Радиоэкологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области

Актуальность темы

В последние десятилетия, в связи с возросшей антропогенной нагрузкой резко ухудшилось качество воды в реках и водоемах крупных городов. Интенсивное и бесконтрольное использование водных объектов в качестве источников водоснабжения для нужд промышленности, энергетики и сельского хозяйства, сокращение или полное прекращение проточности, сбор токсичных дождевых осадков и поверхностного стока, сброс отходов с предприятий — все эти факторы привели к сильному загрязнению водных объектов.

Важнейшим факторов, определяющих экологический статус водного объекта, является донные отложения. В настоящее время отсутствуют официальные критерии предельных величин загрязнения и тестированных методик анализа донных отложений. Однако исследование донных отложений является важнейшим аспектом изучения экологического состояния водных объектов, наиболее адекватно отражающим их современное состояние и содержащих информацию о загрязнении водотока на данной территории (Зесенко, 1980; Чеботина, 1980; Молчанова, 1982; Борзилов, 1992; Трапезников, 1993; Позолотина, 2000; Hutchinson, 1994; Hirschberg, 1996). Таким образом, донные отложения могут рассматриваться в качестве интегрального индикатора техногенной нагрузки.

Составив перечень характеристик, которые следует определять в ДО, в него войдут:

— механический состав (камки, галька, гравийпесокразные типы илов: глина);

— гранулометрический состав;

— минералогический состав;

— элементный состав;

— содержание неорганических соединений, в первую очередь, карбонатов, фосфатов, азотсодержащих соединений;

— содержание органических соединений с вычленением биогенной органики, нефтегенных углеводородов;

— радиоактивность;

— сос тав и загрязненность донных и придонных организмовдинамика и общие тенденции изменения названных выше характеристик.

Критическое экологическое состояние многих водных объектов в большинстве случаев связано с нарастанием процессов вторичного загрязнения водных масс из-за распада донных отложений. Даже при условии полного прекращения поступления в реки и водоемы загрязняющих веществ, вторичное загрязнение может превышать предельно допустимые концентрации.

Обеспечение безопасного водопользования на территории ЗападноСибирского региона является актуальной и важной задачей, в особенности реки Иртыш, на которой ситуация усугубляется низким природным потенциалом самоочищения и наличием множества источников трансграничного загрязнения. Например, при проведении ядерных взрывов в республике Казахстан радиоактивному загрязнению подвергались различные природные экосистемы, в том числе и реки.

Река Иртыш протекая по Омской области, несет в себе суммарный объем радионуклидов в результате ядерных взрывов на полигоне Лобнор (КНР) и Семипалатинского полигона (республика Казахстан). Ядерный полигон Лобнор расположен в 900 км. от границ республики Казахстан и 1000 км. от Горного Алтая. На полигоне произведено 16 воздушных и 6 наземных ядерных взрывов. Специально проведенные исследования условий переноса загрязнений с территории полигона для разных сезонов 1964;1980 гг. с учетом диагностических карт барической топографии территорий Сибири, Средней и Центральной Азии, Дальнего востока показали, что продукты ядерного распада попали практически во все эти регионы, являясь существенным элементом глобальных выпадений. Проведение подобных взрывов привело к повышению средневзвешенных концентраций l37Cs и 9(>Sr в атмосфере Северного полушария примерно на 2 порядка. На Семипалатинском полигоне проводилось 470 разных видов ядерных взрывов, в том числе 87 воздушных, 26 наземных и 357 подземных (Матущенко, 1993; Зеленцов, 1994; Булатов, 1996). Испытания проводились на специальных площадках с кодовыми названиями. Известно, что одной из площадок для ядерных испытаний послужил объект «Чаган» расположенный у реки Шаган (Чаган), которая является левым притоком Иртыша (см. рис. 7). На территории республики Казахстан в реку Иртыш впадают 15 основных притоков с общей площадью водосбора ~130 тыс. км, на которых практически отсутствует система радиационного и экологического контроля. Это и определило цель и задачи исследования.

Цель и задачи исследования

Цель настоящей работы заключалась в исследовании радиоэкологического состояния реки Иртыш, с учетом состава долгоживущих радионуклидов в донных отложениях и поверхностных водах, а также растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Произвести отбор проб донных отложений и воды реки Иртыш, для радиоэкологического исследования на участке от п. Татарка (граница республики Казахстан) до п. Новотроицкое (ниже города Омска), в пяти гидрологических створах.

