулертщ сараптамасы бертген.Техногенд1 радионуклидтердщ цурамы физикохимиялыц цасиет1не байланысты.Коб1несе тYп шогтдег1 ластану радиостронцимен корсетыген.
107
