ОСОБЕННОСТИ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В БИОГИДРОЦЕНОЗЕ НИЖНЕЙ ТОМИ

Загрязнение р. Томи широким спектром техногенных радионуклидов выше фоновых значений обусловлено многолетними сбросами ФГУП «Сибирский химический комбинат», образующимися в результате его производственной деятельности [4, 5]. До 1990 г. через технологический канал СХК в р. Томь сбрасывались охлаждающие воды прямоточного реактора И-1, а также двуцелевых реакторов ЭИ-2, АДЭ-3, АДЭ-4 и АДЭ-5. Кроме того, до ввода в 1963 и вывода на полную мощность площадок глубинной закачки жидких радиоактивных отходов в р. Томь частично поступали радиоактивные отходы радиохимического, химико-металлургического, сублиматного заводов СХК при переполнении открытых бассейнов (Б-1, Б-2) и водохранилищ (ВХ- 3, ВХ-4). После поэтапной остановки в 1990-1992 гг. реакторов И-1, ЭИ-2 и АДЭ-3 через технологический канал СХК, более известный как р. Ромашка, в Чернильщиковскую протоку р. Томи сбрасываются сточные воды системы охлаждения стержней управления защиты реакторов АДЭ-4 и АДЭ-5, а также часть очищенных до сбросных норм низкоактивных отходов другого происхождения [2]. Материалы и методика

В 1996-2002 гг. на участке р. Томи от г. Томска до устья и вниз по р.Оби до п. Игловск отбирались пробы воды (стационарные посты), донных отложений, аллювиальной почвы, рыбы, водных и околоводных макрофитов. Большая часть проб проанализирована на содержание гамма-излучающих радионуклидов, в части биологических проб изучено содержание 90Sr и изотопов плутония.

Общая гамма-спектрометрия проб воды, донных осадков, почвы и биоты проводилась в лаборатории отдела радиационной безопасности ОГУ «Облкомприрода» (г.Томск) на гамма-спектрометре «РАДЕК» с ППД ДГДК-100В. Также донные осадки и пробы растений анализировались в Аналитическом центре Объединенного института геологии, геофизики и минералогии (АЦ ОИГГиМ) (г.Новосибирск) на коаксиальном HP Ge ППД EGPC 20-1.80-SHF 00 30A (производство фирмы EURISYS MEASURES (Франция). Минимально измеряемая активность (МИА) для различных радионуклидов составила в среднем около 1 Бк/кг.

Анализ части биологических проб на содержание 90Sr и изотопов плутония (238Pu и 239+240Pu) проводился в АЦ ОИГГиМ. Определение активности 90Sr в пробах рыбы и растений проводилось по [1] по измерению активности его

дочернего изотопа 90Y на радиометре РУБ-01П с использованием низкофонового блока детектирования БДЖБ-06П. Активность изотопов плутония (238Pu и 239+240Pu) в пробах растений определялась на одноканальном альфа-спектрометре 7184 фирмы EURISYS MEASURES (Франция) после радиохимического выделения, проводимого по методике изложенной в работе[3].

Активность радионуклидов приводится в пересчете на время пробоотбора и сырой вес. Содержание в пробах 32Р и трития, присутствующих в сбросных водах СХК [5, 6], нами не анализировалось. Результаты и обсуждение

В результате проведенных исследований выявлен ряд особенностей в сформировавшейся радиоэкологической ситуации в зоне влияния сбросов СХК.

Радионуклиды в воде нижней Томи. В водах нижней Томи от устья р.Ромашка присутствует 18 короткоживущих гамма-излучающих радионуклидов (Т1/2 от 2,58 часов у 56Mn до 284 суток у 144Се), из них 10 активационной и 8 осколочной природы. Наведенные радионуклиды: 24Na, 42K, 46Sc, 51Cr, 54Mn, 56Mn, 59Fe, 65Zn, 76As, 239Np. Осколочные радионуклиды: 82Br, 99Mo, 125Sb, 131I, 133I, 140La, 140Ba. При этом 54Mn, 65Zn, 140La и 140Ba фиксировались только в месте выпуска из сточных вод комбината из водохранилища ВХ-1. Их отсутствие в устье р. Ромашки (активность < 1 Бк/л) объясняется разбавлением сбросных вод СХК сточными водами ТЭЦ СХК и очистных сооружений г. Северска. Попадание вышеприведенных радионуклидов в р. Томь подтверждается их обнаружением в водных макрофитах устья р. Ромашки (см. ниже).

Единично в пробах воды отмечено присутствие долгоживущих осколочных 125Sb (Т1/2= 2,77 лет) и 152Eu (Т1/2=13,6 лет), а также активационного радионуклида 60Co (Т1/2= 5,27 лет).

