Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Радиоэкологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Радиоэкологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области"

СЕРГЕЕВ Владислав Владимирович

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫМИ РАДИОНУКЛИДАМИ РЕКИ ИРТЫШ В ЮЖНЫХ РАЙОНАХ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

03.00.16-Экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Омск 2004

Диссертация выполнена на кафедре экологии и охраны окружающей среды Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования «Омский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Калиненко Николай Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент

Воробьева Тамара Георгиевна; кандидат медицинских наук, доцент Петухова Алла Ефимовна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Омский государственный

аграрный университет»

Защита состоится 25 декабря 2004 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета К 212.177.02 в Г'ОУ ВПО «Омский государственном педагогический университет» по адресу 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан 24 ноября 2004 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета ___

кандидат биологических наук, доцент (у&ч^ Е.С. Березина

ыгзд

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия, в связи с возросшей антропогенной нагрузкой резко ухудшилось качество воды в реках и водоемах крупных городов. Интенсивное и бесконтрольное использование водных объектов в качестве источников водоснабжения для нужд промышленности, энергетики и сельского хозяйства, сокращение или полное прекращение проточности, сбор токсичных дождевых осадков и поверхностного стока, сброс отходов с предприятий - все эти факторы привели к сильному загрязнению водных объектов.

Важнейшим факторов, определяющих экологический статус водного объекта, является донные отложения. В настоящее время отсутствуют официальные критерии предельных величин загрязнения и тестированных методик анализа донных отложений. Однако исследование донных отложений является важнейшим аспектом изучения экологического состояния водных объектов, наиболее адекватно отражающим их современное состояние и содержащих информацию о загрязнении водотока на данной территории (А.Я. Зесенко, 1980; М.Я. Чеботина, 1980; И.В. Молчанова, 1982; В.А. Борзилов, 1992; A.B. Трапезников, 1993; В.Н. Позолотина, 2000; S.M. Hutchinson, 1994; D.J. Ilirschberg, 1996). Таким образом, донные отложения могут рассматриваться в качестве интегральною индикатора техногенной нагрузки.

Критическое экологическое состояние многих водных объектов в большинстве случаев связано с нарастанием процессов вторичного загрязнения водных масс из-за распада донных отложений. Даже при условии полного прекращения поступления в реки и водоемы загрязняющих веществ, вторичное загрязнение может превышать предельно допустимые концентрации.

Обеспечение безопасного водопользования на территории Западно-Сибирского региона является актуальной и важной задачей, в особенности реки Иртыш, на которой ситуация усугубляется низким природным потенциалом самоочищения и наличием множества источников трансграничного загрязнения. Например, при проведении ядерных взрывов в республике Казахстан радиоактивному загрязнению подвергались различные природные экосистемы, в том числе и реки.

Река Иртыш протекая по Омской грбгсппти, ттгтег_ц_ссбе суммар-

з

ный объем радионуклидов в результате ядерных взрывов на полигоне Лобнор (КНР) и Семипалатинскою полигона (республика Казахстан) (A.B. Магущенко, 1993; С.И. Зеленцов, 1994; В.И. Булатов, 1996). Известно, что одной из площадок для ядерных испытаний послужил объект «Чаган» раположенный у реки Шаган (Чаган), которая является левым притоком Иртыша (см. рис. 2). На территории республики Казахстан в реку Иртыш впадают 15 основных притоков с общей площадью водосбора ~ 130 тыс. км2, на которых практически отсутствует система радиационного и экологического контроля. Это и определило цель и задачи исследования.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в исследовании радиоэкологического состояния реки Иртыш, с учетом состава долгоживущих радионуклидов в донных отложениях и поверхностных водах, а также растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Произвести отбор проб донных отложений и воды реки Иртыш, для радиоэкологического исследования на участке от п. Татарка (граница республики Казахстан) до п. Новотроицкое (ниже города Омска), в пяти гидрологических створах.

2. Выявить основные закономерности миграции радионуклидов в системе «дошГые отложения - вода - растения - продукты питания».

3. Изучить содержание техногенных радионуклидов в растениях и накопление их в продуктах питания на реперных участках трех южных районов Омской области.

Научная новизна. Впервые в Омской области проведены радиационные исследования дойных отложений р. Иртыш. Изучено содержание радионуклидов в растительных объектах и дана радиоэкологическая оценка режима водотока с учетом возможного загрязнения трансграничных вод. Установлена корреляционная связь между удельными активностями радионуклидов в воде и донных отложениях, что дает основание рекомендовать их в качестве интегрального показателя для оценки уровня радиационного загрязнения воды и растительных объектов.

Практическая значимость. В ходе девяти исследовательских экспедиций в 2001-2003 гг. выполнен комплексный радиационный анализ донных отложений и воды в пяти гидрологических створах реки Иртыш. Изучено содержание радионуклидов в растительных объекту реперных, участков и проведен анализ накопления радио-

i > jHI . ч.

