ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 460, № 6, с. 716-721
= ГЕОГРАФИЯ =
УДК 504.054(262.54):546.36*137
ДИНАМИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АЗОВСКОГО МОРЯ ИЗОТОПОМ 137Сэ В 1966-2013 гг. © 2015 г. Академик РАН Г. Г. Матишов, И. С. Усягина, В. В. Польшин
Поступило 07.07.2014 г.
БО1: 10.7868/80869565215060237
Актуальность исследования радиоактивности Азовского моря определяется наличием потенциальных источников загрязнения — атомных электростанций (АЭС), расположенных на берегах р. Дон. Регулярные наблюдения в процессе работы Воронежской (с 1964 г.) и Ростовской (с 2001 г.) АЭС не выявили значительных изменений в радиационной обстановке региона, уровень среднегодовой объемной активности 137Сз в воздухе г. Цимлянск имел тенденцию к снижению [1]. Только в мае—июне 2011 г. в районе Ростовской АЭС наблюдали повышение концентрации 137Сз и 134Сб в приземном слое воздуха. Исследования показали, что изотопы цезия поступили в атмосферу не от Ростовской АЭС, а в результате выбросов техногенных радионуклидов после аварии планетарного масштаба на АЭС "Фукусима-1", произошедшей 11 марта 2011 г. В 2012 г. содержание 137Сз в воздухе снизилось до уровня предыдущего года [2]. В этой связи назрела необходимость изучения современного радиоактивного загрязнения Азовского моря и выявления тенденции многолетней изменчивости фона техногенных радионуклидов в акватории.
Мурманский морской биологический институт (ММБИ КНЦ РАН) с 1997 г. регулярно проводит комплексный анализ Азовского бассейна. С 2002 г. к исследованиям присоединился Южный научный центр (ЮНЦ РАН). В базе ЮНЦ РАН содержится обширный материал по радиоактивному загрязнению воды, грунта и морских организмов, а также данные гранулометрического анализа 300 проб донных отложений [3—5].
В настоящей работе обобщен архивный [6—8] и вновь полученный материал. Представлены новые сведения об уровнях 137Сз в донных отложениях в зависимости от гранулометрического состава осадков, а также изменчивость радиоактив-
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук E-mail: usjagina@mmbi.info
Институт аридных зон Южного научного центра Росийской Академии наук, Ростов-на-Дону
ного загрязнения Азовского моря в период с 1966 по 2013 г. (табл. 1, рис. 2).
Последние данные получены в 2005—2013 гг. в результате экспедиций в прибрежные и открытые части акватории на научно-исследовательских судах "Денеб", "Приморец" и "Профессор Панов". Для у-спектрометрического анализа отобраны пробы донных отложений на 20 станциях (рис. 1). Измерение активности 137Cs выполняли на портативном у-спектрометре InSpector-2000 ("Canberra Industries, Inc.", США). Для обработки спектров использовали базовое спектрометрическое программное обеспечение Genie-2000 ("Canberra Industries, Inc."). Активность 137Cs в донных отложениях (Бк/кг) рассчитывали на единицу сухой массы пробы.
Внутриматериковое Азовское море и его водосборный бассейн не имеют непосредственных источников поступления техногенных изотопов, однако с 1966 по 2005 г. в водоеме регистрировали высокие уровни радиоактивного загрязнения воды, донных отложений и биоты [4—9]. Загрязнение вод Азовского моря изотопом 137Cs в 1966— 1969 гг. в отдельных районах достигало 192 Бк/м3. В 1970—1973 гг. регистрировали от 7.4 до 151.7 Бк/м3 137Cs [6]. К концу 1985 г. концентрация 137Cs снизилась до 2.2 Бк/м3 [10]. После Чернобыльской аварии в результате атмосферных осадков и вымывания изотопов с площади водосбора содержание искусственных радионуклидов в море резко возросло. Активность 137Cs в воде в 1986 г. составила 22.2-148.1 Бк/м3. В 1987 г. загрязнение воды 137Cs оставалось высоким, в Таганрогском заливе наблюдалась наибольшая активность — 259.0 Бк/м3, а в районе Арабатской стрелки — наименьшая (7.4 Бк/м3). К 2001—2004 гг. активность 137Cs снизилась и изменялась в пределах 2.6—26.7 Бк/м3 [5]. Высокие уровни радионуклида наблюдались в Керченском проливе, что связано с поступлением обогащенных 137Cs вод из Черного моря. В центральной части Азовского моря в воде содержалось около 10 Бк/м3 137Cs.
ДИНАМИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АЗОВСКОГО МОРЯ
717
Таблица 1. Содержание 137С8 в воде и донных отложениях Азовского моря, 1966—2013 гг.
Среда Место отбора проб 1966— 1969 гг. 1970 г.— апрель 1986 г. 1986 г. (июнь—декабрь) 1987 — 1990 гг. 1991— 1999 гг. 2000— 2009 гг.
Вода, Откры- 7.7— 7.4—151.7 22.2—148.1 [11] 7.4— 110.0 [11] 0.2—14.4 <0.1—26.7
Бк/м3 тые части 192.4 [6] [6] 2.2 [11] [11]
При- — — 22.2 [4] Арабат- 11.1— район Бер- — —
брежье ская стрелка 110 [4] дянской косы
— — 148.1 [4] мыс Ка-зантип 259 [4] Таганрогский залив
Донные Откры- 1.7— 0.5—32.6 22.2—5 9.7 [11] 22.2— 264.5 [11] <0.6— <0.5—80.0
отложе- тые 159.1 [6] [6] 100.0 [4]
ния, части
Бк/кг При- — — 2—60 [4] — 0.4—20.3
сухой брежье
массы
2010-2013 гг.
<0.3-54.0
<0.314.7
Таганрогский залив
В Таганрогском заливе, воды которого опреснены стоком р. Дон, объемная активность 137С8 не превышала 5 Бк/м3. В дельте р. Дон регистрировали низкие значения 137С8 — до 2 Бк/м3 [5].
В Азовском море сорбционные процессы играют значительную роль в миграции искусствен-
ных радионуклидов. Процесс накопления 137С8 в Таганрогском заливе происходит в условиях смешения пресной и морской вод. Соленость воды изменяется от 0.15—5.0%о в кутовой части залива до 9—11% на выходе в открытое море. В зоне резко выраженного градиента термохалинной цир-
35° Г4^ ^
36°
37°
38°
39° в.д.
Азов 47°
с.ш.
46°
♦ 2012
+ 2008 * 2013
21.7
[] Удельная активность сб-137 в донных отложениях, Бк/кг
137
Рис. 1. Удельная активность С8 в донных отложениях Азовского моря, 2005—2013 гг. ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 460 № 6 2015
Удельная активность 137С8, Бк/кг 300
250
200 150 100 50
0
1965
1975
8 О
о о
е80
о 0
1985 1995
Годы
- 137,
2005
. 'I I
2015
Рис. 2. Динамика удельной активности С8 в донных отложениях Азовского моря, 1966—2013 гг.
куляции прослеживается прямая зависимость между соленостью и концентрацией 137С8 в воде. За пределами Таганрогского залива в результате сорбции 137Сб взвесью наблюдается уменьшение активности радионуклида в воде.
