10903

Ограничимся примером Пензенского водохранилища на р. Суре, о котором уже повествовали в разделах 14.7 и 15.3.

Отложения в Пензенском водохранилище представлены илами. По данным спектрального анализа 217 проб, отобранных в 2005 – 2006 гг., на отдельных участках в илах содержание цинка, никеля, хрома, меди, марганца, ванадия превышало допустимые пределы (табл. 22.9), причем превосходило содержание этих элементов в донных отложениях рек и ручьев, впадающих в водохранилище. Основным очагом техногенного загрязнения являлся квартал у оз. Круглого с вытекающим из него ручьем Круглым – притоком р. Жданки, впадающей в водохранилище с правого берега, где в прошлом находились площадки уничтожения химического оружия. Вблизи водозабора для снабжения г. Пензы содержание названных элементов оставалось в допустимых пределах и в среднем по водохранилищу экологическая ситуация с донными илами оставалась благополучной.

Т а б л и ц а 22.9

Статистические данные валового содержания химических элементов в донных отложениях Пензенского водохранилища на р. Суре [592; 593]

22.4 Опасность радиоактивного загрязнения

Опасными загрязнителями земли, воды, донных отложений водотоков и водоемов являются радиоактивные вещества.

181

В 1963 г. договором между СССР, Великобританией и США были запрещены ядерные испытания в атмосфере, космосе и под водой [18].

К концу испытаний в атмосфере радиоактивное загрязнение поверхности Земли на 2% превысило естественный фон [484]. До запрещения

СССР осуществил 715 атомных взрывов, в том числе 215 в атмосфере: большинство на Семипалатинском полигоне, а также на о. Новая Земля. Радиоактивным цезием, стронцием, плутонием и др. была загрязнена тундра побережья Баренцева и Карского морей, крайний север Западной Сибири (рис. 22.17). Максимальная активность выпадений регистрировалась в пос. Амдерма, превышая естественный фон в 11 тыс. раз [484]. Одной из пострадавших групп населения оказались коренные народы Севера. Так, у оленеводов основой рациона является оленина (см. раздел 21.2). 90 % рациона оленей составляют лишайники (см. рис. 21.17), которые усваивают питательные вещества и микроэлементы из атмосферы, являясь идеальной системой для сбора радиоактивных выпадений. Олени объедали лишайники и накапливали в себе радионуклиды, которые потом переходили в организмы людей. В итоге содержание радионуклидов в телах оленеводов в сотни раз превышало значения, характерные для контрольных групп населения (рис. 22.18)

[18].

С 1965г. по 1988 г. СССР произвел 124 подземных мирных атомных взрыва – в Архангельской и Мурманской областях, Якутии, Ханты-Мансий- ском и Ненецком АО, Коми – с целями сейсмозондирования, интенсификации добычи углеводородов, образования подземных полостей, дробления руды и др. По схеме переброски части стока северных рек на юг (см. раздел 9.3) для прокладки канала через водораздел рек Печоры и Камы в 1971 г. были взорваны 3 опытных атомных заряда общей мощностью 45 кт. Образовался котлован размерами в плане 700 х 350 м глубиной до 15 м, заполнившийся радиоактивной водой (рис. 22.20). На этом опыты остановили

[18].

Авария на Чернобыльской АЭС, приостановившая развитие ядерной энергетики мира, произвела выброс в биосферу до 15 т радиоактивных веществ, что равно или даже превышает выброс за годы испытаний атомного оружия в атмосфере. Она привела к радиоактивному загрязнению более 40 Ku*/км2 площади в 7 000 км2 (2 000 км2 в России) и потребовала срочной эвакуации 130 тыс. человек. Общая площадь цезийстронцийплутониевой загрязненности более 1 Ku/км2 в России составила 147 тыс. км2 с 4 270

*Ku (Кюри) – внесистемная единица измерения радиоактивности; Бк (Беккерель) = 1 распад/с – единица измерения радиоактивности в системе СИ; 1 Ku = 3,7·1010 Бк.