нуклидов в продуктах питания трех южных районов Омской области. Эти данные могут быть использованы в дальнейших работах, по изучению экологического статуса Омской области.

Результаты работы используются в Главном управлении ГО и ЧС по Омской области, Омском танковом инженерном институте, Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии и Омском государственном педагогическом университете.

Апробация работы. Результаты исследований представлены на международной научно-практической конференции, посвященной 125 летию Омского регионального отделения Русского географического общества. (Омск, 2002); на 12 Омской межведомственной конференции «Нетрадиционная наука». (Омск, 2002); на Всероссийской конференции «Проблемы оптимизации и экономические приложения». (Омск, 2003); на международном форуме по проблемам науки, техники и образования. (Москва, 2003); на VI общественных слушаниях по управлению водными ресурсами р. Иртыш, посвященных Международному Дню воды. (Омск, 2004); на международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье». (Белгород, 2004); на Международной научно-практической конференции «Проблемы управления и рационального использования водных ресурсов бассейна реки Иртыш». (Омск, 2004); на 6 Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЕК-2004. (Москва, 2004).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 научных статей, 3 учебно-методических пособия.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 144 страницах, включает 18 таблиц и 29 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов радиационного исследования воды и донных отложений реки Иртыш, результатов исследования содержания техногенных радионуклидов в растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области, выводов, предложений, библиографического списка и приложений. Список литературы включает 132 наименований, в том числе 19 - на иностранных языках.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Донные отложения и поверхностные воды реки Иртыш, растительные объекты и основные продукты питания южных районов Омской области не загрязнены естественными и техногенными радионуклидами.

2. Проведенный корреляционно-регресионного анализ распределения радионуклидов в системе вода-донные отложения свидетельствуют об их взаимном влиянии, что позволяет использовать донные отложения в качестве интегрального показателя для оценки ожидаемого уровня радиационного загрязнения воды и растительных объектов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом для настоящей работы послужили результаты экспедиций 2001-2003 гг. по исследованию реки Иртыш от южной границы Омской области с республикой Казахстан п. Татарка (Черлак-ский район) до п. Новотроицкое (8,5 км ниже Омска), а также результаты оценки концентрации радионуклидов в растительных объектах реперных участков и продуктах питания в южных районах Омской области.

Для проведения исследований нами были отобраны пробы донных отложений и поверхностных вод по всей протяженности исследуемого участка реки и в пяти гидрологических створах расположенных выше, в районе и ниже города Омска, в пунктах культурно-бытового и хозяйственного водопользования с целью выявления удельных активностей радионуклидов, а также пробы воды в изучаемых створах. Пробы отбирались в фарватере, у правого и левого берегов в различные гидрологические периоды согласно ГОСТам 17.1.3.07-82, 17.1.5.01-80, 17.1.5.05-85.

В образцах донных огложений и воде определяли показатели удельной активности естественных 40К,226Иа,232ТЬ, техногенных и объемные суммарные альфа и бета активности радионуклидов соответственно.

Анализ проб производили совместно с сотрудниками отделения радиационной ги1 иены аккредитованной лаборатории радиационного контроля Центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора (ЦГСЭН) в Омской области в соответствии с НРБ-99 (СП 2.6.1.758-99), СанПиН 2.1.4.1074-01, ГОСТ Р 51232-98 и МИ 2453-98.

Для анализа содержания радионуклидов в растительных объектах нами были рассмотрены реперные участки трех южных районов

Омской области, а также продукты питания производимых в этих же районах, согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 и МУК 2.6.1.1194-03. Данные представлены ЦГСЭН в Омской области и Омским филиалом ФГУ «ВерхнеОбьрегионводхоз».

4П ТУ Л тол 1 ън

В донных отложениях К, Яа, ТЬ, Се определяли согласно методике измерения активности радионуклидов в счетных образцах на сцинтилляционном гамма-спектрометре с использованием программного обеспечения «Прогресс», для определения ^г пользовались методическими рекомендациями бета-спектрометрических измерений в объектах окружающей среды, продуктах питания и биопробах. Контроль за содержанием техногенных и естественных радионуклидов в воде проводился с помощью малофоновой установки УМФ-2000.

При обработке результатов использовались стандартные статистические методы (Плохинский, 1970; Вольф, 1976; Лакин, 1990;), регрессионного и корреляционного анализа. Достоверность результатов, выводы, рекомендации, сформулированных в диссертационной работе, подтверждается использованием апробированных методик натурных исследований, методов статистической проверки гипотез функциональных зависимостей параметров.

Всего было изучено 155 объединенных проб донных отложений и поверхностных вод Иртыша. В пробах донных отложений определено 930 показателя удельной активности радионуклидов и 310 показателей суммарных альфа и бета активностей радионуклидов в воде характеризующих их радиационный состав.

Схема наших исследований радиоэкологического мониторинга загрязнения техно! енными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области представлена в рис. 1.

Радиологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области

Гидросфера

Гидрологические сгаоры

пЛовая Станица

Ленинградский мост

Динамо

п. Береговое

п. Ношгроицкое

Реперные участки

Омский р-н

Черлакский р-н

Исилькульский р-н

Литосфера

Материалы исследования

~1

Радиационные показатели

Прсдуюы

питания

Сэ

Рис. 1 Схема исследования

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАДИОНУКЛИДАМИ ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ ИРТЫШ

Приоритетным фактором, влияющим на радиоэкологический статус реки Иртыш и водопользование, является накопление радионуклидов в донных отложениях и их миграция в воду и растительные объекты.

В нашей работе была использована методика оценки состояния водоохранных объектов (H.H. Михеев и др., 2000).

Нами предложена схема рис. 2, которая позволяет установить основные притоки р. Иртыш и площадь их водосбора на территории республики Казахстан.

юияц» Иртыш-Караяида. Д32

р. Шагай. 73Z 254Q0 р Мукыр, 807, 3580

р 4ap, 8V7,14900

p.K»nu>cy,921,S<BO

р Дрстт, 1026.3990

bIWMlW |

р Скбшша, 10«, 1210 р У расой* №«*, 8850

р Ковюта. К78.91М р. Кавдидг. 1565.4960.

bni

р. Уба, 963. »850

уеть-Ки—япгорси, а- Ульба, 1#б1, ■ р. Бухщша, 1191,12660

Г ВТГ"| "7*1

| Р-Куэтум. I396.6140

р Кальджяр, 1659,5950

Рис. 2 Схема Иртыша в пределах республики Казахстан Первая цифра - расстояние до Омска, км. Вторая цифра - площадь водосбора, км2.

Из разработанной нами схемы следует, что питание вод Иртыша осуществляется из 15 основных притоков на территории республики Казахстан. Общая площадь водосбора притоков составляет ~ 130 тыс. км2 и охватывает обширные промышленные и сельскохозяйственные территории республики. Кроме этого на берегу реки Иртыш расположены три областных центра с развитой промышленностью и сельским хозяйством, что является дополнительной рекреационной нагрузкой. Все это приводит к значительному и разнообразному загрязнению вод реки Иртыш, в том числе и радионуклидами.

Однако контроль за состоянием качества воды реки Иртыш осуществляется на территории республики Казахстан, на наш взгляд, не в полном объеме.

В связи с отсутствием нормативных документов связанных с определением радиоактивных элементов в донных отложениях, нами было предложено считать пределы содержания эффективной удельной активности АЭфф природных радионуклидов по формуле (1).

Так как донные отложения приводят к вторичному загрязнению воды, из всех перечисленных значений АЭфф (НРБ-99) мы придерживались величины АЭфф < 370 Б к/кг. По нашему убеждению это наименьшей предел содержания эффективной удельной активности АЭфф природных радионуклидов в пробах и нами предлагается применить ее к донным отложениям. Исходя из этого Аэфф не должна превышать:

А-,фф= АКа+1,ЗАтн+0,09Ак< 370 Бк/кг, (1)

22^ 232

где АКа и А Г(1 - удельные активности Ла и ТЬ; находящихся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого рядов, Ак - удельная активность 40К (Бк/кг).

Анализ полученных данных по содержанию радионуклидов в донных отложениях реки Иртыш в гидрологических створах, показал, чго удельная активность естественных радионуклидов концентрируется неравномерно по мере прохождения реки в черте города.

В районе п. Новая Станица показатели АЭфф возрастают за счет выемки песка для строительных нужд. В створах в черте города изменение радионуклидов происходит по одинаковым схемам, возрастая летом (пик паводка) достигая наибольшего значений в районе стадиона «Динамо» и уменьшаясь осенью рис 3. После прохождения города в створе п. Береговой концентрация радионуклидов становиться ниже по сравнению с показателями створа стадиона «Дина-

мо», но остаются еще довольно высокими. Значения радионуклидов уменьшаются только в створе п. Повотроицкое. Концентрация естественных радионуклидов на правом берегу преобладает в сворах п. Новая Станица, Ленинградский мост, после смешивания вод рек Иртыш и Оми показатели элементов возрастают у левого берега.

Бк/кг

190,00 180,00 170,00 160,00 150,00 -140,00 130,00 -120,00 110,00 100,00 90,00 80,00

184,92

127,67

112,68

начало паводка пик паводка межень

—♦— левый берег —к— правый берег середина

Рис 3. График содержания АЭфф (2001-2003 гг.) в донных отложениях р. Иртыш в створе стадиона "Динамо"

137

Миграция Сэ в изученных створах ярко выражена в створах у стадиона «Динамо» и п. Новотроицкое, здесь цезий, накапливаясь в мае, постепенно теряет удельную активность и снижается к осени в 1,5 раза рис. 4. Характер распределения цезия по берегам такой же как у естественных радионуклидов.

