Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Накопление, распределение и миграция 137Сs в компонентах Белоярского водохранилища

ВАК РФ 03.00.16, Экология

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

РГб ол

' : i'M li РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

'уральское отделение

институт экологии растений и животных

На пропах рукописи 7ДК 674 S 574.58 : 577.346

ТРАПЕЗНИКОВА ВЕРА НИКОЛАЕВНА

НАКОПЛЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И {ДОТАЦИЯ 137Сз В КОМПОНЕНТАХ БЕЛОЯРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

03.00.16 - 8к0л0гпл

Автореферат диссертации на соискание учоноЯ степени кандидата биологических наук

Екатеринбург - 1994

Работа вшюлнвна в Отделе континентальной радиоэкологии Института экологии растений и животных Уральского отдаления РАН

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

доктор биологических наук, профессор Н.В.Куликов

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

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

Естественно-научный институт при Пермском государственном университете им.А.И.Горького

Защита состоится "Я6 " О. нреяЯ 1994 г. в * о часов на васедашш специализированного совета Д CX32.05.0I по защито диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте экологии растений и животных Уральского отделения РАН по адресу: 620229, Екатеринбург, ГСП - 511 8 Марта, 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии растений и животных . Уральского отделения РАН.

Автореферат разослан "2S"uUQ.firrK<\4ß'Y г.

Учения секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

/у

М.Г.Нифонтова

РП1 ИНСТИТУТА ЭКОНОМИКИ УрО РАН 17.02.94 Заказ 90 Тирм 100

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с развитием атомной энергетики и рядом аварий на атомных электростанциях в поелодние года особое значение приобретают вопросы,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 гидробион-тами и донными отложениями, создавая потенциальную опасность для человека.В зонах поступления радиоактивных веществ в водоемы-охладители действие радиационного фактора часто проявляется на фоне подогрева воды, что способствует увеличению накопления радионуклидов гидробионтами и грунтами. Наряду с радиа-циошшм воздействием, большое влияние на экологию водоемов оказывают сами тепловые сбросы, которые могут ц значительной степени изменять термический и гидробиологический режим водоема и тем самым воздействовать на ее гидрофауну и гидрофлору. Выявление особенностей функционирования водных экосистем,находящихся под воздействием АЭС, включая исследование накопления, распределения и миграции радионуклидов в основных компонентах этих биогеоценозов, является одной из важнейших задач совремошюй радиоэкологии.

Цезий-137 является одним из основных загрязнителей водоемов-охладитолей атомных электростанций. Он обладает большим периодом полураспада (30 лот) и представляет интерес не только как излучатель, аккумулируюс;ийся в организме, но и как внешний источник у - излучения. Миграционная способность этого радионуклида в водных экосистемах достаточно высока. Попадая в водохранилище вместо с дренпаашчи и попг;рхност;шми водами с территории АЭС, он аккумулируется гидробионтами и донными отложениями. В настоящие иромя информация о его поводении в подоомлх-охладнтелях недостаточна.

Цеди и задачи исследования. Целью настоящей работы

является • изучение экологических особенностей накопления,

Т"Ч7

распределения и миграции Сз в компонентах пресноводной

экосистемы на примере Белоярского водохранилища, используемого

в качестве водоема-охладителя Белоярской АЭС. Для достижения

этой цели последовательно били 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. Проведено сравнение накопления макрофитами в условиях эксперимента и естественного водоема; Оценены уровни накопления радионуклида растениями и грунтами в зависимости от^ температуры водной сроды; 4. Изучено распределение 137Сз в воде, грунтах и водных растениях ¡изличных зон водоема-охладителя АЭС; 5. Определены коэффициенты накопления 137Сз у основных представителей ихтиофауны водоема-охладителя, а также оценена возможность поступления радионуклида с рыбой, в том число с садковым кврпом. в пищевой рацион человека; й. Рассчитаны запаси *37Сз в Белоярском водохранилище и изучено распределение радионуклида по основным компонентам водоема-охладителя.

