Цезий-137 в соленых озерах Крыма
- Авторы: Мирошниченко О.Н.1, Мирзоева Н.Ю.1, Сидоров И.Г.1, Гулин С.Б.1
-
Учреждения:
- Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
- Выпуск: Том 46, № 3 (2019)
- Страницы: 298-302
- Раздел: Гидрохимия. Гидробиология, экологические аспекты
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-0596/article/view/13388
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321-0596463298-302
- ID: 13388
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Исследовано содержание техногенного радионуклида 137Cs в разных группах соленых озер Крымского п-ова. Установлено, что одним из основных источников поступления в них 137Cs является Северо-Крымский канал, который до 2014 г. приносил в Крым днепровскую воду с высоким содержанием радионуклидов чернобыльского происхождения. Другой источник поступления 137Cs – воды Черного моря за счет их дренажной и прямой связи с прибрежными солеными озерами Крыма, в которых наблюдалась положительная корреляция между концентрацией 137Cs и соленостью воды.
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Соленые озера Крыма имеют важное бальнео-логическое, промышленное (добыча соли) и рекреационное значение. В работе объектами исследования были 11 соленых озер Крыма: Красное, Кирлеутское, Киятское (Перекопская группа), Тобечикское, Акташское, Чокракское (Керченская группа), Бакальское, Джарылгач (Тарханкутская группа), Кызыл-Яр, Мойнакское, Сасык-Сиваш (Евпаторийская группа) [1, 9]. Карта расположения озер представлена на рис. 1.
Ранее проведены исследования по определению содержания техногенных радионуклидов, прежде всего 90Sr, в воде, донных отложениях и гидробионтах озер Перекопской [5, 7, 15, 16], Тарханкутской (озера Бакальское, Донузлав) [16] и Евпаторийской (оз. Кызыл-Яр) групп [16]. Показано, что дополнительным источником радиоактивного загрязнения соленых озер Крыма до 2014 г. было поступление через Северо-Крымский канал днепровских вод, отличающихся повышенным содержанием чернобыльских радионуклидов [5]. Кроме того, в ряде работ исследовано вертикальное распределение природных (238U, 232Th, 226Ra, 210Pb, 40K) и техногенных (137Cs) радионуклидов в донных отложениях прибрежной зоны соленого оз. Кояшского (Керченская группа) [6, 16].
Рис. 1. Карта соленых озер п-ова Крым.
Вместе с тем соленые озера Крыма все еще недостаточно изучены в отношении содержания в них антропогенных радионуклидов, в частности долгоживущего 137Cs (период полураспада 30.17 лет).
Цель настоящей работы – получение сравнительной оценки уровней содержания радионуклида 137Cs в воде различных групп соленых озер Крыма.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Пробы воды объемом ~100 л отобраны сотрудниками Отдела радиационной и химической биологии Института морских биологических исследований (ИМБИ) им. А.О. Ковалевского РАН в июне–июле 2016 г. в соленых озерах Крыма (табл. 1).
Воду фильтровали через мембранные фильтры Millipore диаметром 293 мм и номинальным размером пор 0.45 мкм для удаления взвешенного вещества. Затем проводили сорбционное извлечение 137Cs с использованием установки, состоящей из двух последовательно соединенных адсорберов, заполненных сыпучим сорбентом. Этот неорганический композиционный сорбент представляет собой полученную химическим методом из водных растворов тонкую пленку смешанного ферроцианида железа–калия на носителе – делигнифицированной древесной муке. Примерный состав пленки: K(0.2-1.8)FeO[Fe(0.3-0.7)(CN)1,8-4,2]. Марка – ЖКФ-Ц [4].
