Поведение и миграция радионуклидов в отдельных компонентах биосферы

Поступившие во внешнюю среду в результате деятельно­сти человека естественные и искусственные радионуклиды включа­ются в биогеохимические циклы круговорота, основные особенности которых определяются прежде всего свойствами самой среды. Пе­редвижение радионуклидов в отдельных составных частях Зем­ли— ее оболочках, или сферах зависит от влияния различных факторов, которые в общей форме можно разделить на биотиче­ские и абиотические. Так, в атмосфере перемещение радионукли­дов происходит главным образом вследствие влияния физических и механических процессов, однако после выпадения радиоактив­ных веществ на земную поверхность в компонентах Земли, где важную роль играют живые организмы, доминирующее значение в переносе радиоактивных веществ имеют процессы биологическо­го усвоения радионуклидов.

Атмосфера. Атмосфера Земли является важным первичным резервуаром, откуда радионуклиды поступают на сушу и в гидро­сферу (выбросы радиоактивных веществ из труб ядерно-энергети­ческих установок, оседание радионуклидов из воздуха после воз­душных ядерных взрывов и т. п.). Находящиеся в приземном слое атмосферы радионуклиды являются источником внешнего облуче­ния живых организмов, обитающих в поле действия ионизирую­щих излучений от радионуклидов, а после поступления из воздуха в наземные биогеоценозы и водную среду эти радионуклиды вклю­чаются в процессы круговорота в биосфере.

Выведенная в атмосферу радиоактивная примесь подвергается достаточно быстрому рассеянию вследствие турбулентности атмо­сферы. Степень турбулентности атмосферы колеблется в очень широких пределах в зависимости в первую очередь от температур­ной стратификации и определяется как функция размеров и ско­рости потоков, а также динамической вязкости и плотности воз­душной сферы с помощью числа Рейнольдса (Re):

Re = инерция/вязкость.

Одним из наиболее типичных случаев выброса радиоактивной примеси в воздушный бассейн является поступление радиоактивных веществ из труб (рис. 2.1). В радиоэкологическом и радиационно-гигиеническом аспектах значительный интерес представляет концентрация радионуклидов на определенном расстоя­нии от трубы в месте выпадения примеси из воздуха. Современной метеорологией развиты физико-математические модели переноса радионуклидов в приземном слое атмосферы, базирующиеся в ос­новном на теории турбулентной диффузии с учетом работ по диф­фузии Сеттона, Пасквилла, Гиффорда, Чемберлена и др.

Для точечного источника радиоактивной примеси (это, в част­ности, относится к трубам) рассеяние радионуклида описывается формулой:

где А_х — концентрация примеси у поверхности земли на расстоя­нии X; Q — мощность источника; h — его высота над поверхностью земли; V —скорость ветра; п — параметр турбулентности; С — ли­нейный коэффициент турбулентной диффузии по Сеттону [50].

Судьба радиоактивных веществ в атмосфере зависит от раз­личных факторов. В частности, после выброса радионуклидов про­исходит осаждение примеси под влиянием разных механизмов; ос­новными из них являются гравитация, удаление атмосферными осадками (дождем или снегом), импакция на поверхности, элек­тростатическое притяжение, а также адсорбция и химическое осаждение.

Важным процессом удаления радионуклидов из атмосферы является вымывание. Коэффициент вымывания частиц размером от 0,1 до 1 мкм очень мал; он повышается для более мелких и для более крупных частиц. Вымывание газов, вступающих в реакцию с водой, подчиняется уравнениям молекулярной диффузии. Эффек­тивность удаления аэрозолей снегом по сравнению с дождем при одной и той же интенсивности осадков больше в несколько раз, а эффективность вымывания мелкокапельными осадками больше, чем крупнокапельными. Радиоактивная примесь удаляется твер­дыми и жидкими осадками из атмосферы приблизительно в пря­мо пропорциональной зависимости от количества осадков [50].

При проведении мощных воздушных ядерных взрывов радио­активные частицы инжектируются в атмосферу на высоту несколь­ко километров. Перенос радионуклидов из стратосферы в тропо­сферу и далее на земную поверхность определяется процессами взаимодействия воздушных масс стратосферы и тропосферы.

