Закономерности распределения и накопления радиоцезия в донных осадках Карского моря

Мирошников, Алексей Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Закономерности распределения и накопления радиоцезия в донных осадках Карского моря
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности распределения и накопления радиоцезия в донных осадках Карского моря"

На правах рукописи

МИРОШНИКОВ

Алексей Юрьевич

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ РАДИОЦЕЗИЯ В ДОННЫХ ОСАДКАХ КАРСКОГО МОРЯ

Специальность 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 2012

005049819

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН)

Научный руководитель: член-корреспондент РАН, доктор геолого-

минералогических наук, профессор Величкин Василий Иванович ИГЕМ РАН

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

Лукашин Вячеслав Николаевич, Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)

доктор географических наук, профессор Евсеев Александр Васильевич, Географический факультет МГУ им. М.ВЛомоносова

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт экологических проблем Севера Уральского отделения Российской академии наук (ИЭПС УрО РАН)

Защита диссертации состоится 24 января 2013 г. в 12:00 на заседании диссертационного совета Д 002.122.01 в ИГЕМ РАН по адресу: 119017, г. Москва, Старомонетный пер, 35.

Отзывы в 2-х экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке ИГЕМ РАН по адресу: 119017,Москва, Старомонетный пер., 35.

Автореферат диссертации разослан 24 декабря 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.г.-м.н. М.А.Юдовская

Введение

Актуальность работы.

Национальные интересы России в Арктике предполагают использование Арктической зоны в качестве стратегической ресурсной базы Российской Федерации. Средства массовой информации на протяжении многих лет настойчиво создают образ «радиоактивной помойки» в арктической зоне России, отводя Карскому морю особую роль. Карское море занимает особое положение в числе морей, которые подвергались радиационному воздействию в ходе испытаний ядерного оружия и деятельности целого ряда как российских, так и зарубежных радиохимических предприятий. Учитывая отмеченные обстоятельства, а также повышенную уязвимость природной среды в арктическом регионе, проблемы экологической безопасности Арктики приобретают особое значение. В контексте необходимости решения этих проблем проведенные нами исследования, направленные на оценку радиационно-экологического состояния акватории Карского моря, и их результаты, показывающие удовлетворительное состояние донных отложений, как основного накапливающего радиоактивность компонента экосистемы, несомненно, актуальны.

Цель работы. Оценка радиационного состояния донных осадков Карского моря, Обской губы и Енисейского залива, анализ источников радиоцезия и процессов его транспортировки и его фиксации в морской экосистеме.

Основные задачи исследований. В соответствии с указанной выше целью в ходе выполнения работ решались следующие задачи:

• Выявление зон повышенной активности (ЗПА) радиоцезия в донных отложениях Карского моря и оценка уровней;

• Определение и характеристика источников 137Cs, путей его миграции и оценка влияния каждого из них на формирование радиационной обстановки Карского моря;

• Изучение роли различных геохимических барьерных зон и механизмов осаждения радиоцезия в Карском море;

• Разработка методики отбора проб донных отложений и создание комплекса специального оборудования и материалов для отбора представительных колонок.

Объектом исследования являлись экосистема Карского моря, его воды и донные отложения, подвергшиеся радиационному загрязнению искусственными радионуклидами, выявленные ЗПА радиоцезия, сформированные в участках влияния геохимических барьеров.

Фактический материал. В основу исследований положены материалы, собранные лично автором в ходе проведения ряда экспедиций в период 1995 - 2008 годов в Карском море, эстуариях Оби и Енисея и на различных участках речного бассейна Оби.

гидрофизическим зондированием толщи воды. При проведении работ в эстуари-. Оби и Енисея и в пределах речной системы отбор колонок донных осадко проводился с использованием катамарана, в морских условиях - с борта научно исследовательского судна ГЕОХИ РАН «Академик Борис Петров».

Методологической основой диссертационного исследования является учение о геохимических барьерах. Основы этой теории были заложены в работах го геохимии ландшафта А.И.Перельманом, М.А.Глазовской, Н.С.Касимовым.

Существенное развитие это направление получило в работах А.П.Лисицына I Е.М.Емельянова, а также В.Н. Лукашина, М.А. Левитана, В.В. Гордеева Публикации, посвященные процессам терригенной седиментации, рол! маргинальных фильтров, геохимических барьерных зон (ГБЗ) и фациальном: анализу, позволили автору опираться на их результаты при исследованиях в рамка: представленной диссертационной работы.

Личный вклад автора состоял в непосредственном участии в постановю задач, разработке подходов и путей их решения, в организации и проведенш экспедиционных работ, в ходе которых занимался проботобором, описаниел материала и дальнейшим его изучением. Были обработаны и интерпретировань материалы 1995-2008 годов, составлены карты и разрезы латеральной I вертикальной изменчивости содержаний радиоцезия, солености и температуры вод 1 зонах смешения и в прилегающим к ним участках. При работе над методикой отбор: проб донных отложений на морском мелководье, в эстуариях и реках автором бьи сконструирован, изготовлен и успешно использован комплекс специально« оборудования.

Положения, выносимые на защиту.

1. В верхнем слое донных осадков в западной части Карского моря в условия? геохимических барьерных зон сформировались две зоны повышенной активности радиоцезия. Новоземельская ЗПА образовалась за счёт накопления продуктов ядерных испытаний покровными ледниками Северного острова, их последующе? абляции в морскую среду Карского моря. Вайгачская ЗПА, расположенная } острова Вайгач и пролива Карские ворота, обязана своим происхождение?, радиоактивности, поступавшей из Баренцева моря.

2. В донных осадках маргинального фильтра Карского моря под влияние\ геохимической барьерной зоны «река-море» сформировались Обская и Енисейска? ЗПА радиоцезия, включающие в себя участки максимальных радиационны> загрязнений за счет выноса речными водами Оби и Енисея.

3. Вертикальное распределение радиоцезия в донных отложениях Обской у Енисейской ЗПА характеризуется контрастными различиями, которые, по-видимому, определяются в значительной мере многолетними колебаниями речного стока, а именно расходом взвешенного вещества, являющегося главным агентом переноса нерастворимых и слаборастворимых форм радиоцезия.

идентифицировать речные источники взвешенного материала и связанного с ним радиоцезия, и проследить их влияние за пределами зоны смешения речных и морских вод.

Научная новизна работы заключается в широкомасштабной оценке радиационного состояния речных, эстуарных и морских донных осадков, в выявлении закономерностей распределения 137Cs по вертикали и латерали при проведении радиоэкологических исследований на примере Карского моря и

эстуариев Оби и Енисея.

Выделены и детально изучены ЗПА радиоцезия, отражена роль геохимической барьерной зоны Карского моря, задерживающей основную часть радиоактивного загрязнения арктического бассейна речными потоками Оби и Енисея.

Установлены контрастные отличия в вертикальном распределении Cs в донных отложениях Обской и Енисейской ЗПА радиоцезия и определены наиболее вероятные его причины.

В пределах фации эстуариев Оби и Енисея выявлены геохимические отличия, на основании которых разработан аддитивный критерий, позволяющий идентифицировать речные источники радиоцезия за пределами зоны смешения.

Определен вероятный потенциальный источник радиоактивных загрязнений акватории Карского моря - покровный ледник о.Северный, являющийся депозитарием продуктов ядерных испытаний на Северном испытательном полигоне (СИП).

Разработана и успешно апробирована оригинальная методика отбора проо донных осадков, с применением специально разработанного и созданного катамаранного комплекса оборудования.

Практическая значимость. Результаты работы позволили достаточно надежно оценить радиационно-экологическую ситуацию в пределах акватории Карского моря и речных эстуариев Оби и Енисея как удовлетворительную и использовать их в качестве базовых для прогнозных оценок ее изменения. Разработанный комплекс методов проведения радиоэкологических исследований может быть использован в качестве основы для постановки долговременного радиологического мониторинга компонентов окружающей среды в прилегающих морских акваториях, водоемах-накопителях и водообменных водохранилищах в районах воздействия ЯРОО, таких как районы испытаний ядерного оружия, места хранения и захоронения радиоактивных отходов, атомные электростанции, радиохимические предприятия.

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в настоящей работе, были представлены на международных и российских научных форумах: на международном семинаре «ГЕОТРАССЕРЫ» в г.Москве в декабре 2012 г.; на международном симпозиуме «Natural Radiation Exposures and Low Dose Radiation Epidemiological Studies» в г.Хиросаки (Япония) в марте 2012 г.; на международном семинаре КЭГ МАГАТЭ в г.Осло (Норвегия) в феврале 2011 г.; на всероссийской конференция «Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания» в г.Саратове в ноябре 2010; на конгрессе «The East Asia Seas Congress - 2009» в ноябре 2009 г. в г.Манила (Филиппины); на VI Российской

конференции «РАДИОХИМИЯ-2009» в октябре 2009 г. в г.Обнинске; на международном семинаре «Clearing Up Sites Contaminated With Radioactive Materials» в июле 2007 г. в г. Москве; на международной конференция «Геохимия биосферы» в г.Москве в ноябре 2006 г.; на 2-м международном симпозиуме Альфреда Вегенера в ноябре 2005 г. в г.Бремерхафен (Германия); на 6-ой международной конференции «Environmental Radioactivity in the Arctic and the Antarctic» в октябре 2005 г. в г.Ницца (Франция); на 2-ой международной конференции «Radioactivity in the Environment» в октябре 2005 г. в г. Ниццг (Франция); на 15-ой международной школе морской геологии «Геология морей и океанов», августе 2003г. в г. Москве; на годичном собрание Всероссийского минералогического общества в мае 2002 г. в г. Москве; на всероссийская конференция «Научные аспекты экологических проблем России» в июне 2001 г. в г. Санкт-Петербурге; на научной школе-семинаре российских делегатов XXXI Международного геологического конгресса «Вопросы геологии континентов и океанов» в июне - сентябре 2000 г. в Атлантическом океане (рейс НИС «Академик Иоффе» Калининград - г. Рио-де-Жанейро); на международном симпозиуме «PACON 99 - Humanity and the World Océan: Interdependence at the Dawn of the New Millennium» в июне 1999 г. в г. Москве;

Результаты работы были также неоднократно представлены на заседаниях лаборатории и в научных отчетах и монографиях по программам Президиума РАН №13, №16, № 4 в период с 2004 по 2012 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в российских реферируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 статья в зарубежном рецензируемом журнале, сделано 8 докладов на конференциях и опубликовано 13 тезисов. Результаты работ автора опубликованы в двух монографиях «Изменения окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы», изданных в 2007 году и в 2011 году под редакцией академика Н.П.Лаверова.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 208 страниц состоит из введения, 6-ти глав, заключения, списка литературы из 176 наименований и 2-х приложений, включающих 72 рисунка и 24 таблицы.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю диссертационной работы - член-корреспонденту РАН профессору В.И.Величкину, научному руководителю направления «Радиогеоэкология» академику Н.П.Лаверову, по инициативе и поддержке которого проводились исследования, сотрудникам лаборатории «Радиогеология и радиогеоэкология» к.г,-м.н. Э.Э.Асадулину, д.г.-м.н. А.А.ГЪку, к.г.-м.н. Н.Н.Тарасову, д.ф.-м.н. В.И.Мальковскому, д.г.-м.н. Б.Т. Кочкину, к.г.-м.н. А.П.Алешину, А.Л.Керзину, Г.И.Надъярных, И.Н.Семенкову.__

Автор благодарен д.т.н. ¡Олегу Викторовичу Степанцу|, возглавлявшему серию экспедиций в Карское море, академику Н.С.Касимову, д.г.н. А.В.Евсееву, д.г.-м.н. М.А.Левитану, д.г.-м.н. В.Н.Лукашину, к.ф.-м.н. Л.А.Стефанцеву, А.Н.Плишкину, к.б.н. С.А.Корсуну, А.В.Травкиной, А.НЛигаеву, А.П.Борисову, а также всем членам экипажа НИС ГЕОХИ РАН «Академик Борис Петров».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Физико-географическая характеристика Карского моря. В первой главе на основе литературных источников [Никифоров, 1973,1974, 1980; Михайлов, 1997; Кочетов, 2008; Добровольский, 1965, 1982; Захаров, 1981 и др.] приводится описание физико-географических характеристик Карского моря, повлиявших на радиационное состояние компонентов его экосистемы.

Географическое положение Карского моря во многом определило его «радиационную судьбу»: арх. Новая Земля на западе, где расположен СИП и великие сибирские реки Обь и Енисей, впадающие с юга и транспортирующие радиоактивное загрязнение с водосборных площадей в 6.1 млн. км , в верховьях которых находятся радиохимические предприятия.

Суровый климат и контрастные ледовые условия по отношению к Баренцеву морю создают предпосылки для возникновения геохимических барьеров в зоне смешения с водами Карского моря, и способствуют образованию ЗПА радиоцезия в осадках у пролива Карские ворота и острова Вайгач. При создании СИП на Новой Земле также учитывались климатические характеристики, а именно роза ветров.

Материковый сток в Карское море является наиболее значительным: 41% суммарного стока всех рек, впадающих в Северный Ледовитый океан. Радиоактивное загрязнение поступает вместе растворенными солями, органикой и взвешенными наносами в размере 193 млн. тонн в год.

Наличие в Карском море различных типов водных масс, контрастно отличающихся друг от друга рядом физико-химических параметров, создает все условия для возникновения в участках их смешения геохимических барьерных зон, в которых происходит осаждение взвешенных и растворенных форм различных загрязнителей, в том числе и радиоцезия.

Циклонический характер течений в западной части Карского моря в какой-то мере препятствует выходу радиоактивного загрязнения от пролива Карские Ворота и с ледников Новой Земли в Арктический бассейн.

Анализ фациальных обстановок в эстуариях Оби и Енисея, а также внутреннего шельфа показал, что не смотря на геохимические различия донных отложений, определяемые областями выноса терригенного материала, условия осадконакопления в участках образования Обской и Енисейской ЗПА были одинаковыми.

Глава II. Источники радионуклидов и пути их поступления в Карское море. Во второй главе на основе обширных литературных данных [Сивинцев, 2005; Матишов, 2001; Бабич, 2007; Лукашин, 2008; Айбулатов, 1994; Вакуловский, 1987; Aarkrog, 1979; Strand, 1995, 1999 и мн. др.] приводится анализ информации о реальных и потенциальных источниках радиоактивного загрязнения Карского моря.

Основным источником радиоцезия, поступившего в Карское море, в соответствии с произведенными расчетами являются локальные (местные) радиоактивные выпадения из атмосферы, активность которых могла составлять до 2280 кКи. Такое количество удельной активности 137Cs теоретически могло образоваться в результате 17-ти воздушных ядерных испытаний, включая

знаменитую «Царь-бомбу», которые проводились при направлениях ветров в сторону акватории Карского моря в диапазоне азимутов от 45е до 148°.

Речные воды Обской и Енисейской водосборных макроарен привнесли от 4.06 кКи до 13.20 кКи радиоцезия в зоны смешения с водами Карского моря с водосборов площадью 6,1 млн.км2 и, возможно, от предприятий ЯТЦ.

