Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Накопление, распределение и миграция 137 Са в компонентах Белоярского водохранилища

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Накопление, распределение и миграция 137 Са в компонентах Белоярского водохранилища"

российская академия наук "уральское отделение институт экологии растении и животных

На правах рукописи УЛК 674 : 574.58 5 577.346

ТРАПЕЗНИКОВА ВЕРА НИКОЛАЕВНА

НАКОПЛЕНИЕ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И МИГРАЦИЯ 137Сз В КОМПОНЕНТАХ БЕЛОЯРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических паук

Екатеринбург - 1994

Работа выполнена в Отделе континентальной радиоэкологии Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН

Научный руководитель:

Официальные оппонента:

Ведущее учревдение:

доктор биологических наук, профессор Н.В.Куликов

доктор биологических наук старший научный сотрудник, В.С.Безель

кандидат биологических наук стерший научный сотрудник, А.П.Васильчикова

Естественно-научный институт при Пермском государственной университете им.А. 11.Горького

Защита состоится " " 1994 г. в ¿О часов

на заседании специализированного совета Д 002.05.01 по защите диссертаций на соисканиэ ученой степени доктора паук в Институте экологии растений и кивотных Уральского отделения РАН по адресу: 620229, Екатеринбург, ГСП - 511 8 Марта, 202.

С диссертацией ыошю ознакомиться в библиотеке Института вколоти растений и швотных • Уральского отделения РАН.

Автореферат разослан "2S"199^ г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

W.Г.Нифонтове

.//4

РТП ИНСТИТУТА ЭКОНОМИКИ УрО РАН 17.02.94 Заказ 90 Тираж 100

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. .В связи г. развитием атомной энергетики и рядом аварий на атомных электростанциях в последние года особое значение приобретают вопроси,связанные с воздействием АЭС на окружающую природную среду. Дополнительное поступление радионуклидов в экосистемы, расположенные в непосредственной близости от АЭС, при нарушении технологических режимов может приводить к формированию зон с повышенным содержанием в них радионуклидов. Поэтому такие зоны становятся объектом радиоэкологического мониторинга.

Особый интерес представляют водоемы-охладители, используемые для удаления избытка тепла и, частично, технологических стоков при работе АЭС. С такими стоками в водоемы может поступать целый ряд радионуклидов, которые поглощаются гвдробшн-тами и донными отложшшями, создавая потенциальную опасность для человека.В зонах поступления радиоактивных веществ в водоемы-охладители действие радиационного фактора часто проявляется на фоне подогрева вода, что способствует увеличению накопления радионуклидов гидробионтами и грунтами. Наряду с радиационным воздействием, большое влияние на экологию водоемов оказывают сами топловио сбросы, которые могут в значительной степени изменять термический и гидробиологический режим водоема и тем самым воздействовать на ее гидрофауну и гидрофлору. Выявление особешюстэй функционирования водных экосистем,находящихся под воздействием АЭС, включая исследование накопления, распределения и миграции радионуклидов в основных компонентах этих биогеоцвнозов, является одной из важнейших задач современной радиоэкологии.

Цезий-137 является одним из основных загрязнителей водоемов-охладителей атомных электростанций. Он обладает большим периодом полураспада (30 лот) и продставляет интерес не только как излучатель, аккумулируидайся в организме, но и как внешний источник у - излучения. Миграционная способность этого радионуклида в водных экосистемах достаточно высока. Попадая п водохранилище вместе с дренажными и ло»ерхност;шми водами с: территории АЭС, он аккумулируется гидробионтами и дошшми отложениями. В настоящие промя информация о его поведении в водоемах-охладителях недостаточна.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей раскзтн

является ■ изучение экологических особенностей накопления,

ТЧ7

распределения и миграции Сз в компонентах пресноводной экосистемы на примере Белоярского водохранилища, используемого в качестве водоема-охладителя Белоярской АЭС. Для достижения этой цели последовательно были решены следующие задачи:

ТЧ7

1. Изучена динамика содержания Сз в основных компонентах Белоярского водохранилища в разные годы наблюдений;

2. Исследовано вертикальное распределение радионуклида в воде водохранилища; 3. Проведано сравнение накопления 137Сз макрофитами в условиях- эксперимента и естественного водоемь; Оценены уровни накопления радионуклида растениями и грунтами в зависимости ог температуры водной среда; 4. Изучено распределение в воде, грунтах и водных растениях различшх зон водоема-охладителя АЭС; 5. Опрвдвлены коэффициенты накопления 1370з у основных представителей ихтиофауны. водоема-охладителя, а также оценена возможность поступления радионуклида с рыбой, в том числе с садковым карпом, в пищевой рацион человека; fi. Рассчитаны запасы 13>?Сз в Белоярском водохранилище и изучено распределение радионуклида по основным компонентам водоема-охладителя.

