Радиоактивное загрязнение поверхностных вод в техногенных

Ñèáèðñêèé ýêîëîãè÷åñêèé æóðíàë, 4 (2010) 543–549
ÓÄÊ 556.314:556.114.679
Ðàäèîàêòèâíîå çàãðÿçíåíèå ïîâåðõíîñòíûõ âîä
â òåõíîãåííûõ ëàíäøàôòàõ Þæíîé ßêóòèè
À. Ï. ×ÅÂÛ×ÅËÎÂ, À. Ï. ÄÜß×ÊÎÂÑÊÈÉ, Ï. È. ÑÎÁÀÊÈÍ, Ë. È. ÊÓÇÍÅÖÎÂÀ
Èíñòèòóò áèîëîãè÷åñêèõ ïðîáëåì êðèîëèòîçîíû ÑÎ ÐÀÍ
677980, ßêóòñê, ïðîñï. Ëåíèíà, 41
E-mail: [email protected]
ÀÍÍÎÒÀÖÈß
Íà ïðèìåðå ðó÷üÿ Ïðîïàäàþùåãî, äðåíèðóþùåãî ðàäèîàêòèâíûå îòâàëû ó÷àñòêà Êóðóíã-1 (øàõòà 2) ìåñòîðîæäåíèÿ Þæíîå, èçó÷åí õèìè÷åñêèé ñîñòàâ è îöåíåíà ñòåïåíü ðàäèîàêòèâíîãî çàãðÿçíåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ âîä â Ýëüêîíñêîì óðàíîâî-ðóäíîì ðàéîíå íà òåððèòîðèè Þæíîé ßêóòèè. Îòìå÷åíî, ÷òî îñíîâíûì èñòî÷íèêîì òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ âîä â äàííîì ðàéîíå ÿâëÿþòñÿ ðàäèîàêòèâíûå îòâàëû ãîðíûõ ïîðîä, âûíåñåííûõ â çîíó ãèïåðãåíåçà â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåíèÿ
äëèòåëüíûõ è øèðîêîìàñøòàáíûõ ãåîëîãî-ïîèñêîâûõ ðàáîò íà ðàäèîàêòèâíîå ñûðüå.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: òåõíîãåííûå ëàíäøàôòû, ïîâåðõíîñòíûå âîäû, õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ðàäèîàêòèâíîå çàãðÿçíåíèå, åñòåñòâåííûå ðàäèîíóêëèäû.
Ïîâåðõíîñòíûå âîäû êðèîëèòîçîíû â ðàäèàöèîííîì îòíîøåíèè ÿâëÿþòñÿ ìàëîèçó÷åííûìè êîìïîíåíòàìè ìåðçëîòíûõ ëàíäøàôòîâ.
Íàøè èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü íà òåððèòîðèè Ýëüêîíñêîãî óðàíîâî-ðóäíîãî ðàéîíà
(ÝÓÐÐ). Äàííûé ðàéîí ðàñïîëîæåí â öåíòðàëüíîé ÷àñòè Àëäàíñêîãî íàãîðüÿ íà òåððèòîðèè Þæíîé ßêóòèè â ïðåäåëàõ ñðåäíåòàåæíîé ïîäçîíû ìåðçëîòíî-òàåæíîé îáëàñòè áîðåàëüíîãî ïîÿñà Âîñòî÷íîé Ñèáèðè.
 ãåîìîðôîëîãè÷åñêîì îòíîøåíèè ÝÓÐÐ ïðèóðî÷åí ê Ýëüêîíñêîìó ãîðñòó. Ýëüêîíñêèé
ãîðñò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âûñòóï êðèñòàëëè÷åñêèõ ïîðîä ôóíäàìåíòà, ïîëíîñòüþ ëèøåííûé îñàäî÷íûõ îòëîæåíèé. Ðåëüåô ïîâåðõíîñòè ãîðñòà â îñíîâíîì êðóòîñêëîíîâûé è
ñðåäíåãîðíûé. Ýòî ñêëàä÷àòî-ãëûáîâîå ñòóïåí÷àòîå íàãðîìîæäåíèå, ìàêñèìàëüíàÿ
âûñîòà êîòîðîãî 1498 ì (ãîëåö Ìåäâåæèé).
×åâû÷åëîâ Àëåêñàíäð Ïàâëîâè÷
Äüÿ÷êîâñêèé Àëåêñåé Ïåòðîâè÷
Ñîáàêèí Ïåòð Èííîêåíòüåâè÷
Êóçíåöîâà Ëþáîâü Èâàíîâíà
Êðèñòàëëè÷åñêèé ôóíäàìåíò ýòîé òåððèòîðèè ñëîæåí íèæíå- è âåðõíåàðõåéñêèìè
ãíåéñàìè, êðèñòàëëè÷åñêèìè ñëàíöàìè, êâàðöèòàìè è ãðàíèòîèäàìè. Çäåñü âûÿâëåíî íåñêîëüêî äåñÿòêîâ óðàíîâûõ ìåñòîðîæäåíèé
è ðóäîïðîÿâëåíèé. Áðàííåðèò – îñíîâíîé
ðóäíûé ìèíåðàë – ðàñïðåäåëåí â ðóäå íåðàâíîìåðíî [1].
Êëèìàò èññëåäóåìîé òåððèòîðèè ðåçêî
êîíòèíåíòàëüíûé, õîëîäíûé ãóìèäíûé è ñóïåðãóìèäíûé, ðàñòèòåëüíîñòü – ãëàâíûì îáðàçîì ñðåäíå- è âåðõíåòàåæíàÿ ëèñòâåííè÷íàÿ òàéãà è ãîðíûå òóíäðû. Ïî÷âåííûé ïîêðîâ â àâòîìîðôíûõ ïîçèöèÿõ ïðåäñòàâëåí
ìàëîìîùíûìè êàìåíèñòûìè è ùåáíèñòûìè
êèñëûìè ïî÷âàìè ýëþâèàëüíîãî ðÿäà – ïîäáóðàìè è ïîäçîëèñòûìè àëüôåãóìóñîâûìè.