С морскими течениями из Баренцева моря в акваторию Карского моря через пролив Карские Ворота поступило от 4.4 до 7.7 кКи радиоцезия, вероятным источником которых были ЖРО западноевропейских радиохимических предприятий.

Твердые радиоактивные отходы, затопленные в основном в заливах Новой Земли пока существенно не влияют на современную радиационную обстановку и являются потенциальными источниками техногенных радионуклидов, воздействие которых зависит от состояния защитных барьеров.

Влияние чернобыльской аварии не внесло существенного вклада в радиоактивность морской среды Карского моря.

Таблица 1.

Источники поступления радиоцезия в воды и осадки Карского моря

Источник "'Cs (кКи) Тенденция

1. Глобальные выпадения из атмосферы 27.30 уменьшение

2. Перенос с речным стоком 4.06-13.20 уменьшение

3. Перенос с морскими течениями ЖРО западноевропейских заводов 4.40-7.70 уменьшение

4. Перенос «чернобыльского» ^'Сб морскими течениями 2.70 отсутствует

5. Сброс ТРО ? возможен рост

6. Слив ЖЮ ? возможен рост

7. Локальные выпадения 2280 (?) возможен рост при таянии ледников

ИТОГО 2331

Таким образом, несмотря на то, что большая часть радиоцезия, по-видимому, поступила с местными выпадениями от ядерных испытаний на СИП, их миграция со льдами и течениями из Карского моря привела к тому, что остальные, сильно разбавленные водами, оказали лишь фоновое влияние на донные отложения, а максимальное загрязнение осадков радиоцезием связано с речным выносом.

Глава III. Методика пробоотбора и аналитических измерений. Третья глава посвящена описанию методов отбора проб донных осадков, их подготовки к анализам и самих аналитических работ. При выполнении работ на морских станциях с борта НИС «Академик Борис Петров» в основном использовался коробчатый пробоотборник boxeorer с площадью окна 2500 см2 с дальнейшим извлечением из него колонки осадка с применением пластикового трубчатого сабкорера диаметром 110 мм. Также применялся двухковшовый дночерпатель «Океан».

Однако использование морских судов с осадкой 4-5 м не позволяет работать на малых глубинах и в речных условиях. В связи с этим автором был разработан и построен сборно-разборный катамаранный комплекс, успешно использованный при

проведении работ в морских условиях эстуариев Оби и Енисея, а также на реках Обь, Иртыш, Тобол, Исеть, Томь, Сев. Двина.

Прообразом созданного оборудования послужил катамаран «Obventure», построенный в Океанографическом институте Вудс Холл (WHOI) под руководством Боба Маккэйба (Bob McCabe), руководителя технической службы WHOI.

Создавая альтернативный пробоотборный комплекс в JIPP ИГЕМ РАН, за основу был взят отечественный серийный катамаран. Внесенные изменения и дополнения его конструкции позволили увеличить жесткость каркаса, оснастить удобной рабочей площадкой, холдерами для транспортировки 6 колонок в вертикальном положении. Оснащение катамарана подвесным лодочным мотором мощностью в 3,5 л.с. позволяет поддерживать скорость 14-15 км/час. Замена надувных емкостей повысила мореходные качества и грузоподъемность до 500 кг. На катамаране установлена система спутниковой навигации GPS, эхолот, радиостанция и погружаемый радиометр. Масса катамарана 82 кг, что позволяет при необходимости достаточно быстро переносить его через сухопутные препятствия

силами двух человек.

Учитывая некоторые недостатки «вудсхольского» пробоотборника (250 кг, вертикальная неустойчивость), мы используем при вдавливании в донную поверхность не свинцовый груз, а вес катамарана, людей и оборудования, при этом полностью исключив невертикальное движение пробоотборника. Давление катамарана на пробоотборник осуществляется секциями дюралевых толстостенных труб, соединяемых быстросъемными фиксируемыми муфтами, что позволило производить отбор проб на глубинах до 11 метров.

В этой же главе представлена методика послойного секционирования поднятых колонок, предполагающая обязательное удаление периферийного кольца и тщательное соблюдение чистоты пластиковых инструментов в целях недопущения попадания материала из верхних горизонтов в нижние.

Высушенные при температуре 60С° и подготовленные пробы далее попадали на гамма-спектрометрический анализ для определения удельной активности Cs по стандартной методике. Содержания 32-х химических элементов определялись методом инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) также по стандартной методике. Все аналитические работы выполнялись в JIPP ИГЕМ РАН п/р А.Л.Керзина.

Глава IV. Распределение wCs по латерали в донных осадках Карского моря. Четвертая глава посвящена анализу пространственного распределения радиоцезия по латерали в верхнем слое донных отложений в западной части Карского моря и в зоне смешения с пресными речными водами Оби и Енисея.

Изучение радиационной обстановки в Карском море проводилось в ходе целого ряда российских и международных экспедиций начиная с 1971 г.: Росгидромет, ММБИ КНЦ РАН, МЧС РФ, НИЦ "Курчатовский институт", ГЕОХИ РАН, ИО РАН, WHOI, NRPA, Техасский университет и др. за 40 лет осуществили более 20-ти рейсов на различных судах. Результаты этих работ представлены в большом количестве публикаций и отчетов таких известных исследователей, как О.В.Степанец, Н.ПЛаверов, А.П.Лисицын, Э.М.Галимов, Ю.А.Израэль,

С.М.Вакуловский, А.И.Никитин, В.Б.Чумичев, И.И.Крышев, Н.А.Айбулатов, М.А.Левитан, Л.А.Кодина, Д.Г.Митишов, Ю.А.Сапожников, А.Н.Плишкин, Е.Щипа, P.Strand, L, Foyn, M. Champ, T.Kenna, H.Livingstone, F.Sayles, G.Panteleev и др.

На разных этапах изучения радиоактивности различных участков Карского моря рядом исследователей были построены схемы распределения радиоцезия в верхнем слое донных осадков [Айбулатов, 1994;Галимов, 1996,2006; Никитин, 2005 и др]. Однако одни из них имеют либо фрагментарный характер, либо не достаточно точно отражают закономерности распределения радиоцезия, другие опираются на весьма скромное количество данных.

Карта, построенная нами в масштабе 1:500 000 (рис.1), является существенно уточненным логическим продолжением ранее построенных схем распределения удельных активностей радиоцезия в верхнем слое донных отложений по всей акватории Карского моря, включая эстуариии Оби и Енисея [Мирошников, 2006 и др.] В основу построения карты были положены результаты измерений активностей Cs в пробах верхнего слоя современных донных отложений.

В построении участвовали 160 точек наблюдения. Шаг изолиний составлял 5 Бк/кг. На основной части донной поверхности моря активность 137Cs составляет 0-5 (10) Бк/кг. На этом фоне выделяются 4 аномальных участка > 15 Бк/кг.

В разделе 4.1 четвертой главы «Распределение радиоцезия в донных осадках в западной части Карского моря» приведены материалы, раскрывающие первое защищаемое положение (см. стр. 5).

Новоземельская ЗПА занимает почти прибрежное положение у восточных берегов Северного острова и находится на западном склоне Новоземельского желоба (рис.1). Ее протяженность с юго-запада на северо-восток составляет около

Максимальные уровни

удельной активности радиоцезия, установленные в пробах верхнего слоя донных осадков Новозе-мельской ЗПА, отмечаются на станциях: ВР95/43 - 29,3 Бк/кг, ВР95/44 - 24,8 Бк/кг и ВР95/47 -22,5 Бк/кг. На станциях ВР95/48 и ВР95/42 удельные активности 137Сб составили 17,3 и 14,5 Бк/кг соответственно. На всех остальных станциях, находящихся вокруг Новоземельской ЗПА, значения удельной активности находятся ниже 15 Бк/кг.

НЗЗПА пространственно приурочена к юго-восточному побережью Северного острова. Изолинии, соответствующие 15, 20 и 25 Бк/кг, вытянуты с юго-запада на северо-восток, как и общее направление береговой линии, и параллельны изобатам.

190 км, а ширина от 14 до 62 км.

Рис. 1 Карта распределения '-"Се (Бк/кг) в верхнем слое донных осадков Карского моря и положение зон повышенной активности радиоцезия.

Источником радиоцезия Новоземельской ЗПА, по-видимому, является покровный ледник Северного острова, подвергшийся загрязнению локальными выпадениями при проведении ядерных взрывов в атмосфере на Северном испытательном полигоне. По данным некоторых исследователей [Aarkrog, 1979; Strand, 1998] суммарная удельная активность 137Cs, поступившего в виде местных выпадений на острова Новой Земли в целом в результате 87-ми ядерных испытаний, оценивается в 810 кКи.

Это значение согласуется с нашими расчетами, основанными на опубликованных материалах, и свидетельствующими о том, что из радиоактивного облака только одного взрыва мощностью 10 Мт, произведенного 19 сентября 1962 года, на ледники Северного острова могло выпасть около 200 кКи радиоцезия. Траектория движения этого облака проходила строго по продольной осевой линии Северного острова.

Подтверждением высокой вероятности этого источника являются две аналогичные, сближенные аномальные зоны радиоцезия в донных осадках Баренцева моря, выделяемые Г.И. Ивановым у западного побережья Северного острова (рис.1). Очевидно, эти зоны формировались одновременно в обоих морях в процессе абляции покровного ледника.

Попадая с пресными водами берегового стока и в составе ледниковых масс в морскую среду, радиоактивные загрязнители подвергались воздействию не только солевого барьера, но и вовлекались в процессы, характерные для геохимической барьерной зоны (ГБЗ) «берег - море» [Емельянов, 1998]. В прибойной зоне отлагаются самые грубозернистые отложения, глубже (между 1-ым и 2-ым гидродинамическими барьерами) залегают хорошо отсортированные песчано-алевритовые и гравийные отложения. На дне илистый материал начинает активно накапливаться не на определенном расстоянии от берега, а на определенной глубине вне зависимости от этого расстояния. Эта глубина обычно совпадает со слоем скачка солености - галоклином. Именно здесь и проявляется 3-ий механический (гидродинамический) барьер [Емельянов, 1998]. Таким образом, в участке образования Новоземельской ЗПА под воздействием геохимических барьеров (гидродинамических и солевого) возникли благоприятные условия для перехода радиоцезия из взвеси и растворенных форм в донные отложения.

Вайгачская ЗПА расположена к северу от острова Вайгач и к северо-востоку от пролива Карские Ворота. Она имеет почти изометричную форму и представляет собой пятно диаметром около 90 км. В пробах верхнего слоя осадков, полученных на станциях ВР-95-31, ВР-95-117 и ВР-95-118, измеренные удельные активности I37Cs составили величины 22.41; 25.93; и 22.88 Бк/кг соответственно.

Донные отложения в этом участке представлены опесчаненными илами. Через пролив Карские Ворота с запада на восток направлено Канинское течение, несущее баренцевоморские воды, с которыми сюда доставлялись радиоактивные компоненты ЖРО западноевропейских заводов.

Воды Карского моря обладают рядом существенных отличий от вод Баренцева моря по многим параметрам:

• по температурному режиму Карское море характеризуется как более холодное;

• соленость вод Баренцева моря в среднем выше на 8 %о чем воды Карского моря;

• воды Баренцева моря являются более аэрированными, следовательно, в области их смешения присутствует окислительно-восстановительный барьер;

• воды обоих морей различаются и по параметрам растворенного и взвешенного органического вещества (Сорг);

• существуют отличия и в распределении фитопланктона и зоопланктона.

Таким образом, пролив Карские Ворота является с одной стороны границей раздела двух морских экосистем. С другой стороны он соединяет их, образуя в области смешения их вод геохимическую барьерную зону (ГБЗ), в которой действуют геохимические барьеры: фронт противотечений, термоклин и пикноклин, солевой, температурный и окислительно-восстановительный барьеры. Нельзя также исключать и возможное влияние барьера «лед-вода».

Подробный анализ объемов и путей поступления радиоактивного загрязнения из Баренцева моря в Карское море приведен во второй главе работы. Отмечено, что учитывая некоторые расхождения в оценках различных исследователей, можно предположить, что в акваторию Карского моря через проливы Карские Ворота и Югорский Шар к 2000 году поступило от 4.4 до 7.7 кКи радиоцезия. Часть этих загрязнений, попадая в область смешения баренцевоморских вод с водами Карского моря, подвергалась воздействию геохимической барьерной зоны и депонировалась в верхнем слое донных отложений, образуя Вайгачскую ЗПА радиоцезия.

В разделе 4.2 четвертой главы «Распределение радиоцезия в донных осадках маргинального фильтра Карского моря» приведены материалы, раскрывающие второе защищаемое положение (см. стр. 5).

Литология и минеральный состав современных осадков Карского моря, различных участков его акватории изучались многими исследователями. Однако, в связи с целями и задачами данной работы, наибольший интерес представляют результаты, отраженные в целом ряде публикаций А.П Лисицына, М.А.Левитана, В.В. Гордеева. При этом наиболее актуальным является сделанный М.А. Левитаном анализ фациальной изменчивости поверхностного слоя осадков Обь-Енисейского мелководья и эстуариев Оби и Енисея, который представлен в четвертой главе в подразделе 4.2.1 [Левитан, 2005].

Обская ЗПА (раздел 4.2.2), ориентирована с юга на север и пространственно отчетливо приурочена к эстуарию Оби своей южной частью (рис.2). Ее протяженность составляет около 320-ти километров, а ширина от 40 до 60 километров. При этом ее южная часть, составляющая приблизительно 1/3 длины, находится в пределах эстуария с глубинами до 15-30 м, а на север в сторону открытого моря она протягивается приблизительно на 200 км, находясь в пределах Обь-Енисейского мелководья с глубинами до 50 м. Построение границ описываемой зоны проводилось по величинам удельной активности '"Се на 28-ми станциях, в которых они превышают 15 Бк/кг, а также находящихся вокруг. При этом на некоторых станциях в горизонтах донных осадков от 4-х до 10-ти см удельная активность '"Се достигает 100 Бк/кг.

Положение южной части Обской ЗПА пространственно совпадает с фацией донных осадков эстуариев. В проксимальной части этой фации действует

гидродинамический барьер, на котором при резком снижении скорости потока задерживается крупнозернистый осадочный материал. Центральная часть Обской ЗПА расположена в дистальной части фации эстуариев, где за счет изменения заряда глинистых минералов происходит выпадение пелитового вещества, коагуляция коллоидов, флоккуляция растворенного железа и растворенного органического вещества [Лисицын, 1994]. Северная часть Обской ЗПА пространственно расположена в пределах фации внутреннего шельфа, а именно в затопленной гидрографической сети пра-Оби.

Рис.2. Солёность вод в Обском разрезе и положение Обской ЗПА.

Рис.3. Температура вод в Обском разрезе и положение Обской ЗПА.

