Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Самоочищення природного середовища після чорнобильської катастрофи
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Формування радіоактивного забруднення водних мас водосховищ

Основним джерелом забруднення вод Дніпровських водосховищ радіонуклідами за поставарійний період є стік Дніпра і Прип'яті. До 1990 р. процеси вторинного забруднення води внаслідок масообміну радіоактивності з дном відігравали другорядну роль.

Дані щодо радіологічного стану каскаду водосховищ у період переважного завершення його формування наведено у табл. 6.4. Винесення радіонуклідів з 1986 до 1989 р. у каскад Дніпровських водосховищ оцінюється близько 1,7 • 1014 Бк 137Cs (див. табл. 6.2) [353]. За той же період стік 137Cs у розчинній та завислій формах у Чорне море становив близько 10–15 % його припливу (за винятком початкового етапу 1986 р.). За сучасними оцінками ДСНВП “Екоцентр”, щорічне винесення l37Cs р. Прип'ять становить (5,6-7,4) 10м Бк та є основним шляхом поширення радіонуклідів за межі Чорнобильської зони відчуження. За межі відчужених територій виноситься 30 % 137Cs і 50 % 90Sr, що надходять у р. Прип'ять [328].

У процесі самоочищення води від 137Cs, 144Се та інших радіонуклідів найважливішу роль відіграє седиментаційне виведення їх у донні осади. Найінтенсивніше цей процес відбувається в період масового відмирання синьозелених водоростей, а також у період льодоставу під час осадження важкорозчинних форм гідроксидів заліза і мангану, які утворюються за низьких температур (останнє найбільш виражене у Київському водосховищі).

У періоди штормової активності сумарні концентрації 137Cs можуть зростати внаслідок насичення водної товщі твердими частинками верхнього шару донних осадів. У Київському водосховищі це може призвести до істотного збільшення викиду 137Cs у розташовані нижче водосховища (до 50 % його припливу).

За підрахунками балансу 90Sr у каскаді Дніпровських водосховищ, практично весь стронцій, який виносять річки Прип'ять та Дніпро, проходить каскад транзитом. Зміна його концентрації по довжині каскаду визначається, насамперед, умовами розчинення забруднених вод бічними притоками, зокрема р. Десною, стік якої становить від 20 до 40 % стоку р. Дніпро у Київське водосховище. За оцінкою Державного науково-виробничого підприємства (ДНВП) “РАДЕК”, винесення 90Sr водотоками Зони відчуження у басейн Дніпра в 1998 р. становило 7,4 • 1012 Бк, що вдвічі перевищує відповідні значення за попередній рік. Щорічне винесення 90Sr, за оцінкою ДСНВП “Екоцентр”, - 2,2 • 1012 Бк [328].

Забруднення вод Київського водосховища радіонуклідами 239,240Ри оцінювалось епізодично. Так, у 1986 р. відразу після аварії вміст плутонію у водах Прип'яті та водосховища варіював від 0,6 до 48 Бк • м-3. Характерні значення забруднення вод у водосховищі становили 0,3–30 Бк • м-3. Причому близько 98 % плутонію і більше було адсорбовано на частинках зависі. Тому мінімальне значення наведеної радіоактивності припадає на поверхневі шари застійних зон, а максимальне – на зони з підвищеним скаламучуванням.

У 1987–1988 pp. вміст 239,240pu в пробах води водосховища не перевищував 1,5 Бк • м-3, у 1989 р. – всюди менше 1 Бк • м-3 [353]. Отже, сучасне радіоактивне забруднення води Дніпровських водосховищ визначається радіонуклідами 90Sr і 137Cs. На відміну від тенденції різкого зниження вмісту 137Cs у воді водосховищ, вміст 90Sr змінюється мало. Перспективний вміст цих радіонуклідів у водах водосховищ визначатиметься насамперед інтенсивністю надходження радіонуклідів з радіоактивно забруднених територій зі стоком річок Прип'ять і Дніпро. Тому можливий додатковий змив радіонуклідів з територій ЗВіЗБ(О)В у водосховища у разі припустимого викиду із об'єкта “Укриття” потрібно оцінювати не за рівнем сучасного радіоактивного забруднення за роки фактичної дуже низької водності, а за розрахунковими рівнями після ймовірного процесу змиву в багатоводні періоди. Таку оцінку провели фахівці ДСНВП “Екоцентр”: серед ризиків поширення радіоактивності за межі Зони відчуження, поряд з частковим руйнуванням саркофагу та надходженням із тимчасових сховищ радіоактивних відходів, винесення продуктів поділу урану водним шляхом займає провідне місце (див. табл. 2.5). Цей шлях нині на 80 % визначає поширення 90Sr і 137Cs за межі ЗВіЗБ(О)В [328].

