÷ез≥й - 137 у донних осадах озер окун≥н ≥ черепаха на ¬олинському ѕол≥сс≥



–ад≥оактивний ≥зотоп цез≥ю - це ефект модиф≥кац≥њ реакц≥њ розщепленн¤. ƒо середовища в≥н потрапл¤Ї внасл≥док досл≥д≥в ≥ експеримент≥в з ¤дерною зброЇю та внасл≥док авар≥й на атомних електростанц≥¤х. ”перше в≥н з'¤вивс¤ в атмосфер≥ 1945 р., у наступних роках к≥льк≥сть ≥зотопу Cs137, ¤ка потрапила до середовища, пр¤мо залежала в≥д ≥нтенсивност≥ ¤дерних випробувань. ¬еликомасштабн≥ ¤дерн≥ експерименти проводили на планет≥, починаючи з середини 50-х рок≥в ’’ ст. ≈кстремальн≥ к≥лькост≥ цез≥ю потрапили у середовище в таких часових ≥нтервалах: 1944-1945, 1957-1959, 1962-1964 рр. « середини 60-х рок≥в унасл≥док обмеженн¤ випробувань ¤дерноњ зброњ заф≥к-совано значне зменшенн¤ ем≥с≥њ цез≥ю в навколишнЇ середовище [10]. ” 1986 р. п≥сл¤ авар≥њ на „орнобильськ≥й атомн≥й електростанц≥њ зареЇстровано чергове зб≥льшенн¤ концентрац≥њ цез≥ю на поверхн≥ «емл≥. …ого поширенн¤ було значне, особливо в ”крањн≥, Ѕ≥лорус≥њ, зах≥дн≥й частин≥ –ос≥њ, а також у крањнах ѕ≥вн≥чноњ ™вропи [5]. Ќа територ≥њ ¬олинського ѕол≥сс¤ концентрац≥¤ цього рад≥онукл≥да мала досить суттЇв≥ територ≥альн≥ в≥дм≥нност≥ (концентрац≥¤ загалом зростала у сх≥дному напр¤м≥): в≥д близько 5-10 кЅк/м2 у зах≥дн≥й частин≥ (Ўацьке ѕоозер'¤), до близько 200 кЅк/м2 у сх≥дн≥й частин≥ [5].

ѕ≥сл¤ ¤дерного вибуху цез≥й потрапл¤Ї до тропосфери, а згодом - ≥ до об≥гу в стратосфер≥. ѕоширенн¤ нукл≥да в атмосфер≥ ≥ наступне його осадженн¤ на поверхн≥ «емл≥ може тривати в≥д к≥лькох тижн≥в до п'¤ти рок≥в. ћаксимальне осадженн¤ цез≥ю заф≥ксоване у середн≥х широтах ѕ≥вн≥чноњ п≥вкул≥ (j 40-50о пн. ш.). …ого к≥льк≥сть у ц≥й зон≥ - результат осадженн¤ з атмосфери, напр¤му в≥тру ≥ типу ірунт≥в, у ¤к≥ в≥дбувалось осадженн¤. ÷ез≥й, ¤кий осаджуЇтьс¤ на поверхню, зазнаЇ надзвичайно швидкого адсорбуванн¤, особливо колоњдною фракц≥Їю. ƒоказом сильноњ адсорбц≥њ Ї показове зменшенн¤ його концентрац≥њ з глибиною у ірунтовому проф≥л≥. ѕривертаЇ також увагу факт зменшенн¤ сорбц≥йноњ здатност≥ ірунту внасл≥док зб≥льшенн¤ у в≥дкладах субстанц≥њ орган≥чного походженн¤ [6]. “ому найл≥пшим дл¤ досл≥дженн¤ концентрац≥њ цез≥ю Ї середовище в≥дклад≥в з великим вм≥стом мулистоњ фракц≥њ. ќбмежена рухлив≥сть нукл≥да у глибш≥ парт≥њ проф≥лю, його пор≥вн¤но довгий час п≥врозпаду (30,2 року) та сильна ем≥с≥¤ гамма-випром≥нюванн¤ дають п≥дстави вважати цез≥й досконалим визначником (дат≥вником) седиментац≥њ, ероз≥њ, транспортуванн¤ [2, 13].

÷ез≥й-137 з усп≥хом використовують дл¤ означенн¤ молодих озерних в≥дклад≥в. ¬≥н також даЇ змогу, особливо в раз≥ додаткового застосуванн¤ ≥нших метод≥в, визначити типи сучасноњ седиментац≥њ в озерних улоговинах [8, 10, 11]. « метою уникнути ≥нтерпретац≥йних капкан≥в треба пам'¤тати про можлив≥сть п≥сл¤акумул¤ц≥йноњ моб≥льност≥ в озерних в≥дкладах рад≥оактивного цез≥ю [9, 11, 12] унасл≥док впливу ф≥зичних (дифуз≥¤, перенесенн¤ у завислому стан≥) ≥ б≥олог≥чних (б≥отурбац≥њ) процес≥в.

