Delist.ru

Закономерности поведения 90Sr и 137Cs в озерных экосистемах Восточно-Уральского радиоактивного следа в отдаленные сроки после аварии (25.12.2007)

Автор: Левина Сима Гершивна

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка использованных источников и 40 приложений. Общий объем диссертации составляет 317 страниц, включая 69 рисунков и 35 таблиц. Список использованных литературных источников состоит из 333 наименований, из них 69 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований

Объектами исследований служили 6 водоемов территории ВУРСа в Челябинской области и 2 контрольных озера (озера сравнения), не подвергшиеся загрязнению в результате аварии 1957 г. По месту расположения к источнику взрыва водоемы были классифицированы следующим образом: оз. Урускуль – ближняя зона (20 км от источника взрыва); озера Б. Игиш и М. Игиш – средняя или центральная зона (60 км от источника взрыва); озера Травяное, Куяныш, Шаблиш – дальняя (периферийная) зона, 80 км от источника взрыва. Два фоновых озера, Б. Боляш и Мисяш, находятся в одной лимнологической провинции с исследованными озерами.

Материалом для настоящего исследования служили вода, представители высшей водной растительности и ихтиофауны, донные отложения и почва водосборных территорий изученных водоемов. Пробы отбирались с 2001 по 2006 годы.

Донные отложения представлены в исследовании двумя типами: илистые сапропели и торфяные грунты (сфагновые). Почвы водосборных территорий озер лежат в области преимущественного распространения луговых и серых лесных почв.

Отбор проб воды и донного грунта производился дважды в год, в одни и те же гидрологические сезоны: конец подледного периода (март-апрель) и период конца биологического лета (август-сентябрь), для которых характерно экстремальное состояние экосистем уральских озер, отражающее их годовое развитие при минимально возможном запасе кислорода зимой и максимально возможной степенью развития синезеленых водорослей летом. Отбор почвенного грунта проводили раз в год, в конце биологического лета.

Основные требования, лежащие в основе отбора проб на радиохимический анализ (МУ 2.6.1. 715-98 и МУК 2.6.1. 016-99), определяются необходимостью полной оценки распределения радионуклидов, а также чувствительностью используемых физических и радиохимических способов их определения. Обработка и подготовка к соответствующему анализу отобранных проб производилась по стандартным общепринятым методикам (Сборник рекомендуемых методик…, 1997).

Отбор проб воды проводился с поверхностных (0,2 – 0,5 м от поверхности) и придонных горизонтов (0,5 м от дна) батометром Молчанова ГР-18 в трех повторностях на каждую точку: по 20 л на повторность на радиохимический анализ, по 1,5 – 2 л на гидрохимический анализ (ГОСТ 17.1.5.05. – 85 и ГОСТ Р 51592 – 2000).

Отбор проб донных отложений осуществлялся с использованием стандартного гидрологического оборудования, позволяющего получать образцы с ненарушенной стратификацией. Колонки донных отложений на исследованных озерах отбирались до подстилающих пород, также неоднократно производился отбор колонок грунтов глубиной до 30, в отдельных случаях до

65 см с необходимым шагом (1 см, 2 см, 5 см). Для отбора колонок донных отложений в конце гидрологической зимы применялась поршневая трубка Ливингстона в модификации Д.А. Субетто. Также для отбора стратифицированных проб использовались коробчатые дночерпатели (в частности, Экмана-Берджи) или цилиндрические гравитационного типа с нижней диафрагмой (Общие закономерности …, 1986; Дерягин В.В., 1999).

Определение места закладки почвенных разрезов основывалось на исследовании особенностей ландшафтных катен (Глазовская М.А., 1981) и вычленении в них элювиальных и супераквальных элементов. Почву из почвенных разрезов вынимали слоями по 1 и 5 см с учетом генетических горизонтов и площади отбора проб до глубины 30 – 65 см, высушивали, растирали и просеивали через сито с ячейками в 1 мм.

Из зарегистрированных на озерах 23 видов высших водных растений (ВВР) в анализ были включены 13, относящиеся к четырем экологическим группам: воздушно-водные, свободно-плавающие, укореняющиеся погруженные и укореняющиеся погруженные с плавающими листьями. К первой группе относятся тростник обыкновенный (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.), камыш озерный (Scirpus lacustris L.), рогоз узколистный (Typha

angustifolia L.), рогоз широколистный (Typha latifolia L.); ко второй – водокрас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae L.), роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum L.); к третьей – телорез обыкновенный (Stratiotes aloides L.), рдест блестящий (Potamogeton lucens L.), рдест нитчатый (Potamogeton filiformis L.), уруть мутовчатая (Myriophyllum verticillatum L.), элодея канадская (Elodea canadensis Michx.); к четвертой – рдест плавающий (Potamogeton natans L.), горец земноводный (Persicaria amphibia (L.) S. F. Gray).

Ихтиологическим материалом для настоящей работы служил карась серебряный (Carassius auratus gibelio (Bloch)).