За різними оцінками, у водойму-охолоджувач ЧАЕС надійшло від 2 до 19 ПБк радіонуклідів. У 1986 р. радіоактивне забруднення його вод становило в середньому 1000 Бк • дм-3, у тому числі, Бк • дм-3: 100–1700 137Cs; 5– 40 90Sr; 40-700 9¾ близько 30 ,06Ru; 40-150 l44Ce; 20-600 103Ru. Забруднення донних осадів водойми-охолоджувача становило, n • 105 Бк • кг-1: 0,1-3,8 137Cs; 0,3–16 103Ru; 0,1–18 144Се та ін. До 1991 р. вміст 137Cs знизився з 1000 до 4, 90Sr – з 22 до 7 Бк • дм"3. При цьому забруднення зависі сягало 1000 кБк • кг1 137Cs та 270 кБк • кг190Sr, донних осадів – 200 та 5 кБк × × кг-1 відповідно. До кінця серпня 1986 р. вміст 239Ри знизився від 0,4 до 7 • 10-3 Бк • дм-3. При цьому 98 % його активності містилося у зависі [432].

Аналізуючи дані, наведені у праці [345], можна дійти однозначного висновку щодо зниження з часом забруднення річкової води Дніпровського каскаду лише для Київського водосховища (рис. 6.1). Для решти Дніпровських водосховищ відзначається різке підвищення вмісту 137Cs у 1987–1988 pp. з піком забруднення у 1988 р. та подальшим поступовим зниженням. Для Запорізького та Каховського водосховищ спостерігається другий пік у 1990 р. Ці спостереження задовільно відповідають концепції формоутворення радіонуклідів у ґрунтах [36], за якою пік мобілізації 137Cs завершився до 1989 р. Потому швидкість його фіксації в ґрунтах і донних осадах значно переважає швидкість мобілізації, тобто перший пік пояснюється надходженням розчинного 137Cs з Київського водосховища та Дніпровських водозборів до каскаду. Відсутність цього піку для Київського водосховища, імовірно, зумовлено його значним забрудненням твердофазними частинками випадінь, тобто на фоні процесу седиментації частинок, який визначив самоочищення води, цей пік не спостерігався. Наявність піків може пов'язуватися з їхньою відповідністю підвищеній водності року, що збільшує винесення радіонукліда з ділянок водозборів і донних осадів. Це пояснення найімовірніше для другого піку у 1990–1991 pp.

Динаміка вмісту 137Cs у воді Дніпровських водосховищ, побудовано за даними праці [345].

Рис. 6.1. Динаміка вмісту 137Cs у воді Дніпровських водосховищ, побудовано за даними праці [345].

По основній осі: 1– Київське, 2 – Канівське; по додатковій осі: 3– Кременчуцьке, 4– Дніпродзержинське, 5 – Запорізьке, 6 – Каховське

Динаміка самоочищення води Київського водосховища від I37Cs з високою вірогідністю (R2 = 0,99) описується експоненційним рівнянням

(6.1)

де N – питомий вміст радіонукліда на час t, що минув після аварії, роки; 3,11 Бк • дм-3 відповідає первинному забрудненню води; -0,55 рік-1 – величина константи швидкості самоочищення, зумовленого процесами седиментації частинок, іммобілізації розчинних форм радіонукліда та винесенням його з течією вниз по каскаду.

За цими даними, швидкість самоочищення води у Київському водосховищі від l37Cs більше як у 20 разів перевищує швидкість розпаду радіонукліда.

Відстань між джерелом забруднення і Київським водосховищем та між центральними частинами водосховищ становить 70–120 км. Якщо прийняти середню відстань між водосховищами 100 км, то зниження питомої активності 137Cs у річковій воді вниз по Дніпру в різні роки (рис. 6.2) задовільно описується експоненційною залежністю (табл. 6.5). Значення константи швидкості самоочищення води від l37Cs вниз за течією Дніпра в різні роки коливається в межах (3,4-9,1 ) 10-3 км-1 за середнього значення 0,0058 км-1. Найвище значення відповідає 1986 р., що пов'язано із швидкою седиментацією твердофазних випадінь у Київському водосховищі.

Часова динаміка зниження забруднення води супроводжується зниженням швидкості самоочищення, що визначається переважною міграцією розчинних форм 137Cs і зниженням кількості завислих форм [103]. Часову динаміку забруднення води Київського водосховища (NK) l37Cs можна розрахувати за даними табл. 6.5 за формулою

(6.2)

Вміст 137Cs у воді Дніпровських водосховищ по роках, побудовано за даними праці [345]:

Рис. 6.2. Вміст 137Cs у воді Дніпровських водосховищ по роках, побудовано за даними праці [345]:

1 – Київське, 2 – Канівське, 3 – Кременчуцьке, 4 – Дніпродзержинське, 5 – Запорізьке, 6 – Каховське

де t – час, що минув після катастрофи, роки; 0,54 – величина константи швидкості самоочищення води Київського водосховища від l37Cs, рік-1 (R2 = = 0,94), що збігається з розрахунком за рівнянням (6.1).

Часову динаміку зміни k, можна апроксимувати залежністю

Таблиця 6.5

Параметри експоненційної апроксимації річної динаміки вмісту 137Cs y воді Дніпровських водосховищ

Рік

ΝK, Бк • дм-3

kh n • 10-3 км-1

R2

1986

1,42

9,1

0,82

1987

0,79

6,5

0,76

1988

0,62

5,6

0,91

1989

0,48

6,1

0,95

1990

0,13

3,4

0,53

1991

0,10

4,0

0,74

Примітка: Νκ забруднення води Київського водосховища; / – відстань від джерела забруднення вниз по Дніпру; к, – константа швидкості самоочищення води вниз за течією; R2 – величина вірогідності апроксимації.