 Ћокал≥зац≥¤ досл≥джуваних озер

Ћокал≥зац≥¤ досл≥джуваних озер

–ад≥оактивне забрудненн¤ цез≥Їм вибраних озерно-болотних геосистем ¬олинського ѕол≥сс¤ почали вивчати 1999 р. у проект≥ сп≥льних польсько-украњнських досл≥джень еволюц≥њ озер ≥ бол≥т ѕол≥сс¤ [3, 4, 7]. ƒл¤ детальних досл≥джень обрано два невеличк≥ замкнут≥ озера ќкун≥н ≥ „ерепаха й навколишн≥ приозерн≥ торфовища (рис. 1).

ќзеро ќкун≥н (51о12'N, 24о18'E) розташоване в розложист≥й карстов≥й улоговин≥ у водозб≥рному басейн≥ верх≥в'¤ ¬иж≥вки (п≥вденно-зах≥дна частина ¬олинського ѕол≥сс¤). ÷е невелике водоймище (площа 17,8 га, довжина 530 м) у форм≥ кола, оточене вузькою смугою приозерних торфовищ. ”логовина озера вироблена безпосередньо у породах верхньоњ крейди.  ор≥нн≥ породи виход¤ть на поверхню й у зон≥ добре розвинутого кл≥фу (п≥вн≥чне узбережж¤ озера) ≥ в широк≥й л≥торальн≥й зон≥. ќзерну улоговину заповнюЇ п'¤тиметрова товща голоценових б≥огенних в≥дклад≥в [4].

ќзеро „ерепаха (51о04'N 24 о30'E ) розм≥щене у водозб≥рному басейн≥ верх≥в'њв “ур≥њ в межах невеликоњ (довжина 2,2 км) карстовоњ долини (п≥вденна частина ¬олинського ѕол≥сс¤). ÷e надзвичайно мале (площа 2,8 га) й одночасно надзвичайно глибоке водоймище (максимальна глибина 8,65 м). Ѕезпосередн≥й басейн озера займаЇ площу до 1 км2. ¬одну масу оточуЇ широка (приблизно 30 м) смуга приозерного торфовища, розр≥зана ровом навколо улоговини. –≥в убер≥гаЇ озеро в≥д безпосереднього надходженн¤ алохтонного матер≥алу (площинний змив). ќзерна улоговина, ¤к ≥ у випадку озера ќкун≥н, вироблена у верхньокрейдових в≥дкладах. ¬она заповнена товщею (8 м) б≥огенних в≥дклад≥в, у верхн≥й частин≥ ¤ких зал¤гаЇ темно-с≥ра пачка г≥т≥њ.

 ерни в≥дбирали з льоду взимку 1999 р. (оз. ќкун≥н) ≥ в 2002 р. (оз. „ерепаха) за допомогою бура ф≥рми Eijkelkamp (внутр≥шн≥й д≥аметр 9 см) ¬≥д≥брано дев'¤ть колонок (рис. 2) з профундальноњ (свердловини Ok-55, Cz-35) ≥ л≥торальноњ частин обох озер (свердловини Ok-54a, Ok-56a, Cz-12, Cz-27) та з приозерних торфовищ (свердловини Ok-61, Cz-11).  ерни донних в≥дклад≥в розд≥лено на сегменти товщиною 1 (св. Cz-35) ≥ 5 см (з ≥нших свердловин). «разки висушено при температур≥ 40 о—, а пот≥м розтерто у ступц≥. ѕ≥сл¤ гомоген≥зац≥њ матер≥алу вим≥р¤но активн≥сть Cs137 з використанн¤м гамма-спектрометр≥њ. «разки пом≥щено в олов'¤ну захисну коробку спектрометричного пристрою з герман≥йовим детектором. ƒан≥ про концентрац≥ю цез≥ю опрацьовано на комп'ютер≥. „ас вим≥рюванн¤ - 259200 с. ћаркуванн¤ виконано на кафедр≥ геоморфолог≥њ ≥ геолог≥њ антропогену √данського ун≥верситету.

