Ученые впервые исследовали торфяники Архангельской области на накопление техногенной составляющей

Работы проводились совместно с коллегами из Института радиобиологии Академии наук Беларуси.

Актуальность исследования радионуклидов обусловлена тем, что в свое время эти территории подверглись воздействию техногенной радиоактивности в период ядерных испытаний в атмосфере, техногенных аварий, когда все это выпадало. Арктике в этом плане досталось сильно, поскольку здесь был полигон на Новой Земле, различные объекты, было много факторов, даже шлейф от Чернобыля здесь есть. Таких исследований на территории европейской части России практически не проводилось, – рассказал заведующий лабораторией экологической радиологии ФИЦКИА Евгений Яковлев.

Техногенные радионуклиды в болотных экосистемах активно исследуют специалисты в Норвегии, Швеции. При этом значительная часть торфяников расположена в субарктических регионах европейской части России: это Мурманская и Архангельская области, Ненецкий автономный округ. Для этой территории характерен очень влажный и холодный климат, где воды испаряется значительно меньше, чем выпадает осадков. Это способствует образованию торфяников. Здесь сосредоточено около трети всех торфяных ресурсов России, а в целом около 50% мировых ресурсов торфяников находится в России.

При этом в европейских регионах формируется особый вид торфяников – верховой.

– Он получает основное свое питание из атмосферы: пыль, аэрозоли, снег, дождь, что из атмосферы летит, поэтому торфяники представляют собой такую мощную информативную базу атмосферных загрязнителей, – отметил Яковлев.

В двух районах Архангельской области – Мезенском и Приморском – были отобраны колонки торфа до глубины около 70 см. Это предельная глубина выпадения техногенных радионуклидов. В Мезенском районе практически нет больших производств, поэтому проба оттуда менее загрязненная. Второй образец был отобран около Рикасихи. Далее специалисты исследовали основные радионуклиды атмосферных выпадений: цезий-137, изотопы плутония, урана, америций-241, свинец-210.

Глобальные выпадения

Как оказалось, активность радионуклидов в зависимости от глубины взятого образца значительно отличается. Ученые провели датирование по методу избыточного свинца-210 – так определяют возраст торфа в молодых отложениях. Свинец-210, в отличие от других радионуклидов, практически не перемещается.

– Он с водой, торфяной влагой плохо мигрирует: выпал, зафиксировался и остался там. Другие радионуклиды в зависимости от изменения параметров, воздействия растительности, мха могут перемещаться либо вверх, либо вниз, – пояснил исследователь. Таким образом, специалисты установили, каким годам соответствует тот или иной слой торфа.

Оказалось, что в пробах есть два пика, когда количество радионуклидов максимально. Первый соответствует примерно 1962 году.

– Мы четко видим пик 1962 года по техногенной радиоактивности. Он находится примерно на одном уровне в обоих разрезах – это порядка 40 см. 40 см накопилось с 1962 года, – как сказал Яковлев, это связано с глобальными выпадениями от массовых ядерных испытаний в атмосфере, которые договором от 1963 года были запрещены. Плюс сюда добавилась авария спутника «Транзит В-5», это американский спутник с ядерной энергетической установкой из плутония, он тоже внес свой вклад.

Спутник «Транзит-5В» неудачно стартовал 21 апреля 1964 года. Он сгорел над Индийским океаном. В результате аварии в атмосфере рассеялось 950 граммов плутония-238, в результате радиоактивный фон на планете был повышен более чем в десять раз.

След Чернобыля

Следующий пик активности радионуклидов оказался на глубине около 10–15 см, что соответствует 1986–1988 годам. Это соответствует аварии на Чернобыльской АЭС.

Чтобы установить, что именно глобальные испытания ядерного оружия и Чернобыль стали источником радионуклидов, специалисты изучили соотношение изотопа плутоний-239 к изотопу плутоний-240. При аварии в Чернобыле оно одно, при глобальных испытаниях – другое.

– Мы посчитали их атомное отношение и выяснили, что пик, который мы видим на 1962 год по датированию по свинцу, соответствует по значениям глобальным выпадениям. Их численное значение 0,18. А в пик, который наблюдается с 1986 по 1988 год, среднее соотношение 0,3, а это, по всем справочным данным, является характерным для Чернобыля. То есть чернобыльские выпадения сюда дошли, хотя разные были мнения, в основном, что их здесь нет. Все-таки фон от Чернобыля в Архангельской области тоже есть, – пояснил Евгений Яковлев.

Чтобы уточнить данные по составу чернобыльских радионуклидов, архангельские ученые отобрали пробы торфа в Беларуси. Радиоэкологические исследования проводились в 30-километровой зоне отчуждения Чернобыльской АЭС – в Полесском государственном радиационно-экологическом заповеднике. Он был организован в 1988 году на территории наиболее пострадавших от аварии районов Гомельской области Белорусской ССР. На этой территории находятся 96 покинутых населенных пунктов, где до аварии проживало более 22 тысяч человек.

Миграция радионуклидов

Движение части радионуклидов в стороны от точных временных промежутков ученые объяснили изменением физико-химических свойств торфяников и влиянием растений. В отличие от свинца, другие радионуклиды имеют более высокую степень миграции. Например, у цезия-137 пик наблюдается у самой поверхности, а единственным источником этого элемента были выпадения после чернобыльской аварии.

– Дело в том, что изотоп цезий-137 является химическим аналогом калия. Это тоже щелочно-земельный металл, а калий и цезий хорошо поглощаются растениями. Растения, мох сфагнум его постоянно вытягивают вверх, поэтому в верхних сантиметрах мы видим его максимальное количество, – рассказал исследователь.

По словам Яковлева, количество цезия-137 достаточно небольшое, и его период полураспада около 30 лет, поэтому опасности он не представляет. Но в связи с глобальным изменением климата и потеплением Арктики другие радионуклиды, которые сейчас находятся в толще торфяников, тоже могут начать перемещаться.

– Тот же америций и изотопы плутония начнут двигаться вверх. Тоже станут доступными для растений и животных. Большая часть цезия-137 уже распалась. Но вот плутоний и америций имеют период полураспада значительно больше, и их вклад в дозу облучения будет увеличиваться, – добавил он. – Поэтому сейчас важно наблюдать за этими радиоактивными элементами.

Например, есть данные по Шпицбергену, где в торфяниках найдены радионуклиды от глобальных выпадений. Поскольку на Шпицбергене холодно, там изотопы практически не перемещаются. А значения их активности довольно высокие. И при изменении климатических условий все эти элементы начнут перемещаться к поверхности и становиться доступными для растений и животных.

– В будущем эта проблема будет возрастать, и мы увидим повышение радиоактивности на поверхности за счет высвобождения радионуклидов, которые были зафиксированы в толще торфа.

Архангельские ученые также провели исследование радиоактивности торфяников на Кольском полуострове и в Ненецком автономном округе. Полученные данные они сравнят с результатами по Архангельской области. Работы проводились в рамках международного проекта Российского фонда фундаментальных исследований.

Мария Березина