Романенко Основы гидроэкологии. Р69 Основы гидроэкологии Учебн для студентов высших учебных заведений. К генеза, 2004. 664 с 1
 Скачать 7.62 Mb.
|
|
11 личной гигиены, но и для рекреационных и хозяйственно-быто- вых целей. Поэтому в число нормируемых включаются химические вещества негативно влияющие на организм (санитарно-ток- показатель вредного воздействия, на качество питьевой воды с учетом свойств (привкус, запах, внешний вид и др также такие общесанитарные показатели, как численность сапрофитной микрофлоры, ее состав и др. При разработке для поверхностных и подземных вод как источников питьевого и хозяйственно-бытового назначения, изучаются не только стабильные формы химических соединений, но оценивается и влияние наживой организм продуктов их деструкции и трансформации. В качестве токсикологических ПДК принимается максимальная концентрация вещества, при которой не проявляется прямого или опосредованного влияния на здоровье человека при его воздействии на организм в течение всей жизни и не ухудшаются гигиенические условия водопользования. В соответствии с Законом Украины Об обеспечении санитарного и эпидемического благополучия (1994 г) вода открытых водоемов, которые используются для хозяйственно- питьевого водоснабжения, купания, спортивных занятий, организованного отдыха, в лечебных целях, а также вода водоемов в пределах населенных пунктов должна соответствовать санитарным нормам. Предприятия, организации, которые используют водоемы (в том числе моря) для сброса сточных, дренажных, поливных и других загрязненных вод, должны обеспечить в местах водопользования качество воды, соответствующее требованиям санитарных норм. Нормативным документом, который регламентирует качество воды поверхностных вод, является ПДК техногенных соединений, которые устанавливаются для хозяйственно-питьевого и культур- но-бытового, а также рыбохозяйственного водопользования. Министерством здравоохранения Украины утверждены правила и нормы Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения (Для объектов хозяйственно-питьевого водопользования ПДК установлены для 420 потенциально вредных вещества для водоемов, используемых только в хозяйственных целях — В Российской Федерации, Республике Беларусь и других странах СНГ также действуют ПДК для химических веществ, которые поступают вводные объекты. В таблице 16 приведены ПДК для некоторых химических веществ, действующие в странах Днепровского бассейна Основы гидроэкологии Таблица 16. Сопоставление различных ПДК для некоторых веществ, принятых в странах Днепровского бассейна Пока- затели 1 С1- общ. Si Мине- рал. NO3-N Fe общ. Си Zn А1 ПДК для водных объектов хо- зяйственно-питьевого и куль- турно-бытового назначения Беларусь 2 4,0 350 500 7 1000 6,0 - 1,0 0,99 10,2 0,20 0,3 0,1 1,0 5,0 0,05 0,5 0,5 0,03 3 6-9 4,0 350 500 7 200 10 1000 2,0-4,0 15-30 1,0 0,91 10,2 - 0,3 1,0 5,0 0,05 0,5 0,5 0,03 Украина 4 6,5-8,5 4,0 350 500 1000 4,0 30 2,0 1,0 10,2 1Д4 0,3 0,1 1,0 1,0 - 0,5 0,5 0,03 ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения Беларусь 5 6,5-8,5 закр.-4,0 350 100 1000 3,0 - 0,39 0,02 9,1 0,05 0,5 0,01 0,01 0,01 0,001 0,005 0,01 6 6,5-8,5 6,0 300 100 1000 2,0 - 0,39 0,02 9,1 0,05 ол 0,15 мз 0,20 эв 0,1 0,01 0,01 0,01 0,02 0,07 0,01 Украина 7 6,5-8,5 6,0 300 100 180 40 120 50 1000 2,0 20 0,39 0,02 9,1 1,0 0,1 0,01 0,01 0,01 - 0,005 0,01 428 Раздел Антропогенное влияние на водные экосистемы Продолжение таблицы Нефтепродукты Фенолы СПАВ2 0,0005 0,001 0,1 0,05 0,3 0,001 0,5 3 0,0005 0,001 0,05 0,3 0,001 0,5 4 0,0005 0,001 0,05 0,3 0,001 0,05 5 0,0001 0,005 0,01 0,05 0,001 6 0,005 0,05 0,05 0,001 0,5 7 Отс. 0,005 0,01 0,05 0,05 0,001 Примечание ол - олиготрофные водоемы, мз - мезотрофные водоемы, эв — эвтрофные водоемы. Рыбохозяйственные ПДК ориентированы на сохранение и поддержание структурно-функциональной целостности экосистемы водоемов рыбохозяйственного назначения. Основным критерием при их разработке является достижение качества воды, пригодного для нормальной жизнедеятельности рыб и других водных животных, а также получение рыбной продукции, отвечающей гигиеническим требованиям. Существуют общие требования к составу и свойствам воды и предельно допустимые концентрации (ПДК) потенциально вредных веществ для водоемов рыбохозяйственного назначения (всего около 450 нормативных показателей). К общим показателям относится