КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Гидросфера
Моря и океаны занимают 2/3 поверхности планеты, а плотность выпадения искусственных радионуклидов на океаническую поверхность выше, чем на континентальную. По существу, морская вода является хлоридно-сульфатно-натриево-магниевым раствором, в котором в виде следов и примесей находятся все остальные химические элементы, в том числе и радиоактивные. Основные компоненты этого раствора находятся в нем в постоянных концентрациях, но для большинства микроэлементов характерны пространственные и временные колебания их абсолютного и относительного содержания. Это связано со специфическим сложным поведением микроколичеств вещества в растворе (когда начинают сказываться специфические законы адсорбции, коллоидообразования и др.), а также влиянием растворимого и коллоидного органического вещества, бактерий, гидробионтов и различных взвесей. Взвешенное вещество включает планктон, минеральные частицы терригенного и вулканического происхождения, детрит (тонкие минеральные и органические остатки отмерших организмов). Взвеси имеют полудисперсный состав с размерами частиц от 0,01 мкм до 1 мкм, причем основная часть взвеси представляет собой тончайший материал. Удельная поверхность взвеси и коллоидов в морской воде исключительно велика – при среднем содержании взвеси в океане около 1 г/см3 удельная ее поверхность составляет 10 - 40 м2/г. На границе раздела взвесь-раствор непрерывно происходят обменные процессы адсорбционного накопления ионов и атомов, изоморфного их замещения и другие физико-химические процессы. Хотя адсорбция на поверхности живых организмов существенно ниже адсорбции на неорганической взвеси, ее влияние на геохимию океана исключительно велико из-за высокой избирательной способности гидробионтов к поглощению отдельных элементов и накоплению их в количествах, существенно больших их содержания в растворе. Типичные величины коэффициентов распределения содержания некоторых радионуклидов между твердой и жидкой фазой в морских водах следующее: р/н йода Кd=10; р/н стронция Кd=102; р/н цезия Кd=2´103; р/н плутония Кd=5´104 и ряда лантаноидов Кd=5´105. В результате этих и других процессов многие параметры морской среды тесно связаны с биомассой морских организмов, их жизнедеятельностью, составом и миграцией. Время нахождения радионуклидов определяются формой, в которой они поступают в морскую среду, а также механизмом его миграции в морской среде (19). Основным источником поступления искусственных радионуклидов в моря и океаны являются атмосферные выпадения (глобальные и локальные) на их поверхность, а также перенос радионуклидов с загрязненной земной поверхности водосборных бассейнов через гидрографическую сеть. Большие объемы воды используются для охлаждения ядерно-энергетических установок, при этом в воду попадают радиоактивные продукты коррозии. При появлении протечек промконтура, системы охлаждения конденсаторов турбин эти радионуклиды могут попасть в жидкие сбросы АЭС. Не исключено и попадание искусственных радионуклидов в водную среду при авариях, поскольку АЭС сооружают, как правило, на берегах морей, океанов и крупных водоемов (111, 51). В основном влияние АЭС на увеличение радиоактивности воды прослеживается в сбросных каналах и прилегающей к ним акватории водоема-охладителя, который больше всего загрязнен тритием. Разгерметизация емкостей хранилищ радиоактивных отходов и нарушения гидроизоляции также могут привести к попаданию радиоактивных веществ в грунтовые воды. Например, зафиксировано загрязнение грунтовых вод тритием, кобальтом-60, цезием-134, цезием-137 вблизи хранилища радиоактивных отходов Нововоронежской АЭС (111). Естественно, выпадения первоначально в наибольшей степени концентрируются в поверхностном слое морей и океанов. Темпы насыщения искусственными радионуклидами поверхностного слоя океана существенно меньше темпов увеличения их запаса на поверхности континентов (для 90S отмечено различие примерно в 5 раз). Уровень содержания искусственных радионуклидов в поверхностных водах определяется и скоростью обмена поверхностных вод с водами нижних слоев. Среднее время пребывания 90S в слое перемешивания в Тихом океане 3 года, в Атлантическом - 3,5 года. Уровни загрязнения зависят от особенностей гидрологического режима рассматриваемого водоема и степени изолированности его вод. Наибольшие отличия будут иметь место для мелководных и внутренних бассейнов. Так, воды Черного моря отличаются значительно большим содержанием 90S как из-за повышенной интенсивности выпадений на его акватории, так и из-за затрудненного водообмена между поверхностным и глубинным слоями. В Балтийском море концентрация Sr и Cs в 6—10 раз выше, чем в Атлантическом океане на тех же широтах. Несмотря на сокращение числа ядерных взрывов в северном полушарии, уменьшения радиоактивного загрязнения поверхностных вод океана и морей почти не происходит, а в южном полушарии оно растет. Особый интерес представляет изучение