¬ оз. „ерепаха (Cz-35) концентрац≥ю цез≥ю зареЇстровано до глибини 31 см. „орнобильський п≥к в≥дображений на глибин≥ 2 см.  онцентрац≥¤ цез≥ю на ц≥й глибин≥ становила 162,3 Ѕк/кг (див. рис. 2). ” пробах, уз¤тих нижче по розр≥зу, к≥льк≥сть цез≥ю зменшуЇтьс¤, ≥ досить радикально. „ергове зб≥льшенн¤ концентрац≥њ в глибинному проф≥л≥ ви¤влене на глибин≥ 11, 13 ≥ 14 см. ¬ажко однозначно в≥дпов≥сти, ¤кий ≥з зареЇстрованих цез≥Ївих п≥к≥в в≥дпов≥даЇ 1963 р., тому що концентрац≥¤ нукл≥д≥в дуже под≥бна (в≥дпов≥дно, 106,1 Ѕк/кг у зразку 11 та 103,9 ≥ 101,5 Ѕк/кг у зразках 13 ≥ 14). ћаксимуми у зразку 11 та 13 ≥ 14 розд≥лен≥ м≥н≥мумом концентрац≥њ цез≥ю у зразку 12 (40 % зменшенн¤ концентрац≥њ). ћожна було б зробити висновок про те, що зразок 11 в≥дображаЇ седиментац≥ю цез≥ю у 1963 р., а п≥ки нижче на глибин≥ (зразки 13 ≥ 14) в≥дпов≥дають седиментац≥њ цез≥ю у 1959-1963 рр. якби ц≥ м≥ркуванн¤ були правильними, то темп озерноњ седиментац≥њ у 1962-1986 рр. становив би 3,9 мм за р≥к, а в 1959- 1963 рр. - близько 7мм за р≥к. Ќайпов≥льн≥ший темп седиментац≥њ зареЇстровано п≥сл¤ 1986 р. ѕрот¤гом останн≥х 15 рок≥в в оз. „ерепаха нагромадилось лише 1,3 см осаду.

” верхн≥й частин≥ донних в≥дклад≥в оз. ќкун≥н (св. Ok-55) концентрац≥¤ цез≥ю висока - 500 Ѕк/кг, що в≥дображаЇ чорнобильський п≥к (див. рис. 2). “ака висока концентрац≥¤ нукл≥да може бути ефектом вторинного транспортуванн¤ у завислому стан≥ донних в≥дклад≥в, або, ¤к уважаЇ ј. Ѕулгаков та ≥н [1], довготривалого прониканн¤ рад≥оактивного цез≥ю у водоймище за посередництвом приозерного торфовища. ” чергових 3-5 см зразках к≥льк≥сть цез≥ю р≥зко зменшуЇтьс¤, натом≥сть у п'¤тому зразку

на глибин≥ 20-25 см зб≥льшуЇтьс¤ до 120 Ѕк/кг. ƒругий максимум цез≥ю в≥дпов≥даЇ, ймов≥рно, сл≥дов≥ глобального викиду 1963 р.

Ќа¤вн≥сть двох ч≥тких максимум≥в цез≥ю використано дл¤ визначенн¤ темпу сучасноњ б≥огенноњ седиментац≥њ в озер≥. —ередн¤ њњ к≥льк≥сть дл¤ пер≥оду 1963-2001 рр. становить 5,92 мм/р≥к [7].

¬ ус≥х кернах, вз¤тих у приозерному торфовищ≥ „ерепаха (свердловини Cz-11, Cz-12, Cz-27), ч≥тко заф≥ксовано два р≥вн≥ п≥двищеноњ концентрац≥њ рад≥оактивного цез≥ю. ѕерший з п≥к≥в (чорнобильський) - у приповерхневих зразках (на глибин≥ 5 см).  онцентрац≥њ, ¤к≥ йому в≥дпов≥дають, становл¤ть 155-245 Ѕк/кг (див. рис. 2). ƒругий, старший, п≥к цез≥ю ви¤влено в анал≥зованих зразках на глибин≥ близько 30 см. ћожна його пов'¤зувати (¤к ≥ в озерних зразках) з≥ сл≥дами глобального осадженн¤ цез≥ю у 1963 р. ÷≥каво те, що концентрац≥њ цез≥ю в часових п≥ках мають пор≥внювальн≥ значенн¤ на торфовищах ≥ в оз. „ерепаха.

 онцентрац≥¤ Cs 137 у торфових проф≥л¤х б≥л¤ оз. ќкун≥н ви¤вл¤Ї дещо б≥льш≥ в≥дм≥нност≥, н≥ж у торфовищ≥ околиць оз. „ерепаха. ѕ≥двищен≥ концентрац≥њ рад≥онукл≥да, ¤к≥ в≥дпов≥дають пер≥одам його зб≥льшеноњ ем≥с≥њ, зареЇстрован≥ у зразках дв≥ч≥, а то й трич≥ (св. Ok 56a), ≥ мають ч≥тке зм≥щенн¤ глибше по проф≥лю. „орнобильський п≥к у вс≥х випадках пор≥вн¤но слабко виражений, а концентрац≥¤ цез≥ю, ¤ка йому в≥дпов≥даЇ, набагато менша (60-134 Ѕк/кг), н≥ж на дн≥ озера (див. рис. 2 ). ƒругий п≥к заф≥ксовано на глибин≥ 25-40 см в≥д топограф≥чноњ поверхн≥, йому в≥дпов≥даЇ концентрац≥¤ цез≥ю близько 155-240 Ѕк/кг. “ака значна концентрац≥¤ рад≥оактивного ≥зотопу на глибинах, ¤к≥ дають змогу в≥дкинути тезу про його первинне зал¤ганн¤, св≥дчить про значну дифуз≥ю нукл≥д≥в у торфах (ор≥Їнтовно, на глибин≥ близько 15- 20 см).

