Введение к работе
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Среди проблем биоокеанологни особое место занимают вопросы, связанные с радиохимией моря. С момента первых ядерных испытаний в атмосфере в 50-х годах и до настоящего времени проводятся работы по радиометрии, изучению воздействия искусственных радионуклидов на морские организмы и экосистемы. Основные радиоэкологические наблюдения в Баренцевом и Карском морях проводились ПИНРО, Мурманским Управлением Гидрометслужбы, НПО "Тайфун" (г. Обнинск), Радиевым институтом им. В.Г. Хлопина, институтом ядерных исследований им. И.Курчатова. Опубликованные данные о распространении и концентрации искусственных радионуклидов в воде и в донных отложениях Баренцева моря малочисленны и относятся в основном к,западным и центральным районам мо-ря. Сведения о северных, южных и восточныхКюря в печати отсутствуют. В связи с этим, полученные нами данные о концентрации цезия-137 в донных осадках, водорослях, лишайниках и мхах, отобранных с побережий и прилегающих к ним аквторий Земли Франца-Иосифа, Новой Земли, центральной и юго-восточной части Баренцева моря существенно дополняют имеющиеся представления.
Атлантические воды с соленостью 35700, занимающие большую часть Баренцева моря, являются естественным растворителем цезия-137, поступившего в бассейн. Именно поэтому в работе уделяется большое внимание географическим и океанологическим особенностям моря, в частности, последствиям поступления и распространения атлантических вод по желобам Баренцева моря.
Цель работы заключается в том, чтобы оценить современные уровни и закономерности распределения радионуклидов в море, определить океанологические процессы и явления, способствующие самоочищению морской среды, а также выявить источники радиоактивного загрязнения в Баренцевоморском регионе.
Задачи работы. В связи с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
уточнить подход к экосистемному анализу Баренцева моря;
выполнить анализ особенностей циркуляции вод атлантического происхождения в шельфовых желобах;
применить метод косвенных характеристик для индикации процессов переноса вод в Баренцевом море;
определить концентрации радионуклидов в среде и биоте шельфа и побережья, включая Новую Землю и другие архипелаги; -
выявить причины различного уровня накопления одних и тех же радионуклидов в живой и неживой природе в условиях моря и суши;
выяснить вероятные источники и зоны аккумуляции искусственных радионуклидов в арктических морях.
Материалы и методы. Пробы донных отложений и бентоса отбирались стандартными методами по системе специальных галсов в морских экспедициях 1990-1993 гг. Грунтовая колонка делилась на пятисантиметровые части, из дночерпателя отбирался верхний трехсантиметровый слой. Образцы водорослей собирались по видам (ламинария, фукусы) без разделения на части. Образцы почвы, лишайников и мхов от-
бирались в полевых маршрутах на побережье. Необходимое для одного определения количество лишайника собиралось с площади радиусом от 10 до 200 метров, в зависимости от географического положения точки. Образцы донного осадка, водорослей, мхов и лишайников перед взвешиванием высушивались в печи в течении 12 часов при температуре 105'С. После взвешивания измельченный и просеянный сквозь двухмиллиметровое сито материал засыпался в 500 мл сосуды Маринелли. При анализе проб весом менее 300 г вместо сосудов Маринелли использовались стеклянные цилиндрические сосуды известной геометрии и измеренным естественным фоном.
Измерения каждого образца выполнялись на высокочистом Ge-детекторе (эффективность 13.5%, энергетическое разрешение 1.75 kev для 1.33 MeV Со-60) в течении 600 минут. Детектор имел свинцовую защиту с вмонтированными в нее прослойками Си. Излучаемые импульсы регистрировались 4096- канальным спектрометром "Silena". Полученный спектр анализировался с помощью программ "Sillgamma". Гамма-спектрометрические анализы, в количестве около двухсот, выполнены на кафедре радиохимии и колондной химии Люблинского Университета им. Марии Кюри- Склодовской (Польша) под руководством проф. Е.Щипы, а также в Центре по радиационному контролю в г. Рованиеми (Финляндия) под руководством проф. К. Риссанен. Кроме материалов ММБИ данная работа базируется на информации по гаммаспектрометрии радиоактивного загрязнения природной среды Мурманского Управления Гидрометслужбы.