Научная новизна. В результате многолетних исследований количественно оценено содержание *37Сз в воде, растениях, ихтиофаун} и донных отложениях водоема-охладителя Белоярской АЗС им.И.З.Курчатова. Выявлена роль температурного фактора в процессе накопления радионуклида различными компонентами' водной экосистемы. Получены оригинальные данные о динамике

TV7

накопления Сз растениями и рыбами, обитающими в водоеме-охладителе атомной электростанции. Впервые произведена оценка запасов 137Сз в пресноводном водохранилище и изучено распределение радионуклида по основным его.компонентам.

Практическая значимость. Результаты исследований используются службой внешней дозиметрии и руководством Белоярской АЭС для периодического контроля и разработки мероприятий по улучшению экологической обстановки на водоеме-охладителе БЛЭС. На основании полученных данных сотрудниками Отдала континентальной радиоэкологии совместно с Всесоюзным нвучно-исследова-тельским институтом атомных электростанций разработаны норма-

ТЧ7

тиш допустимых и рабочих сбросов Сз в Бэлоярское водохранилище. Эти нормативы внедрены в практику работы Болоярской АЭС в виде документа "Допустимые и рабочие сбросы радионуклидов в Белоярское водохранилища и Ольховское болото". Результаты изучения содержания 137Сз п ихтиофауне Велоярского водохранилища используются в практике работа Свердловского рыбокомбината,которому переданы материалы в видо отчета по теме: "Радиоэкологическое обосновяниэ использования подогретых вод Болоярской АЭС игл.И.В.Курчатова для рнбохозяйственных долей". Результаты количественной оценки распределения 137Сз по основным компонентам водоема-охладителя Белоярской АЭС могут быть'также использованы для прогнозирования уровней загрязнения воды, гидробионтов и донных отложений при возникновении аварийных выбросов радионуклидов в водохранилище.

Основные положения, выносимые на защиту:

—----------------т 07

1.Исследованные закономерности распределения Сз в воде, растениях, ихтиофауне, грунтах водоема-охладителя, позволяют вычлеш1ть вклад АЭС в загрязнение водоема радионуклидом.

2.Увеличение температуры водной среда приводит к возрастанию накопления ""сз гидробионтами, как в экспериментальных, тик и природных условиях.

3.Результаты исследования экологических особенностей

Т07

накопления Сз садковой и свободаоживущей рыбой,

свидетельствуют о перспективности разведения садкового карпа на подогретых водах водоема-охладителя АЭС.

тот

4.Результаты количественной оценки запасов Сз в во- . доемо-охладителе приводят к вцводу.что ос:юпным депо радионуклида в пресноводном водохранилище являются дошшо отложения.

А.1!I1Т.'Ь Материалы диссертации были 1федставленн на расширенном лабораторном семинаре по экологическим аспектам атомной энергетики (Свердловск,1980),на Всесоюзной конференции "Радиационная безопасность населения к защита окружающей среда в связи с эксплуатацией атомных электростащий" (Димитровград, 1981), на Научно-технической конференции "Применение радионуклидов и ионизирующих излучений в научных исследованиях и народном хозяйстве"(Свердловск,1983), на Всесоюзном совещании "Радиоэкологические исследования н зоне АЭС" (Свердловск, 1905), ин Иеосошном совещании "^кологич&скио механизмы нреобризова-

пил популяций животных при антропогенных воздействиях" (Свердловск, 1987 •),на II Всесошном координационном совещании "Эколо-гогенетические последствия воздействия на окружающую сроду антропогенных факторов" (Сыктывкар,1989), на I Всесоюзной конференции ядерного общества СССР (Обнинск, 1990), на Уральском семинаре "Экологические проблемы загрязненных радионуклидами территорий Уральского региона" (Екатеринбург, 1992), на I Международном симпозиума "Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения" (Ижевск,1992), на Радиобиологическом съезде (Киев, 1993).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит иь "Введения и краткого обзора основных литературных источников", 6 глав, заключения, выводов, списка литературы и Приложения". Работа содержит страниц машинописного текста, 27 таблиц и 21 рисунок. Список литературы составляет источников, из

них -96" на русском языке.

ВВЕДЕНИЕ И КРАТКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ Обосновывается актуальность темы диссертации, дается краткий анализ основных публикаций, формируются цель и задачи исследования, новизна, практическое значение работы.

