Сотрудники лаборатории радиохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ РАН) выяснили, каким образом техногенные радионуклиды перемещаются из крупнейших сибирских рек в арктические моря. В центре внимания оказались наиболее значимые для радиоэкологических исследований изотопы — стронций-90, цезий-137 и плутоний-239,240. Результаты многолетних экспедиционных наблюдений опубликованы в журнале «Радиохимия».
Изотопы цезий-137 и стронций-90 — продукты ядерных испытаний, а также аварий и утечек на атомных объектах. Эти нуклиды способны длительное время сохраняться в окружающей среде и накапливаться в живых организмах. Период полураспада 137Cs составляет 30,17 года, период полураспада 90Sr — 28.9 года, при этом время полувыведения этих изотопов из тела человека — 110 и 150 дней соответственно, они накапливаются в тканях, замещая калий и кальций.
В ходе экспедиции также замерялись концентрации плутония-238//239/240 (T1/2 = 87,2/24100/6560 лет).
Исследования показали, что в арктических условиях радионуклиды распространяются не только через атмосферу, но и благодаря сложным процессам миграции в почвах, торфяниках, тундровой растительности и проточных водоемах.
Авторы изучили распределение радиоактивных элементов между растворенной, коллоидной и взвешенной фракциями природных вод. Именно форма нахождения радионуклида определяет, насколько далеко он способен мигрировать и где в итоге будет накапливаться.
Устья рек оказались мощными геохимическими фильтрами
Анализ материалов по Енисею и Оби показал, что основной путь переноса техногенных радионуклидов связан со взвешенными частицами речного стока. Особенно ярко эта закономерность проявляется для плутония-239,240 и цезия-137.
Однако при попадании речной воды в море ситуация резко меняется. Рост солености вызывает коагуляцию коллоидов и мелкодисперсных частиц, к которым прикреплены радионуклиды. В результате они оседают в донные отложения еще в эстуариях — переходных зонах между рекой и морем.
По сути, устья крупных сибирских рек работают как природные «маргинальные фильтры», существенно ограничивая дальнейший транзит радиоактивных загрязнителей в открытую часть Карского моря. Именно поэтому эстуарные зоны играют ключевую роль в формировании радиоэкологической обстановки российской Арктики.
Кстати, похожий барьерный механизм в дельтах рек работает и в отношении микропластика (подробнее об этом — в нашей статье).
Исследование показало, что поведение радионуклидов зависит не только от гидрологических условий, но и от их химической формы. Особенно сложной оказывается миграция актинидов, к которым относится плутоний: в природных водах они могут существовать сразу в нескольких степенях окисления и активно участвовать в процессах коллоидообразования.
Научный контекст
Ранее ученые ГЕОХИ РАН показали, что в донных отложениях Карского моря и моря Лаптевых плутоний преимущественно связан с труднорастворимыми фракциями, что также ограничивает его мобильность в морской среде.
Исследования в Арктике показывают, что атмосферный перенос способен доставлять в высокие широты не только радионуклиды, но и ртуть, которая накапливается в донных отложениях арктических озер за тысячи километров от промышленных центров.
Еще в 1990-х годах радиоактивные изотопы использовались как своеобразные «метки» для отслеживания переноса загрязняющих веществ из европейских морей в центральную Арктику.
Для крупных сибирских рек, таких как Енисей и Обь, ключевым путем переноса техногенных радионуклидов в системе «река-море» является их связь со взвешенным материалом речного стока.
Анна Травкина
Интересный факт
Лишайники и мхи в Арктике считаются одними из лучших природных индикаторов радиоактивного загрязнения. Они получают вещества преимущественно из атмосферы и способны сохранять информацию о выпадениях радионуклидов на протяжении многих лет. Именно поэтому их также используют для реконструкции истории загрязнения арктических территорий. Об уникальном разнообразии лишайников на острове Шпицберген рассказывает материал Hi-Tech Mail.
О радиоактивном загрязнении тайги Кольского полуострова читайте здесь.
Источник: hi-tech.mail.ru