научная статья по теме ПЛУТОНИЙ В ЭКОСИСТЕМАХ ИМПАКТНОЙ ЗОНЫ БЕЛОЯРСКОЙ АЭС Биология

Текст научной статьи на тему «ПЛУТОНИЙ В ЭКОСИСТЕМАХ ИМПАКТНОЙ ЗОНЫ БЕЛОЯРСКОЙ АЭС»

РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 4, с. 471-475

^=РАДИОЭКОЛОГИЯ

УДК 574.41.5:539.163

ПЛУТОНИЙ В ЭКОСИСТЕМАХ ИМПАКТНОЙ ЗОНЫ

БЕЛОЯРСКОЙ АЭС

© 2007 г. Л. Н. Михайловская*, И. В. Молчанова, Е. Н. Караваева

Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург

Изучены уровни активности и особенности распределения Ри в основных компонентах экосистем импактной территории Белоярской АЭС. Повышенные количества Ри (до 500 Бк/м2) обнаружены в донных отложениях Ольховского болота (место сброса дебалансных вод станции). Плотность загрязнения обследованного почвенного покрова не превышает 140 Бк/м2. Оценка вклада станции в загрязнение экосистем импактной зоны БАЭС, проведенная с использованием изотопного отношения 238Ри/239240Ри, показала, что в донных отложениях и почвах он составляет 64.1-99.3%.

Плутоний, изотопные отношения, импактная зона, вклад станции, запас радионуклидов.

Белоярская АЭС (БАЭС) пущена в эксплуатацию в 1964 г. Первая очередь включала два энергоблока с канальными водографитовыми реакторами на тепловых нейтронах, которые работали с 1964 по 1989 гг. Вторая - энергоблок на быстрых нейтронах БН-600 был пущен в 1980 г. и эксплуатируется в настоящее время. Штатная работа реакторов сопровождается нормированными выбросами и сбросами радионуклидов в окружающую среду. Наиболее биологически значимы из них долгоживущие изотопы плутония, 90Sr, 137Cs.

В ходе многолетнего радиоэкологического мониторинга почвенно-растительного покрова 30-километровой зоны Белоярской АЭС была оконтурена импактная территория с повышенной активностью преимущественно 137Cs. Она включала Ольховское болото (место многолетнего сброса слаборадиоактивных дебалансных вод станции), вытекающую из него небольшую речку Ольховку, впадающую в р. Пышму, а также полосу приболотных и пойменных почв. Ранее нами были оценены запасы и характер распределения 90Sr, 137Cs и 60Co в различных компонентах болот-но-речной экосистемы [1, 2]. В то же время гораздо меньше внимания было уделено плутонию [3, 4]. Актуальность подобных исследований в настоящее время возрастает в связи с использованием Белоярской АЭС смешанного уран-плутониевого топлива (mixed-oxide fuel или МОКС-топливо), что может привести к увеличению поступления плутония в биологические объекты [5].

Работа посвящена изучению путей поступления, миграции и распределения техногенного плу-

*Адресат для корреспонденции: 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202, ИЭРиЖ УрО РАН; тел.: (34377) 3-20-70; e-mail: molchanova_i_v@mail.ru.

тония в компонентах экосистем импактной зоны БАЭС.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Исследования проводили в 1989-2003 гг. на территории выделенного импактного участка. В ходе работы отбирали пробы донных отложений Ольховского болота и рек Ольховки и Пышмы на удалении 0.2, 1.5, 2.5, 7.0, 17.0 и 35 км от места сброса дебалансных вод станции по направлению вектора стока. В непосредственной близости от места отбора грунтов, в затопляемой береговой зоне Ольховского болота и прирусловой пойме р. Пышмы, обследовали гидроморфные почвы. В качестве контрольного был выбран участок р. Пышмы, выше места впадения в нее р. Ольховки, где отбирали образцы донных отложений и пойменных почв. Схема района исследований показана на рисунке.

Для изучения особенностей ландшафтной миграции изотопов плутония использовали метод ландшафтного профилирования. На сопряженных по стоку элементах рельефа были заложены почвенные разрезы. Такой профиль (протяженностью 500 м) охватывал суходольные пространства левого берега болота (плакор) и через пологий склон выходил к болоту вблизи формирования истока р. Ольховки. В болоте формируются илистые и торфянистые отложения; в почвенном покрове береговой зоны преобладают торфяно-глееземы иллювиально-железистые; на плакоре они сменяются буроземами типичными [6]. Образцы донных отложений отбирали с помощью торфоразведочного бура типа ТБГ, а почвы - из разрезов слоями 5 см с учетом площади и генетических горизонтов. Содержание изотопов плутония определяли радиохимическим методом [7].

Вскрытие образцов проводили смесью азотной и соляной кислот; затем осаждали гидрооксиды тяжелых металлов, растворяли их и разделяли в колонках с ионообменной смолой AG 1-X4. В качестве метки использовали 242Pu. Активность изотопов плутония определяли на а-спектрометре Alpha Analyst фирмы "Canberra Packard" (США) с полупроводниковыми детекторами (PIPS), программным обеспечением GENIE-2000, пределом обнаружения 0.001 Бк и статистической ошибкой измерений 5-30%. Ошибка радиохимического метода складывается из статистических ошибок измерения определяемого изотопа и метки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Удельная активность и распределение плутония в компонентах экосистем в зоне влияния жидких сбросов Белоярской АЭС

Техногенный плутоний поступал на обследованную территорию в течение длительного времени в составе атмосферных глобальных выпаде-

ний и жидких сбросов Белоярской АЭС. В обоих случаях состав плутониевого загрязнения представлен долгоживущими изотопами 238Ри, 239Ри, 240Ри и отличался лишь величиной изотопного отношения 238Ри/239,240Ри. Поэтому для характеристики уровней активности и особенностей распределения плутония в основных компонентах экосистем мы использовали суммарную активность обнаруженных изотопов.