ГЛАЬ'А I. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА Даетсд эколого-географическая и гидрохимическая характеристика Белоярского водохранилища, описываптся материал и метода с а экспериментов. ■ Исследования проводили на водоеме-охладителе Белоярской АЭС им.И.В.Курчатова, расположенном' на . Среднем Урале, в 50 км к востоку от г.Екатеринбурга. Водохранилище образовано в 1959-1963гг. в результате зарегулирования русла р.Пышмы. Протяженность водоема 20 км, ширине напротив БАЭС - 3 км, глубина по фарватеру р.Пышмы - 15-20 м, площадь акватории - 47км". Водоем гидрокарбонатно-кальциэвый со средней «тононью минерализации и слабощелочной реакцией среды.

Исследовано накопление, рпспродел&гшо и миграция 137Ся в основных компонентах (вода, водные растения, ихтиофауна и грунты) Белоярского водохранилищ;). Флора продето шкшп 14 падями макрофитов, в» них один относится к нодороелнч и К5 - к

л

высшим растениям. Ихтиофауна представлена семью наиболее распространенными видами рыб: плотва (Rutilu3 rutllus), лещ (Abranle Ьгана), щука (Esox lucias), линь (Tinca tinca), карась (Сагазз1из auratиз gibello), Kapn(Cyprinus carpió), окунь (Perca fluvlatllia). Дошше отложопня включают четыре основных типа: песчаный грунт, затопленная почва, посчано-илистый грунт, илистый сапропель.

Лабораторные опыты проводили в стеклянных аквариумах в диапазона темпоратур от 12° до 28°С. Радионуклид вносили в виде хлористой соли в количество 1-2 МВк/л. Пробы вода, гидробионтов и донных отложений отбирали через 4, 8, IG, 32 суток с момонта начала опыта в 3-х повторностях, затем высушивали в сушильном шкафу, а образцы гидробионтов и грунтов растирали в ступке до гомогенной массы. В природных условиях воду, гидробиоктц и грунты отбирали в 3-х и более повторностях на каждую точку (на одну повторность приходится 200 литров воды, 2-3 кг сырой массы растений, рыбы и грунта). Пробы воды подкисляли, упаривали и озоляли в муфельной печи. Водные растения и тушки рыб также подсушивали до воздушно-сухого состояния и озоляли при температуре 450°С. Донные отложения

высушивали и просеивали через сито с диаметром отверстий I мм.

ТТ7

Измерение содержания Са в пробах производили гамма-спектромотричоскнм- методом на многоканальном амплитудном анализаторе M-25G-G со сцинтилляциошшм Na I (TI)-детектором типа "Лимон". Погрешность измерима не превышала 10%.

Весь материал подвергнут, статистической' обработке. Доверительные интервалы средних арифметических величин рассчитаны для уровня значимости 535.

ГЛАВА 2. СОДЕРЖАНИЕ I37Cs В ВОДЕ БЕЛОЯРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Приводятся донные, характеризующие динамику содержания радионуклида в различных частях акватории водоема- охладителя в период'с 1976 по I987i;r. В районе сброса подогретых вод концентрация 'Сз за рассматриваема промежуток времени варьировала от 0.04 до 2,0 Вк/л. До 198Тг. наблюдались,по крайней мере,два шпсн повышенной концентрации радионуклида в подо Теплого залива (икшь 1У7Пр,- ^юврпль 1977г. и октябрь И>79г. -'{»траль Г9Я0г.).С П)02р. содержание в подо неско-

лько снизилось и приобрело более стабильный характер. В районе Биофизической станции концентрация радионуклида изменялась в пределах нескольких порядков величин (0,01-10 Бк/л). Зафиксировано неоднократное резкое возрастание ого содержания в воде этого региона. Такиэ колебания концентрации I37Cs в воде можно связать с нарушениями технологического режима АЭС.

Концентрация *37Сз в Щучьем залшзе за период наблюдений

варьировала от 0,04 до 0,5 Бк/л. В целом,она значительно ниже,

чем в районе Биофизической станции и Теплом заливе и более

стабильна во времени. Содержаниз радионуклида в воде верховья

характеризуется более низкими показателями по сравнению с

указанными выше акваториями и не превышает 0,1 Бк/л. Усреднан-nv

ныо концентрации Сз в воде Белоярского и Рефтинского водохранилищ (последнее взято в качестве контрольного водоема) за весь период исследований приведены в таблице I.

Установлены пути поступления 137Сз от АЭС в водоем-охла-датель. Ими являются промливневый и обводной каналы; концент-реция радионуклида в них оказалась више, чем в канале сброса подогретых вод и водозаборном,а также значительно выше по сравнению со средними показателями в наблюдаемой зоне водоема.

