Файл: Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы.pdf

за разницы в удельном весе, вблизи дна могут возникать ком­ пенсаторные течения со стороны моря, что создает картину сложного слоистого распределения радионуклидов по вертикали. По характеру смешивания пресных и морских вод различают три типа речных устьевых областей [39]: 1) с явно выраженной слоистостью солености; 2) с частичным перемешиванием мор­ ских и речных вод; 3) с полным перемешиванием.

Очевидно, эта классификация имеет и прямое отношение к распространению и перемешиванию радиоактивных веществ, поступающих в эти области вместе с речным стоком.

Распространение в море. На поведение радионуклидов в вод­ ной среде наряду с другими факторами большое влияние ока­ зывают их химические свойства, свойства соединения, в которых они находятся, степень их растворимости и т. д. От этих же свойств зависит их способность включаться в биологический круговорот веществ [40, 41]. Табл. 70 дает характеристику физического состояния в морской воде отдельных радионукли­ дов, попадающих в нее при подводных ядерных взрывах. Эти данные были получены в опытах по моделированию конденса­ ции испаренного вещества в морской воде.

Как видно из этой таблицы, радиоактивные изотопы строн­ ция и цезия в отличие от элементов редкоземельной группы (РЗЭ), содержащихся в морской воде преимущественно в неионном состоянии, находятся в ней в высокодисперсном и рас­ творимом виде, что способствует их интенсивному участию в метаболических процессах биотических систем. Примерно такие же результаты получены при непосредственном исследовании морской воды после ядерных взрывов разного вида, прове­ денных США. Результаты этого исследования приведены в табл. 71.

При рассмотрении этих таблиц легко обнаружить значитель­ ные изменения физического состояния отдельных радионуклидов

Физическое состояние радиоизотопов в морской воде в зависимости от вида взрыва [43)

взрыва находится в морской воде в растворимом или коллоид­ но-дисперсном состоянии, отчего длительное время может оста­ ваться в верхних слоях океана. Водная среда очищается вна­ чале от грубодисперсной фракции попавших радионуклидов за счет оседания в глубинные слои под действием силы тяжести. Скорость осаждения основной массы взвешенных частиц после взрыва, как было установлено, составляет от 2 до 10 м/ч. Для наиболее крупных частиц, размером 100—400 мкм, скорость осе­ дания достигала 40—600 м/ч [44]. Растворимость радиоизото­ пов из состава глобальных выпадений достаточно хорошо изу­ чена (табл. 72).

Из приведенных данных видно, что такой радиоизотоп, как 9 C Sr, выпадает практически полностью в водорастворимой фор­ ме. Растворимость радиоизотопов, попадающих в морскую среду в виде глобальных выпадений или при подводном взрыве, не затрагивающем целостность донных отложений, значительно выше, чем в случае вовлечения в термическую сферу грунта. Найдено, что растворимость радиоактивных осадков, образую-

Т а б л и ц а 72 Растворимость радиоактивных изотопов из состава глобальных выпадений, % [45[

щихся при воздушных взрывах, колеблется от 14 до 33%, в то время как при наземных (прибрежных) взрывах растворимость частиц не превышает 1% [46].

два месяца после взрыва 99% радиоактивных веществ, содер­ жащихся в воде района загрязнения, относится к мелкодиспер-

второго месяца все продукты взрыва находятся в воде в виде истинных и коллоидных растворов, а крупные частицы успевают осесть на дно. Степень растворимости радиоактивных продуктов подводного взрыва в существенной мере зависит от глубины его проведения. Так, в случае поверхностного взрыва происходит интенсивное испарение вместе с водой большого количества со­ лей, в последующем выполняющих функцию центров конден­ сации для продуктов деления. Эту роль преимущественно выпол­ няют окиси кальция, магния и железа. Выпадая в воду, они при­

ные коллоидные частицы легко выщелачиваются и уже в первые минуты теряют до 1—8% своей активности.

При взрыве в глубоководном районе без вовлечения в этот

продуктов. Вначале эти осадки имеют характер ливня. С уве­ личением расстояния от эпицентра взрыва концентрация радио­ активных веществ в дожде убывает, пропорционально чему уменьшается и плотность радиактивного загрязнения акватории по направлению движения облака. Дальнейшее распространение радионуклидов в море зависит от конкретных гидрологических

условий, характера физико-химических процессов, протекающих между водой и радиоизотопами, и степени участия гидробионтов.

Влияние гидрометеорологических факторов. Влияние на ха­ рактер распространения радиоактивных веществ в море прояв­ ляется посредством морских течений, ветровых волнений, тур­ булентных перемешиваний и диффузий. Благодаря воздействию этих факторов границы первичного очага загрязнения морской акватории подвержены постоянному изменению, время его су­ ществования ограничено и сам он постепенно перемещается (дрейфует) под воздействием течений. Поэтому радиоактивное загрязнение воды может быть обнаружено на большом расстоя­ нии от места начального поступления радиоактивных веществ в море. В Тихом океане в марте 1954 г. после взрыва водород­ ной бомбы на атолле Бикини радиоактивное загрязнение воды ограничивалось районом Маршалловых островов, а 8 месяцев спустя радиоактивные продукты распространились на весьма значительное пространство северной части океана площадью около 11 000 000 км2 [48—50].

Исследования, проведенные на научно-исследовательском судне «Михаил Ломоносов» в конце 1965 г. в северо-восточной Атлантике, Фареро-Шетландском канале и в южной части Нор­ вежского моря, также показали, что дрейф радиоактивных ве­ ществ в море может наблюдаться на больших расстояниях. Как известно, Англия производит систематическое удаление жидких радиоактивных отходов в Ирландское море. Только в 1963 г. завод по химической переработке ядерного горючего в Уиндскейле сбросил в это море около 90 000 кюри радионуклидов [51]. Обследование моря, проведенное на судне «Михаил Ло­ моносов», обнаружило присутствие искусственных радиону­ клидов в воде на расстоянии более 1000 км от пункта сбро­ са [52].

В прибрежных районах моря очаги радиоактивного загряз­ нения благодаря действию постоянных течений, вихревой диф­ фузии и комбинированного влияния ветра и приливо-отливочных течений, создающих интенсивное разбавление и перемешивание, обычно быстро исчезают [53, 54].

Фактор ветрового перемешивания особенно резко может быть выраженным на мелководье, где большинство радионуклидов сорбируется на илистых частицах.

Проникновение радионуклидов на значительные глубины связано с вертикальным обменом между поверхностными и нижними горизонтами воды. Гидрологи считают, что поверх­ ностный слой (слой смешивания) глубиной около 100 м харак­ теризуется довольно выраженными вертикальной конвекцией, скоростью и направленностью течений и как следствие этого быстрым перемешиванием воды. Нижняя граница этого слоя представляет собой так называемый слой скачки. Поэтому ра-