На примере глобальных радиоактивных выпадений после ядер­ных взрывов показано, что продолжительность нахождения радио­активных веществ в стратосфере зависит от высоты, широты и времени взрыва. Период пребывания различных радиоактивных продуктов деления после ядерных испытаний в стратосфере состав­ляет несколько лет, а в тропосфере 20—40 сут. Максимумы радио­активных выпадений в весенне-летние месяцы, а также более ин­тенсивные выпадения в умеренных широтах по сравнению с поляр­ными и экваториальными регионами объясняются различиями в высоте тропопаузы для разных широт.

Гидросфера. Водная оболочка биосферы является важнейшим депо естественных и искусственных радионуклидов. В водную среду поступают радиоактивные отходы, а также радиоактивные вещест­ва, оседающие на сушу. В моря и океаны радионуклиды мигриру­ют с жидким и твердым стоком. В ядерно-энергетических установ­ках используются для охлаждения довольно большие объемы во­ды, в которую также могут переходить искусственные радионук­лиды (например, радиоактивные продукты коррозии). Атомные электростанции сооружают, как правило, на берегах морей, океа­нов и крупных водоемов и водных артерий, что не исключает по­падания искусственных радионуклидов в водную среду в аварийных ситуациях. Растет количество судов с ядерными энергетиче­скими установками, что также может быть источником радиоак­тивных веществ, переходящих в водную среду.

При попадании радионуклидов в водоемы возникает проблема радиационной безопасности в двух аспектах: биологическом — влияние повышенного фона ионизирующих излучений на гидробионты и санитарно-гигиеническом — возможность использования водной биопродукции как компонента рациона, водоема как источ­ника воды для человека и животных, воды как источника ороше­ния с последующим включением сельскохозяйственной продукции с орошаемых земель в рацион человека и т. п. Накопление ис­кусственных радионуклидов в гидробионтах, в частности мор­ских пищевых растениях и жи­вотных, представляет интерес в радиоэкологическом аспекте и в том плане, что в будущем пред­полагается удовлетворять по­требности человека в пище, в ча­стности в белке, за счет продук­тов моря. Именно с этой перспек­тивой нужно оценивать возмож­ности поступления радиоактивных веществ в моря и океаны, в част­ности захоронения радиоактив­ных отходов.

Морская и океаническая среда.

Моря и океаны, занимающие ²/з поверхности планеты, служат важнейшим резер­вуаром естественных и искусственных радионуклидов. Существует мнение, что плотность выпадения искусственных радионуклидов на океаническую поверхность выше, чем на надземную,в част­ности для ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb, ¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴¹ Ceи ¹⁴⁴Ce— в 2—7 раз [110].В морской среде целесообразно выделитьдве основные обла­сти, где поведение радионуклидов существенно различается из-за разницы в гидрологических, геохимических, экологических и дру­гих условиях: прибрежный и открытый океан. Прибрежный океан включает эстуарии рек, лагуны, водное пространство над конти­нентальным шельфом, окраинные моря. Открытый океан —это большая его часть с глубиной свыше 1 км (рис.2.2).

Миграция радионуклидов и их поведение в морской среде мо­гут быть описаны с помощью моделей, где использованы данные о круговороте стабильных нуклидов— аналогов радионуклидов (изотопы одних и тех же элементов). Однако при этом следует учитывать, что естественные и искусственные радионуклиды, вы­водимые в водную среду в результате антропогенных процессов, с одной стороны, и стабильные нуклиды тех же химических эле­ментов, естественно присутствующие в гидросфере, — с другой, могут находиться в различающихся формах. Это может обусловить разную геохимическую подвижность радио­активных и стабильных нуклидов в вод­ной среде и различную биологическую до­ступность для гидробионтов. Несмотря на эти различия в характеристиках радиоак­тивных и стабильных нуклидов, общие закономерности круговорота радионукли­дов в гидросфере могут быть сформулиро­ваны на основании данных о поведении в водной среде стабильных нуклидов.

Исходя из соображений термодинамики, все химические элементы в морской воде целесообразно разделить на три группы:

А — элементы, концентрация которых пропорциональна солености вод (эти элементы считают инертны­ми, консервативными);

Б — элементы, для которых характерна ясно выраженная зави­симость концентрации от глубины и особенностей акватории;

В—элементы, содержание которых не зависит от солености, а зависимость концентрации от глубины и особенностей акватории выражена неясно.

Элементы группы А, как правило, относительно инертны и стабильны в растворе, а элементы группы Б активно включаются в биогеохимические циклы и, по-видимому, химические реакции, что приводит к их неравномерному распределению в Мировом океане. Поведение элементов группы В изучено недостаточно.

Важной характеристикой для описания миграции стабильных и радиоактивных нуклидов в морской среде является период пре­бывания нуклидов в водной фазе — среднее время нахождения нуклида в океанической воде между его поступлением и переходом в донные отложения. Время пребывания Т определяется уравнени­ем Т=А/ (dA/dt), где А — общее количество нуклида в растворен­ной форме в Мировом океане, a dA/dt — количество нуклида, ко­торое выводится и переходит в осадок за единицу времени; оно свидетельствует о подвижности элемента в океанической сре­де, коррелируя с другим показателем, который также описывает мобильность химических веществ в океане, указывая степень на­сыщенности иона по отношению к его наименее растворимому со­единению и наиболее стабильному нерастворимому соединению. Поступившие на водную поверхность радионуклиды из атмо­сферных выпадений или сброшенные в' поверхностный слой воды в Мировом океане радиоактивные вещества первоначально содер­жатся, в верхних, горизонтах толщи, затем постепенно, мигрируют вниз. Наиболее детально изучено распространение по глубине радионуклидов глобальных выпадений. Так, распределение ⁹⁰Sr в вертикальном профиле Атлантического океана свидетельствует о достаточно плавном снижении концентрации этого радионуклида с глубиной — на глубине 700 м его содержание составляет около-20—30% концентрации в поверхностном слое (рис. 2.3). Вопрос о переходе ⁹⁰Sr в воды Мирового океана ниже 1 км выяснен в на­стоящее время недостаточно [208]. Распределение ³Н (в основном связанного с ядерными испытаниями) в вертикальном профиле Атлантического океана весьма сходно с распределением ⁹⁰Sr.

Несмотря на снижение отношению к поверхностной концентрации, интенсивности проведения ядерных взрывов в север­ном полушарии, уменьше­ния радиоактивной загряз­ненности поверхностных вод океана и морей почти не наблюдается. В южном по­лушарии радиоактивное за­грязнение растет. Закрытые моря характеризуются го­раздо более высокой концен­трацией ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, чем открытый океан. Так, в Бал­тийском море концентрация ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в 6—10 раз выше, чем в Атлантическом океане на тех же широтах [20].

Особый интерес представляет изучение поведения радионукли­дов в прибрежной зоне Мирового океана, куда может поступать радиоактивный сток рек и где на берегах (или на плаву вблизи берега) могут размещаться АЭС и другие ядерные установки. Эти районы Мирового океана характеризуются быстрым перемещением вещества, интенсивным задерживанием поступающего сюда стока, значительной биологической активностью и большим количеством биогенной и литогенной взвеси. Большая часть радиоактивных ве­ществ, поступающих в эти районы с твердым материковым стоком, выпадает здесь в донные отложения. По сравнению с прибрежной зоной отличительными чертами открытого океана являются отно­сительная обедненность живыми организмами и твердым вещест­вом в поверхностных слоях, а также меньшее общее содержание питательных веществ. Хорошо выраженная стратификация в от­крытом океане препятствует крупномасштабному перемешиванию и вертикальному подъему глубинных вод. Инертные вещества не задерживаются в прибрежной части океана, а мигрируют в откры­тый океан. Биологически активные нуклиды, наоборот, усваива­ются живыми организмами в прибрежной зоне и затем выпадают на дно. Нуклиды, длительно пре­бывающие в океанической среде, имеют тенденцию к накоплению в открытом океане. В этой части океана значение твердой взвеси в переносе нуклидов меньше, чем в прибрежной зоне.