В целом описываемая зона повышенной активности радиоцезия находится в диапазоне солености верхнего слоя воды от 4%о до 15%о. При этом вблизи донной поверхности этот диапазон составляет 10%о - 33 %о (рис.2). По профилю в целом практически отсутствуют четко выраженные локальные фронтальные разделы, а также квазиоднородный приповерхностный слой. В южную часть разреза морские воды практически не проникают, что отражается в виде почти вертикального наклона изотерм и изохалин и говорит о наличии здесь полностью перемешанных речных вод с соленостью менее 1%о и температурой около 7°С (рис.3.). В центральной части разреза, почти совпадая с границами Обской ЗПА, выделяется одна фронтальная зона, протянувшаяся примерно от 71° с.ш. до 73°30' с.ш. В пределах этой зоны соленость изменяется от 1%о до 16%о, а температура понижается от 7°С до 2,5°С с юга на север в поверхностном слое. Средние горизонтальные градиенты во фронтальной зоне составляют 0.055°С /км и 0.017°С/км. В соответствии с классификацией океанических фронтов К.Н.Федорова эти значения градиентов ниже типичных для фронтов Мирового океана и соответствуют горизонтальным градиентам фронтальных зон.

Радиоактивное загрязнение, в том числе и '"Се, поступает в эту область с водами Оби и других рек водосборной макроарены Обской губы. Источниками радионуклидов является латеральная миграция глобальных атмосферных выпадений из геохимических ландшафтов обширных территорий водосбора, а также, возможно, ЖРО радиохимических предприятий Росатома ПО «Маяк» и СХК. Возникновение здесь зоны повышенной активности 137Сб, безусловно связано с влиянием геохимической барьерной зоны «река-море», в которой гидродинамический, солевой и температурный барьеры являются наиболее значимыми.

Енисейская ЗПА, (раздел 4.2.3), пространственно приурочена к Енисейскому заливу, и её также как и Обскую можно условно разделить на три части (рис. 1). Южная часть целиком располагается в пределах внешней части Енисейского залива

приблизительно от поселка Сопкарга почти до устья реки Сосновой при глубинах 15-30 м. Она вытянута с юго-востока на северо-запад. Занимая всю ширину залива около 40 км, ее протяженность составляет 130 км. Центральная часть Енисейской ЗПА находится к западу и северо-западу от острова Сибирякова. При ширине около 40 км протягивается с юга на север на 100 км. Затем переходит в северную часть, протянувшуюся еще на 120 км в северо-восточном направлении. В целом вся Енисейская ЗПА имеет протяженность 340 км при ширине 40-60 км. В направлении на север и северо-восток глубины увеличиваются до 40-50 метров.

В этой зоне выделяются участки с удельной концентрацией 137Сз до 79 Бк/кг в верхнем слое осадков. При этом в глубине осадка на уровне 5-12 см в отдельных пробах значения достигают 260 Бк/кг. Из всех четырех выделяемых ЗПА Карского моря Енисейская зона является наиболее загрязненной.

В южной части Енисейской ЗПА верхний слой донных отложений представлен алеврито-песчаными глинистыми илами. Для центральной части характерны обводненные тонкие пелитовые илы оливково-серого или черного цвета. В северной части присутствуют относительно крупнозернистые осадки, как обломочные в виде разнообразных песков, песчанистых и крупных алевритов, так и обломочно-глинистые в виде песчанистых и песчано-алевритовых пелитовых илов. В среднем гранулометрический состав отвечает алевритово-песчанистой глине.

Как и в Обской ЗПА границы описываемой Енисейской зоны в существенной степени пространственно совпадают с границами фации донных осадков эстуариев и частично с фациями внутреннего шельфа, выделяемыми М.А. Левитаном. Южная и центральная части Енисейской зоны находятся в осадках эстуарной фации, а

Рис.4. Солёность вод в Енисейском разрезе и Рис.5. Температура вод в Енисейском разрезе и положение Енисейской ЗПА. положение Енисейской ЗПА.

В самой южной части разреза отмечаются полностью перемешанные теплые пресные воды, в которых располагается резкий придонный фронт. На поверхности он почти не выражен, но в придонной области глубже 8 - 10 м происходит резкое выклинивание изохалин и изотерм (рис. 4 и 5].

Далее на север, примерно на 72°30' с.ш., выделяется слабо выраженная локальная фронтальная зона, в которой на поверхности температура падает от 8°С до 5°С, а соленость возрастает от 1%о до 10%о. Осолонение вод происходит по всей мощности слоя. Положение этого фронта совпадает с южной границей выделяемой Енисейской ЗПА.

В центральной части разреза (в районе о. Диксон) квазиоднородный приповерхностный слой на профилях температуры и солености практически отсутствует. Температура падает приблизительно линейно с глубиной, а соленость

также линейно возрастает.

Ниже располагается слабостратифицированный слой с существенно более низкими вертикальными градиентами. В южной части отмечается полностью перемещенный слой речных вод с соленостью менее 0,5%о и температурой 9,5°С. Описанная трансформация вертикальных профилей обусловлена несколькими

фронтальными зонами.

Самый северный фронт располагается чуть севернее 74° с.ш. Ему соответствует выход изолиний солености и температуры на поверхность. Ширина этого фронта составляет 2,5 км и горизонтальные градиенты на нем составляют 1°С/км. При этом перепад солености на этом локальном фронте составляет 8%о. По классификации океанических фронтов К.Н.Федорова эти характеристики локального фронта являются типичными для фронтов Мирового океана [Федоров, 1983].

Такие существенные перепады температуры и солености отмечаются только в верхнем слое мощностью около 10 м. Следовательно, этот фронт ограничивает вынос в северном направлении теплых и распресненных вод материкового стока. Положение этого фронта в поверхностном водном слое совпадает с северной

границей Енисейской ЗПА.

Вертикальные профили солености и температуры в северной части енисейского разреза характерны для Карского моря. На рис. 4 отражён слабо распресненный квазиоднородный слой (соленость у поверхности 23,7%о) мощностью 9 метров с температурой выше ГС (рис.5). Глубже этого слоя температура резко падает (вертикальный градиент температуры порядка 0.5°С/м), а соленость возрастает до

значений более 33%о.

,ЗТС5 поступал в Енисейскую ЗПА с речными водами Енисея в результате выноса глобальных выпадений с водосборных площадей Енисейской макроарены, а также, возможно, вследствие частичного переноса отходов из участка

расположения КГХК. ^

Существующая суммарная оценка выноса активности Се и Бг с речными водными массами Оби и Енисея в Карское море составляет для Сб 0.15 ПБк и 1.5 ПБк для ^г [98]. Вероятно, что на долю Енисейского выноса приходится несколько большая часть указанных 0.15 ПБк для '"Сб, т.к. уровни загрязнения осадков Енисейской ЗПА несколько выше, чем в Обской ЗПА. Возникновение здесь зоны повышенной активности '"Се, безусловно связано с влиянием геохимической барьерной зоны «река-море», в которой гидродинамический, солевой и температурный барьеры являются наиболее значимыми.

Глава V. Различия в вертикальном распределении '"Се в донных осадках Обской и Енисейской ЗПА. В пятой главе (объем 19 страниц) приведены результаты изучения распределения радиоцезия в вертикальных разрезах донных осадков Обской и Енисейской ЗПА, раскрывающие третье защищаемое положение.

В маргинальном фильтре Карского моря происходят значительные по масштабам процессы флоккуляции и коагуляции растворенных (коллоидных) и

взвешенных веществ [Лисицын, 1994]. В ряде работ, отражающих результаты изучения вертикального распределения и вертикальной миграции искусственных радионуклидов и микроэлементов в донных осадках водообменных экосистем, отмечается, что их распределение определяется характером формирования отложений [Дерягин, 2006; Левина, 2007].

Изучение фациальной зональности донных отложений юго-восточной части Карского моря, показало, что современные литофации этого района формируются в результате совмещения целого ряда относительно независимых процессов, связанных с изменением гидродинамической и гидрохимической структуры водной толщи, глубиной дна, удаленностью от основных областей сноса и различиями питающих провинций [Левитан, 2005, 2007]. Южные части Обской и Енисейской ЗПА пространственно приурочены к дистальным частям фации эстуариев, а центральные и северные располагаются в пределах фаций затопленных русел пра-Оби и пра-Енисея, что говорит об идентичности условий осадконакопления в пределах обеих зон.

В то же время различия в вертикальном распределении радиоцезия в донных отложениях Обского и Енисейского разрезов отмечаются в работах многих исследователей [Степанец, 2001, 2004; Матишов, 2001; Галимов, 1996; Айбулатов, 1994; Кеппа, 2002; Баукэ, 1997].

Построение графиков вертикального распределения радиоцезия по 47 колонкам (20 из ОЗПА и 27 из ЕЗПА) донных отложений и последующий анализ их полиномиальных трендов и коэффициентов детерминации (Я2) позволили выявить существенные различия между Обской и Енисейской зонами.

Для наглядного сравнения характера вертикального распределения радиоцезия в осадках Обской и Енисейской ЗПА нами был сделан анализ рядов динамики, в котором послойные удельные активности радиоцезия и являлись рассматриваемыми рядами. Для каждой из 47-ми колонок донных осадков были построены диаграммы распределения 137Сз по вертикали в слоях мощностью по 10 (20) мм, отражающие удельную активность радиоцезия в каждом слое и представленные в работе в Приложении 1(рис. П.1.5.1 - П.1.5.12). Визуальная оценка полученных диаграмм показала, что характер распределения радиоцезия в колонках Обской ЗПА отличается от распределения в колонках Енисейской ЗПА. С целью наглядного и корректного сравнения обнаруженных различий нами был применен метод сглаживания полученных данных - аппроксимация, то есть процесс подбора эмпирической функции (р(х) для установления функциональной зависимости у = <р(х) путем построения трендов полученных диаграмм. Для всех 47-ми колонок были построены линии полиномиальных трендов шестой степени и вычислены коэффициенты детерминации Я2, отражающие точность аппроксимации.

При совмещении графиков средних значений вертикального распределения радиоцезия в осадках Обской и Енисейской ЗПА выявлены принципиальные различия, как в их конфигурации (рис. 6), так и в их коэффициентах детерминации. Для «обского» распределения Я2 составляет 0.063, а для «енисейского» Я2 равняется 0.929. Это означает, что «обское» уравнение полиномиального тренда

• •• - ■-

аппроксимирует исходные данные с недостаточной степенью точности (<0.6), а «енисейское» - с удовлетворительной (0.95 - 0.80), близкой к высокой (> 0.95). Анализ процентного соотношения колонок по степеням точности аппроксимации показывает, что в Обской ЗПА колонки с недостаточной точностью составляют 85% от их общего количества. Это в 2,3 раза больше, чем количество таких колонок из Енисейской ЗПА (37%). При этом сумма процентов остальных трех (слабой, удовлетворительной и высокой) в Енисейской ЗПА в 4,2 раза больше, чем в Обской (63% к 15%).

Для донных осадков Обской ЗПА на всем протяжении от нижних горизонтов до поверхности средние значения полиномиальной кривой находятся в интервале от 12 до 24 Бк/кг. Такой характер распределения радионуклида в нижних горизонтах свидетельствует, с одной стороны, о равномерном его поступлении в осадки в незначительных количествах; с другой стороны это может быть следствием жизнедеятельности бентосных организмов. Максимальное значение удельной активности I37Cs для Обской ЗПА составляет 112 Бк/кг и фиксируется в колонке ВР-97-12 на горизонте 18-19 см. Коэффициент детерминации (R2) в этой колонке составляет 0.127.

рис. 6. Вертикальное Рис. 7. Графики многолетних Рис. 8. Графики многолетних

распределение 137Сз по средним колебаний среднегодовых колебаний среднегодовых

значениям в Обской (серый) и расходов взвешенных наносов расходов взвешенных

Енисейской (черный) ЗПА и их в р.Обь по Бабичу, 2007. наносов в р.Енисей (б) по

полиномиальные тренды шестой Бабичу, 2007.

степени (сплошная линия - в ОЗПА, пунктирная линия - в ЕЗПА).

Начиная от нижних горизонтов до горизонта 20 см, усредненная кривая накопления радиоцезия в осадках Енисейской ЗПА незначительно колеблется в интервале 10 - 12 Бк/кг. Далее на интервале 20-15 см фиксируется устойчивый рост удельной активности радиоцезия до 20 Бк/кг, который резко увеличивается до

7171834

горизонта 5-6 см, достигая максимума в 52 Бк/кг, и так же равномерно убывает до 20 Бк/кг к поверхности. Максимальное значение удельной активности 137Сз в донных осадках Енисейской ЗПА составляет 263 Бк/кг. Оно фиксируется в колонке ВР-97-32 на горизонте 5 см. Коэффициент детерминации (Я2) тренда этой колонки составляет 0.762.

Гидрологический режим Обской речной системы обусловил достаточно резкие колебания среднегодовых расходов взвешенных наносов [Бабич, 2007], величина которых (с 1950 до 2000 г.) колеблется от 170 до 750 кг/с (рис. 7). Коэффициент детерминации (Я2) полиномиального тренда их колебаний составляет 0.062. Вероятно, такие гидрологические условия и определили рваный, «пилообразный» характер распределения удельных содержаний 137Сз в вертикальных разрезах донных осадков. В Енисейской речной системе за время измерения среднегодовых расходов взвешенных наносов (с 1961 по 1997 гг.) наиболее высокие значения среднегодового расхода (от 150 до 350 кг/с) отмечались с 1973 по 1993 г. [Бабич, 2007]. Возможно, это связано с влиянием регулируемого режима Саяно-Шушенского, Майнского и Красноярского водохранилищ. Коэффициент детерминации (И2) полиномиального тренда их колебаний равняется 0.706 (рис.8). В течение этого времени в осадках накапливались аномальные концентрации радиоцезия, удельные активности которых колебались от 25 до 52 Бк/кг при фоновых значениях 10-15 Бк/кг.

Коэффициент детерминации Я2 графика вертикального распределения средних значений 37Сз в Обской ЗПА (рис.6) равняется 0,063, а Я2 графика расходов взвешенных наносов Оби (рис.7) составляет 0,062. В то же время такие же показатели для Енисейской ЗПА (рис.6) и расходов Енисея (рис.8) равняются 0,929 и 0,706, что свидетельствует о зависимости поступления радиоцезия от объемов взвешенного вещества.

Таким образом, сравнительный анализ гидрологических режимов обеих сибирских рек и фациальных обстановок в зонах смешения с морскими водами показывает, что вертикальное распределение радиоцезия в донных осадках Обской и Енисейской ЗПА определяется многолетними колебаниями речного стока, а именно расходом взвешенных наносов - главного агента переноса нерастворимых и слаборастворимых форм миграции радиоцезия, а выявленные различия не зависят от условий осадконакопления и минерально-геохимических особенностей депонирующей среды.

Глава VI. Геохимическая специализация донных осадков в Обской и Енисейской зонах смешения. В шестой главе рассматриваются результаты выборочного изучения распределения концентраций преимущественно литофильных химических элементов в донных осадках барьерных зон Оби и Енисея, целью которого являлось определение наиболее информативных элементов и возможности идентификации (классификации) обского и енисейского терригенного материала за пределами эстуариев по геохимическим данным. Результаты этих работ раскрывают четвертое защищаемое положение (см. стр. 5).

