ГЕОХИМИЯ, 2015, № 7, с. 667-672
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ 226Ra И 232Th В КСЕНОФИОФОРИЯХ ТИХОГО ОКЕАНА
© 2015 г. М. М. Доманов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997Москва, Нахимовский просп., 36 e-mail: domanov@ocean.ru Поступила в редакцию 30.01.2014 г. Принята к печати 26.08.2014 г.
Ключевые слова: экология, радионуклиды, биогеохимия, морская геология, донные осадки, бентос.
DOI: 10.7868/S0016752515070031
ВВЕДЕНИЕ
Прижизненное накопление радионуклидов морской биотой способствует извлечению естественных радиоактивных изотопов из морской воды и концентрированию их в детрите и других органических остатках морских организмов ( Поликарпов, 1964; Miyake et al., 1968; Bro-ecker et al., 1976; Батурин, 1975; Неручев, 1982). Непосредственно на дне океана в этом процессе участвуют бентосные организмы, в частности, простейшие организмы бентосного сообщества — ксенофиофории. Ксенофиофории концентрируют в своей цитоплазме и раковине естественные радионуклиды U, Th, Ra, а также дочерние продукты распада (Lecroq et al., 2009; Swinbanks, Shirayama, 1986). Ксенофиофории концентрируют 226Ra, содержащийся в кристаллах барита (BaSO4). В свою очередь эти кристаллы в разных видах ксено-фиофорий могут иметь как эндогенное (продуцирование самим организмом), так и экзогенное происхождение (Schulze, Thierfelder, 1905; Tendal, 1972; Gooday et al., 1993; Gooday, Nott, 1982; Hopwood et al., 1997). Наиболее значительное количество Ва и 226Ra в кристаллах барита, образованных организмом ксенофиофорий (Tendal, 1972; Gooday, Nott, 1982), содержится в нитевидных телах протоплазмы (гранеллярах) ксенофиофорий (Swinbanks, Shirayama, 1986). Радиационный фон в зонах скопления таких организмов повышен за счет аккумуляции радия, урана и тория. Влияние ксенофиофорий на геохимический цикл бария в океане обсуждалось в работах (Arrhenius, Bonatti, 1965; Arrhenius, 1966). В работе (Gooday, Nott, 1982) сделано предположение, что растворение барита, поставляемого ксе-нофиофориями, обогащает придонные воды барием в районах с обилием ксенофиофорий. Аналогичное предположение, вероятно, справедливо в отношении и 226Ra и 228Ra.
В настоящей работе содержания 226Ra и 232Th в ксенофиофориях измерены и сопоставлены с литературными данными.
Характеристика района исследования. Исследования выполнены в Северо-восточной части и в Юго-западной области Тихого океана к северу от Новой Зеландии (рисунок).
Район исследований в Северо-восточной части Тихого океана расположен в ядре антициклонического субширотного круговорота течений в области минимальной биопродуктивности вод и скорости седиментации (<1 мм/1000 лет). Донные осадки представлены эвпелагическими глинами в северной части и кремнисто-глинистыми радио-ляриевыми илами в южной (Piggot, 1966; Сваль-нов, Гордеев, 1986). Выделенная зона включает провинцию Кларион-Клиппертон с глубинами 4340—4640 м. Это область с холмистой поверхностью дна и осадками, представленными пелагическими глинами (Скорнякова, Зенкевич, 1961). На поверхности пелагических глин повсеместно залегают железомарганцевые конкреции. В глубоководных осадках среднее концентрация 232Th равна 0.031 Бк/г (Батурин, 1975, 1986). Отношение 232Th/238U в Северо-восточной части Тихого океана колеблется в пределах 1.6—5 (Скорнякова, Зенкевич, 1961). Для этого района характерно поступление 226Ra из осадков в придонную воду (So-mayajulu, Church, 1973; Chung, 1974, 1976). Для исследования аккумулирующей способности ксено-фиофорий в отношении радионуклидов 226Ra и 232Th в естественных условиях использованы хранящиеся в Институте океанологии им. П.П. Ширшова коллекции бентосных проб, ранее собранных в Северо-восточной зоне Тихого океана.