(6.3)

де 0,17 – величина нормованої константи швидкості самоочищення води від 137Cs, км-1 • рік-1 (R2 - 0,81).

Забруднення водосховищ Дніпровського каскаду 90Sr характеризується вираженою тенденцією до зниження забруднення води з часом (рис. 6.3). Для Канівського, Кременчуцького, Запорізького та Каховського водосховищ відзначається підвищення питомого вмісту 90Sr у воді в 1988 р., для всіх водосховищ, крім Київського, – у 1990–1991 pp, то відповідає рокам високої водності. У ті роки відбувалося підвищене вине-

Динаміка вмісту 90Sr у воді Дніпровських водосховищ, побудовано за даними праці [345]

Рис. 6.3. Динаміка вмісту 90Sr у воді Дніпровських водосховищ, побудовано за даними праці [345]:

1 – Київське, 2 Канівське, 3 – Кременчуцьке, 4 – Дніпродзержинське, 5 – Запорізьке, 6 – Каховське

сення 90Sr р. Прип'ять за межі Зони відчуження [339–341]. На відміну від міграції 137Cs, що характеризується антагонізмом процесів його мобілізації та фіксації, рівновага між якими після 1989 р. змістилася в бік іммобілізації радіонукліда, винесення 90Sr річковою системою Дніпра в першу чергу визначатиметься водністю року, змивом із заплавних територій та надходженням із донних осадів. У зв'язку з цим динаміка забруднення водосховищ 90Sr та винесення його р. Прип'ять за межі Зони відчуження істотно змінюється (рис. 6.4, 6.5). На 2000 р. загальне винесення 90Sr становило 1,5 • 1014Бк.

Вміст 90Sr у воді Дніпровських водосховищ по роках, побудовано за даними праці [345]

Рис. 6.4. Вміст 90Sr у воді Дніпровських водосховищ по роках, побудовано за даними праці [345]

Водосховище, місце відбору: 1 Київське, 2 – Канівське, 3 – Кременчуцьке, 4 – Дніпродзержинське, 5 – Запорізьке, 6 – Каховське

Винесення 90Sr р. Прип'ять за межі Зони відчуження [339]

Рис. 6.5. Винесення 90Sr р. Прип'ять за межі Зони відчуження [339]

Динаміка самоочищення води водосховищ Дніпровського каскаду від 90Sr (див. рис. 6.3) з високою вірогідністю описується як експоненційними, так і логнормальними залежностями (табл. 6.6).

Величина “експоненційної” константи швидкості самоочищення води від 90Sr становить 0,31 ± 0,1 рік-1, що більше ніж на порядок перевищує константу швидкості фізичного розпаду радіонукліда. Динаміка зниження параметра N0 по каскаду також підлягає експоненційній залежності (R2 = = 0,82). Прийнявши середню відстань між водосховищами 100 км, можна розрахувати Ν0(l) для будь-якої точки каскаду за формулою

(6.4)

Таблиця 6.6

Параметри апроксимації динаміки вмісту 90S y воді Дніпровських водосховищ

Водосховище

Київське

1,55

0,35

0,98

1,07

0,48

0,96

Канівське

1,18

0,31

0,72

1,06

0,52

0,87

Кременчуцьке

1,09

0,39

0,77

0,87

0,46

0,85

Дніпродзержинське

0,69

0,21

0,66

0,71

0,31

0,80

Запорізьке

0,90

0,38

0,58

0,61

0,27

0,84

Каховське

0,63

0,23

0,82

0,48

0,16

0,70

Примітка: N0 – первинне забруднення води водосховищ; kw – константа швидкості самоочищення; R2 величина вірогідності апроксимації.

де l – відстань від джерела забруднення вниз по Дніпру, км; 0,0017 – величина нормованої константи швидкості самоочищення річкової води вниз за течією від 90Sr, км"1 (/? 2= 0,83).

Вірогідність апроксимації даних щодо динаміки забруднення води Дніпровських водосховищ 90Sr логнормальною залежністю вища (табл. 6.6). Проте вона малопридатна для прогнозування, оскільки через певний проміжок часу розрахована питома активність досягає від'ємних значень (на 10-й рік). Утім, опосередковані величини констант швидкості самоочищення води від 90Sr, розраховані за різними способами, збігаються в межах 20 % – “логнормальна” константа становить 0,37 ± 0,15 рік-1. Значення параметрів логнормальної апроксимації знижуються вниз по каскаду.

Отже, основним джерелом забруднення водного басейну Дніпра є територія водозборів Чорнобильської зони відчуження. Основні шляхи вторинного забруднення водного басейну – винесення радіонуклідів з водозбірних територій та їхня трансформація у донних осадах радіаційно забруднених водних об'єктів з обмінно сорбованої у водорозчинну форму.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші