Факторы формирования пространственного распределения природных и техногенных радионуклидов в донных отложениях Камышовой бухты, Севастополь

Д. А. Кременчуцкий✉, Ю. С. Гурова

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: d.kremenchutskii@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Цель статьи – выявить особенности пространственного распределения содержания радионуклидов (210Pbизб, 226Ra, 137Cs и 40K) в донных осадках Камышовой бухты и выделить факторы, определяющие эти особенности.

Методы и результаты. В работе представлены результаты измерений концентрации 210Pbизб, 226Ra, 137Cs и 40K в девяти пробах поверхностного (0–5 см) слоя и двух колонках донных отложений, отобранных в Камышовой бухте в июле 2021 г. Активность 210Pbизб, 226Ra, 137Cs и 40K в пробах определялась на низкофоновом гамма-спектрометре со сцинтилляционным детектором NaI(Tl) колодезного типа. Приведены оценки взаимосвязи активности рассматриваемых радионуклидов в донных осадках с гранулометрическим составом осадка и с содержанием органического углерода. Получены количественные оценки скорости седиментации, потока вещества и радионуклидов в донные осадки.

Выводы. В пространственной изменчивости концентраций рассматриваемых радионуклидов отмечается общая тенденция к увеличению значений от северной части бухты к южной. Результаты анализа указывают на то, что пространственная изменчивость содержания радионуклидов в поверхностных пробах донных отложений и их вертикальное распределение в двух колонках объясняется изменением в гранулометрическом составе и скоростях осадконакопления, а также наличием источников ливневых и бытовых сточных вод в южной части бухты. На основе результатов корреляционного анализа сделано предположение, что в исследуемом районе происходит процесс очистки вод в результате адсорбции радионуклидов и органического вещества мелкозернистым материалом с последующей седиментацией этого материала в донные отложения. Усредненные значения скорости осадконакопления и потока вещества в донные отложения составили 0,43 см/год и 2976 г/(м2·год) соответственно. Поток радионуклидов в донные отложения составил 53,0 Бк/(м2·год) для 137Сs, 690,5 Бк/(м2·год) для 40К, 58,0 Бк/(м2·год) для 226Ra и 79,5 Бк/(м2·год) для 210Pbизб.

Ключевые слова

Черное море, Камышовая бухта, донные отложения, гранулометрический состав, органический углерод, цезий-137, 137Cs, калий-40, 40К, радий-226, 226Ra, свинец-210, 210Pb, скорость осадконакопления, радионуклиды, седиментация

Благодарности

Пробы донных отложений и данные об их геохимических характеристиках были получены в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ No FNNN-2021-0005. Данные об активности радионуклидов были получены в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ No FNNN-2021-0004. Количественные оценки скорости осадконакопления и потоков веществ в донные осадки получены в рамках проекта РНФ No 22-77-10056.

Для цитирования

Кременчуцкий Д. А., Гурова Ю. С. Факторы формирования пространственного распределения природных и техногенных радионуклидов в донных отложениях Камышовой бухты, Севастополь // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, No 5. С. 692–707. EDN FYRBGS.

Kremenchutskii, D.A. and Gurova, Yu.S., 2023. Factors Forming the Spatial Distribution of Natural and M an-M ade Radionuclides in the Bottom Sediments of the Kamyshovaya Bay, Sevastopol. Physical Oceanography, 30(5), pp. 652-665.