Изучение закономерностей переноса и отложения вещества по обскому и енисейскому профилям в зонах смешения показало их практически одинаковый

характер, что нашло отражение в литолого-фациальном анализе эстуариев и Обь-Енисейского мелководья [Левитан, 2005]. Самое большое различие обских и енисейских отложений проявилось не столько в средних содержаниях химических элементов, сколько в частотных спектрах статистического распределения концентраций некоторых из них. Наиболее контрастными в этом отношении оказались спектры Cs, CaO, La, Ce, Th, U, Fe203, что наглядно отобразилось на совмещенных гистограммах распределения. Определяющее влияние на характер переноса и накопления металлов фациальной обстановке эстуариев Оби и Енисея оказывают терригенные процессы [Лисицын, 1994; Демина, 2006].

Элементы, содержания которых более чем в 10% случаев находились ниже порога чувствительности ИНАА, на данной стадии исследования не использовались. Большинство отобранных для обработки микроэлементов относится к литофилам (гидролизатам), для которых преобладающей формой миграции является взвесь [Лисицын, 1980].

Раздельная статистико-геохимическая характеристика обских и енисейских отложений фации эстуариев производилась по специально составленным выборкам, в которые вошли только те станции, которые находились в области смешения речных и морских вод: 17 станций в Обском эстуарии, 19 станций - в Енисейском. В результате обская выборка составила 205 проб, енисейская - 315.

При сопоставлении выборок рассматривались моментные характеристики первых двух порядков - математическое ожидание (среднее арифметическое) содержаний элементов и стандартное (среднеквадратичное) отклонение, а также рассчитываемые на их основе коэффициенты парных линейных корреляций между элементами. В соответствии с общепринятой идей Гольдшмита о значительном рассеянии и перемешивании минерального вещества в экзогенных обстановках, для нормирования геохимического состава донных осадков мы использовали вариант сланцевого эталона NASC, предложенный П. Грометом с соавторами [Gromet, 1984].

Полученная информация дала основания для выбора или отбраковки элементов с целью их объединения в индикаторные комплексные признаки, различия которых в сравниваемых объектах более контрастны, чем у каждого элемента в отдельности. Был выбран один из наиболее простых способов уменьшения признакового пространства - аддитивный. Предполагается, что при суммировании нормированных переменных, характеризующих изучаемый объект, однонаправленно коррелирующая составляющая дисперсии (рассматриваемая как "полезный сигнал") складывается, а некореллирующая "шумовая" - нет. В результате, отношение сигнал/шум увеличивается.

По сути, проводимая работа с данными является вариантом дискриминантного анализа, при котором отбор комплексируемых (суммируемых) признаков -химических элементов базируется не только на различиях статистических параметров распределения их величин, но и с учетом общих закономерностей поведения элементов в определенных геолого-геохимических обстановках. Так, из элементов, привносимых в основном зафиксированными в минеральных терригенных частицах, были составлены два комплексных аддитивных признака

(agi):

Rb Cs La Ce Nd Sm Th

---i---(.--§---j.-.¡.-

usasc Cs-Vxîc LaVA5c С eVA5C NdV4JC SmAVtJC ThV/4JC/

. 1/ Rb „ .._ ........

Са Se Co Сг

api г

SCvASC C°XASC СГ v

В agii вошли элементы с положительными взаимосвязями в обеих выборках и с выраженным преобладанием средних содержаний в обской, а agi2 составляют элементы, по-разному коррелирующие в обской и енисейской выборках, но с одинаково повышенными содержаниями в енисейской.

Используя комплексные признаки agi, и agi2 в качестве осей прямоугольных координат, получаем визуальную оценку различимости по их величинам осадков обского и енисейского происхождения (рис. 9). На графике agi\ соответствует оси ординат, agi2 - оси абсцисс, буквами О и Е обозначены данные по станциям наблюдения в эстуариях Оби и Енисея соответственно. Совершенно очевидно, что в заданных координатах "обские" и "енисейские " точки образуют непересекающиеся, достаточно обособленные множества.

Для практического использования геохимического распознавания обских и енисейских отложений, в качестве аддитивного геохимического критерия их классификации (agtorE) удобно использовать логарифм отношения противоположных аддитивных признаков:

agt0/E = In—г аз 4

В таком случае, полученные по данным ИНАА положительные значения критерия agtorE будут свидетельствовать в пользу обского происхождения осадков, отрицательные — енисейского.

Результаты, представленные на рис. 9 демонстрируют высокую контрастность различия отложений эстуариев Оби и Енисея по геохимическим данным (результатам ИНАА) с помощью аддитивного критерия.

При этом хорошо распознались даже те станции, которые были представлены лишь одной пробой, а не средними значениями по колонке опробования.

Применение критерия, к примеру, к колонке станции ВР-99-39 (рис.10), расположенной равноудалено между Обской и Енисейской ЗПА на границе фаций равнинных частей и палеорусел, отчетливо показало «обское» происхождение осадков.

В осадках колонки станции ВР-01-61 (рис.11), расположенной к северу в открытой части моря на удалении около 400 км от обоих эстуариев, вероятно, происходила смена более раннего «обского» источника на «енисейский» с преобладанием последнего.

классификации осадочного материала,

отобранного на обских (О) и енисейских Рис.10. Ст. ВР-99-39. Рис.11. Ст. ВР-01-61.

(Е) станциях в пределах фаций эстуариев Положительные значения- Положительные значен-

с помощью аддитивных геохимических «обское» происхождение, ия - «обское» происхож-

показателей (agi)- По оси X - показателя отрицательное - «енисей- дение, отрицательное -

agh, по оси Y - значения показателя agit, ское» «енисейское»

Следовательно, и идентификация источника осадочного вещества, а с ним и радиоактивного загрязнения, с внешней стороны фациально-геохимического барьера, в шельфовой зоне Карского моря по результатам нейтронно-активационного анализа химических элементов предполагается вполне возможной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На современном этапе основные физико-географические особенности Карского моря оказали существенное влияние на характер поступления и накопления в донных осадках радионуклидов 137Cs. Полярные климатические условия определили контрастные температурные и ледовые соотношения водных масс различного происхождения, обусловили возникновение геохимических барьерных зон различных типов в разных частях моря.

2. Материковый сток пресных речных вод, вливающихся в Карское море, поступает в размере 193 млн. тонн в год, включая взвешенные наносы, растворенные соли и органику. Отношение объема моря к годовому речному стоку составляет 72.59 и является минимальным среди окраинных морей Арктики. Соотношение площади водосбора к сравнительно небольшому объему водных масс Карского моря составляет 62.24 км"1 и является самым большим из всех окраинных морей Арктики.

3. Изучение латерального распределения радиоцезия в донных отложениях позволило выявить четыре зоны повышенной активности радиоцезия в акватории Карского моря. Выделяемые зоны имеют различные источники радионуклидов и образовались в различных геохимических, литологических, геоморфологических и

гидрологических обстановках. Определяющую роль в их формировании играли процессы, присущие ГБЗ «река-море» и «берег-море».

4. Анализ литературных данных по всем источникам 137Cs, поступившего в акваторию моря, выявил потенциальную возможность увеличения выноса радионуклидов из покровных ледников Северного острова в связи с интенсивным таянием в условиях изменения климата. Удельная активность радиоцезия, выпавшего в области питания ледников во время проведения ядерных испытаний из радиоактивных облаков взрыва, может составлять около 200 кКи, что приблизительно соответствует плотности 10 Ки/км2.

5. Изучение вертикального распределения радиоцезия в донных осадках маргинального фильтра показало, что установленные различия в Обской и Енисейской ЗПА обусловлены, по-видимому, расходом взвешенных наносов и не зависят от минерально-геохимических особенностей депонирующей среды.

6. Опираясь на геохимические отличия донных отложений Обской и Енисейской ЗПА и несложные математические операции, предложен комплексный аддитивный геохимический критерий, позволяющий идентифицировать речные источники взвешенного материала и связанного с ним радиоцезия за пределами зоны маргинального фильтра.

7. Предложена методика корректного отбора колонок донных отложений в условиях эстуариев, речных бассейнов и озер без деструкции верхнего слоя с захватом придонного слоя воды. Методика предполагает использование специально разработанного и успешно опробованного катамаранного комплекса.

Публикации автора по теме диссертации

1. Мирошников, А.Ю. Закономерности распределения радиоцезия в донных отложениях Карского моря / А.Ю. Мирошников // Геоэкология. - 2012. - № 6. - С. 540-550.

2. Геоэкологические исследования Обь-Иртышского речного бассейна в пределах Ханты - Мансийского автономного округа - Югра в 2006-2007 гг. / О. В. Степанец,

A. Н. Лигаев, А. П. Борисов, Травкина, В. М. Шкинев, Т. В. Данилова, А. Ю. Мирошников, В. И. Мигунов // Геохимия. - 2009. - № 7. - С. 699-713.

3. Радиогеохимические исследования водной среды центральной части Карского моря и эстуариев рек Оби и Енисея 1999 - 2000 гг. / О.В. Степанец, А.П. Борисов,

B.М. Комаревский, А.Н. Лигаев, А.Ю. Мирошников, Э.Э. Асадулин // Геоэкология. - 2004. - № 5. - С. 415-421.

4. Miroshnikov, A. Yu. Migration of Global Radioactive Fallouts to the Arctic Region (on the example of the Ob River basin) / A. Yu. Miroshnikov, I. N. Semenkov // Radiation Protection Dosimetry. Oxford University Press. - 2012. - V. 152. - №. 1-3. - P 89-93.

5. Левин, B.H. Загрязнение радионуклидами донных осадков Баренцева и Карского морей / В.Н. Левин, А.Ю. Мирошников, E.H. Борисенко // Атлас и монография «Геология и полезные ископаемые шельфов России» / гл. ред. д.г-м.н М.Н. Алексеев. - М.: ГЕОС, 2002. - С. 400-403.

6. Miroshnikov, A.Y. Tracking and distribution of Radioactive Contamination from the PA "Mayak" Site in the Bottom Sediments of the Ob River and the Kara Sea Basin / A.Y. Miroshnikov // Berichte zur Polarforschung. - 1998. - V. - 266. - P. 49-51.

7. Miroshnikov, A. Yu. Tracking and Distribution of Radioactive Contamination from nuclear plants to the Bottom Sediments of Ob and Yenisei Rivers and Kara Sea Basin. In: Matthisen J., Stepanets 0., Stein R., Futterer D., Galimov E. (eds): The Kara Sea Expedition of RV "Akademik Boris Petrov" 1997: First Results of a Joint Russian-German Pilot Study / A. Yu. Miroshnikov, A. A. Asadulin // Berichte zur Polarforschung. - 1999. -V. 300.-P 145-153.

8. Miroshnikov, A. Yu. The identification of radionuclide sources in the mixing Zone of river and marine waters in the Kara Sea / A. Yu. Miroshnikov // Berichte zur Polarforschung. - 2000. - № 360. - P. 92-94.

9. Asadulin, A.A. On Geochemical Identification of the Ob and Yenisei Rivers Sediments as Potential Carries of Radionuclide to the Kara Sea / A.A. Asadulin, A.Y. Miroshnikov // Proceedings PACON'99 Symposium on humanity and the World Ocean: interdependence at the dawn of the new millennium, Moscow, Russia, June 1999. -Honolulu, Hawaii, US: PACON International, 2000. - P. 469-473.165

10. Мирошников, А.Ю. Изучение распределения антропогенных радионуклидов в речных и морских донных осадках и идентификация источников радиоактивного загрязнения / А.Ю. Мирошников, Э.Э. Асадулин // Научная школа-семинар российских делегатов XXXI Международного геологического конгресса «Вопросы геологии континентов и океанов». - М.: Научный мир, 2001. - С. 55-56.

11. Геохимические исследования экологического состояния водной среды эстуариев рек Оби и Енисея и прилегающей части Карского моря / О.В. Степанец, В .И. Величкин, А.П. Борисов, А.Ю. Мирошников и др. // Тр. Всеросс. конф. «Научные аспекты экологических проблем России». - СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. - С. 164.

12. Мирошников, А.Ю. Методика и результаты изучения распределения техногенных радионуклидов в связи с минералого-геохимическим составом отложений юго-восточной части Карского моря / А.Ю. Мирошников, Э.Э. Асадулин // Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития). Материалы к Годичному собранию ВМО в 2002 г. - М., 2002. - С. - 127-128.

13. Геохимические барьеры в дельте Северной Двины / В.И. Величкин, А.Ю. Мирошников, Г.П. Киселев, С.Б. Зыков, К.М. Киселева // Геология морей и океанов : тезисы докладов XV Международной школы морской геологии. - М.: ГЕОС, 2003. -Т. 2. -

14. Мирошников, А.Ю. Комплексная геохимическая барьерная зона (ГБЗ) Карского моря / А.Ю. Мирошников, О.В. Степанец // Геохимия биосферы : доклады международной научной конференции, Москва, 15-18 ноября 2006 г. - С. 232-234.

15. Исследования распределения и миграции антропогенных радионуклидов в водной среде по маршруту река-море (Карское море и эстуарии рек Оби и Енисея) / О.В. Степанец, В.М. Комаревский, А.П. Борисов, А.Н. Лигаев, А.Ю. Мирошников

// Геохимия биосферы: доклады международной науч. конф., Москва, 15-18 ноября 2006 г. - С. 344-346.

16. Геоэкологические исследования Обь-Иртышского речного бассейна в пределах Ханты-Мансийского автономного округа в 2007 - 2008 г. / О.В. Степанец, А.Н. Лигаев, А.П. Борисов, А.Ю. Мирошников, А.В. Травкина, В.И. Мигунов // Радиохимия : тезисы докладов, Москва, 12-16 октября 2009г. - С. 310 - 311.

17. Мирошников, А.Ю. О влиянии геохимических барьерных зон на радиационную обстановку в донных осадках Карского моря в области смешения с водами Оби и Енисея / А.Ю. Мирошников, Э.Э. Асадулин // Экология: синтез естественно-научного, технического и гуманитарного знания. Матер. Всеросс. научно-практ. конф. Сарат. гос. тех. ун-т, 19-22 октября 2010 г. - Саратов, 2010. - С. 64-66.

18. Мирошников, А.Ю. Вертикальное распределение радиоцезия в донных осадках геохимических барьерных зон Оби и Енисея в маргинальном фильтре Карского моря / А.Ю. Мирошников // Экология: синтез естественно-научного, технического и гуманитарного знания. Матер. Всеросс. научно-практ. конф. Сарат. гос. тех. ун-т, 19-22 октября 2010 г. - Саратов, 2010. - С. 61-64.

19. Miroshnikov, A.Y. То Identification of Radioactive Pollutiion Sources of the Kara Sea by Chemical Composition Study of Ob and Yenisei Estuaries / A.Y. Miroshnikov,

A.A. Asadulin // PACON99 Abstracts. Symp. Humanity and the World Ocean. - RAS. -Moscow, 1999. - P. 340-341.

20. Miroshnikov, A. Yu. Distribution of Radionuclide in a vertical profile and surface sediments in the Zone of Mixing of River and Marine Waters of Kara Sea, Ob' Estuary, Enisey Bay and Delta // The 2nd Int. Conf. on Radioactivity in the Environment & The 6th Int. Conf. on environmental radioactivity in the Arctic and the Antarctic. Nice, France, 2-6 October 2005 / A. Yu. Miroshnikov, En. E. Asadulin // Osteras: NRPA, 2005. - P. 186189.

