Закономерности поведения 90sr и 137cs в озерных экосистемах восточно-уральского радиоактивного следа в отдаленные сроки после аварии
На правах рукописи
Левина Сима Гершивна ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ 90Sr И 137Cs В ОЗЕРНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА В ОТДАЛЕННЫЕ СРОКИ ПОСЛЕ АВАРИИ 03.00.01–03 – радиобиология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва – 2008
Работа выполнена в ФГУН «Уральский научно-практический центр радиационной медицины» ФМБА России и ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» Федерального агентства по образованию
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Аклеев Александр Васильевич
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук Мамихин Сергей Витальевич доктор биологических наук Булгаков Николай Гурьевич доктор биологических наук, профессор Гераськин Станислав Алексеевич
Ведущая организация: Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
Защита состоится «28» «февраля» 2008 г. в 1530 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.65 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Автореферат разослан «_» «_» 2008 года
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Т.В. Веселова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы Поступление искусственных радионуклидов в природные экосистемы происходит за счет глобальных выпадений при испытании ядерного оружия, в результате текущих и аварийных выбросов работающих предприятий.
Формирование доз облучения после радиационных аварий и испытаний ядерного оружия в основном осуществлялось за счет краткосрочных выпаде ний короткоживущих радионуклидов (Effects of Ionizing …, 1976). Существу ет также проблема хранения радиоактивных отходов, связанная с угрозой за грязнения окружающей среды долгоживущими радионуклидами, которые являются наиболее опасными. В настоящее время такими радионуклидами в России загрязнены несколько регионов (Уральский регион, территории, по страдавшие от аварии на Чернобыльской АЭС, Алтайский край, Оренбург ская область и др.).
Ионизирующая радиация является постоянно действующим фактором внешней среды (Woodhead D.S., 1974;
Myers D.K., 1989;
Effects of ionizing …, 1992), значимость которого возрастает, что требует изучения процессов взаимодействия живых организмов друг с другом и со средой их обитания в условиях радиоактивного загрязнения и повышенного радиационного фона.
Для современной радиоэкологии данная проблема сохраняет свою актуаль ность (Тимофеев – Ресовский Н.В., 1957;
Кузин А.М., Передельский А.А, 1956;
Одум Е.П., 1958;
Клечковский В.М. и др., 1973;
Поликарпов Г.Г., 1981;
Алексахин Р.М., 1982). Одной из важнейших проблем является радиоэколо гия пресноводных экосистем (Куликов Н.В. 1971;
Куликов Н.В., Молчано ва И.В., 1975;
Трапезников А.В., Трапезникова В.Н., 2006). Более того, ос новные положения современной системы радиационной безопасности пред полагают необходимость учета взаимосвязи человека и окружающей среды для достижения устойчивого развития (International Commission …, 2003;
Pentreath R. J, 2006). Недостаточно изучены эффекты сочетанного воздейст вия радиации и химических поллютантов, которые также поступают в вод ные экосистемы (Поликарпов Г.Г., 2000).
Исследование взаимодействия живых организмов друг с другом и со средой их обитания приобретает особую актуальность в Уральском регионе, так как он испытывает на себе самые разнообразные по генезису радиацион ные воздействия. Северная часть региона находится в зоне влияния Новозе мельского испытательного полигона, средняя – в зоне воздействия производ ственного объединения «Маяк» (ПО «Маяк»), где в 1949-1956 гг. было сбро шено около 3 млн. Ки радионуклидов в р. Течу, в 1957 г. произошла Кыш тымская авария, следствием которой было образование Восточно-Уральского радиоактивного следа, а в 1967 г. произошел радиационный инцидент на оз. Карачай, связанный с ветровой эрозией радиоактивных илов (Итоги изу чения …, 1990;
Заключение комиссии …, 1991;
Никипелов Б.В. и др., 1990;
Christensen G.C. et al., 1997;
Уткин В.И и др., 2000). Кроме того, высокий уровень техногенной нагрузки в Уральском регионе обуславливает значи тельное содержание тяжелых металлов в природных экосистемах, превы шающее ПДК в десятки и сотни раз. Микро- и макроэлементы обладают спо собностью влиять на накопление радионуклидов в отдельных компонентах данных систем (Радиоэкологическое исследование …, 1992).
Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) площадью 23 тыс. км с численностью населения около 300 тыс. человек образовался в пределах Челябинской, Свердловской и Тюменской областей в результате выброса в атмосферу 7,4105 ТБк (20 МКи) радиоактивности (Романов Г.Н. и др., 1990;
Экологические и медицинские последствия…, 2001;
Коготков А.Я., Осипов В.Г., 2002). Загрязнению подверглись различные экосистемы, в том числе и озера данных территорий.
В настоящее время основной вклад в радиоактивное загрязнение терри тории ВУРСа вносят долгоживущие 90Sr и 137Сs. Современный характер за грязнения ВУРСа и его отдельных экосистем обусловлен не только первич ной поверхностной неравномерностью загрязнения территории, но и разно образными физико-химическими и биологическими процессами, опреде ляющими особенности распределения дозообразующих радионуклидов 90Sr и Сs в различных объектах окружающей среды, в том числе в основных ком понентах озерных экосистем. Существенное влияние на распределение 90Sr и Сs в экосистеме могли оказать мероприятия защитного характера, которые проводились на различных этапах в поставарийный период.
По прошествии 50 лет после аварии и формирования ВУРСа встает объ ективная проблема возврата в хозяйственное использование ранее загрязнен ных территорий ВУРСа, включая озерные экосистемы (около 30 озер), что требует комплексного исследования и обоснования возможности их исполь зования в различных целях с позиции радиационной безопасности. Более то го, озера можно рассматривать как модельные системы радиоэкологического благополучия местности (территории), так как в силу присущих им особен ностей они способны аккумулировать радионуклиды.
Целью работы являлось комплексное радиоэкологическое исследование закономерностей миграции, накопления и распределения 90Sr, 137Сs, макро- и микроэлементов по основным компонентам озерных экосистем (почва водо сборных территорий – вода – донные отложения – биота), расположенных на территории ВУРСа в пределах Челябинской области в отдаленном постава рийном периоде.
Основные задачи исследования:
1) оценить влияние гидрологических характеристик озерных экосистем (озера Урускуль, Б. Игиш, М. Игиш, Травяное, Куяныш, Шаблиш, которые находятся от 20 до 80 км от источника взрыва, а также контрольные водоемы Б. Боляш и Мисяш, расположенные вне зоны действия ПО «Маяк») на осо бенности процессов накопления и миграции радионуклидов;
2) исследовать закономерности процессов аккумуляции, распределения и миграции, а также формы нахождения радионуклидов, стабильных макро аналогов и микроэлементов в воде, донных отложениях озерных экосистем и почвах их водосборных территорий;
3) выявить особенности накопления радионуклидов, стабильных макро аналогов и микроэлементов в высшей водной растительности и ихтиофауне;
4) дать математическое описание динамики изменения удельной актив ности 90Sr в воде озер территории ВУРСа и сделать прогностические расчеты удельной активности 90Sr в воде и донных отложениях по 2017 г.;
5) оценить запасы 90Sr и 137Cs в основных компонентах озерных экоси стем для обоснования возможности возврата водоемов Следа в хозяйствен ную деятельность.
Научная новизна Впервые проведено комплексное изучение закономерностей миграции и перераспределения техногенных радионуклидов и микроэлементов в основ ных компонентах естественных озерных биоценозов ВУРСа. Получены но вые данные о радиоэкологическом состоянии оз. М. Игиш.
В работе впервые исследованы состав и структура донных осадков озер Следа и контрольных водоемов, что позволяет реконструировать основные периоды развития озерных экосистем, восстановить этапы антропогенного (техногенного) воздействия, определить направленность происходящих в них изменений. Представлена общая сравнительная характеристика поведения радионуклидов и вскрыты конкретные физико-химические механизмы, регу лирующие подвижность 90Sr, 137Cs в почвах, донных отложениях и доступ ность их высшим водным растениям. Установлено, что подвижность 90Sr и Cs в донных отложениях озер и почвах их водосборных территорий зави сит от содержания органического вещества и форм нахождения радионукли дов в данных компонентах озерных экосистем. Выявлено, что на поведение Sr и 137Cs в грунтах влияет также минерализация водоема, а на миграцию радионуклидов в почве – особенности элементов ландшафта (суперакваль ный или элювиальный).
В естественных условиях изучены процессы накопления 90Sr и 137Cs био той, а также впервые определены референтные высшие водные растения озер ВУРСа, концентрирующие данные радионуклиды.
Показано, что расчет запасов радионуклидов в водных экосистемах яв ляется количественной оценкой барьерной функции гидробиоценозов по от ношению к переносу нуклидов за пределы данной экосистемы. На основе ма тематического описания динамики изменения удельной активности впервые выполнены прогностические расчеты запасов 90Sr в воде и донных отложени ях до 2017 г., что позволяет существенно расширить временной интервал для оценки радиоэкологических изменений гидробиоценозов территории ВУРСа и верифицировать данное математическое описание.
Положения, выносимые на защиту 1. Основные закономерности поведения радионуклидов в водной мас се озерных экосистем обусловлены исходной физико-химической формой радионуклидов выпавшей смеси, начальным уровнем за грязнения, географическим положением водоема относительно ис точника взрыва, минерализацией озера и физико-химическими свойствами донных отложений.
Аккумуляция, распределение и вертикальная миграция 90Sr, 137Cs и микроэлементов в илах пресноводных экосистем замедленного водообмена определяются характером формирования грунтов, фор мами нахождения радионуклидов и тяжелых металлов в донных от ложениях и являются основой прогноза радиоэкологической ситуа ции на период до 2017 г.