Методика определения радонуклидов. Концентрации 226Ra и 232Th в образцах биоты измеряли в
120° 150° -180° -150° -120° -90° -60°
60°
30° —
-30°
@ V
60°
30°
-30°
0
О
0
О
120° 150° -180° -150° -120° -90° -60°
Расположение станций отбора образцов ксенофиофорий. Заштрихованная область - район повышенного содержания 226Яа в придонной воде и осадках. Положение станций указано цифрами.
лаборатории Дозиметрии и радиоактивности окружающей среды Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с помощью гамма-спектрометра с детектором из сверхчистого германия 0С-3020 с относительной эффективностью по линии кобальта-60 (1.332 МэВ), равной 30%, и разрешением по этой линии 1.8 КэВ. Использовали программное обеспечение 0ЕШЕ-400 РС. 226Яа определяли по дочернему продукту 214Б1 (энергия 609 кэв), 232ТЬ по 228Ас (энергия 583.909 кэв). Перед измерением осадки, упакованные в герметичные контейнеры, выдерживали для накопления дочерних продуктов распада в течение месяца.
Результаты измерения содержания радионуклидов. В таблице представлены результаты измерения концентрации 226Яа и 232ТЪ в ксенофиофори-ях, а также данные о содержании 226Яа в ксенофи-офориях из работ (Ьесгод е! а1., 2009; В'ШпЪапкз, 8Ыгауаша, 1986). Для сравнения приведены данные для других бентосных организмов и конкреций. Максимальная концентрация 226Яа (13550 Бк/кг)
найдена в простейших Xenophyophorea, Spiculammina delicata в районе Кларион-Клиппертон, а минимальное содержание 226Яа (61 ± 4Бк/кг) - в ксено-фиофоре Reticulammina sp. в районе севернее Новой Зеландии. Концентрация 226Яа в Xenophyophorea, Spiculammina delicata в 2.8 раза выше, чем в железо-марганцевых конкрециях в том же районе. Таким образом, Spiculammina delicata по способности концентрировать радий превышает сорбци-онные характеристики железо-марганцевых конкреций. Концентрация 226Яа в ксенофиофо-риях района Кларион-Клиппертон существенно выше концентраций в других представителях бентоса. Содержание 232ТЪ в ксенофиофориях района Кларион-Клиппертон изменяется от значений 0.017 ± 0.005 Бк/г (Stannophyllum radiolari-um) до 0.67 ± 0.04 Бк/г (Spiculammina delicata). В других биологических объектах концентрация 232ТИ была в пределах 0.005-0.04 Бк/г. Максимальное содержание 232ТЪ - 1.8 Бк/г найдено в конкреции.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ 226Яа И 232ТЪ В КСЕНОФИОФОРИЯХ
Концентрация естественных радионуклидов (Бк/г сухого вещества)
669
№ Район Объект 232Th 226Ra
станции
1 Кларион-Клиппертон 13°13 с.ш. 134°51 з.д. Xenophyophorea, Psamminidae (Psammina sp.) — 1.26 ± 0.07
2 Кларион-Клиппертон 13°10 с.ш. 134°50 з.д. Stannophyllum radiolarium 0.017 ± 0.005 8.5 ± 0.44
3 Кларион-Клиппертон 11°52 с.ш. 136°06 з.д. Spiculammina delicata 0.40 ± 0.08 13.55 ± 0.72
4 Кларион-Клиппертон 11°52 с.ш. 136°06 з.д. Spiculammina delicata спикулы губок Глубина 5485 м 0.67 ± 0.04 9.85 ± 0.61
5 34 °24 ю.ш. 171°30 в.д. Galatheammina sp. Глубина 2010 м — 0.076 ± 0.019
6 Ю-З Тихого океана 11°30 ю.ш. 152°11 в.д. Reticullammina spongiosa Глубина 3070-3080 м — 0.061 ± 0.0041
7 Желоб Идзу-Огасавара (Swinbanks, Shirayama, 1986) 28°28 с.ш. 143°19 в.д. Occultammina profunda 8260 м *0.143 ± 0.014