Научная новизна. В результате многолетних исследований

ксшичествэнно оценено содержание Сз 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 ТЧ7

накопления Сз растениями и рыбами, обитающими в водоеме-охладителе атомной электростанции. Впервые произведена оценка запасов Сз 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 улучшении экологической обстановки на водоеме-охладителе БЛЭС. На основании полученных данных сотрудниками Отдела континентальной радиоэкологии совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом атомных электростанций разработаны норма-

ТЧ7

тивы допустимых и рабочих сбросов Сз в Болоярскоо водохранилище . Эти нормативы внедрены в практику работы Белоярской АЭС в виде документа "Допустимые и рабочие сбросы радионуклидов в Белоярское водохрашлище и Ольховской болото". Результаты изучения содержания в их-гиофауно Велоярского водохранилища используются в практике работы Свердловского рыбокомбината,которому переданы материалы в виде отчета по теме: "Радиоэкологическое обоснование использования подогретых вод Болоярской

АЭС игл.И.В.Курчатова для рыбохозяйственннх целой". Результаты

ТЧ7

количественной оценки распределив™ Сз по основным компонентам водоема-охлздитоля Белоярской АЭС могут быть также использованы дал прогнозирования уровней загрязнения вода, гидробионтов и донных отложений при возшешовыши аварийных выбросов радиону1слидов в водохранилище.

Основные положения, выносимыо на защиту:

-------------------ТЧ7

I.Исследованные закономерности распределшшя Сз в подо ,растениях,ихтиофауне, грунтах водоома-охладителя, позволяют вычлонить вклад АЭС и загрязнение водоема радионуклидом.

.^.Увеличение температуры водной среды приводит к возряс-1 47

танию накопления Сз гидробионтами, как в экспериментальных, так и природных условиях.

3.Результаты исследования экологических особенностей

то7

накопления Сз садковой и свободноживущей рыбой,

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

137

4.Результаты количественной оценки запасов Сз в во-доемо-охладлтеле приводят к выводу,что ос ювным депо радионуклид:) в пресноводном водохранилище являются дошило отложения.

Апуюбяция работы. Материалы диссертации были представлены на расширенном лабораторном семинаре по экологическим аспектам атомной энергетики (Свердловск,1980),на Всесоюзной конференции "Радиационная безопасность населения к защита окружающей среды в связи о эксплуатацией атомных электростанций" (Димитровград, Х'.Ш), на Научно-технической конкуренции "Применение радионуклидов и ионизирующих излучений в научных исследованиях и народном хозяйстве"(Спет)Дловск,19ЯЗ), на Всесоюзном совещании "Радиоэкологические исследования в зоне АЭС" (Свердловск, 1ГЙ5), на Всесошном совещании "Экологические механизмы преобразова-

ния популяций животных при антропогенных воздействиях" (Свердловск, 1987) ,на II Всесоюзном координационном совещании "Эколо-гогенетические последствия воздействия на окружающую среду 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 симпозиуме "Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения" (Ижевск,1992), на Радиобиологическом съезде (Киев, 1993).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит тлъ "Введения и краткого обзора основных литературных источников", 6 глав, заключения, выводов, списка литературы и Приложения". Работа содержит ¿¿3 страниц машинописного текста, 27 таблиц и 21 рисунок. Список литературы составляет источников, из

них 9т на русском языке.

ВВЕДЕНИЕ И КРАТКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ Обосновывается актуальность темы диссертации, дается краткий анализ основных публикаций, формируются цель и задачи ис<5ледования, новизна, практическое значение работы.

ГЛАЬ'А I. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Даетсл эколого-географическая и гидрохимическая

характеристика Белоярского водохранилища, описываются материал

и методика 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, ширина напротив БАЭС - 3 км, глубина по

о

фарватеру р.Пышмы - 15-20 м, площадь акватории - 47км". Водоем гидрокарбонатно-кальциевый со средней степенью мииорализации и слабощелочной реакцией среды.

