Реферат на тему:

Мінливість розподілу і співвідношення радіоактивної забрудненості між
ланками екосистем водойм полісся та півночі лісостепу

У 1995 році екологічним центром «НІЦ ВЕМОВ» започаткована і
розвивається система комплексного радіоекологічного моніторингу водойм
місцевого водокористування ([1,2]). 188 водойм системи моніторингу,
обстежених у 1995-1999 роках, тяжіють до 175 населених пунктів,
розташованих на територіях Полісся та півночі Лісостепу в межах
Волинської, Рівненської, Житомирської, Київської і Чернігівської
областей, віднесених до чинних зон радіоактивного забруднення (крім зони
відчуження). Місцеві водойми представлені 149 ставками, 9 малими
водосховищами та 30 озерами, різними за морфометричними, генетичними та
функціональними показниками [2].

Сформований за результатами системних обстежень комп’ютерний
інформаційний базис дозволив дослідити на базі об’єктів моніторингу
розподіл і співвідношення радіоактивної забрудненості (за активністю
137Cs і 90Sr) між різними ланками екосистем водойм та регіональну
мінливість таких характеристик. Дослідження проводились під
науково-методичним керівництвом д.геогр.н., к.т.н. В.М.Самойленка і при
цьому крім «суто» водного середовища вивчались інші ланки екосистем
(зависи, донні відклади і грунти) та відповідні співвідношення, які є
показовими для оцінювання наслідків плину процесів вторинного
радіоактивного забруднення водойм, що зараз визначають надходження,
винесення, перерозподіл і накопичення радіонуклідів [1,2].

Питомі активності розчинених 137Cs та 90Sr коливались у воді досліджених
водойм регіону у межах, відповідно, 0,002-2,099 Бк/л та 0,012-2,644 Бк/л
(середні для регіону значення: для радіоцезію – 0,210 Бк/л, для
радіостронцію – 0,099 Бк/л). Стосовно ж завислої форми цих
радіонуклідів, що відіграє важливу роль як у процесах седиментаційного
виведення радіоактивності у донні відклади, так і у обмінних
внутрішньоводоймових процесах, слід відзначити, що 45% протестованих
водойм характеризуються діапазоном питомої активності 137Cs у зависах
1-500 Бк/кг повітряно-сухої маси, 35% – 500-1500 Бк/кг, 8% – 1500-2500
Бк/кг, а для близько 12% водних об’єктів зафіксовані перевищення
активності 2500 Бк/кг. Питома активність завислого 90Sr у обстежених
водоймах – приблизно на порядок менша, причому активність завислого
радіостронцію властива: у діапазоні 0-100 Бк/кг – 44% водойм, 100-250 –
34%, 250-500 – 31% і понад 500 – 12%.

Загалом було встановлено досить тісний зв’язок між пооб’єктними
коливаннями у регіоні активності у зависах 137Cs та 90Sr , попри те, що
ці радіонукліди неоднаково сорбуються зависами [2]. У цілому для
регіону співвідношення активності 137Cs та 90Sr у зависах коливається у
межах 0,6-68,3, при середньому значенні 6,8, і є практично незалежним
пооб’єктним показником, оскільки не має зв’язку із жодним із двох
змінних аргументів зазначеного співвідношення. Натомість співвідношення
активності досліджуваних радіонуклідів у воді становить у середньому
2,34 і коливається у діапазоні 0,01-36,2, причім превалюючий «ваговий»
внесок у ці коливання здійснює територіальна мінливість активності
завислого 137Cs.

Максимальні значення активності 137Cs та 90Sr у зависах згідно з [2]
мають, з одного боку, сезонний характер, що пов’язане з піком розвитку
планктонних організмів, з іншого – обумовлені скаламученням і
надходженням у воду з дна тонкодисперсного матеріалу відповідно до
гідрологічно-гідравлічного режимного стану водойм. Саме тому, найбільші
значення активності завислих 137Cs та 90Sr і приурочені до водойм
регіону, морфогенетично-функціональні особливості яких сприяють
виникненню щойно зазначених умов. До таких місцевих водних об’єктів у
першу чергу відносяться: малі ставки-загати з середньою глибиною менше
1м на невеликих водотоках, у т.ч. водоприймачі осушувальних систем,
розташовані на правобережному локальному водозборі Київського
водосховища (за межами зони відчуження), між пригирловими ділянками
Тетерева і Здвижу, в басейнах приток Ужу – Норина та Жеріва, на
водозборі Жолоні та нижнього Стиру; середні за площею та глибиною
рибницькі водосховища на водозборах нижньої Горині та середньої Уборті;
практично безстічні озера місцевого водокористування у нижній частині
басейнів Горині і Стиру та басейну Ствиги; а також неглибоке озеро
Залив, з режимом, близьким до наливного водосховища через поєднання з
меліоративною мережею (вододіл Горині і Случі у Сарненському районі).
При цьому стосовно озер з обмеженим водообміном слід зазначити, що у
мірилі досліджених водойм регіону більш глибоким озерам властиве
збільшення активності завислого радіостронцію, що досить закономірно
менше стосується тенденцій щодо радіоцезію. Мінімуми активності 137Cs та
90Sr у зависах характерні, як правило, для руслових вельми проточних
ставків на головних у регіоні водотоках або річках другого порядку, що
ймовірно пов’язане з «витіканням» радіонуклідів [2] за межі водойм униз
за течією, насамперед в періоди підвищеної водності тощо.

Характерними параметрами радіоекологічного статусу екосистем водойм за
[1,2] є коефіцієнти акумуляції радіонуклідів у зависах {КАЗ(Cs) і
КАЗ(Sr) як відповідні співвідношення активності завислих і розчинених
форм 137Cs та 90Sr у л/кг або дм3/кг}, що характеризують потенційну
здатність накопичувати радіоактивність у твердій фазі у порівнянні з
розчином. Обидва коефіцієнти для набору досліджених водойм слабко
корелюють як із змінними, через які вони визначаються, так і між собою,
відрізняючись при цьому за значеннями приблизно на порядок, що і
зумовило індивідуальний характер мінливості цих показників у регіоні.
Чисельно для близько 35% протестованих водойм отримані значення КАЗ(Cs)
у діапазоні до 10000 л/кг, для майже що 50% – 10000-50000, понад 10% –
50000-100000 і лише 5% водойм перевищують останню межу. З урахуванням
іншого порядку величин приблизно такий же розподіл водойм системи
моніторингу і за відповідними діапазонами КАЗ(Sr) у л/кг: 1-1000 – 27%,
1000-5000 – 42%, 5000-10000 – 18% і понад 10000 – близько 13%.

З позиції пооб’єктного розподілу у регіоні для КАЗ(Cs) характерна
приуроченість його максимумів до малих за усіма морфопараметрами
руслових ставків східної частини регіону з достатнім водообміном за
рахунок як розташування на водоносних річках першого і другого порядків,
так і входження до складу меліоративних систем, що у обох випадках
стимулює, з одного боку, винесення розчиненого радіоцезію [знаменник
КАЗ(Cs)] за межі екосистем водойм, з іншого – обмінні процеси з дном
через скаламучення тощо [чисельник КАЗ(Cs)]. Щойно згадані ставки
розташовані передусім на локальному водозборі середньої частини
Київського водосховища, на водозборах Жеріва та Грезлі лівобережжя
середнього Ужу та його правобережної частини, на крайній північній
ділянці басейну Жолоні. Найнижчі індекси відносного накопичення
завислого радіоцезію (на відміну від активності 137Cs у абсолютному
вираженні) властиві головним чином карстовим глибоким озерним улоговинам
водойм на водозборах середнього Стоходу, нижніх Стиру та Горині і річки
Льва (західна частина регіону), незважаючи на те, що ці озера поєднані з
меліоративними мережами.

Тяжіння екстремумів радіостронцієвого коефіцієнта акумуляції у зависах
до певних водойм вочевидь більше зумовлені загальним запасом 90Sr у їх
екосистемах, гранулометричним складом зависів та співвідношенням
органічних і неорганічних завислих домішок [2], а також мірою винесення
розчиненого 90Sr, що домінує як форма, зі стоком за межі водойм. Саме
тому максимуми КАЗ(Sr) характерні у регіоні головним чином для невеликих
добре проточних ставків півночі середнього Стиру, північного сходу
басейну Уборті, практично усього водозбору середнього Ужу, а також
власного водозбору верхньої у регіоні Прип’яті та басейну середньої
Росі.

У цілому особливості розподілу і перерозподілу радіоактивності між водою
та зависами істотно пов’язані із загальною міграцією радіонуклідів у
обмінній системі «вода – зависи – дно». Дослідження рівнів радіоактивної
забрудненості ланки «дно» екосистем водойм при моніторингу обмежувалися
верхнім її шаром (15-20 см) згідно з регламентом робіт, а проте для
близько 80% обстежених водойм через особливості їх морфогенетичних і
функціональних характеристик (відносно невеликі глибини тощо), такий
показник є досить репрезентативним через скупчення найбільшої кількості
радіонуклідів саме у приповерхневому шарі донних відкладів і грунтів
[1,2]. Взагалі міра накопичення радіоактивності у дні, яка є наслідком
як надходження/винесення забруднень до/з екосистеми водойм, так і
оборотних або необоротних седиментаційних, дифузійних та фізико-хімічних
обмінних процесів з водними масами і гідробіонтами, а також
перерозподілу і міграції радіонуклідів за товщею відкладів, визначається
комплексом факторів та умов [2]. До них відносяться: особливості
внутрішньоводоймової динаміки водних мас та загальний рівень
радіоактивної забрудненості і фізико-хімічні властивості водного
середовища, морфометрія водойми та її походження, речовинно-генетичні
типи донних відкладів як синтез їх властивостей за гранулометричним,
мінералогічним і хімічним складом, ступінь розвитку вищої водної
рослинності, специфіка бентосу та інші чинники. Рівні забрудненості
донних відкладів істотно відрізняються за величиною для радіоцезію і
радіостронцію, до того ж за відсутності пооб’єктної кореляції змін
останніх стосовно дослідженого регіону. Так у останньому понад 60%
водойм системи моніторингу характеризуються питомою забрудненістю дна
137Cs у діапазоні до 100 Бк/кг сухої маси, 23% – 100-300, 10% – 300-600
та близько 7% – понад 600 Бк/кг. Питома забрудненість донних відкладів
90Sr менше 10 Бк/кг властива екосистемам майже що двох третин
тест-об’єктів моніторингу, у діапазоні 10-30 Бк/кг – 15%, 30-60 – 6% і
лише близько 4% водойм мають рівні забрудненості дна радіостронцієм
понад 60 Бк/кг. Відношення активності 137Cs до 90Sr у верхньому шарі
донних відкладів коливається регіонально у межах 0,3-3095 (середнє 69),
причім останній екстремум пов’язаний з водоймою, у якої один з
найбільших у регіоні рівень забрудненості грунту 137Cs його прибережної
території (608 кБк/м2, ставок басейну Ужу біля с.Розсохівське,
Народицький адмінрайон). У мінливості співвідношення 137Cs та 90Sr у дні
провідну роль відіграє пооб’єктна варіабельність радіоцезієвої змінної.

Разом з тим для досліджених водойм було встановлено, що активності у дні
ні 137Cs, ні 90Sr не мають відчутного зв’язку з регіональною динамікою
їх розчинених та завислих форм для взаємовідповідних водойм. Це можливо
частково пояснюється як часовою дискретністю обстежень при моніторингу,
так і належністю багатьох водойм до «суто» рибницьких, де не виключена
можливість проведення відповідних таким об’єктам
експлуатаційно-поліпшувальних заходів (штучний водообмін, меліорація
ложа, внесення спеціальних інгредієнтів тощо [1]. Міру реального
виконання зазначених заходів для усіх таких водних об’єктів неможливо
оцінити, хоч цей аспект може істотно впливати на міграцію радіонуклідів
як абіотичними, так і біотичними ланками екосистем водойм. А проте,
розрахунки пооб’єктних у регіоні коефіцієнтів кореляції показали, що
переважний «ваговий» вплив мають мінливості активності 137Cs і 90Sr у
дні як змінних у структурі відповідних коефіцієнтів донної акумуляції
цих радіонуклідів – КДА(Cs) і КДА(Sr), тобто співвідношень активності
137Cs та 90Sr у дні та у воді. Це і обумовлює потребу більш детального
аналізу екстремумів цих коефіцієнтів, які до того ж власне і є
параметрами радіоекологічного статусу екосистем водойм за [1,2].