21. Miroshnikov, A. Yu. Trace Elements and Radionuclids in bottom sediments in the Zone of Mixing of River and Marine Waters of Kara Sea // 2nd International Alfred Wegener Symposium, Bremerhaven, Germany, 30 October - 02 November 2005 / A. Yu. Miroshnikov, En. E. Asadulin, V.I. Velichkin П Berlin: GeoUnion Alfred-Wegener-Stiftung, 2005. - P. 74.

22. Semenkov, I. Impact of Global Radioactive Fallouts Transfer on the Arctic Region (on the example of the Ob River basin). Int. Symp. On Natural Radiation Exposures and Low Dose Radiation Epidemiological Studies. 1-3 March, 2012, Hirosaki, Japan / I. Semenkov, A.Miroshnikov//Abstracts. Hirosaki University. - 2012. - P. 50.

23.Асадулин, Э.Э. Геохимическая специализация донных осадков в зонах смешения вод Оби и Енисея с водами Карского моря / Э.Э. Асадулин, А.Ю. Мирошников,

B.И. Величкин // Геохимия. - 2013. - (в печати).

Объем:1,5усл.п.л. Подписано в печать: 21.12.2012 Тираж: 100 экз. Заказ № 9378 Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, ул. Ленинский проспект, д. 2 (495)978-66-63; wwvv.reg1et.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Мирошников, Алексей Юрьевич

Введение.

Глава I. Физико-географическая характеристика Карского моря

1.1. Положение Карского моря, климат и ледовые условия.

1.2. Гидрология.

1.3. Рельеф дна и береговая линия.

1.4. Материковый сток.

1.6. Выводы по главе.

Глава II. Источники радионуклидов и пути их поступления в

Карское море.

2.1. Глобальные выпадения радиоцезия из атмосферы

2.2. Перенос жидких радиоактивных отходов морскими течениями.

2.3. Перенос радионуклидов речными водами Оби и Енисея.

2.4. Сбросы жидких и твердых радиоактивных отходов атомного флота СССР/России.

2.5. Местные (локальные) выпадения радиоактивных продуктов ядерных взрывов на Северном испытательном полигоне.

2.6. Выводы по главе II.

Глава III. Методика пробоотбора и аналитических измерений.

3.1. Пробоотбор в морских условиях.

3.2. Пробоотбор в условиях эстуариев и речных систем.

3.3. Катамаранный комплекс.

3.4. Пробопо дготовка.

3.5. Радиометрический анализ.

3.6. Инструментальный нейтронно-активационный анализ.

3.7. Выводы по главе III.

Глава IV. Распределение Се по латерали в донных осадках

Карского моря.

4.1. Распределение радиоцезия в донных осадках западной части Карского моря.

4.1.1. Новоземельская зона повышенной активности радиоцезия.

4.1.2. Вайгачская зона повышенной активности радиоцезия.

4.2. Распределение радиоцезия в донных осадках маргинального фильтра Карского моря.

4.2.1. Литолого-фациальная характеристика донных осадков зоны смешения.

4.2.2. Обская зона повышенной активности радиоцезия.

4.2.3. Енисейская зона повышенной активности радиоцезия.

4.3. Выводы по главе IV.

Глава V. Различия в вертикальном распределении Се в в донных осадках Обской и Енисейской ЗЛА.

5.1. Вертикальное распределение Сб в донных осадках Обской и Енисейской ЗПА.

5.2. Условия осадконакопления на Обь-Енисейском мелководье.

5.3. Оценка влияния гидрологических режимов Оби и Енисея на вертикальное распределение радиоцезия.

5.4. Выводы по главе VI.

Глава VI. Геохимическая специализация донных осадков в

Обской и Енисейской зонах смешения.

6.1. Геохимические отличия донных осадков Обской и Енисейской

ЗПА по гистограммам распределения элементов.

6.2. Геохимические отличия донных осадков фации эстуариев.

6.2.1. Средние содержания, стандартные отклонения и коэффициенты вариации.

6.2.2. Корреляционные связи.

6.2.3. Классификация донных осадков с применением комплексного аддитивного геохимического критерия.

6.3. Выводы по главе VI.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Закономерности распределения и накопления радиоцезия в донных осадках Карского моря"

Актуальность работы. Национальные интересы России в Арктике предполагают использование Арктической зоны в качестве стратегической ресурсной базы Российской Федерации, обеспечивающей решение задач социально-экономического развития страны на долгосрочный период. В «Основах государственной политики Российской Федерации в Арктике» одной из главных задач в области научных исследований определено обеспечение дальнейшего накопления знаний о северной полярной области Земли, а также решение проблем фундаментальной науки, организация экологического мониторинга арктических территорий и акваторий, обеспечение экологической безопасности региона.

Изучение опасных и кризисных природных и антропогенных явлений, разработка и внедрение современных технологий и методов их прогнозирования в условиях меняющегося климата, прогноз и оценка последствий глобальных климатических изменений, происходящих под влиянием естественных и антропогенных факторов, являются необходимыми мерами и условиями по реализации государственной политики в области научных исследований и научного обеспечения деятельности в Арктической зоне Российской Федерации.

Зарубежные средства массовой информации, а вслед за ними и некоторые российские информационные источники, на протяжении многих лет настойчиво называют одной из наиболее острых экологических проблем арктических морей радиоактивное загрязнение их акваторий, создавая тем самым образ «радиоактивной помойки» в арктической зоне России.

Явление техногенной радиоактивности возникло и существует с 40-х годов ХХ-го века, с момента начала системных исследований в области использования атомной энергии в военных, народно-хозяйственных и научных целях. Очевидно, что существует отрицательное воздействие ядероно-радиационных опасных объектов (ЯРОО) на компоненты 5 окружающей среды. При этом Карское море занимает особое положение в числе морей, которые подвергались радиационному воздействию в ходе испытаний ядерного оружия и деятельности целого ряда как российских, так и зарубежных радиохимических предприятий.

Учитывая отмеченные обстоятельства, а также повышенную уязвимость природной среды в арктическом регионе, проблемы экологической безопасности Арктики приобретают особое значение.

В контексте необходимости решения этих проблем проведенные нами комплексные исследования, направленные на оценку радиационно-экологического состояния акватории Карского моря, и их результаты, несомненно, актуальны.

• Выявление зон аномальной активности радиоцезия в донных отложениях Карского моря;

137

• Определение и характеристика источников Сб, путей его миграции и оценка влияния каждого из них на формирование радиационной обстановки Карского моря;

• Изучение роли различных геохимических барьерных зон и механизмов осаждения радиоцезия в Карском море;

Объектом исследования являлись экосистема Карского моря, его воды и донные отложения, подвергшиеся радиационному загрязнению б искусственными радионуклидами, выявленные зоны повышенной активности (ЗПА) радиоцезия, сформированные в участках влияния геохимических барьеров.

В течение этих экспедиций исследования были проведены более чем на 250-ти морских и речных станциях по всей акватории Карского моря, включая эстуарии Оби и Енисея и речные участки Обского бассейна с отбором донных отложений. В ходе работ на этих станциях было получено около 2000 проб, как верхнего слоя осадков, так и секционированных вертикальных колонок. В подавляющем большинстве все работы проводились на якорных станциях и сопровождались гидрофизическим зондированием толщи воды. При проведении работ в эстуариях Оби и Енисея и в пределах речной системы отбор колонок донных осадков проводился с использованием катамарана, в морских условиях - с борта научно-исследовательского судна ГЕОХИ РАН «Академик Борис Петров».

Методологической основой диссертационного исследования является учение о геохимических барьерах. Основы этой теории были заложены в работах по геохимии ландшафта А.И.Перельманом, М.А.Глазовской, Н.С.Касимовым.

Существенное развитие это направление получило в работах А.П.Лисицына, В.Н. Лукашина, М.А. Левитана, В.В. Гордеева, посвященных процессам терригенной седиментации в морях и океанах, в том числе роли маргинальных фильтров, возникающих в зонах смешения морских и речных вод в устьевых частях рек, где происходят значительные по масштабам процессы флоккуляции и коагуляции растворенных (коллоидных) и взвешенных веществ.

Основные идеи седиментогенеза и рудообразования, изложенные в работах Е.М.Емельянова о геохимических барьерных зонах (ГБЗ) в океане, также учитывались в ходе исследований в рамках представленной диссертационной работы. Развивая теорию о геохимических барьерах применительно к океанам, Е.М. Емельянов трактовал океанские геохимические барьеры и пограничные зоны как участки (или слои) водной и осадочной толщи, где на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции одних химических элементов (и как следствие - их концентрации) и увеличение подвижности других элементов.

Личный вклад автора состоит в изучении закономерностей распределения радиоцезия в донных отложениях речных и морских экосистем на примере Карского моря, его эстуариев и речных систем Оби и Енисея. Автор принимал непосредственное участие в организации и проведении экспедиционных работ, в ходе которых занимался отбором проб, описанием кернового материала и последующим его изучением. Автором были обработаны и интерпретированы материалы 1995 - 2008 годов, составлены карты и разрезы латеральной и вертикальной изменчивости содержаний радиоцезия, солености и температуры вод в зонах смешения и в прилегающим к ним участках. При работе над методикой отбора проб донных отложений на морском мелководье, в эстуариях и реках автором был сконструирован и изготовлен комплекс специального оборудования.

Положения, выносимые на защиту.

1. В верхнем слое донных осадков в западной части Карского моря в условиях геохимических барьерных зон сформировались две зоны повышенной активности (ЗПА) радиоцезия. Новоземельская ЗПА образовалась за счёт накопления продуктов ядерных испытаний покровными ледниками Северного острова, их последующей абляции в морскую среду Карского моря. Вайгачская ЗПА, расположенная у острова Вайгач и пролива Карские ворота, обязана своим происхождением радиоактивности, поступавшей из Баренцева моря.

2. В донных осадках маргинального фильтра Карского моря под влиянием геохимической барьерной зоны «река-море» сформировались Обская и Енисейская зоны повышенной активности (ЗПА) радиоцезия, включающие в себя участки максимальных радиационных загрязнений за счет выноса речными водами Оби и Енисея.

3. Вертикальное распределение радиоцезия в донных отложениях Обской и Енисейской ЗПА характеризуется контрастными различиями, которые, по-видимому, определяются в значительной мере многолетними колебаниями речного стока, а именно расходом взвешенного вещества, являющегося главным агентом переноса нерастворимых и слаборастворимых форм радиоцезия.

4. Геохимические различия донных осадков эстуариев Оби и Енисея определяются параметрами и составом взвешенного вещества, поступающего с речными водами из питающих их водосборных макроарен. Применение статистических методов обработки аналитических данных позволяет идентифицировать речные источники взвешенного материала и связанного с ним радиоцезия, и проследить их влияние за пределами зоны смешения речных и морских вод.

Научная новизна работы заключается в изучении закономерностей распределения радиоцезия в донных отложениях при проведении радиоэкологических исследований в морских и речных условиях в зонах смешения пресных речных и соленых морских вод на примере Карского моря, эстуариев Оби и Енисея.

Выделены и детально изучены зоны повышенной активности (ЗПА)

МО ПТГЛ¥1аг»Т1(Т ЛТ^П-МЛалл «ЛТТГ СТ7ТТ£1ЛТ/,АТ1 амттт! ТЛИТ I ^ГТ^'З^ 1/*ПГ\Л¥/ЛГ>Л радпиц^опл, ^ р\<ло 1 силимгп^^лип ^сгро^рпх^п оипо! ух ииу моря, задерживающей основную часть радиоактивного загрязнения, доставляемого в арктический бассейн речными потоками Оби и Енисея.

1 "37

Установлены контрастные отличия в вертикальном распределении Сз в донных отложениях Обской и Енисейской зон повышенной активности радиоцезия.

В пределах фации эстуариев Оби и Енисея выявлены геохимические отличия, на основании которых разработан критерий, позволяющий идентифицировать речные источники радиоцезия за пределами зоны смешения;

Определен вероятный потенциальный источник радиоактивных загрязнений акватории Карского моря - покровный ледник Северного острова, являющийся депозитарием продуктов ядерных испытаний на Северном полигоне;

Разработана и успешно апробирована оригинальная методика отбора проб донных осадков, с применением специально созданного катамаранного комплекса оборудования.

Практическая значимость. Результаты работы позволили достаточно надежно оценить радиационно-экологическую ситуацию в пределах акватории Карского моря и речных эстуариев Оби и Енисея и использовать их в качестве базовых для прогнозных оценок ее изменения. Разработанный комплекс методов проведения радиоэкологических исследований может быть использован в качестве основы для постановки долговременного радиологического мониторинга компонентов окружающей среды в прилегающих морских акваториях, водоемах-накопителях и водообменных водохранилищах в районах воздействия ЯРОО, таких как районы испытаний ядерного оружия, места хранения и захоронения радиоактивных отходов, атомные электростанции, радиохимические предприятия.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в настоящей работе, докладывались на ряде различных научных форумов, как в России, так и за рубежом:

S International Symposium on Natural Radiation Exposures and Low Dose Radiation Epidemiological Studies, NARE'2012, март 2012, г. Хиросаки, Япония;

•S Семинар Контактной экспертной группы (КЭГ) Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), февраль 2011, г. Осло, Норвегия; ^ Всероссийская научно-практическая конференция «Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания», ноябрь 2010, г. Саратов, Россия;

•S The East Asia Seas Congress 2009, ноябрь 2009, г. Манила, Республика Филиппины;

•S VI Российская конференция по радиохимии «РАДИОХИМИЯ-2009», октябрь 2009, Московская область, Россия;

•S International Workshop "Cleaning Up Sites Contaminated With Radioactive Materials", июль 2007, г. Москва, Россия;

S Международная научная конференция «Геохимия биосферы», ноябрь 2006, г. Москва- г. Смоленск, Россия;

S The 2-nd International Alfred Wegener Symposium, ноябрь 2005, г. Бремерхафен, Германия;

S The 6-th International Conference on Environmental Radioactivity in the Arctic and the Antarctic, октябрь 2005, г. Ницца, Франция; ^ The 2-nd International Conference on Radioactivity in the Environment, октябрь 2005, г. Ницца, Франция;

S XV Международная школа морской геологии: Геология морей и океанов, август 2003, г. Москва, Россия;

Годичное собрание Всероссийского минералогического общества, май 2002, г. Москва, Россия;

•S Всероссийская конференция «Научные аспекты экологических проблем России», июнь 2001, г. Санкт-Петербург, Россия;

•S Научная школа-семинар российских делегатов XXXI Международного геологического конгресса «Вопросы геологии континентов и океанов», июнь - сентябрь 2000, г. Калининград - г. Рио-де-Жанейро - г. Калининград, НИС «Академик Иоффе», Россия - Бразилия;

S International Symposium PACON 99 "Humanity and the World Ocean: Interdependence at the Dawn of the New Millennium, июнь 1999, г. Москва, Россия;

Результаты работы были также неоднократно представлены в различное время на заседаниях Лаборатории радиогеологии и радиогеоэкологии им. академика Д.И.Щербакова и в научных отчетах по программам Президиума РАН №13, №16, № 4 в период с 2004 по 2012 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в российских реферируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 статья в зарубежном рецензируемом журнале, сделано 8 докладов на конференциях и опубликовано 13 тезисов на конференциях. Результаты работ автора опубликованы в двух монографиях «Изменения окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы», изданных в 2007 году и в 2011 году под редакцией академика Н.П.Лаверова.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Мирошников, Алексей Юрьевич

6.3. Выводы по главе VII Через маргинальный фильтр Карского моря, являющийся по своей сути крупнейшей геохимической барьерной зоной в Северном Ледовитом океане, поступают радиоактивные загрязнения, в том числе и радиоцезий, с речными водными массами Оби и Енисея.