Максимальные содержания в воде нижней Томи, подверженной влиянию сбросов СХК, отмечены для 24Na: в выпуске ВХ-1 - 11984 Бк/л, в устье р.Ромашка - 3550 Бк/л и у н.п.Чернильщиково - 775 Бк/ л.

В среднем за годы наблюдений 98% активности гамма-излучателей, поступающих в биогидроценоз нижней Томи со сбросами СХК, приходится на 24Na (85%), 76As (6,2%), 239Np (4,5%) и 42К (2,3%). Вклад других гамма-излучающих радионуклидов не более 1% каждого и в сумме около 2% ежегодно.

За годы наблюдения с 1996 по 2002 содержание

короткоживущих гамма-излучающих радионуклидов в исследованных створах сильно варьировало в зависимости от уровня воды и мощности работы реакторов СХК и практически не снизилось (рис. 1).

3500

Рис. 1. Суммарная активность гамма-излучающих радионуклидов в воде устья р.Ромашка в 1991-1992, 1995­2002 гг. (1991, 1992, 1995 гг. - данные ЦГСЭН г. Северска; 1996-2002 гг. - наши данные).

23456789 Расстояние от устья р.Ромашка вниз по течению, кмВ донных осадках и пойменной почве ближнего района сбросов с годами содержание техногенных радионуклидов сильно меняется, что зависит прежде всего от силы весенних паводков, во время которых переносится наибольшее количество взвеси.

Изучение вертикального распределения радионуклидов в донных осадках и аллювиальной почве показало преимущественное загрязнение верхних горизонтов: 10-см слой для донных осадков и 20-сантиметровый слой для почвы.

В донных осадках озер террасы и поймы правоборежья р. Томи в СЗЗ и ЗН СХК не наблюдается повышенного содержания 137Cs кроме оз. Черного, непосредственно прилегающего к площадкам глубинного захоронения ЖРАО СХК.

Радионуклиды в макрофитах нижней Томи. Для исследования на содержание гамма-излучающих радионуклидов в макрофитах были отобраны виды трех экологических групп: пойменная осока (Carex sp.), околоводный вейник лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii), погруженные роголистник (Ceratophyllum demersum) и рдест блестящий (Potamogeton lucens). Пробы рдеста также анализировались на содержание изотопов плутония и 90Sr.

По результатам анализов осока и вейник лангсдорфа характеризуются сравнительно низким качественным и количественным составом техногенных гамма-излучающих радионуклидов. В осоке из Чернильщиковской протоки р. Томи обнаружены (в скобках приведена максимальная активность, Бк/кг): 46Sc (87), 54Mn (68), 60Co (88), 65Zn (257), 137Cs (23), 152Eu (34), 154Eu (23). Еще беднее качественный и количественный состав гамма- излучающих радионуклидов в вейнике лангсдорфа из Чернильщиковской протоки (в скобках приведена максимальная активность, Бк/кг): 46Sc (6,6), 51Cr (78), 54Mn (13), 60Co (7), 65Zn (77), 137Cs (12), 141Се (13). Максимальный коэффициент накопления (КН) по отношению к почве равный 6,8 зафиксирован у 54Mn из осоки.

В гидрофитах Ceratophyllum demersum и Potamogeton lucens обнаружено 22 гамма-излучающих радионуклида, в последнем дополнительными радиохимическими методами обнаружено присутствие изотопов плутония и 90Sr. Наибольшее абсолютное содержание в гидрофитах ближнего района сбросов отмечено для (в скобках активность в Бк/кг): 24Na (1008

• 6935), 51Cr (212 - 4204), 65Zn (456 - 2467), 74As (47

• 4041), 76As (2141 - 7797) и 239Np (2296 - 15000). Наибольшие КН отмечены для 51Cr (>212->4204), 140La (>123->1000), 65Zn (>456->2457), 46Sc (>63- >1246) и 74As (>4041).

Таким образом, из пойменных, околоводных и водных высших растений биогидроценоза нижней Томи только гидрофиты могут служить объектами фитоиндикации присутствия техногенных радионуклидов, в том числе не обнаруживаемых в воде при МИИ менее 1 Бк/л.

Оптимальным референсным видом мониторинга присутствия в воде нижней Томи техногенных радионуклидов является рдест блестящий Potamogeton lucens, при схожем спектре аккумулируемых радионуклидов он встречается чаще в разных пунктах нижней Томи.

