Почему радиоактивные элементы не всегда попадают в арктические моря? Ответ кроется в устьях крупнейших сибирских рек.
Специалисты лаборатории радиохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ РАН) исследовали, как техногенные радионуклиды перемещаются из крупнейших сибирских рек в арктические моря. В фокусе внимания оказались наиболее значимые для радиоэкологических исследований изотопы — стронций-90, цезий-137 и плутоний-239,240. Результаты многолетних экспедиционных наблюдений опубликованы в журнале «Радиохимия».
Изотопы цезий-137 и стронций-90 представляют собой продукты ядерных испытаний, а также инцидентов и утечек на атомных объектах. Эти нуклиды могут долго сохраняться в окружающей среде и накапливаться в живых организмах. Период полураспада 137Cs составляет 30,17 года, а для 90Sr — 28.9 года, при этом время полувыведения этих изотопов из организма человека — 110 и 150 дней соответственно; они накапливаются в тканях, заменяя калий и кальций.
В ходе экспедиции также измерялись концентрации плутония-238//239/240 (T1/2 = 87,2/24100/6560 лет).
Исследования продемонстрировали, что в арктических условиях радионуклиды распространяются не только через атмосферу, но и благодаря сложным процессам миграции в почвах, торфяниках, тундровой растительности и проточных водоемах.
Авторы проанализировали распределение радиоактивных элементов между растворенной, коллоидной и взвешенной фракциями природных вод. Именно форма нахождения радионуклида определяет, на какое расстояние он способен мигрировать и где впоследствии будет накапливаться.
Устья рек оказались мощными геохимическими фильтрами
Анализ данных по Енисею и Оби показал, что основной путь переноса техногенных радионуклидов связан с взвешенными частицами речного стока. Эта закономерность особенно выражена для плутония-239,240 и цезия-137.
Тем не менее, при попадании речной воды в море ситуация резко меняется. Увеличение солености вызывает коагуляцию коллоидов и мелкодисперсных частиц, к которым прикреплены радионуклиды. В результате они оседают в донные отложения уже в эстуариях — переходных зонах между рекой и морем.
Таким образом, устья крупных сибирских рек функционируют как природные «маргинальные фильтры», значительно уменьшая дальнейший транзит радиоактивных загрязнителей в открытую часть Карского моря. Именно поэтому эстуарные зоны играют решающую роль в формировании радиоэкологической ситуации в российской Арктике.
Кстати, аналогичный барьерный механизм в дельтах рек наблюдается и в отношении микропластика.
Исследование показало, что поведение радионуклидов зависит не только от гидрологических условий, но и от их химической формы. Особенно сложной становится миграция актинидов, к которым относится плутоний: в природных водах они могут существовать в различных степенях окисления и активно участвовать в процессах коллоидообразования.