ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 434, № 2, с. 221-223
ГЕОХИМИЯ
УДК 556.114.679
ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ ПО СОДЕРЖАНИЮ ТЕХНЕЦИЯ-99 В ЭКОСИСТЕМЕ РЕКИ ЕНИСЕЙ
© 2010 г. А. Я. Болсуновский, Ю. В. Александрова, член-корреспондент РАН А. Г. Дегерменджи
Поступило 16.03.2010 г.
Технеций-99 (99Тс) — долгоживущий техногенный радионуклид с периодом полураспада 213000 лет. Основными источниками поступления технеция в окружающую среду являются радиоактивные выпадения после испытаний ядерного вооружения в атмосфере, процессы переработки ядерного топлива, аварии на АЭС (Чернобыль) и использование изотопа 99тТс (который переходит в 99Тс) в диагностической радиационной медицине [1, 2]. В окружающей среде в зависимости от окислительно-восстановительных условий технеций может существовать в двух стабильных состояниях: 1) Тс(УГГ), который образует пертехнетат-
ион (Тс О-), и 2) Тс(ГУ). Пертехнетат-ион обладает высокой растворимостью и поэтому может распространяться в водных источниках на значительные расстояния от места непосредственного сброса. Поступивший со сбросами ядерного центра Селлафилд (Великобритания, расположен между северной Ирландией и юго-западной Шотландией) радионуклид 99Тс через 3 мес обнаруживают в северной части Норвежского моря, через 6 мес — в северной части Северного моря, в береговой струе вокруг Норвегии — через 2.5 лет и через 4—5 лет 99Тс находят в Балтийском море [3—6]. Опубликованы данные о поступлении в окружающую среду 99Тс в результате деятельности других ядерных центров, таких как Ла-Аг (Франция) [6], Ханфорд [7] и Саванна-Ривер [8] (США). Для водоемов России данные по содержанию 99Тс в воде не опубликованы. Имеются единичные данные по его содержанию в донных отложениях р. Теча вблизи НПО "Маяк" в Челябинской области [9]. В связи с тем, что на территории Красноярского края расположен Горно-химический комбинат (ГХК) Росатома, в структуре которого есть радиохимический завод по переработке отработанного ядерного топлива (аналогично НПО "Маяк"), мы предположили наличие в радиоактивных отходах
Институт биофизики
Сибирского отделения Российской Академии наук, Красноярск
значительных количеств 99Тс, которые могут частично поступать со сбросами ГХК в экосистему р. Енисей. Технеций может активно накапливаться морскими гидробионтами [4, 5, 10], однако для пресноводных гидробионтов коэффициенты накопления 99Тс определены только в модельных экспериментах [11].
Цель наших исследований — получение данных по содержанию долгоживущего радионуклида 99Тс в экосистеме р. Енисей в зоне влияния радиоактивных сбросов ГХК.
В качестве объектов исследования использовали пробы воды и водного растения Potamogeton lucens (рдест блестящий), отобранные в р. Енисей (летне-осенний период 2008 и 2009 гг.) в ближней зоне влияния ГХК на расстоянии до 15 км ниже по течению от места сброса. Пробы воды объемом 2 л отбирали в следующих районах: вблизи сброса ГХК; с. Атаманово (коса и остров — 2 и 5 км от места сброса); д. Большой Балчуг (протока, 15 км от места сброса). Исследуемые растения были отобраны только в районе с. Атаманово (коса — 2 км от места сброса). Для определения 99Тс требуются концентрирование и высокая очистка исследуемого образца от других ß-излучающих радионуклидов. Пробу воды после предварительной пробопод-готовки пропускали через колонку, заполненную сорбентом TEVA (фирма "Eichrom Technologies, Inc.", Франция) для отделения технеция от основной матрицы и сопутствующих ß-излучате-лей, способных помешать определению 99Тс. Затем колонку промывали азотной кислотой и устанавливали содержание 99Tc на жидкостно-сцинтилляци-онном спектрометре "Tri-Carb-2800" (США). Для определения выхода технеция из исследуемого образца использовали раствор соли рения в виде перрената аммония NH4ReO4, количественное содержание которого измеряли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на спектрометре Agilent (США). В качестве первой стадии методика определения 99Тс в биомассе растений предусматривает разложение биомассы растений азотной кислотой. Дальнейшее определение проводят аналогично методике определения технеция в воде. Более подробно метод опре-
222
БОЛСУНОВСКИЙ и др.
Таблица 1. Содержание 99Тс в пробах воды р. Енисей (июль—октябрь 2008 г.)
Месяц отбора Вблизи места сброса ГХК с. Атаманово (коса), 2 км от места сброса
Содержание 99Тс, мБк/л Выход, % Содержание 99Тс, мБк/л Выход, %
Июль 19.2 ± 2.7 83 9.5 ± 2.2 72
Август 33.5 ± 3.3 83 10 ± 2.8 74
Сентябрь 28 ± 2.8 82 12.5 ± 3.6 73
Октябрь 29 ± 2.5 83 7.5 ± 2 73
Таблица 2. Содержание 99Тс в пробах воды р. Енисей на различном удалении от места сброса ГХК (май 2009 г.)
Район отбора, расстояние от места сброса Содержание 99Тс, мБк/л Выход, %
Вблизи сброса ГХК, 0 км 31 ± 7 84
с. Атаманово (коса), 2 км 12 ± 2.4 81
с. Атаманово (остров), 5 км 1.4 ± 0.5 94
д. Б. Балчуг (протока), 15 км 1.7 ± 0.7 90
деления 99Тс с использованием сорбента TEVA приведен в работе [10].
В табл. 1 и 2 представлены результаты определения 99Тс в пробах воды р. Енисей.
Из данных табл. 1 видно, что содержание 99Тс в пробах воды, отобранных в р. Енисей вблизи места сброса ГХК в 2008 г., изменялось от 19 до 33 мБк/л. На расстоянии 2 км ниже по течению от места сброса (район с. Атаманово) содержание 99Тс уменьшилось более чем в 2 раза и составило 7.5—12.5 мБк/л. При этом выход составил 72— 81%.
В 2009 г. были продолжены исследования по определению содержания 99Тс и отобраны пробы воды на различном расстоянии от места сброса вод ГХК. Максимальная дальность отбора проб
40 г
^ 30 м
Б
, 20
о Н
10
0
1 □ 2
Вблизи места сброса ГХК с. Атаманово (коса)
Рис. 1. Содержание 99Тс в исходной (1) и фильтрованной (2) пробах воды для двух районов экосистемы р. Енисей.
от сбросов — 15 км (район д. Большой Балчуг). Изданных табл. 2 видно, что максимальное содержание 99Тс в 2009 г. составило 31 мБк/л для района вблизи места сброса ГХК и практически совпало с максимальным содержанием 99Тс для этого района в 2008 г. (33 мБк/л). При удалении от места сброса на 2 км (с. Атаманово) содержание 99Тс в 2009 г. равнялось 12 мБк/л, что еще ближе к данным 2008 г. (12.5 мБк/л). На расстоянии 5 и 15 км от места сброса содержание 99Тс составило только 1.4—1.7 мБк/л, т.е. уменьшилось почти в 20 раз по сравнению с местом сброса вод ГХК. Зарегистрированное нами одинаковое содержание 99Тс на расстоянии 5 и 15 км может быть вызвано неоднородным характером распределения и разбавления сбросной воды в реке по мере удаления от места сброса ГХК, а также аккумуляцией 99Тс водными растениями. Согласно опубликованным данным, содержание 99Tc в Ирландском море в районе сбросов радиохимических предприятий Франции и Великобритании достигает 300 мБк/л, а вблизи побережья Норвегии — от 1 до 8 мБк/л [4].
В зависимости от окислительно-восстанови-тельных условий, солевого состава водной среды и ряда физико-химических факторов 99Тс в окружающей среде может существовать в двух указанных выше стабильных состояниях: Tc(VII), который образует пертехнетат-ион (ТсО-), и Tc(IV). Причем технеций в виде пертехнетата обладает высокой растворимостью и может распространяться в водных источниках на значительные расстояния. Для подтверждения того, что 99Тс в воде р. Енисей существует в виде пертехнетата, сравнивали его содержание в исходных пробах воды и в пробах воды, отфильтрованных через мембранный фильтр (Milli-pore) с диаметром пор 0.2 мкм. Результаты измерений показали, что концентрация 99Тс в фильтрованных пробах практически не отличается от таковой в исходной, нефильтрованной, пробе (рис. 1). Следовательно, 99Тс практически не сорбируется на взвешенном веществе после попадания в реку, а его перенос в большей степени осуществляется в
виде пертехнетат-иона Тс О- .
Анализ биомассы водного растения Potamogeton lucens, отобранного на расстоянии 2 км от сброса ГХК, показал содержание 99Тс, равное 82 ± 15 Бк/кг сухой массы. Расчет коэффициента накопления (КН) 99Тс как соотношения его содержания в биомассе и воде дает значение КН = = 8200. Это значение КН в 3 раза превышает максимальные значения КН 99Тс пресноводным растением Elodea canadensis Mich. в лабораторных условиях (2700 ± 500) [11]. Для морских растений рода Fucus, отобранных вблизи норвежского побережья, содержание 99Тс в биомассе варьируется от 36 до 170 Бк/кг сухой массы и при этом максимальный КН достигает 120000 [4]. У побережья
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 434 № 2 2010
ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ ПО СОДЕРЖАНИЮ ТЕХНЕЦИЯ-99
223
Финляндии в Балтийском море содержание 99Тс в биомассе Fucus изменяется от 2 до 11 Бк/кг сухой массы [10]. Данные по содержанию 99Тс в биомассе водных растений р. Енисей близки к данным для растений рода Fucus, отобранных вблизи норвежского побережья, но превышают данные для побережья Финляндии.
Таким образом, впервые получены данные по содержанию долгоживущего техногенного радионуклида 99Тс в экосистеме р. Енисей. В летне-осенние месяцы 2008—2009 гг. максимальное содержание 99Тс в воде было зарегистрировано вблизи места сброса ГХК и составило 31 ± 7 мБк/л. Исследования фильтрованных проб воды показали, что технеций в воде р. Енисей существует в виде пертех-
нетат-иона Тс О4 . По мере удаления от ГХК по течению реки содержание 99Тс в воде уменьшается, что связано как с разбавлением сбросных вод, так и с аккумуляцией 99Тс водными растениями. Содержание 99Тс в биомассе водного растения Ро1а-то§е1оп 1исеп составило 82 ± 15 Бк/кг сухой массы и при этом коэффициент накопления (КН) был равен 8200. Это значение КН в 3 раза превышает максимальные значения КН 99Тс пресно-
водным растением Elodea canadensis Mich. в лабораторных условиях (2700).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Garcia-Leon M. // J. Nuclear and Radiochem. Sci. 2005. V. 6. № 3. P. 253-259.
2. Smith V., Fegan M., Pollard D. et al. // J. Environ. Radioactivity. 2001. V. 56. P. 269-284.
3. Leonard K.S., McCubbin D., Brown J. et al. // Radio-protection - Colloques. 1997. V. 32. P. 109-114.
4. Brown J.E., Kolstad A.K., Brungot A.L. et al. // Mar. Pollution Bull. 1999. V. 38. № 7. P. 560-571.
5. Lindahl P., Ellmark C.,
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.