2. Процессы аккумуляции, распределения и миграции 90Sr, 137Cs, мик роэлементов в почвах супераквальных и элювиальных элементов ландшафта зависят от удаленности водоема относительно источника взрыва, физико-химических свойств почв (наличия в среде изотоп ных и неизотопных носителей и органического вещества, влажно сти, щелочно-кислотных условий), форм нахождения радионукли дов и тяжелых металлов в почве, особенностей ландшафта водо сборных территорий пресноводных гидробиоценозов.
3. Уровень накопления 90Sr, 137Cs, стабильных макроаналогов и микро элементов высшими водными растениями и ихтиофауной определя ется гидрохимическими особенностями озерной экосистемы, мор фофизиологическими особенностями макрофитов и рыбы. На нако пление 90Sr высшими водными растениями влияют концентрация Са2+ в воде исследованных озер, а также общая минерализация во доема.
Теоретическая значимость Впервые дана комплексная характеристика озерной экосистемы М. Игиш. Выявлено, что гипсометрическое положение водоемов, находя щихся на одинаковом расстоянии от источника взрыва, влияет на содержание Sr и 137Cs в воде озер. Установлено, что миграция радионуклидов в суперак вальных и элювиальных позициях зависит от ландшафтных особенностей во досборов исследованных водоемов. Определены формы нахождения 90Sr, Cs в донных отложениях и почвах водосборной территории, влияющих на миграцию и их доступность биотической компоненте экосистемы.
К установленным референтным высшим водным растениям, аккумули рующим 90Sr, относятся рдест блестящий (Potamogeton lucens), телорез обык новенный (Stratiotes aloides), элодея канадская (Elodea canadensis). Наиболее высокий уровень содержания 137Cs отмечен у водокраса лягушачьего (Hydro charis morsus-ranae) и урути мутовчатой (Myriophyllum verticillatum).
Выявлена обратная зависимость величин коэффициента накопления 90Sr и 137Cs в тушке карася серебряного (Carassius auratus gibelio (Bloch)) от со держания в воде элементов – макроаналогов радионуклидов Са2+ и К+.
Определено, что по содержанию микроэлементов исследованные озера являются фоновыми, техногенное воздействие на них отсутствует.
Проведенные исследования могут служить научной основой для оценки способности пресноводных экосистем замедленного водообмена к самоочи щению, деэвтрофикации и восстановлению структурных характеристик в ус ловиях современной техногенной нагрузки.
Практическая значимость Разработано математическое описание для долгосрочного прогноза по ведения 90Sr в воде озер, которое учитывает динамику изменения удельной активности данного радионуклида с 1957 года. Рассчитаны запасы 90Sr на пе риод до 2017 г. в водной массе и донных отложениях озер ВУРСа. Установ лены современные запасы 90Sr и 137Cs в основных компонентах изученных гидробиоценозов, включая их водосборные территории.
Получены современные комплексные радиоэкологические характери стики озерных экосистем, которые могут служить основой для возврата во доемов в хозяйственный оборот.
Показано, что в настоящее время рыбная ловля и рыборазведение воз можны только на озерах Куяныш и Травяное. По содержанию 90Sr в тушке рыбы этих озер превышение нормы не отмечено.
Выявленные референтные водные растения пресноводных экосистем за медленного водообмена, аккумулирующие 90Sr и 137Cs, могут быть использо ваны в целях биомониторинга гидробиоценозов в качестве маркеров радио активного загрязнения.
Установленные концентрации и формы нахождения тяжелых металлов в воде, донных отложениях и почвах изученных гидробиоценозов используют ся как фоновые при исследовании озер Челябинской области.
Материалы диссертации вошли в соответствующие разделы лекционных курсов радиоэкологии, введения в радиобиологию, химии окружающей сре ды, читаемых студентам старших курсов Челябинского государственного университета и Челябинского государственного педагогического универси тета.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ-Урал 04-05-96-057 (2004 - 2006 гг.), Министерства образования и науки Челябин ской области, областной целевой программы «Развитие инновационной дея тельности в Челябинской области по направлению «Развитие фундаменталь ных научных исследований», 2006 г., № 876.
Апробация результатов диссертации Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуж дались на Региональной научно-практической конференции «ВУРС-45», Озерск, 2002 г.;
конференции по итогам научно-исследовательских работ преподавателей и научных сотрудников ЧГПУ за 2002 - 2006 гг.;
VI регио нальной научно-практической конференции «Проблемы экологии, экологи ческого образования и просвещения в Челябинской области», Челябинск, 18 апреля 2002 г.;
XIII Международном симпозиуме «Международный год воды – 2003», Австрия, 29 марта – 05 апреля 2003 г.;
XV Международном симпозиуме «Медико-экологическая безопасность, реабилитация и защита населения», Италия, 20-27 марта 2004 г.;
Региональной научно-практической конференции «Проблемы географии Урала и сопредельных территорий», Че лябинск, 6-8 апреля 2004 г.;
II международной научно-практической конфе ренции «Теоретическая и экспериментальная химия», Караганда, 16-17 сен тября 2004 г.;
Всероссийской научной конференции «Адаптация биологиче ских систем к естественным и экстремальным факторам среды», Челябинск, 11-15 октября 2004 г.;
Всероссийской научной школе «Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: теория, методика, практика», Киров, 16-18 ноября 2004 г.;
VII региональной научно-практической конфе ренции «Проблемы экологии, экологического образования и просвещения в Челябинской области», Челябинск, 9 декабря 2004 г.;
XI международном экологическом симпозиуме «Урал атомный, Урал промышленный», Екате ринбург, 2005.;
II международной научно-практической конференции «Эко логия и научно-технический прогресс», Пермь, 2005 г.;
Всероссийской кон ференции «Современные аспекты экологии и экологического образования», Казань, 19-23 сентября 2005 г.;
III Международном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие: медико-биологические эффекты», Челябинск, 24-26 октября 2005 г.;
Межрегиональной научно-практической конференции «Экологическая политика в обеспечении устойчивого развития Челябинской области», Челябинск, 7-8 декабря 2005 г.;
V съезде по радиационным иссле дованиям «Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность», Мо сква, 10-14 апреля 2006 г.;
I Международной научно-практической конфе ренции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды», Челябинск, 9-11 октября 2006 г.;
Международной научной конференции «Проблемы биологии, экологии и образования: история и совре менность», Санкт-Петербург, 22-24 мая 2006 г.
Публикации По теме диссертации опубликовано 33 работы, из них 7 статей издано в журналах, рекомендуемых ВАК.
Личный вклад диссертанта в исследования Постановка цели и основных задач диссертационной работы, формиро вание методических подходов, теоретические разработки и практическое приложение выполнены диссертантом самостоятельно. Диссертант принимал непосредственное участие в сборе, обработке и анализе полевых материалов.
Подготовка к печати научных работ, отражающих результаты диссертации, осуществлялась самостоятельно или при участии соавторов.
Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, выво дов, списка использованных источников и 40 приложений. Общий объем диссертации составляет 317 страниц, включая 69 рисунков и 35 таблиц. Спи сок 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 Че лябинской области и 2 контрольных озера (озера сравнения), не подвергшие ся загрязнению в результате аварии 1957 г. По месту расположения к источ нику взрыва водоемы были классифицированы следующим образом: оз. Уру скуль – 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 взры ва. Два фоновых озера, Б. Боляш и Мисяш, находятся в одной лимнологиче ской провинции с исследованными озерами.
Материалом для настоящего исследования служили вода, представите ли 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: или стые сапропели и торфяные грунты (сфагновые). Почвы водосборных терри торий 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 характер но экстремальное состояние экосистем уральских озер, отражающее их годо вое развитие при минимально возможном запасе кислорода зимой и макси мально 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 радиохимиче ский анализ (МУ 2.6.1. 715-98 и МУК 2.6.1. 016-99), определяются необхо димостью полной оценки распределения радионуклидов, а также чувстви тельностью используемых физических и радиохимических способов их оп ределения. Обработка и подготовка к соответствующему анализу отобранных проб производилась по стандартным общепринятым методикам (Сборник ре комендуемых методик…, 1997).
Отбор проб воды проводился с поверхностных (0,2 – 0,5 м от поверхно сти) и придонных горизонтов (0,5 м от дна) батометром Молчанова ГР-18 в трех повторностях на каждую точку: по 20 л на повторность на радиохимиче ский 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 стан дартного гидрологического оборудования, позволяющего получать образцы с ненарушенной стратификацией. Колонки донных отложений на исследован ных озерах отбирались до подстилающих пород, также неоднократно произ водился 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 стратифициро ванных проб использовались коробчатые дночерпатели (в частности, Экма на-Берджи) или цилиндрические гравитационного типа с нижней диафрагмой (Общие закономерности …, 1986;
Дерягин В.В., 1999).
Определение места закладки почвенных разрезов основывалось на ис следовании особенностей ландшафтных катен (Глазовская М.А., 1981) и вы членении в них элювиальных и супераквальных элементов. Почву из почвен ных разрезов вынимали слоями по 1 и 5 см с учетом генетических горизонтов и площади отбора проб до глубины 30 – 65 см, высушивали, растирали и просеи вали 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 погру женные 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 – водо крас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae L.), роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum L.);
к третьей – телорез обыкновенный (Stratiotes aloides L.), рдест блестящий (Potamogeton lucens L.), рдест нитчатый (Pota mogeton filiformis L.), уруть мутовчатая (Myriophyllum verticillatum L.), элодея канадская (Elodea canadensis Michx.);
к четвертой – рдест плавающий (Pota mogeton natans L.), горец земноводный (Persicaria amphibia (L.) S. F. Gray).
Ихтиологическим материалом для настоящей работы служил карась се ребряный (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. Иссле дуемый материал был отобран в трех повторностях. Образцы растений про мывали водой, высушивали при комнатной температуре до постоянной мас сы 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» (Прав дин 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;
Богослов ский Б.Б., 1974). Анализ гидрохимических параметров водоемов осуществ лялся также по стандартным методикам, с учетом предусмотренных руково дящими документами погрешностей (РД 52.24;
Руководство…, 1977;
Алекин О.А., 1973).
