Реферат на тему: Цезій – 137 у донних осадах озер Волині - Екологія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему: Цезій – 137 у донних осадах озер Волині. Радіоактивний ізотоп цезію – це ефект модифікації реакції розщеплення. До середовища він потрапляє внаслідок дослідів і експериментів з ядерною зброєю та внаслідок аварій на атомних електростанціях. Уперше він з’явився в атмосфері 1945 р., у наступних роках кількість ізотопу Cs137, яка потрапила до середовища, прямо залежала від інтенсивності ядерних випробувань. Великомасштабні ядерні експерименти проводили на планеті, починаючи з середини 50-х років ХХ ст. Екстремальні кількості цезію потрапили у середовище в таких часових інтервалах: 1944–1945, 1957–1959, 1962–1964 рр. З середини 60-х років унаслідок обмеження випробувань ядерної зброї зафік-совано значне зменшення емісії цезію в навколишнє середовище [10]. У 1986 р. після аварії на Чорнобильській атомній електростанції зареєстровано чергове збільшення концентрації цезію на поверхні Землі. Його поширення було значне, особливо в Україні, Білорусії, західній частині Росії, а також у країнах Північної Європи [5]. На території Волинського Полісся концентрація цього радіонукліда мала досить суттєві територіальні відмінності (концентрація загалом зростала у східному напрямі): від близько 5–10 кБк/м2 у західній частині (Шацьке Поозер’я), до близько 200 кБк/м2 у східній частині [5]. Після ядерного вибуху цезій потрапляє до тропосфери, а згодом – і до обігу в стратосфері. Поширення нукліда в атмосфері і наступне його осадження на поверхні Землі може тривати від кількох тижнів до п’яти років. Максимальне осадження цезію зафіксоване у середніх широтах Північної півкулі ( 40—50о пн. ш.). Його кількість у цій зоні – результат осадження з атмосфери, напряму вітру і типу ґрунтів, у які відбувалось осадження. Цезій, який осаджується на поверхню, зазнає надзвичайно швидкого адсорбування, особливо колоїдною фракцією. Доказом сильної адсорбції є показове зменшення його концентрації з глибиною у ґрунтовому профілі. Привертає також увагу факт зменшення сорбційної здатності ґрунту внаслідок збільшення у відкладах субстанції органічного походження [6]. Тому найліпшим для дослідження концентрації цезію є середовище відкладів з великим вмістом мулистої фракції. Обмежена рухливість нукліда у глибші партії профілю, його порівняно довгий час піврозпаду (30,2 року) та сильна емісія гамма-випромінювання дають підстави вважати цезій досконалим визначником (датівником) седиментації, ерозії, транспортування [2, 13]. Цезій–137 з успіхом використовують для означення молодих озерних відкладів. Він також дає змогу, особливо в разі додаткового застосування інших методів, визначити типи сучасної седиментації в озерних улоговинах [8, 10, 11]. З метою уникнути інтерпретаційних капканів треба пам’ятати про можливість післяакумуляційної мобільності в озерних відкладах радіоактивного цезію [9, 11, 12] унаслідок впливу фізичних (дифузія, перенесення у завислому стані) і біологічних (біотурбації) процесів. Радіоактивне забруднення цезієм вибраних озерно-болотних геосистем Волинського Полісся почали вивчати 1999 р. у проекті спільних польсько-українських досліджень еволюції озер і боліт Полісся [3, 4, 7]. Для детальних досліджень обрано два невеличкі замкнуті озера Окунін і Черепаха й навколишні приозерні торфовища (рис. 1). Озеро Окунін (51о12’N, 24о18’E) розташоване в розложистій карстовій улоговині у водозбірному басейні верхів’я Вижівки (південно-західна частина Волинського Полісся). Це невелике водоймище (площа 17,8 га, довжина 530 м) у формі кола, оточене вузькою смугою приозерних торфовищ. Улоговина озера вироблена безпосередньо у породах верхньої крейди. Корінні породи виходять на поверхню й у зоні добре розвинутого кліфу (північне узбережжя озера) і в широкій літоральній зоні. Озерну улоговину заповнює п’ятиметрова товща голоценових біогенних відкладів [4]. Озеро Черепаха (51о04’N 24 о30’E ) розміщене у водозбірному басейні верхів’їв Турії в межах невеликої (довжина 2,2 км) карстової долини (південна частина Волинського Полісся). Цe надзвичайно мале (площа 2,8 га) й одночасно надзвичайно глибоке водоймище (максимальна глибина 8,65 м). Безпосередній басейн озера займає площу до 1 км2. Водну масу оточує широка (приблизно 30 м) смуга приозерного торфовища, розрізана ровом навколо улоговини. Рів уберігає озеро від безпосереднього надходження алохтонного матеріалу (площинний змив). Озерна улоговина, як і у випадку озера Окунін, вироблена у верхньокрейдових відкладах. Вона заповнена товщею (8 м) біогенних відкладів, у верхній частині яких залягає темно-сіра пачка гітії. Керни відбирали з льоду взимку 1999 р. (оз. Окунін) і в 2002 р. (оз. Черепаха) за допомогою бура фірми Eijkelkamp (внутрішній діаметр 9 см) Відібрано дев’ять колонок (рис. 2) з профундальної (свердловини Ok-55, Cz-35) і літоральної частин обох озер (свердловини Ok-54a, Ok-56a, Cz-12, Cz-27) та з приозерних торфовищ (свердловини Ok-61, Cz-11). Керни донних відкладів розділено на сегменти товщиною 1 (св. Cz-35) і 5 см (з інших свердловин). Зразки висушено при температурі 40 оС, а потім розтерто у ступці. Після гомогенізації матеріалу виміряно активність Cs137 з використанням гамма-спектрометрії. Зразки поміщено в олов’яну захисну коробку спектрометричного пристрою з германійовим детектором. Дані про концентрацію цезію опрацьовано на комп’ютері. Час вимірювання – 259200 с. Маркування виконано на кафедрі геоморфології і геології антропогену Гданського університету. В оз. Черепаха (Cz-35) концентрацію цезію зареєстровано до глибини 31 см. Чорнобильський пік відображений на глибині 2 см. Концентрація цезію на цій глибині становила 162,3 Бк/кг (див. рис. 2). У пробах, узятих нижче по розрізу, кількість цезію зменшується, і досить радикально. Чергове збільшення концентрації в глибинному профілі виявлене на глибині 11, 13 і 14 см. Важко однозначно відповісти, який із зареєстрованих цезієвих піків відповідає 1963 р., тому що концентрація нуклідів дуже подібна (відповідно, 106,1 Бк/кг у зразку 11 та 103,9 і 101,5 Бк/кг у зразках 13 і 14). Максимуми у зразку 11 та 13 і 14 розділені мінімумом концентрації цезію у зразку 12 (40 % зменшення концентрації). Можна було б зробити висновок про те, що зразок 11 відображає седиментацію цезію у 1963 р., а піки нижче на глибині (зразки 13 і 14) відповідають седиментації цезію у 1959–1963 рр. Якби ці міркування були правильними, то темп озерної седиментації у 1962–1986 рр. становив би 3,9 мм за рік, а в 1959– 1963 рр. – близько 7мм за рік. Найповільніший темп седиментації зареєстровано після 1986 р. Протягом останніх 15 років в оз. Черепаха нагромадилось лише 1,3 см осаду. У верхній частині донних відкладів оз. Окунін (св. Ok-55) концентрація цезію висока – 500 Бк/кг, що відображає чорнобильський пік (див. рис. 2). Така висока концентрація нукліда може бути ефектом вторинного транспортування у завислому стані донних відкладів, або, як уважає А. Булгаков та ін [1], довготривалого проникання радіоактивного цезію у водоймище за посередництвом приозерного торфовища. У чергових 3–5 см зразках кількість цезію різко зменшується, натомість у п’ятому зразку на глибині 20–25 см збільшується до 120 Бк/кг. Другий максимум цезію відповідає, ймовірно, слідові глобального викиду 1963 р. Наявність двох чітких максимумів цезію використано для визначення темпу сучасної біогенної седиментації в озері. Середня її кількість для періоду 1963–2001 рр. становить 5,92 мм/рік [7]. В усіх кернах, взятих у приозерному торфовищі Черепаха (свердловини Cz-11, Cz-12, Cz-27), чітко зафіксовано два рівні підвищеної концентрації радіоактивного цезію. Перший з піків (чорнобильський) – у приповерхневих зразках (на глибині 5 см). Концентрації, які йому відповідають, становлять 155–245 Бк/кг (див. рис. 2). Другий, старший, пік цезію виявлено в аналізованих зразках на глибині близько 30 см. Можна його пов’язувати (як і в озерних зразках) зі слідами глобального осадження цезію у 1963 р. Цікаво те, що концентрації цезію в часових піках мають порівнювальні значення на торфовищах і в оз. Черепаха. Концентрація Cs 137 у торфових профілях біля оз. Окунін виявляє дещо більші відмінності, ніж у торфовищі околиць оз. Черепаха. Підвищені концентрації радіонукліда, які відповідають періодам його збільшеної емісії, зареєстровані у зразках двічі, а то й тричі (св. Ok 56a), і мають чітке зміщення глибше по профілю. Чорнобильський пік у всіх випадках порівняно слабко виражений, а концентрація цезію, яка йому відповідає, набагато менша (60–134 Бк/кг), ніж на дні озера (див. рис. 2 ). Другий пік зафіксовано на глибині 25–40 см від топографічної поверхні, йому відповідає концентрація цезію близько 155–240 Бк/кг. Така значна концентрація радіоактивного ізотопу на глибинах, які дають змогу відкинути тезу про його первинне залягання, свідчить про значну дифузію нуклідів у торфах (орієнтовно, на глибині близько 15– 20 см). Отже, усі проаналізовані зразки керну документують підвищену концентрацію Cs137 до глибини 25–30 см на дні озер та до глибини 40–45 см у приозерних торфовищах. Вертикальний розподіл концентрації цезію у профілях нерівномірний. Екстремальні концентрації нукліда зареєстровані, як звичайно, двічі: у верхній і нижній частинах профілів. Вони відповідають періодам його збільшеної емісії: після чорнобильської катастрофи у 1986 р. (верхній пік) та після активізації випробувань ядерної зброїї у 1963 р. (нижній пік). Зафіксовано такі максимальні концентрації цезію: 245 Бк/кг – район дослідження “оз. Черепаха” (приповерхневі партії торфовища) та 486 Бк/кг – у районі дослідження “оз. Окунін” (верхня частина озерних відкладів). За наявністю в аналізованих профілях двох виразних максимумів концентрацій цезію, які часово корелюють, визначено темп сучасної озерної седиментації: його показник для всього періоду останніх 40 років становить 5,92 мм/рік в оз. Окунін, 2,89 мм/рік в оз. Черепаха. Отримані результати корелюють з концентраціями, які виявлено в озерах Північної Польщі [8]. Удвічі повільніший темп седиментації в оз. Черепаха – наслідок штучного обмеження його живлення після створення рову навколо озерної улоговини. Сьогодні доцільним було б цілеспрямоване виконання в майбутньому додаткових досліджень відібраних озерних кернів, яке б охопило аналіз концентрації свинцю (Pb 210) у зразках, у яких уже зроблено аналіз Cs137. Одночасне дослідження вмісту цих радіоактивних ізотопів дало б змогу з більшою точністю визначити темп сучасної седиментації. Аналіз концентрації Pb 210 допоміг би додатково визначити вік відкладів. Використана література Bulgakov A.A., Konoplev A.V., Smith J.T. et al. Modelling the long-term dynamics of radiocaesium in closed lakes // Journal of Environmental Radioactivity. – 2002. – Vol. 61. – P. 41–53. Cheіmicki W., Њwiкchowicz J., Araszkiewicz E.. Zastosowanie cezu-137 do badania procesуw stokowych na Pogуrzu Karpackim // Przegl№d Geofizyczny. – 1992. – Vol. 37, 3–4. – P. 221–228. Dobrowolski R., Baіaga K., Bogucki A. et al. Chronostratigraphy of the Okunin and Czerepacha lake–mire geosystems (Volhynia Polesiye, NW Ukraine) during the late glacial and holocene // Geochronometria. – 2001. – Vol. 20. – P. 107–115. Dobrowolski R., Fedorowicz S., Turczyсski M., Zaleski I. Geologiczno-geomorfologiczne i hydrologiczne warunki rozwoju zespoіu jezior krasowych Okunin-Somino na Polesiu Woіyсskim (Ukraina NW) // Naturalne i antropogeniczne przemiany jezior. Konf. limnologiczna. Radzyс k. –Warszawa, 1999. Dubois G., De Cort M., 2001, Mapping 137Cs deposition: data validation methods and data interpretation // Journal of Environmental Radioactivity. – 2001. – Vol. 53. – P. 271–289. Dumat C., Staunton S. Reduced adsorption of caesium on clay minerals caused by various humic substances // Journal of Environmental Radioactivity. – 1999. – Vol. 46. – P. 187–200. Fedorowicz S., Tylmann W., Dobrowolski R., Turczyсski M. Application of Cs137 to estimate modern sedimentation rate in the Okunin and Czerepacha lakes in the Volhynia Polesie (NW Ukraine) // Limnological Review. – 2002. P. 2. Goікbiewski R., Bojanowski R., Tylmann W. et al. Tempo wspуіczesnej sedymentacji osadуw w jeziorach wybranych pojezierzy mіodoglacjalnych // Funkcjonowanie geoekosystemуw w zrуїnicowanych warunkach morfoklimatycznych. Monitoring, ochrona, edukacja. – Poznaс: Wydawnictwo Naukowe, 2001. – S. 143–156. Hamilton-Taylor J., Davison W. Redox-driven cycling of trace elements in lakes // Physics and chemistry of lakes. – New York: Springer Verlag, 1995. – P. 217–264. He Q., Walling D.E., Owens P.N. Interpreting the 137Cs profiles observed in several small lakes and reservoirs in southern England // Chemical Geology. – 1996. – Vol. 129. – P. 115–131. Smith J.T., Ireland D.G., Comans R.N.J., Nolan L. The mobility of radiocaesium in lake sediment and implications for dating studies // Dating of sediments and determination of sedimentation rate, STUK A-145, Finland. –1998. – P. 76–93. Smith J.T., Comans R.N.J., Elder D.G. Radiocaesium removal from European lakes and reservoirs: key processes determined from 16 Chernobyl-contaminated lakes // Water Res. – 1999. – Vol. 33. – P. 3762–3774. Zalewski M., Kapaіa J., Tomczak M., Mnich Z., Cez promieniotwуrczy w osadach dennych niektуrych jezior mazurskich // Przegl№d Geologiczny. – 1995. – Vol. 43. – P. 656–659.
1 2 3 4 5 Категория: Екологія \| Добавил: Aspirant (12.04.2014)
Просмотров: 386 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: