Радиоэкологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат биологических наук Сергеев, Владислав Владимирович

• Сергеев, Владислав Владимирович
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Сергеев, Владислав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Качества донных отложений и поверхностных вод систем.

1.2. Объект исследования.

1.3. Анализ источников загрязняющих веществ бассейна реки Иртыш на территории.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Отбор и исследование проб донных отложений водных объектов

2.2. Радиоактивные исследования поверхностных вод.

2.3. Исследование качества поверхностных вод.

2.4. Исследование продуктов питания.

3. РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Влияние донных отложений в формировании качества воды реки Иртыш.

3.3. Радиационные показатели поверхностных вод.

3.4. Качество поверхностных вод.

3.5. Радиационные показатели растительных объектов.

3.6. Радиационные показатели продуктов питания.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиоэкологический мониторинг загрязнения техногенными радионуклидами реки Иртыш в южных районах Омской области»

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

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

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

- механический состав (камки, галька, гравий; песок; разные типы илов: глина);

- гранулометрический состав;

- минералогический состав;

- элементный состав;

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

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

- радиоактивность;

- сос тав и загрязненность донных и придонных организмов; динамика и общие тенденции изменения названных выше характеристик.

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

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

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

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

Для достижения цели решались следующие задачи:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 144 страницах, включает 18 таблиц и 29 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов радиационного исследования воды и донных отложений реки Иртыш, результатов исследования содержания техногенных радионуклидов в растительных объектах и продуктах питания трех южных районов Омской области, выводов, предложений, библиографического списка и приложений. Список литературы включает 152 наименования, в том числе 19 - на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Экология», Сергеев, Владислав Владимирович

ВЫВОДЫ

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

2. Наблюдается выраженная тенденция уменьшения радиоактивного

90 п

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

1 47

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

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

5. Установленная корреляционная зависимость концентраций

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

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

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Сергеев, Владислав Владимирович, 2004 год

1. ГОСТ 17.1.1.01 77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. М.: Изд-во стандартов, 1977. — 12 с.

2. ГОСТ 17.1.1.02 77. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов. М.: Изд-во стандартов, 1977. - 12 с.

3. ГОСТ 17.1.3.07 — 82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. М: Изд-во стандартов, 1982. 12 с.

4. ГОСТ 17.1.3.13 86. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1986. -4 с.

5. ГОСТ 17.1.5.01 80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 6 с.

6. ГОСТ 17.1.5.05 85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков -М.: Изд-во стандартов, 1985. - 1 1 с.

7. Нормы радиационной безопасности (11РБ-99): Гигиенические нормативы. -М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. 116 с.

8. Радиационный контроль питьевой воды. Методические рекомендации. -М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000. 17 с.

9. Трапезников А.В., Гусепа В.П., Куликов Н.В. Экология. - 1992, № 4. - С. 78-81.11. -'"Co, tjl°Si\ 1'7Cs в грунтах водоема-охладителя АЭС / Чеботина М.Я., Трапезников Л.В., Гусева В.П., Куликов Н.В. Экология. - 1988, № 2. - С. 70-73.

10. Алексаньян О.М. Исследование вертикального распределения 90Sr и l37Cs в донных отложениях Азовского моря // Экология. 1978, № 5. - С. 94-97.

11. Алексаньян О.М., Кацнельсон Ю.Я. К проблеме радиоактивного загрязнения донных осадков и его предупреждения // Экология. 1979, № 3.- С. 84-88.

12. Алиев Ч.С., Золотовицкая Т.А. Радиометрический контроль питьевой воды // Тезисы докладов 6 Международного конгресса «Вода: Экология и Технология» ЭКВАТЭК-2004 / Под. общ. ред. проф. Эльпинера Л.И. — М., 2004. С. 313.

13. Амиргамов Н.А. Гидрохимия канала Иртыш-Караганда Ленинград: Гидрометеоиздат, 1981. - С. 171-177.

14. Антрапцева 11.М., Пономарева И.Г. О некоторых аспектах охраны природных вод // Тезисы докладов 6 Международного конгресса «Вода: Экология и Технология» ЭКВАТЭК-2004 / Под. общ. ред. проф. Эльпинера Л.И. — М„ 2004. С. 775

15. Атлас Мира / Фед. служба Геодезии и Картографии / третье издание. М.: Гидрометеоиздат, 1999. С. 120-121.

16. Блинова Е.Г. Гигиенический прогноз режима водотока с учетом состава донных осадков и заболеваемости населения на примере реки Иртыш: Автореф. дис. . каи. мед. наук. Омск, 1993. - 22 с.

17. Богословский Б.Б. Озероведение М.: Изд-во Московского ун-та, 1960. -С. 228-241.

18. Булатов В.И. Россия радиоактивная. Новосибирск: ЦЭРИС, 1996. -272 с.

19. Буянов 11.И. Концентрация 9<)Sr и l37Cs в районе сброса теплых вод Кольской АЭС // Экология. 1981, № 3. - С.66-70.

20. Вакуловский С.М., Катрич И. Ю., Носов А.В. Динамика радиоактивного загрязнения рек Украины, РСФСР и Белоруссии, обусловленного аварией29.