Депонирование 90Sr и 137Cs в растительно-торфяных сплавинах водоема-накопителя низкоактивных отходов : на примере водоема B-3 ТКВ

• Автор: Меньших, Татьяна Борисовна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ГЛАВА 1. Загрязнение водоема В-3 и его компонентов

ГЛАВА 2. Загрязнение биоты пресных водоемов радионуклидами (обзор литературы)

2.1. Роль макрофитов в накоплении 908г, |37Сз и минеральных веществ

2.2. Варьирование уровней накопления радионуклидов

2.3. Сорбционные методы удаления загрязняющих веществ

Глава 3. Материалы и методы исследования

3.1. Материалы

3.2. Методы исследования

3.2.1. Радиохимические методы определения радионуклидов

3.2.2. Методы определения токсичности вод

3.2.3. Методы определения показателей сорбции, переноса и аккумуляции

3.2.4. Методы оценки запасов радионуклидов в фитомассе
Глава 4. Макрофиты сплавин водоема В-3: состав формаций, фитомасса,
условия произрастания, сорбционные свойства
4.1. Гидроботаническая характеристика растительно-торфяных сплавин
4.2. Биолюминесцентный анализ токсичности вод
4.3. Скрининг сорбционных свойств (модельные эксперименты)
Глава 5. Особенности накопления 908г и 137Сб в макрофитах водоема В-3
5.1. Сравнительное накопление радионуклидов и стабильных элементов
5.2. Распределение радионуклидов в макрофитах
Глава 6. Биоаккумулирующие свойства макрофитов сплавин водоема В-3
6.1. Показатели сезонности, переноса и аккумуляции субстратами
6.2. Оценка запасов 908г и 137Сз в фитомассе и годичной продукции
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность исследования
Предприятие ФГУП ПО «Маяк» является первым промышленным ядерным объектом России, введенным в эксплуатацию более 60 лет назад. Исторически на предприятии сложилась система обращения с жидкими радиоактивными отходами, предусматривающая их хранение в водоемах-накопителях. Водоемы-накопители образуют так называемый Теченский каскад водоемов (ТКВ), который оказывает значительное влияние на экологическую обстановку в районе деятельности предприятия. В настоящее время в системе ТКВ накоплено 200 тыс. Ки (7.4Т012 кБк) активности (Слюнчев, 2007).
Особенностью головного водоема ТКВ - В-3 — является наличие большого количества искусственных долгоживущих радионуклидов, в частности 90Sr, 137Cs, 239+240Pu, 241 Am и др. (Cleaning..., 2009). До недавнего времени современное состояние данного техногенного водоема оставалось за рамками детального радиоэкологического изучения. Исследователи обращались преимущественно к анализу запасов в таких компонентах, как вода и донные осадки водоема.
Сегодня приходится констатировать почти полное отсутствие специальных исследований размеров накопления радионуклидов в макрофитах данного водоема. Между тем, водная растительность обладает высокой способностью к их аккумуляции. Масштабы формирующихся запасов радионуклидов в ходе развития макрофитов определяются их продуктивностью, способностью к накоплению и влиянием внешних и внутриводоемных факторов среды.
Цель и задачи исследования
Проблема изучения депонирования радионуклидов в макрофитах сплавин, представляющих собой естественный компонент водоема, испытывающего заболачивание, каковым является В-3, и состоящих из комплекса водных растений и продуктов биогеохимической переработки их остатков в виде торфяного субстрата, предполагает решение задач определения различных радиоэкологических показателей. Их определение может дать представление о составе радионуклидов, тенденции и направленности процессов их миграции, рассеяния и концентрации в конкретном водоеме.

Поэтому основной целью работы было охарактеризовать роль макрофитов в депонировании двух основных долгоживущих радионуклидов 908г и |37Сз в водоеме-накопителе низкоактивных отходов - В-3. В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
- описание условий произрастания и видового состава и состава формаций макрофитов сплавин водоема В-3;
- экспериментальное исследование закономерностей поглощения долгоживущих радионуклидов 908г и 137Сз из воды' водоема В-3, загрязненного радиоактивными веществами, растительными биоматериалами на основе макрофитов контрольного водоема;
- изучение накопления 908г и 137Сб в различных видах растений и их формациях, представление количественных показателей накопления, сравнение их для стабильных элементов и радионуклидов;
- выявление характера проявления и моделирование пространственной динамики радионуклидов, а также расчет запасов радионуклидов, связанных с макрофитами сплавин водоема В-3.
Положения, выносимые на защиту:
1. Водоем В-3 характеризуется высокой степенью зарастания, сплавинам принадлежит ведущая роль в продуцировании органического вещества.
2. Высокая способность субстратов водных растений (торфа и сапропеля) контрольного водоема В-1 к сорбции обоих радионуклидов из воды технологического водоема В-3, установленная в лабораторных экспериментах, соотносится с коэффициентом накопления - КН, полученным для субстратов водоема В-3. Из двух изученных радионуклидов лучше сорбируется субстратами |37Сз, чем "Бг.
3. Накопление 908г и 137Сз в макрофитах сплавин водоема В-3 претерпевает видовую и пространственную изменчивость, обусловленную как индивидуальными свойствами растений, так и экологическими особенностями условий произрастания. В целом для макрофитов водоема отмечается высокая корреляция между 908г и Са, 908г и Бг и не отмечается для 137Сз и К.
4. Величина запасов радионуклидов, формирующихся в надземной части макрофитов растительно-торфяных сплавин, зависит от параметров распределения фитомассы и активности радионуклидов.

в муфеле, концентрацию отдельных стабильных элементов (К, Са и Sr) — методами ионной хроматографии и атомно-абсорционной спектрометрии.
На основании полученных данных, были рассчитаны коэффициенты накопления (КН) по отношению удельной активности радионуклидов в макрофитах (Бк/кг сухого веса) к таковой в воде водоема (Бк/л). Аналогично характеризовали биоаккумулирующие свойства стабильных элементов в макрофитах и их субстратах. Как наиболее репрезентативные использовали КН в листьях (КНЛ).
В дальнейшем были подсчитаны ^yd(i) ~ удельные запасы радионуклидов в составе первичной продукции i-ro макрофита по формуле:
Pi • Ai 1000 ’ (1)
где Д- - удельная активность PH в i-ом макрофите, Бк/кг сухого вещества;
Pi - первичная продукция, г/м2 сухого вещества;
1000 - пересчетный коэффициент г в кг.
3.2.2. Методы определения токсичности вод
В последние годы предложено множество вариантов комплексных оценок загрязненности поверхностных вод. В настоящее время находят применение новые методы измерения интегрального воздействия токсических веществ различных классов. В их числе новый метод тестирования - биолюминесценция (Кратасюк и др., 1996; Kuznetsov et. Al., 1999). Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всем мире, и его все чаще используют наряду с методами. аналитической химии. Методы биотестирования значительно чувствительнее химических методов анализа. Они позволяют оценить синергическое действие и биологические эффекты сверхмалых концентраций загрязняющих веществ.
В главе 4 будет изучено действие воды водоема В-3 на культуру светящихся бактерий, а затем проанализированы данные о содержании Ni, Cd, Pb, Со, Cr, Zn, Cu, Mo, Fe, Mn и ряда химических веществ. В процессе оценки токсичности испытания проведены на одном тест-объекте. Биотестирование