ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 3, с. 380-388
= ХИМИЯ МОРЯ
УДК 551.464.7
АНТРОПОГЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ И РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ В ЯПОНСКОМ МОРЕ
© 2004 г. М. М. Доманов1, В. В. Кобылянский2, А. И. Свининников3, Е. Г. Водяная1,
М. В. Владимиров4, О. Л. Кузнецов4
1Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 2Московское конструкторское бюро "Электрон", Москва 3Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН, Владивосток 4Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Москва Поступила в редакцию 09.06.2003 г., после доработки 16.09.2003 г.
В экспедиции на НИС "Павел Гордиенко" (сентябрь 2002 г.) в Японском море выполнено исследование современного уровня радиоактивного загрязнения морской среды в местах захоронения радиоактивных отходов. Концентрация 137С$, одного из наиболее радиоэкологически важных радионуклидов, в придонном слое морской воды и в донных осадках была низкой и составляла - 2.817.2 Бк/м3 и 3.2-27.2 Бк/кг сухого веса осадка, соответственно. Эти значения мало отличаются от уровня концентраций радионуклида, обусловленного глобальными выпадениями в северо-западной части Тихого океана. Результаты измерений сопоставлены с данными Международной японско-корейско-российской экспедиции, работавшей в том же районе Японского моря в 1994 г.
ВВЕДЕНИЕ
Систематичекий контроль за состоянием морских захоронений радиоактивных веществ в Российском секторе Японского моря является частью программы ведения реестра подводных потенциально опасных объектов Российской Федерации. С целью оценки радиоэкологичекой ситуации в этом районе в предыдущие годы были выполнены несколько экспедиций (в том числе международных) в районы захоронений на акваториях морей Дальнего Востока [2, 7]. Совместная Японско-корейско-российская экспедиция 1994 г. на НИС "Океан" с участием специалистов МАГАТЕ обследовала северо-западную часть Японского моря и получила данные о содержании антропогенных радионуклидов (137С$, 90Бг, 239 + 240Ри и 238Ри) в воде и донных осадках как в местах захоронений, так и за пределами таких районов [7].
Целью настоящей работы было иссследование распределения 137С$, 90Бг в поверхностном и придонном слое воды, а также в осадках северо-западной части Японского моря для уточнения ра-диоэкологичекой ситуации и оценки ее изменений в этом районе.
ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА И МЕТОДИКА РАБОТЫ
Основными источниками поступления радионуклидов в экосистему Японского моря являются
глобальные радиоактивные выпадения и множественные источники местных радиоактивных сбросов [7, 5]. Кроме этого поступление радионуклидов обусловлено прямыми атмосферными выпадениями после аварии в Чернобыле, смывом этих выпадений со стоком рек и привносом радионуклидов морскими течениями из соседних регионов. Вклад каждого из этих источников в формирование радиоэкологической ситуации в регионе различен и специфичен, поскольку композиция радионуклидов генетически связана с первичным процессом их генерации. При этом создается сложная мозаичная структура поля радиоактивности с резкими концентрационными градиентами. В такой ситуации для оценки радиоэкологичекой ситуации необходимы не только средние данные об уровне концентраций, но и учет возможности появления пиковых концентраций радионуклидов.
Исследования проведены на НИС "Павел Гордиенко" в период 6-18 сентября 2002 г. в северозападной части Японского моря на трех полигонах, положение которых совпадало с районами, ранее обследованными в период совместной Японско-корейско-российской экспедиции 1994 г. на НИС "Океан" (см. рис. 1).
На полигонах предварительно осуществлялся подробный эхолотный промер рельефа дна. Координаты места определялись с помощью спутниковой навигационной 12-канальной системы вРБ-Ш компании вАЯМ^. Измерение глубины и отражательной способности дна осуществля-
Рис. 1. Схема работ НИС "Павел Гордиенко" в 53-м рейсе.
лось с использованием судового эхолота "Элас-3" с рабочей частотой 100 кГц и аналого-цифрового преобразователя ЛА-н20-12. Для регистрации и обработки эхосигналов использовалось стандартное программное обеспечение: "Sound Forge", "Mat Lab", "MS Excel", а также пакет авторских программ.
Применение этой системы позволило получить подробную карту дна в районе работ с детальной характеристикой донных отложений. После построения предварительной батиметрической карты определяли координаты станции и осуществляли отбор проб морской воды из придонного слоя и проб донных отложений.
МЕТОДИКА ОТБОРА ПРИДОННЫХ ПРОБ МОРСКОЙ ВОДЫ И ДОННЫХ ОСАДКОВ
Выход на точку отбора проб придонной воды осуществляли по системе спутниковой навигации
(вР8-128 фирмы вАЯМ^) с точностью определения координат 10 м. Для измерения глубины использовали эхолот фирмы "ЕЬАС" ЬА2-4700.
Отбор проб воды проводили тремя 30-ти литровыми батометрами Нискина. После подъема на борт вода сливалась в два 50-ти литровых бака и подвергалась радиохимической обработке.
Отбор проб поверхностного слоя осадка проводили синхронно с отбором проб придонной воды в тех же точках. Пробы поверхностного слоя донных осадков отбирали дночерпателем "Ван Вин" и "Океан".