182

Рис. 22.17. Загрязнение природной среды Российского Севера после ядерных взрывов радиоактивными продуктами – цирконием

и ниобием-95. Значения в мKu / км2 [18]

Рис. 22.18. Содержание 137Cs в организмах оленеводов и жителей, не связанных с этой деятельностью [18]

Рис. 22.20. Озеро Ядерное в Пермском крае [zen.yandex.com]

183

Рис. 22.21. Карта радиоактивного загрязнения изотопами цезия-137 после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. [191]

Рис. 22.22. Контрольно-пропускной пункт радиационно-экологического заповедника [СГ, 2019. – №11]

184

населенными пунктами и численностью жителей около 3 млн человек [484] (рис. 22.21). Радиоактивные осадки, выпавшие на дно Киевского водохранилища на р. Днепре и Азовского моря, остались лежать там [191]. 70 % всех радиоактивных веществ, попавших на территорию СССР, выпало в Белоруссии, где зараженными оказались 23 % территории республики. В 1988 г. в Белоруссии создан Полесский государственный радиационно-экологиче- ский заповедник для охраны и изучения облученной территории в 30-кило- метровой зоне отчуждения, примыкающей к Чернобыльской АЭС, с научноисследовательской станцией Масаны, расположенной поблизости от границы с Украиной в 10 км от атомной электростанции. Предприимчивые белорусы организуют сюда платные экскурсии на транспорте заповедника [zapovednik.by] (рис. 22.22). Пожары в этих местах чреваты способностью вместе с дымом переносить радионуклиды на другие территории, в том числе в Россию, поэтому в заповеднике тщательно следят за пожарной обстановкой [СГ, 2019. – №11].

В Челябинской области в г. Озерске находится ядерное предприятие оборонного и гражданского значения «Маяк». В 1949 г., когда заработал этот первенец советской атомной промышленности, жидкие слаборадиоактивные отходы попадали в р. Течу (приток р. Исети бассейна о. Оби). В ходе строительства предприятия (1946 – 1950 гг.) и в последующий период до 1964 г. в долине р. Течи был построен каскад производственных водоемов (рис. 22.23) и отходы производства стали накапливаться в них. Одним из радиоактивных веществ в отходах предприятия является тритий. Его среднее содержание в воде производственных водоемов за 2007 – 2009 гг. отражено на рис. 22.24. Оно в сотни и тысячи раз превышает уровень глобального (1 Бк/л) и техногенного (5 Бк/л) фона. Водоемы выведены из хозяйственного и культурно-бытового использования [697]. Остается небезопасной долина р. Течи. Радиоактивность почв по цезию-137 в верховьях реки лежит в пределах от 17 000 Ku/км2 (исток) до 10 – 20 Ku/км2 – при фоновом значении для равнинных территорий 0,05 Ku/км2. Деревни в 100-километ- ровой зоне вниз по р. Тече давно расселены [114; 191]. В результате аварии на комбинате «Маяк» в 1957 г. радиоактивный выброс охватил значительную часть Челябинской области и прилегающие районы Тюменской, Курганской, Свердловской областей. С территорий, радиоактивная загрязненность которых превысила 2 Ku/км2 (принятый предел), были переселены 10,2 тыс. человек [484].

185

Рис. 22.23. Схема производственных водоемов предприятия «Маяк» в до-

лине р. Течи: В-2 – водоем-охладитель (оз. Кызылташ, 84,4млн м³); В-3 (0,78 млн м³), В-4 (4 млн м³), В-10 (73,5 млн м³), В-11 (230 млн м³) – искусственные водоемы (теченский каскад) в долине старого русла р. Течи; ЛБК,ПБК – левобережный и правобережный обводные каналы; ЖРО – жидкие радиоактивные отходы [697]

Рис. 22.24. Усредненные концентрации трития в воде производственных водоемов предприятия «Маяк» за 2007 – 2009 гг. [697]

Водохранилища, используемые в качестве водоемов-охладителей при АЭС, в той или иной степени подвергаются радиационному воздействию стоков этих предприятий. Одним из радиоактивных загрязняющих веществ водоемов-охладителей АЭС является тритий. Основным депо нахождения трития в природе служит вода, с которой он легко перемещается на большие расстояния. Концентрация трития в природных водах на несколько

186

Рис. 22.25. Схема Белоярского водохранилища на р. Пышме:

1 – АЭС; 2 – Биофизическая станция; каналы: 3 – водосбросной, 4 – водозаборный,

5 – промливневой,6 – обводной; заливы: 7 – Теплый, 8 – Голубой; 9 – район плотины; 10 – верховье водохранилища; границы зон:

а – санитарно-защитной, 3 км, б – наблюдаемой, 10 км [698]

Рис. 22.26. Динамика концентраций трития в воде Белоярского водохранилища в районе плотины [698]

Рис. 22.27. Белоярское водохранилище [723]

187

порядков выше по сравнению с концентрацией стронция и цезия. В настоящее время не существует эффективных мер улавливания трития. Сброс этого радионуклида в открытые водоемы приводит к их загрязнению три-

тием [698].