Ìíîãîëåòíÿÿ ìåðçëîòà ðàñïðîñòðàíåíà íåðàâíîìåðíî è íîñèò ïðåðûâèñòûé õàðàêòåð. Âñå
âûøåíàçâàííûå ëàíäøàôòíî-êëèìàòè÷åñêèå
è ýäàôè÷åñêèå îñîáåííîñòè Ýëüêîíñêîãî ãîðñòà ïîçâîëÿþò óòâåðæäàòü, ÷òî âîäíàÿ ìèãðàöèÿ ýëåìåíòîâ â ëàíäøàôòàõ çäåñü ïðîèñ-
#"!
õîäèò â óñëîâèÿõ êðóòîñêëîíîâîãî ãîðíîãî
ðåëüåôà, ïðîâàëüíîé ôèëüòðàöèè, ïðîìûâíîãî è îêèñëèòåëüíîãî ðåæèìîâ ïî÷âîãðóíòîâ [2]. Ïîñëåäíåå ïðåäïîëàãàåò ôîðìèðîâàíèå â äàííîì ðåãèîíå øèðîêîìàñøòàáíûõ è
èíòåíñèâíûõ ðàäèîàêòèâíûõ çàãðÿçíåíèé
ïîâåðõíîñòíûõ âîä â òåõíîãåííûõ çîíàõ. Âûÿâëåíèå îñîáåííîñòåé õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà
äàííûõ âîä è îöåíêà ñòåïåíè èõ ðàäèîàêòèâíîãî çàãðÿçíåíèÿ åñòåñòâåííûìè ðàäèîíóêëèäàìè ( 238U, 226Ra, 222Rn) – öåëü äàííîé
ðàáîòû.
ÎÁÚÅÊÒÛ È ÌÅÒÎÄÛ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß
Èññëåäîâàíèå ìàñøòàáîâ è ñòåïåíè ðàäèîàêòèâíîãî çàãðÿçíåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ âîä
ÝÓÐÐ ïðîâåäåíî íàìè íà òåððèòîðèè ìåñòîðîæäåíèÿ Þæíîå (ðèñ. 1) íà ïðèìåðå ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî, äðåíèðóþùåãî íàèáîëåå àêòèâíûå îòâàëû ó÷àñòêà Êóðóíã-1 (øàõòà 2). Çäåñü
â ïîñëåäíåé òðåòè ÕÕ â. ïðîâåäåíû øèðîêîìàñøòàáíûå ãåîëîãî-ïîèñêîâûå ðàáîòû íà
ðàäèîàêòèâíîå ñûðüå. Ïî äàííûì Ãîñàòîìíàäçîðà Äàëüíåâîñòî÷íîãî îêðóãà ÐÔ [3], íà
òåððèòîðèè ÝÓÐÐ â õîäå ïî÷òè 25-ëåòíåãî
ïåðèîäà ïðîâåäåíèÿ äàííûõ ðàáîò èçâëå÷åíî èç íåäð è ñêëàäèðîâàíî íà äíåâíóþ ïî-
âåðõíîñòü â îòâàëû áîëåå 1 ìëí ò ðóäíîé ìàññû. Îáùåå êîëè÷åñòâî óðàíà, ñîäåðæàùåãîñÿ â íåé, – ~ 2000 ò, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðåäïîëàãàòü çíà÷èòåëüíûå ìàñøòàáû ðàäèîíóêëèäíîãî çàãðÿçíåíèÿ òåððèòîðèè. Ïîñêîëüêó äàííûå ðàäèîàêòèâíûå îòâàëû ãîðíûõ ïîðîä
íàõîäÿòñÿ â îáëàñòè ãèïåðãåíåçà óæå ïî÷òè
40 ëåò, çîíû òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ, ôèêñèðóåìûå ïî àíîìàëüíûì çíà÷åíèÿì ñîäåðæàíèÿ åñòåñòâåííûõ ðàäèîíóêëèäîâ â ñîñòàâå ïîâåðõíîñòíûõ âîä, çàíèìàþò çäåñü, âåðîÿòíî, çíà÷èòåëüíûå ïëîùàäè.
Ïðîáû âîäû ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî îòáèðàëè êàê âûøå, òàê è íèæå ïî òå÷åíèþ îò ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ íà ôèêñèðîâàííûõ ðàññòîÿíèÿõ (÷åðåç 500 ì) îò èñòî÷íèêîâ çàãðÿçíåíèÿ. Ôèêñàöèÿ òî÷åê îòáîðà îñóùåñòâëÿëàñü
ñ ïîìîùüþ ìåðíîé ëåíòû âäîëü ðóñëà äàííîãî ðó÷üÿ. Ïîìèìî ýòîãî îòáèðàëè òàêæå ïðîáû âîä ðåê Êóðóíãà, Ýëüêîíà è Àëäàíà åñòåñòâåííûõ ëàíäøàôòîâ, íàõîäÿùèõñÿ âíå çîí
òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ. Îïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ óðàíà â âîäå âûïîëíåíî ëàçåðíîëþìèíåñöåíòíûì ìåòîäîì íà ôëóîðîìåòðå
ÀÓÔ-101 “Àíãàðà”, ðàäèÿ è ðàäîíà – ýìàíàöèîííûì (ðàäèîõèìè÷åñêèì) ìåòîäîì. Ïðè
ýòîì èçìåðåíèå àêòèâíîñòè 226Ra ïðîèçâåäåíî íà ïðèáîðå “Àëüôà-1̔, à îáúåìíîé àêòèâíîñòè 222Rn (ÎÀÐ) – ñ ïîìîùüþ ðàäèîìåòðà
òèïà ÐÐÀ-01Ì-01 ïî ñòàíäàðòíûì ìåòîäèêàì, ïðèíÿòûì â ãåîëîãèè è ðàäèîýêîëîãèè
[4, 5]. Îïðåäåëåíèå ðÍ, ìèíåðàëèçàöèè è
èîííîãî ñîñòàâà âîä âûïîëíåíî ïî îáùåïðèíÿòûì â ãèäðîõèìèè ìåòîäèêàì, ïðè ýòîì
òî÷íîñòü ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ áîëüøåé ÷àñòè êîìïîíåíòîâ, êàê ïðàâèëî, íå ïðåâûøàëà 10–15 % [6].
ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß
È ÈÕ ÎÁÑÓÆÄÅÍÈÅ
Ðèñ. 1. Ôðàãìåíò êîñìè÷åñêîãî ñíèìêà òåððèòîðèè ìåñòîðîæäåíèÿ Þæíîå.
1 – ïîñ. Çàðå÷íûé; 2 – ó÷àñòîê Êóðóíã-1 (øàõòà 2);
3 – ðó÷. Ïðîïàäàþùèé; 4 – ð. Êóðóíã; 5 – äîðîãà ïîñ.
Çàðå÷íûé – ã. Òîììîò; 6 – òóíäðîãîëüöû è êàìåííûå
ïóñòîøè; 7 – âîäîðàçäåëüíûå ñêëîíû ñ ãîðíî-òàåæíîé
ðàñòèòåëüíîñòüþ
#""
Èññëåäóåìûå âîäû ïî çíà÷åíèÿì èõ îáùåé ìèíåðàëèçàöèè, ñîãëàñíî èçâåñòíûì
ãðàäàöèÿì [7], – óëüòðàïðåñíûå, à ïî ñîñòàâó èîíîâ âîäû íàòèâíûõ ëàíäøàôòî⠖
ãèäðîêàðáîíàòíî-êàëüöèåâûå, òîãäà êàê òàêîâûå òåõíîãåííûõ ëàíäøàôòî⠖ ñóëüôàòíî-êàëüöèåâûå (òàáë. 1). Óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ ñóëüôàòîâ â âîäå ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî â çîíå âëèÿíèÿ ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ
îáóñëîâëåíî îêèñëåíèåì ñóëüôèäíûõ ìèíå-
Ò à á ë è ö à 1
Èîííûé ñîñòàâ ïîâåðõíîñòíûõ âîä òåõíîãåííûõ è åñòåñòâåííûõ ëàíäøàôòîâ Þæíîé ßêóòèè
Ìåñòî îòáîðà ïðîá
ðÍ
Cl–
Ñóììà
èîíîâ,
ìã/ë
46,5
Èîíû, ìã/ë / ìã-ýêâ./ë
Ca+2
Mg +2
Na+
K+
HCO3-
SO24
Òåõíîãåííûå ëàíäøàôòû
Ðó÷. Ïðîïàäàþùèé:
íà÷àëî îòâàëîâ
500 ì íèæå îòâàëîâ
1000 ì íèæå îòâàëîâ
1500 ì íèæå îòâàëîâ
Ð. Êóðóíã, âûøå óñòüÿ
7,7
6,9
6,7
6,7
6,6
ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî
5,8
1,9
4,0
1,0
12,8
20,7
0,3
22,3
12,3
13,4
2,0
16,2
33,1
0,7
9,4
3,9
4,0
1,0
15,3
35,1
0,3
23,7
16,2
8,8
1,3
12,6
36,9
0,5
8,2
3,4
3,0
1,0
14,6
28,7
0,3
24,2
16,6
7,7
1,5
14,2
35,3
0,5
7,6
3,7
3,0
1,0
14,0
28,7
0,3
22,7
17,9
7,8
1,6
13,7
35,7
0,6
9,6
3,4
4,0
Ñë.*
21,9
26,7
0,7
25,7
15,0
9,3
19,3
29,7
1,0
69,0
59,2
58,3
66,3
Åñòåñòâåííûå ëàíäøàôòû
Ð. Êóðóíã, ñðåäíåå òå÷åíèå
7,4
7,8
2,8
2,0
27,5
16,2
6,3
3,0
Ñë.
1,0
20,7
13,4
3,0
23,9
20,1
6,0
51,9
27,6
3,0
Ð. Ýëüêîí, íèæíåå òå÷åíèå
7,8
16,2
6,6
26,8
17,9
4,3
1,0
28,2
19,0
2,8
Ð. Àëäàí, ã. Òîììîò
7,4
20,4
8,1
6,0
1,0
86,6
23,7
2,3
25,8
16,9
6,6
0,7
35,8
12,5
1,7
49,7
109,3
148,1
*Ñëåäîâîå êîëè÷åñòâî èîíà.