Аккумуляция радионуклидов 908г происходит неравномерно. Данный элемент имеет особенность уменьшения своей концентрации в пик паводка и увеличения к периоду межень. Эта тенденция просматривалась во всех изученных створах рис 5. Этого же нельзя сказать о распределении элемента по берегам. Стронций от п. Новая Станица до п. Новотроицкое увеличивает свои показатели на разных берегах.

Б к/кг

5,00 4,50 -4,00 -3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00

начало паводка пик паводка межень

—.левый берег л-правый берег —а— середина

Рис 4. График содержания 137Сз (2001-2003 гг.) в донных отложениях р. Иртыш в створе с. Новотроицкое

1,47

Бк/кг

17.00

7,73

16,33

начало паводка пик паводка межень

—♦—левый берег --»—правый берег --*- середина

Рис 5. График содержания ^Бг (2001-2003 гг.) в донных отложениях р. Иртыш в створе пос. Береговое

Так в створе п. Новая Станица 908г преобладает в середине реки с небольшим увеличением осенью у левого берега, в районе Ленинградского моста накопление стронция происходит в мае больше у левого берега, в период пика наводнения в середине, а осенью показатель значительно увеличивается у правого берега. У стадиона «Динамо» во все режимах преобладание элемента у правого берега, далее в створе п. Береговой концентрация его выравнивается и в районе п. Новотроицкое увеличивается у левого берега.

Радионуклидный анализ воды реки Иртыш показал, что объемная суммарной альфа и бета активности радионуклидов в пробах не превышают значения установленными СанПиН 2.1.4.1074-01, НРБ-99 и находятся в пределах £Ао <0,1 Бк/л, < 1,0 Бк/л., это подтверждает выводы наших исследований, что радиационное загрязнение в водах Иртыша в настоящее время нет.

С целью выявления влияния состава донных отложений на качество воды реки Иртыш использованы методы корреляционного и регрессионного анализа. Полученные результаты концентраций радионуклидов в системе вода - донные отложения свидетельствуют о влиянии состава донных отложений на качество воды водотока. Так, между удельной активностью техногенных радионуклидов в донных отложениях и суммарной альфа и бета активностью воды обнаружена корреляционная связь:

- для 137Сз г = 0,76 ± 0,07 (р < 0,05 ) 10,19; й,,= 1,99, т.к. 1фак> ^ то нулевую гипотезу отвергаем на 5 % уровне значимости (0,01<р<0,05), следовательно коэффициент достоверен, то есть значим.

Х= 1,58 + 44,82у; У = -0,01 + 0,01х

- для 908г г = 0,89 ± 0,05 (р < 0,05 ) 17,82; 1,99, т.к. Цак^ ^ то нулевую гипотезу отвергаем на 5 % уровне значимости (0,01<р<0,05), следовательно коэффициент достоверен, то есть значим.

X = 2,2 + 413,34у; У = 0,0008 + 0,0019х

Наличие корреляционной связи свидетельствует о возможном использовании состава донных отложений в качестве интегрального показателя для оценки ожидаемого уровня радионуклидов в воде.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РАДИОНУКЛИДОВ НА РЕПЕРНЫХ УЧАСТКАХ

Омский и Черлакский районы Омской области расположены вдоль реки Иртыш. Сельскохозяйственные и промышленные предприятия этих районов используют воды Иртыша для полива сельскохозяйственных угодий и технических нужд. Исилькульский район расположен на значительном удалении от реки Иртыш и был принят нами за контрольный, поскольку в этом районе используют только грунтовые воды. Проведенный сравнительный анализ техногенных радионуклидов растительных объектов в этих трех1 районах за исследуемый период показывает, что уровень содержания радионуклидов в них не превышает ПДК. Результаты приведены на рис. 6.

Бк/кг 9

и 90Эг многолетние травы Я 137Сэ многолетние травы □ 90Бг пшеница О 137Сэ пшеница

Рис. 6. Содержания радионуклидов в растительных объектах на реперных участках южных районов Омской области в 2001-2002 гг.

Так проведенный нами корреляционный анализ в семи сельскохозяйственных организациях этих районов показал, что на всех исследуемых реперных участках Ц,ак< (Ч1, следовательно коэффициент корреляции не достоверен и не значим. Корреляционная связь между ними отсутствует. Анализ радиационных показателей показал, что их значения находятся в пределах нормы, на участках расположенных вдоль Иртыша, так и на участках Исилькульского района.

Исследование содержания радионуклидов проводилось в продуктах питания, изготовленных из местного сырья изучаемых районов. Определялось содержание радионуклидов в основных продуктах питания согласно МУК 2.6.1.1194-03.

Результаты исследования представлены на рис. 7.

Из рис. 7 видно, что содержание радионуклидов на порядок ниже допустимых норм. Так для мяса говядины допустимые уровни ^Яг 50 Бк/кг, 137Св 160 Бк/кг в наших случае эти значения не превышают значений <3,0 Бк/кг и <0,6 Бк/кг соответственно. В хлебе 908г <0,52 Бк/кг, '"Се <4,8 Бк/кг при допустимых уровнях 70 Бк/кг и 40 Бк/кг. Содержание техногенных радионуклидов в молоке показали значения для 9 Бг <0,24 Бк/кг, 137 <2,4 Бк/кг при возможно допустимых уровнях 25 и 50 Бк/кг.

