УДК 504
О радиоактивности донных отложений Малого Севана
(Представлено чл.-кор. НАН РА А. А. Шагиняном 23/III 2004)
Озеро Севан - одно из самых крупных
высокогорных пресноводных озер мира. С 1933 г. воды озера используются для
ирригации и гидроэнергетики. Уровень воды в нем в настоящее время опустился на
18.6 м. Снижение уровня озера и усиление эрозионных процессов привели к
изменению биохимического состава вод и нарушению его устойчивого экологического
состояния. Началась эвтрофикация водоема.
Севанский бассейн и само озеро исследовались по многим научным
направлениям [1-10]. Нашей задачей являлось изучение радиоактивности донных
отложений озера и использование радионуклидов в качестве меток, с целью
исследования палеорадиоэкологических особенностей озера
Севан.
Отбор донных отложений произведен при
помощи трубки Гоина, установленной на катере, зафрахтованном для данной цели у
Гидрометслужбы Армении. Первая экспедиция состоялась в сентябре 2002 г. по
Малому Севану. Пробы были взяты в трех пунктах. Зафиксированы координаты точек и
глубина, с которой взяты пробы (табл. 1). После подъема и раскрытия трубок
сверху вниз брались образцы: в пунктах 1 и 2 каждые 10 см, в пункте 3 - каждые 5
см.
Обработка образцов донных отложений
проводилась в Лаборатории радиоэкологии ЦЭНИ НАН РА. Образцы были высушены при
70o С до постоянного веса и измельчены. Часть образцов была
транспортирована в США для палеоэкологических исследований. Остальная часть
оставлена в ЦЭНИ для проведения химических анализов и радиометрических
определений.
Измерения активностей
40К, 226Ra, 210Pb, 137Cs проведены
гамма-спектрометрическим методом в Департаментах океанографии Флоридского (ФГУ)
и Луизианского (ЛГУ) гос. университетов (США), в Лаборатории радиоэкологии ЦЭНИ
НАН РА, в Лаборатории охраны окружающей среды АрмАЭС, а также в Национальном
институте радиационной защиты (НИРЗ) (Чешская Республика).
Калий сравнительно
широко распространен в природе. Среднее содержание в земной коре - 2.6 %, а
радиоактивный изотоп 40К в естественной смеси изотопов калия
составляет 0.0119%. Период полураспада 40К - 1.13×109 лет.
Атомное отношение изотопов калия
40К/39К = 1/85000.
Концентрация 40К (табл. 3) в пункте 1 в среднем
несколько выше, чем в пункте 3. Надо отметить, что содержание калия в почвах
Севанского бассейна колеблется в пределах 247-372 Бк/кг. Как видим, концентрация
калия в донных отложениях находится в тех же пределах, что и в
почвах.
Радий. Радиоактивный изотоп 226Ra - один из дочерних продуктов распада
238U, имеет период полураспада 1620 лет. При распаде испускает a-частицы (94.3%) и g-излучение
(5.7%). Содержание в почве составляет 1×10-10 вес.%.
Концентрация 226Ra в донных отложениях пунктов 1, 2, 3
(табл. 2, 3) находится в пределах одного порядка - 55-22.6 Бк/кг. Содержание Ra
в пункте 1 несколько выше, чем в других. По слоям отмечаются небольшие различия.
В верхних слоях содержание Ra выше, с глубиной несколько
уменьшается.
Надо отметить, что содержание Ra
в почвах Севанского бассейна колеблется в пределах 36-77 Бк/кг, в среднем 56
Бк/кг [8], т.е. находится в тех же пределах, что и в донных отложениях
озера.
Несмотря на различия в количественных
показателях, полученных разными лабораториями, отмечается общая закономерность -
содержание К и Ra относительно равномерно распределено по всей глубине колонок,
несколько снижаясь с глубиной.
Радионуклид 210Pb (период полураспада 22.3 года)
относится к классу как воздушных, так и водных мигрантов. В воздушной среде
передвижение 210Pb связано с миграцией его материнского радионуклида
222Rn - радона. 210Pb достаточно быстро оседает на
аэрозоли и пылевые частицы, находящиеся в воздухе. Некоторая доля этого
радионуклида в адсорбированной форме выпадает на земную поверхность с
атмосферными осадками. В природных водах 210Pb перемещается в
основном с твердыми взвешенными частицами в виде коллоидов [9]. Некоторые авторы
считают, что определенное количество 210Pb присутствует в атмосфере в
результате испытаний ядерного оружия [10].
Приведенные в табл. 3 и на рис. 1 данные
показывают, что 210Pb концентрируется в поверхностных слоях донных
отложений (0-20-30 см), глубже концентрация 210Pb мала. Это указывает
на то, что выпадение 210Pb происходит в основном с атмосферными
осадками. Глубже его содержание связано с 226Ra. Это очень четко
видно на графиках (рис. 1). Как видим, начиная примерно с глубины 30 см
концентрация 210Pb изменяется параллельно концентрации
226Ra. При распаде радия образуется радон, который, распадаясь,
образует 210Pb.
Цезий (природный)
относится к группе малоподвижных элементов, со сравнительно низкой миграционной
способностью.
|
Рис. 1. Концентрация 226Ra и 210Pb в донных
отложениях М. Севана. Департаменты океанографии
Флоридского и Луизианского гос.
университетов.
Радионуклид 137Cs (период полураспада 30.5 года) при выпадении с атмосферными осадками на целинных почвах закрепляется в поверхностном 0-5 см слое. В пахотных почвах он перемешивается и закрепляется на глубину пахотного слоя. В растения 137Cs поступает в основном внекорневым путем [7]. 137Cs считатся одним из наиболее опасных продуктов ядерных испытаний. Концентрации 137Cs в донных отложениях Малого Севана показаны в табл. 2, 3 и на рис. 2, 3. Проведенные в различных лабораториях измерения выявили колебания в количественных показателях. Однако при этом прослеживается четкая закономерность - 137Cs накапливается в верхнем 0-40-50 см слое отложений. Глубже он не обнаруживается. Следовательно, наличие 137Cs зафиксировано в донных отложениях под толщей воды на глубине до 60 м.
|
Таким образом, в результате
палеорадиоэкологического исследования донных отложений Малого Севана определены
концентрации естественных и искусственных радионуклидов 40K,
210Pb, 226Ra, 137Cs.
226Ra и 40K
распределены равномерно на глубину колонок (1.15-0.5 м). Их концентрации
сопоставимы с содержанием в почвах Севанского бассейна.
|
210Pb концентрируется в основном в
верхних слоях отложений (0-30 см), глубже его содержание значительно уменьшается
и распределяется параллельно содержанию 226Ra. 210Pb
благодаря короткому периоду полураспада в палеорадиоэкологии используется в
качестве метки для определения возрастов отложений. 137Cs - один из
наиболее опасных продуктов ядерных испытаний. Как показали измерения, он
обнаруживается в верхних слоях донных отложений (0-50 см). Это означает, что
137Cs должен также содержаться в воде озера, водных растениях и живых
организмах (рыбе, раках, моллюсках). Если мы примем, что содержание
137Cs в слое 0-50 см отложений в 2002 г. составляло 200 Бк/кг, то при
отсутствии в дальнейшем новых поступлений примерно к 2300 г. 137Cs
почти полностью распадется.
Настоящее
исследование осуществлено благодаря гранту N058 - 02/ CRDF 12003 Национального
Фонда Науки и Передовых Технологий (NFSAT) и Гражданского Фонда Науки и Развития
(CDRF)
Центр эколого-ноосферных исследований НАН РА
1. Александрян В. В., Баграмян
Г. А., Чилингарян Л. А. В сб.: Экологические проблемы озера Севан.
Ереван. 1993. С. 50.
2. Оганесян Р. О. В сб.: Экологические проблемы озера Севан.
Ереван. 1993. С. 46.
3. Бассейн
озера Севан (Гокча). Под ред. академика Ф. Ю. Левинсон-Лессинга. Изд-во АН СССР.
1933.
4. Капланян П. М.,
Галстян А. Р., Григорян А. А., Карапетян А. И., Эксузян Ц. О. Геохимия природных вод бассейна озера Севан. Ереван. Изд-во НАН РА.
1997.
5. Сатиан М. А.,
Чилингарян Г. В. Геология Севана. Ереван. Изд-во НАН РА. 1994. 182
с.
6. Давтян Г. С., Ананян В.
Л. Исследования радиоактивности почв Армянской ССР (1958-1960).
Ереван. 1963. 61 с.
7. Ананян
В. Л., Степанян Э. К. Особенности миграции 90Sr,
137Cs в системе почва-растение в Республике Армения. Деп. в АрмНИИНТИ
10.11.1993. N36.-АР93. 126 с.
8. Ананян В. Л. - Изв. АН АрмССР. Науки о Земле. 1989. Т. 13.
N2. С. 41.
9. Дричко В. Ф. -
Итоги науки и техники. Радиационная биология. Т. 4. М. 1983. С.
66.
10. Моисеев А. А., Иванов
В. И. - Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. М. 1974.
83 c.