Список литературы

  1. Гидрохимическая характеристика отдельных бухт Севастопольского взморья / Е. А. Куфтаркова [и др.] // Труды Южного научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии. 2008. Т. 46. С. 110–117. EDN VSMAKD.
  2. Санитарно-биологические исследования прибрежных акваторий юго-западного Крыма в начале XXI века / под ред. О. Г. Миронова, С. В. Алёмова. Симферополь : ИТ «АРИАЛ», 2018. 270 с.
  3. Миронов О. Г., Кирюхина Л. Н., Алёмов С. В. Санитарно-биологические аспекты экологии севастопольских бухт в XX веке. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. 185 с.
  4. Соловьёва О. В., Тихонова Е. А. Динамика содержания органического вещества в донных отложениях портовых акваторий Севастополя // Ученые записки Крымского Федерального Университета имени В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2018. Т. 4 (70), No 4. С. 196–206.
  5. Окислительно-восстановительные условия и характеристики донных отложений бухт Севастопольского региона / Ю. С. Куринная [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. No 1. С. 42–54. doi:10.22449/2413-5577-2022-1-42-54
  6. Мирзоева Н. Ю., Гулин С. Б., Мирошниченко О. Н. Радионуклиды стронция и цезия // Система Черного моря / Отв. ред. академик РАН А. П. Лисицын. М. : Научный мир, 2018. С. 605–624. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018
  7. Partitioning of Cs-137 between sediment and water from the Black Sea / M. Fuhrmann [et al.] // Chemistry and Ecology. 1992. Vol. 7, iss. 1–4. P. 3–17. https://doi.org/10.1080/02757549208055429
  8. Buesseler K. O., Livingston H. D. Time-Series Profiles of 134Cs, 137Cs and 90Sr in the Black Sea // Sensitivity to Change: Black Sea, Baltic Sea and North Sea / Eds. E. Özsoy, A. Mikaelyan. Dordrecht : Springer, 1997. P. 239–251. https://doi.org/10.1007/978-94-011-5758-2_19
  9. Радиоэкологический отклик Черного моря на чернобыльскую аварию / Г. Г. Поликарпов [и др.]. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 666 с.
  10. Evolution and fluxes of 137Cs in the Black Sea/Turkish Straits System/North Aegean Sea / R. Delfanti [et al.] // Journal of Marine Systems. 2014. Vol. 135. P. 117–123. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2013.01.006
  11. Radionuclides Assessment for the Romanian Black Sea Shelf / G. Chiroşca [et al.] // Diversity in Coastal Marine Sciences / Eds. C. Finkl, C. Makowski. Cham : Springer, 2018. P. 221–232. https://doi.org/10.1007/978-3-319-57577-3_13
  12. Оценка скорости седиментации и осадконакопления в прибрежных и глубоководных акваториях Черного моря с использованием природных и антропогенных (чернобыльских) радионуклидов / Н. Ю. Мирзоева [и др.] // Система Черного моря / Отв. ред. академик РАН А. П. Лисицын. М. : Научный мир, 2018. С. 659–670. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018
  13. Распределение 137Cs в поверхностном слое Черного моря летом 2017 года / И. И. Довгий [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, No 2. С. 166–175. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-2-166-175
  14. The approaching obsolescence of 137Cs dating of wetland soils in North America / J. Z. Drexler [et al.] // Quaternary Science Reviews. 2018. Vol. 199. P. 83–96. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.08.028
  15. A global review of sediment source fingerprinting research incorporating fallout radiocesium (137Cs) / O. Evrard [et al.] // Geomorphology. 2020. Vol. 362. 107103. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2020.107103
  16. Гулин С. Б., Сидоров И. Г., Гулина Л. В. Биогенная седиментация в Черном море: радиотрассерное исследование // Морской экологический журнал. 2013. Т. 12, No 2. С. 19–25. EDN SZIOVD.
  17. 40K in the Black Sea: a proxy to estimate biogenic sedimentation / S. B. Gulin [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. 2014. Vol. 134. P. 21–26. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.02.011
  18. Русаков, В. Ю., Борисов, А. П., Соловьева Г. Ю. Скорости седиментации (по данным изотопного анализа 210Pb и 137Cs) в разных фациально-генетических типах донных осадков Карского моря // Геохимия. 2019. Т. 64, No 11. С. 1158–1174. https://doi.org/10.31857/S0016-752564111158-1174
  19. Kremenchutskii D. A., Gurov K. I. Assessment of sedimentation rate in the Balaklava Bay by radionuclides // 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference, SGEM 2020 (Albena, Bulgaria, 18 August – 24 August, 2020) : proceedings. Sofia, Bulgaria: STEF92 Technology, 2020. Vol. 20, iss. 5.1. P. 83–90. https://doi.org/10.5593/sgem2020/5.1/s20.011
  20. Abril J. M. On the use of 210Pb-based records of sedimentation rates and activity concentrations for tracking past environmental changes // Journal of Environmental Radioactivity. 2022. Vol. 244–245. 106823. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106823
  21. Assessment of measurement accuracy in 210Pb dating sediment methods / A. Schirone [et al.] // Quaternary Geochronology. 2022. Vol. 69. 101255. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101255
  22. Кременчуцкий Д. А., Гуров К. И. Распределение 137Cs и 40K в донных отложениях Балаклавской бухты (Черное море) // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, No 2. С. 207–221. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-2-207-221
  23. Robbins J. A., Edgington D. N., Kemp A. L. W. Comparative 210Pb, 137Cs, and pollen geochronologies of sediments from lakes Ontario and Erie // Quaternary Research. 1978. Vol. 10, iss. 2. P. 256–278. https://doi.org/10.1016/0033-5894(78)90105-9
  24. Currie L. A. Limits for qualitative detection and quantitative determination. Аpplication to radiochemistry // Analytical Chemistry. 1968. Vol. 40, iss. 3. P. 586–593. https://doi.org/10.1021/ac60259a007
  25. Основные источники загрязнения морской среды Севастопольского региона / Е. И. Овсяный [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2001. С. 138–152.
  26. Биогеохимические характеристики седиментационного самоочищения Севастопольской бухты от радионуклидов, ртути и хлорорганических загрязнителей / В. Н. Егоров [и др.] // Морской биологический журнал. 2018. Т. 3, No 2. C. 40–52. EDN XSWAXJ. https://doi.org/10.21072/mbj.2018.03.2.03
  27. Partition of radiotracers between suspended particles and seawater / Y.-H. Li [et al.] // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1984. Vol. 48, iss. 10. P. 2011–2019. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90382-X
  28. Hawley N., Robbins J. A., Eadie B. J. The partitioning of 7beryllium in fresh water // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1986. Vol. 50, iss. 6. P. 1127–1131. https://doi.org/10.1016/0016-7037(86)90393-5
  29. Role of suspended matter in controlling beryllium-7 (7Be) in the Black Sea surface layer / D. A. Kremenchutskii [et al.] // Journal of Marine Systems. 2021. Vol. 217. 103513. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2021.103513
  30. Биогеохимические механизмы формирования критических зон в Черном море в отношении загрязняющих веществ / В. Н. Егоров [и др.] // Морской экологический журнал. 2013. Т. 12, No 4. С. 5–26. EDN SYSNGP.

Скачать статью в PDF-формате