Важную роль в судьбе радионуклидов в океанической средеиграют донные отложения. Они обладают огромной сорбирующей емкостью по отношению к содержащимся в жидкой фазе радио­нуклидам, что приводит в отложению радиоактивных веществ на дно. Концентрирование радионуклидов в донных отложениях мо­жет обусловливать накопление их в организмах, обитающих в илах, что, в частности, может привести к поступлению радионук­лидов с продуктами моря в организм человека.

Сорбционная способность донных отложений по отношению к радионуклидам зависит от размера частиц илов, физико-хими­ческих свойств радионуклидов и состава жидкой фазы. Емкость сорбции отдельного радионуклида, оцененная по коэффи­циенту распределения*, для донных отложений с большой и низкой емкостью поглощения в среднем не отличается более чем в четыре раза [48].

(* Коэффициент распределения — безразмерное отношение количества радио­нуклида в единице объема высушенного образца донных отложений к количе­ству радионуклида в единице объема воды)

Сорбция радионуклидов морскими грунтами зависит от физи­ко-химических свойств радиоактивных веществ. Для донных отложений, отобранных в разных районах Атлантического, Тихого и Индийского океанов и Средиземного моря, радионуклиды по прочности сорбции составили ряд:

⁴⁵Ca<C⁹⁰Sr, ²³⁸U, ¹³⁷Cs<⁸⁶Rb< ⁶⁵Zn<⁵⁹Fe, ⁹⁵Zr —⁹⁵Nb, ⁵⁴Mn<¹⁰⁶Ru<^I47Pm; ^I44Ce и ^б0Со по сте­пени сорбции находятся между ⁵⁹Fe и ^I47Pm [118].

Радионуклиды, находящиеся в донных отложениях, могут миг­рировать обратно в жидкую фазу или в вертикальном направле­нии в грунтах под влиянием диффузии, связанной с наличием концентрационного градиента. Кроме того, перемещение радионук­лидов, находящихся в донных илах, может быть вызвано непосред­ственным передвижением донных осадков. Большой коэффициент распределения радионуклидов в донных отложениях предопреде­ляет очень низкую скорость миграции радиоактивных веществ.

Важную роль в миграции радионуклидов в морской среде иг­рают живые организмы. Их значение в передвижении радионукли­дов особенно существенно в тех участках водной среды, где био­масса гидробионтов относительно велика (например, в мелководных прибрежных водах, эстуариях рек и т. п.). Концентрация радиону­клидов в гидробионтах, как правило, значительно выше, чем в во­де. Живые организмы могут перемещаться в иных направлениях, чем водные массы, и эта разница в передвижении гидробионтов и воды предопределяет важное значение живых организмов в пере­носе радионуклидов в водной среде.

Концентрация радионуклидов в гидробионтах зависит не толь­ко от концентрации радиоактивных веществ в воде, но и от степе­ни ее минерализации. Так, содержание ⁹⁰Sr и ^l37Cs, поступивших с глобальными выпадениями, в морских гидробионтах существен­но ниже, чем в обитателях пресноводных водоемов. С уменьшени­ем степени минерализации воды в местах впадения в моря и океа­ны рек, несущих более пресные воды, концентрация искусственных радионуклидов в гидробионтах увеличивается. Так, содержание ⁹⁰Sr в костях рыб в заливах Балтийского моря примерно в пять раз выше, чем в рыбах Атлантического океана (табл. 2.2).