содержание взвешенных веществ, плавающих на поверхности водоемов нефтяных пленок, масел, жиров и других примесей. Согласно рыбохозяйственным ПДК вода не должна иметь постороннего запаха, привкуса и несвойственную окраску, которые могут передаваться рыбной продукции. Регламентируются и другие экологические показатели температура, реакция среды (рН), биохимическое потребление кислорода и др, существенно влияющие на физиолого-биохимические процессы в организме рыб и других гидробионтов. Особое требование предъявляется к токсикологической оценке химических веществ, поступающих вводу рыбохозяйственных объектов. Они не должны содержаться вводе в концентрациях, оказывающих прямое или косвенное вредное воздействие на рыб и кормовых гидробионтов Основы гидроэкологии В связи стем, что химические вещества могут накапливаться в органах и тканях рыба после их пищевого использования переходить в организм человека, рыбохозяйственные для тяжелых металлов и некоторых других химических соединений более жесткие по сравнению с санитарно-гигиеническими. Согласно токсико-гигиеническим требованиям ПДК для цинка и меди составляет 1 мг/дм 3 , а для воды водоемов рыбохозяйственного назначения - 0,01 мг/дм 3 Для нефтепродуктов рыбохозяйственные ПДК не превышают мг/дм 3 , а санитарно-гигиенические колеблются от 0,1 до мг/дм 3 . Аналогичные примеры можно привести и для других химических загрязнителей водной среды. При всей важности установления предельно допустимых концентраций для потенциально опасных химических соединений, поступающих в водоемы рыбохозяйственного назначения, нельзя не отметить и их недостатки. Так, рыбохозяйственные ПДК разработаны только для воды и отсутствуют применительно к донным отложениям. В тоже время, донные отложения являются аккумуляторами многих токсических соединений, которые могут накапливаться в бентосных беспозвоночных, а при их поедании ив организме рыб-бентофагов. Кроме того, рыбохозяйственные ПДК разработаны для водных объектов без учета природно-климатической зональности их расположения, а соответственно и особенностей химического состава вод. В условиях всевозрастающей антропогенной нагрузки на водные объекты, соблюдение требований ПДК в водоемах рыбохозяйственного назначения во многих случаях остается проблема- тичным. Лишь поддержание на национальном и региональном уровнях экологического благополучия водных экосистем может обеспечить необходимое качество воды для нормальной жизнедеятельности рыб и других гидробионтов. Такая задача сегодня вытекает из Директивы Парламента и Совета ЕС 2000/60/ЕС от 30 июля 2000 г. «Упорядочение деятельности ЕС в области водной политики». В соответствии с этим документом во многих Европейских странах проводятся работы по обоснованию экологического нормирования качества воды водных объектов разного типа. Опубликована Методика установления и использования экологических нормативов качества поверхностных вод суши и эстуариев Украины. В ней дана характеристика экологических нормативов как количественных значений репрезентативных показателей качества воды, которые отображают природный экологический фон водных объектов и цели водоохранной деятельности по улучшению их экологического состояния или сохранению эколо- 430 Раздел V. Антропогенное влияние на водные экосистемы гического благополучия. Экологические нормативы фактически являются целевыми значениями наиболее важных и экологически обоснованных показателей, к которым необходимо стремиться при их поэтапном достижении. Глава 23. загрязнение водных экосистем и его влияние на гидробионтов. Естественная радиоактивность водных объектов На протяжении эволюции биосферы на жизненные процессы постоянно действуют ионизирующие излучения. Гидробионты также испытают их воздействие. Основную часть облучения они получают от естественных источников радиации, к которым относятся космическое излучение и естественные радиоактивные изотопы, или радионуклиды, содержащиеся в земной коре, атмосфере, гидросфере и биоте. В Международной системе единиц (СИ) единицей радиоактивности является Беккерель (Бк): 1Бк = 1 распад/с. Для измерения радиоактивности иногда используют внесистемную единицу Кюри (Ки). Количество энергии, поглощенной единицей массы облученного вещества, принято называть поглощенной дозой. Единицей поглощенной дозы в СИ является Грей (Гр Гр = 1 Дж/кг. Время, на протяжении которого