Результаты изучения геохимической специализации донных отложений в двух ЗПА радиоцезия - Обской и Енисейской - свидетельствуют о неоднородной структуре маргинального фильтра Карского моря и позволяют сделать следующие выводы:

1. Геохимические отличия донных отложений Обской и Енисейской ЗПА отчетливо проявляются в гистограммах распределения интервалов содержаний ряда химических элементов, прежде всего СаО, Ре203, Сб, Се, Ьа, ТЬ и и, построенным по данным инструментального нейтронно-активационного анализа;

2. Опираясь на данные ИНАА, применяя несложные математические операции, такие как вычисление средних содержаний, нормированных на сланцевый эталон ЫАБС, стандартных отклонений, коэффициентов вариации и корреляционных связей между элементами, измеренные концентрации ряда наиболее информативных элементов, можно преобразовать в удобный для

159 использования дискриминантный признак - аддитивный геохимический критерий - Clgtofe^ По величинам указанного критерия установлены контрастные различия донных осадков фации эстуариев в Обской и Енисейской ЗПА;

3. Использование установленных геохимических различий между осадками Обской и Енисейской частей маргинального фильтра Карского моря и выявленных закономерностей в распределении химических элементов при проведении дальнейших исследований позволит получить информацию для изучения тренда изменений палеотечений на площади Обь-Енисеского мелководья;

4. Химические элементы в растворенной форме или связанные с глинистыми минералами имеют больше шансов пересечь фациально-геохимический барьер, чем транспортируемые детритовым материалом [105]. Именно наличие терригенных глинистых частиц в осадках шельфовой зоны позволяет оптимистично оценивать возможность распознавания осадков по геохимическим данным. Следовательно, идентификация источника осадочного вещества, а с ним и радиоактивного загрязнения, с внешней стороны фациально-геохимического барьера, в шельфовой зоне Карского моря по результатам нейтронно-активационного анализа химических элементов предполагается вполне возможной.

5. Установленные геохимические различия донных осадков Обской и Енисейской ЗПА не связаны с контрастными различиями в вертикальном распределени радиоцезия в донных осадках этих зон.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В ряду десяти окраинных морей Арктики Карское море занимает особое место и обладает рядом уникальных характеристик, влияющих на радиационное состояние всех компонентов его экосистемы:

• Физико-географическое положение моря во многом определило его «радиационную судьбу» во второй половине XX века: наличие островов Новой Земли на западе, на которых был создан Северный испытательный полигон, великие сибирские реки Обь и Енисей, впадающие с юга и транспортирующие радиоактивное загрязнение с водосборных площадей в 6.1 млн. км ;

• Рельеф донной поверхности и береговая линия во многом контролируют положение и границы установленных зон повышенной активности радиоцезия;

• Суровый климат и контрастные ледовые условия по отношению к соседнему Баренцеву морю создают предпосылки для возникновения геохимических барьеров в зоне смешения баренцевоморских вод с водами Карского моря, и приводит к образованию зоны повышенной активности радиоцезия в донных осадках у пролива Карские ворота и острова Вайгач. При создании СИП на Новой Земле также учитывались климатические характеристики, а именно роза ветров;

• Материковый сток в Карское море является наиболее значительным: 41% суммарного стока всех рек, впадающих в Северный Ледовитый океан. Радиоактивное загрязнение поступает вместе растворенными солями, органикой и взвешенными наносами в размере 193 млн. тонн в год. Отношение объема моря к годовому речному стоку составляет 72.59 и является минимальным среди окраинных морей Арктики. Соотношение площади водосбора к сравнительно небольшому объему водных масс Карского моря составляет 62.24 км"1 и является самым большим из всех окраинных морей Арктики. На единицу объема вод Карского моря приходится максимальное количество стока с максимальных площадей;

• Наличие в Карском море различных типов водных масс, контрастно отличающихся друг от друга рядом физико-химических параметров, создает все условия для возникновения в участках их смешения геохимических барьерных зон, в которых происходит осаждение взвешенных и растворенных форм различных загрязнителей, в том числе и радиоцезия.

• Температурный и солевой (плотностной) барьеры в маргинальном фильтре Карского моря вызывают лавинную седиментацию на пути двух близко расположенных наиболее загрязненных радиоактивностью речных потоков - Оби и Енисея;

• Циклонический характер течений в западной части Карского моря в какой-то мере препятствует выходу радиоактивного загрязнения от пролива Карские Ворота и с ледников Новой Земли в Арктический бассейн.

• Анализ фациальных обстановок в эстуариях Оби и Енисея, а также внутреннего шельфа показал, что не смотря на геохимические различия донных отложений, определяемые областями выноса терригенного материала, условия осадконакопления в участках образования Обской и Енисейской ЗПА были аналогичными.

2. Проведенный анализ информации о реальных и потенциальных источниках радиоактивного загрязнения Карского моря приводит к следующим выводам:

• Наиболее значимым источником радиоцезия, поступившего в акваторию моря, являются локальные выпадения из радиоактивных облаков воздушных ядерных испытаний на СИП Новая Земля, удельная радиоактивность которых могла составлять 2280 кКи.

• Глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы оцениваются, активность которых составляет около 27.3 кКи;

• Речные водные массы Обской и Енисейской водосборных макроарен привнесли от 4.06 кКи до 13.20 кКи радиоцезия в зоны смешения с водами Карского моря;

• Основную долю радиоцезия в речных водах при впадении в Карское море составляет твердый и жидкий сток его выпадений из атмосферы на водосборные ландшафты Обской и Енисейской макроарен.

• В акваторию Карского моря через пролив Карские Ворота поступило от 4.4 до 7.7 кКи радиоцезия от отходов западноевропейских радиохимических предприятий, сливавшихся в морскую среду.

• Локальные выпадения радиоактивного цезия в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере на Северном испытательном полигоне могли аккумулироваться покровными ледниками Северного острова, в результате абляции которых в прибрежную зону могло поступить около

137

5-10 кКи Сб, а его запасы в ледниках могут составлять около 90 кКи.

• Твердые радиоактивные отходы, захороненные в специально выбранных районах Карского моря пока существенно не влияют на современную радиационную обстановку и являются потенциальными источниками техногенных радионуклидов, фактическое воздействие которых на радиоэкологическую ситуацию зависит от срока сохранности защитных барьеров.

• Влияние чернобыльской аварии не внесло существенного вклада в радиоактивность морской среды Карского моря.

3. В донных осадках акватории Карского моря установлены четыре зоны повышенной активности радиоцезия. Эти четыре участка, подвергшиеся загрязнению радиоцезием, имеют различные источники радионуклидов и находятся в различных геохимических, литологических, геоморфологических и гидрологических условиях.

• Новоземельская ЗПА, приуроченная к восточному берегу Северного острова архипелага Новая Земля и Новоземельскому желобу, образовалась в основном в результате поступления радиоцезия в морскую среду Карского моря в процессе абляции покровных ледников Северного острова, подвергшихся интенсивному радиоактивному загрязнению в период проведения ядерных испытаний, прежде всего взрывов в атмосфере, на территории Северного испытательного полигона.

• Вайгачская ЗПА, расположенная западнее пролива Карские ворота и острова Вайгач, обязана своим происхождением радиоактивности, поступавшей с морскими течениями из Баренцева моря. Источником этих загрязнений, по-видимому, являлись сбросы жидких радиоактивных отходов в морскую среду, которые осуществлялись в основном на радиохимических предприятиях западноевропейских государств, расположенных в Великобритании и Франции.

• Обская ЗПА, расположенная в северной части Обской губы и на Обь-Енисейском мелководье, образовалась преимущественно за счет материкового стока глобальных радиоактивных выпадений из атмосферы, поступавших на 3.5 млн. кв. км водосборных площадей макроарены Обской губы, и ЖРО ПО «Маяк» и СХК.

• Енисейская ЗПА, расположенная в Енисейском заливе и на Обь-Енисейском мелководье, образовалась преимущественно за счет материкового стока глобальных радиоактивных выпадений из атмосферы, поступавших на 2.6 млн. кв. км водосборных площадей Енисейской макроарены, а также ЖРО КГХК. Енисейская ЗПА является наиболее загрязненной радиоцезием.

• Доля влияния радиохимических предприятий (ПО «Маяк», СХК и ГХК), расположенных в верховьях Обь-Иртышской и Енисейской речных систем, на загрязнение речных водных масс, впадающих в Карское море, и оценка их вклада являются предметом дальнейших исследований.

1 47

4. Установлены резкие отличия в вертикальном распределении Cs в донных отложениях Обской и Енисейской зон повышенной активности.

Для Обской ЗПА характерно контрастное, неравномерное, «пилообразное» распределение радиоцезия в вертикальном разрезе донных

137 осадков. Средние значения удельной активности Cs находятся в интервале 1225 Бк/кг при максимальном значении в отдельном горизонте 112 Бк/кг. Закономерности отсутствуют. Коэффициент детерминации (R) полиномиального тренда шестой степени составляет 0,063.

Для Енисейской ЗПА характерно относительно равномерное распределение радиоцезия от нижних частей разреза до горизонта 15-16 см в диапазоне средних величин радиоактивности 10-12 Бк/кг. Выше по разрезу значения линии тренда плавно возрастают до горизонта 5-6 см, достигая максимума в 52 Бк/кг, и убывают до 20 Бк/кг в направлении к поверхности

1 "К1 донных отложений. Максимальная удельная активность Cs в отдельном горизонте составляет 263 Бк/кг. Коэффициент детерминации (R) полиномиального тренда шестой степени составляет 0,929.

Обская и Енисейская ЗПА пространственно приурочены к фациальным обстановкам, соответствующим дистальным частям эстуариев и фациям внутреннего шельфа, в частности к затопленным руслам Пра-Оби и Пра-Енисея. Фациальный анализ донных отложений эстуариев и внутреннего шельфа [94] показывает, что условия осадконакопления на площади обеих ЗПА были близкими, почти одинаковыми, однако это никак не повлияло на существенные различия в распределении радиоцезия в вертикальных разрезах.

Сравнительный анализ гидрологических режимов обеих рек показал, что характер вертикального распределения радиоцезия в донных осадках Обской и Енисейской ЗПА определяется многолетними колебаниями речного стока, а именно расходом взвешенного вещества, которое является главным агентом переноса нерастворимых и слаборастворимых форм миграции радиоцезия.

5. Через маргинальный фильтр Карского моря, являющийся по своей сути крупнейшей геохимической барьерной зоной в Северном Ледовитом океане, поступают радиоактивные загрязнения, в том числе и радиоцезий, с речными водными массами Оби и Енисея. Результаты изучения геохимической специализации донных отложений в двух ЗПА радиоцезия - Обской и Енисейской - свидетельствуют о неоднородной структуре маргинального фильтра Карского моря и позволяют сделать следующие выводы:

•Геохимические отличия донных отложений Обской и Енисейской ЗПА отчетливо проявляются в гистограммах распределения интервалов содержаний ряда химических элементов, прежде всего СаО, Ре203, Сб, Се, Ьа, ТЬ и и, построенным по данным инструментального нейтронно-активационного анализа;

•Опираясь на данные ИНАА, применяя несложные математические операции, такие как вычисление средних содержаний, нормированных на сланцевый эталон КА8С, стандартных отклонений, коэффициентов вариации и корреляционных связей между элементами, измеренные концентрации ряда наиболее информативных элементов, можно преобразовать в удобный для использования дискриминантный признак - аддитивный геохимический критерий - agto/E. По величинам указанного критерия установлены контрастные различия донных осадков фации эстуариев в Обской и Енисейской ЗПА; •Использование установленных геохимических различий между осадками Обской и Енисейской частей маргинального фильтра Карского моря и выявленных закономерностей в распределении химических элементов при проведении дальнейших исследований позволит получить информацию для изучения тренда изменений палеотечений на площади Обь-Енисеского мелководья;

•Химические элементы в растворенной форме или связанные с глинистыми минералами имеют больше шансов пересечь фациальногеохимический барьер, чем транспортируемые детритовым материалом

94]. Именно наличие терригенных глинистых частиц в осадках шельфовой зоны позволяет оптимистично оценивать возможность распознавания осадков по геохимическим данным. Следовательно, идентификация источника осадочного вещества, а с ним и радиоактивного загрязнения, с внешней стороны фациальногеохимического барьера, в шельфовой зоне Карского моря по результатам нейтронно-активационного анализа химических элементов предполагается вполне возможной.

6. Получение колонки донного осадка в выбранной для пробоотбора точке необходимо проводить с применением специального оборудования, обеспечивающего достаточное количество материала, строго соблюдая вертикальность движения пробоотборника, контролировать его медленное погружение в толщу осадка, ограничивать глубину вдавливания, гарантируя, таким образом, получение верхнего слоя без его разрушения

Получение любых данных, характеризующих вертикальный разрез донных осадков, требует тщательного послойного секционирования с обязательным удалением внешнего периферийного кольца, в котором происходит частичное перемещение материала из одного горизонта в другой в зависимости от пластичности и влажности отложений, а также скорости погружения пробоотборника в толщу осадка. Отбор таких колонок в условиях морских эстуариев, озер, речных дельт и речных бассейнов будет эффективным при использовании катамаранного комплекса,

167 обеспечивающего соблюдение вышеуказанных требований, позволяющего его применять как с судна-носителя, так и с автотранспорта. 7. Радиационное состояние донных осадков Карского моря следует считать удовлетворительным. Нормы предельно допустимых концентраций

137

ПДК) "'Се для донных отложений не разработаны. Норма для почв составляет 1Ки/км , что соответствует 247 Бк/кг для нераспаханных почв. При этом во всех измеренных пробах удельная активность радиоцезия только в одной пробе составляет 260 Бк/кг.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Мирошников, Алексей Юрьевич, Москва

1. Амиев, Г.Н. Материалы по захоронению РАО в морях, радиоэкологическая обстановка в местах базирования кораблей ВМФ и в морских районах захоронения РАО / Г.Н. Амиев, А.Д. Беликов, О.И. Петров.- М.: Медицинская служба ВМФ, 1998.

2. Антонов, В. С. Новые данные о величине жидкого стока сибирских рек, впадающих в арктические моря / B.C. Антонов // Проблемы Арктики и Антарктики . 1964. - Вып. 17. - С. 73-76

3. Антонов, B.C. Природа движения вод и льдов Северного Ледовитого океана / B.C. Антонов // Труды ААНИИ. 1968. - Т. 285. - С. 148-177.

4. Асадулин, Э.Э. Геохимическая специализация донных осадков в зонах смешения вод Оби и Енисея с водами Карского моря / Э.Э. Асадулин, А.Ю. Мирошников, В.И. Величкин // Геохимия. 2013 (принята в печать).

5. Атлас термохалинных характеристик Карского моря. Электронно-справочное пособие / C.B. Кочетов, Н.В. Лебедев, C.B. Карпий и др.. -СПб.: ААНИИ, 2008.

6. Беликов, А.Д. Радиоактивные отходы в Арктике (История, последствия, прогноз) / А.Д. Беликов, О.И. Петров // Морской сборник. -2000 . Вып. 2. - С. 23-26.

7. Беус, A.A. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твёрдых полезных ископаемых / A.A. Беус, C.B. Григорян М. : Недра, 1975.- 280 с.

8. Биогеохимия российской Арктики. Карское море. Результаты исследований по проекту SIRRO 1995 2003 годы / Э.М. Галимов, Л.А. Кодина, О.В. Степанец, Г.С. Коробейник // Геохимия. - 2006. - № 11. - С. 1139-1191.

9. Большаков, B.C. Сравнительная гидрологическая характеристика Черного, Азовского и Каспийского морей. Экологическая биогеографияконтактных зон моря / B.C. Большаков // Киев: Наук. Думка. 1968. - С. 520.

10. Бузин, И.В. Айсберги ледника Шокальского, Новая Земля / И.В. Бузин, А.Ф. Глазовский // Мат-лы гляциол. исслед. 2005. - Вып. 99. - С. 39-44.

11. Буренков, B.J1. К влиянию речных вод на пространственное распределение гидрологических характеристик вод Карского моря / B.JI. Буренков, A.B. Васильков // Океанология. 1994. - № 5. - С. 652-661.

12. Вакуловский, С.М. О загрязнении арктических морей радиоактивными отходами западноевропейских радиохимических заводов / С.М. Вакуловский, А.И. Никитин, В.Б. Чумичев // Атомная энергия. 1985. - Т. 58. - Вып. 6. - С. 445-449.

13. Вакуловский, С.М. Содержание трития в Белом, Баренцевом, Карском и Японском морях / С.М. Вакуловский, И.Ю. Катрич, Е.И. Рослый // Метеорология и гидрология. 1987. - № 12. - С. 71-77.

14. Вакуловский, С.М. Загрязнение Белого моря радиоактивными отходами западноевропейских стран / С.М. Вакуловский, А.И. Никитин, В.Б. Чумичев // Атомная энергия. 1988. - Т. 65. - Вып. 1. - С. 66-67.

15. Ведерников, В.И. Первичная продукция и хлорофилл в Карском море в сентябре 1993 года / В.И. Ведерников, А.Б. Демидов, А.И. Судьбин // Океанология. 1994. - № 5. - С. 693-703.

16. Вуглинский, B.C. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ СССР / B.C. Вуглинский. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 222 с.

18. Геодекян, A.A. Сорбционный потенциал донных осадков Баренцева и Карского морей / A.A. Геодекян, М.А. Левитан, Е.С. Шелехова // Доклады РАН, 1997. Т.- 355,- № 3. - С. 361-364.170

19. Геохимические барьеры в дельте Северной Двины / В.И. Величкин,

20. A.Ю. Мирошников, Г.П. Киселев, С.Б. Зыков, K.M. Киселева // Геология морей и океанов: тезисы докладов XV Международной школы морской геологии. М.: ГЕОС, 2003. - Т. 2 . - С. 283- 285.

21. Геоэкологические исследования Обь-Иртышского речного бассейна в пределах Ханты-Мансийского автономного округа в 2007 2008 г. / О.В. Степанец, А.Н. Лигаев, А.П. Борисов, А.Ю. Мирошников, A.B. Травкина,

22. B.И. Мигунов // Радиохимия: тез. докладов, Москва, 12-16 октября 2009 г.1. C. 310 311.

23. Глазовский, А.Ф. Современное состояние оледенения в Арктике, неустойчивость ледников и откалывание айсбергов / А. Ф. Глазовский, Ю. Я. Мачерет // Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы. М., 2009. - Т. 8. - С. 107-117.

24. Гордеев, В.В. Геохимия системы река-море / В.В. Гордеев. М.: И.П. Матушкина И.И., 2012. - 452с.

25. Громов, В.В. Искусственные радионуклиды в морской воде / В.В. Громов, В.И. Спицын. М.: Атомиздат , 1975. - 224 с.

26. Демина, Л.JI. О формах нахождения некоторых тяжелых металлов в донных осадках эстуарных зон рек Оби и Енисея / JI.JI. Демина, М.А. Левитан, Н.В. Политова // Геохимия. 2006. - Т. 44. - № 2. - С. 212-226.

27. Динамика берегов Карского моря / A.A. Васильев, И.Д. Стрелецкая, Г.А. Черкашев, Б.Г. Ванштейн // Криосфера земли. 2006. - Т.Х. - № 2. - С. 56-57.

28. Добровольский, А.Д. Моря СССР / А.Д. Добровольский, Б.С. Залогин. М.: Изд. МГУ, 1982. - 192 с.

29. Добровольский, А.Д. К характеристике структур и водных масс западной и центральной частей Тихого океана / А.Д. Добровольский, В. В. Леонтьева, В.И. Кукса // Труды ин-та океанологии АН СССР. 1960. - Т. 40. - С. 47-57.

30. Добровольский, А.Д. Об определении водных масс / А.Д. Добровольский // Океанология. 1961. - Т. 1. - Вып.1. - С. 12-24.

31. Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний от 24 сентября 1996 г. (не вступил в силу) // Дипломатический вестник МИД РФ. -1996. -№ 10. -С. 38-59. -№ 11.-С. 46-62.

32. Дукальская, М.В. Великая Северная экспедиция (1733—1743). Двинско-Обский отряд / М.В. Дукальская // Материалы Российского государственный музей Арктики и Антарктики. Сайт музея: ©РГМАА, 2010 http://www.polarmuseum.ru/sketches/vse/dvob/dvob.htm.

33. Емельянов, Е.М. Барьерные зоны в океане. Осадко- и рудообразование, геоэкология / Е.М. Емельянов. Калининград: Янтарный сказ, 1998. - 416с.

34. Захаров, В.Д. Льды в Арктике и современные природные процессы / В.Д. Захаров. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 180с.

35. Иванов, В.В. Сток обских вод в море и его многолетняя изменчивость / В.В. Иванов, И.В. Осипова // Труды ААНИИ. 1972. - Т. 297. - С. 86-91.

36. Иванов, В.В. Пресноводный баланс Северного Ледовитого океана / В.В. Иванов // Труды ААНИИ. 1976. - Т. 323. - С. 138-155.

37. Иванов, В.В. Пути оценки возможных изменений гидрологического режима Карского моря под влиянием межбассейновой переброски стока рек / В.В. Иванов, Е.Г. Никифоров // Труды ААНИИ. 1976. - Т. 314. - С. 176-182

38. Иванов, В.В. Сток устьевой области Енисея и его многолетняя изменчивость / В.В. Иванов, И.В. Осипова // Труды ААНИИ. 1974. - Т. 308. -С. 35-41.

39. Иванов, Г.И. Методология и результаты экогеохимических исследований Баренцева моря / Г.И. Иванов. СПб: ВНИИОкеанология, 2002. - 153 с.

40. Израэль, Ю.А. Антропогенная экология океана / Ю.А. Израэль, A.B. Цыбань. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 527 с.

41. Израэль, Ю.А. Радиоактивное загрязнение земной поверхности / Ю.А. Израэль // Вест. РАН. 1998. - Т. 68. - № 10. - С. 4-24.

42. Израэль, Ю.А. Радиоактивное загрязнение морей и океанов / Ю.А. Израэль, A.B. Цыбань, С.М. Вакуловский // Метеорология и гидрогеология. -1994.-№ 10.-С. 15-23.

43. Источники, эффекты и опасность ионизирующей радиации. Докладнаучного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР)173

44. Генеральной Ассамблее за 1988 г., с научными приложениями (в 2-х томах) / Пер. с англ. под ред. В.М.Кулакова и Л.М.Рождественского. М.: Мир, 1992.

45. Ишханов, Б.С. Частицы и атомные ядра. Учебник / Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Н.П. Юдин // М.: Издательство ЖИ, 2007. 584с.

46. Карское море / Е.Г. Никифоров, А.О. Шпайхер / БСЭ / гл. ред. A.M. Прохоров . 3-е изд. - М., 1973. - С. 460-461.

47. Кварц и полевые шпаты в поверхностном слое донных осадков Карского моря / М.А. Левитан, М.В. Буртман, З.Н. Горбунова, Е.Г. Гурвич // Литология и полезные ископаемые. 1998. - № 2. - С. 115-125.

48. Куликов, H.H. Карское море / Н.Н Куликов // Геология СССР. М.: Недра, 1970. - Т. 26. - С. 496-505.

49. Куликов, H.H. Минералогический состав современных донных отложений Карского моря / Н.Н Куликов // Дельтовые и мелководно-морские отложения. М.: изд. АН СССР, 1963. - С. 27-31.

50. Куликов, H.H. Минеральный состав песчано-алевритовой части осадков Карского моря / H.H. Куликов // Геология моря. Л.: НИИГА, 1971. - Вып. 1. - С. 64-72.

51. Куликов, H.H. Осадкообразование в Карском море / Н.Н Куликов // Современные осадки морей и океанов. М.: изд. АН СССР, 1961. - С. 437447.

52. Лавковский, С.А. Основа для диагностики и предсказания статуса ядерных отходов на дне Баренцева, Карского и Японского морей (Послесловие к «Белой книге» А.Яблокова) / С.А. Лавковский, В.Н. Кобзев,

53. B.Н. Лысцов и др. // АПЛ-97. М.: КомТех, 1997. - С. 518-522.

54. Ласточкин А.Н. Рельеф дна Карского моря. Геоморфология, 1977, № 2,1. C. 84-91.

55. Левин, В.Н. Загрязнение радионуклидами донных осадков Баренцева и Карского морей / В.Н. Левин, А.Ю. Мирошников, E.H. Борисенко // Атлас имонография «Геология и полезные ископаемые шельфов России» / гл. ред. М.Н. Алексеев. М.: ГЕОС, 2002. - С. 400-403.

56. Левитан, М.А. Очерки истории седиментации в Северном Ледовитом океане и морях Субарктики в течение последних 130 тыс. лет / М.А. Левитан, Ю.А. Лаврушин, Р. Штайн. М.: ГЕОС, 2007. - 404с.

57. Лисицын, А.П. Процессы океанской седиментации / А.П. Лисицын. -М.: Наука, 1978. 392 с.

58. Лисицын, А.П. Маргинальный фильтр океанов / А.П. Лисицын // Океанология. 1994. - Т. 34. - Вып. 5. - С. 735-747.

59. Лисицын, А.П. Процессы терригенной седиментации в морях и океанах / А.П. Лисицын. М.: Наука, 1991. - 271 с.

60. Лукашин, В.Н. Седиментация на континентальных склонах под влиянием контурных течений / В.Н. Лукашин. М.: ГЕОС, 2008. - 249с.

61. Матишов, Г.Г. Уровни и основные направления переноса искуственных радионуклидов в морях Западной Арктики / Г.Г. Матишов, Д.Г. Матишов, A.A. Намятов // Третий съезд по радиационным исследованиям: тез. докл. М., 1997. - С. 313-314.

62. Матишов, Д.Г. Радиационная экологическая океанология / Д.Г. Матишов, Г.Г. Матишов. Апатиты : изд. КНЦ РАН, 2001 (а). - 417 с.

63. Минеральный состав поверхностного слоя донных осадков Желоба Святой Анны / М.А. Левитан, Г.А. Тарасов, H.A. Кукина, М.В. Буртман // Океанология. 1999. - Т. 39. - № 6. - С. 903-911.

64. Мирные ядерные взрывы: обеспечение общей и радиационной безопасности при их проведении / рук. В.А. Логачев. М.: ИздАТ, 2001. - 518 с.

65. Мирошников, А.Ю. Комплексная геохимическая барьерная зона (ГБЗ) Карского моря / А.Ю. Мирошников, О.В. Степанец // Геохимия биосферы. Доклады междунар. научн. конф., Москва, 15-18 ноября 2006 г. Смоленск: Ойкумена, 2006. - С. 232-234.

66. Мирошников, А.Ю. О влиянии геохимических барьерных зон нарадиационную обстановку в донных осадках Карского моря в областисмешения с водами Оби и Енисея / А.Ю. Мирошников, Э.Э. Асадулин //

67. Экология: синтез естественно-научного, технического и гуманитарного176знания. Матер. Всеросс. научно-практ. конф. Сарат. гос. тех. ун-т, 19-22 октября 2010 г. Саратов, 2010. - С. 64-66.

68. Мирошников, А.Ю. Закономерности распределения радиоцезия в донных отложениях Карского моря / А.Ю. Мирошников // Геоэкология. -2012.-№ 6.-С. 516-526.

69. Михайлов, В.Н. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее / В.Н. Михайлов. М.: ГЕОС, 1997. - 413 с.

70. Михайлов, В.Н. Ядерные испытания в Арктике: Научно-публицистическая монография в двух книгах. М.: ОАО «Московские учебники», 2006. - Т. 1. - 463с. - Т. 2. - 455 с.

71. Мусатов, Е.Е. Палеодолины Баренцево-Карского шельфа / Е.Е. Мусатов // Геоморфология. 1998. - № 2. - С. 90-95.

72. Мусатов, Е.Е. Батиметрия и морфоструктура Баренцево-Карского шельфа / Е.Е. Мусатов // Геоморфология. 1999. - № 1. - С. 69-74.

73. Никифоров, Е.Г. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана / Е.Г. Никифоров, А.О. Шпайхер. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 269 с.

74. Новоземельский полигон: обеспечение общей и радиационной безопасности ядерных испытаний / рук. В.А.Логачев. М.: ИздАТ, 2000. - 487 с.

75. Оценка влияния Красноярского горно-обогатительного комбината на радиоэкологическое состояние реки Енисей / С.М. Вакуловский, И.И. Крышев, А.И. Никитин и др. // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 1994. - № 2-3.-С. 124-130.

76. Перельман, А.И. Геохимия: учеб. пособие для геолог, спец. ун-тов /

77. A.И. Перельман. М.: Высш. школа, 1979. - 423 с.

78. Потоки осадочного вещества в Карском море и в эстуариях Оби и Енисея / А.П. Лисицын, В.П. Шевченко, М.Е. Виноградов, О.В. Северина,

79. B.В. Вавилова, И.Н. Мицкевич // Океанология. 1994. - Т. 34. - № 5. - С. 748-758.

80. Предварительные результаты экологогеохимического исследования Арктических морей России (по материалам 22-го рейса НИС «Академик Борис Петров» / Э.М. Галимов, Н.П. Лаверов, О.В. Степанец, Л.А. Кодина // Геохимия. 1996. - № 7. - С. 579-597.