Исследовано накопление, ряспрзделение и миграция ^Сз в основных компонентах (вода, водные растения, ихтиофауна и грунты) Бо.поярского водохрпнилищл. . Флора представлена 14 видами мэкрофитов, из них один относится к водорослям и 13 - к

А

высшим растениям. Ихтиофауна представлена семью наиболее распространенными видами рыб: плотва (Rutllu3 rutllus), лещ (Abramls brama), щука (Esox luclus), линь (Tinca tinca), карась (Carasslus auratus glbello), Kapn(Cyprlnus carpió), окунь (Perca fluvlatilla). Дошшо отложения включают четыре основ1шх тина: песчаный грунт, затопленная почва, посчано-илистий грунт, илистый сапропель.

Лабораторные опыта проводили в стеклянных аквариумах в диапазоне температур от 12° до 28°С. Радионуклид вносили в виде хлористой соли в количество 1-2 МБк/л. Пробы воды, гидробионтов и дошшх отложзнш! отбирали через 4, 8, 16, 32 суток с момента 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, гидробшнти и rpyirru 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 вода подкисляли, упаривали и озоляли в муфельной печи. Водные растения и туики рыб такжо подсушивали до воздушно-сухого состояния и озоляли при температуре 450°С. Донные отложения

высушивали и просеивали через сито с диаметром отверстий I мм.

П 7

Измерение содержания Сз в пробах производили гамма-спектрометрическим-методом на многоканальном амплитудном анализаторе АМ-256-6 со сцинтилляциогашм Na I (TI)-детектором типа "Лимон". Погрешность измерений не превышала 10%.

Весь материал подвергнут статистической' обработке. Доверительные интервалы . средних ари{метических величин рассчитаны для уровня значимости 5%.

ГЛАВА 2. СОДЕРЖАНИЕ 137Сз В ВОДЕ ВЕЛ0ЯРСК0Г0 ВОДОХРАНИЛИЩА

Приводятся данные, характеризующие динамику содержания радионуклида в различных частях акватории водоема- охладителя в период с 1976 по 1987vr. В районе сброса подогретых вод концентрация -^'оз за рассматриваемый промежуток времени варьировала от 0.04 до 2,0 Бк/л. До 19Шг. наблюдались,по крайней мере,два пика повышенной концентрации радионуклида в поде Теплого залива (ишь 1У7Пг.- февраль 1977г. -и октябрь Н>7Нг. -февраль HV«)r.).C MJH2r. содержание 137Сз в воде неско-

лько снизилось и приобрело более стабильней 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. Такие колебания концентрации 137Сз в воде можно связать с нарушениями технологического режима АЭС.

Концентрация *37Сз в Щучьем заливе 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. Содержание радионуклида в воде верховья

характеризуется более низкими показателями по сравнению с

указанными выше акваториями и не превышает 0,1 Бк/л. Усреднен-Т*Ч7

шо концентрации Сз в воде Белоярского и Рефгинского водохранилищ (последнее взято в качество контрольного водоема) за весь период исследований приведены в таблице I.

Установлены пути поступления'137Сз от АЭС в водоем-охла-дктель. Ими являются промливневый и обводной каналы; концвнт-реция радионуклида в них оказалась выше, 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 13'Сз в воде водоема выше и ниже термоклина. Для этой цели пробы отбиэали в трех точках по оси водохранилища.Установлено, что содерж. )ние нуклида в слое воды над термоклином в среднем в 1,5 раза ниже,чем в придонном слое.Одной из причин такого различия может быть поступление ^37Сз в придошшй слой вода из грунта, являющегося своеобразным депо радионуклида в водоеме.

В условиях Белоярского водохранилища оценен природный механизм очистки воды путам 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 воды. Наибольшая очистка льда от 137С:> достигается в среднем слое,по напрагшмш) к периферии она снижается. Практический смысл полученных данных заключается в том, что в случал загрязнения воды цезием-1.47 следует использовать воду из растаявшего льда.

о

П7

Концентрация Сз в воде Белоярского и Рефтинского водохранилищ за период с 1976 по 1987гг.

Место отбора количество 137Сз, Бк/л

повторностей

Белоярское водохра1вишще

район биостанции 47 0,810 ± 0,260

Теплый залив 49 0,310 - 0,060

Щучий залив 21 0,107 ± 0,029

Верховье 22 0,042 ± 0,009

Рефтинское водохранилище 9 0,011 ± 0.003

а но подледную воду.

ГЛАВА 3. НАКОПЛЕНИЕ 137Сз ПРЕСНОВОДНЫМИ РАСТЕНИЯМИ

Приводятся результаты лабораторных и натурных исследова!Шй, характеризующие роль фитобионтов Белоярского водохранилища в процессах поглощения 137Сз. Порвий этап работы включал инвентаризацию водных растений. На 1986г. в водоеме зарегистрировано 29 видов мокрофитов, 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 макрофитами.

Лабораторные опыты с шестью типичными представителями водных растений (элодеей, роголистником темчозеленым, рдестами гребенчатым и пронзошюлистным, ряской малой, кладофорой плавающей) показали, что для большинства видов растений 'коэффициенты накопления существенно зависят от томпературы. В частности, при повышении температуры воды от 12 до 28°С на 16 сутки эксперимента коэффициенты накопления Сз достоверно увеличиваются у {юголистника в 3 раза, элодои и ряски малой -п ?■ раза, кладофоры и рдеста гцюнзошюлистного В 1,5 раза. В случае рдестя гребенчатого различия между указашшми вариантами опыт« незначительны (1,2 раза), том но менее, они достоверны. Таким образом, в лабораторных опытах пресноводные

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

Проведено сравнение садержания 137Сз в элодее из зоны

подогрева с аналогичными показателями контрольного региона

(Щучий залив), где влияние температурного фактора отсутствует.

т-у?

В среднем растения Теплого залива накапливают Сз больше, чем растения Щучьего залива. По абсолютным данным это различие невелико (соответственно,186 - 6 и 138 - 5 Бк/кг сухой массы), однако оно статистически достоверно. Повышенное содержание 137Сз в элодее Теплого залива может быть обусловлено, с одной стороны, влиянием повышенных температур в этом районе, а с другой - дополнительным поступлением нуклида в Теплый залив от АЭС через сбросные каналы, расположенные вишо 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 цели 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 137Сз 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 этом оказалось, что концентрация Сз в них достоверно шш», чем в среднем по наблюдаемой зоне АЭС.

В некоторых 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 эксперимента и естественного водоема (рис.1). Показано, что дня большинства из них (элодея, клэд;>фора, роголистник, рдесты 'гребенчатый и щюнлишю-листный) коэффициенты накопления в прадюде вше, чем н эксперименте. Лишь для ряски малой они но различаются. Аналогичные

определены коэффициенты накопления

О

Таблица 2.

КШЦЕНТРАЦИЯ 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)- 4

Рдест пронзеннолистньш 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 растений

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 растений

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 растений 10 ± 0,5 ( 9+11) 10 ± 0,5 ( 9+11) 11 ± 0.7 (9+12) 4 + 0,5 (3+6)

природных условиях (заштриховано) 1-элодея; 2-роголистник; 3-рдест гребенчатый; 4-рдвст пронзен-нолистный; 5-ряскя малая; 6-кладофора.

результаты подучэны 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.

Оценено накопление ^Сз представителями гидрофлоры в зависимости от экологической группы, к которой относится данный ввд растений. Наиболее высокие коэффициенты накопления (более 2000 единиц) оказались у трех видов погруженных растений - элодеи, лютика и кладофоры. В целом, погруженные в воду растения накапливают радионуклид больше, чем плавающие на поверхности (ряска малая) и прибрежноводныв растения (рогоз, белокрыльник, камыш). Очевидно, это связано с тем, 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 элодея из обводного канала содержит

ТЧ7

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

28790 и 30 - 5 Ек/кг). Эта данные подтверждают ноше

Т77

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

ГЛАВА 4. НАКОПЛЕНИЕ 137Сз В РЫБАХ

Приводятся дашше, характеризующие особенности накопления

радионуклида рыбами Белоярского водохранилища. В лабораторных

условиях оценено влиянио температурного фактора на величину

737

коэффициентов накопления Сз мальками карася. При повышении температурной среды на Ю°С коэффициенты накопления нуклида возрастают примерно в 2 раза. Эти данные свидетельствуют о по-тонциалыюй возможности влияния теплового загрязнения водоема на уровни накоплешя нуклида представителями ихтиофауны.