Для Белоярского водохранилища характерно явление температурной стратификации. В июле 1988г. была измерена концентрация Сз в воде водоема выше и ниже тер.чоклина. Для этой цели пробы отбиэали в трех точках по оси водохранилища.Установлено, что содержание нуклида в слое вода над термоклином в среднем в 1,5 раза ниже.чем в придонном рлое.Одной из причин такого различия может быть поступление 137Сз в придонный слой воды из грунта, являющегося своеобразным депо радионуклида в водоеме.

В условиях Белоярского водохранилища оценен природный механизм очистки воды путем вымораживания. Для этой цели был проведен эксперимент, в котором промораживали природную воду в специальных полиэтиленовых сосудах, размещенных во льду водоема. Получены достаточно высокие коэффициенты очистки (от 60 до 800 единиц) при различных соотношениях льда и поды. На-«большая очистка льда от С::, достигается в среднем слое,по направлению к периферии она снижается. Практический смысл полученных данных заключается в том, что в случао заз'ризшшия воды цизием1:!7 следует использовать воду из растиягаого льда.

о

Таблица I

ТЧ7

Концентрация Сз в воде Бвлоярского и Рвфтинского водохранилищ за период с 1976 по 1987гг.

Место отбора количество 137Сз, Бк/л

повторностей

Белоярское водохранилище

район биостанции 47 0,810 - 0,260

Теплый залшз 49 0,310 1 0,060

Щучий залив 21 0,107 - 0,029

Верховье 22 0,042 - 0,009

Рвфтинсков водохранилище 9 0,011 1 0,003

а не подледную воду.

ГЛАВА 3. НАКОПЛЕНИЕ 137Сз ПРЕСНОВОДНЫМИ РАСТЕНИЯМИ Приводятся результата лабораторных и натурных исследований, характеризующее роль фитобионтов Белоярского водохранилища в процессах поглощения 137Сз. Порвий этап работы включал инвентаризацию водных растений. На 1986г. в водоема зарегистрировано 29 видов макрофитов, относящихся к 18 родам и 16 семействам. Среди них преобладают высшие растения (25 видов), остальные 4 вида составляют зеленые водоросли.

В связи со сбросом в Белоярское водохранилище подогретых вод АЭС важное значение приобретает вопрос о влиянии температурного фактора на накопление 137Сз йакрофитами. Лабораторные опыты с шестью типичными првдставитоляма водных растений (элодеей, роголистником темчозеленым, рдестами гребенчатым и пронзеннолистннм, ряской малой, кладофорой плавающей) показали, что для большинства видов растений коэффициенты някогшшил сущостполно зависят от томпвратуры. В частности, при повышении температуры воды от 12 до 28°С на 16

1 47

сутки эксперимента коэффициенты някошюния Сз достоверно увеличиваются у {юголиотшка в 3 раза, элодои и ряски малой -в '?. раза, кладофоры и рдеста пронзоннолистного В 1,5 раза. В случае рдеста гребенчатого различия мозду указанными вариантами опыта незначительны (1,2 рала), том но мопев, они •А •гтошрнн. Таким образом, в лабораторных опытах пресноводные

растения по степени воздействия на них температурного фактора характеризуются определенной видоспецифичностью.

Проведено сравнение садэржания 137Сз в злодее из зоны подогрева с аналогичными показателями контрольного региона

(Щучий залив), где влияние температурного фактора отсутствует.

Т"Ч7

В среднем растения Теплого залива накапливают 'Сз больше,

чем растения Щучьего залива. По абсолютным данным это различие

невелико (соответственно,186 - 6 и 138 - 5 Вк/кг сухой массы),

однако оно статистически достоверно. Повышенное содержание Т"Ч7

Сз в злодее Теплого залива может Сыть обусловлено, с одной стороны, влиянием повышенных температур в" этом районе, а с другой - дополнительным поступлением нуклида в Топлый залив от АЭС через сбросные каналы, расположошшо выше по течению.

Для оценки влияния атомной станции на содержание ^^Сз в водной растительности наблюдаемой зоны водоема-охладителя была определена концентрация радионуклида в семи наиболее распространенных видах растений. Для этой цоли водоем в пределах наблюдаемой зоны условно разделили на четыре подзоны, каждая протяженность около 4 км. Кроме того, отдельно выделена часть водохранилища, не входящая в наблюдаемую зону (верховье водоема). В табл.2 приведено содержание ^^Сз в исследуемых видах растений, усредненное по каждой подзоне. Приведенные данные свидетельствуют о том, что в пределах наблюдаемой зоны концентрация радионуклида в макрофитах каждого вида примерно одинакова. В районе верховья удалось отобрать лишь три из семи изученных видов растений, при атом оказалось, что жмщонтрация "^Са в них достоверно ниже, чем в среднем по наблюдаемой зоне АЗС.

