Радиационное загрязнение водных экосистем

Водная экосистема – экосистема в водной среде. В водных экосистемах обитают скопления организмов, зависящих друг от друга и от их среды обитания. Водные экосистемы делятся на два основных типа – морские и пресноводные экосистемы.
Радиационное загрязнение – загрязнение местности и находящихся на ней объектов радиоактивными веществами.
Радиация – ионизирующее излучение – разрушает целостность цепочек макромолекул (белки и нуклеиновые кислоты), что приводит к массовой гибели клеток, онкогенезу и мутагенезу.
Основные определения

Использование водоёмов в качестве охладителей для АЭС
Такая вода обогащается радиоактивными изотопами, после чего попадает в водоёмы.
Авария на АЭС
В результате аварии происходит выброс радионуклидов в окружающую среду.
Захоронение радиоактивных отходов
В случае непродуманного захоронения радиоизотопы загрязняют местность.
Ядерный взрыв
Ядерный взрыв сопровождается большим выбросом радионуклидов в атмосферу.
Естественное загрязнение и отвалы горных пород на горнодобывающих предприятиях.
Авария на атомоходных кораблях и подводных лодках.
Зачастую источник загрязнения остаётся в водоёме и продолжает излучать радиацию.
Источники возникновения радиационного загрязнения

Источники возникновения рад-загрязнения

Выпадение радиоактивных веществ из атмосферы.
Распад радионуклидов.
Перераспределения радионуклидов между водой, биотическими и абиотическими компонентами водоемов.
Захоронения радионуклидов в толщу донных отложений
Ветровое взмучивание донных отложений и перераспределение взвешенных частиц в водоемах.
Вымывание донных отложений с возможной последующей транспортировкой их водотоком.
Перемещение грунтовыми водами.
Способы распространения радиационного загрязнения на водную экосистему и в ней
Слабая минерализация и низкий уровень водообмена в водохранилищах способствуют более интенсивному поглощению радионуклидов гидробионтами. По этой причине пресноводная биота более уязвима для радиоактивного загрязнения по сравнению с океанической.

На примере промышленных водоёмов предприятия “Маяк”.
Факт сохранения популяций рыб, наиболее радиочувствительного звена гидроценозов в промышленных водоемах на протяжении 40- 50 лет, дает основание сделать вывод, что данный уровень антропогенного воздействия не является критическим для пресноводных экосистем. Контрольные отловы показали, что в В-2 и В-10 наблюдается повышенная плотность популяций рыб. Хорошее состояние популяций рыб подтверждают исследования морфометрических особенностей, темпов роста, белковых систем, воспроизводительной и кроветворной систем. Многолетнее воздействие радиационных, химических и тепловых факторов не вызвало необратимых изменений в популяциях рыб и процессов деградации гидроценозов В-2 и В-10, такие уровни воздействия можно рассматривать как субпредельные для пресноводных гидроценозов. В водоемеохладителе обнаружены индикаторы чистоты природных вод - раки (Astacus leptodactylus) и беззубки (Anodonta cygnea L.), а в водохранилище - беззубки
Оценка опасности загрязнения водоёмов-охладителей атомных предприятий

Радиация разрушает целостность цепочек макромолекул (белки и нуклеиновые кислоты), что приводит к массовой гибели клеток, онкогенезу и мутагенезу.
Радиоизотопы неравномерно накапливаются в различных гидробионтах.
При увеличении загрязнения снижается видовое разнообразие. Водная экосистема страдает и вымирает.
Воздействие на человека:
Прямое воздействие может быть связано с потреблением питьевой воды или продуктов питания (например, рыбы, моллюсков, водных растений и т. Д.), А также с отдыхом и занятиями спортом, такими как рыбалка и плавание.
Косвенное воздействие на человека возникает в результате использования речных вод для орошения и поения домашнего скота или использования водорослей или ила в качестве удобрений почвы.
Опасность радиационного загрязнения водных экосистем

Распределение разных изотопов внутри водной экосистемы
Средние коэффициенты накопления (Kн) радионуклидов 90Sr, 137Cs и 239 + 240Рu абиотической и биотическими компонентами черноморских экосистем: 1 – донные отложения, 2 – макроводоросли, 3 – моллюски, 4 – рыбы.
С повышением уровня организации изученных гидробионтов, т.е. при переходе к высшим звеньям в трофической цепи, в ряду водоросли-беспозвоночные животные-позвоночные животные Kн (Pu) уменьшаются.

Предотвращение новых загрязнений:
Полная фильтрация охлаждающей реактор воды.
Абсолютный контроль за полной и правильной утилизацией ядерных отходов (включая фильтры из пункта выше).
Отказ от испытаний ядерного оружия вблизи водных экосистем.
Повышенный контроль за атомоходами.
Радиоционный контроль (измерения) с целью определения эффективности принятых мер и обнаружения возможных утечек радиации.
Дезактивация старых загрязнений:
Ловушки для ила, пылеподавление, утилизация загрязнённых биотов.
Перезахоронение рад-отходов.
Естественное связывание радиоизотопов донными отложениями
Меры противодействия рад-загрязнению водных экосистем

Атомный полигон Бикини (1946-1958)
Исторические примеры:
Массовое вымирание гидробиотов.
Непригодность для жизни людей.
Непригодность воды и морепродуктов для человека.
В 2017 году уровень рад-загрязнения всё ещё крайне опасен.

Авария на АЭС Фукусима-1 (2011)
Исторические примеры:
Загрязнение трети мирового окена.
Более 80% радиоактивных веществ оказались в Тихом океане, и это гораздо больше, чем получал океан из-за аварии на Чернобыльской АЭС или на станции Три-Майл-Айлэнд. Загрязнена небольшая часть морского дна, но течение Куросио, унесло радиоактивные вещества в северную часть Тихого океана.
Более миллиона тонн радиоактивной воды, все еще находящихся на месте катастрофы.
Распространение загрязнения

Авария на Чернобыльской АЭС (1986)
Исторические примеры:
Радиоактивные выбросы привели к загрязнению поверхностных водных систем в районах, прилегающих к площадке реактора и во многих других частях Европы
Благодаря процессам разбавления, физического распада радионуклидов и их поглощения почвами на водосборной площади загрязнение водоемов через несколько недель после выпадения быстро снизилось
Хотя уровни цезия-137 и стронция-90 в речной воде и рыбе, открытых озерах и водохранилищах в настоящее время невысоки, в некоторых «закрытых» не имеющих стока озерах в Беларуси, России и Украины как вода, так и рыба останутся загрязненными цезием-137 в течение десятилетий
За период с 1988 по 2013 г. 90.7% радионуклидов 239 + 240Рu, находившихся в толще черноморских вод, перераспределились в донные отложения. В воде осталось 9.1%, а на долю биоты пришлось всего 0.2% 239 + 240Рu от исходного его содержания в воде.
Распространение загрязнения

Северные моря
Основное количество затоп­ленных ядерных и радиационно-опасных объектов в северных морях России, в частности, в Карском море, находится в заливах архипелага Новая Земля и в Новоземельской впадине.
Радиационную опасность представляют затопленные в 50—60-х годах прошлого столетия в Баренцевом и Карском морях радиоактивные отходы, последствия испытания ядерного оружия на Новой Земле, функционирование Кольской и Билибинской АЭС, а также многочисленные радиоизотопные генераторы береговых автономных навигационных систем.
Кроме того вдоль западного побережья Норвегии в Арктику идет перенос атлантических вод с ответвлением течения Гольфстрим, которое приносит радиоактивные отходы, сбрасываемые западноевропейскими предприятиями по переработке отработавшего ядерного топлива в прибрежные воды: в Ирландское море предприятием в Селлафилде (Англия) и в пролив Ла‑Манш предприятием на мысе Аг (Франция).
К сказанному следует добавить, что в Северном, Норвежском и Баренцевом морях, в ходе добычи нефти и газа происходит увеличение содержания природных радионуклидов в объектах морской среды, в основном, вследствие сброса технологических вод
На основании проведенных исследований можно выделить два периода, в которые наблюдалось наибольшее увеличение содержания техногенных радионуклидов в морской воде указанных морей:
1. Период интенсивных атмосферных испытаний ядерного оружия в начале 60-х годов прошлого века.
2. Период наибольшего поступления отходов Селлафилда в начале 80-х годов прошлого века.

Расположение районов слива жидких радиоактивных отходов и затоплений Твёрдых РО в Арктике: I-V –районы слива ЖРО;
районы затопления твердых радиоактивных отходов:
1-Новоземельская впадина Карского моря,
2 – залив Седова,
3 – залив Ога,
4 – залив Цивольки,
5- залив Степового,
6-залив Абросимова,
7 – залив Благополучия,
8 – залив Течений.
Рис. 1

Данные радионуклидного анализа проб морской среды, отобранных российскими участниками проекта в ходе работ по совместному проекту, как на российской станции прибрежного мониторинга (район пос. Териберка на побережье Кольского полуострова), так и на станциях открытого моря, свидетельствуют об отсутствии какого-либо влияния деятельности радиационно-опасных объектов (ЯРОО) Кольского полуострова и других возможных локальных источников на радиоактивное загрязнение объектов морской среды.
Беккере́ль (русское обозначение: Бк; международное: Bq) — единица измерения активности радиоактивного источника в Международной системе единиц (СИ). Один беккерель определяется как активность источника, в котором за одну секунду происходит в среднем один радиоактивный распад.

В 2012 году атомная подводная лодка К-27 была обнаружена лежащей ровно, свободная от донных отложений на глубине около 30 м во внешней части залива Степового, без видимых коррозионных повреждений внешнего корпуса. На основе гамма измерений in situ в непосредственной близости от АПЛ, концентраций радионуклидов в пробах морской воды на станции 36 и концентраций в пробах донных отложений, отобранных вблизи АПЛ во внешней части залива Степового, фактов, свидетельствующих об утечке радионуклидов из отсеков реактора АПЛ К-27, не обнаружено. Исходя из отношений активности U в морской воде и донных отложениях, не выявлено никаких признаков выхода обогащенного урана из реакторов АПЛ К-27, однако потребуется проведение дальнейшего анализ а (измерения U-236) проб для того, чтобы окончательно подтвердить, что это действительно так.
Если говорить о радиоэкологическом состоянии залива Степового, то концентрации всех радионуклидов в морской воде, донных отложениях и биоте в 2012 году в целом были ниже, чем те концентрации, которые были зарегистрированы во время предыдущих экспедиций в 90-х годах, и эти уровни сопоставимы или ниже величин для других акваторий за аналогичный период времени.