8 Японский желоб (Lecroq et al., 2009) 38°14 с.ш. 147°00 в.д. Shinkaiya lindsayi 5435 м *0.165 ± 0.017
9 20°01 с.ш. 121°59 з.д. Actinia 0.04 ± 0.006 <0.001
10 20°01 с.ш. 160°06 з.д. Bivalvia 0.004 ± 0.001 <0.001
11 10°29 с.ш. 140°00 з.д. Фораминифера (Foraminifera globorotalia, G. tumida, Pulleniatina obliquiloculata, Globigerina bulloides) 0.0046 ± 0.001 0.112 ± 0.006
12 10°29 с.ш. 140°00 з.д. Конкреция 1.8 ± 0.11 4.8 ± 0.6
--226--226--226--226-
* Концентрации Ra рассчитаны по содержанию Ва и отношению Ra Бк/г = 280.7 Ва г ( Ra /Ва = 4.6 нмоль Ra/Ва моль)
Swinbanks D.D., Shirayama Y (1986).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Измеренные содержания радионуклидов в ксенофиофориях были сопоставлены с данными о радиоактивности ксенофиофории Occultammina profunda из желоба Идзу-Огасавара (Swinbanks, Shirayama, 1986) и ксенофиофории Shinkaiya lindsayi sp.nov из Японского желоба (Lecroq et al., 2009). Концентрации 226Ra в этих ксенофиофориях сопоставимы (0.143 ± 0.014 Бк/г и 0.165 ± 0.017 Бк/г, для O. profunda и Shinkaiya lindsayi sp., соответственно), однако выше чем концентрация 226Ra в Reticulammi-na spongiosa (0.061 ± 0.0041 Бк/г) и Galatheammina sp. (0.076 ± 0.019 Бк/г).
Reticulammina spongiosa была взята из Кораллового моря с глубины 3070 м, а Galatheammina sp. в Юго-западной части Тихого океана к северу от Новой Зеландии с глубины 2010 м. Все названные ксенофиофории имеют существенно более низкую (на порядок) концентрацию 226Ra, чем ксе-нофиофории из района Кларион-Клиппертон. Высокое содержание 226Ra в ксенофиофориях района Кларион-Клиппертон, вероятно, связано с повышенной концентрацией 226Ra в воде, что обусловлено поступлением 226Ra из донных осадков (Somaya-julu, Church, 1973; Chung, 1974, 1976)
Концентрация 226Ra в воде растет с глубиной и в придонном слое равна 0.006 Бк/л (Chung, Craig, 1980). В поровых водах этого района концентрация 226Ra составляет 0.041 ± 0.003 Бк/л (Somayaju-lu, Church, 1973). Концентрация 226Ra в донных осадках провинции Кларион-Клиппертон, непосредственно в районе исследований составляет 0.62—0.79 Бк/г (Piggot, 1966), что в 9 раз выше, чем в осадках желоба Идзу-Огасавара (0.086 Бк/г) (Swinbanks, Shirayama, 1986). Таким образом, увеличение концентрации 226Ra во внешней среде приводит к повышению его содержания в организме ксенофиофории.
Содержание 232Th в ксенофиофориях района Кларион-Клиппертон изменяется от значений 0.017 ± 0.005 Бк/г (Stannophyllum radiolarium) до 0.67 ± 0.04 Бк/г (Spiculammina delicata). В ксенофиофориях, обитающих в одном и том же районе содержание 232Th зависит от вида организма. Так Spiculammina delicata, имеет повышенное (в 23— 39 раз) содержание 232Th по сравнению с Stannophyllum radiolarium. При этом содержание 226Ra в этих видах ксенофиофориях одного порядка (8.50—13.55 Бк/г), но различается в 1.6 раза Названные виды имеют различное строение рако-
вины и существенные морфологические отличия (Каменская, и др., 2012).
Концентрация 232Th в ксенофиофориях одного вида увеличивается, если они для построения раковины используют материал с развитой поверхностью. Ксенофиофория Spiculammina delicata с раковиной, аглютинированной спикулами губок, имеет п
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.