Ненецкий автономный округ (НАО) – особый регион, уникальность которого заключается в природно-ресурсном богатстве, в т.ч. водными биологическими ресурсами. Практически все водоемы в НАО служат местом нагула, зимовки, нереста и миграции различных видов рыб. Ихтиофауна в реках и озерах представлена 40 видами водных биоресурсов, а в прибрежных морских водах – 64 видами, из которых 27 видов имеют промысловое значение [1]. Рыболовство, наряду с оленеводством и охотой, является одним из основных традиционных хозяйств, а рыба – один из основных источников питания у населения НАО [2].
С учетом сложности природно-климатических условий, труднодоступности большей части территории региона, но в то же время все возрастающего уровня хозяйственной деятельности, актуальность оценки экологических параметров водных биологических ресурсов остается на высоком уровне. При этом в условиях наличия большого количества ядерно- и радиационно-опасных объектов (в том числе объектов «ядерного наследия») как на территории (в т.ч. вокруг территории) Северо-Западного федерального округа, так и частично на территории НАО оценка радиационных параметров стоит особняком среди всех остальных параметров загрязнения компонентов окружающей среды [3].
В части ихтиофауны происходят интенсивные процессы аккумуляции рыбой радионуклидов как из водной среды, так и из донных отложений, кормовых гидробионтов, подводной растительности. В связи с этим рыба становится своеобразным биоиндикатором наличия в природных средах радионуклидов как природного, так и техногенного происхождения [4; 5].
Одними из основных техногенных загрязнителей рыбных ресурсов являются долгоживущие радионуклиды цезий-137 и стронций-90 [4]. Данные радионуклиды являются яркими представителями «осколочной активности» (имеющие наибольший выход при делении ядерного топлива на основе радионуклидов урана и плутония), наличие которых в компонентах природной среды обусловлено как современной деятельностью предприятий по обращению с радиоактивными отходами, стационарных и транспортных ядерно-энергетических установок и др., так и объектами «ядерного наследия» (испытания ядерного оружия, «мирные» ядерные взрывы и др.).
Кроме искусственных радионуклидов цезий–137 и стронций–90 гидробионты могут аккумулировать в различных системах организма радионуклиды естественного происхождения. В первую очередь, это радионуклиды радиоактивных рядов урана–238 и тория–232, а также радионуклид калий–40, содержащиеся в водной среде, донных отложениях, кормовых гидробионтах и подводной растительности и др. Их содержание в компонентах природной среды напрямую зависит от геологического строения территории, геохимического состава, климатообразующих факторов, а также антропогенного вмешательства в результате различного рода деятельности человека (например, деятельность нефтегазодобывающей отрасли) [6].
Целью исследования в данной работы было провести отбор проб гидробионтов (рыба без разделения на виды) в западной части территории НАО, обеспечить качественную их пробоподготовку (в том числе с применением методов радиохимической подготовки) и провести измерения радиационных параметров проб гидробионтов с применением высокоточной радиометрической и спектрометрической аппаратуры.
Материалы и методы исследования
Для достижения целей изучения радиационных параметров объектов окружающей среды территорий НАО в рамках данной работы авторами было проведено изучение гидробионтов в реках Несь, Вижас, Ома, Пеша и одного озера б/н к югу между с. Несь и д. Вижас. Для этого в период с 01.08.2019 по 28.02.2020 были отобраны 12 проб указанного объекта общей массой около 23 кг. До момента проведения измерений пробы гидробионтов были законсервированы (глубокая заморозка в условиях морозильной камеры). Точки отбора проб гидробионтов указаны на рис. 1.
Подготовка проб гидробионтов проводилась в лабораторных условиях путем высушивания каждой пробы с дальнейшим озолением с применением муфельной печи при температуре не более 400 °С.
Определение радионуклида стронций-90 проводилось с применением методики радиохимического выделения его дочернего продукта распада радионуклида иттрия-90 в соответствии с [7] с дальнейшим измерением на бета-радиометре (при этом авторами принято, что в пробе радионуклиды стронций-90 и иттрий-90 находятся в состоянии радиоактивного равновесия). Подтверждение достоверности и чистоты радиохимического выделения проводилось методом построения «кривой распада» радионуклида иттрия-90.
