ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 414, № 5, с. 660-662
= ГЕОХИМИЯ
УДК 550.4(470.1/25)
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СЕВЕРА ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ
© 2007 г. Е. Н. Борисенко, член-корреспондент В. И. Величкин, Т. А. Воробьева,
А. В. Евсеев, А. Ю. Мирошников
Поступило 28.12.2006 г.
Размещение и функционирование на Севере России предприятий, использующих атомную энергию для решения народнохозяйственных и оборонных задач, повлекло за собой загрязнение техногенными радионуклидами природной среды, которое выявлено в ряде локальных площадей указанного региона. Для выработки мер, обеспечивающих радиоэкологическую безопасность региона, и прогнозирования поведения искусственных радионуклидов в случае аварийных ситуаций на радиационноопасных объектах необходимо выявить условия распространения радионуклидов в тундровых и северотаежных ландшафтах, характерных для северного региона страны. С этой целью вблизи таких объектов проводятся радиационно-экологические обследования, включающие:
1) выявление и характеристику реальных и потенциальных источников радионуклидного загрязнения;
2) комплексное изучение соподчиненных ланд-шафтно-геохимических систем, природных и техногенных геохимических барьеров;
3) анализ распределения радионуклидов по компонентам геосистем, составление разномасштабных радиоэкологических карт.
Потребность в достоверной информации о пространственном распределении радионуклидов в природных ландшафтах определила необходимость организации работ по двум направлениям, отражающим различные уровни обобщения фактического материала:
1) на региональном уровне - проведение районирования территории Севера России по условиям миграции и аккумуляции искусственных радионуклидов на основе анализа геологических, геоморфологических и ландшафтно-геохимических
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
особенностей и составление соответствующей серии мелкомасштабных карт;
2) на локальном уровне - выявление особенностей распространения искусственных радионуклидов в северотаежных и тундровых экосистемах на основе ландшафтно-геохимического анализа территорий районов, которые находятся в зоне влияния крупных предприятий, использующих ядерно-радиационные технологии, и составление крупномасштабных карт радиационного загрязнения. Проведенные полевые исследования и определение уровня концентрации искусственных радионуклидов в пределах тундровых и северотаежных ландшафтов показали достаточно пеструю картину их распространения, но аномально высокие концентрации радиоактивных загрязнителей в ландшафтах суши не установлены. Содержания в почвах цезия-137 на исследуемой территории не превышают 5-10 Бк/кг и лишь вблизи отдельных объектов его концентрации достигают 100 Бк/кг, в единичных случаях 150160 Бк/кг, что в любом случае значительно ниже экологически опасных величин.
Методика проведения исследований на региональном уровне разрабатывалась на примере территории Мурманской области, для которой характерно весьма пестрое распределение ландшафтов с разными геохимическими характеристиками, что обусловлено сложной геолого-тектонической структурой Кольского полуострова, различным характером расчлененности рельефа в его западной и восточной частях, разнообразием гидрографических, гидрологических и ландшафтных особенностей. В связи с этим была создана серия карт, отражающих влияние названных факторов на перераспределение искусственных радионуклидов, накапливающихся на поверхности, их миграцию и концентрирование в ландшафтах [1]. На основе этих данных выделены районы с различными условиями перераспределения радионуклидов.
В основу эколого-геохимического районирования положено представление о геохимических аренах - территориях водосборных речных систем и озер, определяющих распределение за-
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СЕВЕРА
661
грязняющих веществ, мигрирующих в поверхностных водах внутри арены, и возможность выноса загрязнителей за пределы арены или аккумуляцию внутри нее. Особенности бассейновой организации территории в совокупности с геолого-геоморфологическими и биоклиматическими факторами придают специфику местным геохимическим ландшафтам, определяющую характер переноса и накопления вещества и энергии в пределах водосборных бассейнов и в том числе особенности перераспределения искусственных радионуклидов.
Для выделения геохимических арен с различной потенциальной возможностью накопления или выноса вещества была определена структура бассейнов по водосборным площадям разного порядка на основе Хортон-анализа [6], признанной системы Стралера-Философова [5] и учения о морфологическом строении речных бассейнов Ю.Г. Симонова [3, 4].