Отбор водной флоры и ихтиологического материала проводился раз в год, в конце биологического лета. Сбор макрофитов осуществлялся согласно стандартным методикам (Катанская В.М., 1981). Вес сырой пробы каждого вида высшей водной растительности и рыбы составлял от 3 до 5 кг. Исследуемый материал был отобран в трех повторностях. Образцы растений промывали водой, высушивали при комнатной температуре до постоянной массы и измельчали. Для дальнейших исследований пробы макрофитов озоляли при температуре 500° С в течение 5 часов.

Пойманную рыбу взвешивали, промеряли в соответствии с имеющимися схемами промеров, изложенными в «Руководстве по изучению рыб» (Правдин И.Ф., 1966). После ихтиологических исследований отдельно готовили пробы кости, мышц и тушки без внутренних органов, которые высушивали при 105° С, затем озоляли при температуре 450° С.

Определение морфометрических параметров озер проводилось согласно стандартным гидрологическим методикам (Давыдов Л.К., 1973; Богословский Б.Б., 1974). Анализ гидрохимических параметров водоемов осуществлялся также по стандартным методикам, с учетом предусмотренных руководящими документами погрешностей (РД 52.24; Руководство…, 1977;

Алекин О.А., 1973).

Определение 137Cs в донных отложениях проводили (-спектро-метрическим методом на полупроводниковых детекторах типа ДГДК-100. Относительная погрешность измерения не превышала 20 % («Методика выполнения измерений удельной активности гамма-излучающих …», 2002).

Удельную активность 90Sr и 137Cs в воде («Методика выполнения измерений удельной активности цезия-137 и стронция-90 в природных …», 2002), в почвенных и донных образцах («Методика выполнения измерений удельной активности цезия-137 и стронция-90 в почвах …», 2002), в пробах биологического и растительного происхождения («Методика выполнения измерений удельной активности цезия-137 и стронция-90 в пробах …», 2002) определяли радиохимическим методом. Определение 90Sr основано на экстракции 90Y моноизооктилметиловым эфиром фосфоновой кислоты. Анализ 137Cs проводили концентрированием радионуклида на ферроцианиде никеля и выделении его в виде сурьмяноиодидной соли. Измерение бета-активности выделенных радионуклидов проводилось на малофоновых установках

УМФ-1500 и УМФ-2000. Относительная погрешность измерения не превышала 20 %.

Определение содержания макро- и микроэлементов производилось на атомно-абсорбционных спектрометрах (ААС) с пламенным и электротермическим режимом атомизации ("Perkin - Elmer 3110"). Для контроля в каждую партию проб включался международный стандарт JLK-1 (lake sediments) или CRM 141R (calcareous loam soil). Норма погрешности соответствовала

ГОСТ 27384-87.

Для определения форм нахождения радионуклидов использовалась методика Павлоцкой Ф.И. (1974, 1998) в модификации УНПЦ РМ (Методика определения …, 1989) и Института экологии растений и животных УрО РАН (Молчанова И.В. и др., 2006). Методика определения включала 4 стадии. Определение форм нахождения радионуклидов и микроэлементов по Тессье (Tessier A., 1979) состояло из пяти стадий. Анализ форм нахождения радионуклидов и макро- и микроэлементов в образцах почв по методикам Павлоцкой или Тессье предварялся приготовлением водной вытяжки и определением содержания в ней радионуклидов и микроэлементов.

Для определения минерального состава донных отложений был выполнен рентгенофазовый анализ на дифрактометре ДРОН-2.0 Идентификация основных базальных отражений производилась по международной картотеке рентгеновских данных JСPDS.

Химические свойства почв определялись согласно стандартным методикам (Аринушкина Е.В., 1970).

Подготовленные пробы анализировались в лицензированных научных центрах (лабораториях), имеющих аттестаты аккредитации.

Статистическая обработка результатов исследования проводилась общепринятыми методами с использованием пакета документов, представляемых стандартными программами Microsoft Excel, Sigma Plot v. 12.0, Statistica – 5.1. Различия считались достоверными при р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Современные гидрологические параметры озерных экосистем ВУРСа

На территории ВУРСа расположены озера, имеющие общее происхождение, с отдельными особенностями строения котловин, различающиеся морфометрическими параметрами (табл. 1), условиями формирования гидрохимического состава стока с водосборов. Все эти характеристики в совокупности определяют условия накопления донных отложений и особенности внутреннего водообмена в озерах. Из представленных озер по сумме ионов и типу минерализации выделяются Урускуль и М. Игиш, по коэффициенту открытости – Шаблиш (табл. 1).

Содержание взвешенных веществ в озерах связано также с морфометрическим показателем открытости, особенно ярко эта зависимость прослеживается у солоноватых неглубоких озер Урускуль и Мисяш. Однако для озер Куяныш, Шаблиш и некоторых других водоемов, имеющих значительный показатель открытости, отмечены невысокие значения взвесей в воде, что, по всей вероятности, обусловлено интенсивным развитием погруженной и плавающей высшей водной растительности.

Таблица 1

Гидрологические характеристики озер ВУРСа

Озеро Расстоя-

ние от источника взрыва, км Площадь зеркала (S), км2 Объем водной массы (V), млн. м3 Коэффици-

ент откры-

S/Нср Среднее знач.

? ионов, г/л Тип минерализации

загрузка...