Воду прокачивали через адсорберы с помощью перистальтического насоса (Elpan 372.C, Польша) со скоростью 0.055 л/мин, при которой эффективность извлечения 137Cs составляла от 50 до 90% [3]. Затем сорбент извлекали из адсорберов, озоляли в муфельной печи при температуре 400°С для уменьшения объема и проводили радиометрические измерения с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра COMPUGAMMA (LKB Wallac, Финляндия). Эффективность извлечения 137Cs определялась по формуле:
, (1)
где AI и AII – содержание 137Cs в первом и втором адсорбере соответственно.
Таблица 1. Физико-химические параметры отобранных проб воды в соленых озерах п-ова Крым
Озеро | pH | Соленость, ‰ | Координаты |
Перекопская группа | |||
Киятское | 7.7 | 200 | |
Кирлеутское | 7.9 | 235 | |
Красное | 9.3 | 330 | |
Керченская группа | |||
Акташское | 8.5 | 88,5 | |
Тобечикское | 8.2 | 176 | |
Чокракcкое | 7.9 | 226 | |
Тарханкутская группа | |||
Бакальское | 8.6 | 46,5 | |
Джарылгач | 8.5 | 115 | |
Евпаторийская группа | |||
Кызыл-Яр | 7.9 | 3,5 | |
Мойнакское | 8.2 | 47 | |
Сасык-Сиваш | 7.7 | 280 |
Концентрацию 137Cs в исследуемой воде (А, Бк/м3) рассчитывали по уравнению:
, (2)
где V – объем пробы, м3.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты измерений содержания 137Cs в воде соленых озер Крыма представлены на рис. 2.
В ряде случаев, особенно в Евпаторийской группе озер, наблюдалась положительная корреляция между соленостью воды и концентрацией 137Cs, тогда как в Перекопской и Керченской группах эта зависимость была не столь прямолинейной, а в Тарханкутских озерах она и вовсе отсутствовала.
Это объясняется разной степенью связи озер Евпаторийской группы с Северо-Крымским каналом [2] и тем, что их водно-солевой режим поддерживается также за счет дренажа черноморской воды через узкие дамбы, пересыпи или протоки. В данном случае концентрация 137Cs, для которого характерна очень высокая растворимость в морской воде [8, 11, 12], меняется пропорционально общему солесодержанию в воде исследуемых озер (280‰ – в озере Сасык-Сиваш, 3.5‰ – в озере Кызыл-Яр). Озера Перекопской группы в меньшей степени связаны с Черным морем, и в них до апреля 2014 г. поступала днепровская вода из Северо-Крымского канала со значительно более высоким, в сравнении с Черным морем, содержанием чернобыльского 137Cs [5]. В [5] отмечено, что после прекращения подачи днепровской воды в Северо-Крымский канал в 2014 г. содержание чернобыльских радионуклидов в смежных водоемах заметно уменьшилось. Однако это может повлиять на содержание 137Cs в Каркинитском заливе, куда в настоящее время сбрасывается избыток днепровской воды, подававшейся ранее в Крым.
Рис. 2. Зависимость удельной активности 137Cs от солености для групп озер: (а) – Перекопской, (б) – Керченской, (в) – Тарханкутской, (г) – Евпаторийской.
Аналогичная ситуация со смешанным поступлением морской и днепровской воды наблюдалась и в Керченской группе соленых озер, часть которых имела дренажный либо прямой контакт с восточной веткой Северо-Крымского канала [12]. При этом достаточно высокие концентрации 137Cs в озерах Акташском и Чокракском не связаны с поступлением этого радионуклида с водами Азовского моря, так как, по данным [10], концентрация 137Cs в нем составляла в среднем всего 2.5 Бк/м3. Это свидетельствует о прямом вкладе восточной ветки Северо-Крымского канала в радиоэкологическую обстановку в данных озерах. В Тарханкутской группе озер влияние днепровской воды было также существенным за счет ее поступления по западной ветке Северо-Крымского канала, в том числе для водообеспечения обширных зон рисосеяния. Вместе с тем в эти озера поступает и морская вода. Так, в оз. Бакальском, связанном с Каркинитским заливом Черного моря, концентрация 137Cs была выше, чем в оз. Джарылгач, которое отделено от моря пересыпью. Каркинитский залив считается наиболее загрязненным радионуклидом 137Cs, так как расположен в зоне речного стока, приносящего чернобыльские радионуклиды по руслу р. Днепр [12].
Полученные данные показали, что наиболее загрязненное по 137Cs – оз. Сасык-Сиваш – самое крупное соленое озеро Крыма, грязи которого применяются в лечебных целях. Наименее – Кызыл-Яр (табл. 2).
Такая разница в концентрациях 137Cs объясняется разной соленостью воды исследуемых водоемов, что влияет на распределение этого радионуклида в экосистемах соленых озер. Если в оз. Сасык-Сиваш, соленость которого – одна из наибольших среди исследуемых озер, 137Cs находится в растворенной форме в водной среде, то из почти пресной (3.5‰) воды оз. Кызыл-Яр 137Cs удаляется в донные отложения в результате биогеохимических процессов.
Таблица 2. Концентрация и суммарный запас 137Cs в соленых озерах Крыма в 2016 г. по сравнению с 1986 г.
Озеро | Бк/м3, 1986 г. | Бк/м3, 2016 г. | Суммарный запас, МБк, 2016 г. |
Перекопская группа | |||
Киятское | 10.49 | 5.26 | 131.59 |
Кирлеутское | 5.15 | 2.59 | 80.72 |
Красное | 74.62 | 37.46 | 1314.99 |
Керченская группа | |||
Акташское | 22.95 | 11.52 | 617.46 |
Чокракское | 98.27 | 49.34 | 356.46 |
Тобечикское | 17.33 | 8.7 | 162.7 |
Тарханкутская | |||
Бакальское | 62,56 | 31.4 | 89.19 |
Джарылгач | 44.24 | 22.2 | 92.17 |
Евпаторийская | |||
Кызыл-Яр | 1.5 | 0.75 | 12 |
Мойнакское | 59.35 | 29.79 | 26.22 |
Сасык-Сиваш | 190.98 | 95.88 | 3609.72 |
Эти озера находятся близко друг от друга. Содержание 137Cs в воде озер Тарханкутской и Евпаторийской групп оказалось выше, чем в воде западной части Черного моря (в среднем 15.2 Бк/ м3, по данным 2011 г. [14]).
В табл. 2 представлены также величины суммарного запаса 137Cs в каждом из исследованных озер, который рассчитывался исходя из объема озера, равного произведению средней глубины на площадь зеркала. Для сравнения показаны значения содержания 137Cs в 1986 г.
Таким образом, значительная соленость водной среды озер, а также их бессточность обусловливают то, что основной элиминирующий фактор уменьшения содержания 137Cs в воде озер – физический период полураспада. Однако в ряде случаев уменьшение концентрации 137Cs происходит за счет разбавления водной среды озер менее загрязненными водами Черного моря.
ВЫВОДЫ
Один из основных источников поступления 137Cs в воды соленых озер Крымского п-ова – Северо-Крымский канал, который до 2014 г. приносил радионуклиды чернобыльского происхождения с днепровской водой. Другой источник поступления 137Cs – воды Черного моря за счет их дренажной и прямой связи с прибрежными солеными озерами, в которых наблюдалась положительная корреляция между концентрацией 137Cs и соленостью воды.
Источник финансирования
Результаты морских исследований, используемых в сравнительном анализе в данной статье, получены в рамках государственного задания «Молисмологические и биогеохимические основы гомеостаза морских экосистем» (АААА-А18-118020890090-2)
Об авторах
О. Н. Мирошниченко
Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: oksaniya_89@mail.ru
Россия, Севастополь
Н. Ю. Мирзоева
Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
Email: oksaniya_89@mail.ru
Россия, Севастополь
И. Г. Сидоров
Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
Email: oksaniya_89@mail.ru
Россия, Севастополь
С. Б. Гулин
Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
Email: oksaniya_89@mail.ru
Россия, Севастополь
Список литературы
- Айзенберг М.М., Каганер М.С. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 6. Украина и Молдавия. Вып. 4. Крым. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 344 с.