С 1976 по 1982гг. проводили сравнительное изучение содержать 137Сз в свободноживущих рыбах Белоярского водохранилища (плотве, леще, карпе и щуко), а также садковом карпе, выращиваемом на подогретых водах АЭС. Рыбу отлавливали на ряз!шх участках водоема, а также на Рефтинском водохранилище, 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 в садковом карпе

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,т зятем снижается.При этом прослеживается связь содержания в ры-

бе и воде: вслед за повышением концентрации радионуклида в во-до возрастает его содоржанио в рыбе,и наоборот- по мере снижения концентрации нуклида в воде отмечается постеиошюе снижение ого содержания в рыбе. Это хорошо прослеживается как на плотве, так и на садковом карпе более чем за Ю-летний период наблюдений в различных заливах водоема, подвощенных влиянию АЭС. Для примера такие данные приведены для Теплого залива (рис.2). В течощю указанного времени здесь отмечается три пика изменения концентрации 37Сз в плотве: март 1977г., август 1980г. и октябрь 1986г. Каждому из них предшествовало нокоторое увеличение концентрации радионуклида в водной среде. Аналогичная зависимость уожду содержанием в воде и

Бк/л

200

а

о

CJ

сЗ S

о О, и О

Рн

-5L

к

м

100

19 7619 78 198 0 1982 19Б4 1986 1988 гоДЫ

П7

Рис.2. Кош;ентрация Са в воде (I), плотве (2). и садковом карпе (3) Теплого залива Бололрского водохранилища

плотве проявляется и в районе Биофизической станции. В период

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

Т"Ч7

заметных пиков, отражающих повышение концентрации Сз в рыбе, и каждый из них следовал после соответствующего возрастания концентрации радионуклида в воде. 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 перераспределенном нуклида в пищевых цоплх до поступления в организм рыб. П7

Концентрация Са в садковом карие, выращиваемом на подогретых водах с использованием искусственного корма, значительно ниже), чем в плотве. С одной стороны, ото обусловлено

1 о

видошми особенностями рыб, а с другой - способом их питания. Садковый карп питается радиоактивно чистым искусствоншм кормом, в то время как плотва, свободно обитащая в водоеме, использует корм, обогащенный радионуклидом. О преимущественном вкладе пищевого канала в накопление 137Сз рыбами известно из публикаций (Флейшман, 1971; Буянов,1981).

Т07

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

Белоярскоэ водохранилище

Теплый залив

Район Биофизической станции

Ворховье

Рефтинское водохранилище

Т07

Содержание Сз в садковом карпе Белоярского водохршш-лища (7,9 - 0,2 Бк/кг) примерно в три раза, происходит аналогичные данные по Рефтинскому водоему (2,5^0,4 Бк/кг), что можно связать с доползштельным поступлением этого радионуклида в Белоярское водохранилище в результате работы АЭС. Вмосте с том, садковый карп Белоярского водохранилища содоржит *37Сз примерно в три раза меньше, чем свободноживущий карп, отловленный в этом же районе (26,7 - 6,9 Бк/кг). Помимо

1 47

искусственного кормя, на уменьшение ¡«нщонтрации Сз в садковом карпе может сказаться и менее длительное ото пребывание в водоеме. Садковую рыбу отлавливали на анализ в возрасто до года, а свободноживущая имела возраст 2-3 ¡года.

Для сравнительной оценки накопления радионуклид!) различными представителями ихтиофауны Солоярского водохранилища в августе 1977г. был произведен однократный отбор шести видов рыб в Теплом заливе водоема. Наиболее высокие козффшшенты накопления характерны для щуки (1100 - 70), и наиболее низкие-для карпа (330 - 40). Различия объясняются видовыми особенное -тями рыб, свойствами поедаемого корма и возрастом игслпд'-ванных особей (табл.3).

Г17

Иря»одлтоя дншш:- о прочности ачкрп-шжли С:-. в

радионушшда

Бк/кг сух.м.

90,0 ± 1.7

62.7 ± 3,7

36.8 - 2,9

3,8 ± 0,8

Т37

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

Вид возраст. концентрация 137Сд КН

лет Бк/кг сырой массы

Щука 4 ИЗ - 29 1100 ± 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

организме рыбок гуппи и плотвы. Радионуклид значительно прочнее удерживается в тканях живых рыбок, чем мертвых. Промораживание ткг.ней 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 типах грунтов Белоярского

водохранилища. Результаты исследования показали, что Т"Ч7

концентрация Сз зависит от типа донных отложений и моста 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 не удалось. Наиболее низкие концентрации в

затопленной почве и илистом сапропеле отмочены в верховье водоема, расположенном на значительном расстоянии^ от АЭС. В наблюдаемой зоне и Теплом заливе концентрация 137Сз в них достоверно выше, (табл.4).

Поскольку протяженность наблюдаемой зоны водоема составляет примерно 16 км, было проведено более детальное изучение IТ7

накопления Сз грунтами в пределах этой зоны. С атой целью наблюдаемая зона была разбита на 4 подзоны кок указано выше.

ы

то7

Концентрация Сз в грунтах Еолоярского водохранилища (Бк/кг сухой массы)

Тип грунта Теплый залив Наблюдаемая зона Контрольный район

Песча1Шй Затоплешшя почва Илистый сапропель 260 ± 95 3520 ±110 1790 ± 480 126 ± 22 520 ± 74 853 - 74 35 ± 8 34 ± 5 54 ± 5

ТЧ7

Концентрация Сз в каждом определенном типе грунта всех четырех подзон оказалась примерно одинаковой. Последнее можно объяснить хорошим перемешиванием воды с содержащимися в ней радиоактивными примесями в продолах 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 полученные нами данные о концентрации 137Сз в воде, растениях и грунтах.. Основное количество нуклида обнаружено в донных отложениях водохрашшища ( 656 ГБк, или 98,2Ж). Значительно меньше его находится в водной среде (12 ГБк,или 2%). В растениях найдено лишь ~2,8 МБк или 0,0004% от общего содержания радионуклида в водоеме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

ВЫВОДЫ

1.С 1976 по 1988 гг. проводили систематические исследова-ТЧ7

ния содержания Сз в воде разных зон Белоярского водохранилища^ результате поступления радионуклида в водоем, п также топловых сбросов, в прилегающей к АЭС части ьодохрп;шлица Армируется зона,наиболее подверженная влиянию атомной станции по сравнения с остальной частью водоема-охладителя,что выражается в повышенном содержании ''^п во всех исследован'чих компонентах.

ТТ7

2.Определены величины коэффициентов накопления Сз у I видов пресноводных растений в условиях естественного водоема которые составляют от 200 до 2500 единиц. Установлено, что по груженные в воду макрофиты накапливают радионуклид в . больше степени,чем плавающие на поверхности и приброжноводные растен

3.Показано,что в условиях естественного водоеме коэффици ТЧ7

енты накопления 'Сз у растений, как правило, выше, чем условиях аквариумной модели водоема.

4.В лабораторном эксперименте оценена роль температурног фактора в процессах накопления 137Сз разными видами гидробион тов и донными отложениями. Установлено, что повышение темпера туры водной среды приводит к увеличению коэффициентов накопло ния- Сз у всех исследованных видов растений и мальков карас

Т07

5.Проведена сравнительная оценка накопления Сз шесть различными видами рыб водоема-охладителя. Наиболее bhcokhi коэффициенты накопления отмечены у щуки.

6.Показано,что в садковом карпе, выращиваемом на подогро тых водах с использованием искусственного корма, кощентраци. *37Сз значительно ниже, чем в свободноживущем карпе и плотве Последнее объясняется способом питания рыб. Делается выио, о перспективности садкового разведения рыб на подогроти ШД8Х АХ с использованием искусственных кормосмесей.