В нокоторых случаях для оценки реальной радиоэкологической ситуации в природном водоеме приходится использовать результаты исследований, полученные в лабораторных условиях. Поэтому важно знать, насколько данные, полученные в этих различных условиях, соответствуют

ний в условиях лабораторного експоримонта и естественного водоема (рио.1). Показано, что дня большинства из них (ало доя, кладофора, роголистник, рдесты гребенчатый и щюнлинно-листный) коэффициенты накопления в при[юде выше, чем в эксперименте. Лишь для ряски малой они но различаются. Аналогичные

определены коэффициенты накопления

О

Таблица 2.

КОНЦЕНТРАЦИЯ 13 Cs В РАСТЕНИЯХ БЕЛОЯРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА, ' (Бк/кг сухой массы)

Вид растений Наблюдаемая зона 1.2 3 4 Верховье водохранилища

Рдест гребенчатый 22 ± 3 (8+36) 38 ± 5 (27 + 49) 33 ± 10 (7+58) 29 ± 1 (25 + 33) 18+1 (14 + 22)-

Рдест пронзеннолистный 25 ± 2 (20 + 30) 34 ± 3 (27 + 42) 40 ± 6 ( 24 + 56) 31+5 (19 + 43) нет растений

Рдест блестящий нет растений 20 ± 2 (13 + 26) 40+6 ( 14 + 65) 44 ± 10 (13 + 74) нет растении

Рдест сплюснутый 45+7 (17 + 73) 37 ± 1 (32 + 41) нет растений нет растений нет растений

Элодея канадская 59 ± 11 (33 + 85) 112 + 21 (61 + 163) 114 + 28 ( 76 +151) 113 + 19 (72 +194) нет растении

Кладофора плавающая 165 + 21 (115 <215) 116 ± 10 ( 95 +137) 129 ± 17 ( 94+165) 62 ± 7 (45 + 79) 21+2 (15 + 27)

Тростник обыкновенный нет растении 10 ± 0,5 ( 9+11) 10 + 0,5 ( 9+11) 11 + 0,7 (9+12) 4 + 0,5 (3+6)

кн

2000

1000

Л

А

1

í

12 3 4 5 6 ТЧ7

рис Л. Коэффициенты накопления Сз растениями Белоярского водохранилща в лабораторном эксперименте и . природных условиях (заштриховано) 1-элодая; 2-роголистшк; 3-рдест гребенчатый; 4-рдест пронзен-нолистный; 5-ряска малая; 6-кладофора.

результаты голучзш другими авторами на харовых водорослях и ряде иных водных растений (Куликов и др., 1971, 1977), Разницу в коэффициентах накопления 137Сз авторы объясняют неоднозначностью условий, складывающихся в лабораторном аквариуме и природном водоеме, а также различным временем пребывания растений в воде, содержащей радионуклид. Это обстоятельство следует учитывать в тех случаях, когда приходится переносить

результаты лабораторных экспериментов на природные водоемы.

7Я7

Оценено накопление Сз представителями гидрефлоры в зависимости от экологической группы, к которой относится дашшй вид растений. Наиболее высокие коэффициенты накопления (более 2000 единиц) оказались у трех видов погруженных растений - алодеи, лвтака и кладофоры. В целом, погружешше в воду растения накапливают радионуклид больше, чем плавающие на поверхности (ряска малая) и прибрежноводные растения (рогоз, белокрыльник, камыш). Очевидно, это связано с тэм, что погруженные растения поглощают нуклид всей поверхностью, а плавающие и прибрежноводные - только ее частью, так как значительная доля поверхности этих макрофитов находится в воздушной среде.

Показано, что алодея из обводного канала содержит

П7

примерно на два порядка величин больше Сэ, чем растения наблюдаемой зоны (соответственно, 9324 - 50 и 99 - 10 Вк/кг). Рдест гребенчатый, произрастающий в цромливневом канале, также накапливает радионуклид в значительно больших количествах, чем аналогичные растения наблюдаемой зоны (соответственно,144740 ^

28790 и 30 - 5 Бк/кг). Эти данные подтверждают наше

ТЧ7

заключение о том, что Сз поступает с территории АЭС в водоем через указанные выше каналы.

ГЛАВА 4. НАКОПЛЕНИЕ 137Сз В РЫБАХ

Приводятся дагаше, характеризующие особенности накопления радионуклида рыбами Белоярского водохранилища. В лабораторных условиях оценено влияние температурного фактора на величину коэффициентов накопления *37Сз мальками карася. При повышении температурной среды на Ю°С коэффициенты накопления нуклида возрастают примерно в 2 раза. Эти данные свидетельствуют о потенциальной возможности влияния теплового загрязнения водоема на уровни накопления нуклида представителями ихтиофауны.