ðàëî⠖ ñïóòíèêîâ óðàíà â óñëîâèÿõ îêèñëèòåëüíîé îáñòàíîâêè. Ïî ñóòè, çäåñü â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ïðîèñõîäèò îáðàçîâàíèå ñëàáîêîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòû, âñëåäñòâèå ÷åãî çíà÷åíèÿ ðÍ äàííûõ âîä ñíèæàþòñÿ (òî÷êè 2–5) ïðèìåðíî íà åäèíèöó ïî
ñðàâíåíèþ ñ ôîíîì (òî÷êà 1). Âñëåäñòâèå
ðàñòâîðåíèÿ ìèíåðàëîâ ñëàáîâûâåòðåëûõ
ãîðíûõ ïîðîä îòâàëîâ, âûíåñåííûõ â çîíó
ãèïåðãåíåçà, â äàííûõ òî÷êàõ ïðîèñõîäèò
óâåëè÷åíèå ìèíåðàëèçàöèè âîä íà 12,7–
22,5 ìã/ë (ñì. òàáë. 1).
Èññëåäóåìûå ðàäèîíóêëèäû â ïðîöåññå
âîäíîé ìèãðàöèè ïî-ðàçíîìó îòðàæàþò ìàñøòàáû è ñòåïåíü òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ
â çîíå âëèÿíèÿ ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ
(òàáë. 2). Òàê, 238U â ìàêñèìàëüíîé êîíöåíòðàöèè çäåñü îáíàðóæåí â 500 ì, à 226Ra – â
1000 ì îò íà÷àëà îòâàëîâ, â òî âðåìÿ êàê
222
Rn â ìàêñèìàëüíîì êîëè÷åñòâå çàôèêñèðîâàí â ñàìîì íà÷àëå îòâàëîâ. Òåõíîãåííàÿ
êîíöåíòðàöèÿ 238U â âîäàõ ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî (Êê = 11–100) ÷èñëåííî ñîïîñòàâèìà ñ
òàêîâîé äëÿ 222Rn(Êê = = 2–198).  íàèìåíüøåé ñòåïåíè â äàííûõ âîäàõ â çîíå çàãðÿçíåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ (Êê = = 3,7–7,8) ñîäåðæàíèå 226Ra. Ïðè ðàñ÷åòå çíà÷åíèé Êê èñïîëüçîâàëè îòíîøåíèå ñîäåðæàíèÿ ðàäèîíóêëèäà â òî÷êå îáñëåäîâàíèÿ ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ (ñì. òàáë. 2) òåõíîãåííîãî ëàíäøàôòà ê ìèíèìàëüíîé êîíöåíòðàöèè ïîñëåäíåãî, îòìå÷àåìîé â âîäàõ åñòåñòâåííûõ ëàíäøàôòîâ. Ïðè ýòîì çà ôîíîâûå êîíöåíòðàöèè äàííûõ ðàäèîíóêëèäîâ ïðèíÿòû ñëåäóþùèå: äëÿ 238U – 1,8  10–7 ã/ë, 226Ra –
0,6  10–12 ã/ë, 222Rn – 1,3 Áê/ë. Êàê âèäíî
(òàáë. 2), íà âñåì îáñëåäîâàííîì 1,5 êì îòðåçêå ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî âïëîòü äî åãî
óñòüÿ (ñì. ðèñ. 1) ôèêñèðóåòñÿ âëèÿíèå òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ è êîíöåíòðàöèè ðàäèîíóêëèäîâ çäåñü âñå åùå íå âûõîäÿò íà
èõ ôîíîâûé óðîâåíü. Íî àíàëîãè÷íûå ðàáîòû, ïðîâåäåííûå íà òåððèòîðèè ÝÓÐÐ íà
äðóãèõ âîäîòîêàõ, ïîêàçûâàþò, ÷òî âëèÿíèå òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ ïî ñîäåðæàíèþ ðàäèîíóêëèäîâ â âîäàõ ôèêñèðóåòñÿ,
#"#
Ò à á ë è ö à 2
Ñîäåðæàíèå ðàäèîíóêëèäîâ â ïîâåðõíîñòíûõ âîäàõ òåõíîãåííûõ è åñòåñòâåííûõ ëàíäøàôòîâ Þæíîé ßêóòèè
Ìåñòî îòáîðà ïðîá
238
U, n  10–7 ã/ë
226
Ra, n  10–12 ã/ë
222
Rn, Áê/ë
Ra : U
Òåõíîãåííûå ó÷àñòêè
Ðó÷. Ïðîïàäàþùèé:
íà÷àëî îòâàëîâ
500 ì íèæå îòâàëîâ
1000 ì íèæå îòâàëîâ
1500 ì íèæå îòâàëîâ
140
2,2
256,8
78
3,7
198
180
2,6
44,8
100
4,3
34
93
4,7
10,7
52
7,8
8
20
–
2,5
11
1,6  10–7
1,4  10–7
5,0  10–7
–
2
Åñòåñòâåííûå ëàíäøàôòû
1,8
2,0
–
110  10–7
Ð. Êóðóíã, ñðåäíåå òå÷åíèå
3,3
0,7
3,5
21  10–7
Ð. Ýëüêîí, íèæíåå òå÷åíèå
2,3
0,6
1,3
25  10–7
Ð. Àëäàí, ã. Òîììîò
4,6
0,6
1,5
13  10–7
Ðó÷. Ïðîïàäàþùèé,
500 ì âûøå íà÷àëà îòâàëîâ
Ï ð è ì å ÷ à í è å. Íàä ÷åðòîé ïðèâåäåíî ñîäåðæàíèå ðàäèîíóêëèäà, ïîä ÷åðòîé – çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà êîíöåíòðàöèè (Êê), ïðî÷åðê – íå îïðåäåëåíî.
êàê ïðàâèëî, íà ðàññòîÿíèè äî 2 êì îò ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ, à èíîãäà è áîëåå.
Ðàññ÷èòàíû òàêæå ðàäèåâî-óðàíîâûå îòíîøåíèÿ äëÿ âîä êàê ðàäèîàêòèâíî-çàãðÿçíåííûõ, òàê è åñòåñòâåííûõ ëàíäøàôòîâ (ñì.
