Ученые прочитали историю крымской промышленности и чернобыльской аварии на дне соленого озера
Российские исследователи использовали искусственный радионуклид стронций-90 для изучения истории донных отложений крымского гиперсоленого озера. Этот радиоактивный изотоп, а также его стабильный «родственник» стронций-88 стали метками, с помощью которых удалось проследить особенности накопления донных отложений и сопоставить их с важными для Крыма событиями. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликованной на страницах журнала Water, помогут разработать новые подходы для экологического мониторинга этих перспективных для развития аквакультуры водоемов.
Накопление донных осадков зависит от многих факторов, а потому любые изменения условий среды неизбежно отразятся на скорости и особенностях их образования; оседание взвешеных веществ также является естественным способом очищения воды от разнообразных загрязнителей. История одних из самых опасных — радиоактивных — началась в середине прошлого века: бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году; испытания ядерного оружия в открытых средах; Кыштымская катастрофа в 1957, входящая в тройку самых серьезных во всем мире; аварии на Чернобыльской и Фукусимской АЭС в 1986 и 2011 годах соответственно. Все эти события вели к попаданию в окружающую среду стронция-90 — одного из основных долгоживущих радионуклидов антропогенного происхождения.
«Он распространился далеко за пределы эпицентра катастроф. Так, произошло радиоактивное загрязнение стронцием-90 экосистем Черного моря и внутренних водоемов Крыма. Сначала он выпал с атмосферными осадками сразу после аварии на ЧАЭС в апреле 1986 года, однако более значительное его поступление наблюдалось с речным стоком, прежде всего, Днепра. На территорию полуострова днепровская вода приходила по руслу Северо-Крымского канала (СКК), а после того, как в 2014 году СКК был закрыт, прекратилось и непосредственное загрязнение стронцием-90 внутренних водоемов Крыма», — рассказывает Наталья Мирзоева, кандидат биологических наук, руководитель отдела радиационной и химической биологии Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.
«Характер осадконакопления, отраженный в колонке грунта, позволяет дать временную оценку как поступающих в озеро загрязнителей, так и накопительных процессов, происходящих в нем. Мы можем реконструировать их, понять, как на них влияли климат и человеческая деятельность, исследуя донные осадки. Это позволит также прогнозировать развитие каждого конкретного водоема, претерпевшего антропогенное воздействие. Это важно и для планирования того, как использовать озера в хозяйственной деятельности, например, для разведения водных организмов — аквакультуры», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Ануфриева, кандидат биологических наук, руководитель лаборатории экстремальных экосистем ИнБЮМ РАН.
Исследователи отдела радиационной и химической биологии и лаборатории экстремальных экосистем ИнБЮМ РАН (Севастополь) оценили содержание стронция-90 в донных осадках гиперсоленого Акташского озера, расположенного на севере Керченского полуострова. Пока что оно не используется в хозяйственной деятельности, однако потенциально перспективно для развития аквакультуры Крыма. Именно поэтому важно понять, насколько критическим для него стало воздействие выбросов радионуклида во время чернобыльской катастрофы.
Авторы отбирали полуметровые цилиндрические образцы — керны — со дна озера, а затем послойно анализировали содержание в них стронция-90. Требовалось выявить «пики» активности радионуклида в колонке донных отложений, которые соответствуют периоду поступления стронция-90 из атмосферы после глобального выпадения в 1954 году и после аварии на ЧАЭС. Ориентируясь на эти даты, можно рассчитать, с какой скоростью осаждалось взвешенное вещество из воды на дно озера; полученные значения скорости осадконакопления позволяют определить возраст отдельных слоев. Также исследователи оценили содержание стабильного изотопа стронция-88, который встречается в природе и используется в металлургической и химической промышленности. В результате удалось проследить историю того, как происходило загрязнение озера в зависимости от человеческой деятельности.
Послойное распределение стабильного стронция показало убывание его концентрации с глубиной. Так, в период с 1967–1986 годов она была в три раза ниже, чем в период после аварии на ЧАЭС, увеличение концентрации элемента началось только в 1971 году, когда днепровская вода по СКК достигла Керченского полуострова. С 1990 года наблюдается нарастание концентрации стабильного стронция-88 в донных отложениях озера вплоть до 2014 года, когда произошло закрытие СКК, но, тем не менее, оно оставалось существенно ниже предельно допустимой концентрации (7 мг/л).
Стабильный стронций применяется в радиоэлектронной промышленности, металлургии, для восстановления урана, производства постоянных магнитов, в аккумуляторных батареях, а после аварии на ЧАЭС многие конструкции, где он применялся, были разрушены из-за взрывов и пожаров. Это сделало возможным его миграцию в растворенном состоянии, прежде всего, с днепровской водой по СКК на территорию Крыма, включая озеро Акташское. Таким образом, как для стронция-90, так и для стронция стабильного водный путь является основным источником поступления в озеро Акташское — с нарастанием в послеаварийный период.
«Сейчас настало спокойное время для озера — оно практически не страдает от техногенного воздействия человека, а потому мы можем заняться разработкой и реализацией мер по его восстановлению. Крымские гиперсоленые озера вообще могут стать важным двигателем развития экономики полуострова, если использовать их для разведения рыб, беспозвоночных и водорослей. В дальнейшем мы, конечно, продолжим комплексные исследования процессов в этом озере для разработки стратегии многоцелевого устойчивого использования его экосистемы», — подводит итог Николай Шадрин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории экстремальных экосистем ИнБЮМ РАН.