Введение
Арктические территории подвергались различному активному техногенному воздействию на протяжении последнего века. Наибольшее влияние на экосистемы арктических районов оказали глобальные процессы и проведение в ее широтах различных испытаний вооружения в том числе и ядерного. Таким образом, территория Арктики и по сей день представляет интерес для радиоэкологических исследований в условиях изменяющегося климата.
Одним из арктических регионов со значимой антропогенной нагрузкой является Двинской залив Белого моря. В данном районе находится один из исторических центров освоения арктических территорий – город Архангельск. В настоящее время в Архангельской агломерации находятся различные производства, в том числе радиационно опасные объекты в виде предприятий по строительству и обслуживанию подводных лодок с атомными энергетическими установками.
Территория дельты р. Северная Двина представляет собой уникальный природный комплекс, сформированный в месте контакта речных и морских вод. Такое положение определяет формирование особого ландшафта данной местности и сложного гидрологического режима [1].
Дельта р. Северная Двина также является значимой территорией для сохранения биоразнообразия, здесь находятся три ООПТ: Беломорский биологический заказник; Двинской биологический заказник и Сосновый бор острова Ягры.
Ввиду различных исторических причин данный регион является наиболее заселенным и индустриально развитым на побережье Белого моря, что формирует значимую антропогенную нагрузку в виде загрязнителей разнообразного происхождения.
Одним из наиболее важных индустриальных узлов Архангельской агломерации является город Северодвинск – центр атомного судостроения. Предприятия Северодвинска могут являться источником техногенных радионуклидов в окружающей среде даже при нормальной работе [2].
Дельта Северной Двины является геохимическим барьером с повышенной аккумулирующей способностью в зоне смешения речных и морских вод. В процессе аккумуляции участвуют различные компоненты окружающей среды, в том числе почвы. Наличие в дельте радиационно опасных объектов придает особую значимость исследованиям по оценке текущей радиоэкологической обстановки [1, 3].
Из-за географического положения и наличия локальных радиационно опасных объектов отсутствует определенность в доминирующих источниках техногенных радионуклидов в компонентах окружающей среды района исследования [4, 5].
Для определения предрасположенности к изменению радиационной обстановки ввиду деятельности местных радиационно опасных объектов в Двинском заливе Белого моря, а именно в устье дельты р. Северная Двина, требуется изучить радиоэкологические параметры объектов окружающей среды, предполагаемо свободных от воздействия локального антропогенного фактора.
Важным источником поступления радионуклидов в компоненты окружающей среды является перенос воздушных масс и атмосферные осадки, выпадающие на землю. Исследования почв, как одного из индикаторов загрязнения атмосферы, предоставит возможность оценить количественно и качественно состав и воздушных масс, и атмосферных выпадений [6, 7].
Цель исследования – проведение отбора проб почв на о. Ягры, проведение требуемой пробоподготовки и измерений радиационных параметров грунтов с использованием чувствительного и точного радиометрического и спектрометрического оборудования.
Материалы и методы исследования
Почвенный покров о. Ягры, расположенного в северо-западной части дельты р. Северная Двина, представлен песчаными засоленными аллювиальными почвами с различным содержанием гумуса, сильно зависящего от микрорельефа (рис. 1) [8].
Для оценки содержания радионуклидов в пробах почв о. Ягры, был произведен отбор грунта (табл. 1) в 6 точках (рис. 2) методом конверта с длиной стороны квадрата 1 м.
В каждой точке пробы отбирались в 7 горизонтах, с шагом 5 см до глубины 35 см.
Все пробы почв отобраны на микрорельефе морских береговых валов с плоским слабоволнистым или бугристым рельефом. Данные точки были выбраны ввиду их непосредственной близости к радиационно опасным объектам. Территория, на которой они располагаются, не была задействована в хозяйственной деятельности ранее и представляет естественный ландшафт.
Рис. 1. Почвенные профили в точках отбора проб (П-1 и П-3)
Таблица 1
Список проб
|
Код пробы |
Широта |
Долгота |
Дата отбора |
|
П-1 |
64°35`24.46 |
39°46`57.55 |
14.10.2023 |
|
П-2 |
64°35`18.77 |
39°46`49.92 |
14.10.2023 |
|
П-3 |
64°35`20.48 |
39°47`09.31 |
14.10.2023 |
|
П-4 |
64°35`14.28 |
39°47`00.67 |
14.10.2023 |
|
П-5 |
64.587233 |
39.778845 |
17.10.2023 |
|
П-6 |
64.586104 |
39.782925 |
18.10.2023 |
Пробы грунта транспортировались в лабораторию, сушились при температуре 105 ºC и гомогенизировались. Радионуклиды 137Cs, 226Ra, 232Th и 40K определяли на низкофоновом полупроводниковом гамма-спектрометре ORTEC (США) на базе коаксиального детектора GEM10P4-70 из высокочистого германия (HPGe), с процессором импульсных сигналов SBS-75 и программным обеспечением Gamma Pro. Данный полупроводниковый гамма-спектрометр позволяет определять низкие активности гамма-излучающих радионуклидов, позволяет использовать геометрию Маринелли для измерений, что непосредственно сказывается на минимальной измеряемой активности. Расчет удельной бета-активности определяли с помощью альфа-бета-радиометра РКС-01 «Абелия» (НТЦ «Амплитуда», Россия). Данный альфа-бета-радиометр был использован авторами в данной работе из-за его доступности и возможности проводить измерения с минимальной пробоподготовкой, также немаловажным фактором является то, что измеряемая проба пригодна и для дальнейших исследований.
Данные методы были подобраны из-за целей исследования, например использование мобильных спектрометров, использование которых могло бы быть проведено прямо на местности, не позволило бы оценить вертикальное распределение радионуклидов по профилям.
Результаты исследования и их обсуждение
Полученные значения в работе не превышали установленных нормативов содержания естественных и техногенных радионуклидов. В ходе проведения исследования были получены следующие значения (табл. 2).
Рис. 2. План-схема отбора почв на о. Ягры в Двинском заливе Белого моря
Бета-активность удельная средняя в исследуемых горизонтах находилась в пределах между 300 и 690 Бк/кг. Содержащиеся естественные радионуклиды в пробах были представлены следующим составом: 226Ra, 232Th и 40K – их средние активности слабо варьировались при вертикальном рассмотрении почвенных профилей и составляли следующие значения соответственно: 6,5; 6,1 и 283 Бк/кг. Исследуемый техногенный радионуклид 137Cs обладал максимальной активностью (24,1 Бк/кг) в верхних отобранных горизонтах (0–5, 5–10), где предполагается наибольшее содержание органических компонентов, полученные значения сходятся с предыдущими работами [9]. Такое распределение цезия в пробах связано с основным его источником в виде атмосферных выпадений, а также хорошей удерживающей способностью органических веществ. Максимальные значения удельной активности цезия не превышали допустимые удельные активности для неограниченного использования (100 Бк/кг) и являются типичными для района исследования [10]. В данной работе авторы получили значения вертикального распределения естественных и техногенных гамма-излучающих радионуклидов (рис. 3), определили общую удельную активность отобранных грунтов на территории о. Ягры в дельте р. Северная Двина.
Таблица 2
Исследованные параметры в точках отбора
|
№ п/п |
Точка отбора |
Горизонт |
Радиационные параметры пробы, Бк/кг |
|||||
|
Ауд., β |
Ra-226 |
Th-232 |
K-40 |
Cs-137 |
Sr-90 |
|||
|
1 |
П-1 |
0–5 |
420 |
6,5 |
6,5 |
260 |
4,2 |
--- |
|
2 |
5–10 |
340 |
7 |
6,6 |
281 |
4,4 |
--- |
|
|
3 |
10–15 |
330 |
7,3 |
6,8 |
270 |
4,9 |
--- |
|
|
4 |
15–20 |
340 |
7,6 |
7,7 |
310 |
4,5 |
--- |
|
|
5 |
20–25 |
330 |
7,1 |
6,6 |
300 |
2,9 |
--- |
|
|
6 |
25–30 |
300 |
5,2 |
4,6 |
264 |
0,32 |
--- |
|
|
7 |
30–35 |
310 |
4,8 |
3,6 |
290 |
< 0,8 |
--- |
|
|
8 |
П-2 |
0–5 |
400 |
5,9 |
6,9 |
230 |
2,9 |
--- |
|
9 |
5–10 |
380 |
7,5 |
7,4 |
290 |
3,3 |
--- |
|
|
10 |
10–15 |
400 |
7,4 |
7,4 |
300 |
3,4 |
--- |
|
|
11 |
15–20 |
380 |
6,9 |
7,9 |
320 |
3,4 |
--- |
|
|
12 |
20–25 |
320 |
7,5 |
6,7 |
290 |
< 1,2 |
--- |
|
|
13 |
25–30 |
310 |
7 |
6,3 |
300 |
0,19 |
--- |
|
|
14 |
30–35 |
340 |
5 |
4,7 |
285 |
< 0,12 |
--- |
|
|
15 |
П-3 |
0–5 |
690 |
9,3 |
12,2 |
230 |
16,2 |
9,1 |
|
16 |
5–10 |
460 |
6,5 |
5,1 |
270 |
3,8 |
--- |
|
|
17 |
10–15 |
360 |
7,6 |
7,7 |
260 |
9 |
--- |
|
|
18 |
15–20 |
330 |
10,6 |
9,7 |
450 |
1,7 |
--- |
|
|
19 |
20–25 |
320 |
5,1 |
5,6 |
270 |
<0,54 |
--- |
|
|
20 |
25–30 |
350 |
7 |
6,4 |
310 |
0,24 |
--- |
|
|
21 |
30–35 |
350 |
6,6 |
5,9 |
283 |
<0,23 |
--- |
|
|
22 |
П-4 |
0–5 |
510 |
5,5 |
5,5 |
214 |
17,9 |
3,1 |
|
23 |
5–10 |
370 |
6,3 |
5,7 |
290 |
24,1 |
--- |
|
|
24 |
10–15 |
340 |
7 |
6,5 |
290 |
11,4 |
--- |
|
|
25 |
15–20 |
350 |
7,9 |
1,9 |
270 |
4,8 |
--- |
|
|
26 |
20–25 |
320 |
6 |
3,7 |
250 |
<3,4 |
--- |
|
|
27 |
25–30 |
300 |
4,4 |
5,1 |
260 |
<0,8 |
--- |
|
|
28 |
30–35 |
310 |
4,7 |
4,1 |
250 |
<0,46 |
--- |
|
|
29 |
П-5 |
0–5 |
360 |
5,9 |
5,3 |
269 |
0,45 |
--- |
|
30 |
5–10 |
330 |
7 |
6,6 |
250 |
<0,6 |
--- |
|
|
31 |
10–15 |
350 |
<0,31 |
<0,12 |
295 |
<0,11 |
--- |
|
|
32 |
15–20 |
370 |
5,6 |
5,6 |
282 |
0,63 |
--- |
|
|
33 |
20–25 |
360 |
6,3 |
6,3 |
280 |
<0,7 |
--- |
|
|
34 |
25–30 |
390 |
6,2 |
6,3 |
280 |
<0,7 |
--- |
|
|
35 |
30–35 |
380 |
6,3 |
6,2 |
300 |
0,14 |
--- |
|
|
36 |
П-6 |
0–5 |
380 |
6,5 |
5,1 |
270 |
3,8 |
1,3 |
|
37 |
5–10 |
350 |
5,4 |
4,3 |
290 |
3,3 |
--- |
|
|
38 |
10–15 |
360 |
6 |
5,4 |
290 |
3,7 |
--- |
|
|
39 |
15–20 |
340 |
5,3 |
5,3 |
290 |
2,6 |
--- |
|
|
40 |
20–25 |
350 |
5 |
4,7 |
279 |
0,92 |
||
|
41 |
25–30 |
310 |
4,8 |
4,8 |
270 |
<0,5 |
--- |
|
|
42 |
30–35 |
410 |
7,1 |
7,8 |
340 |
<0,27 |
--- |
|
Рис. 3. Вертикальное распределение Cs-137 в пробах почвы
Заключение
Для более точной оценки и определения существующего воздействия и значимости локальных источников техногенного радиоактивного загрязнения в дельте р. Северная Двина и пробах грунта о. Ягры, необходимо проведение более полного комплекса исследовательских мероприятий с расширенной сеткой отбора проб и учетом дополнительных параметров. На данной территории не обнаружено значительного содержания техногенных радионуклидов, и может в дальнейшем использоваться для проведения исследований связанных с миграцией радионуклидов в условиях данного типа почв.