Институтом экологии растений и животных Уральского отделения РАН в период с 1980 г. по 2003 г. проводился мониторинг содержания трития в воде Белоярского водохранилища, служащего водоемом-охладителем одноименной АЭС, пущенной в эксплуатацию в 1964 г. в 45 км от г. Екатеринбурга (см. рис. 3.7). Первая очередь АЭС с уранграфитовыми реакторами АМБ-100 и АМБ-200 состояла из двух энергоблоков, выведенных из эксплуатации в 1981 и 1989 гг. В 1980 г. был введен третий энергоблок на быстрых нейтронах БН-600. Точки наблюдения располагались по периметру водохранилища, а также в каналах, по которым стоки от АЭС поступают в водоем (рис. 22.25). За период наблюдений концентрация радионуклида трития в воде Белоярского водохранилища во всех случаях превышала уровень техногенного фона, установленного для Уральского региона. Она варьировала в верховье водохранилища от 5 Бк/л до 60 – 70 Бк/л, в районе плотины – до 93 Бк/л (рис. 22.26), в районе Биофизической станции – до 1 000 Бк/л. Проявилась тенденция снижения концентрации трития в воде, особенно четко – после вывода из эксплуатации второго энергоблока, но не исключены отдельные случаи залпового поступления радионуклида в период работы третьего энергоблока. Белоярское водохранилище используется комплексно, в т.ч. для рекреации и рыборазведения (рис. 22.27), поэтому необходим надежный контроль за сбросами трития в водоем [698].

Техногенное загрязнение воды и донных отложений водохранилищ радиоактивными веществами опасно для здоровья людей.

22.5. Самоочищение воды водохранилищ

Водохранилища в условиях урбанизации оказывают более положительное, чем отрицательное влияние на качество речной воды. Они обладают удивительной жизненной силой, выраженной в самоочищающей способности, противостоящей антропогенной нагрузке.

Факторы самоочищения водоемов условно делят на три группы: физические, химические, биологические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеют разбавление, растворение, оседание на дно нерастворимых осадков и отстаивание.

188

Под влиянием ультрафиолетового солнечного излучения разрушается часть белковых коллоидных соединений, вода обеззараживается.

Кхимическим факторам самоочищения относят процессы окисления органических и неорганических веществ, интенсивность которых зависит от количества растворенного в воде кислорода. Кислород в воду поступает из атмосферы, чему способствует волновое перемешивание водной массы, а также в ходе жизнедеятельности фотосинтезирующих растений. Максимальная (насыщающая) концентрация кислорода в холодной воде составляет примерно 9 мг/л. В глубоких малопроточных водохранилищах концентрация кислорода в придонных слоях воды может понизиться до 3 – 5 % максимального насыщения. Если же в водоеме велико содержание органических веществ, то для их окисления бактериями и простейшими может израсходоваться почти весь запас кислорода и наступят анаэробные условия.

Втаких условиях существуют лишь анаэробные бактерии, в процессе жизнедеятельности вырабатывающие сероводород и метан.

Кбиологическим факторам самоочищения воды относят механизмы, выработанные самой природой. Водные сообщества растений, животных, ихтиофауна, бактерии, донный бентос, являющиеся звеньями пищевых цепей, обеспечивают круговорот веществ в экосистеме и очищение воды [67].

В самоочищении воды водохранилищ, загрязняемых промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми стоками, важна роль бактерио- и фитопланктона. Биохимическое окисление органических веществ, вплоть до их полной минерализации, выполняемое этими микроскопическими водными организмами, является главным из многообразным явлений, образующих процесс самоочищения воды. Наиболее интенсивно самоочищение воды происходит в макрофитных прибрежных биоценозах. Они перехватывают и почти полностью утилизируют аллохтонные (поступающие извне) органические и биогенные вещества в воде, проходящей через заросли полупогруженной и погруженной растительности.

Степень проявления процесса самоочищения воды определяется соотношением величин первичной продукции и деструкции (разрушения) органического вещества в водохранилищах. В табл. 22.10 приведены результаты расчетной оценки продукции и деструкции органического вещества в волжских водохранилищах на уровне 1980-х гг. При оценке учитывалась роль макрофитов, фито-, бактерио- и зоопланктона.

В зарегулированных водохранилищами речных системах происходит значительное снижение содержания органических веществ, т.е. самоочищение от них воды, благодаря замедленному водообмену и жизнедеятельности

189