радиоактивность элемента уменьшается вдвое, называется периодом полураспада Период может длиться от микросекунды до многих миллиардов лет. Вследствие естественных процессов выщелачивания, выветривания и эрозии горных порода также деятельности человека, в биосфере происходит беспрерывная миграция естественных радионуклидов. Добыча и переработка десятков миллиардов тонн разных горных пород приводит к выбросу в биосферу практически всех известных естественных радионуклидов. Наиболее высокий уровень радиоактивности в компонентах биосферы отмечается в районах расположения урановых предприятий и месторождений радиоактивных руд — так называемых урановых и ториевых провинций. Важным источником поступления в биосферу естественных радионуклидов является естественное органическое топливо, используемое транспортом, энергетическими установками и тепловыми электростанциями. Применение в сельском хозяйстве минеральных удобрений сопровождается накоплением естественных радионуклидов в пахотных грунтах, растениях и водоемах Основы гидроэкологии Природный радиационный фон создается естественными радионуклидами, которые делятся на две группы. Первая группа - радионуклиды, непрерывно образующиеся при взаимодействии космического излучения с ядрами атомов атмосферы и земной коры. Вторая - радионуклиды и продукты их распада, содержащиеся в земной коре и гидросфере. Среди последних основной вклад в дозовую нагрузку вносят радионуклиды калия рубидия урана и тория В атмосферном воздухе небольшое количество радионуклидов находится в виде аэрозолей и газов. Это радон источником которого является радий содержащийся в грунте игорных породах. В приповерхностном слое атмосферы средняя удельная активность радона составляет 2,6 Бк/м 3 . С увеличением высоты его активность снижается. Высоким содержанием радона отличается вода артезианских колодцев, удельная радиоактивность которой может достигать Бк/дм 3 . По оценкам Научного комитета по изучению действия атомной радиации ООН среди населения Земли незначительное количество (менее 1 %) жителей потребляют воду с удельной радиоактивностью выше Бк/дм 3 и значительно большее (допьют воду с концентрацией радона, превышающей 10 2 Бк/дм 3 В значительной степени радон испаряется при кипячении воды. Итак, в организм человека радон поступает преимущественно с некипяченой водой, но ив этом случае быстро выводится из ор- ганизма. Вследствие высокой миграционной способности радия и радона вокруг урановых месторождений образуются ареалы повышенной радиоактивности, так называемые радиоактивные аномалии, в которых содержание радионуклидов по сравнению с другими территориями в сотни и тысячи раз больше. В микроколичествах радий содержится в естественных водах повсеместно. Радиоактивные воды, отличающиеся высоким содержанием естественных радиоактивных элементов радия и радона (радиевые, радоновые и т. п, нашли широкое применение в лечебной практике. В формирование естественного радиационного фона значительный вклад вносят тритий и изотоп углерода которые образуются в атмосфере Земли вследствие взаимодействия космических частиц высоких энергий со стабильными элементами, а также в ядерных реакторах, при испытании ядерного и термоядерного оружия. Естественная радиоактивность речных, озерных и других вод в основном определяется Концентрация радионуклидов в речной воде зависит от климатических условий, гидрохимического состава воды, типа горных пород, через которые протекают реки Таблица Концентрация естественных радионуклидов в разных водах, Бк/дм 3 [123] Радионуклиды Атмосферные осадки Морская вода Речная и озерная вода - 0,37-1,85 Грунтовые воды Вместе с короткоживущими продуктами распада Основы гидроэкологии Например, воды рек на севере России содержат уран в количества г/дм 3 Бк/дм 3 ), рек Средней Азии - дог дм (1,23 Бк/дм 3 ). Наиболее высокой является радиоактивность вод урановых и ториевых месторождений, а также минеральных источников. Содержание естественных радионуклидов в таких водах достигает урана - Юг дм (2,96 Бк/дм 8 ), тория- Юг дм (0,40 Бк/дм 3 ), радия - Бк/дм 3 , радона Бк/дм 3 . Концентрация естественных радионуклидов в природных водах изменяется в довольно широких пределах. Если в речных и озерных водах обнаруживается в количестве Бк/дм 3 , тов морской воде - Бк/дм 3 Содержание тесно связано с соленостью воды. В морской воде содержание превышает 