Бк/кН оо,

Ш Мясо roe В Хлеб □ Молоко

□ Сметана ■ Картофель Щ Овощи и бахчевые

Рис. 7 Содержание радионуклидов в продуктах питания южных районов Омской области за 2001-2003 гг.

выводы

1. Сравнительный анализ концентраций удельной активности естественных радионуклидов в донных отложениях реки Иртыш в черте г. Омска свидетельствует о не равномерности их распределения от п. Новая Станица до п. Новотроицкое.

2. Наблюдается выраженная тенденция уменьшения радиоактивного 908г в донных отложениях Иртыша в период пика паводка и увеличения концентрации элемента к периоду межени.

3. Установлено аккумулирование 137Сз в донных отложениях Иртыша в зимний период времени и уменьшения показателей активности в 1,5 раза к осени.

4. За период исследования поверхностных вод превышения уровней допустимого риска суммарной альфа и бета активностей радионуклидов не наблюдалось.

5. Установленная корреляционная зависимость концентраций радионуклидов в воде с их формами в донных отложениях ('"Сэ г = 0,76 ± 0,07 (р < 0,05 ), 908г = 0,89 ± 0,05 (р < 0,05 ) позволяет рассчитывать допустимые уровни содержания элементов в донных отложениях и использовать их в качестве интегральных показателей для радиационной оценки качества воды поверхностных водоисточников.

6. На реперных участках обследуемых территорий на юге Омской области содержание радионуклидов в растительных объектах не превышает допустимые показатели.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Проведенная нами работа и последующий анализ данных позволяет судить о радиационной и экологической ситуациях, и прогнозировать радиоэкологическую обстановку сложившуюся в Омской области.

Для совершенствования систем радиоэкологического контроля за качеством воды Иртыша рекомендуется исследовать радионуклид-ный состав донных отложений как дополнительный интегральный показатель качества воды. По установленным уравнениям линейной регрессии необходимо рассчитывать ожидаемую концентрацию радионуклидов в воде, исходя из уровня их содержания в донных охло-жениях, а Iакже ориентировочно определять допустимую концешра-цию элементов в донных отложениях.

Материалы исследований рекомендовано использовать в Министерстве сельского хозяйства Правительства Омской области при переподготовке специалистов Управления ГО ЧС Сибирского Федерального округа, в учебном процессе ОТИИ, СибАДИ, ОмГАУ, ОмГПУ при изучении курса экологии.

Результаты исследования отражены в следующих публикациях:

1. Соловьев A.A., Сергеев В.В., Андрианов C.B. Дезактивация пищевых продуктов // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности,- 2001, Т.1, вып.2. -С.48-52.

2. Соловьев A.A., Сергеев В.В., Калиненко H.A. Радиационная обстановка в городе Омске // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2001, Т. 1, вып.2. - С.34-37.

3. Соловьев A.A., Сергеев В.В., Злоян В.Н., Захарова JT.M., Валитов P.P. Радиационное состояние в Омском регионе // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2002, Т.2, вып.1 (3). - С. 29-41.

4. Сергеев В.В., Калиненко H.A., Барсукова З.П. Радиационная обстановка в городе Омске // История, природа, экономика: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 125-летию Омского регионального отделения Русского географического общества. - Омск, 2002. - С. 146-148.

5. Пеков В.И., Барсукова З.П., Захарова JI.M.. Сергеев В.В. Оценка концентрации тяжелых элементов в речных водных средах // Всероссийская конференция «Проблемы оптимизации и экономические предложения»: Материалы конференции (Омск, 1-5 июля 2003) / Омский филиал Института математики СО РАН. - Омск: Изд-во Наследие. Диалог Сибирь, 2003. - С.176

6. Калиненко H.A., Барсукова З.П., Сергеев В.В. Радиационное загрязнение донных отложений реки Иртыш // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - 2003, Т.2, вып.2(4). - С.121-124.

7. Калиненко H.A., Сергеев В.В., Соловьев A.A. Исследование донных отложений реки Иртыш // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности,- 2003, Т.З, вып.1(5). -С.79-83

8. Калиненко H.A., Соловьев A.A., Сергеев B.B. Особенности накопления радионуклидов в донных отложениях реки Иртыш // Труды Международного Форума по проблемам науки, техники и образования. Том 2. - М.: Академия наук о Земле, 2003.- С. 129-130.

9. Калиненко H.A., Соловьев A.A., Сергеев В.В. Организация исследований по изучению радиологического состояния реки Иртыш // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2004, № 8. - С. 24-26.