81. Проблемы и методы экологического мониторинга морей и прибрежных зон Западной Арктики / Г.Г. Матишов, В.В. Денисов, С.Л. Дженюк и др.. -Апатиты: изд. КНЦ РАН, 2001(6). 280 с.

82. Радиоактивное загрязнение Северного Ледовитого океана по результатам наблюдений в 1985-1987 гг. / А.И. Никитин, И.Ю. Катрич, А.И. Кабанов и др. // Атомная энергия, 1991. Т. 71. - Вып. 2. - С. 169-172.

83. Радиогеохимические исследования мелководных заливов архипелага Новая Земля в 2002 году / Э.М. Галимов, Н.П. Лаверов, О.В. Степанец, М.В. Владимиров // Геохимия. 2004. - № 1. - С. 3-14.

84. Радиогеохимические исследования особенностей распределения радионуклидов в местах захоронений твердых радиоактивных отходов вблизи архипелага Новая Земля / О.В. Степанец, Л.А. Кодина, А.Н. Лигаев и др. //Геохимия. 2006. - № 12. - С. 1315-1324.

85. Радионуклиды в экосистеме Баренцева и Карского морей / Г.Г. Матишов, Д.Г. Матишов, Е. Щипа, X. Риссанен. Апатиты : Изд-во КНЦ РАН, 1994(6).-237 с.

86. Радионуклиды и тяжелые металлы в Енисейском заливе в 2001г. / А.И. Никитин, В.А. Сурнин, М.А.Новицкий и др. // Метеорология и гидрология. -2005. № 4. - С. 56-65.

87. Руководство по эксплуатации. 082.00.00.00.00.РЭ. Катамаран «Простор» парусный разборный. Внешторгиздат, 1989. - 17 с.

88. Северный полигон Новая Земля. Радиоэкологические исследования последствий ядерных испытаний / А.Б. Иванов, Г.А. Красилов, В.А. Логачев и др.. М.: Государственный институт прикладной экологии, 1997 . - 85с.

89. Семакин, И.Г. Информационные системы и модели / И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005. - 303 с.

90. Сивинцев, Ю.В. Радиоэкологическая опасность судовых ядерных реакторов, затопленных в Арктике / Ю.В. Сивинцев, O.E. Кикнадзе // Атомная энергия. 1995. - Т.79. - Вып.З. - С. 204-211.

91. Степанов, В.Н. Общая классификация водных масс Мирового океана, их формирование и перенос / В.Н. Степанов // Океанология. 1969. - Т. 9. -Вып. 5. - С. 755-766.

92. Суховей, В.Ф. Моря мирового океана / В.Ф. Суховей. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 286 с.

93. Тимофеев, В.Т. Водные массы Арктического бассейна / В.Т. Тимофеев. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 191 с.

94. Тимофеев, В.Т. Косвенные методы выделения и анализа водных масс / В.Т. Тимофеев, В.В. Панов. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. - 285 с.

95. Тимофеев, В.Т. Поступление атлантической воды и тепла в Арктический бассейн / В.Т. Тимофеев // Океанология. 1961. - Т. 1. - Вып.З. -С. 407-411.

96. Трешников, А.Ф. Поверхностные воды в Арктическом бассейне / А.Ф. Трешников // Проблемы Арктики. 1959. - Вып. 7. - С. 5-14.

97. Уралов, Н.С. Об адвективной составляющей теплового баланса южной половины Баренцева моря / Н.С. Уралов // Труды ГОИН. 1961. -Вып. 55. - С. 3-20.

98. Уровни и основные направления переноса радионуклидов в Баренцевом и Карском морях Карта.: Масштаб 1:4704075 / авторы: Г.Г. Матишов, Д.Г. Матишов, В.В. Назимов. Рованиеми, Финляндия, 1994(а).

99. Фациальная изменчивость поверхностного слоя осадков Обь-Енисейского мелководья и эстуариев Оби и Енисея / М.А. Левитан, М.В. Буртман , Л.Л. Дёмина, М.Ю. Чудецкий, Ф. Шостер // Литология и полезные ископаемые. 2005. - № 5. - С. 472-484.

100. Федоров, К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов / К.Н. Федоров. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 296 с.

101. Цезий-137 в донных осадках Карского моря / Н.А. Айбулатов, Ю.А. Сапожников, А.Н. Плишкин, Н.В. Политова, Л.Д. Сапожников // Докл. РАН. 1994. - Т.335. - № 1. - С. 98-100.

102. Циркумполярная карта Арктики / ФГУП АМНГР ("Арктикморнефтегазразведка"). 2006. Режим доступа к журн. URL: http://www.amngr.ru/index.php/ru/services/geoworks/characterictic.

103. Частников, И.Я. Эхо ядерных взрывов / И.Я. Частников. Алматы. -1996. - 98с.

104. Шелехова, Е.С. Закономерности распределения глинистых минералов в поверхностном слое осадков Баренцева и Карского морей / Е.С. Шелехова / автореф. дисс. канд. геол.- мин. наук. М.: ИО РАН, 1998. - 29с.

105. A Group of Expert by the Commission of the European Communities: The Radioecological Exposure of the Population of the European Community from the radioactivity in the North European Marine Waters / Project "Marina" Report № EUR 12483. 1990. - P. 48.

106. A reassessment of the Eurasia river input of water, sediments, major elements, and nutrients to the Arctic Ocean / V.V. Gordeev, J.M. Martin, I.S. Sidorov, M.V. Sidorova // Amer. J. Sci. 1996. - V. 296. - P. 664-691.

107. Aarkrog, A. Environmental Studies on Radioecological Sensitivity and Variability with Special Emphasis on the Fallout Nuclides 90Sr and 137Cs. Report Riso-R-437 / A. Aarkrog // Riso National Laboratory, Denmark. 1979. - P. 31.

108. Aarkrog, A. Radioactivity in Polar Regions Main Sources. In: Former Soviet Dumping of Nuclear Reactors in Shallow Arctic Seas Special Issue of J. Environ. / A. Aarkrog // Radioactivity. - 1994. - V. 25. - Nos. 1-2. - P. 21-36.

109. Christensen, G.C. Study of Marine Radioactivity along the Norwegian Coast. In: Sources of Radioactivity in the Marine Environment their Relative Contributions to Overal Dose Assessment from Marine Radioactivity (MARDOS),

110. EA-TECDOC-838 International Atomic Energy Agency / G.C. Christensen, T.D. Selenaes // Vienna. 1995.

111. Dahlgaard, H. On 99Tc, 137Cs and 90Sr in the Kara Sea. In: Environmental Radiactivity in the Arctic (Proc. Of the Second Intern. Conf, Oslo, 1995. Ed. by P.Strand and A.Cooke / H. Dahlgaard // Osteras, Norway. 1995.

112. Defant, A. Dynamische Ozeanographie / A. Defant // Einfuhring in der Geophysik. Berlin. - 1929. - № 3. - 222p.

113. Dowdeswell, J.A. On the nature of Svalbard glaciers / J.A. Dowdeswell , J. Claciol. -1989. V. - 35. - P. 224-234.

114. Dumping of radioactive waste and investigation radioactive contamination in the Kara Sea: Results from 3 years of investigation (1992-1994) in the Kara Sea. 1996.- 55 p.

115. Goldschmidt, V. M. Geochemistry / V. M. Goldschmidt. Oxford Clarendon Press, 1954. - 730 p.

116. Gordeev, V.V. Geochemistry of the Ob and Yenisey Estuaries: A Comparative Study / V.V. Gordeev, B. Beeskow, V. Rachold // Berichte zur Polarforschung. 2007. - V. 565. - P. 236

117. Gurevich, V.l. Recent sedimentogenesis and environment on the Arctic shelf of western Eurasia / V.l. Gurevich. Oslo: Norsk Polarinstitutt, 1995. - 92 p.

118. Harkins, W.D. The periodic system and the properties of the elements / W.D. Harkins, R. E. Hall // J. Am. Chem. Soc. 1916. - № 38. - P. 169.

119. Holm, E. T-99 in Focus from Norwegian waters. In: Behaviour of long-lived radionuclides in marine environment (Proc. of the Intern. Symp.) Ed. by A. Cigna, M. Myttenaere / E. Holm, J. Rioseco, G. Christensen // CEC, Luxenbourg. -1994.-P. 357-367.

120. Kautsky, N. Radioactive substance, pollution of the North Sea-an assessment leds / N. Kautsky // Berlin : Springer Verlag. -1988. - P. 390-399.

121. Kautsky, N. Results of the Radiological North Sea Programme Ranosp 1974 -1976 / N. Kautsky // Deutsche Hydrograph. Ztschr. 1980. - V. 34. - № 4. - p. 152-157.

122. Kershow, P. The transfer of reprocessing wastes from north-west Europe to the Arctic. Deep-Sea Research II / P. Kershow, A. Baxter // 1995(a). V.42. - № 6. -P. 1413-1448.

123. MacDonsld, R.W. Contaminants in the Arctic marine environment: priorities for protection / R.W. MacDonsld, J.M. Bewers // J. Mar. Sci. 1996. - V.53. - P. 537-563.

124. Miroshnikov, A. Yu. Migration of Global Radioactive Fallouts to the Arctic Region (on the example of the Ob River basin) / A. Yu. Miroshnikov, I. N. Semenkov // Radiation Protection Dosimetry. Oxford University Press. 2012. -V. 152. -№. 1-3. -P.89-93.

125. Miroshnikov, A. Yu. The identification of radionuclide sources in the mixing Zone of river and marine waters in the Kara Sea / A. Yu. Miroshnikov // Berichte zur Polarforschung. 2000. - № 360. - P. 92-94.

126. Miroshnikov, A. Yu. Tracking and Distribution of Radioactive

127. Contamination from nuclear plants to the Bottom Sediments of Ob and Yenisei

128. Rivers and Kara Sea Basin. In: Matthisen J., Stepanets O., Stein R., Fiitterer D.,

129. Galimov E. (eds): The Kara Sea Expedition of RV "Akademik Boris Petrov" 1997:

130. First Results of a Joint Russian-German Pilot Study / A. Yu. Miroshnikov, A. A.

131. Asadulin // Berichte zur Polarforschung. 1999. - V. 300. - P 145-153.186

132. Miroshnikov, A.Y. Tracking and distribution of Radioactive Contamination from the PA "Mayak" Site in the Bottom Sediments of the Ob River and the Kara Sea Basin / A.Y. Miroshnikov // Berichte zur Polarforschung. 1998. - V. - 266. -P. 49-51.

133. Muller, C. Grain-size distribution and clay-mineral composition in surface sediments and suspended matter of the Ob and Yenisei rivers / C. Muller, R. Stein // Berichte zur Polarforschung. 1999. - № 300. - P. 179-187.

134. Nuclear Waste in the Arctic: An Analysis of Arctic and Other Regional Impacts from Soviet Nuclear Contamination. Washington, DC: Office of Technology Assessment, Congress of the U.S. - 1995. - 239p.

135. Pavlov, V.K. Possible causes of radioactive contamination in the Laptev sea. Land-Ocean system in the Siberian Arctic: Dynamics and History / V.K. Pavlov, V.V. Stanovoy, A.I. Nikitin // Berlin. Springer-Verlag. - 1999. - P. 65-72.

136. Pfirman, S.L. Potential for rapid transport of contaminants from the Kara Sea / S.L. Pfirman, J.W. Kogeler, I. Rigor // The Science of the Total Environment. 1997. - V. 202. - P. 185-198.

137. Plutonium from European reprocessing operations Its behaviour in the marine environment / P. Kershaw, D. Woodhead, M. Lovett, K. Leonard // Appl. Radiat. Isot. - 1995(b). - № 46. - P. 1121-1134.

138. Radioactive contamination at dumping sites for nuclear waste in the Kara Sea . Materials of joint Russian-Norwegian Expert group for investigation of Radioactive Contamination in the Northern Areas. 1994. - 122p.

139. Radioactive contamination in the Barents and Kara Seas. Radioecological

140. Situation in the Arctic Seas. International Meeting on Assessment of Actual and

141. Potential Consequences of Dumping of Radioactive Waste into Arctic Seas. (Oslo,187

142. Norway, 01-05 February 1993) / S. Vakulovsky, A. Nikitin, V. Chumichev, S. Malysev // Working Material of the IAEA. Vienna. - 1993. - P. 6.

143. Radioactive contamination in the marine environment. Report № 3 from national surveillance programme Stralevern Rapport NRPA / A. Brungot, J. Carroll, L. Foyn, et al // Osteras, Norway. 1999. - № 6. - P. 124-125.

144. Reineck, H.A. Sedimentgefüge im Bereich der südlichen Nordsee / H.A. Reineck//Abh. Senckenb. Naturforsch, 1963. Ges 505. - P. 1-138.

145. Sayles, F.L. The history and source of particulate 1J'Cs and ZJV'/wPu deposition in sediments of the Ob River Delta, Siberia / F.L. Sayles, H.D. Levingston, G.P. Panteleev // Scie. Total Environment. 1997. - № 202. - P. 25-41.

146. Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. Volume I. United Nations. New York. -2010. -463p.

147. Strand, P. Radioactive contamination in the Arctic Seas. Marine pollution.

148. Proceedings of a symposium held in Monaco, 5-9 October 1998 / Strand, P. //

149. EA TECDOC-1094, IAEA. Vienna. - 1999. - P. 690.188

150. Strand, P. Radioactivity, AMAP, Assessment Report: Arctic Pollution Issues / P. Strand // Oslo. 1998. - P. 526-552.

151. Surface-sediment composition and sedimentary processes in the central Arctic Ocean and along the Eurasian Contenental Margin / R. Stein, G.I. Ivanov, M.A. Levitan, K. Fahl (Eds.) // Berichte zur Polarforschung. 1996. - № 212.

152. Survey of Artificial Radionuclides in the Barents and the Kara sea / P. Strand, A.I. Nikitin, A.L. Rudjord et al. // Journal of Environmental Radioactivity. 1994.-V. 25.-№ l.-P. 99-112.

153. Templeton, W. Ocean disposal of radioactive wastes / W. Templeton, A. Preston // Intern. J. Radioactive Waste Management and the Nuclear Fuel Cycle, 1982.-V.-3.-№ 1. P.75-113.

154. The "North American shale composite": Its compilation, major and trace element characteristics / P.L. Gromet, R.F. Dymek, L.A. Haskin, R.L. Korotev // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1984. - V. 48. - № 12. - P. 2469-2482.

155. The history of Russian geological investigation of bottom sediments in the Barents and Kara seas (with special emphasis on MMBI studies) / G.A. Tarasov, G.G. Matishov, Yu.G. Samoilovich, N.A. Kukina // Reports on Polar Research. -1999.-№342. P. 10-14.

156. UNSCEAR Ionizing Radiation: Sources and biological effects. United Nations Scientific Committee on the effects of atomic Radiation 1982: Report to the General Assembly. 1982.

157. Vartanov, R. Nuclear legacy of the cold war / R. Vartanov, C. Hollister // Marine Pollution. 1997. - V. 21. - № 1. - P. 1-15.

Информация о работе

Мирошников, Алексей Юрьевич
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2012
ВАК 25.00.36

Диссертация

Закономерности распределения и накопления радиоцезия в донных осадках Карского моря - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы