Особливості надходження радіонуклідів у водні екосистеми

Водна оболонка біосфери є найважливішим депо надходження і

захоронення природних і штучних радіонуклідів. При осіданні радіонуклідів з атмосфери за інших однакових умов значна частина радіонуклідів

потрапляє на дзеркало води. Цей ефект пов'язаний із тим, що аерозолі, які їх

переносять, мають позитивний електричний заряд, а поверхня Землі має негативний електричний заряд. При цьому негативний заряд дзеркала води дещо більший, ніж суші, внаслідок чого сили електростатичної взаємодії зумовлюють осідання з атмосфери значної частки радіонуклідів на поверхні води. Відомо, що щільність випадань радіонуклідів на океанічну поверхню вища, ніж на наземну, зокрема для 95Zr, 95Nb, 103Ru, 106Ru, 141Се і 144Се, у 2-7 разів.

Річна поверхнева активність радіонуклідів у стоці, за даними експериментів із глобальними випаданнями і викидами Чорнобильської аварії, становить 0,2-4% концентрації 90Sr на водозбірній площі і 0,01-0,4% вмісту 137Cs, що випали на водозбірну площу.

Стік радіонуклідів із поверхні ґрунтів річкового басейну залежить від часу. В міру збільшення періоду контакту радіонуклідів із ґрунтом коефіцієнт стоку 90Sr знижується за експонентою з періодом півзменшення приблизно 2,4 року. Коефіцієнт поверхневого стоку (КПС) 137Cs приблизно в

10 разів менший, ніж 90Sr.

У природі радіонукліди, що випали на дзеркало водоймища з атмосфери і принесені з поверхневим рідким та твердим стоком, швидко перерозподіляються і значною мірою переходять із водної фази в донні відкладення, що відбувається протягом кількох днів після надходження у водоймище.

У лісостеповій зоні в непроточних озерах (глибина 5-7 м, площа 5 км2) вміст 90Sr, 137Cs, 106Ru, 144Ce у донних відкладах після разового надходження становить відповідно 84,4; 98,8; 92; 99,3%, а у воді - 9,9; 1,2; 8,0; 0,4%. Інша

частина радіонуклідів накопичується на суспензіях і в гідробіонтах.

Розподіл радіонуклідів серед елементів екосистеми прісноводного водоймища описують коефіцієнтами накопичення - відношенням питомої активності радіонуклідів у системах: вода - донні відкладення; вода - гідробіонти; донні відкладення - гідробіонти тощо.

Морське та океанічне середовище є важливим резервуаром депонування радіонуклідів. У відкритому океані (глибини понад 1 км) активність радіонуклідів досить рівномірно розподіляється до глибини 300 м, а потім зменшується за експонентою до глибини 700-800 м.

У воді закритих морів, як правило, активність радіонуклідів 90Sr і 137Cs у

6-10 разів вища, ніж в океані, в якому діє ефект розведення. У прибережній зоні радіонукліди потрапляють у донні відкладення моря, що мають високу

сорбційну ємність, яка призводить до накопичення в них радіонуклідів. За міцністю зв'язування і сорбцією радіонукліди у донних відкладеннях можна розмістити в такій послідовності: 45Са < 90Sr < 238U < 137Cs < 86Rb < 65Zn < 59Fe,

95Zr, 95Nb, 144Се, 54Mn < 106Ru < 147Pm.

Високий рівень мінералізації води в морі зменшує накопичення радіонуклідів у морській біоті, і тому коефіцієнти накопичення для прісноводних організмів, як правило, вищі, ніж для морської, (таблиця 28).

28. Коефіцієнти накопичення радіонуклідів в основних компонентах морської екосистеми

Накопичувальна здатність морської і прісноводної біоти залежить також від концентрації біомаси в одиниці об'єму води. Чим вищий вміст біомаси в 1 м3 води, тим більша частка активності радіонуклідів може бути зосереджена в біотичній складовій водоймища (таблиця 29).

29. Розподіл радіонуклідів між гідробіонтами і водою, %, залежно від Кн і кількості біомаси в одиниці об'єму

При високих концентраціях біомаси - від 10 г/м3 і більше - і Кн радіонуклідів >1000, властивих гідробіонтам, можна очікувати

концентрування від 10 до 99% запасу радіонуклідів в біомасі. Щодо прісноводних водоймищ, то така ситуація властива прибережним нагінним зонам.

Основними ж особливостями надходження радіонуклідів у прісноводну екосистему є їх швидкий перерозподіл у водному середовищі з одночасним інтенсивним залученням радіонуклідів до біотичного колообігу, та осадження значної частини радіонуклідів, що випали, у донних відкладеннях.