10. Сергеев В.В., Соловьев A.A., Калиненко H.A. Определение радионуклидов о донных отложениях реки Иртыш в черте города Омска // Тезисы докладов 6 Международного конгресса «Вода: Экология и Технология» ЭКВАТЭК-2004 / Под. общ. ред. проф. Эльпи-нера Л.И. — М., 2004. - С. 296.

11. Сергеев В.В., Соловьев A.A., Калиненко H.A. Экспериментальное исследование радиационного загрязнения р. Иртыш // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности.-2004, Т.З, вьш.2(6). - С.87-94.

12. Сергеев В.В., Соловьев A.A. Динамика распределения радионуклидов в донных отложениях Иртыша в пределах города Омска // Проблемы управления и рационального использования водных ресурсов бассейна реки Иртыш: Материалы Международной научно-практической конференции. - Омск: ООО «Изд-во дом «Наука», 2004. - С. 54-57.

13. Сергеев В.В., Соловьев A.A. Радиометрический контроль питьевой воды // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности.-2004, Т.4, вып.!(7).-С. 67-70.

14. Сергеев В.В., Соловьев A.A. Оценка источников загрязняющих веществ бассейна реки Иртыш на территории республики Казахстан // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности.-2004, Т.4, вып. 1 (7). - С. 111-114.

15. Сергеев В.В., Соловьев A.A., Калиненко H.A. Военная экология. Учебно-методическое пособие, вып. 7. - Омск: изд-во ОТИИ,

2001.-95 с.

16. Сремеева В.Г., Сергеев В.В., Барсукова З.П. Военная экология. Учебно-методическое пособие, вып. 10. - Омск: изд-во ОТИИ,

2002.-60 с.

17. Соловьев A.A., Сергеев В.В. Военная экология. Учебно-методическое пособие, вып. 15. - Омск: изд-во ОТИИ, 2004. - 86 с.

Сдано в набор 22.10.2004 Подписано в печать 23.11.2004 Формат 60 х 84 1 /16. Гарнитура Times New Roman Усл. печ. л. 1,2. Печать оперативная. Тираж 100 экз.

Омский государственный педагогический университет.

Отпечатано с оригинал-макета в типографии ООО "Вариант-Омск" 644007 г. Омск, ул. Яковлева, 5. Тел./факс: 250-354

$2 586 7

РНБ Русский фонд

2005-4 31296

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сергеев, Владислав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Качества донных отложений и поверхностных вод систем.

1.2. Объект исследования.

1.3. Анализ источников загрязняющих веществ бассейна реки Иртыш на территории.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Отбор и исследование проб донных отложений водных объектов

2.2. Радиоактивные исследования поверхностных вод.

2.3. Исследование качества поверхностных вод.

2.4. Исследование продуктов питания.

3. РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Влияние донных отложений в формировании качества воды реки Иртыш.

3.3. Радиационные показатели поверхностных вод.

3.4. Качество поверхностных вод.

3.5. Радиационные показатели растительных объектов.

3.6. Радиационные показатели продуктов питания.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Радиоэкологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области"

Актуальность темы. В последние десятилетия, в связи с возросшей антропогенной нагрузкой резко ухудшилось качество воды в реках и водоемах крупных городов. Интенсивное и бесконтрольное использование водных объектов в качестве источников водоснабжения для нужд промышленности, энергетики и сельского хозяйства, сокращение или полное прекращение проточности, сбор токсичных дождевых осадков и поверхностного стока, сброс отходов с предприятий - все эти факторы привели к сильному загрязнению водных объектов.

Важнейшим факторов, определяющих экологический статус водного объекта, является донные отложения. В настоящее время отсутствуют официальные критерии предельных величин загрязнения и тестированных методик анализа донных отложений. Однако исследование донных отложений является важнейшим аспектом изучения экологического состояния водных объектов, наиболее адекватно отражающим их современное состояние и содержащих информацию о загрязнении водотока на данной территории (Зесенко, 1980; Чеботина, 1980; Молчанова, 1982; Борзилов, 1992; Трапезников, 1993; Позолотина, 2000; Hutchinson, 1994; Hirschberg, 1996). Таким образом, донные отложения могут рассматриваться в качестве интегрального индикатора техногенной нагрузки.

Составив перечень характеристик, которые следует определять в ДО, в него войдут:

- механический состав (камки, галька, гравий; песок; разные типы илов: глина);

- гранулометрический состав;

- минералогический состав;

- элементный состав;

- содержание неорганических соединений, в первую очередь, карбонатов, фосфатов, азотсодержащих соединений;

- содержание органических соединений с вычленением биогенной органики, нефтегенных углеводородов;

- радиоактивность;

- сос тав и загрязненность донных и придонных организмов; динамика и общие тенденции изменения названных выше характеристик.

Критическое экологическое состояние многих водных объектов в большинстве случаев связано с нарастанием процессов вторичного загрязнения водных масс из-за распада донных отложений. Даже при условии полного прекращения поступления в реки и водоемы загрязняющих веществ, вторичное загрязнение может превышать предельно допустимые концентрации.