òàáë. 2). Ïðè ýòîì çíà÷åíèÿ îòíîøåíèÿ Ra : U
äëÿ ôîíîâûõ âîä èçìåíÿþòñÿ â ïðåäåëàõ 13–
110  10–7, à äëÿ òåõíîãåííî-çàãðÿçíåííûõ –
1,4–5,0  10–7, ò. å. â öåëîì â 10–20 ðàç ìåíüøå. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî òðåáóåò äåòàëüíîé
îöåíêè. Ñîãëàñíî èçâåñòíîé ãåîõèìè÷åñêîé
êëàññèôèêàöèè ýëåìåíòîâ [8] ïî îñîáåííîñòÿì ãèïåðãåííîé ìèãðàöèè, Ra áîëåå ïîäâèæåí, ÷åì U, ïîýòîìó îòíîøåíèå ðàäèîàêòèâíîãî ðàâíîâåñèÿ (Ra : U = 3,4  10–7), õàðàêòåðíîå äëÿ íåíàðóøåííûõ ïåðâè÷íûõ
ìèíåðàëîâ çåìíîé êîðû [9], ñîõðàíÿåòñÿ òîëüêî äëÿ çàêðûòûõ ñèñòåì. Âñëåäñòâèå ýòîãî â
èñòîêàõ ðó÷üåâ, ïèòàþùèõñÿ âîäàìè âûùåëà÷èâàíèÿ, îòíîøåíèå Ra : U îáû÷íî ïðåâûøàåò ðàâíîâåñíîå, èíîãäà â íåñêîëüêî ðàç,
çà ñ÷åò áîëåå èíòåíñèâíîãî âûùåëà÷èâàíèÿ
Ra ïî ñðàâíåíèþ ñ U. Ïîñëåäíåå ïîëîæåíèå
àáñîëþòíî ïîäòâåðæäàåòñÿ íàøèìè äàííûìè, ïîëó÷åííûìè äëÿ âîä ôîíîâûõ ëàíäøàôòîâ (ñì. òàáë. 2).
#"$
Ñîâñåì ïî-èíîìó ñêëàäûâàåòñÿ ãåîõèìè÷åñêàÿ îáñòàíîâêà âîäíîé ìèãðàöèè â çîíå
òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî, ãäå îòíîøåíèå Ra : U â 10–20 ðàç ìåíüøå ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîíîì. Ïî íàøåìó ìíåíèþ, ýòî îáúÿñíÿåòñÿ äâóìÿ ïðè÷èíàìè. Âîïåðâûõ, ó÷èòûâàÿ èîííûé ñîñòàâ äàííûõ âîä
(ñì. òàáë. 1) è îòíîñèòåëüíîå óâåëè÷åíèå â
èõ ñîñòàâå ñóëüôàòîâ, à òàêæå ãåîõèìè÷åñêèå îñîáåííîñòè Ra êàê ùåëî÷íî-çåìåëüíîãî
ýëåìåíòà, íóæíî ïîëàãàòü, ÷òî â ðàäèîàêòèâíî-çàãðÿçíåííûõ âîäàõ îí ìèãðèðóåò ãëàâíûì îáðàçîì â ñîëåâîé ôîðìå, ò. å. â âèäå
ñîåäèíåíèé RaSO4 è RaCO3. Èçâåñòíî [9], ÷òî
RaSO4 íåðàñòâîðèì â âîäå, ïîýòîìó òàì, ãäå
ñîçäàþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ îáðàçîâàíèÿ ñóëüôàòà ðàäèÿ, Ra âûïàäàåò â îñàäîê. Î÷åíü ìàëî
ðàñòâîðèì RaCO3. Óðàí íà ïåðâîì ýòàïå ñâîåé âîäíîé ìèãðàöèè èç ïîðîä îòâàëîâ, ñêîðåå âñåãî, áóäåò âûùåëà÷èâàòüñÿ â âèäå ëåãêîïîäâèæíûõ ñîåäèíåíèé: â âèäå ëåãêîðàñòâîðèìûõ ñóëüôàòà óðàíèëà è êîìïëåêñíûõ
êàðáîíàòîâ. Äàëåå, ïîñòóïàÿ â òàåæíî-ìåðçëîòíûå ëàíäøàôòû, U, êðàéíå ñêëîííûé ê
êîìïëåêñîîáðàçîâàíèþ ñ îðãàíè÷åñêèìè êèñëîòàìè, ìèãðèðóÿ â óëüòðàïðåñíûõ âîäàõ
êèñëîãî êëàññà, îáðàçóåò ëåãêîïîäâèæíûå
ãóìàòû, â îñîáåííîñòè ôóëüâàòû óðàíèëà. Ïîñëåäíåå óòâåðæäåíèå áîëåå î÷åâèäíî, åñëè
íàïîìíèòü, ÷òî, ñîãëàñíî À. È. Ïåðåëüìàíó
[7], â âîäàõ ãîðíîé òàéãè ßêóòèè ðàñòâîðåííîå îðãàíè÷åñêîå âåùåñòâî (ÐÎÂ) ñîñòàâëÿåò îò 10 äî 75 % îò îáùåé ñóììû ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ, à ãëàâíûì êîìïîíåíòîì
ÐÎÂ ÿâëÿþòñÿ ôóëüâîêèñëîòû, ñîäåðæàíèå
êîòîðûõ â 5–6 ðàç ïðåâûøàåò òàêîâîå ãóìèíîâûõ êèñëîò [10]. Âî-âòîðûõ, Ra îáëàäàåò
êðàéíå íèçêèì êëàðêîì è îòíîñèòñÿ ê óëüòðàìèêðîýëåìåíòàì [8]. Ïîýòîìó â äàííûõ âîäàõ åãî ñëàáàÿ ìèãðàöèÿ, îñóùåñòâëÿåìàÿ â
îñíîâíîì â èîííîé ôîðìå, áóäåò äîïîëíèòåëüíî ïîäàâëÿòüñÿ ïðèñóòñòâèåì â âîäíûõ ðàñòâîðàõ áîëåå ïîäâèæíûõ ùåëî÷íûõ (Na+) è
ùåëî÷íî-çåìåëüíûõ (Ñà+2) êàòèîíîâ. Ïîýòîìó
ðàäèîàêòèâíûå ïîðîäû îòâàëîâ íà íà÷àëüíûõ
ýòàïàõ ãèïåðãåííîãî âûâåòðèâàíèÿ îòíîñèòåëüíî îáîãàùàþòñÿ Ra ïî ñðàâíåíèþ ñ U,
êîòîðûé âûùåëà÷èâàåòñÿ áîëåå àêòèâíî. Â
ýêîëîãè÷åñêîì îòíîøåíèè ýòî îáñòîÿòåëüñòâî
â öåëîì ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê íåãàòèâíîå äëÿ ãèäðîáèîòû è âîäíîé ðàñòèòåëüíîñòè, òàê êàê U ÿâëÿåòñÿ âûñîêîòîêñè÷íûì ðàäèîàêòèâíûì ýëåìåíòîì [8]. Òàêèì îáðàçîì,
â òåõíîãåííûõ çîíàõ òàåæíî-ìåðçëîòíûõ ëàíäøàôòîâ îñíîâíàÿ ÷àñòü U àêòèâíî ìèãðèðóåò â ñîñòàâå êîìïëåêñíûõ ñîåäèíåíèé
ôóëüâàòîâ óðàíèëà. ×àñòü U çàêðåïëÿåòñÿ â
àëëþâèàëüíûõ ïî÷âàõ è äîííûõ îòëîæåíèÿõ
â ñîñòàâå îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà. Ïîñëåäíåå
ïîëîæåíèå õîðîøî ïîäòâåðæäàåòñÿ äàííûìè òàáë. 3, ïîëó÷åííûìè â ïðîöåññå èññëåäîâàíèé. Äëÿ ýòîãî â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò îòâàëîâ îòáèðàëè èëèñòûå îòëîæåíèÿ, îáîãàùåííûå â ðàçíîé ñòåïåíè îðãàíè÷åñêèì âåùåñòâîì, è îïðåäåëÿëè â íèõ ñîäåðæàíèå åñòåñòâåííûõ ðàäèîíóêëèäîâ. Ðåçóëüòàòû ýòèõ ðàáîò ïîêàçàëè, ÷òî ñîäåðæàíèå óðàíà â èëèñòûõ äîííûõ îòëîæåíèÿõ çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè â íèõ îðãàíè÷åñêîãî
âåùåñòâà (ñì. òàáë. 3), âîçðàñòàÿ ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ ïîñëåäíåãî. Âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà êîððåëÿöèè ìåæäó ñîäåðæàíèåì
óðàíà è îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà ñîñòàâèëà
0,95 è ñòàòèñòè÷åñêè äîñòîâåðíà ïðè Ð = 0,95.
×òî êàñàåòñÿ ðàäèÿ, òî ìåæäó êîíöåíòðàöèåé ýòîãî ðàäèîíóêëèäà è ñîäåðæàíèåì
îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà â äîííûõ îòëîæåíè-
Ò à á ë è ö à 3
Äîëÿ åñòåñòâåííûõ ðàäèîíóêëèäîâ
è îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà â äîííûõ îòëîæåíèÿõ
ðó÷üÿ Ïðîïàäàþùåãî, %
Íîìåð
Îðãàíè÷åñêîå
238
U, n  10–4
226
Ra, n  10 –11
îáðàçöà
âåùåñòâî
1
14,1
730
54
2
6,2
480
45
3
1,8
340
76
4
1,4
290
40
5
1,2
250
59
6
0,9
150
75
ÿõ íå âûÿâëåíî ñòàòèñòè÷åñêè äîñòîâåðíûõ
êîððåëÿöèîííûõ ñâÿçåé.
Íà ðèñ. 2 îòîáðàæåíà ôóíêöèÿ àïïðîêñèìàöèè çàâèñèìîñòè îáúåìíîé àêòèâíîñòè
222
Rn â âîäå ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî îò ðàññòîÿíèÿ äî ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ, êîòîðàÿ èìååò ýêñïîíåíöèàëüíûé õàðàêòåð. Ðàñ÷åò îñóùåñòâëåí ñïîñîáîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ.
Âûñîêîå, ïðåäåëüíî áëèçêîå ê åäèíèöå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà êîððåëÿöèè (r = 0,999)
óêàçûâàåò íà âûñîêóþ äîñòîâåðíîñòü ïîëó÷åííîãî àëãîðèòìà (ñì. ðèñ. 2). Ïðè ýòîì íà
îòðåçêå ðóñëà äàííîãî ðó÷üÿ äëèíîé 1000 ì
êîíöåíòðàöèÿ 222Rn ðåçêî ïàäàåò, óìåíüøàÿñü ïî÷òè â 25 ðàç. Òàêîå ðåçêîå óìåíüøå-
Ðèñ. 2. Ãðàôèê çàâèñèìîñòè ñîäåðæàíèÿ ðàäîíà â
âîäå ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî íà ðàçëè÷íîì ðàññòîÿíèè îò èñòî÷íèêîâ òåõíîãåííîãî çàãðÿçíåíèÿ.
Òî÷êè – çíà÷åíèÿ ÎÀÐ â âîäå ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî, êðèâàÿ – ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü: ó = 235,53å–0,0031õ,
ãäå ó – çíà÷åíèå ÎÀÐ, à õ – ðàññòîÿíèå îò îòâàëîâ
#"%
íèå ñîäåðæàíèÿ 222Rn, ïî íàøåìó ìíåíèþ,
îáúÿñíÿåòñÿ ìåëêèì êàìåíèñòûì êðóòîïàäàþùèì ðóñëîì ðó÷. Ïðîïàäàþùåãî, â êîíå÷íîì ñ÷åòå îáóñëîâëèâàþùèì áûñòðûé è òóðáóëåíòíûé õàðàêòåð ïîòîêà âîäû. Èçâåñòíî,
÷òî â åñòåñòâåííûõ âîäíûõ ïîòîêàõ òóðáóëåíòíîñòü ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì ôàêòîðîì äåãàçàöèè [9].
Ôîíîâîå ñîäåðæàíèå 222Rn â ðå÷íûõ ïðèðîäíûõ âîäàõ äîâîëüíî âàðèàáåëüíî è èçìåíÿåòñÿ îò 0,01 äî 30 Áê/ë, â òî âðåìÿ êàê â
ðàäîíîâûõ âîäàõ íåêîòîðûõ åâðîïåéñêèõ ìåñòîðîæäåíèé ñóëüôàòíîãî êëàññà ñ ìèíåðàëèçàöèåé 0,3–1,0 ã/ë îíî âàðüèðóåò â ïðåäåëàõ 74–4070 Áê/ë [9]. Ïîëó÷åííûå íàìè äàííûå (ñì. òàáë. 2) ïî êîíöåíòðàöèè 222Rn â âîäàõ êàê íàòèâíûõ, òàê è ðàäèîàêòèâíî-çàãðÿçíåííûõ ëàíäøàôòîâ ìåðçëîòíîé îáëàñòè â áîëüøåé ñòåïåíè ïðèáëèæàþòñÿ ê íèæíèì ïðåäåëàì âûøåïðèâåäåííûõ âåëè÷èí. Ïîýòîìó ïðåäâàðèòåëüíî ìîæíî êîíñòàòèðîâàòü
ïîíèæåííûé õàðàêòåð êîíöåíòðàöèé 222Rn â
ðå÷íûõ âîäàõ òàåæíî-ìåðçëîòíûõ ëàíäøàôòîâ, íåñìîòðÿ íà ïîâûøåííóþ ðàäèîàêòèâíîñòü êîðåííûõ ìàãìàòè÷åñêèõ ïîðîä Àëäàíñêîãî ùèòà. Äàííûé ôàêò ìû ñêëîííû îáúÿñíÿòü íàëè÷èåì â èññëåäóåìûõ ëàíäøàôòàõ
ìíîãîëåòíåìåðçëûõ ãîðíûõ ïîðîä, íèçêèìè
òåìïåðàòóðàìè ïî÷âîãðóíòîâ è ðå÷íûõ âîä.
Èçâåñòíî, ÷òî ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû
íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå âîçðàñòàíèå ýìàíèðóþùåé ñïîñîáíîñòè òâåðäûõ âåùåñòâ, à òàêæå
êèíåòèêè ìàññîïåðåíîñà 222 Rn èç ãàçîâîé
ôàçû â æèäêóþ [9]. Åñòåñòâåííî, ÷òî ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ñêîðîñòü äàííûõ ïðîöåññîâ áóäåò ïàäàòü.
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Òåõíîãåíåç – ýòî ñîâîêóïíîñòü ãåîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ äåÿòåëüíîñòüþ ëþäåé, êîòîðàÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ èçâëå÷åíèåì èç îêðóæàþùåé ñðåäû, êîíöåíòðàöèåé è ïåðåãðóïïèðîâêîé õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Ïðîãíîç âëèÿíèÿ òåõíîãåíåçà è îáîñíîâàíèå ìåòîäîâ çàùèòû ïðèðîäíîé ñðåäû
îò çàãðÿçíåíèÿ äîëæíû áàçèðîâàòüñÿ íà
çíàíèè çàêîíîâ ìèãðàöèè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â ðàçëè÷íûõ ïðèðîäíûõ ãåîõèìè÷åñêèõ îáñòàíîâêàõ ïîâåðõíîñòè Çåìëè [11].
 ýòîì êîíòåêñòå íà îñíîâå ïðîâåäåííûõ
#"&
èññëåäîâàíèé, ìîæíî ñäåëàòü ñëåäóþùèå
âûâîäû:
1.  îòëè÷èå îò ãèäðîêàðáîíàòíî-êàëüöèåâîãî òèïà ðå÷íûõ âîä åñòåòñâåííûõ ëàíäøàôòîâ õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ðàäèîàêòèâíî-çàãðÿçíåííûõ âîä õàðàêòåðèçóåòñÿ ãëàâíûì îáðàçîì êàê ñóëüôàòíî-êàëüöèåâûé.  íèõ ñíèæàþòñÿ çíà÷åíèÿ ðÍ è óâåëè÷èâàåòñÿ ìèíåðàëèçàöèÿ.
2. Ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ñîäåðæàíèÿ
óðàíà, ðàäèÿ è ðàäîíà â èçó÷åííûõ âîäàõ
ñîîòâåòñòâåííî ñîñòàâëÿþò 180 10–7 ã/ë,
4,7  10–12 ã/ë è 256,8 Áê/ë, ÷òî â 100, 8 è
198 ðàç ïðåâûøàåò èõ ôîíîâûå êîíöåíòðàöèè â âîäàõ åñòåñòâåííûõ ëàíäøàôòîâ. Ïðè
ýòîì òåõíîãåííîå çàãðÿçíåíèå ôèêñèðóåòñÿ
íà ðàññòîÿíèè äî 2 êì îò ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ ãîðíûõ ïîðîä.
3. Îòìå÷àåòñÿ óìåíüøåíèå çíà÷åíèé îòíîøåíèÿ Ra : U â 10–20 ðàç â âîäàõ òåõíîãåííûõ ëàíäøàôòîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ òàêîâûìè
åñòåñòâåííûõ â ñâÿçè ñ óâåëè÷åíèåì â íèõ
ïîäâèæíîñòè U ïî ñðàâíåíèþ ñ Ra. Ýòî â öåëîì ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê íåãàòèâíîå
îáñòîÿòåëüñòâî ïî îòíîøåíèþ ê ãèäðîáèîòå
è âîäíîé ðàñòèòåëüíîñòè â ñâÿçè ñ âûñîêîé
òîêñè÷íîñòüþ óðàíà.
4. Çàâèñèìîñòü îáúåìíîé àêòèâíîñòè 222Rn
(ó) â âîäàõ òåõíîãåííûõ ëàíäøàôòîâ îò
ðàññòîÿíèÿ äî ðàäèîàêòèâíûõ îòâàëîâ (õ)
èìååò ýêñïîíåíöèàëüíûé õàðàêòåð è àïïðîêñèìèðóåòñÿ ñëåäóþùåé ôóíêöèåé: ó =
= 235,53å–0,0031õ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äîñòîâåðíîñòè.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå
ÐÔÔÈ ïî ïðîåêòó ¹ 09–04–98501 ð_âîñòîê_à.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1. ×åâû÷åëîâ À. Ï., Ñîáàêèí Ï. È. Ìèãðàöèÿ åñòåñòâåííûõ ðàäèîíóêëèäîâ â òåõíîãåííûõ òàåæíî-ìåðçëîòíûõ ëàíäøàôòàõ Þæíîé ßêóòèè. Íîâîñèáèðñê: Èçäâî ÑÎ ÐÀÍ, 2008.
2. ×åâû÷åëîâ À.Ï., Ñîáàêèí Ï.È., Óøíèöêèé Â.Å. Ëàíäøàôòíî-êëèìàòè÷åñêèå è ïî÷âåííî-ãåîõèìè÷åñêèå
óñëîâèÿ ìèãðàöèè åñòåñòâåííûõ ðàäèîíóêëèäîâ â
ëàíäøàôòàõ çîíû óðàíîâûõ ìåñòîðîæäåíèé Öåíòðàëüíîãî Àëäàíà (Þæíàÿ ßêóòèÿ)//Âåñòíèê Òîì.
ãîñ. óí-òà. Ïðèëîæåíèå. 2003. 3(IV). Ñ. 312–314.
3. Áóðöåâ È. Ñ., Ñòåïàíîâà Ñ. Ê. è äð. Ðàäèàöèîííàÿ
áåçîïàñíîñòü Ðåñïóáëèêè Ñàõà (ßêóòèÿ). ßêóòñê,
2004. Ñ. 56–67.
4. Ðåêîìåíäàöèè. Ì., 2006. Ñ. 3–8.
5. Ìåòîäè÷åñêèå ðåêîìåíäàöèè / ïîä ðåä. À. À. Ñìûñëîâà. Ì.: Ìèíãåî ÑÑÑÐ, 1974.
6. Ñåìåíîâ À. Ä. Ðóêîâîäñòâî ïî õèìè÷åñêîìó àíàëèçó ïîâåðõíîñòíûõ âîä ñóøè. Ë.: Ãèäðîìåòåîèçäàò,
1977.
7. Ïåðåëüìàí À. È. Ãåîõèìèÿ ïðèðîäíûõ âîä. Ì.: Íàóêà, 1982.
8. Ïåðåëüìàí À. È. Ãåîõèìèÿ. Ì.: Âûñø. øê., 1989.
9. Ãóäçåíêî Â. Â., Äóáèíè÷óê Â. Ò. Èçîòîïû ðàäèÿ è
ðàäîíà â ïðèðîäíûõ âîäàõ. Ì.: Íàóêà, 1987.
10. Íèêèòèíà È. Á. Ãåîõèìèÿ óëüòðàïðåñíûõ âîä ìåðçëîòíûõ ëàíäøàôòîâ. Ì.: Íàóêà, 1977.
11. Ãëàçîâñêàÿ Ì. À. Áèîãåîõèìè÷åñêèå öèêëû â áèîñôåðå. Ì.: Íàóêà, 1976. Ñ. 99–119.
Radioactive Pollution of Surface Waters in the Anthropogenic
Landscapes of South Yakutia
A. P. CHEVYCHELOV, A. P. DYACHKOVSKY, P. I. SOBAKIN, L. I. KUZNETSOVA
Institute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS
677980, Yakutsk, Lenin àve., 41
E-mail: [email protected]
Chemical composition of Propadayushchiy Stream that drains radioactive waste piles at the Kurung 1
Site (Mine 2) of Yuzhnoye deposit has been studied and the level of radioactive pollution of surface
waters in the Elkon ore-bearing region within the territory of South Yakutia has been estimated. We
found that the main source of anthropogenic pollution of surface waters in this region is radioactive
waste piles which appeared in the zone of hypergenesis because of long-term and large-scale geological
surveys for radioactive raw material.
Key words: surface waters, anthropogenic landscapes, radioactive pollution, nàtural radionuclides,
chemical composition.
#"'