Результаты проведенных исследований показали, что в донных отложениях водных экосистем в начальный период исследования (1989 г.) максимальное количество Ри (69 Бк/кг) было зарегистрировано в 0-5-см слое донных отложений начала болота, в месте контакта сбросных и болотных вод (табл. 1). Оно резко снижалось в средней части болота и далее по вектору стока не отличалось от такового на контрольном участке. Со временем фронт миграции радионуклида сместился, значимые количества Ри были обнаружены на всех обследованных участках болота, в р. Ольховке и донных отложениях р. Пышмы, в не-

Таблица 1. Удельная активность Ри в 0-5-см слое донных отложений на разном расстоянии от места сброса де-балансных вод (усредненные данные, в скобках - разброс значений), Бк/кг сухой массы

Место отбора донных отложений Расстояние от места сброса дебалансных вод, км Годы наблюдений

1989 2005

Ольховское болото 0.2 69.0 (39.4-114.6) 10.5 (1.5-21.6)

1.5 14.9 (4.0-26.0) -

2.5 <0.1 8.2 (1.3-20.9)

Исток р. Ольховки 3.0 <0.1 2.1 (1.3-3.0)

Р. Пышма, вниз по течению 7.0 <0.1 2.4 (1.8-3.2)

от устья р. Ольховки 8.0-35.0 0.1 (0.1-0.2)

Контрольный участок 7.0 <0.1 0.1 (<0.1-0.2)

Таблица 2. Удельная активность и плотность загрязнения плутонием гидроморфных почв в 0-40-см слое (усредненные данные, в скобках - разброс значений для разных точек отбора проб)

Место отбора проб Расстояние от места сброса дебалансных вод, км Ри, Бк/кг сухой массы Ри, Бк/м2

Береговая зона:

Ольховского болота 1.5 0.9 (0.4-1.5) 97.7 (77.0-98.0)

2.5 1.4 (0.4-2.9) 98.0 (62.6-166)

Р. Пышмы, вниз по течению 8.0-17.0 0.5 (0.2-0.6) 102.0 (23.9-225)

от устья р. Ольховки

Контрольный участок 7.0 0.9 (0.6-1.0) 130.0 (79.0-216)

Таблица 3. Удельная активность и плотность загрязнения донных отложений и почв геохимического сопряжения в 0-40-см слое

Место отбора проб Объект исследования Расстояние от берега болота, м Ри

Бк/кг сухой массы Бк/м2

Ольховское болото Донные отложения:

торфянистые - 2.5 140

илистые - 9.2 489

Затопляемая береговая Торфяно-глеезем, 7 1.1 99

зона иллювиально-железистый 25 1.5 132

Плакор Бурозем типичный 500 0.9 113

посредственной близости от места впадения в нее р. Ольховки. Лишь на участке, удаленном на 835 км от места сброса дебалансных вод станции, удельная активность плутония в исследуемых образцах не превышала уровня контрольных значений. В почвах, расположенных на окраине болота и в прирусловой пойме р. Пышмы, удельная активность Ри составляла 0.5-1.4 Бк/кг и не отличалась от таковой в почвах, не испытывающих влияния БАЭС (табл. 2). Пересчет данных на единицу площади также не выявил достоверных различий в запасах Ри в почвах обследованного участка по сравнению с контролем. Данные табл. 1 и 2 показывают, что, как правило, удельная активность Ри в почвах выше, чем в речных отложениях, для которых водная толща является экраном, существенно снижающим вклад выпадений из атмосферы.

В пределах геохимического сопряжения наиболее высокая удельная активность (Бк/кг) и плотность загрязнения (Бк/м2) Ри обнаружены в илистых и торфянистых отложениях болота (табл. 3). В почве, приуроченной к берегу болота, эти величины снижаются; на удалении 500 м от болота удельная активность Ри в буроземе типичном не отличается от контрольных значений, а его запас в почвенном профиле составляет 113 Бк/м2. Известно, что уровень глобального загрязнения Ри почвенно-растительного покрова в северном полушарии, сформированный массированными испытаниями ядерного оружия, варьирует от 30 до 300 Бк/м2 [8-10]. Сравнение этих вели-

чин с данными табл. 3 показывает, что загрязнение обследованных компонентов геохимического сопряжения, как правило, не превышает приведенного максимального значения. Исключение представляют илистые отложения болота, которые в силу высокой сорбционной способности несут наибольшую радионуклидную нагрузку. Последнее находит отражение и в вертикальном распределении плутония (табл. 4). Так, в илистых отложениях его основное количество (90% от общего содержания) удерживается в 0-5-см поверхностном слое. В торфянистых образованиях максимум смещен на глубину 5-10 см, а в переувлажненных, торфянисто-болотных почвах Ри в заметных количествах обнаруживается на глубине 20-25 см, более или менее равномерно распределяясь в почвенном профиле. На плакоре, за пределами влияния болота, где содержание Ри обусловлено глобальными выпадениями из атмосферы, имеет место как заглубление максимального содержания Ри, так и резкий перепад его удельных активностей в выделенных почвенных слоях.

Вклад жидких сбросов БАЭС в загрязнение компонентов обследованных экосистем изотопами плутония

Наряду с количественной оценкой содержания и распределения Ри в основных депонирующих компонентах импактной зоны был из

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»