Обеспечение безопасного водопользования на территории ЗападноСибирского региона является актуальной и важной задачей, в особенности реки Иртыш, на которой ситуация усугубляется низким природным потенциалом самоочищения и наличием множества источников трансграничного загрязнения. Например, при проведении ядерных взрывов в республике Казахстан радиоактивному загрязнению подвергались различные природные экосистемы, в том числе и реки.

Река Иртыш протекая по Омской области, несет в себе суммарный объем радионуклидов в результате ядерных взрывов на полигоне Лобнор (КНР) и Семипалатинского полигона (республика Казахстан). Ядерный полигон Лобнор расположен в 900 км. от границ республики Казахстан и 1000 км. от Горного Алтая. На полигоне произведено 16 воздушных и 6 наземных ядерных взрывов. Специально проведенные исследования условий переноса загрязнений с территории полигона для разных сезонов 1964-1980 гг. с учетом диагностических карт барической топографии территорий Сибири, Средней и Центральной Азии, Дальнего востока показали, что продукты ядерного распада попали практически во все эти регионы, являясь существенным элементом глобальных выпадений. Проведение подобных взрывов привело к повышению средневзвешенных концентраций l37Cs и 9(>Sr в атмосфере Северного полушария примерно на 2 порядка. На Семипалатинском полигоне проводилось 470 разных видов ядерных взрывов, в том числе 87 воздушных, 26 наземных и 357 подземных (Матущенко, 1993; Зеленцов, 1994; Булатов, 1996). Испытания проводились на специальных площадках с кодовыми названиями. Известно, что одной из площадок для ядерных испытаний послужил объект «Чаган» расположенный у реки Шаган (Чаган), которая является левым притоком Иртыша (см. рис. 7). На территории республики Казахстан в реку Иртыш впадают 15 основных притоков с общей площадью водосбора ~130 тыс. км , на которых практически отсутствует система радиационного и экологического контроля. Это и определило цель и задачи исследования.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в исследовании радиоэкологического состояния реки Иртыш, с учетом состава долгоживущих радионуклидов в донных отложениях и поверхностных водах, а также растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Произвести отбор проб донных отложений и воды реки Иртыш, для радиоэкологического исследования на участке от п. Татарка (граница республики Казахстан) до п. Новотроицкое (ниже города Омска), в пяти гидрологических створах.

2. Выявить основные закономерности миграции радионуклидов в системе «донные отложения - вода - растения - продукты питания». 3. Изучить содержание техногенных радионуклидов в растениях и накопление их в продуктах питания на реперных участках трех южных районов Омской области.

Научная новизна. Впервые в Омской области проведены радиационные исследования донных отложений р. Иртыш. Изучено содержание радионуклидов в растительных объектах и дана радиоэкологическая оценка режима водотока с учетом возможного загрязнения трансграничных вод. Установлена корреляционная связь между удельными активностями радионуклидов в воде и донных отложениях, что дает основание рекомендовать их в качестве интегрального показателя для оценки уровня радиационного загрязнения воды и растительных объектов.

Практическая значимость. В ходе девяти исследовательских экспедиций в 2001-2003 гг. выполнен комплексный радиационный анализ донных отложений и воды в пяти гидрологических створах реки Иртыш. Изучено содержание радионуклидов в растительных объектах реперных участков и проведен анализ накопления радионуклидов в продуктах питания трех южных районов Омской области. Эти данные могут быть использованы в дальнейших работах, по изучению экологического статуса Омской области.

Результаты работы используются в Главном управлении ГО и ЧС по Омской области, Омском танковом инженерном институте, Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии и Омском государственном педагогическом университете.

Апробация работы. Результаты исследований представлены на международной научно-практической конференции, посвященной 125 летию Омского регионального отделения Русского географического общества. (Омск, 2002); на 12 Омской межведомственной конференции «Нетрадиционная наука». (Омск, 2002); на Всероссийской конференции «Проблемы оптимизации и экономические приложения». (Омск, 2003); на международном форуме по проблемам науки, техники и образования. (Москва, 2003); на VI общественных слушаниях по управлению водными ресурсами р. Иртыш, посвященных Международному Дню воды. (Омск, 2004); на международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье». (Белгород, 2004); на Международной научно-практической конференции «Проблемы управления и рационального использования водных ресурсов бассейна реки Иртыш». (Омск, 2004); на 6 Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЕК-2004. (Москва, 2004).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 научных статей, 3 учебно-методических пособия.

На защиту выносятся следующие положения: • 1. Донные отложения и поверхностные воды реки Иртыш, растительные объекты и основные продукты питания южных районов Омской области не загрязнены естественными и техногенными радионуклидами.