12 Бк/дм 3 (табл.17). Высокие концентрации естественных радионуклидов характерны также для грунтовых вод. Воды горных рек обогащаются минеральными веществами и радионуклидами. Таким образом, естественная радиоактивность вод находится в прямой зависимости от и радиоактивности пород, которые они омывают. В воде морей и океанов уже накопилось около т или Бк урана и ежегодно поступает сводами дот Бк). Концентрация естественных радионуклидов урана, тория, радия, свинца и полония в морской биоте во много раз больше, чем вводе. Для некоторых гидробионтов коэффициенты накопления (КН) естественных радионуклидов превышают. Радиационное облучение гидробионтов естественными источниками ионизирующей радиации На протяжении всей жизни гидробионты подвергаются внешнему и внутреннему естественному облучению. Доза внешнего облучения организма от естественных источников ионизирующей радиации определяется интенсивностью космического излучения, а также излучением естественных радионуклидов, содержащихся вводе, грунте и других организмах. Поэтому мощность дозы внешнего облучения в значительной степени зависит от особенностей биотопа, в котором обитает гидробионт. Так, доза облучения который держится у поверхности воды, формируется преимущественно за счет космического излучения. Представители бентоса облучаются радионуклидами, растворенными вводе и содержащимися в донных отложениях. Из данных, приведенных в таблице видно, что у дна рыбы получают более значительную дозу внешнего облучения, чем в толще воды Раздел V. Антропогенное влияние на водные экосистемы Таблица Мощность дозы внешнего облучения рыб от естественных источников радиации, Гр/сутки [115] облучения Космическое излучение Радионукли- ды, растворенные вводе Радионуклиды, содержащиеся в ных отложе- ниях: Р Суммарная Морские рыбы в толще 1-Ю 7 - - 1-Ю" 7 дна - (0,4-4,0) (0,4-5,0) Пресноводные рыбы в толще 1-Ю" 7 - - 1-ю- 7 - (0,4-4,0) (0,4-5,0) (2-4) Неравномерность внутреннего облучения организмов обусловлена особенностями накопления радионуклидов в разных тканях и органах. Доза внутреннего облучения рыб в основном определяется энергией распада калия и содержащихся в тканях. Особенно высоким уровнем накопления калия характеризуются мышцы и кости (табл. Внутренние органы и ткани рыб подвергаются внутреннему облучению с мощностью дозы Гр/сутки. Мощность дозы от внешних и инкорпорированных источников природного облучения рыб на всех стадиях онтогенеза составляет Гр/сутки. Таблица 19. Мощность дозы внутреннего облучения тканей рыб от инкорпорированных природных радионуклидов, Гр/сут- ки [115] Ткани, органы Кости Мышцы Семенники Калий-40 Полоний Радий 1,310- 8 Торий- 228 - - Уран- 238 - - Суммар- ная ность 435 Основы гидроэкологии 23.3. Загрязнение водных объектов искусственными радионуклидами Начиная с х гг. XX в, вследствие испытания и применения в военных целях ядерного оружия, развития атомной энергетики, широкого использования источников ионизирующего излучения в медицине, технике и других сферах деятельности человека начало возрастать загрязнение окружающей среды, в том числе гидросферы, искусственными радионуклидами. По состоянию наконец г. в Украине эксплуатировалось пять атомных электростанций. Атомные электростанции используют в качестве источников водоснабжения Запорожская - Кахов- ское водохранилище, Ровенская — р. Стырь (приток Припяти), Хмельницкая - р. Горынь (приток Припяти, Чернобыльская (остановлена в 2000 гр. Припять, Южноукраинская - р. Южный Буг. В бассейне р. Десны на территории России работают Курская и Смоленская АЭС. Курская размещена на притоке Десны- р. Сейм. Водообеспечение Смоленской АЭС осуществляется из водохранилища, построенного путем перекрытия верхней части русла р. Десны дамбой. Развита атомная энергетика ив странах бассейна р. Дунай в Болгарии, Венгрии, ФРГ. Это заостряет радиоэкологические проблемы нижнего участка этой реки в пределах Украины. Атомная энергетика для современного общества является чрезвычайно важным источником энергии. Так, в 1999 г. на энергоблоках пяти АЭС в Украине было выработано 72,065 млрд квт/ч электроэнергии, или 42,1 % от общего количества выработанной электроэнергии. Однако атомная энергетика порождает сложные экологические проблемы, в частности загрязнение природной среды. При нормальных условиях эксплуатации на атомных электростанциях осуществляются