поведения радионуклидов в прибрежной зоне Мирового океана, куда может поступать радиоактивный сток рек. Эти районы 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 (4,24). Прибрежные экосистемы морей (дельты рек, эстуарные акватории) отличаются относительно высокой способностью к фильтрации радионуклидов из морской воды в донные отложения, макрофаги и зообионты. В таких зонах зафиксированы максимальные уровни загрязнения морей. Для многих морей в этом ключевую роль играет аккумулирующие свойства глинистых отложений и водорослей. Фильтрационные способности таких зон определяются насыщенностью речных и талых вод искуственными радионуклидами, темпами седиментации и биологической продуктивности, скоростью стоковых течений, условиями перемешивания морских и пресных речных вод. В зонах дельты и эстуарной акватории крупных рек темпы осадконакопления на много порядков выше, чем в открытом море. В условиях высокой скорости седиментации в зоне смешивания речных и морских вод происходит активное накопление в донных отложениях таких радионуклидов, как 137Cs, 239,240Pu, 60Со и, отчасти 90Sr, который достаточно устойчив в водной фазе и для которого не характерно эффективное накопление в донных отложениях. Определенная часть искусственных радионуклидов из речных вод вовлекается в процесс биологической сорбции, которая также заканчивается в донных осадках. В этой биофильтрации вод важную роль играют заросли прибрежной растительности (от земных нитчатых водорослей до макрофагов), при отмирании которых накопленные в их тканях ИРН переходят в грунты. Наиболее интенсивное загрязнение российских морей происходило в 1960-1970 гг. Источниками загрязнения являлись ядерные взрывы, предприятия ядерного топливного цикла, судостроительные и судоремонтные заводы и базы атомного флота, захоронения РАО и силовые ядерные установки. Большинство этих источников загрязнения характерны для арктических морей. С речными стоками в 1961-1990 гг в эти моря поступило 90Sr: в Белое и Баренцево моря: - 3,8 . 1014 Бк; в море Лаптевых – 4,6 . 1014Бк; в Восточно-Сибирское – 1,7 . 1014 Бк; в Карское – 1,4 . 1015 Бк. В последующие годы загрязнения уменьшились на порядок за счет сокращения сбросов радионуклидов, их естественного радиоактивного распада и процессов самоочищения. Открытый океан относительно беднее живыми организмами и твердым веществом в поверхностных слоях, а также здесь ниже 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. Радионуклиды, длительно пребывающие в океанической среде, накапливаются в открытомокеане. Для морских экосистем основной вклад в выведение радионуклидов из воды дают литодинамическая и биологическая адсорбция. Литодинамическая адсорбция состоит в поглощении радионуклидов поверхностью взвешенных частиц и илов и осаждении их на дно. Основное значение в этом процессе принадлежит глинистым минералам, органическому углероду, железу, марганцу и алюминию. Они обладают огромной сорбирующей емкостью по отношению к содержащимся в жидкой фазе радионуклидам, что приводит к отложению радиоактивных веществ на дно. Аккумуляция радионуклидов в донных отложениях может обусловливать накопление их в организмах, обитающих в илах, а это может привести к поступлению радионуклидов с продуктами моря в организм человека. Сорбционная способность донных отложений зависит от размера частиц илов, физико-химических свойств радионуклидов и состава жидкой фазы. Геохимическая роль донных отложений двояка – они могут как депонировать радионуклиды (и тем способствовать самоочищению воды), так и десорбировать из (загрязнять воду).Так, например, донные отложения являются основным источником радионуклидов радия (226Ra, 228Ra) в воде. Кроме того, перемещение радионуклидов, находящихся в донных илах, может быть вызвано непосредственным передвижением донных осадков (4,19). Наиболее важную роль вмиграции радионуклидов в морской среде играют живые организмы. Их значение особенно велико в участках водной среды с большой биомассой гидробионтов. Концентрация радионуклидов в гидробионтах значительно выше, чем в воде, а кроме того, живые организмы могут перемещаться в иных направлениях чем водные массы. Все это определяет их значение в переносе радионуклидов в водной среде. Вследствие аккумуляции радионуклидов водными организмами (особенно водными растениями) техногенные радионуклиды обнаруживаются в них чаще, чем в воде, а для большинства рыб концентрация техногенных радионуклидов не превышает нескольких процентов от уровня естественного радиоактивного фона. Биологическая адсорбция происходит непрерывно в процессе солевого обмена водными организмами с внешней средой (водой) и обусловлена проницаемостью для ионов покрова тела всех видов гидробионтов. Для конкретного организма она заканчивается либо трансформацией по пищевым цепям, либо вовлечением его в донные осадки (после отмирания). Скорость сорбирования и коэффициенты поглощения радионуклидов из воды определяются индивидуальными особенностями того или