научная статья по теме ДИНАМИКА РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕСНОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ, ПОДВЕРЖЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В ГРАНИЦАХ НАБЛЮДАЕМОЙ ЗОНЫ Биология

Текст научной статьи на тему «ДИНАМИКА РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕСНОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ, ПОДВЕРЖЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В ГРАНИЦАХ НАБЛЮДАЕМОЙ ЗОНЫ»

РАДИОЭКОЛОГИЯ

УДК 574::539.1.04:34.49.23:614.73:76.33.39

ДИНАМИКА РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРЕСНОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ, ПОДВЕРЖЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В ГРАНИЦАХ

НАБЛЮДАЕМОЙ ЗОНЫ © 2015 г. А. В. Трапезников*, В. Н. Трапезникова, А. В. Коржавин

Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург

Представлены результаты радиоэкологического исследования шести малых рек, расположенных в зоне наблюдения Белоярской АЭС (БАЭС) и водоема-охладителя атомной станции. Определялась активность 21 радионуклида, а также суммарная а- и в-активность в основных компонентах водных экосистем. Показано, что после вывода из эксплуатации I и II блоков БАЭС содержание 60Со и 137С8 в воде, донных отложениях, ихтиофауне и макрофитах Белоярского водохранилища снизилось в десятки и сотни раз. Фундаментальное значение данного факта заключается в том, что в большом временном диапазоне работают как механизмы самоочищения водной экосистемы от радионуклидов за счет распада радиоактивных веществ, так и механизмы перераспределения радионуклидов из воды в другие компоненты, прежде всего, в донные отложения. Из шести малых рек максимальные уровни содержания радиоактивных веществ отмечены в р. Ольховке, которая в течение ряда лет была подвержена сбросам слаборадиоактивных вод с Белоярской АЭС. В остальных пяти исследованных реках после 47-летнего периода эксплуатации БАЭС содержание радионуклидов в основных компонентах водных экосистем соответствует уровню регионального фона.

Водоем-охладитель АЭС, многолетняя динамика, накопление радионуклидов, вода, ихтиофауна, донные отложения, макрофиты.

БО1: 10.7868/80869803115020150

Современное развитие энергетики страны невозможно без дальнейшего усиления роли атомной отрасли. Однако при проектировании и строительстве атомных электростанций, вводе новых энергоблоков особенно остро встают вопросы экологической безопасности. И связано это с тем, что в процессе эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла произошел ряд техногенных катастроф, которые сопровождались бесконтрольным выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду и загрязнением обширных территорий. Здесь прежде всего следует отметить две крупные аварии, произошедшие на атомных электростанциях: в 1986 г. на Чернобыльской АЭС и в 2011 г. - на АЭС "Фукусима-1" в Японии. В Уральском регионе наиболее известны три значительных ядерных инцидента, произошедших на Производственном объединении "Маяк": прямой сброс жидких радиоактивных отходов в период 1949-1951 гг. в р. Теча, общей активностью 1017 Бк. Аварийная ситуация 1957 г. — взрыв емкости-хранилища радиоактивных отходов. Об-

* Адресат для корреспонденции: 624250 г. Заречный, Свердловская обл., а/я 18; тел.: 8 (34377) 3-28-20; факс: 8 (34377) 3-20-70; e-mail: bfs_zar@mail.ru.

щая площадь загрязненной территории в границах 3.7 ГБк/км2 (0.1 Ки/км2) по 908г составила 23000 км2, из которых около 1000 км2 — с плотностью загрязнения 74 ГБк/км2 (2 Ки/км2). Аварийная ситуация 1967 г. — ветровая эрозия с берегов оз. Карачай. Площадь следа, ограниченного изолинией 3.7 ГБк/км2 (0.1 Ки/км2) по 908г, составляла 1800 км2 [1]. В связи с этим объективная информация о результатах проведения многолетнего радиоэкологического мониторинга ряда водных экосистем, подверженных длительному воздействию Белоярской атомной электростанции, приобретает особую значимость.

В 2014 г. исполнилось 50 лет со дня пуска первенца советской промышленной атомной энергетики — Белоярской АЭС им. И.В. Курчатова. Бе-лоярская атомная электростанция (БАЭС) расположена в Свердловской обл. вблизи таких крупных городов как Екатеринбург и Асбест. Расстояние от областного центра составляет около 60 км. Первый энергоблок с канальным водогра-фитовым реактором на тепловых нейтронах АМБ-100 был введен в эксплуатацию в 1964 г., второй - АМБ-200 - в 1967 г. В 1980 г. был пущен третий энергоблок на быстрых нейтронах

БН-600. К 1989 г. первые два блока были выведены из эксплуатации; в настоящее время функционирует только третий энергоблок. В качестве водоема-охладителя АЭС используется Белоярское водохранилище, которое было образовано в 1959—1963 гг. путем зарегулирования русла р. Пышмы в 75 км от ее истока. Протяженность водоема примерно 20 км, ширина — до 3 км. Зеркало водохранилища имеет площадь 47 км2 [2]. В настоящее время водоем-охладитель можно охарактеризовать как гидрокарбонатно-кальциевый со средней степенью минерализации и нормальным кислородным режимом. Гидрохимический состав воды довольно однороден по всему водохранилищу, включая район сброса подогретых вод [3].