С 1976 по 1982гг. проводили сравнительное изучение содержания 137Сз в свободноживущих рыбах Белоярского водохранилища (плотве, леще, карпе и щуке), а также садковом карпе, выращиваемом на подогретых водах АЭС. Рыбу отлавливали на- разных участках водоема, а также на Рефтинском водохра1вшице, который использовали в качестве контрольного. Содержание радионуклида в плотве из зоны подогрева в разные годы изменялось от 40 до 210, района Биофизической станции- от 20 до 130„ верховья - от 10 до 70 Бк/кг сырой массы. Содержание 137Сз в садковом карпо Теплого залива варьировало от 4 до 20 Бк/кг. Анализ полученных данных позволяет заключить,что в отдельные периоды наблюдений содержание нуклида в тканях рыб резко возрастает,п затем снижается.При этом прослеживается связь содоржания -^Си в рыбе и воде: вслед за повышением концентрации радионуклида в воде возрастает его содержание в рыбе,и наоборот- по море снижения концентрации нуклида в воде отмечается иостеношюо снижение его содержания в рыбе. Это хорош прослеживается как на плотве, так и на садковом карие более чем за 10-летний период наблюдений в различных заливах водоема, подверженных влиянию АЭС. Для примера такие данные приведены для Теплого залива

(рис.2). В течение указанного времени "здесь отмечается три

1 47

пика изменения концентрации Сз в плотво: март Г.)77г., август 1980г. и октябрь 1086г. Каждому из них предшествовало некоторое увеличение концентрации радионуклида в водной среде. Аналогичная зависимость !.,ожду содержанием ^'сз в воде и

Бхул

3

о о д а

«

о О, Я о

ш к

к

М

200

10 0

20

197619 78 1980 1982 19641986 1988 гоДЫ

Рис.2. Концентрация Сз в воде (I), плотве (2) и садковом карпе (3) Теплого залива Еелоярского водохранилища

плотвэ проявляется и в районе Биофизической станции. В период

с 1983 по 1988гг. в этом' регионе наблюдалось пять наиболее

П7

заметных пиков, отражающее повышение концентрации Сз в рыбо, и каждый из них следовал после соответствующий? возрастания концентрации радионуклида, в водо. Следует заметить, что максимальная концентрация - радионуклида в рыбе наступает, как правило, с некоторым запозданием (через 1-4 месяца после наибольшего ого содержания в воде), что, по всей вероятности, связано с перераспределением нуклида в пищевых цепях до поступления в организм риб. П7

Концентрация Сз в садковом карие, выращиваемом на подогретых водах с использованном искусственного корма, значи--тельно шею, чем в плотве. С одной стороны, ото обусловлено

видовыми особенностями рыб, а с другой - способом их питания. Садковый карп питается рздиоактивно чистым искусственным кормом, в то время как плотва, свободно обитавдая в водоема, использует корм, обогэщешшй радионуклидом. О преимущественном вкладе пищевого канала в накоплошго рыбами известно из

публикаций (Флейшман, 1971; Буянов,1981).

' ТЧ7

Из приведенных ниже данных видно, что концентрация Сз в плотве Теплого залива и района Биофизической станции в 2-2,5 раза выше, чем в верховье, и в 15-20 раз выше, чем в Рефгинском водохранилище, где содержание обусловлено только глобальными выпадениями.

Белоярскоз водохранилище

Теплый залив , • — Район Биофизической станции Верховьо

Рефтинское водохранилище ТЧ7

Содержание Сз в садковом карпе Белоярского водохранилища (7,9 - 0,2 Бк/кг) примерно в три раза, провосходит аналогичные данные по Рефтинскому водоему (2.5±0,4 Бк/кг), что можно связать с дополнительным поступлением этого радионуклида в Бэлоярское водохранилище в результате работы АЭС. Вмосто с тем, с8Д1совый карп Белоярского водохранилища (-одержит примерно в три раза меньше, чем свободаоживущий карп,

отловленный в этом же районе (26,7 - 6,9 Бк/кг). Помимо

147

искусственного кормя, на уменьшение концентрации Сз в садковом карпе может сказаться и менее длительное его пребывание в водоеме. Садковую рыбу отлавливали на анализ в возрасте до года, а свободноживущая имела возраст 2-3 года.

Для сравнительной оценки накопления радионуклида различными представителями ихтиофауны Бололрского водохранилища я августе 1977г. был произведен однократный отбор шести видов рыб в Теплом заливо водоема. Наиболее высокие коэффициенты накопления характерны для щуки (1100 - 70), и наиболее низкие-для карпа (330 - 40). Различия объясняются влджыми особенностями рыб, свойствами поедаемого корма и возрпс.том исследованных особой (табл.3).