ќтже, ус≥ проанал≥зован≥ зразки керну документують п≥двищену концентрац≥ю Cs137 до глибини 25-30 см на дн≥ озер та до глибини 40-45 см у приозерних торфовищах. ¬ертикальний розпод≥л концентрац≥њ цез≥ю у проф≥л¤х нер≥вном≥рний. ≈кстремальн≥ концентрац≥њ нукл≥да зареЇстрован≥, ¤к звичайно, дв≥ч≥: у верхн≥й ≥ нижн≥й частинах проф≥л≥в. ¬они в≥дпов≥дають пер≥одам його зб≥льшеноњ ем≥с≥њ: п≥сл¤ чорнобильськоњ катастрофи у 1986 р. (верхн≥й п≥к) та п≥сл¤ актив≥зац≥њ випробувань ¤дерноњ зброњњ у 1963 р. (нижн≥й п≥к). «аф≥ксовано так≥ максимальн≥ концентрац≥њ цез≥ю: 245 Ѕк/кг - район досл≥дженн¤ "оз. „ерепаха" (приповерхнев≥ парт≥њ торфовища) та 486 Ѕк/кг - у район≥ досл≥дженн¤ "оз. ќкун≥н" (верхн¤ частина озерних в≥дклад≥в).

«а на¤вн≥стю в анал≥зованих проф≥л¤х двох виразних максимум≥в концентрац≥й цез≥ю, ¤к≥ часово корелюють, визначено темп сучасноњ озерноњ седиментац≥њ: його показник дл¤ всього пер≥оду останн≥х 40 рок≥в становить 5,92 мм/р≥к в оз. ќкун≥н, 2,89 мм/р≥к в оз. „ерепаха. ќтриман≥ результати корелюють з концентрац≥¤ми, ¤к≥ ви¤влено в озерах ѕ≥вн≥чноњ ѕольщ≥ [8]. ”дв≥ч≥ пов≥льн≥ший темп седиментац≥њ в оз. „ерепаха - насл≥док штучного обмеженн¤ його живленн¤ п≥сл¤ створенн¤ рову навколо озерноњ улоговини.

—ьогодн≥ доц≥льним було б ц≥леспр¤моване виконанн¤ в майбутньому додаткових досл≥джень в≥д≥браних озерних керн≥в, ¤ке б охопило анал≥з концентрац≥њ свинцю (Pb 210) у зразках, у ¤ких уже зроблено анал≥з Cs137. ќдночасне досл≥дженн¤ вм≥сту цих рад≥оактивних ≥зотоп≥в дало б змогу з б≥льшою точн≥стю визначити темп сучасноњ седиментац≥њ. јнал≥з концентрац≥њ Pb 210 допом≥г би додатково визначити в≥к в≥дклад≥в.

Ћ≥тература

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.

Chelmicki W., Swiechowicz J., Araszkiewicz E.. Zastosowanie cezu-137 do badania procesow stokowych na Pogorzu Karpackim // Przeglad Geofizyczny. - 1992. - Vol. 37, 3-4. - P. 221-228.

Dobrowolski R., Balaga 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., Turczynski M., Zaleski I. Geologiczno-geomorfologiczne i hydrologiczne warunki rozwoju zespolu jezior krasowych Okunin-Somino na Polesiu Wolynskim (Ukraina NW) // Naturalne i antropogeniczne przemiany jezior. Konf. limnologiczna. Radzyn 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., Turczynski 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.

Golebiewski R., Bojanowski R., Tylmann W. et al. Tempo wspolczesnej sedymentacji osadow w jeziorach wybranych pojezierzy mlodoglacjalnych // Funkcjonowanie geoekosystemow w zroznicowanych warunkach morfoklimatycznych. Monitoring, ochrona, edukacja. - Poznan: 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., Kapala J., Tomczak M., Mnich Z., Cez promieniotworczy w osadach dennych niektorych jezior mazurskich // Przeglad Geologiczny. - 1995. - Vol. 43. - P. 656-659.



Ќа головну



Hosted by uCoz