мероприятия, обеспечивающие довольно эффективное удерживание радионуклидов в технологических системах. Поступление радионуклидов в естественную среду сводится к уровню, допустимому достаточно жесткими действующими нормативами. Несмотря на то, что радиоактивные выбросы и сбросы АЭС сравнительно мало изменяют естественный радиационный фон, проблема накопления искусственных радионуклидов в биосфере очень важна. В составе выбросов и сбросов АЭС содержатся продукты распада ядерного топлива. К их числу относятся инертные радиоактивные газы (изотопы криптона, ксенона и др и др. В составе загрязнений значительный удельный вес составляют продукты коррозии материалов активной зоны реакторов и др Раздел V. Антропогенное влияние на водные экосистемы При эксплуатации АЭС, оснащенных реакторами РБМК*, особую экологическую опасность представляют изотопы и В АЭС с реакторами ВВЭР** основным загрязнителем является тритий Поэтому содержание в водоемах, испытывающих влияние АЭС с реакторами ВВЭР, является одним из важнейших показателей радиоэкологической ситуации. В таких водоемах активность вводе колеблется от нескольких до Бк/дм 3 и более. Особую опасность для биосферы представляют трансурановые элементы, образующиеся из ядерного топлива, в частности радионуклиды нептуния, плутония и америция. Трансурановые элементы отличаются высокой токсичностью и продолжительным периодом полураспада — до тысячи десятков тысяч лет. Поступление трансурановых элементов представляет опасность длительного действия. При этом облучение действует не только на протяжении жизни одного поколения, но растягивается на десятки тысяч лети становится фактором влияния на многочисленные последующие поколения. Многократно уступая по абсолютной массе всем до этого известным ксенобиотикам, по силе воздействия на биосистемы искусственные радионуклиды вошли в число наиболее опасных веществ. Особую биологическую опасность представляют искусственные радионуклиды - аналоги химических элементов, незаменимых в метаболизме организмов, например и (аналоги (аналог К. Итак, естественные и искусственные радионуклиды в определенной концентрации имеются во всех компонентах водных экосистем. Все растительные и животные организмы, населяющие водоемы, накапливают естественные и искусственные радионуклиды. Загрязнение водных объектов в Чернобыльской радионуклид ной аномалии В разных странах мира с самого начала использования ядерных технологий происходили ядерные аварии, приводящие к загрязнению радионуклидами природной среды. Одна из таких аварий произошла в г. на производственном объединении Маяк вблизи поселка Киштым на Урале вследствие взрыва емкости, содержащей радиоактивных отходов. Из них Бк попало в атмосферу, после чего сформировался североуральский радиоактивный след, на его территорию выпало Бк * РБМК - реактор большой мощности канальный ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор Основы гидроэкологии Крупная экологическая катастрофа произошла в 1967 г. на оз. на Урале, используемом как открытое хранилище радиоактивных отходов. Этот год отличался чрезвычайно засушливым летом, вследствие чего озеро сильно обмелело. Мелкий песок и ил, загрязненные радионуклидами, поднимались ветром сего берегов и переносились на значительные расстояния, формируя пятнистые загрязнения территории. Ветровой перенес радионуклидов с берегов оз. Карачай достиг Ю Бк. Киштымская авария и ветровой перенос с оз. Карачай привели к поступлению в естественную среду около Ю Бк Сопровождались выбросами радионуклидов во внешнюю среду аварии в Англии, США и других странах мира. Но наибольшая за всю историю человечества ядерная авария произошла 26 апреля 1986 г. на Чернобыльской АЭС. В результате аварии разрушилась активная зона реактора ив окружающую среду было выброшено Бк радиоактивных веществ, в том числе таких экологически опасных долгоживущих радионуклидов, как и др. Земли украинского и белорусского Полесья, богатые лесами и плодородными угодьями, превратились в техногенную радионуклидную аномалию. километровая зона вокруг Чернобыльской АЭС была объявлена территорией с обязательным отселением населения. Нижний участок р. Припяти и верхняя часть Киевского водохранилища были включены в зону отчуждения. Днепр, его притоки и водохранилища стали основными путями переноса радионуклидов из загрязненных территорий в Черное море. Уже впервые дни и недели