Аккумуляцию радионуклидов гидробионтами принято оценивать-с помощью коэффициентов накопления — показателей, соотнося­щих концентрацию радионуклида в гидробионте и в окружающей его среде при условиях равновесия. Коэффициент накопления ра­дионуклидов гидробионтами — показатель не абсолютный. Его относительность определяется тем, что водные организмы могут усваивать радионуклиды одновременно из нескольких источников (например, из воды и донных отложений), и в этом случае возни­кают затруднения в оценке знаменателя для расчета коэффициен­та накопления. Находящиеся в воде радионуклиды усваиваются гидробионтами, в частности рыбами, двумя путями: по пищевой цепи и непосредственно из воды в процессе минерального питания. В период эмбрионального и раннего постэмбрионального развития рыба усваивает радионуклиды только из воды, а после перехода на активное питание основное количество минеральных (и радио­активных) веществ поступает в ее организм из кормов и частично из воды. Даже у типичных бентосных гидробионтов — многощетинковых червей, обитающих в донных отложениях, вода как источник радионуклидов играет более важную роль, чем илы (на­копление из морской воды ⁶⁰Со, ⁹⁵Zr—⁹⁵Nb, ^IO6Ru—^l06Rh и ¹³⁷Cs в 30—1000 раз выше, чем из донных осадков). Хотя вода может быть и не единственным (а иногда и не основным) источником радионуклидов, определение коэффициента накопления радионук­лидов по отношению к водной фазе оправдано тем, что это —пер­вое звено, куда поступают искусственные радионуклиды, и в целом даже для организмов высших трофических уровней в водной эко­системе существует достаточно равновесное состояние между распределением радионуклидов во всех звеньях пищевой цепи, начи­ная от воды.

Положение упрощается для водных организмов, населяющих поверхностные слои водной среды и играющих, по-видимому, наи­более важную роль в переносе радиоактивных веществ в гидросфе­ре. Главным (и в большинстве случаев единственным) источником радионуклидов для планктона и нектона является вода, и в этом случае коэффициент накопления однозначно соотносит концентрацию радионуклида в гидробионте и воде.

Коэффициент накопле­ния радионуклидов гидробионтами зависит от фи­зико-химических свойств радионуклидов, экологи­ческих условий, особен­ностей живых организмов и т. п. (табл. 2.3). В це­лом к числу наиболее ак­тивно аккумулирующихся в гидробионтах относятся следующие пять групп хи­мических элементов:

1) структурные элементы — С, N, Р (в некоторых слу­чаях Si, Ca, Sr);

2) эле­менты-катализаторы (Fe, Си, Zn, Mn, Со, иногда также N1, Cr, Cd, Ag);

3) элементы, которые в морской воде легко гидролизуются (Al, Ga, Se,Y,

Се, Pu, Ti, Zn;

4) тяжелые галогены (Br, I);

5) тяжелые двухвалентные ионы [208].

Коэффициент накопления радионуклидов одними и теми же организмами может варьировать в достаточно широких пределах (рис. 2.5).

Какой-либо зависимости в изменении его как функции местонахождения гидробионта в трофической цепи не выявлено, однако травоядные организмы по сравнению с хищными характе­ризуются более высокой аккумуляцией некоторых радионуклидов, а накопление радионуклидов, как правило, выше на низших тро­фических уровнях, чем на более высоких. Так, коэффициент на­копления Pu водными организмами уменьшается по мере перехода к более высоким трофическим уровням, составляя для пресноводного планктона 50 300, бентосных организмов 760—1600, зоопланк­тона 360 и рыб 14—33 [224]. Различия в аккумуляции отдельных радионуклидов в зависимости от видовой принадлежности живых организмов могут быть весьма значительны. Так, морскими бес­позвоночными (Carcinus) радионуклиды Ри усваиваются исключи­тельно интенсивно из пищи (до 20—60%), тогда как у млекопи­тающих этот показатель равен десятым и сотым долям процен­та [127].

Предпринимались различные попытки найти коррелятивную зависимость между интенсивностью накопления гидробионтами химических элементов и их положением в Периодической системе Д. И. Менделеева [80]. Хотя абсолютных закономерностей обна­ружено не было, ряд характерных особенностей выявить удалось. ' Так, в ряду щелочных элементов (от Na до Cs) отмечено увеличе­нии е интенсивности накопления с возрастанием ионного радиуса. Однако Be аккумулируется сильнее Mg и Са, хотя его ионный радиус значительно меньше. Усвоение изотопов одного и того же элемента гидробионтами не различается, если формы их нахожде­ния в окружающей среде одинаковы (исключение представляют легкие элементы, такие как Н, С, О, S, для которых большое зна­чение имеют различия в массе изотопов). Искусственные радио­нуклиды, выведенные во внешнюю среду, могут находиться в иных формах, чем природные нуклиды тех же элементов, что может привести к иному, иногда весьма существенному накоплению их гидробионтами. Так, накопление ⁵⁵Fe, связанного с глобальными радиоактивными выпадениями, у гидробионтов (зоопланктона) в северной части Атлантического океана было до 670 раз выше, чем накопление стабильного Fe [151].