Для радиохимического анализа грунта из дно-черпателя отбирали верхний слой неповрежденного осадка толщиной 1-2 см и тефлоновым пробоотборником делали вырезку глубиной 14-17 см для послойной разделки на слои.
МЕТОДИКА РАДИОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРОБ МОРСКОЙ ВОДЫ И ОСАДКОВ
1. Совместное осаждение 90Sr, 137Cs и 134Cs в пробах морской воды проводили по методике, аналогичной методике, описанной в работе [3 ].
Концентраты, полученные совместным осаждением 90Sr в форме карбоната и 137Cs в форме двойного ферроцианида калия и цезия, обрабатывали разбавленной (1:3) соляной кислотой. При этом карбонат стронция полностью растворялся, и двойной ферроцианид калия и цезия отделялся фильтрованием. Измерение у-радиоактивности 137Cs выполняли в лаборатории Дозиметрии и радиоактивности окружающей среды Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с помощью гамма-спектрометра с детектором из сверхчистого германия GC-3020 с относительной эффективностью по линии 60Со (1.332 МэВ), равной 30%, с разрешением по этой линии 1.8 КэВ.
Использовалось программное обеспечение GENIE-400 PC. Предел обнаружения по 137Cs составляет ~0.2 Бк в пробе. Часть проб, имевших наиболее низкие концентрации по 137Cs, измеряли с помощью одноплатного гамма-спектрометра на базе процессора импульсных сигналов SBS-50MSc производства предприятия Грин Стар Технолоджиз. Число каналов преобразования 2048, 1024, 512, 256. В качестве датчика использовали стандартный сцинтилляционный блок детектирования гамма-излучения - БДЭГ-23 с кристаллом NaJ(Tl) размером 63x63 и ФЭУ-82. Энергетическое разрешение по гамма-линии 137Cs не более 11.5%.
К содержащим 90Sr растворам, полученным после соляно-кислой обработки концентратов и упаренным до меньших объемов (150-200 мл), добавлялся носитель иттрия (20 мг на пробу). После этого растворы нейтрализовались аммиаком. Выпадающий осадок гидроксида иттрия отделялся фильтрованием через мембранный фильтр с размером пор 0.45 мкм и переносился в стандартный флакон для жидкостно-сцинтилляционных измерений. Здесь осадок растворялся в разбавленной соляной кислоте. Затем дистиллированная вода добавлялась для сохранения в каждом флаконе постоянного объема (~20 мл). Флаконы помещались на конвейер жидкостно-сцинтилляционного спектрометра Tricarb 2700-TR (Packard), где они подвергались многократным измерениям активности по черенковскому излучению, возбуждаемому высокоэнергетическими бета-частицами, испускаемыми ядрами продукта распада 90Sr-90I.
2. Измерения у-радиоактивности проб донных осадков после высушивания и измельчения проводилось недеструктивно.
Аппаратура и программное обеспечение для измерения у-радиоактивности донных осадков были теми же, что и при измерении двойных фер-
роцианидов (см. выше). К пробам донных осадков добавляли носители (стабильный стронций и иттрий по 20 мг на пробу). Вскрытие донных осадков первоначально осуществлялось с помощью царской водки, затем добавляли разбавленную соляную кислоту, постепенно снижая ее концентрацию. Твердый остаток отделяли фильтрованием. Фильтрат нейтрализовали аммиаком первоначально до рН = 4.5-5 и отделяли большую часть гидроксида железа. Остальная часть гидроксида железа и гидроксид иттрия отделялись фильтрованием после добавления аммиака до рН > 8. Объем фильтрата, содержащего 90Бг, доводился до 20 мл, после чего он переносился в стандартный флакон для жидкостно-сцинтилля-цилонных измерений и измерялся, как описано выше. Концентрации 908г были близки к пределу обнаружения аппаратуры (~0.2 Бк на пробу).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В таблицах № 1 и № 2 приведены характеристики проб придонной воды и донных отложений, а в таблицах № 3 и № 4 даны результаты измерения концентраций цезия-137 и стронция-90 в отобранных пробах. На рис. 2 и 3 показан рельеф дна, полученный по результатам батиметрической съемки, и положение точек отбора проб на полигонах. Основная площадь полигона № 1 расположена между двумя субмеридионально вытянутыми хребтами и представляет собой широкую углубляющуюся к югу долину с аккумулятивным рельефом. Перепад глубин от тальвега долины до вершин с отметками 2350-1850 м, венчающих хребты, составляет 1300-800 м. Долина имеет корытообразную форму с более крутым восточным бортом. На севере долина сужается, она прослежена до границы полигона, где имеет глубину 3100 м. Хребет расположенной на северо-западе полигона горы отрогами опускается к югу от основной возвышенности, находящейся севернее района работ.
Полигон № 2 расположен в северо-западной части Центральной глубоководной котловины Японского моря у южного подножия подводной горы Тарасова. За исключением возвышенности в северо-западной части полигона, основная часть полигона имеет плоское дно с небольшими изменениями глубины. Фактически, это центральная, наиболее глубоководная часть Японского моря. Район исследования (северо-западная его часть) захватывает южные отроги западного хребта возвы
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.