иного вида (морфологические черты организма, возраст, площадь адсорбционной поверхности тела). Концентрация радионуклидов в гидробионтах зависит не только от концентрации радиоактивных веществ в воде, но и от степени ее минерализации. Так, содержание Sr и Cs 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. Например, содержание Sr в костях рыбв заливах Балтийского моря примерно в пять раз выше, чем в рыбах Атлантического океана (4,5). В водных пищевых цепях радионуклиды мигрируют иначе, чем в наземных цепях: некоторые гидробионты не только лишены механизма, защищающего их от накопления радионуклида, но и наоборот, энергично их аккумулируют. Для гидробионтов вода - единственная среда обитания. В их организм радионуклиды поступают через жабры и поверхность тела, т.е. минуя кишечник, при этом некоторые удерживают их лишь самым поверхностным слоем (морские водоросли). Гидробионты фиксируют прежде всего те радионуклиды, которые легко осаждаются с органическими веществами и образуют с ними комплексы, уже мало участвующих в обмене веществ. В организме рыб радионуклиды распределяются избирательно. Критическим органом является костный скелет, плавники и чешуя, т.е. ткани, содержащие Са. В мышцах же его концентрация значительно ниже. Цезий, напротив, накапливается в мышечной ткани и коже рыб. Аккумуляцию радионуклидов гидробионтами оценивают с помощью коэффициентов накопления – отношения концентрации радионуклида в гидробионте и в окружающей его среде в равновесии. Это относительный показатель, т.к. водные организмы могут усваивать радионуклиды одновременно из нескольких источников (например, из воды и донных отложений). Как правило, радионуклиды усваиваются гидробионтами из воды 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 радиоактивных веществ поступает в ее организм из кормов и частично из воды. Даже у многощетинковых червей, обитающих в донных отложениях, вода как источник радионуклидов играет более важную роль, чем илы. 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 (19). Положение упрощается для водных организмов, населяющих поверхностные слои водной среды и играющих 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 (5). Коэффициент накопления радионуклидов одними и теми же организмами может варьировать в достаточно широких пределах. Травоядные организмы по сравнению с хищными характеризуются более высокой аккумуляцией некоторых радионуклидов. Накопление выше на низших трофических уровнях, чем на более высоких, т.е. коэффициент накопления водными организмами уменьшается по мере перехода к более высоким трофическим уровням (105). Различна и интенсивность усвоения радионуклидов различными видами животных. Например, морскими беспозвоночными (Carcinus) радионуклиды усваиваются из пищи с интенсивностью до 20—60%, тогда как у млекопитающих этот показатель равен десятыми сотым долям процента (5,19). Пресноводные водоемы. В пресноводной среде накопление радионуклидов гидробионтами существенно отличаются от морской. Это объясняется физико-химическими, гидрологическими, гидродинамическими и гидрохимическими особенностями пресноводной воды. Пресные водоемы содержат меньше солей, что обеспечивает большее накопление радионуклидов в пресноводных растениях и животных по сравнению с морскими и океаническими. Пресноводные органзмы для поддержания нужного осмотического давления, гипертонического по отношению к окружающей пресной воде поглощают из нее соли, а морские для саморегуляции их, наоборот, выделяют (5). В природных условиях основное количество осевших из воздуха на зеркало пресноводного водоема или сброшенных в эти водоемы искусственных радионуклидов довольно быстро переходило в донные отложения, а в биомассе накапливалось незначительно. Например, содержание Sr и Сs в биомассе одного из пресноводных озер зоны умеренного климата равно соответственно 0, 85 и 0, 3% общегоколичества радионуклидов в водоеме. Эффект трофических уровней проявляется только для хищных видов рыб и характеризуется повышенным накоплением радиоактивного цезия в тканях хищных видов рыб по сравнению с растительноядными (5,46). Средние коэффициенты накопления Sr в различных частях сети питания для озерной воды, составляет (5): Озерная вода –1 донные осадки-200 Водные растения-100 Моллюски-750 Мелкая рыба-1000 кости окуня-1000 ондатра - 1500 бобр-1400 При попадании радионуклидов в водоемы возникает проблема радиационной безопасности в двух аспектах: - биологическом — влияние повышенного фона ионизирующих излучений на гидробионты. - санитарном-гигиеническом - водная продукция (рыба и морепродукты), может быть использована как компонент рациона человека, а водоем - как источник воды длячеловека и животных. Кроме того, вода может быть использована как источник орошения. Тогда радионуклиды могут попасть в организм человека с продуктами, выращенными на орошаемых землях (5).
Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 1110; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |