ХИМИЧЕСКИЕ И РАДИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДЫ И ПОЧВ ВОДОСБОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ ОЗЕРА БОЛЬШОЙ ИГИШ

На территории Уральского региона сформировались районы с неблагоприятной экологической ситуацией. Аномалией возникших в результате техногенного воздействия, является Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) площадью около 20 тыс. км². Воздействие ПО «Маяк» привело к длительному загрязнению радионуклидами ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs [2]. На территории ВУРСа расположено большое количество водоемов с ограниченной хозяйственной деятельностью. Через более полувека от момента глобального воздействия ПО «Маяк» встает вопрос о возможности возврата этих объектов в хозяйственную деятельность. Это требует проведения исследований, связанных с радиоэкологическим анализом водной массы, определения общего химического состояния вод регулирующего миграцию радионуклидов, содержания тяжелых металлов, обуславливающих сочетанное действие радиации и химических поллютантов [3]. Комплексный подход к мониторингу требует контроля за водной массой и за состоянием почв водосборной территории, выступающих в качестве депо поллютантов и как вторичные загрязнители воды [9].

Одним из водоемов, расположенных на территории ВУРСа, является озеро Большой Игиш, расположенное в 60 км от ПО «Маяк». Уровень объемной активности воды по ⁹⁰Sr после аварии 1957 г. составлял 1064 Бк/л по ⁹⁰Sr и 35 Бк/л по ¹³⁷Cs. Водоем был выведен из хозяйственного оборота, на сегодняшний день на нем проводится только несанкционированная рыбная ловля [8].

В настоящее время произошло значительное самоочищение водной массы: объемная активность по ⁹⁰Sr составляет 4,75 Бк/л, а по ¹³⁷Cs – 0,08 Бк/кг. Таким образом, если уровень загрязнения по ¹³⁷Cs достиг значений намного ниже уровня вмешательства (11 Бк/л), то аналогичные значения по ⁹⁰Sr практически находятся на уровне вмешательства (4,9 Бк/л) [4], что создает опасность использования воды, особенно в засушливый период.

По химическому составу вода гидрокарбонатного класса группы кальция. Слабощелочной характер среды (рН 8,28) и значение окислительно-восстановительного потенциала 0,26В (кислородные воды) способствуют переходу поллютантов (Fe, Mn, Co, Ni, Pb) в нерастворимые формы [11]. В итоге, вода характеризуется низким содержанием тяжелых металлов. Определенные показатели не превышают значений ПДК для вод любого назначения (табл. 1) [5, 6].

Таблица 1.

Содержание тяжелых металлов в воде озера Б. Игиш

Водосборная территория озера Б. Игиш характеризуется серыми лесными почвами. Глубина гумусо-аккумулятивных горизонтов составляет от 15 до 25 см, что может способствовать накоплению на этой глубине радионуклидов и тяжелых металлов.

Почвы супераквальных позиций характеризуются кислым характером среды. До глубины 35 см водородный показатель рН сохраняет значения 2,2-2,8, что можно объяснить высокой степенью гумификации почв. В нижних горизонтах величина рН возрастает и составляет 5,5 на глубине до 70 см, что может быть связано с нейтрализацией за счет подземных вод, соприкасающихся со слабощелочными водами озера [1]. Сильнокислая среда верхних горизонтов и сохранение слабокислой среды в нижних слоях могут способствовать повышенной миграции поллютантов и их распределению по всей глубине почвенного профиля [11].

Катионный состав почв резко отличается от катионного состава воды озера. В почвенном покрове преобладают катионы щелочных металлов (натрия и калия) в практически равных соотношениях. Кальций накапливается в почвенной подстилке, характеризующейся максимальной активностью биологического вещества, его концентрация приближена к содержанию щелочных металлов. В горизонте А₁ концентрация кальция резко снижается, и снижение с незначительными флуктуациями наблюдается до нижних горизонтов. Для щелочных металлов концентрации элементов остаются практически постоянными или возрастают и характеризуются максимумом в горизонте С. Такие изменения могут быть связаны с высокой растворимостью соединений щелочных металлов и с наличием на глубине глинистых минералов, в состав которых включены катионы щелочных металлов [7].

Максимум значений удельной активности по ⁹⁰Sr отмечен в горизонте А₀. Наибольшим значением характеризуется северный берег водоема (5443 Бк/кг). На остальных берегах значение удельной активности в подстилке характеризуется  тем же порядком величин и варьирует от 1100 до 2463 Бк/кг. По глубине наблюдается монотонное уменьшение удельной активности в гумусированных горизонтах, а на глубине от 25 см ее значение снижается до десятков и единиц (на глубине до 25 см сосредоточенно до 98% удельной активности поллютанта). Значительное снижение активности на глубине может быть вызвано как высоким содержанием органического вещества в верхних горизонтах, так и влиянием грунтовых вод, выносящих вещество в водоем [1].

Максимумом удельной активности по ¹³⁷Cs также характеризуется почвенная подстилка, где ее значения варьируют от 90 Бк/кг на южном берегу до 333 Бк/кг на западном побережье. Уже от глубины 10-15 см эти значения достигают 10 Бк/кг. Исключение составляет южный берег, где наблюдается относительно равномерное распределение поллютанта на глубине ниже 20 см, что может быть вызвано предыдущей хозяйственной деятельностью [3].

Можно отметить, что почвы супераквального элемента ландшафта характеризуются высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами. Валовые содержания меди, никеля и хрома более чем в 10 раз, а цинка, кобальта и свинца – более чем в 5 раз превышают значения ПДК. Результаты исследований [3] показывают, что основная доля поллютантов находится в связанных формах, что делает почвы в целом нетоксичными. Между тем, присутствие поллютантов даже в связанных формах создает потенциальную возможность вторичного загрязнения при смене условий среды [10]. Радиологическое состояние почв приозерной территории позволяет  также предположить возможность вторичного загрязнения водной массы через длительный промежуток времени после аварии. Основная роль в этом процессе принадлежит почвам супераквальных позиций водосбора.

Список литературы:

1. Добровольский Г. В. Экологические функции почвы / Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин.– М.: МГУ,1986. — 136 с.
2. Кравцова О.С. Радиационная обстановка на территориях Уральского федерального округа, находящихся в зоне влияния ПО «Маяк» // Здоровье населения и среда обитания. – 2012. – №5 (230). – с. 6-11.
3. Левина С.Г. Современная радиоэкологическая характеристика озерных экосистем Восточно-Уральского радиоактивного следа / С.Г. Левина, А.В. Аклеев. – М.: РАДЭКОН, 2009. – 238 с.
4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Санитарные правила и нормативы. СанПин 2.6.1.2523-09 [Электронный ресурс] – Режим доступа. — URL: http://nucloweb.jinr.ru/nucloserv/inform/instructions/nrb-99-2009.pdf. (дата обращения: 04.12.2018)
5. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение Утвержден приказом Госкомрыболовства России от 28.04.99 N 96. [Электронный ресурс] – Режим доступа. — URL: http://law.rufox.ru/view/9/5055.htm. (дата обращения: 04.12.2018)
6. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. [Электронный ресурс] – Режим доступа. — URL: http://www.dioxin.ru/doc/gn2.1.5.1315-03.htm. (дата обращения: 04.12.2018)
7. Самохвалова И.А. Химический состав почв и почвообразующих пород. – Пермь: Пермская ГСХА, 2009. – 132 с.
8. Сутягин А.А. Распределение долгоживущих радионуклидов и микроэлементов в супераквальных позициях почв водосборных территорий озер Большой и Малый Игиш и Шаблиш (средняя и дальняя зоны ВУРСа) / А.А. Сутягин, С.Г. Левина, В.В. Дерягин // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Челябинск: АБРИС, 2010. – с. 145-152.
9. Трапезников А.В. Радиоэкологический мониторинг пресноводных экосистем. – Екатеринбург: АкадемНаука, 2014. – 496 с.
10. Теплая Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы). // Астраханский вестник экологического образования. – 2013. – №1(23). – с.182-192
11. Чертко Н.К. Геохимия. – Мн.: «ТЕТРА СИСТЕМС», 2007. – 254 с.