Четыре структурных элемента — N, Р, С и Si — накапливаются фитопланктоном в концентрации, которая в 1000—40 000 раз пре­вышает их содержание в морской воде. Около 30 элементов, среди которых есть элементы, имеющие биологически важные радионуклиды, аккумулируются морским фитопланктоном с коэффициентом накопления выше 1000. Наиболее существенную роль в миграции радионуклидов в морской среде у гидробионтов играют фитопланк­тон и зоопланктон, так как эти группы организмов характеризу­ются большой биомассой и максимальным коэффициентом накоп­ления радионуклидов и наивысшей скоростью их метаболического обмена.

Планктон принимает участие в вертикальном передвижении радионуклидов, перешедших в донные отложения, в результате суточных миграций гидробионтов (табл.2.4).

Таблица 2.4. Биологический и физический перенос радионуклидов из донных обложений в вертикальном направлении в воду [208]

Район исследований	Количество зоопланктона в 1 м^3 воды, см^3	Коэффициент накопления, обеспечивающий равенство физической и биологической миграции радионуклидов
Саргассово море Северо-восточная часть Тихого океана Восточная часть тропической области Тихого океана Перуанское течение Залив Мэн (США) Прибрежные воды Северо-африканский апвеллинг	0,006—0,09 0,042 0,055   0,124 0,08—1,0 0,08—0,8 1,0	75 000—1000 000 55 000 40 000   55 000 6800—85 000 8500—85 000

Так как коэффициент накопления радионуклидов зоопланктоном редко превышает 10000, значение биологического переноса радионуклидов из донных отложений в водную фазу существенно меньше, чем физического. Даже в областях с максимальным биологическим передвижением радионуклидов (прибрежные воды) оно по меньшей мере в десять раз менее значимо, чем физический перенос.

Следующий этап миграции радионуклидов, накопившихся в фи­топланктоне, аккумуляция радионуклидов зоопланктоном, питаю­щимся фитопланктонными организмами; эта аккумуляция изменя­ется в широких пределах, составляя следующие ряды: до 20% - Ra, Si, Се, Ва, Sn, Pb, Y, Си, Ti, Zn, Mn; от 20 до 50% - Ag, P,

Cr, Sc, Zr, Co, Ni, Fe, N; свыше 50% — Al, Ga, Sr [208]. Зоопланк­тон может усваивать радионуклиды и непосредственно из воды.

Наиболее важную роль в вертикальном переносе радионукли­дов вниз в морской среде играют отмирание зоопланктона и пере­мещение радионуклидов с фекалиями; роль суточных миграций зоопланктонных организмов значительно меньше (соответственно вклад в суммарную миграцию радионуклидов этих процессов равен 90—99 и 1 —10%). Рассчитанное время очищения верхнего слоя океана в результате жизнедеятельности планктона колеблется для разных радионуклидов в широких пределах (табл. 2.5). По сум­марным оценкам вклад биологических процессов в общий перенос при вертикальной миграции радионуклидов в океане (осаждение радионуклидов на дно) составляет 10% [208].

В морских биогеоценозах в большом диапазоне биомасс (до 100 г/м³) и коэффициентов накопления различных радионуклидов (до 1000) на долю живых организмов приходится очень незначи­тельная часть находящихся в воде радиоактивных веществ. Исклю­чение составляют лишь отдельные морские биогеоценозы (напри­мер, биогеоценоз саргассовых водорослей, придонное сообщество филлофлоры, прибрежные заросли фукусовых — цистозиры, фуку-56

сов и т. п.). в которых концентрируется огромная биомасса (до нескольких килограммов в 1 м³) [54].