Личный вклад автора. В основу работы положены исследования автора, проводившиеся на протяжении последних семи лет и обобщенные в ряде статей и препринтов. Научные разработки, определившие структуру и основные результаты диссертации, выполнены автором самостоятельно. В периоде 1986 по 1993 годы автор принимал участие в восьми экспедициях на: НИС "Помор" (N 12,15), "Дальние Зеленцы" (N 62,67,69), "Профессор Молчанов" (N 29,32) и НИЛ "Полярштерн" (EPOS-II), которые исследовали Баренцево, Карское, Норвежское и Гренландское моря, а также воды Северного Ледовитого океана.
Научная новизна работы состоит в следующем:
впервые проведена систематизация и обобщение результатов исследований по проблеме полярной радиоэкологии применительно к баренцевоморскому региону:
проверены ранее существовавшие гипотетические схемы и получены новые сведения о роли шельфовых желобов в формировании региональных особенностей функционирования экосистемы моря;
показан реальный уровень искусственных радионуклидов (цезня-137, америция-241, плутония-239,240) на шельфе и побережье Земли Франца-Иосифа, Новой Земле и в Печорском море;
определены вероятные источники поступления и пути распространения искусственных радиоизотопов в Баренцевоморском регионе;
- показана высокая способность морской воды не накапливать радиоактивные
загрязнения благодаря океанологической специфике Баренцева моря.
На защиту выносятся:
- тезис о низком уровне содержания гаммануклидов в донном осадке, бентосе, ры-
бах Баренцевоморского шельфа, в котором концентрация Cs-137 ниже, чем на побережье Кольского п-ва и Полярных архипелагах.
объяснение механизма очищения моря от радионуклидов за счет динамических и термохалннных факторов;
представления об условиях формирования фона искусственных радионуклидов в донных отложениях и биоте баренцевоморского региона; локализация источников;
вывод о способности вод шельфа Баренцева моря к существенному самоочищению от искусственных радионуклидов.
Практическое значение работы. Полученные в работе результаты по структуре баренцевоморских водных масс и циркуляции вод могут найти применение в промысловой и других областях океанографии, при подготовке технико- экономического и экологического обоснования морской нефтегазодобычи. Данные по содержанию и закономерностям распределения искусственных радионуклидов на шельфе и побережье могут представлять интерес в работе Федерального надзора России по ядерной ч радиационной безопасности, а также будут нужны для выполнения правительственного Постановления N 710 (от 23 июля 1993г.) "О мерах по комплексному решению проблемы обращения с радиоактивными отходами и прекращении захоронения их в морях".
Апробация работы и публикации. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на: - всесоюзной конференции "Проблемы кайнозойской палеоэкологии и палеогеографии морей Северного Ледовитого океа-на"(Мурманск, 1989г.); - III Всесоюзной конференции "Экология, воспроизводство и охрана биоресурсов морей Северной Европы" ( Мурманск, 1990 г.); - семинаре морского института по изучению окружающей среды МАГАТЭ (IAEA-MEL, Монако, январь 1993); - международной конференции "Загрязнение морей вокруг побережья СНГ (преимущественно Арктике)" ( Архангельск , июль, 1993г.); - международной конференции "Природная радиоактивность Арктики и Антарктики " в Киркенесе (Норвегия, август 1993г); - международной конференции по охране окружающей среды (Норвегия.Тромсе, сентябрь |993г); - русско-финском семинаре по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа Арктики (Мурманск, ноябрь, 1993); - Ученых Советах ММБИ; - на заседаниях кафедры океанологии факультета географин и геоэкологии Санкт-Петербургского государственного университета.
По теме диссертации в нашей стране и за рубежом опубликовано 25 работ, в_ том числе семь препринтов. Без соавторов издано 12 публикаций, на английском языке - 8 работ.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (152 наименования). Обьем работы: 121 страница, в том числе 61 страница текста, 11 таблиц, 48 рисунков. Данная работа выполнена в Мурманском Биологическом институте Кольского Научного Центра Российской Академии Наук и в аспирантуре кафедры океанологии факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербурского государственного университета.