Проведенный анализ водосборных бассейнов рек и озер на Кольском полуострове позволил выделить три основные группы геохимических арен - открытые, полузакрытые и закрытые (замкнутые). Открытые арены, включающие водосборные бассейны рек, характеризуются преобладанием процессов интенсивного выноса мигрирующих веществ за пределы их территории. Реки имеют значительный продольный уклон, небольшое разветвление русел, непосредственный выход в морские акватории. Полузакрытые арены объединяют водосборные бассейны с преобладанием процессов замедленного транзита мигрирующих веществ и частичного осаждения их внутри арены. Реки этих арен характеризуются большой протяженностью, высокой разветвленностью русел, замедленным течением и не все имеют непосредственный выход к морю. Закрытые арены включают водосборные бассейны рек и озер с резким преобладанием процессов осаждения из поверхностных вод мигрирующих веществ и их накопления внутри арены. В пределах этих арен находятся бассейны систем озер, водохранилищ и рек, впадающих в них, а также бассейны рек, не имеющих непосредственного выхода к морю.
Для выделения в пределах крупных геохимических арен участков с различными условиями возможного перераспределения радионуклидов проведен анализ геолого-геоморфологических характеристик изучаемой территории. В результате определены зоны с различной степенью активности миграции и аккумуляции радионуклидов с учетом типов и форм рельефа, степени его расчлененности, особенностей подстилающих и коренных пород, сложности ландшафтной структуры, а также заболоченности и заозеренности водосборных бассейнов.
На изучаемой территории выделено три зоны миграции: очень активной, активной и умеренной и три зоны аккумуляции: слабой, умеренной и интенсивной. В результате сопряженного анализа карт условий миграции и аккумуляции вещества и структуры водосборных бассейнов рек и озер была составлена более детальная карта геохимических арен. Водосборные бассейны, представляющие геохимические арены открытого, полузакрытого и закрытого типов, были дифференцированы по особенностям возможного перераспределения радионуклидов на:
1) участки с преимущественной аккумуляцией -"накопители";
2) участки с умеренной аккумуляцией - "аккумулятивно-транзитные";
3) участки с умеренной миграцией - "транзит-но-аккумулятивные";
4) участки с активной миграцией - "сбрасыватели".
В геохимических аренах открытого типа преобладают водосборные бассейны транзитно-аккуму-лятивные и сбрасыватели. Арены полузакрытого типа образованы накопителями, аккумулятивно-транзитными и транзитно-аккумулятивными бассейнами. Бассейны-сбрасыватели занимают среди них небольшие участки. В геохимических аренах закрытого типа преобладают водосборные бассейны-накопители.
Большое значение для перераспределения радионуклидов имеет анализ устойчивости почв к техногенному воздействию, т.е. способность почв к восстановлению нормального функционирования после прекращения техногенного воздействия. Восстановление почв, согласно введенному М.А. Глазовской [2] понятию о педобиомах, т.е. группах почв, сходных по условиям эколого-гео-химической и общей геохимической устойчивости к определенного рода техногенным химическим воздействиям, проявляется через скорость самоочищения от продуктов техногенеза в результате выноса их из почвенного профиля. При проведении анализа геохимической устойчивости почв к радиационному воздействию учитывались следующие основные факторы: интенсивность выноса и метаболизма продуктов техногенеза, интенсивность закрепления продуктов техногенеза на соответствующих геохимических барьерах.
Проведенные исследования позволили выделить на территории Кольского полуострова четыре эколого-геохимических района, отличающихся по особенностям миграции и концентрирования искусственных радионуклидов (рис. 1).
В район с активной миграцией вещества включены открытые арены бассейнов прибрежных зон Баренцева и Белого морей, территории которых характеризуются расчлененным рельефом, густой речной сетью, интенсивным течением рек.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 414 < 5 2007
662
БОРИСЕНКО и др.
Рис. 1. Эколого-геохимическое районирование территории Кольского полуострова. Эколого-геохимические районы: 1 - активной миграции, 2 - умеренной миграции, 3 - умеренной аккумуляции, 4 - интенсивной аккумуляции.
Здесь преобладают водосборные бассейны, относящиеся к сбрасывателям и обладающие потенциальной способностью к выносу загрязняющих веществ, включая радионуклиды.
В рамках геохимических арен с транзитным характером перемещения вещества выделяются два типа районов: с умеренной миграцией, где преобладают бассейны, потенциально способные к выносу вещества; с умеренной аккумуляцией, где превалируют бассейны, имеющие тенденцию к накоплению вещества.
Район с интенсивной аккумуляцией объединяет участки закрытых геохимических арен, характеризующиеся потенциальной способностью к накоплению вещества. Это территории со сложной геологической, геоморфологической и ландшафт-но-геохимической структурой, мелкоконтурным контрастным внутризональным перераспределением химических веществ, сносом вещества с возвышенностей в озера и заболоченные низины. Техногенные загрязнители, попадая в эту зону, накапливаются и долго в ней сохраняются. Восстановление геохимических характеристик
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.