Таблица 2.5. Расчет скорости миграции радионуклидов и микроэлементов в вертикальном направлении в результате жизнедеятельности зоопланктона [208]

Радионуклид или микроэлемент	Время, необходимое для уда- ления радионуклидов из слоя перемешивания в открытом океане под действием биоло- гических процессов, годы*	Радионуклид или микроэлемент	Время, необходимое для удаления радионуклида из слоя перемешивания в открытом океане под действием биоло- гических процессов, годы*
Северовосточ- ная часть Тихого океана	Область апвеилинга	Северовосточ- ная часть Тихого океана	Область апвеллинга
^14С ^32Р Si ^54Mn ^55Fe ^60Со Ni	9,6 7,2	3,8 0,4 0,7 3,0 0,3 8,8 2,6	^64Cu ^65Zn ^95Zr ^110Ag ^140Ba ^144Ce ^210РЬ	5,4 7,3	0,4 0,5 0,2 0,4 0,7 2,9 0,3

* Без учета оседания радионуклидов с отмершим фитопланктоном.

Пресноводные водоемы. Поведение радионуклидов в пресноводной среде и накопление их гидробионтами, обитающи­ми в пресноводных водоемах, существенно отличаются от анало­гичных параметров, характеризующих морскую водную среду. Это объясняется физико-химическими, гидрологическими, гидродинами­ческими и гидрохимическими особенностями пресноводной среды по сравнению с водой морей и океанов. Пресноводные водоемы содержат меньше солей, что при прочих равных условиях обеспе­чивает большее накопление радионуклидов в пресноводных расте­ниях и животных по сравнению с морскими и океаническими.

Пресные воды играют важную роль в судьбе радионуклидов в биосфере. Большой геологический круговорот радионуклидов связан с их переносом реками в Мировой океан. В зоне умеренно­го климата ежегодный смыв ⁹⁰Sr глобального происхождения ра­вен в среднем 0,4% (колебания 0,2—2%) запасов этого радионук­лида на площади водосбора [10]. Сток радионуклидов с поверх­ности почв речных бассейнов зависит от времени взаимодействия радионуклидов с почвами — по мере увеличения периода контакта коэффициент стока ⁹⁰Sr снижается по экспоненте с пе­риодом полууменьшения 2,4 года (в среднем этот коэффициент равен 0,6∙10^-2 год-¹). Коэффициент стока ^l37Cs из состава гло­бальных выпадений примерно в десять раз меньше, чем ⁹⁰Sr [48].

В природных условиях основное количество осевших из возду­ха на зеркало пресноводного водоема или сброшенных в эти водо­емы искусственных радионуклидов довольно быстро переходило из водной фазы в донные отложения. В лесостепной полосе сред­ней зоны в непроточных озерах евтрофного типа (максимальная глубина 5—7 м при площади 5—30 км²) содержание в грунтах ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹²⁵Sb, ^l06Ru и ¹⁴⁴Се после разового их поступления co­ставляет соответственно 84,4; 98,8; 97,4; 92,0 и 99,3% их общего количества, а в воде соответственно 9,9; 1,2; 2,6; 8,0 и 0,4%. Ско­рость полуочищения воды этих водоемов от ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs равна при­близительно 10—20 лет, а скорость миграции ⁹⁰Sr, ^l06Ru, ¹³⁷Cs и ¹⁴⁴Се в донных отложениях примерно одинакова и составляет 0,5—1 см/год [69].

Накопление радионуклидов в биомассе пресноводных водоемов незначительно. Так, содержание ⁹⁰Sr и ¹⁴⁴Се в биомассе одного из пресноводных озер зоны умеренного климата равно соответствен­но 0,85 и 0,3% общего количества радионуклидов в водоеме. По относительной концентрации в воде радионуклиды располагаются в ряд: ⁹⁰Sr>¹⁰⁶Ru>¹²⁵Sb>¹³⁷Cs>¹⁴⁴Ce

(отношение подвижно­сти 1: 0,8: 0,26: 0,12: 0,04) [69].

Дата добавления: 2015-08-09