после аварии интенсивному радио- нуклидному загрязнению подверглись водные объекты Украины и Беларуси. Радионуклиды поступали в составе прямых сбросов загрязненных радионуклидами водных масс, с атмосферными осадками и вследствие смыва с площадей водосбора [52]. Впер- вый день катастрофы, то есть 26 апреля 1986 г, радиоактивный след распространялся в северном направлении, а уже 27 и 28 апреля направление ветра изменилось, и радиоактивное облако начало расширяться над Восточной и Юго-Восточной Европой, в том числе над значительными территориями водосборной площади Дуная. С 1 мая воздушные потоки перемещались в южном направлении, а радиоактивное облако, пройдя над Киевом, распространилось вдоль среднего и нижнего участков Днепра и дальше пошло к Черному морю и Турции (рис. 127). Особенно интенсивным было загрязнение наземных и водных экосистем километровой зоны ЧАЭС, куда вошли также нижнее течение Припяти и верхняя часть Киевского водохранилища. Авария на ЧАЭС привела к резкому ухудшению радиоэкологи- ческой ситуации в бассейне Днепра. Характер радиоактивных Раздел V. Антропогенное влияние на водные экосистемы 1.05.86 Рис. Распространение радиоактивного следа с воздушными потоками впервые дни после аварии на ЧАЭС выбросов из разрушенного реактора определял как общую радиоактивность, таки радионуклидный состав воды на разных этапах после чернобыльского взрыва. Уровень общей радиоактивности воды сначала определялся в основном содержанием В течение первого месяца после аварии его вклад в общую радиоактивность составлял 80-90 %, в июне - 30 %. Начиная со второй половины июня, вследствие распада уровень общей радиоактивности определялся такими радионуклидами, как стронций -144, цирконий ив меньшей степени - и -Постепенно короткоживущие радионуклиды перестали играть доминирующую роль в общей радиоактивности воды, и уже со второй половины июня 1986 г. наибольшую опасность представ Основы гидроэкологии ляли такие долгоживущие радионуклиды, как стронций, це- плутоний, -239, -240, Плутоний, который находился в крупнодисперсной труднорастворимой фракции топливной матрицы, выпал в основном в километровой зоне. В реки, озера и водохранилища Днепра в период радионуклиды поступали вследствие таяния снегов и выпадения осадков, смывающих их с водосборных площадей верхнего Днепра, рек Припяти, Брагинки, Десны и других притоков. Поступая в водоемы, радионуклиды распределялись между абиотическими (вода, донные отложения, взвешенные частицы) и биотическими компонентами, к которым относятся гидробионты разных трофических уровней. В послеаварийный период быстрее всего освободились от радионуклидного загрязнения притоки Днепра с достаточно высокой скоростью течения. В непроточных озерах радионуклиды более интенсивно накапливались в донных отложениях, а их круговорот происходил только в пределах внут- риводоемных процессов вода - донные отложения - биота В днепровских водохранилищах происходят более сложные процессы, связанные как с внутриводоемной миграцией радионуклидов (между донными отложениями, водой и гидробионтами, таки с выносом течением воды. Особенно интенсивно эти процессы протекают вовремя больших весенних паводков, когда взмучиваются донные отложения, ас ними поднимаются вводу и радионуклиды. Водохранилища днепровского каскада являются своеобразными буферными накопителями радионуклидов Особенно интенсивному радионуклидному загрязнению подвергся водоем-охладитель Чернобыльской В условиях безаварийной работы Чернобыльская АЭС существенным образом не влияла на содержание радионуклидов в водо- еме-охладителе, р. Припяти и Киевском водохранилище. В первые дни и недели после аварии радионуклидное загрязнение водоема-охладителя в основном формировали изотопы Суммарная активность радионуклидов вводе достигала Бк/дм 3 . С прекращением выброса радионуклидов из разрушенного реактора, переходом значительного их количества в донные отложения и вследствие распада короткоживущих радионуклидов радиоактивность воды заметно снизилась. В июле- августе 1986 г. основной вклад в радиоактивность воды вносили (220 Бк/дм 3 ) и (500 Бк/дм 3 ). Вводе также регистрировались (суммарное количество - 20-140 Бк/дм 3 ). Содержание находилось на уровне 0,9 Бк/дм 3 . Стечением времени начала проявляться тенденция к снижению радионук- лидного загрязнения воды. Снижение происходило вследствие распада короткоживущих радионуклидов, а также поглощения радионуклидов донными отложениями. Однако в Раздел Антропогенное влияние на водные экосистемы отдельные периоды в результате смыва радионуклидов с близлежащих территорий, процессов взмучивания и десорбции из донных отложений содержание радионуклидов вводе повышалось. В 1987-1988 гг. вследствие распада радионуклидов (преимущественно и процесса заиления суммарная радиоактивность донных отложений постепенно снижалась. С течением времени в составе долгоживущих радионуклидов чернобыльского выброса особое значение приобретает содержание которого в окружающей естественной среде не уменьшается, а наоборот, возрастает. Последнее объясняется тем, что до 98 % реакторного плутония приходится на бета-распад которого сопровождается образованием более радиотоксического альфа-излучающего В связи с этим при разработке прогнозов радиоэкологических процессов в наземных и водных экосистемах должны учитываться радиоактивный распад и снижение во времени активности с одной стороны, и возрастание активности Am - с другой. В послеаварийные годы главным путем выноса радионуклидов из зоны отчуждения ЧАЭС в отдаленные районы стал их перенос с поверхностными водами. Радионуклиды, которые выносились и продолжают выноситься с больших водосборных территорий Припяти и бассейна верхнего Днепра, поступают в каскад днепровских водохранилищ. В е гг. вклад территорий зоны отчуждения в формирование годового поверхностного стока радионуклидов и загрязнение Киевского водохранилища составлял около % для и около 50 % - для Количество радионуклидов, поступающих с загрязненных территорий, изменяется и зависит от водности года, формирования дождевых паводков и особенностей снеготаяния на площадях водосбора. Формы радионуклидов в естественных водах Направленность и интенсивность распределения и миграции естественных и искусственных радионуклидов в водоемах определяются, с одной стороны, их физико-химическим состоянием, ас другой - физико-химическими свойствами воды, донных отложений и содержащихся в них веществ. В природных водах концентрация радионуклидов достаточно низкая, они находятся в разных состояниях ионно-дисперсном, молекулярном, настоящем коллоидном и псевдоколлоидном (адсорбция на коллоидных примесях. Такие радионуклиды, как находятся в виде положительно заряженных ионов, радий — в ионном состоянии ив виде псевдоколлоидов, торий уран свинец и Основы гидроэкологии полоний - в ионной и молекулярной формах, а также образуют различные продукты гидролиза в виде настоящих коллоидов и псевдоколлоидов. В морской воде уран равномерно распределяется в ионно-дисперсном состоянии. В грунтах ив организме гидробионтов встречаются микроскопические скопления урана. В естественных водах в растворенном состоянии всегда присутствуют самые разнообразные органические вещества биогенной и абиогенной природы, с которыми радионуклиды образуют растворимые комплексы. По степени подвижности в экосистемах соединения радионуклидов разделяют на водорастворимые, обменные, кислоторастворимые и фиксированные. Наиболее подвижны в процессах распределения и миграции водорастворимые и обменные, менее подвижны — кислоторастворимые формы радионуклидов. К группе фиксированных форм относят те соединения радионуклидов, которые остаются в нерастворимом состоянии после обработки шестинормальным раствором соляной кислоты. Разные физико-химические формы радионуклидов вводных экосистемах постоянно находятся в состоянии подвижного равновесия, вследствие чего ионы из малоподвижного состояния способны переходить в подвижное и наоборот. Малорастворимые гуминовые кислоты, гуматы и гидроксиды увеличивают прочность связи радионуклидов со взвешенными формами и донными отложениями. Наличие низкомолекулярных кислот и метаболитов гидробионтов повышает подвижность радионуклидов и образование растворимых комплексных соединений. В кислой среде значительно ускоряется миграция а в нейтральных и слабощелочных естественных водах он перемещается, главным образом, со взвешенными и коллоидными частицами. Одним из показателей, отличающих Чернобыльскую катастрофу от других аварий и ядерных взрывов, был выброс из реактора высокорадиоактивных измельченных горячих частиц. Основная масса чернобыльских радионуклидов относится к одной из двух форм к мелкодисперсным продуктам деления облученного топлива или к продуктам