В донных отложениях Азовского моря накапливается больше антропогенных изотопов, чем в осадках из других морей, расположенных на Европейской территории России. Особенно заметны повышенные концентрации 137С8 [4]. Многолетняя динамика удельной активности 137С8 в донных отложениях Азовского моря в период с 1966 по 2013 г. представлена на рис. 2. Исследование вертикального распределения 137С8 в осадках позволило реконструировать процесс радиоактивного загрязнения Азовского моря. В грунтовой колонке из центральной части Азовского моря по мере уменьшения удельной активности 137Сб от поверхностного (71.6 ± 5.4 Бк/кг) до нижнего (1.0 ± 0.5 Бк/кг) слоя осадка обнаруживаются два пика. Первый пик (127 Бк/кг) в слое 4—6 см относится к максимуму радиоактивных атмосферных выпадений, выпавших на акваторию в результате аварийных выбросов Чернобыльской АЭС в 1986 г., а второй пик (88.4 Бк/кг) в слое 8— 10 см, вероятно, образован в период испытаний ядерного оружия в 1950—1960 гг. [4, 9]. После Чернобыльской аварии в 1986 г. в прибрежье Таганрогского залива регистрировалось от 2 до 60 Бк/кг 137Сб. Следующие два года характеризовались более высоким содержанием 137С8 в донных отложениях, которое изменялось от 22.2 до 264 Бк/кг. В 1987 г. средняя удельная активность 137С8 для моря в целом составляла 100.9 Бк/кг, а в 1988 — 74.0 Бк/кг
[9]. Исследования, проведенные в 1997—2000 гг., выявили снижение радиоактивного загрязнения осадков [11]. В восточной части бассейна (глубина 9—13 м) мелко- и крупноалевритовые осадки содержали 11—27 Бк/кг 137С8. Более высокие концентрации радиоактивного цезия (до 80 Бк/кг) отмечали в глинистых илах центральной, самой глубокой (13 м) части моря. В мелкоалевритовых осадках Темрюкского залива на глубинах 10—11 м содержалось от 30 до 80 Бк/кг 137С8. Закономерно, что в донных отложениях с содержанием пелито-вой фракции 93—95% концентрация 137С8 составляла 75—85 Бк/кг, а в осадках с долей пелитов до 10—20% накапливалось не более 20 Бк/кг 137С8. В восточной части Таганрогского залива загрязнение донного осадка 137С8 низкое (0.6—20 Бк/кг). В осевой ложбине дна залива мелкоалевритовые илы накапливали больше 137С8 (30—60 Бк/кг). Максимальное содержание (около 100 Бк/кг) отмечено в ложбине к востоку от косы Кривая. Аналогичное распределение 137С8 наблюдали в зоне влияния р. Кубань. Вблизи дельты содержание 137Сб составляло 27.9 Бк/кг, увеличиваясь по мере удаления от нее до 50-80 Бк/кг [4, 9]. В 2001-2004 гг. концентрация 137С8 изменялась в широком диапазоне от 0.4 до 80 Бк/кг. Наибольшая удельная активность (до 60-80 Бк/кг) характерна для глинистых и алевритово-глинистых осадков самой глубокой центральной части моря. Донные отложения Темрюкского залива в среднем содержали 35 Бк/кг 137Сб. В смешанных с ракушей песчани-сто-алевритово-глинистых осадках Керченского пролива удельная активность 137С8 составляла 16.4-46.3 Бк/кг [5].
Таблица 2. Гранулометрический состав и удельная активность 137Сз (М± т) в донных отложениях Азовского моря, 2005—2013 гг.
О
И £ К К
£
а\
Номер станции 137С8 Координаты Глубина моря Гранулометрический состав донных отложений, весовые проценты
Тип донных отложений Бк/кг с.ш. в.д. м Размер фракций, мм
>1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 <0.01
ст. 4 Панов-2013 Песок средне-мелкозернистый илистый <0.3 47°03'06" 39°03'06" 2 3.96 1.13 11.57 43.5 9.06 10.48 20.28
ст. 1 Денеб-2013 Смешанный тип осадка (песчано-алевритово-илистый) 0.9 + 0.3 47°02'26" 38°53'45" 5.2 1.43 0.47 3.52 26.8 12.34 19.46 36.01
ст. 2 Денеб-2013 Песок средне-мелкозернистый алевритово -илистый 0.6 + 0.3 47°00'35" 38°55'45" 3 0.98 1.18 16.71 47.6 3.10 7.73 22.73
ст. 3 Денеб-2013 Смешанный тип осадка (песчано-алевритово-илистый) 1.6 + 0.6 47°07'44" 38°45'11" 3.4 3.88 0.62 4.83 12.1 11.38 27.09 40.13
ст. 4 Денеб-2013 Суглинок тяжелый пылеватый (по поверхности сильно перемыт) <0.3 46°54'6
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.