-спектро Определение Cs в донных отложениях проводили метрическим методом на полупроводниковых детекторах типа ДГДК-100.
Относительная погрешность измерения не превышала 20 % («Методика вы полнения измерений удельной активности гамма-излучающих …», 2002).
Удельную активность 90Sr и 137Cs в воде («Методика выполнения изме рений удельной активности цезия-137 и стронция-90 в природных …», 2002), в почвенных и донных образцах («Методика выполнения измерений удель ной активности цезия-137 и стронция-90 в почвах …», 2002), в пробах биоло гического и растительного происхождения («Методика выполнения измере ний удельной активности цезия-137 и стронция-90 в пробах …», 2002) опре деляли радиохимическим методом. Определение 90Sr основано на экстракции Y моноизооктилметиловым эфиром фосфоновой кислоты. Анализ 137Cs проводили концентрированием радионуклида на ферроцианиде никеля и вы делении его в виде сурьмяноиодидной соли. Измерение бета-активности вы деленных радионуклидов проводилось на малофоновых установках УМФ-1500 и УМФ-2000. Относительная погрешность измерения не превы шала 20 %.
Определение содержания макро- и микроэлементов производилось на атомно-абсорбционных спектрометрах (ААС) с пламенным и электротерми ческим 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 ме тодика 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. Оп ределение форм нахождения радионуклидов и микроэлементов по Тессье (Tessier A., 1979) состояло из пяти стадий. Анализ форм нахождения радио нуклидов и макро- и микроэлементов в образцах почв по методикам Павлоц кой или Тессье предварялся приготовлением водной вытяжки и определени ем содержания в ней радионуклидов и микроэлементов.
Для определения минерального состава донных отложений был выпол нен рентгенофазовый анализ на дифрактометре ДРОН-2.0 Идентификация основных базальных отражений производилась по международной картотеке рентгеновских данных JСPDS.
Химические свойства почв определялись согласно стандартным методи кам (Аринушкина Е.В., 1970).
Подготовленные пробы анализировались в лицензированных научных центрах (лабораториях), имеющих аттестаты аккредитации.
Статистическая обработка результатов исследования проводилась обще принятыми 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 происхож дение, с отдельными особенностями строения котловин, различающиеся морфометрическими параметрами (табл. 1), условиями формирования гидро химического состава стока с водосборов. Все эти характеристики в совокуп ности 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 от крытости – Шаблиш (табл. 1).
Содержание взвешенных веществ в озерах связано также с морфометри ческим показателем открытости, особенно ярко эта зависимость прослежива ется 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 пла вающей высшей водной растительности.
Таблица Гидрологические характеристики озер ВУРСа Объем Расстоя- Коэффици- Среднее Площадь водной Тип мине ние от ис- ент откры- знач.
Озеро зеркала массы точника тости ионов, рализации (S), км2 (V), млн.
взрыва, км S/Нср г/л м Урускуль 20 5,0 15,0 1,67 3,4 C Na/I М. Игиш 60 0,68 1,8 0,26 0,1 C Ca/I Б. Игиш 60 1,6 3,6 0,6 0,3 C Ca/I Куяныш 80 6,68 15,4 2,9 0,4 C Mg/I Травяное 80 2,6 3,4 2,0 0,44 C Ca,Mg/I Шаблиш 90 38,0 106,0 13,6 0,46 C Mg/I Мисяш * 4,4 11,0 1,76 1,3 С Na,Mg/I Б. Боляш * 0,95 1,7 0,53 0,4 C Mg/I Примечание: * - водоем сравнения, вне зоны ВУРСа В целом ветровое взмучивание для изученных озер нехарактерно, кон центрации взвешенных веществ находятся в пределах 5,0 – 17,5 мг/л.
По величине среднегодовой рН озерной воды исследованные озера под разделяются следующим образом:
• рН 6 –7 (оз. М. Игиш);
• рН 7 – 8 (озера Б. Игиш, Травяное);
• рН 8 – 9,5 (озера Шаблиш, Куяныш, Урускуль, Мисяш, Б. Боляш).
Озера Мисяш и Урускуль имеют слабощелочные солоноватые воды (общая минерализация 1,5 – 4,3 г/л). Значения рН воды озера Б. Игиш и Тра вяное тяготеют к промежуточным значениям. Озеро Травяное – зарастающий водоем с разобщенными плесами, процессы заболачивания отмечены также и на озерах Б. и М. Игиш, что отразилось на величине рН.
По сравнению с периодом 1956 – 1970 гг. (Черняева Л.Е. и др., 1977) в последние годы наблюдается общее распреснение исследованных водоемов, как следствие водных 1999 – 2006 гг.
Исследование современного состояния изученных озер позволяет под разделить водоемы на 3 типа: солоноватые (Урускуль), ультрапресные (впер вые изученный М. Игиш), пресные (Б. Игиш, Куяныш, Травяное, Шаблиш).
Воды данных озер относятся к гидрокарбонатному классу, характерен содо вый (I) тип;
в катионной группе доминирует двухвалентный кальций (Б. Игиш, М. Игиш), двухвалентный магний (Куяныш, Травяное, Шаблиш, Б. Боляш, Мисяш). Все озера, включая фоновые, относятся к эвтрофному ти пу.
Аккумуляция и миграция радионуклидов, микроэлементов в воде и донных отложениях загрязненных озерных экосистем ВУРСа Исследование радиоэкологической ситуации на изученных озерах про водилось через 44-49 лет после аварии и загрязнения озер. К настоящему времени состояние загрязненных водоемов изменилось в результате естест венного распада радионуклидов и перераспределения их по основным ком понентам озерной экосистемы: вода – донные отложения – высшая водная растительность – ихтиофауна. Основную значимость в озерных экосистемах ВУРСа приобрели долгоживущие радионуклиды 90Sr и 137Cs.
Современные значения удельной активности 90Sr и 137Cs в воде озер представлены на рис. 1 и 2.
В качестве уровня фона по Уральскому региону приведены средние ве личины удельной активности 90Sr и 137Cs в воде контрольного оз. Мисяш.
Отмечено, что фоновые значения 90Sr и 137Cs по России, обусловленные их содержанием после глобальных выпадений, практически совпадают со сред ними значениями удельной активности радионуклидов в воде оз. Мисяш.
Удельная активность 90Sr и 137Cs в воде оз. М. Игиш отличается от ана логичных значений для оз. Б. Игиш, хотя их географическое положение от носительно источника выпадений одинаково. Это связано с различным пер воначальным уровнем загрязнения и гипсометрическим положением данных озер (рис. 1 и 2).
Уровень вмешательства (5 Бк/л, НРБ-99) 100 Уровень фона по Уральскому региону Удельная активность, Бк/л (0,07 Бк/л) 0, 0, Урускуль М.Игиш Б.Игиш Куяныш Травяное Шаблиш ближняя зона центральная зона периферийная зона Рис. 1. Средние значения удельной активности Sr в воде озер (2003 – 2005 гг.) в сравнении с фоновыми значениями по Уральскому региону и уровнем вмешательства (НРБ-99) 0, Уровень фона по Уральскому региону (0,04 Бк/л) Удельная активность, Бк/л 0, 0, 0, 0, Урускуль М.Игиш Б.Игиш Куяныш Травяное Шаблиш ближняя зона центральная зона периферийная зона Рис. 2. Средние значения удельной активности 137Cs в воде озер (2003 – 2005 гг.) в сравнении с фоновыми значениями по Уральскому региону и уровнем вмешательства (НРБ-99) По загрязнению тяжелыми металлами исследованные водоемы в на стоящее время можно считать фоновыми.
С учетом ранее полученных данных (Ровинский Ф.Я. и др., 1964;
Мель ников Ю.И. и др., 1964;
Анненкова Л.В. и др., 1964;
Сафронова Н.Г., 1983;
Коготков А.Я. и др., 2002;
Экологические и медицинские.., 2001) проанали зирована динамика изменения удельной активности 90Sr в воде озер со вре мени после аварии 1957 г. Получены экспоненциальные кривые спада актив ности в воде: для оз. Урускуль динамика изменения удельной активности 90Sr описывается суммой трех экспонент, для оз. Б. Игиш, Травяное, Куяныш – суммой двух экспонент. На рис. 3 представлена динамика изменения удель ной активности 90Sr в воде озера Урускуль с 1957 по 2005 гг. Как видно из рис. 3, скорость очищения водной массы данного водоема существенно замедлилась в отдаленный период времени после загрязнения.
Удельная активность Sr, Бк/л 3-экспоненциальная модель 2-экспоненциальная модель измерения расчетная величина 1960 1970 1980 1990 Календарный год Рис. 3. Динамика изменения удельной активности 90Sr в воде оз. Урускуль с 1957 по 2005 гг.
Параметры модели, оцененные на основе измерений, полученных в пе риод 0-30 лет после загрязнения, несколько ниже современных уровней удельной активности 90Sr в воде (Сафронова Н.Г., Воробьева М.И., 1988).
Аналогичная ситуация наблюдается при описании динамики удельной ак тивности 90Sr в воде оз. Урускуль по математической модели, предложенной С.В. Фесенко и др. (2004). Установлено, что в отдаленный период времени после загрязнения выведение 90Sr из воды происходит со скоростью не более 5 % в год, что, возможно, связано с насыщением радионуклидом верхних слоев донных отложений, частичной десорбцией и установлением нового равновесия между водой и грунтами.
Динамика удельной активности 90Sr в воде озер Травяное и Куяныш, расположенных в периферийной зоне ВУРСа, представлена на рис. 4 и 5.