Поступление радиоактивных веществ от БАЭС во внешнюю среду происходит воздушным (через вентиляционные трубы, в виде принудительного выхлопа пара из барботеров) и водным путем. Кроме воздушных выбросов атомные станции, как правило, производят жидкие сбросы, которые поступают в водные экосистемы. В случае Бе-лоярской АЭС таковыми являются водоем-охладитель и Ольховская болотно-речная экосистема. В Белоярское водохранилище от АЭС открываются три канала: первый — промливневый канал (ПЛК); второй — сбросной канал, в который поступают подогретые воды, прошедшие систему охлаждения АЭС; третий — обводной канал, дренирующий территорию вокруг АЭС. Ольховская болото-речная экосистема длительное время используется атомной станцией для сброса слаборадиоактивных дебалансных вод (рис. 1).

Как и любая АЭС, Белоярская атомная станция является потенциальным источником загрязнения окружающей среды. Важно понять, какое влияние оказала многолетняя работа БАЭС на уровни содержания радионуклидов в основных компонентах ряда водных экосистем (в том числе и Белоярского водохранилища), находящихся в зоне наблюдения атомной станции, за столь длительный промежуток времени. Имеющаяся информация по радиоактивному загрязнению водных биогеоценозов вблизи действующих АЭС [4— 9], как правило, представлена данными за один год или несколько лет. В настоящей работе впервые приведены результаты радиоэкологических исследований водоема-охладителя Белоярской атомной станции за более чем 20-летний период.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Объектами исследования служили шесть небольших рек, находящихся на территории зоны

наблюдения, расположенной в радиусе 15 км от Белоярской АЭС, а также сам водоем-охладитель. В качестве материала исследования были использованы вода, донные отложения, ихтиофауна, макрофиты, а также пойменные почвы (для рек).

Отбор воды проводили в соответствии с ГОСТ 51592-2000 [10] в двух повторностях по 200 литров каждая. В лабораторных условиях пробы выпаривали до сухого остатка. Образцы донных отложений отбирали в соответствии с ГОСТ 17.1.5.01-80 [11] с помощью специального пробоотборника с площадью сечения 38.5 см2 до глубины 20—30 см.

Образцы почв и донных отложений высушивали, растирали, а затем озоляли при температуре 450°С в течение 6 ч для удаления органической составляющей, взвешивали и загружали в измерительные кюветы.

Макрофиты (элодея (Elodea canadensis), рдест гребенчатый (Potаmogeton pectinatus L.), рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfoliatus L.), роголистник темнозеленый (Ceratophyllum demer-sum), ряска малая (Lemna minor L.), кладофора (Cladophora glomerata (L.) Kütz) отбирали в трех повторностях по 3—5 кг сырой массы на повтор-ность. Растения отмывали от поверхностного загрязнения, взвешивали и высушивали до воздушно-сухого состояния, после чего озоляли в муфельной печи при t = 450°С.

Рыбу: плотва (Rutilus rutilus), щука (Esox lucius), окунь (Perca fluviatilis) отлавливали сетями в трех повторностях по 3 кг сырой массы на пробу, на которую приходилось 30 особей плотвы, 3 щуки, 20 окуней. Тушки рыб (без внутренних органов) подсушивали и озоляли при t = 450°С в муфельной печи.

В природных образцах были оценены уровни содержания широкого спектра радионуклидов (в том числе и тех, что не были определены ранее): 14C, 60Со, 90Sr, 134Cs, 137Cs, 210Pb, 214Pb, 210Po, 214Po, 214Bi, 222Rn, 226Ra, 228Ra, 228Th, 230Th, 232Th, 234U, 238U, 238Pu, 239,240Pu, 241Am, а также суммарная а- и p- активность.

Для определения содержания у-излучающих радионуклидов в образцах окружающей среды использовали инструментальные методы. Измерения проводили на низкофоновом полупроводниковом гамма-спектрометре фирмы "Ortec" (США) с коаксильной детекторной системой на базе высокоочищенного германия (HPGe) с эффективностью 40% при ошибке измерения не более 15% и нижнем пределе обнаружения 137Cs 1 Бк/кг.

Определение 90Sr в образцах с низкой активностью проводили после радиохимической обработки с выделением химически чистого осадка

Рис. 1. Схема Белоярского водохранилища: 1 — Белоярская АЭС, 2 — Биофизическая станция, 3 — сбросной канал, 4 — водозаборный канал, 5 — Промливневый канал, 6 — обводной канал.

Границы зон:

---санитарно-защитной

• - наблюдаемой

оксалата стронция, его высушивания, прокаливания, взвешивания и измерения р-активности на малофоновой установке УМФ-2000 с нижним пределом обнаружения 0.4 Бк/кг и статистической ошибкой измерения не более 10%.

Для определения содержания изотопов плутония в пробах почвы и воды использовали методику, разработанную сотрудниками RIS0 National Laboratory (Дания) [12]. Определение изотопного состава полученного образца проводили на многоканальном альфа-спектрометре фирмы "Ortec" (США) с поверхностно-барьерными детекторами и программным обеспечением "Alpha Vision-32". Ошибка счета не превышала 10%, а нижний предел определения составлял 0.01 Бк/кг.

Во всех случаях расчет количественного содержания радионуклидов в водных растениях, почвах и донных отложениях производили на сухую массу, а для образцов ихтиофауны — на сырую массу.

Достоверность результатов достигалась параллельным отбором и исследованием всех образцов природных сред в 2—3 повторностях. Статистическая обработка результатов заключалась в определении среднеарифметического значения и стандартного отклонения среднего арифметического. Результаты, в случае необходимости, обрабатывали с помощью ¿-критерия и другими общепринятыми способами. Разницу показателей считали до

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»