В устье р.Ромашки, через которую осуществляется сброс сточных вод СХК в р.Томь, содержание всех определяемых радионуклидов в рдесте многократно выше условно-фонового участка р. Томи (Новый мост). Однако в районе устья р.Томи (Козюлино) содержание изотопов плутония в нем всего в 2 раза больше, чем в условно-фоновом участке, содержание гамма-излучающих радионуклидов так же меньше МИИ, как и в условно-фоновом участке, а содержание 90Sr даже несколько меньше (рис. 3).

Козюлино

Таблица 2. Содержание техногенных гамма-излучающих радионуклидов в мышечной ткани рыб нижней Томи и контрольных участков

Радионуклиды в рыбе нижней Томи. В уловах, производимых в рамках исследований на участке нижней Томи от устья р. Басан дайки (выше по течению г.Томска) до устья, на участке р. Оби от с.Шегарское до с.Игловск, в некоторых пойменных и терассных озерах СЗЗ и ЗН СХК, было определено 11 видов рыб из 6 семейств, относящихся к 5 отрядам: стерлядь (Acipenser ruthenus marsiglii), муксун (Coregonus muksun), щука (Esox lucius), плотва (Rutilus rutilus lacustris), язь (Leuciscus idus), елец (Leuciscus leuciscus baicalensis), лещ (Abramis brama), карась серебряный (Carassius auratus gibelio), сазан (Cyprinus carpio carpio), налим (Lota lota), судак (Lucioperca lucioperca) (табл. 2). Линь (Tinca tinca) отмечен в уловах только в террасных озерах. Из таблицы

2 видно, в объектах ихтиофауны исследуемого района обнаружено 9 гамма-излучающих радионуклидов. При этом основным радионуклидов для большинства видов рыб из разных пунктов наблюдений является 65Zn. Наиболее удобным референсным видом рыбы является карась. Содержание 90Sr в мышечной ткани карасе из устья р. Ромашки невелико в среднем 5,5 Бк/кг. Альфа-излучающие радионуклиды в пробах разных частей тела карася не обнаружены.

Выводы

В различных объектах биогидроценоза нижней Томи обнаружено присутствие 29 техногенных гамма-излучающих радионуклидов, в том числе короткоживущих, типичного бета- излучающего радионуклида 90Sr и изотопов плутония.

В воде нижней Томи ниже устья р. Ромашки фиксируется присутствие 18 короткоживущих гамма- излучающих радионуклидов, наибольший вклад в сбросы СХК вносят 24Na, 42K, 76As, 239Np.

Донные осадки и пойменная почва исследуемого района загрязнены 15 коротко- и долгоживущими гамма-излучающими радионуклидами, среди которых основной вклад в активность на всем протяжении от устья сбросов до устья р. Томи вносят 137Cs, 60^ и 152Eu. Загрязнение донных осадков техногенными радионуклидами неравномерное.

Биота нижней Томи накапливает радионуклиды из сбросов СХК. Высшие водные растения и, прежде всего, рдест блестящий (Potamogeton lucens) являются референсными объектами для радиоэкологического мониторинга в районе сбросов СХК. С их помошью можно фиксировать поступление в р. Томь радионуклидов, содержащихся в воде с активностью ниже МИА.

Референсным видом среди объектов ихтиофауны является карась (Carassius auratus gibelio).

Литература

• 1. Инструкция к методическим указаниям по оценке радиационной обстановки на загрязненной территории. Принята Методической секцией Межведомственной комиссии по радиационному контролю природной среды при Госкомгидромете СССР 17.03.1989 г

  2. Обоснование безопасности захоронения жидких радиоактивных отходов Сибирского химического комбината. — М.: ВНИПИпромтехнологии, 2000.

  3. Павлоцкая Ф.И., Мясоедов Б.Ф. Определение трансурановых элементов в объектах природной среды. Радиохимия, т. 38, вып. 3, 1996, 193-209.

  4. Рихванов Л.П. Общие и региональные проблемы радиоэкологии. — Томск: Изд-во ТПУ, 1997. - С. 84-85.

  5. Экологический мониторинг. Состояние окружающей природной среды Томской области в 1999году.- Обзор.- Госкомэкологии Томской обл. Томск, 2000. — C. 63-65.

  6. Экологическое и социально-экономическое состояние, охрана окружающей среды, использование природных ресурсов в г Северске Томской области в 1999 г — Северск, 2000. — С. 47-49.

А.В.Торопов', Л.П.Рихванов¹, Ю.Г.Зубков², Ф.В. Сухоруков³, Г.А.Леонова³

'Томский политехнический университет, г.Томск, Россия ²ОГУ «Облкомприрода» Администрации Томской области, г. Томск, Россия

³Объединенный институт, геологии, геофизики и минералогии СО РАН, г. Новосибирск, Россия