Коефіцієнти донної акумуляції 137Cs [КДА(Cs)] понад 70% водойм
моніторингу у регіоні не перевищують 5000 л/кг, 20% – тяжіють до
інтервалу 5000-25000, 6% – 25000-50000 і лише для 3% значення КДА(Cs)
більші ніж 50000 л/кг. Максимуми КДА(Cs) властиві, як правило, невеликим
за усіма морфопараметрами ставкам-загатам і копаням з обмеженим
зовнішнім водообміном, найбільшими у регіоні співвідношеннями активності
137Cs та 90Sr у дні, збільшеними серед усього набору даних активностями
137Cs у зависах та відповідними їм коефіцієнтами акумуляції завислого
137Cs, що свідчить про інтенсивність процесів седиментаційного обміну
радіоцезієм. До того ж максимуми КДА(Cs) у водних об’єктах зазначеного
типу пов’язані з найвищими у регіоні рівнями забрудненості радіоцезієм
грунтів локальних водозборів таких водойм та переважанням у складі їх
донних відкладів мулу та замулених пісків. Згідно з викладеним максимуми
КДА(Cs) приурочені до водойм, розташованих на правобережжі середнього
Ужу, у пригирлових ділянках Тетерева і Здвижу та на правобережному
пониззі Горині. Мінімальними значеннями коефіцієнтів донної акумуляції
137Cs відзначаються головним чином середні та значні за глибиною озера
місцевого водокористування з підвищеним зовнішнім водообміном через
належність до меліоративних систем, невисоким темпом накопичення
відкладів та переважанням піщаних грунтів, а також добре проточні
руслові ставки з «промитим» [2] або розчищеним дном (останнє стосується
рибогосподарських водойм). Сюди відносяться, як правило, місцеві водойми
західної частини дослідженого регіону, а саме ті, що розташовані у
верхів’ях Прип’яті, нижніх ділянках басейнів Стоходу, Стиру та Горині, а
також на водозборах Льви і Ствиги.

Регіональний розподіл коефіцієнтів донної акумуляції радіостронцію
[КДА(Sr)] позначений віднесенням майже що 50% досліджених водойм до
діапазону менше 100 л/кг, 37% – 100-500, 5% – 500-100, а 9% – до
діапазону більше 1000 л/кг. Максимуми КДА(Sr), через своєрідність
накопичення та міграції 90Sr у водних екосистемах, насамперед завдяки
переважанню його розчинених форм та акумуляції бентосними організмами
[1,2], приурочені до малих ставків з відносно незначним ступенем
проточності, найменшими у регіоні значеннями відношення активності 137Cs
до 90Sr у воді та найвищими відсотками (>5%) завислого радіостронцію у 1
л лабораторно нефільтрованої проби води (розрахованими згідно з [2]), що
загалом відповідає підвищеному вмісту 90Sr у ланці екосистем «водні
маси». До таких ставків передусім відносяться водойми немеліоративного
використання, що належать водозборам правих приток середнього Ужу –
річкам Берестовець, Кам’янка і Звиздаль, міжріччю Норина та Жеріва,
басейну Словечни, північній ділянці Уборті та водозбору річки Зольня –
притоки Уборті. Мінімальні значення коефіцієнтів донної акумуляції
радіостронцію тяжіють, як правило, до повсюдно розташованих у
дослідженому регіоні водойм з підвищеним ступенем зовнішнього
водообміну.

У цілому проведений розгляд територіально-пооб’єктних особливостей
мінливості розподілу і співвідношення радіоактивної забрудненості між
різними ланками екосистем водойм на прикладі характерних для поставлених
завдань водних об’єктів Полісся та півночі Лісостепу має
методично-прикладну цінність як для більш повної оцінки процесів, що
визначають радіогідроекологічний стан водойм, з метою удосконалення
відповідних розрахунково-прогнозних моделей, так і для подальшого
розвитку системи комплексного моніторингу водойм місцевого
водокористування шляхом конкретизації складу і першочергових об’єктів
наступних обстежень.

Список літератури

1. Самойленко В.М. Кадастр радіоактивного забруднення водних об’єктів
України місцевого водокористування. Том 1. Радіогідроекологічний стан і
використання водойм та загальнометодологічні проблеми. – К.: Ніка-Центр,
1998. – 192 с. 2. Самойленко В.М., Тавров Ю.С., Буянов М.І. Комплексний
радіоекологічний моніторинг водойм місцевого водокористування та
методологічно-оптимізувальні рішення стохастичної екологічної
гідрології. – К.: Ніка-Центр, 2000. – 136 с.

Похожие записи