конденсации летучих радионуклидов. Загрязнение километровой зоны вокруг АЭС формировалось преимущественно высокорадиоактивными частицами облученного топлива, так называемыми горячими частицами, в то время как в северо-восточном и северо-западном направлениях загрязнения в значительной степени представлены продуктами конденсации. Плутоний, выпавший в ближней километровой зоне Чернобыльской АЭС, находится в крупнодисперсной труднорастворимой фракции частиц ядерного топлива, а в дальней зоне - в основном входит в состав мелкодисперсных фракций, отличающихся повышенной растворимостью Раздел V. Антропогенное влияние на водные экосистемы На трансформацию физико-химических форм радионуклидов и их миграцию вводных экосистемах значительное влияние оказывают гидробионты. Так, роющие формы беспозвоночных, заглатывая или вырабатывая фекалии на разделе фаз донные отложения- водная толща, изменяют пространственную микроструктуру, химический и гранулометрический состав донных отложений, способствуют более интенсивному и глубокому проникновению радионуклидов в донные отложения. Биотический транспорт отложений с глубины 5-15 см на поверхность грунта, как и взмучивание, переводит частицы донных отложений во взвешенное состояние, способствующее выносу задепонированных вилах радионуклидов и переводу их в растворимое состояние вводной толще. Пропуская частицы детрита через кишечник, беспозвоночные и рыбы переводят труднорастворимые и задепонированные соединения радионуклидов в растворимые и легкодоступные формы и повышают их содержание в воде. Итак, физико-химическое состояние радионуклидов определяет их миграционные свойства и биологическую доступность. Радионуклиды, находящиеся в растворенном состоянии, легко проникают в клетки и ткани как растительных, таки животных водных организмов. Связанные формы радионуклидов, как, например, в горячих частицах, для растений являются источником только внешнего облучения. Попав в организм беспозвоночных или рыб, горячие частицы приводят к мощному внутреннему облучению. В пищеварительной системе животных происходит деструкция горячих частиц, радионуклиды переходят в растворимое состояние и включаются в клетки и ткани организмов. Распределение и миграция радионуклидов в водных экосистемах В водоемы радионуклиды поступают разными путями воздушным, водными биологическим. Попав в водоемы, радионуклиды сразу же включаются в процессы распределения и миграции по абиотическим (вода, донные отложения, взвеси) и биотическим (гидробионты разных трофических уровней) компонентам. Под миграцией радионуклидов понимают их перемещение под влиянием гидрологических, физико-химических и биологических процессов. Распределение радионуклидов по компонентам водных экосистем является следствием этой миграции. Вода Гидробионты Донные отложения Основы гидроэкологии В условиях естественных водных экосистем радионуклиды постоянно находятся в состоянии динамического физико-хими- ческого равновесия. Пути, формы и границы миграции радионуклидов в системе определяются физико-химическими свойствами радионуклидов и их соединений, общей массой, проточностью и свойствами воды, донных отложений и гидробионтов, а также зависят от климатических условий и времени года. Количественная и пространственная миграция радионуклидов определяется, в основном, их способностью растворяться вводе, образовывать коллоиды и псевдоколлоиды, адсорбироваться на частицах терригенной и биогенной природы. Наибольшая миграция и рассеивание в естественных водах наблюдается для ив меньшей степени- и еще меньше - и Миграция вес- тественных водах ограничена исключительно высокой способностью его соединений к адсорбции на взвешенных частицах. Поэтому основное загрязнение водоемов происходит вследствие перемещения ила и твердых частиц. Радий вводе находится в ионной форме ив виде псевдоколлоидов. Соли радия — нитрат и хлорид - хорошо растворимы вводе. С ионами и радий образует вводе нерастворимые соединения, а такие же соединения тория и урана, наоборот, хорошо растворимы. Уран и торий образуют труднорастворимые гидроокиси, а радий вводе не гид- изуется. Реки являются основным путем транспортирования радионуклидов. С увеличением водности реки возрастает и вынос радионуклидов. Такая зависимость показана на примере выноса Припятью в 1999 г, когда водность реки была особенно высокой (рис. 128). 3000 2500 о 1000 500 |