- Ануфриева Е.В., Шадрин Н.В., Шадрина С.Н. История изучения биоразнообразия гиперсоленых водоемов Крыма // Аридные экосистемы. 2017. Т. 23. № 1 (70). С. 64–71.
- Бей О.Н., Проскурнин В.Ю., Гулин С.Б. Измерение концентрации 137Cs по собственному бета-излучению с помощью жидкостно-сцинтилляционной спектрометрии // Радиохимия. 2016. Т. 58. № 2. С. 147–149.
- Бетенеков Н.Д., Егоров Ю.В., Китаев Г.А., Попов В.И., Пузако В.Д., Черемухин Ю.Г. Способ получения сорбента. А.с. СССР № 457248. 1972.
- Гулин С.Б., Мирзоева Н.Ю., Лазоренко Г.Е., Егоров В.Н., Трапезников А.В., Сидоров И.Г., Проскурнин В.Ю., Поповичев В.Н., Бей О.Н., Родина Е.А. Современная радиоэкологическая ситуация, связанная с режимом функционирования Северо-Крымского канала // Радиационная биология. Радиоэкология. 2016. Т. 56. № 6. С. 1–8.
- Гулина Л.В., Гулин С.Б. Природные и техногенные радионуклиды в экосистеме соленого озера Кояшское (юго-восточный Крым) // Морской экол. журн. 2011. Т. 1. № 1. С. 19–25.
- Лазоренко Г.Е. Молисмологическое исследование водной экосистемы Северо-Крымского канала. Чтения памяти Н.В. Тимофеева-Ресовского. Севастополь: ИнБЮМ, 2000. С. 100–107.
- Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. М.: Химия, 1987. 320 с.
- Лисовский А.А., Новик В.А., Тимченко З.В., Мустафаева З.Р. Поверхностные водные объекты Крыма. Справочник. Симферополь: Рескомводхоз АРК, 2004. 113 с.
- Матишов Г.Г., Буфетова М.В. 90Sr и 137Cs в Азовском море после аварии на Чернобыльской АЭС // Докл. РАН. 2002. Т. 383. С. 1–3.
- Поликарпов Г.Г. Радиоэкология морских организмов. М.: Атомиздат, 1964. 295 с.
- Поликарпов Г.Г., Лазоренко Г.Е., Терещенко Н.Н., Коротков А.А. Вклад оросительной системы Северо-Крымского канала в перенос радионуклидов цезия, плутония и америция с днепровскими водами в Каркинитский залив Черного моря // Радиоэкологический отклик Черного моря на чернобыльскую аварию / Под ред. Поликарпова Г.Г., Егорова В.Н. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. С. 185–206.
- Плющев В.Е., Степин Б.Д. Аналитическая химия рубидия и цезия. М.: Наука, 1975. 224 с.
- Gulin S.B., Mirzoyeva N.Yu., Egoron V.N., Polikarpov G.G., Sidorov I.G., Proskurnin V.Yu. Secondary radioactive contamination of the Black Sea after Chernobyl accident: recent levels, pathways and trends // J. Environ. Radioactivity. 2013. T. 124. P. 50–56.
- Mirzoyeva N., Gulin S., Plotisina O., Stetsuk A., Arkhipova S., Korkishko N., Eremin O. Radiochemoecological monitoring of the salt lakes of the Crimea // Acta Geologica Sinica (English Edition). 2014. V. 88. Supp. 1. P. 155–157.
- Mirzoyeva N., Gulina L., Gulin S., Plotisina O., Stetsuk A., Arkhipova S., Korkishko N., Eremin O. Radionuclides and mercury in the salt lakes of the Crimea // Chinese J. Oceanol. Limnol. 2015. V. 33. № 6. P. 1413–1425.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)