Измерение проб гидробионтов на радиационный фактор проводилось с применением следующих средств измерений:
- полупроводникового гамма-спектрометрического комплекса ORTEC с детектором GEM 10 в низкофоновом исполнении с азотным охлаждением (для определения гамма-излучающих радионуклидов и их удельной активности);
- низкофонового альфа-бета-радиометра РКС-01А «Абелия» (для определения суммарной удельной активности отдельно бета-излучающих и альфа-излучающих радионуклидов, а также удельной активности радионуклида стронций-90 по его дочернему радионуклиду иттрий-90).
Рис. 1. План-схема отбора гидробионтов в западной части территории НАО
Результаты исследования и их обсуждение
В результате выполненных исследований авторами выявлено наличие искусственных радионуклидов цезий-137 и стронций-90 в гидробионтах, отобранных из реки Несь. В соответствии с действующими в Российской Федерации гигиеническими требованиями полученные значения удельных активностей радионуклидов цезий-137 и стронций-90 не превышают нормируемых значений в рыбе (безусловно соответствующая критерию радиационной безопасности), используемой для пищевых целей [8]. Оценку соответствия гидробионтов, отобранных из р. Несь, критериям радиационной безопасности провели в соответствии с требованиями [9; 10]. Для этого провели расчет показателя соответствия В и неопределенности его расчета ΔВ по следующим формулам:
где Q – измеренное значение удельной активности радионуклида в пробе;
Н – допустимый уровень удельной активности радионуклида в испытуемом продукте (для радионуклида стронций-90 – 100 Бк/кг, для радионуклида цезий-137 – 130 Бк/кг);
ΔQ – абсолютная расширенная (коэффициента охвата к = 2) неопределенность измерения удельной активности.
В случае выполнения соответствия (В + ΔВ) < 1 рыба как пищевой продукт признается безусловно соответствующей критерию радиационной безопасности.
Единственным предположением, позволяющим объяснить факт наличия искусственных радионуклидов в незначительных количествах в гидробионтах реки Несь, является возможный радиоактивный след, возникший по результатам ядерных испытаний на архипелаге Новая Земля. Согласно [11] примерно 12 % радиоактивных продуктов по результатам проведенных испытаний оказались в районе мест испытаний с небольшим удалением, 10 % радионуклидов попали в концентрическое циркумполярное кольцо на широте Новой Земли, а 78 % в виде мелкодисперсных продуктов пополнили глобальный фонд радионуклидов атмосферы Земли. В случае загрязнения в результате глобальных радиоактивных выпадений по результатам испытаний ядерного оружия другими странами искусственные радионуклиды были бы обнаружены также и в остальных точках отбора с соизмеримыми значениями удельных активностей. Необходимо отметить, что данное загрязнение, несмотря на небольшие значения радиационных параметров, может явиться следствием наличия другого антропогенного источника (например, захоронение радиоактивных отходов).
Результаты измерений проб гидробионтов с указанием точек отбора, веса проб, определяемых параметров и их значений приведены в табл. 1.
Таблица 1
Точки отбора гидробионтов и их исследованные параметры
|
№ п/п |
Точка отбора гидробионтов |
Вес пробы (сырой), г |
Радиационные параметры пробы, Бк/кг |
||||
|
А уд., β |
А уд., α |
Cs-137 |
Sr-90+Y-90 |
K-40 |
|||
|
1 |
Река Пеша, точка 1 |
1950 |
93,0 |
менее 2,7 |
0,37 |
менее 3,4 |
85,0 |
|
2 |
Река Пеша, точка 2 |
2320 |
91,0 |
менее 2,5 |
0,22 |
менее 2,4 |
80,6 |
|
3 |
Река Пеша, точка 3 |
1560 |
97,0 |
менее 2,4 |
менее 0,20 |
менее 1,9 |
75,3 |
|
4 |
Река Ома, точка 4 |
1260 |
94,3 |
менее 2,3 |
0,25 |
менее 2,6 |
71,0 |
|
5 |
Река Ома, точка 5 |
1570 |
67,8 |
менее 2,7 |
0,32 |
менее 2,3 |
59,9 |
|
6 |
Река Ома, точка 6 |
1400 |
78,7 |
менее 3,6 |
0,50 |
менее 1,5 |
68,9 |
|
7 |
Река Вижас, точка 7 |
1430 |
131,4 |
менее 3,5 |
0,21 |
менее 1,5 |
125,0 |
|
8 |
Река Вижас, точка 8 |
1860 |
125,7 |
менее 2,8 |
менее 0,15 |
менее 1,9 |
110,1 |
|
9 |
Река Вижас, точка 9 |
1770 |
143,2 |
менее 2,6 |
менее 0,12 |
менее 1,3 |
138,0 |
|
10 |
Озеро между с. Несь и д. Вижас, точка 10 |
1950 |
94,6 |
менее 7,1 |
0,70 |
менее 5,1 |
80,0 |
|
11 |
Река Несь, точка 11 |
2100 |
118,3 |
менее 2,9 |
9,6 |
19,1 |
95,4 |
|
12 |
Река Несь, точка 12 |
2310 |
115,6 |
менее 2,2 |
11,2 |
15,4 |
85,1 |
Примечание. Погрешность измерений вышеприведенных параметров не превышала 40 %.
Подтверждение достоверности и чистоты радиохимического выделения проводилось методом построения «кривой распада» радионуклида иттрия-90, приведенной на рис. 2 (построена на основе данных табл. 2). Отчетливо видно, что уменьшение скорости счета от счетного образца в два раза происходит за период – 66 часов. При этом период полураспада иттрия-90 составляет 64,2 часа. Однозначно можно утверждать, что в счетном образце присутствует радионуклид иттрий-90 и отсутствуют другие радионуклиды, возможные к внесению при радиохимическом выделении.
Рис. 2. Кривая распада радионуклида иттрий-90 (проба гидробионтов, р. Несь)
Таблица 2
Изменение скоростей счета от счетного образца с течением времени
|
№ п/п |
Время, ч |
Скорость счета, имп./с |
|
1 |
0 |
1,564 |
|
2 |
24,25 |
1,212815 |
|
3 |
49,35 |
0,926566 |
|
4 |
72,38 |
0,724271 |
|
5 |
96,78 |
0,568482 |
|
6 |
121,18 |
0,451091 |
|
7 |
145,42 |
0,343881 |
В изученных пробах гидробионтов радионуклидов естественного происхождения найдено не было, кроме радионуклида калий-40. Альфа-излучающих радионуклидов также не было найдено (суммарная удельная активность альфа-излучающих радионуклидов определялась с применением альфа-радиометра, радиохимического выделения альфа-излучающих радионуклидов не проводилось). Содержание радионуклида калий–40 варьируется в пределах характерных границ для гидробионтов других регионов Земли [5; 6; 12]. Незначительное повышенное содержание калия–40 отмечается в гидробионтах реки Вижас. Именно данный радионуклид является основным дозообразующим радионуклидом в изученных пробах гидробионтов и вносит основной вклад в суммарную удельную активность по бета-излучению.
Заключение
В заключение необходимо отметить, что искусственных радионуклидов в отобранных пробах гидробионтов не выявлено, за исключением одной пробы с реки Несь. Значения удельных активностей искусственных радионуклидов в пробах данной реки не превышают нормируемых значений для пищевых продуктов. Предполагается, что причиной незначительного повышения содержания радионуклидов цезий-137 и стронций-90 в пробах реки Несь является радиоактивный след, обусловленный испытаниями ядерного оружия на архипелаге Новая Земля.
Радионуклидов естественного происхождения в изученных пробах не найдено, за исключением радионуклида калий-40, характерного для гидробионтов.
Для подтверждения наличия искусственных радионуклидов в гидробионтах реки Несь, а также выявления других возможных причин данного факта планируется повторный отбор проб гидробионтов с данной реки с разделением по видам, возрасту, а также отдельным системам организма, и отбор проб других компонентов природной среды бассейна реки (донные отложения, водная среда, растительность).
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-1919.2020.5.