П7

Приводятся д;!!ши." о прочности зчкрскшог.ш '-"и; в

радионуклида

Бк/кг сух.м.

90,0 * 1,7

62.7 ± 3,7

36.8 - 2,9

3,8 ± 0,8

Таблица 3

"Г 47

Концентрация и коэффициенты накопления Сз в свободноживущей рыбе Теплого залива^Белоярского водохранилища

Вид возраст. концентрация 137Сз КН

лет Бк/кг сырой массы

Щука 4 ИЗ ± 29 П80 ± 70

Линь 2 84 ± 14 830 ± 40

Карась I 70 - 9 720 ± 90

Плотва 3 62 - 5 630 - 50

Лещ 2 50± 3 520 ± 30

Карп 2-3 32 - 4 330 ± 40

организма рыбок гуппи и плотвы. Радионуклид значительно прочнее удерживается в тканях живых рыбок, чем мертвых. Промораживание тканей и присутствие поваренной соли в растворе усиливает выведение радионуклида из них в водную среду. Отмечено выделение Сз из организма рыб при вымачивании замороженных тушек в проточной воде.

ГЛАВА 5. НАКОПЛЕНИЕ 137Сз ГРУНТАМИ

Приводятся данные о количественном содержании

радионуклида в преобладающих тинах грунтов Белоярского

водохранилища. Результаты исследования показали, что ТЧ7

концентрация Сз зависит от типа донных отложений и места их отбора. Песчаный грунт, отобрашшй в зоне подогрева и наблюдаемой зоне, содержит меньше 137Сз, чем затопленная почва или илистый сапропель. В контрольном районе статистически значимых различий между исследованными типами донных отложений обнаружить нэ удалось. Наиболее низкие концентрации ^'^Сз в затопленной почве и илистом сапропеле отмочены в верховье водоема, расположенном на значительном расстоянии от АЭС. В

• т77

наблюдаемой зоне и Теплом заливе концентрация Сз в них достоверно выше, (табл.4).

Поскольку протяженность наблюдаемой гони водоема составляет примерно 16 км, было проведено более детальное изучение накопления 137Сз грунтами в пределах этой зоны. С итоЯ целью наблюдаемая зона была разбита на 4 подзоны кок указано ныне.

Таблица 4

Концентрация Сз в грунтах Болоярского водохранилища (Бк/кг сухой масон)

Тип Теплый ■ Наблюдаемая Контрольный

грунта залив зона район

Песчаный 260 ± 95 126 2 22 35 х 8

Затопленная почва 3520 ¿110 520 ± 74 34 ± 5

Илистый с&пропель 1790 ± 480 853 - 74 54-5

Т37

Концентрация Сз в кавдом опродолешюм типа грунта всех четырех подзон оказалась примерно одинаковой. Последнее можно объяснить хорошим перемешиванием воды с содержащимися в ней радиоактивными примесями в пределах данной акватории.

ГЛАВА. 6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ 137Сз ПО ОСНОВНЫМ КОМПОНЕНТАМ ВОДОХРАНИЛИЩА

Рассчитан запас радионуклида в отдельных. компонентах

водохранилища и водоеме в целом. В основу расчета положены

ТЧ7

полученные нами данные о концентрации Сз в воде, растениях и грунтах.. Основное количество нуклида обнаружено в донных отложениях водохранилища ( 656 ГБк, или 93,2%). Значительно меньше его находится в водной среде (12 ГБк,или 2%). В растениях найдено лишь ~2,8 МБк или 0.0004Ж от общего содержания радионуклида в водоеме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании изложенных в диссертационной работе данных описаны особенности накопления, распределения и миграции 137Сз в основных компонентах Келоярского водохранилища.

ВЫВОДЫ

1.С 1976 по 1988 гг. проводили систематические исслодова-Т17

ния содержания Сз в подо разных зон Болоярского водохранилища. В результате поступления радионуклида в водоем, а также тепловых сбросов, в прилегающей к АЭС части ьодохрпнилища Армируется зона,наиболее подверженная влиянию атомной станции но сравнении о остальной частью водоема-охладителя,что выражается в повышенном содержании во всех исслодован'шх компонентах,

ТЧ7

2.Определены величины коэффициентов накопления Сз у 14 видов пресноводных растений в условиях естественного водоема, которые составляют от 200 до 2500 единиц. Установлено, что погруженные в воду макрофиты накапливают' радионуклид в . большей степени,чем плавающие на поверхности и приброжноводные растеши

3.Показано,что в условиях естественного водоема коэффициенты накопления 13^Сз у растений, как правило, выше, чем в условиях аквариумной модели водоема.

4.В лабораторном эксперимента оценена роль температурного фактора в процессах накопления 137Сз разными видами гидробион-тов и донными отложениями. Установлено, что повышение температуры водной среда приводит к увеличению коэффициентов накопле-

ТТ7

ния Сз у всех исследованных видов растений и мальков карася.

5.Проведена сравнительная оценка накопления 137Сз шестью различными видами рыб водоема-охладителя. Наиболее высокие коэффициенты накопления отмечены у щуки.

6.Показано,что в садковом карпе, выращиваемом на подогретых водах с использованием искусственного корма, концентрация

значительно ниже, чем в свободноживущем карпе и плотве. Последнее объясняется способом питания рыб. Делается вывод о перспективности садкового разведения рыб на подогретых подах АЭС с использованием искусственных кормосмесей.

7.Оценены уровни содержания и коэффициенты накопления *37Сз разными типами грунтов Белоярского водохранилища. Показано,что содержание радионуклида в донных отложениях "зависит от типа i-рунта и места отбора. Максимальное накопление *37Сз характерно для донных отложений, богатых органическими соединениями.

8.Рассчитаны запасы 137Сз в основных компонентах Белоярского водохранилища - грунтах,воде и растениях. Они составляют, 656000 МБк, 12000 МБк и 2,8 МБк, соответственно.

По материалам диссертации опубликовано 26 работ в том числе основные:

I.Трапезников A.B., Чеботина М.Я., Трапезникова В.П., Кули-

fif) ЯГ) 'Í 47

ков Н.З. Влиянио подо1-рова воды на накопление Со, Sr. Сз, С!я и Н проснонодными растениями //Экология.-1983.-JH.-С.-Б8-70 Я.Куликов Н.В..Трапезникова D.H., Трапезников A.B., Содвржл-

1 6

ТЧ7

нив Сз в садковой п свободноживущей рыбе Бэлоярского водохранилища //Поведение радиоизотопов в водоемах п почвах: Науч. докл. Ин-та экологии раст. и животных УЩ АН СССР.-Свердловск, 1983.- С.27 - 30.

3.Трапезникова В.Н..Трапезников A.B.,Куликова В.Г. Исслодо-вание прочности фиксации радиоцезия в- организме рыб //Новоденно радиоизотопов в водоемах и почвах: На ут.дашг. Ин-та аколо-гаи раст. и животных УНЦ АН СССР_-Спврдлопс1С.1383 .-С.31-34.

4.Куликов Н.В.,Трапезш1ков А.В..,Трапвзшпсова З.Н. Накопление в компонентах водоема-охладителя; Боло яре кой АЭС //Радиационная бззопасность и защита ЛЗС_-М.,1984.-Выя.8.-С.131-134.

б.Трапезштова В.Н., Трапезников! A.D., Куликов Н.В.

П7

Накопление Сз в промысловых; рыбах подо о ма -охл а дптолл Болоярской АЭС //Экология.- 198«.- Я6.- С'. 3G - 40.

6.Гусева В.П. .Трапезников A.B.„Трапезникова! В.Н., Чоботшш М.Я. Влияние подогрева вода но поступление- некоторых радиоактивных и стабильных нуклидов в растения; Бвлоярского водохранилища //Радиационная безопасность, и защита АЭС.- Ц., 1985.-Вып. 9.- С. 177 - 178.

7. Чоботшш М.Я. .Трапезников A.B. .Трспозшпсоп» D.H. Влилшга подогрева воды но накопление радионуклидов грунтвма Болоярского водохранилища //Экология.- 1985.- С. 75 - 77.

О.Чоботшш М.Я., Трапозников A.B.. Трапе енгшеппа В.Н.. ГУсвва В.П. Накопление радиоактивных и стабильных пуюгидов элодеей в зависимости от созона года //Экология.-1985.-J£G."-С. 72 - 74.

9. Любимова С.А., Чеботнна Ц.Я., Трапозников A.B.. Трапезникова В.Н. Растительность Бвлоярскс-го водохранилища в влияние на нов нодогротых вод АЭС //Экология.-1989.-С.73 - 75.

10. Чоботтт М.Я., Трапезников A.B., Трапезникова В.Н.,

гп qn «'i'r

Куликов Н.В. Со, Пг и Сз в шдо Болоярского водохранилища //Экология.- 1992.- № 4.- С.78 - 01.

11. Чеботина М.Я., Трапезников A.B., Трапезникова В.Н., Куликов И.П. Радиоэкологические исследования Волоярского водохранилища,- Свердловск: УрО АН СССР IU92.- 80с.

12. Трапезникова В.П., Чоботин» М.Я.» Тршюзников A.B., Куликов Н.В. и млк[к)"11итпх влд'х.ма-охлндитоля Цшижрской АЭС //Экологии.-ИШЗ.-*!.- С.НГ, - 8Н.