2. Проведенный корреляционно-регресионного анализ распределения радионуклидов в системе вода-донные отложения свидетельствуют об их взаимном влиянии, что позволяет использовать донные отложения в качестве интегрального показателя для оценки ожидаемого уровня радиационного загрязнения воды и растительных объектов.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 144 страницах, включает 18 таблиц и 29 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов радиационного исследования воды и донных отложений реки Иртыш, результатов исследования содержания техногенных радионуклидов в растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области, выводов, предложений, библиографического списка и приложений. Список литературы включает 152 наименования, в том числе 19 - на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Сергеев, Владислав Владимирович

ВЫВОДЫ

1. Сравнительный анализ концентраций удельной активности естественных радионуклидов в донных отложениях реки Иртыш в черте г. Омска свидетельствует о не равномерности их распределения от п. Новая Станица до п. Новотроицкое.

2. Наблюдается выраженная тенденция уменьшения радиоактивного

90 п

Sr в донных отложениях Иртыша в период пика паводка и увеличения концентрации элемента к периоду межени.

1 47

3. Установлено аккумулирование Cs в донных отложениях Иртыша в зимний период времени и уменьшения показателей активности в 1,5 раза к осени.

4. За период исследования поверхностных вод превышения уровней допустимого риска суммарной альфа и бета активностей радионуклидов не наблюдалось.

5. Установленная корреляционная зависимость концентраций

137 радионуклидов в воде с их формами в донных отложениях ( Cs г = 0,76 ± 0,07 (р <0,05 ), 90Sr = 0,89 ± 0,05 (р <0,05 ) позволяет рассчитывать допустимые уровни содержания элементов в донных отложениях и использовать их в качестве интегральных показателей для радиационной оценки качества воды поверхностных водоисточников.

6. На реперных участках обследуемых территорий на юге Омской области содержание радионуклидов в растительных объектах и продуктах питания не превышает допустимые показатели.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Сергеев, Владислав Владимирович, Омск

1. ГОСТ 17.1.1.01 77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. М.: Изд-во стандартов, 1977. — 12 с.

2. ГОСТ 17.1.1.02 77. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов. М.: Изд-во стандартов, 1977. - 12 с.

3. ГОСТ 17.1.3.07 — 82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. М: Изд-во стандартов, 1982. 12 с.

4. ГОСТ 17.1.3.13 86. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1986. -4 с.

5. ГОСТ 17.1.5.01 80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 6 с.

6. ГОСТ 17.1.5.05 85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков -М.: Изд-во стандартов, 1985. - 1 1 с.

7. Нормы радиационной безопасности (11РБ-99): Гигиенические нормативы. -М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. 116 с.

8. Радиационный контроль питьевой воды. Методические рекомендации. -М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000. 17 с.

9. Трапезников А.В., Гусепа В.П., Куликов Н.В. Экология. - 1992, № 4. - С. 78-81.11. -'"Co, tjl°Si\ 1'7Cs в грунтах водоема-охладителя АЭС / Чеботина М.Я., Трапезников Л.В., Гусева В.П., Куликов Н.В. Экология. - 1988, № 2. - С. 70-73.

10. Алексаньян О.М. Исследование вертикального распределения 90Sr и l37Cs в донных отложениях Азовского моря // Экология. 1978, № 5. - С. 94-97.

11. Алексаньян О.М., Кацнельсон Ю.Я. К проблеме радиоактивного загрязнения донных осадков и его предупреждения // Экология. 1979, № 3.- С. 84-88.

12. Алиев Ч.С., Золотовицкая Т.А. Радиометрический контроль питьевой воды // Тезисы докладов 6 Международного конгресса «Вода: Экология и Технология» ЭКВАТЭК-2004 / Под. общ. ред. проф. Эльпинера Л.И. — М., 2004. С. 313.

13. Амиргамов Н.А. Гидрохимия канала Иртыш-Караганда Ленинград: Гидрометеоиздат, 1981. - С. 171-177.

14. Антрапцева 11.М., Пономарева И.Г. О некоторых аспектах охраны природных вод // Тезисы докладов 6 Международного конгресса «Вода: Экология и Технология» ЭКВАТЭК-2004 / Под. общ. ред. проф. Эльпинера Л.И. — М„ 2004. С. 775

15. Атлас Мира / Фед. служба Геодезии и Картографии / третье издание. М.: Гидрометеоиздат, 1999. С. 120-121.

16. Блинова Е.Г. Гигиенический прогноз режима водотока с учетом состава донных осадков и заболеваемости населения на примере реки Иртыш: Автореф. дис. . каи. мед. наук. Омск, 1993. - 22 с.

17. Богословский Б.Б. Озероведение М.: Изд-во Московского ун-та, 1960. -С. 228-241.

18. Булатов В.И. Россия радиоактивная. Новосибирск: ЦЭРИС, 1996. -272 с.

19. Буянов 11.И. Концентрация 9<)Sr и l37Cs в районе сброса теплых вод Кольской АЭС // Экология. 1981, № 3. - С.66-70.

20. Вакуловский С.М., Катрич И. Ю., Носов А.В. Динамика радиоактивного загрязнения рек Украины, РСФСР и Белоруссии, обусловленного аварией29.