2. Выявить основные закономерности миграции радионуклидов в системе «донные отложения — вода — растения — продукты питания». 3. Изучить содержание техногенных радионуклидов в растениях и накопление их в продуктах питания на реперных участках трех южных районов Омской области.

Научная новизна. Впервые в Омской области проведены радиационные исследования донных отложений р. Иртыш. Изучено содержание радионуклидов в растительных объектах и дана радиоэкологическая оценка режима водотока с учетом возможного загрязнения трансграничных вод. Установлена корреляционная связь между удельными активностями радионуклидов в воде и донных отложениях, что дает основание рекомендовать их в качестве интегрального показателя для оценки уровня радиационного загрязнения воды и растительных объектов.

Практическая значимость. В ходе девяти исследовательских экспедиций в 2001;2003 гг. выполнен комплексный радиационный анализ донных отложений и воды в пяти гидрологических створах реки Иртыш. Изучено содержание радионуклидов в растительных объектах реперных участков и проведен анализ накопления радионуклидов в продуктах питания трех южных районов Омской области. Эти данные могут быть использованы в дальнейших работах, по изучению экологического статуса Омской области.

Результаты работы используются в Главном управлении ГО и ЧС по Омской области, Омском танковом инженерном институте, Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии и Омском государственном педагогическом университете.

Апробация работы. Результаты исследований представлены на международной научно-практической конференции, посвященной 125 летию Омского регионального отделения Русского географического общества. (Омск, 2002) — на 12 Омской межведомственной конференции «Нетрадиционная наука». (Омск, 2002) — на Всероссийской конференции «Проблемы оптимизации и экономические приложения». (Омск, 2003) — на международном форуме по проблемам науки, техники и образования. (Москва, 2003) — на VI общественных слушаниях по управлению водными ресурсами р. Иртыш, посвященных Международному Дню воды. (Омск, 2004) — на международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье». (Белгород, 2004) — на Международной научно-практической конференции «Проблемы управления и рационального использования водных ресурсов бассейна реки Иртыш». (Омск, 2004) — на 6 Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЕК-2004. (Москва, 2004).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 научных статей, 3 учебно-методических пособия.

На защиту выносятся следующие положения: • 1. Донные отложения и поверхностные воды реки Иртыш, растительные объекты и основные продукты питания южных районов Омской области не загрязнены естественными и техногенными радионуклидами.

2. Проведенный корреляционно-регресионного анализ распределения радионуклидов в системе вода-донные отложения свидетельствуют об их взаимном влиянии, что позволяет использовать донные отложения в качестве интегрального показателя для оценки ожидаемого уровня радиационного загрязнения воды и растительных объектов.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 144 страницах, включает 18 таблиц и 29 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов радиационного исследования воды и донных отложений реки Иртыш, результатов исследования содержания техногенных радионуклидов в растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области, выводов, предложений, библиографического списка и приложений.

Список литературы

включает 152 наименования, в том числе 19 — на иностранных языках.

ВЫВОДЫ.

1. Сравнительный анализ концентраций удельной активности естественных радионуклидов в донных отложениях реки Иртыш в черте г. Омска свидетельствует о не равномерности их распределения от п. Новая Станица до п. Новотроицкое.

2. Наблюдается выраженная тенденция уменьшения радиоактивного.

90 п.

Sr в донных отложениях Иртыша в период пика паводка и увеличения концентрации элемента к периоду межени.

1 47.

3. Установлено аккумулирование Cs в донных отложениях Иртыша в зимний период времени и уменьшения показателей активности в 1,5 раза к осени.

4. За период исследования поверхностных вод превышения уровней допустимого риска суммарной альфа и бета активностей радионуклидов не наблюдалось.

5. Установленная корреляционная зависимость концентраций.

137 радионуклидов в воде с их формами в донных отложениях (Cs г = 0,76 ± 0,07 (р <0,05), 90Sr = 0,89 ± 0,05 (р <0,05) позволяет рассчитывать допустимые уровни содержания элементов в донных отложениях и использовать их в качестве интегральных показателей для радиационной оценки качества воды поверхностных водоисточников.

6. На реперных участках обследуемых территорий на юге Омской области содержание радионуклидов в растительных объектах и продуктах питания не превышает допустимые показатели.