Анализируя спад удельной активности 90Sr в воде изученных озер, мож но выделить несколько временных периодов в процессе их самоочищения. В первоначальный период времени после аварии резкое снижение удельной ак тивности 90Sr в воде связано с началом перераспределения радионуклида ме жду основными компонентами озерной экосистемы: идут процессы осажде ния, активной сорбции донными отложениями, после чего снижение актив ности воды происходит в основном за счет более прочного закрепления ра дионуклида в донных отложениях и вертикальной миграции вглубь по про филю (Сафронова Н.Г., Воробьева М.И., 1988;
Коготков А.Я., Осипов В.Г., 2002;
Фесенко С.В. и др., 2004).
Удельная активность Sr, Бк/л 100 2-экспоненциальная модель измерения расчетное значение 0, 1960 1970 1980 1990 Календарный год Рис. 4. Динамика изменения удельной активности 90Sr в воде оз. Травяное с 1957 по 2005 гг.
Удельная активность Sr, Бк/л 2-экспоненциальная модель 10 измерения расчетное значение 0, 1960 1970 1980 1990 Календарный год Рис. 5. Динамика изменения удельной активности 90Sr в воде оз. Куяныш с 1957 по 2005 гг.
В первые 3-5 лет после аварии снижение удельной активности 90Sr в воде за счет этих процессов, включая радиоактивный распад радионуклида, про исходило с периодом полуочищения, составляющим 0,3-0,9 лет.
В отдаленный период времени наблюдается более медленное самоочи щение воды водоемов, в основном за счет дальнейшей миграции 90Sr вглубь грунтов, установления динамического равновесия между водной массой и илами, продолжающегося радиоактивного распада 90Sr (Коготков А.Я., Оси пов В.Г., 2002), изменения соотношений между подвижными и малоподвиж ными формами, частичной десорбции радионуклида.
Установлено, что на процессы самоочищения влияют, в частности, водность года, распреснение водоемов, общая минерализация, свойства дон ных отложений. В целом период полуочищения воды в отдаленные сроки за счет этих процессов составил 12-17 лет.
Если современная динамика очищения воды сохранится, то в следующие 50 лет следует ожидать лишь трехкратного снижения удельной активности воды оз. Урускуль, а в других непроточных водоемах ВУРСа – от 10 до 30 раз.
По рассчитанным значениям кратности очищения водной массы от 90Sr к 2005 г. (рис. 6) определено, что самая низкая степень очищения (20) наблю дается для оз. Шаблиш, самая высокая (588 и 833) - для озер М. Игиш и Тра вяное соответственно. По 137Cs низкие значения кратности очищения (7 и 18) характерны для водоемов Шаблиш и Куяныш соответственно, высокие (1330) – для оз. Травяное. Отмечено, что высокая кратность очище ния характерна для озер сильной степени эвтрофности, какими являются озе ра М. Игиш и Травяное. Немаловажную роль в оценке кратности очищения играет неопределенность исходных уровней загрязнения озер радионуклида ми.
Sr Cs Кратность очищения воды Урускуль Б. Игиш М. Игиш Куяныш Травяное Шаблиш Рис. 6. Кратность очищения водной массы исследованных озер от 90Sr и 137Cs (2005 г.) Полученные для каждого озера экспоненциальные зависимости сниже ния удельной активности 90Sr в воде от времени после аварии позволили рас считать запасы для любого периода (табл. 2).
Сопоставляя полученные данные, можно отметить хорошую сходимость для реальных и расчетных величин запасов 90Sr, что позволяет использовать предложенное математическое описание динамики изменения удельной ак тивности для прогноза уровня загрязнения радионуклидом водной массы озер (табл. 2).
Таблица Расчетные величины запасов Sr в воде исследованных озер (ГБк) Озеро 1957 1970 2000 2004 108300,0 4798,0 1231,0 1147, Урускуль 939, (108500,0) (2840,0) (1440,0) (1350,0) 3830,0 89,0 22,7 20, Б. Игиш 12, (3830,0) (94,0) (23,0) (19,0) 1326,0 23,0 2,9 2, Травяное 1, (1326,0) (17,6) (2,4) (1,6) 322,0 34,0 4,8 3, Куяныш 1, (322,0) (29,0) (4,0) (4,0) Примечание: в скобках даны величины запасов 90Sr, рассчитанные по из меренным значениям удельной активности с учетом объема водной массы озера Интегральным выражением взаимовлияния лимнических и водосборных процессов является формирование донных отложений (Страхов Н.М., 1993).
Распределение радионуклидов в верхнем 30-см слое донных отложений оз. Урускуль (рис. 7) позволяет выделить горизонт аварии 1957 г. – 12-14 см, что согласуется с литературными данными (Фесенко С.В. и др., 2004).
% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Sr 137Cs Глубина, см Рис. 7. Распределение 90Sr и 137Cs (%) по колонке донных отложений оз. Урускуль (2004 г.) В донных отложениях оз. Урускуль содержание 90Sr и 137Cs в верхнем 30-см слое отражает общее почти для всех озер (кроме Б. Игиш и Травяное) распределение веществ, попавших в озеро при антропогенном воздействии: в верхнем 10-сантиметровом слое сосредоточено до 70 % 90Sr и 137Cs, глубже слоя 17 см содержание радионуклидов составляет доли процента. Незначи тельная доля содержания 90Sr и 137Cs в поверхностных слоях донных отложе ний (на примере илов оз. Б. Игиш) может быть связана с большой степенью обводненности и наличием крупнозернистых иловых агрегатов, обуславли вающих низкую сорбционную способность таких грунтов.
По результатам рентгено-фазового анализа (рис. 8) определено, что по верхностный слой донных отложений этих озер (1-5 см) в основном содер жит минералы кальцит, кварц и не содержит листовых и смешанно-слойных минералов, таких как хлориты, монтмориллониты, иллиты и другие, которые обладают наибольшей сорбционной емкостью к радионуклидам.
кальцит - кварц 4, 3, 3, 2, 2, 1, Рис. 8. Дифрактограмма донных отложений слоя 1-5 см оз. Б. Игиш По вертикальному распределению 90Sr и 137Cs в донных отложениях во доемы можно условно разделить на следующие группы: в первой группе (Б. Игиш, Травяное) около 40 % радионуклидов сосредоточено в верхнем 0-10 см слое илов, тогда как в озерах на периферии Следа (вторая группа) в этом слое (0-10 см) находится от 60 до 90 % от суммарного содержания в ис следованной колонке (рис. 9 и 10).
Sr 137 Cs % 0 5 10 15 20 25 Глубина, см 90 Рис. 9. Распределение Sr и Cs (%) в донных отложениях оз. Травяное (2003-2005 гг.) 30 Sr Cs % 0 5 10 15 20 Глубина, см 90 Рис. 10. Распределение Sr и Cs (%) в донных отложениях оз. Шаблиш (2003-2005 гг.) Возможно, на характер распределения радионуклидов в илах повлияло внесение значительного количества органического вещества (навоза) в озера Травяное и Б. Игиш в ранний поставарийный период. При этом большое зна чение приобрело его биолого-экологическое воздействие гипертрофного ха рактера, вызвавшее интенсивное размножение фито-, зоо- и бактериопланк тона с последующим угнетением и частичным вымиранием нектона и мак рофитов. Резко изменившийся трофический статус способствовал интенси фикации осадконакопления, а также связыванию 90Sr и 137Cs в илах в мало подвижной форме. Это обусловило активизацию процессов самоочищения, что привело к значительному накоплению радионуклидов около горизонта аварии. Постепенный возврат озерной экосистемы к первоначальному тро фическому состоянию обусловил уменьшение интенсивности самоочищения и захоронения 90Sr и 137Cs в донных отложениях.
Установлено, что основная часть 90Sr в илах оз. Урускуль (рис. 11) свя зана с гидроксидами железа и марганца и органической частью грунтов (45 и 37 % соответственно). Малая доля 90Sr (7 %) содержится в обменной форме и в виде нерастворимого остатка. Формы нахождения 137Cs в донных отложениях иные, чем у 90Sr: основная часть (88 %) связана с нерастворимым остатком. Исследование форм нахождения 90Sr в донных отложениях оз. Б. Игиш показало аналогичное распределение по фракциям с грунтами оз. Урускуль и повышенную долю подвижных форм 137Cs в оз. Б. Игиш (рис. 11).
100 100 137Cs Sr % % 0, Урускуль М. Игиш Б.Игиш Урускуль М. Игиш Б.Игиш Обменная Карбонатная Оксиды, гидроксиды Fe и Mn Органическая Необменная Рис. 11. Распределение физико-химических форм 90Sr и 137Cs в донных отложениях озер Урускуль, Б. и М. Игиш (%) Исследование форм нахождения 90Sr в донных отложениях двух рядом расположенных озер Б. Игиш и М. Игиш показало, что значительная часть данного радионуклида (до 85 %) связана с гидроксидами железа и марганца и с органической фракцией грунтов Б. Игиша (рис. 11).
Основная часть 90Sr (42 %) в донных отложениях оз. М. Игиш находится в обменной форме (рис. 11). Преобладающая обменная форма 90Sr особенно активно мигрирует к поверхностным слоям грунтов данного озера (вероятно, под влиянием биоты). Связь 137Cs с нерастворимой фазой обуславливает его одинаково малую миграционную способность в донных отложениях как оз. М. Игиш, так и Б. Игиш. Это отражается в накоплении значительной час ти радионуклида в слое 10-14 см. Таким образом, формы нахождения и вер тикальное распределение 90Sr и 137Cs в донных отложениях двух рядом рас положенных озер Б. и М. Игиш зависят как от состава воды (солоноватое и ультрапресное соответственно), так и от структуры грунтов.