7.Оценены уровни содержания и коэффициенты накоплени равными типами грунтов Белоярского водохранилища. Пока звно.что содержание радионуклида в донных отложениях 'зависн от типа 1рунта и места отбора. Максимальное накопление характерно для донных отложений, богатых органическим; соединениями.

8.Рассчитаны звпасы Сз в ос!гав!шх компонентах Белоярс кого водохранилища - грунтах,воде и растениях. Они составляют 656000 МБк, 12000 МБк и 2,8 МБк, соответственно.

По материалам диссертации опубликовано 26 работ в toi числе основные: I.Трапезников А.В., Чеботина М.Я., Трапезникова В.Н., Кули

йП 40 "I 'V/

ков Н.З. Влияние подо^ева воды на накопление Со, Sr, Сз Ся и К пресноводными рястиниямл //Экология.-19.33.-JM.-С.-68-71 ?..Куликов Н.В..Трапезникова В.П., Трапезников А.В., Содержа

TVJ

то Сз в садковой и свободноживущей рыбе Белоярского водох-шнилища //ПОВ8Д8НИЭ радиоизотопов в водоемах и почвах: Науч. 1окл. И.ч-та экологии раст. и животных УНЦ АН СССР.-¡вордлопск, 1983.- С.27 - 30.

3.Трапезникова В.Н..Трапезников A.B..Куликова В.Г. Исслодо-)внип прочности фиксации радиоцезия в организме рыб //Поводе-шо радиоизотопов в водоемах и почвах:Науч.докл. Ин-та экологии раст. и животшх УНЦ АН СССР.-Свердловск,1983.-С.31-34.

4.Куликов Н.В..Трапезников A.B..Трапезникова В.Н. Накопление ■37Сз в компонентах водоема-охладителя Белоярской АЭС //Радиа-1Ионнан бэзопасность и защита АЭС.-М.,1984.-Вып.8.-С.131-134.

5.Трапезникова В.Н., Трапезников A.B., Куликов Н.В. Скопление 137Сз в промысловых рыбах водоема-охладителя ¡олоярской АЭС //Экология.- 1984.- JÍ6.- С. 36 - 40.

G.Гусева В.П..Трапезников A.B..Трапезникова В.Н., Чеботина I.H. Влияние подогрева вода на поступление некоторых радиоактивных и стабильных нуклидов в растения Белоярского водохрани-мща //Радиационная безопасность и защита АЭС,- М., 1985.-!ин. 9.- С. 177 - 178.

7.Чеботина М.Я..Трапезников A.B..Трапезникова В.Н. Влияние юдогрева воды на накопление радионуклидов грунтами !олонрского водохра!шлища //Экология.- 1986.- Ж2.- С. 75 - 77.

».Чеботина М.Я.; Трапезников A.B..Трапезникова В.Н., Гусева 1.11. Накопление радиоактившх и стабильных нуклидов элодеей в шнисимости от сезона года //Экология.-1986.-JÍ6.-C. 72 - 74.

У. Любимова С.А., Чеботина М.Я., Трапезников A.B., 'рапозникова В.Н. Растительность Белоярского водохранилища и ишянио на нее подогретых вод АЭС //Экология.-1989.-С.73 - 75.

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

гп чп 1 г¥7

:уликоп H.B. Со, Sr и Сз в воде Белоярского водохра-

¡ ил ища //Укология.- 1992.- й 4.- С.78 - 81.

11. Чеботина М.Я., Трапезников A.B., Трапезникова В.Н., 1у ликов H.H. Радиоэкологические исследования Белоярского одохранилища.- Свердловск: УрО АН СССР 1992.- ЯПс.

12. Трапезникова В.Н., Чеботина М.Н., Трапезников A.B., уликой Н.В. i) MJiKjKüjiiTax в<»доима-охладителя (МнирскоЯ АЭС //Экология.-Iii'.W.-JM.- С.МО - ММ.