Для озер периферийной зоны ВУРСа (Куяныш, Травяное, Шаблиш) формы нахождения 90Sr в верхних слоях донных отложений представлены на рис. 12. Можно отметить, что в этих озерах большая часть 90Sr сорбирована оксидами и гидроксидами марганца и железа (от 48 до 62 %), а также органи ческой частью илов (25 – 32 %). В обменной и карбонатной формах (подвиж ная форма) находится от 6 до 15 % радионуклида.
100 Обменная Карбонатная Оксиды, гидроксиды Fe и Mn Органическая Необменная % Куяныш Шаблиш Травяное Рис. 12. Распределение физико-химических форм 90Sr в донных отложениях озер Куяныш, Шаблиш, Травяное (%) Поскольку «поведение» 90Sr и 137Cs в водоеме в значительной мере зави сит от содержания в среде их неизотопных макроносителей – соответственно кальция и калия, были оценены степени смещения накопления радионуклида относительно его стабильного макроаналога с помощью коэффициента дис криминации – Кд (табл. 3).
Таблица Значения Кд Са/90Sr в донных отложениях озер (глубина до 30 см) Озеро Урускуль Б. Игиш М. Игиш Куяныш Кд Са/90Sr 0,42 0,95 5,5 9, В некоторых грунтах (торфяный грунт и сапропели) Кд для пары Са/90Sr составляет меньше единицы. Следовательно, в этих условиях 90Sr переходит из водной среды в грунт в относительно большем количестве по сравнению с кальцием. В остальных грунтах Кд больше единицы, что свидетельствует о более слабом переходе 90Sr из водной среды относительно кальция.
Отмечено равномерное распределение значений содержания тяжелых металлов по колонке, что позволяет исключить антропогенное влияние на илы. Для таких биофильных металлов, какими являются Fe и Mn, характерно значительное (до 700-1000 мг/кг) содержание в первых 3 см донных отложе ний. В основном это те металлы, что включены в круговорот веществ и энер гии озерной экосистемы.
Представленные материалы позволяют сделать вывод, что в первона чальный период времени после аварии наблюдалось активное перераспреде ление радионуклида между основными компонентами озерной экосистемы за счет процессов осаждения, сорбции донными отложениями. Поэтому первые годы после аварии характеризовались максимальным снижением удельной активности 90Sr в воде. Отдаленный период времени отличается более мед ленным самоочищением воды. Это в основном связано с дальнейшей мигра цией 90Sr вглубь грунтов, изменением соотношений между подвижными и малоподвижными формами, частичной десорбцией радионуклида, продол жающимся радиоактивным распадом 90Sr. Кроме того, на механизмы очище ния оказывают влияние водность года, распреснение водоемов, общая мине рализация, свойства донных отложений.
Особенности вертикальной миграции радионуклидов в донных отложе ниях озер обусловлены различием форм их нахождения, первоначальным уровнем загрязнения, составом воды и сорбционной способностью осадков, выстилающих дно водоема.
Накопление и распределение 90Sr, 137Cs, стабильных макроаналогов и микроэлементов в биоте на современном этапе развития озерных эко систем Исследованные озера располагаются в лесостепной зоне Среднего Урала и для них характерна однотипная форма зарастания водоемов – от макси мального его развития у побережий с постепенным уменьшением биомассы в средней части акватории и, как правило, до полного отсутствия высших вод ных растений в центральной части водоема.
Максимальные значения удельной активности 90Sr на исследованных озерах были обнаружены у представителей видов рдест блестящий и телорез обыкновенный (рис. 13). Исключения составляют озера М. Игиш, где нако пителем 90Sr является водокрас лягушачий, второе место по уровню накопле ния занимает телорез обыкновенный (рис. 14);
Куяныш (преимущественный концентратор 90Sr – элодея канадская, второе место также занимает телорез обыкновенный);
Шаблиш (накопитель 90Sr – элодея канадская, на втором месте – рдест блестящий).
Sr Водокрас лягушачий Cs Горец земноводный Рдест блестящий Рдест плавающий Рогоз узколистный Рогоз широколистный Роголистник погруженный Телорез обыкновенный Тростник обыкновенный Уруть мутовчатая Элодея канадская 1 10 100 1000 Удельная активность, Бк/кг сухой массы Рис. 13. Значения удельной активности 90Sr и 37Cs в макрофитах оз. Б. Игиш Водокрас лягушачий Горец земноводный Рдест блестящий Рдест плавающий Sr Cs Рогоз узколистный Рогоз широколистный Рогоз обыкновенный Тростник обыкновенный Элодея канадская 1 10 100 1000 Удельная активность, Бк/кг сухой массы Рис. 14. Значения удельной активности 90Sr и 37Cs в макрофитах оз. М. Игиш Высокий уровень содержания 137Cs встречается среди представителей видов водокрас лягушачий, уруть мутовчатая, элодея канадская, горец зем новодный, рдест плавающий, роголистник погруженный и телорез обыкно венный (рис. 13 и 14).
На рис. 15 даны значения коэффициента накопления (КН) 90Sr и 137Cs макрофитов на примере оз. Травяное. При невысоком содержании 137Cs в во де исследованных озер значения КН 137Cs и 90Sr высшими водными расте ниями – величины одного порядка (за исключением рдеста блестящего).
Водокрас лягушачий Рдест блестящий Рдест плавающий 90 Sr Рогоз узколистный 137 Cs Рогоз широколистный Роголистник погруженный Телорез обыкновенный Тростник обыкновенный Уруть мутовчатая Элодея канадская 1 10 100 1000 КН Рис. 15. Значения КН 90Sr и 137Cs для видов ВВР оз. Травяное Вероятно, это связано с принадлежностью изученных высших водных расте ний к калийфильным видам, с преимущественным концентрированием ана лога калия – цезия вследствие избирательного минерального питания.
Результаты исследования позволили выявить виды, являющиеся ярко выраженными накопителями 90Sr и 137Cs, которые можно рассматривать в ка честве референтных (индикаторов загрязнения радионуклидами) при органи зации биомониторинга. Наибольшие значения КН 90Sr отмечены у предста вителей видов рдест блестящий и телорез обыкновенный. Наибольшие зна чения КН 137Cs отмечены у представителей видов водокрас лягушачий, горец земноводный.
Колебания величин коэффициента накопления 90Sr для макрофитов свя заны с концентрацией Ca2+ в воде исследованных озер. Так, более низкая концентрация Ca2+ в воде оз. М. Игиш (10,9 мг/л), по сравнению с оз. Б. Игиш (42 мг/л), обуславливает высокие (на порядок выше) значения КН 90Sr в выс ших водных растениях этого водоема (рис. 16).
КН 90Sr КН 90Sr Са 2+ Минерализация воды, мг/л С, мг/л С, мг/л КН;
КН;
Б. Игиш М. Игиш Урускуль М. Игиш Куяныш Рис. 16. Влияние гидрохимических параметров водоема на коэффициент накопления 90Sr тростником обыкновенным На коэффициент накопления радионуклидов влияет общая минерализа ция водоема. Например, для группы озер Урускуль, М. Игиш и Куяныш, от носящихся к солоноватым, ультрапресным и нормально пресным водоемам соответственно, величины КН 90Sr для тростника обыкновенного различают ся в 3 раза (Урускуль – Куяныш) и в 9 раз (Урускуль – М. Игиш) (рис. 16).
Количество 90Sr, которое удерживается макрофитами в вегетационный период во всех исследованных растениях, а также запасы радионуклида в донных отложениях и в воде представлены в табл. 4.
Таблица Распределение суммарного запаса (%) Sr в воде, донных отложениях и макрофитах озер (вегетационный период, 2005 г.) Озеро Вода Донные отложения Макрофиты Урускуль 25,5 73,7 0, Б. Игиш 10,2 76,4 13, М. Игиш 8,2 47,6 44, Травяное 1,7 81,3 17, Показано, что донные отложения содержат наибольшее количество 90Sr.
Макрофиты оз. Травяное накапливают значительную долю радионуклида по сравнению с озерами Урускуль и Б. Игиш. В донных отложениях этих озер содержание 90Sr практически одинаково, тогда как в воде оз. Травяное акку мулируется незначительная доля радионуклида в отличие от других водо емов. Это связано с высокой степенью эвтрофности оз. Травяное. В оз. М. Игиш распределение радионуклидов между илами и растениями прак тически одинаковое: водоем ультрапресный.
В совокупности гидробионтов рыбы являются наиболее радиочувстви тельным звеном (Nelson D.J., 1967;
Chipman W.A., 1972). В связи с этим не обходимо было выяснить зависимость величины накопления радионуклидов рыбой от общей радиоэкологической ситуации в исследованных водных эко системах и выявить водоемы, которые характеризуются высоким уровнем радиоактивного загрязнения рыбы.
Значения средней удельной активности 90Sr и 137Cs в тушке рыб на при мере карася серебряного приведены на рис. 17. При анализе результатов оп ределения морфометрических параметров карася серебряного исследованных водоемов аномалий внешнего строения (фенодевиантов) не отмечено. Уста новлено уменьшение значений удельной активности радионуклидов в тушке карася серебряного от дистальной к периферийной зоне Следа.
1e+ Sr 137 Cs Удельная активность, Бк/кг 1e+ 1e+ 1e+ 1e+ 1e+ 1e- Урускуль Б.Игиш М.Игиш Куяныш Травяное Рис. 17. Значения средней удельной активности 90Sr и 137Cs (Бк/кг сырой массы) в тушке карася серебряного Показано, что для карася серебряного КН 90Sr является видоспецифич ной величиной и мало зависит от колебаний содержания радионуклида в воде водоема (рис. 18).
Озера, имеющие сходные значения минерализации (Б. Игиш, Куяныш), характеризуются близкими величинами КН 90Sr макрофитов и ихтиофауны.
На оз. М. Игиш, относящемся к ультрапресным водоемам, процессы погло щения элементов-аналогов кальция, в том числе и 90Sr (значение КН в 6 раз выше, чем для других водоемов), протекают более интенсивно.
По радиоэкологическим оценкам (Марей А.Н. и др., 1980;
Бакунов Н.А.
и др., 1999), водоемы с малой минерализацией вод и низким содержанием в них кальция характеризуются высоким уровнем накопления 90Sr. Так, в диа пазоне исследованных концентраций радионуклидов в воде рассматриваемых водоемов (рис. 18) отмечена обратная зависимость величин коэффициента накопления 90Sr и 137Cs в тушке карася серебряного от содержания в воде элементов – макроаналогов радионуклидов (коэффициент корреляции Спир мена для пары 90Sr – Са2+ равен - 0,5;
а для пары 137Cs – К+ составляет - 0,6, р 0,05).
КН 137Cs КН 90Sr К +, мг/л Ca 2+, мг/л КН;
С, мг/л КН;
С, мг/л Урускуль Б.Игиш М.Игиш Куяныш Травяное Урускуль Б.Игиш М.Игиш Куяныш Травяное 2+ + Рис. 18. Влияние содержания в воде макроэлементов – аналогов (Са, К ) на величины коэффициента накопления 90Sr и 137Cs карасем серебряным (тушка, расчет на сырой вес) Рассчитанные значения коэффициента дискриминации радионуклидов элементами – аналогами при поступлении их из воды в ткани рыб свидетель ствуют о преимущественном поглощении рыбами в озерах Урускуль, Б. Игиш, М. Игиш, Куяныш, Травяное кальция и калия (среднее значение Кд Са – 90Sr составляет 3,48 ± 0,47;
Кд K – 137Cs составляет 6,94 ± 1,01).
Содержание радионуклидов в тушке, мышцах и кости карася серебряно го оценивалось, исходя из норм СанПиН (1999). Допустимый уровень содер жания 90Sr для рыбной продукции составляет 100 Бк/кг сырой массы, Cs – 130 Бк/кг сырой массы. Допустимые уровни содержания 90Sr и 137Cs в пищевых продуктах обеспечивают непревышение предела дозы (ПД) 1мЗв и предела годового поступления (ПГП) при условии, что суточное поступление Sr с пищей не превышает 100 Бк/сут, а 137Cs – 210 Бк/сут. Для 90Sr и 137Cs было определено значение отношения (А/Н), где А – удельная активность радионуклида в тушке, мышцах, кости рыбы, Н – нормативное значение. Ры ба годна к употреблению в пищу, если сумма (А/Н) содержащихся в тушке, мышцах, кости рыбы радионуклидов 1 (Смагин А.И. и др., 2002). Результа ты определения относительных уровней загрязнения рыбы приведены в табл. 5.
Таблица Значение отношения удельной активности Sr в карасе серебряном к допустимому уровню содержания (по СанПиН-99) Урускуль Б. Игиш М. Игиш Куяныш Травяное Тушка 107,40 5,80 3,43 0,42 0, Мышцы 40,70 1,10 1,34 0,10 0, Кость 501,50 21,90 8,63 1,92 1, На исследованных водоемах ВУРСа рыбная ловля и рыборазведение в настоящее время возможны только на озерах Куяныш и Травяное. По содер жанию 90Sr в тушке превышение нормы для рыбы в этих озерах не отмечено.
Итак, радиоэкологическая роль гидробионтов различных трофических уровней состоит в том, что, с одной стороны, депонирование и перевод ра дионуклидов ими из растворимого состояния в нерастворимое приводит к очистке воды, а с другой – накопление радионуклидов в гидробионтах, осо бенно в рыбе, служит источником их поступления к человеку. В связи с этим высшие водные растения и представители ихтиофауны являются важным звеном при осуществлении радиоэкологического мониторинга.
Особенности распределения радионуклидов 90Sr, 137Cs и микроэле ментов почвами водосборных территорий на современном этапе разви тия озерных экосистем ВУРСа Важную роль в процессах аккумуляции, распределения и миграции ра дионуклидов в гидробиоценозах играют почвы водосборных территорий.
Для элювиальных элементов ландшафтов водосборных территорий ис следованных озер характерен непромывной или периодически промывной режим. Такие условия могут быть приравнены к плакорам, вынос веществ с которых (в том числе 90Sr и 137Cs) затруднен.
Повышенное содержание 90Sr и 137Cs наблюдается в слоях до 6-10 см от поверхности, которые соответствуют слоям наибольшей активности почвен ной биоты и наибольшей концентрации гумуса в элювиальных элементах ландшафта (рис. 19). Отмечено, что для оз. Урускуль в слое 0-10 см содер жится 77 % 90Sr и 95 % 137Cs, для почв водораздела между озерами Б. Игиш – М. Игиш содержание 90Sr в данном слое составляет 72 %, 137Cs – 85 %, для почв элювиального элемента ландшафта оз. Куяныш содержание 90Sr – 80 %, Cs – 82 %.
90Sr, 137Cs, % % 0 20 40 60 0 10 20 30 Глубина, см Глубина, см Урускуль Урускуль Б. Игиш - М. Игиш Б. Игиш - М. Игиш Куяныш Куяныш Рис. 19. Распределение (%) 90Sr и 137Cs в почве элювиальных ландшафтных элементов водосборов некоторых озер ВУРСа (2004 г.) Выявленные закономерности распределения и аккумуляции радионуклидов в почвах элювиальных ландшафтных позиций можно считать типичными для однократного импактного загрязнения: максимум концентрации радионукли дов выражен в гумусированных горизонтах, вглубь, к материнской породе (горизонту С) происходит снижение на один или несколько порядков вели чины.
Для супераквальных элементов ландшафта водосборов исследованных озер характерно повышенное увлажнение. Их почвы имеют более высокий процент гумуса, нежели почвы элювиальных территорий. Сочетание про мывного и выпотного режима увлажнения не только влияет на характер рас пределения радионуклидов по глубине, но и создает возможность их вымы вания. Практически во всех почвенных элементах ландшафта наблюдается повышенное содержание 90Sr элювиальных позиций ландшафта по сравне нию с супераквальными (табл. 6). Анализ характера распределения радио нуклидов по профилю почвенных разрезов супераквальных позиций ланд шафта водосборов озер показал, что пик максимального содержания 90Sr приходится на гумусовые горизонты почв, преимущественно на А1 (рис. 20).
Таблица Значения плотности загрязнения участков почв водосборных территорий исследованных озер в слое 0-20 см, кБк/м2 (2005 г.) Почвы супераквальных позиций Почвы элювиальных позиций ландшафта ландшафта Озеро 90 137 90 Sr Cs Sr Cs Урускуль 810,0±40,5 99,0±5,9 2299,1±114,9 69,2±4, Б. Игиш 51,0±2,5 8,8±0, 133,0±6,7 8,3±0, М. Игиш 86,6±4,4 10,6±0, Куяныш 2,3±0,1 2,8±0,6 4,3±0,2 4,6±0, Травяное 14,7±0,7 1,1±0,1 69,6±3,5 5,2±0, Шаблиш 8,6±0,4 2,9±0,2 36,8±1,8 5,1±0, Б.Боляш** н/о* н/о 0,02 ± 0,01 0,04 ± 0, Мисяш** 0,07 ± 0,02 0,03 ± 0,01 н/о н/о Примечание: *н/о – не определено;
** - фоновые (контрольные) озера Установлено, что в почвах супераквальных позиций ландшафта ближней зо ны Следа 90Sr сосредоточен в верхнем 10-сантиметровом слое (85 %).
Для аналогичных позиций почв дальней зоны наблюдается большее проникновение 90Sr по профилю: более 80 % радионуклида находится в слое 0-20 см (рис. 20).
% % 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 0 Глубина, см Глубина, см Урускуль Куяныш Б. Игиш Травяное М. Игиш Шаблиш Рис. 20. Распределение (%) 90Sr в почве супераквальных ландшафтных позиций (2004 г.) Распределение радионуклидов в почве зависит от многих факторов, в ча стности, от их физико-химических форм. В качестве примера рассмотрены физико-химические формы нахождения 90Sr и 137Cs в почвах супераквальных ландшафтных позиций водосборов озер Б. Игиш, М. Игиш и Урускуль (рис. 21). В почвах водосборной территории оз. Урускуль 90Sr находится в обменной форме в большем количестве (около 80 %), чем аналогичная форма для почв оз. Б. Игиш (59 %). В почвах оз. М. Игиш обменная форма 90Sr со ставляет 74 %. Изучение форм нахождения 137Cs показало, что значительная часть данного радионуклида находится в составе нерастворимого остатка (95 % для оз. Б. Игиш, 75 % для оз. Урускуль), а для оз. М. Игиш в составе органической фракции (59 %).
% У р у с к у л ь Б.И г и ш М.И г и ш У р у с к у л ь Б.И г и ш М.И г и ш 90S r 137C s В одорастворим ая О бм енная К арбонатная О кси д ы, ги д ро кси д ы F e, M n О рганическая Н еобм енная Рис. 21. Формы нахождения радионуклидов 90Sr и 137Cs в почвах супераквальной ландшафтной позиции водосбора озер Урускуль, Б. Игиш и М. Игиш Определено, что величина соотношения 90Sr/137Cs в воде, донных отло жениях, почве супераквальных и элювиальных элементов ландшафта водо сборных территорий исследованных озерных экосистем снижается по мере удаления от источника взрыва (табл. 7). Это обусловлено обогащением вы павшей смеси 137Cs в результате фракционирования, дополнительным пере носом радионуклида с оз. Карачай в 1967 г., физико-химическими свойства ми радионуклидов, а также особенностями самоочищения рассматриваемых озер ВУРСа.
Рассчитанные значения соотношения 90Sr/137Cs практически одного по рядка для почв и донных отложений исследованных озер. Исключение со ставляет оз. М. Игиш, в котором 90Sr/137Cs в донных грунтах находится в пре делах 1-2, а, например, в почве супераквальной позиции – 18,9±4,4. Плот ность загрязнения донных отложений оз. М. Игиша не превышает 7,4 кБк/м2, что совпадает с аналогичными величинами в озерах Куяныш и Шаблиш. Та ким образом, первоначальный уровень загрязнения данного водоема был не большим, кроме того, оз. М. Игиш – ультрапресное озеро. Исключение со ставляет также оз. Травяное, что связано с его большой эвтрофностью.
Таблица 90 Соотношение Sr/ Cs в воде, илах и почве водосборных территорий Почва Донные Озеро Вода супераквальная элювиальная отложения позиция позиция Урускуль 321,9±48,2 31,0±3,7 43,8±27,1 110,8±43, Б. Игиш 152,5±22,8 10,0±1,9 7,9±0, 28,1±5, М. Игиш 25,5±3,6 1,5±0,2 18,9±4, Куяныш 6,5±0,9 1,5±0,2 0,9±0,1 1,6±0, Травяное 48,0±6,7 7,0±0,8 17,5±5,9 17,6±4, Шаблиш 11,0±2,0 1,5±0,2 3,3±0,6 12,0±2, Исследованные почвы по содержанию тяжелых металлов не относятся к токсичным. По результатам определения форм нахождения меди, цинка и кадмия в супераквальных элементах ландшафта водосборов озер Урускуль, Б. Игиш и Шаблиш выявлено, что данные металлы играют незначительную роль в техногенном загрязнении территории.
На основе данного исследования определено, что практически во всех почвенных элементах ландшафта (за исключением территории водосбора оз. Травяное), наблюдается большее обогащение 90Sr элювиальных позиций ландшафта по сравнению с супераквальными.
ВЫВОДЫ Общие закономерности процессов миграции и аккумуляции 90Sr и 1.
Cs в исследованных озерных экосистемах ВУРСа (Урускуль, Б. Игиш, М. Игиш, Куяныш, Травяное, Шаблиш) определяются гид рологическими особенностями исследованных гидробиоценозов:
геоморфологическими особенностями котловин озер и водосборной территории;
гипсометрическим положением;
соотношением площа дей зеркала озера и водосбора;
минерализацией водной массы;
сте пенью трофности водоема;
физико-химическими свойствами и фор мами нахождения радионуклидов.
Зависимость снижения удельной активности 90Sr в воде со времени 2.
после аварии 1957 г. носит экспоненциальный характер. Период по луочищения воды в отдаленный поставарийный период составил 12-17 лет. Кратность очищения воды от 90Sr для оз. Шаблиш с 1957 по 2005 гг. составила 20, для озер М. Игиш и Травяное – 588 и 833. Величина кратности очищения по 137Cs для озер Шаблиш, Куяныш и Травяное – 7, 18 и 1330. Высокие значения кратности очищения установлены для водоемов сильной степени эвтрофности, какими являются озера Травяное и М. Игиш. Немаловажную роль играет также неопределенность исходных уровней загрязнения 90Sr и 137Cs воды озерных экосистем.
3. Плотность загрязнения донных отложений позволяет подразделить исследованные водоемы на две группы: озера со средней плотно стью по 90Sr 60 кБк/м2 (1,5 Ки/км2) и озера со средней плотностью загрязнения 90Sr 7 кБк/м2 (0,2 Ки/км2). Плотность загрязнения дон ных отложений 137Cs в данных озерах практически одинакова и не превышает 7 кБк/м2 (0,2 Ки/км2).
В верхнем слое илов (0-10 см) озер Б. Игиш, Травяное сосредоточе но около 40 % радионуклидов, тогда как в водоемах Шаблиш и Куя ныш в том же слое находится от 60 до 90 % суммарной активности в исследованной колонке, что обусловлено внесением органического вещества в ранний поставарийный период (Б. Игиш, Травяное), а также различными соотношениями форм нахождения 90Sr и 137Cs.
4. Низкое содержание микроэлементов (Fe, Ni, Cd, Pb, Mn, Co, Cu, Zn) в водной массе и донных отложениях исследованных озер, включая контрольные водоемы, свидетельствует об отсутствии антропоген ного загрязнения этими элементами.
Соотношение 90Sr/137Cs в воде, донных отложениях и почвах водо 5.
сборных территорий уменьшается с увеличением расстояния от мес та взрыва, что обусловлено обогащением выпавшей смеси 137Cs по мере удаления от источника взрыва, дополнительным переносом ра дионуклида с оз. Карачай в 1967 г., физико-химическими формами радионуклидов, а также особенностями самоочищения исследован ных озер ВУРСа.
Максимальные значения удельной активности и КН 90Sr характерны 6.
для рдеста блестящего и телореза обыкновенного большинства ис следованных озер. Высокий уровень содержания 137Cs отмечен у во докраса лягушачьего (106±16 Бк/кг сухого веса) и урути мутовчатой (108±16 Бк/кг сухого веса). Наибольшие значения КН 137Cs выявле ны у водокраса лягушачьего и горца земноводного, что позволяет рассматривать их в качестве референтных при организации радиа ционного биомониторинга.
7. Выявлено, что озера, характеризующиеся сходными значениями минерализации (Б. Игиш, Куяныш), обладают близкими величинами КН 90Sr макрофитов и ихтиофауны. На оз. М. Игиш, относящемся к ультрапресным водоемам, интенсифицируются процессы поглоще ния элементов-аналогов кальция, в том числе 90Sr. Выявлено обрат ное влияние содержания в воде элементов – макроаналогов (Са2+ и К+) на величины коэффициента накопления 90Sr и 137Cs в тушке ка рася серебряного.
Установлено, что 90Sr и 137Cs в почвенных разрезах сосредоточены в 8.
основном в слое 0-10 см от поверхности, который соответствует наибольшей активности почвенной биоты и наибольшей концентра ции гумуса в элювиальных элементах ландшафта водосборных тер риторий исследованных озер.
В почвенных элементах ландшафта наблюдается большее обогаще ние 90Sr участков элювиальных позиций по сравнению с суперак вальными.
Определено, что обменные формы 90Sr в супераквальных позициях водосборных территорий озер Урускуль, Б. Игиш и М. Игиш со ставляют 60-80 %, тогда как значительное количество 137Cs (75-95 %) находится в прочносвязанной форме.
Определены современные запасы 90Sr и 137Cs в основных компонен 9.
тах изученных озерных экосистем ВУРСа в пределах Челябинской области. Показано, что наибольшее количество радионуклидов со держится в донных отложениях водоемов, кроме озер Травяное и М. Игиш. Водные растения оз. Травяное накапливают значительное количество радионуклидов, так как данный водоем является озером сильной степени эвтрофности. Современные запасы 90Sr и 137Cs в илах и макрофитах ультрапресного оз. М. Игиш практически одина ковые.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ 1. Левина С.Г., Попова И.Я., Захаров С.Г., Удачин В.Н., Шибкова Д.З., Трапезников А.В., Дерягин В.В., Трапезникова В.Н. Гидрохи мические особенности распределения 90Sr и 137Cs в озерных геосис темах осевой части Восточно-Уральского радиоактивного следа // Российский химический журнал (Журнал российского химического общества им. Д.И. Менделеева). – 2004. – т.XLVIII. – № 2. – С. 94 – 98.
2. Левина С.Г., Попова И.Я., Захаров С.Г., Дерягин В.В., Шибкова Д.З. Современное радиационное состояние экосистемы озера Большой Игиш, расположенного на осевой части Восточно Уральского радиоактивного следа // Радиационная биология. Радио экология. – 2005. – т.45. – № 1. – С. 96 – 99.
3. Левина С.Г., Земерова З.П. Распределение радионуклидов по основ ным компонентам пресноводных экосистем // Вестник ЧГПУ. Серия 4.
Естественные науки. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ. – 2005. – №7. – С. 31 – 66.
4. Левина С.Г., Шибкова Д.З., Дерягин В.В., Захаров С.Г., Попова И.Я. Современное радиоэкологическое состояние озера Ма лый Игиш, расположенного на осевой части Восточно-Уральского радиоактивного следа // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2006. – т. 46. – № 1. – С. 111 – 116.
5. Левина С.Г., Земерова З.П., Шибкова Д.З., Дерягин В.В., Попова И.Я. 90Sr и 137Cs в высших водных растениях некоторых водо емов Восточно-Уральского радиоактивного следа: видоспецифичность концентрирования // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2006.
– т. 46. – №5. – С. 597 – 604.
6. Дерягин В.В., Левина С.Г., Шибкова Д.З., Попова И.Я., Захаров С.Г. Особенности миграции и формы нахождения 90Sr и Cs в донных отложениях некоторых озерных экосистем Восточно Уральского радиоактивного следа // Радиационная биология. Радио экология. – 2006. – т. 46. – №5. – С. 533 – 539.
7. Левина С.Г., Аклеев А.В., Дерягин В.В., Попова И.Я., Лихачев С.Ф., Шибкова Д.З., Захаров С.Г., Сутягин А.А., Корман Г.Г. Со держание и распределение долгоживущих радионуклидов в донных отложениях озер Большой и Малый Игиш, расположенных в сред ней части ВУРСа // Вопросы радиационной безопасности. – 2007. – Спец. выпуск. – С. 20-31.
Статьи в других научных журналах и сборниках 8. Zakharov S.G., Zemerova Z.P., Levina S.G., Deryagin V.V., Shibkova D.Z. Components of the East-Ural radioactive trace // South Russian Bulletin of geology, geography and global energy/ Scientific and technical journal. – 2004. – №3 (9). – vol. 2. – Р. 231 – 234.
9. Левина С.Г., Шибкова Д.З., Земерова З.П., Дерягин В.В., Попова И.Я. Состояние компонентов биоты озер Восточно Уральского радиоактивного следа (на примере озер М. Игиш, Б. Игиш и Куяныш) // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин. – Екатеринбург. – 2006. – Вып.8. – С. 309 – 323.
10. Левина С.Г., Попова И.Я., Захаров С.Г., Удачин В.Н., Дерягин В.В.
Радиоэкологические и гидрохимические аспекты поведения искус ственных радионуклидов в водных экосистемах на примере озер Восточно-Уральского радиоактивного следа (озера Урускуль, Б. Игиш, Б. Сунгуль) // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин.– Екатеринбург. – 2005. – Вып. 6. – С. 375 – 392.
11. Захаров С.Г., Дерягин В.В., Левина С.Г. Формирование гидрохими ческого режима озер переходной зоны Зауральского пенеплена Среднего Урала (на примере озер Травяное, Червяное, Б. Сунгуль) // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин. – Екатерин бург. – 2005. – Вып.7. – С. 332 – 344.
12. Костюченко В.А., Голдырев С.Б., Попова И.Я., Перемыслова Л.М., Аклеев А.В., Пряхин Е.А., Дерябина Л.В., Левина С.Г. Радиоэколо гическое состояние озер, расположенных на периферии Восточно Уральского радиоактивного следа // Вопросы радиационной безо пасности, ВУРС-45. – Озерск. – 2002. – С. 39 – 49.
13. Захаров С.Г., Дерягин В.В., Левина С.Г. Пространственное распре деление радионуклидов аварии 1957 г. в компонентах озерных гео систем Восточно-Уральского радиоактивного следа // Геоэкология и природопользование / Труды XII съезда Русского географического общества. – СПб. – Т.4. – 2005. – С. 193 – 197.
Материалы научных конференций 14. Левина С.Г., Захаров С.Г., Дерягин В.В., Аклеев А.В., Шибкова Д.З. Современное радиоэкологическое состояние некото рых озер ВУРСа Среднего Урала // XIII Международный симпозиум «Международный год воды-2003» (Австрия, 29 марта – 05 апреля 2003 г.): Тезисы докладов. – М. – 2003. – С.116 – 119.
15. Левина С.Г., Захаров С.Г., Дерягин В.В., Шибкова Д.З. Медико экологические аспекты хозяйственного использования озер, под вергшихся радиоактивному загрязнению // Медико-экологическая безопасность, реабилитация и защита населения (XV Международ ный симпозиум, Италия 20-27 марта 2004 г.). Тезисы докладов. – М.:
Комитет по экологии Гос. Думы РФ РАЕН РАМН, Академия мед.
наук Украины. – 2004. – С. 71 – 74.
16. Levina S.G., Zemerova Z.P., Oberemok T.A., Shibkova D.Z. Contents of 90Sr and 137Cs in higher aquatic plants of the EURT zone // Chronic ra diation exposure: Biological and health effects, Book of abstracts, the III International Symposium, October 24-26, 2005. – Chelyabinsk. – 2005. – P. 122 – 123.
17. Deryagin V.V., Levina S.G., Popova I.Y., Shibkova D.Z., Zakharov S.G.
Distribution and physical-chemical forms of 90Sr and 137Cs observed in the components of a number of lake ecosystemson the East-Urals radioactive trace// Chronic radiation exposure: Biological and health effects, Book of abstracts, the III International Symposium, October 24-26, 2005. – Chely abinsk. – 2005. – Р. 117 – 118.
18. Дерягин В.В., Шибкова Д.З., Левина С.Г., Захаров С.Г., Попова И.Я. Донные отложения озер Большой и Малый Игиш, рас положенных в зоне ВУРСа // XI международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный». Труды симпо зиума на русском и английском языках. – Екатеринбург. – 2005. – С. 32 – 33.
19. Левина С.Г., Земерова З.П., Дерягин В.В., Захаров С.Г. Содержание некоторых токсикантов в экосистемах озер Б. Игиш, Шаблиш, Куя ныш Челябинской области // Адаптация биологических систем к ес тественным и экстремальным факторам среды: материалы I Между народной научно-практической конференции 9-11 октября 2006 г. / науч. ред. Д.З. Шибкова. – Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та.
– 2006. – С. 160 – 164.
20. Левина С.Г., Шибкова Д.З., Дерягин В.В., Захаров С.Г., Земерова З.П., Попова И.Я. Радиоэкологическое исследование неко торых озер осевой части Восточно-Уральского радиоактивного сле да на территории Челябинской области // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: материа лы I Международной научно-практической конференции 9-11 ок тября 2006 г. / науч. ред. Д.З. Шибкова. – Челябинск: Изд-во Челяб.
гос. пед. ун-та. – 2006. – С. 34 – 38.
21. Левина С.Г., Шибкова Д.З., Аклеев А.В., Дерягин В.В., Удачин В.Н., Захаров С.Г., Земерова З.П. Радиоэкологические и гидрохимические аспекты поведения искусственных радионуклидов в водных экосистемах на примере озер Восточно-Уральского радио активного следа (озера Урускуль, Б. Игиш, М. Игиш) // Тезисы док ладов V съезда по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность), Москва, 10-14 апреля 2006 г. – Москва: Фотон век. – 2006. – т.II. – С. 117.
22. Левина С.Г., Земерова З.П. Современная оценка химического со става воды озера Б. Игиш, расположенного в зоне Восточно Уральского радиоактивного следа // Теоретическая и эксперимен тальная химия. Материалы II международной научно-практической конференции 16-17 сентября 2004 г. – Караганда. – 2004. – С. 6 – 9.
23. Захаров С.Г., Дерягин В.В., Левина С.Г., Шибкова Д.З., Земерова З.П., Оберемок Т.А. Географические аспекты распределе ния радионуклидов в озерах Восточно-Уральского радиоактивного следа // Адаптация биологических систем к естественным и экстре мальным факторам среды: Материалы Всероссийской научной кон ференции 11-15 октября 2004 г. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ. – 2004.
– С. 272-279.
24. Левина С.Г., Попова И.Я., Дерягин В.В., Захаров С.Г. Характери стика некоторых озерных геосистем осевой части ВУРСа по кон центрации 90Sr и 137Cs // Актуальные проблемы регионального эко логического мониторинга: теория, методика, практика: Сб. материа лов Всероссийской научной школы (г. Киров, 16-18 ноября 2004 г.).
– Киров. – 2004. – Вып. 2 – С. 170 – 171.
25. Левина С.Г., Земерова З.П., Шибкова Д.З., Оберемок Т.А. Содер жание 90Sr и 137Cs в высших водных растениях водоемов зоны Кыш тымской радиационной аварии 1957 г. // Современные аспекты эко логии и экологического образования. Материалы Всероссийской конференции. 19-23 сентября 2005 г. – Казань. – 2005. – С. 248–250.
26. Левина С.Г., Земерова З.П., Попова И.Я., Шибкова Д.З. Оценка уровня загрязнения радионуклидами 90Sr и 137Cs некоторых компо нентов озерных экосистем Травяное, Куяныш, Шаблиш // Проблемы экологии, экологического образования и просвещения в Челябин ской области. Материалы докладов по итогам VI региональной на учно-практической конференции 18 апреля 2002 г. – Челябинск. – 2004. – С. 34 – 35.
27. Шибкова Д.З., Андреева О.Г., Ефимова Н.В., Левина С.Г. Гигиени ческие, дозиметрические и медико-биологические аспекты отдален ных эффектов хронического облучения // Труды и материалы юби лейной научной конференции (Южно-Уральский институт биофи зики), апрель 2003 г. – Озерск. – 2003. – С. 181 – 182.
28. Захаров С.Г., Левина С.Г., Дерягин В.В. Динамика изменения удельной активности 90Sr в воде озер Восточно-Уральского радиоак тивного следа // Проблемы экологии, экологического образования и просвещения в Челябинской области: Тезисы VII регион. науч. практ. конф. 9 декабря 2004 г. – Челябинск: Изд-во ГОУ ВПО «ЧГПУ» – 2004. – С. 29 – 31.
29. Захаров С.Г., Дерягин В.В., Левина С.Г. Современное радиоэколо гическое состояние озер Большой и Малый Игиш // Проблемы гео графии Урала и сопредельных территорий: Материалы региональ ной науч.-практ. конф. (6-8 апр. 2004). – Челябинск. – 2004. – С. 77 – 81.
30. Шибкова Д.З., Левина С.Г., Дерягин В.В., Захаров С.Г., Земерова З.П. Динамика содержания стронция-90 в компонентах не которых водоемов дальней зоны ВУРСа // Экологическая политика в обеспечении устойчивого развития Челябинской области: Мате риалы Межрегион. науч.-практ. конференция, Челябинск, 7-8 дек.
2005 г. – Челябинск: ЧелГУ. – 2005. – С. 170 – 172.
31. Земерова З.П., Левина С.Г., Шибкова Д.З. Радиоэкологическое со стояние озер Травяное, Куяныш, Шаблиш (территория Восточно Уральского радиоактивного следа) // Экология и научно технический прогресс: материалы III международной научно практической конференции студентов, аспирантов и молодых уче ных. – Пермь. – 2005. – С. 55 – 59.
32. Земерова З.П., Шибкова Д.З., Левина С.Г. Накопление радионукли дов 90Sr и 137Cs гидробионтами озер Б. Игиш, М. Игиш, Куяныш (Вос точно-Уральский радиоактивный след) // Материалы международной научной конференции «Проблемы биологии, экологии и образования:
история и современность» 22-24 мая 2006 г. – СПб. – 2006. – С. 163 – 165.
33. Захаров С.Г., Дерягин В.В., Левина С.Г. Формирование геосистемы озера Малый Игиш // Материалы конференции по итогам научно исследовательских работ преподавателей и научных сотрудников ЧГПУ за 2002 г. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ. – 2003. – С. 171 – 173.