Оценка потоков депонирования 137Cs в донных отложениях реки Енисей на основе современных методов расчёта

Abstract

Актуальность. Многолетняя работа реакторного и радиохимического предприятий Горнохимического комбината привела к масштабному накоплению радионуклидов в донных отложениях реки Енисей. Для восстановления хронологии и интенсивности поступления радионуклидов в донные отложения р. Енисей необходима информация о параметрах осадкообразования. Для озерных систем используются общепринятые методы CRS и АМДО расчета массовых скоростей осадконакопления и потоков вещества, которые при определенных допущениях могут быть применимы для изучения осадкообразования реки Енисей. Цель. Оценка вертикальных потоков депонирования 137Cs в донных отложениях на протяжённом участке р. Енисей с использованием комплекса методов расчёта скорости осадконакопления. Объект. Керны донных отложений, отобранные в пойме р. Енисей на протяженном участке по течению реки от г. Красноярска, включая зону влияния деятельности Горно-химического комбината. Методы. Удельную активность радионуклидов определяли на полупроводниковом гамма-спектрометре со сверхчистым германиевым детектором (Canberra, США). Расчёт скоростей осадконакопления проводился с помощью стандартного метода на основе неравновесного 210Pb метода CRS и по отношению радионуклидов 137Cs/60Co. Расчёт вертикальных потоков проводился методами CRS и АМДО. Результаты. Интервалы скоростей осадконакопления, полученные методами АМДО и CRS, для донных отложений контрольных районов р. Енисей и ближней зоны влияния Горно-химического комбината совпадают. Для контрольного района отбора донных отложений вблизи с. Шивера отмечены более высокие значения вертикальных потоков 137Cs в донных отложениях, по сравнению с потоками 137Cs для других контрольных районов (Красноярск и Есаулово). Известно, что с. Шивера расположено в 30-км зоне Горно-химического комбината и возможно аэрозольное поступление 137Cs с Горно-химического комбината на пойму реки. Для двух участков отбора донных отложений вблизи Горно-химического комбината использовали разные методы расчета скорости осадконакопления, но при этом значения максимальных потоков 137Cs в донных отложениях (60000 и 74000 Бк/(м2·год)) существенно не отличались друг от друга. Для отдельных участков поймы реки вблизи Горно-химического комбината обнаружены слои донных отложений с высокой активностью 137Cs, что приводит к увеличению максимального потока 137Cs до 254000-680000 Бк/(м2·год). Полученные данные потоков 137Cs в донных отложениях р. Енисей позволют оценить радиационную нагрузку на исследуемых участках поймы в свете продолжающейся деятельности Горно-химического комбината

Relevance. The long-term operation of the reactors and radiochemical plant of the Mining-and-Chemical Combine have resulted in large-scale accumulation of radionuclides in bottom sediments of the Yenisei River. To reconstruct the chronology and the rates of deposition of radionuclides in the Yenisei bottom sediments, data on sediment formation parameters are needed. For lake systems, the mass rates of sedimentation and the flow of matter are calculated using the generally accepted methods: CRS and AMDO. Under certain assumptions, these methods can be used to study sediment formation in the Yenisei River. Aim. To estimate the vertical fluxes of 137Cs deposition in bottom sediments over an extended stretch of the Yenisei River using a set of methods for calculating sedimentation rates. Material. Bottom sediments cores collected from the Yenisei River floodplain over an extended stretch of the river downstream of Krasnoyarsk, including the area affected by the Mining-and-Chemical Combine operation. Methods. Activity concentrations of radionuclides in the bottom sediments were determined using a semiconductor gamma-spectrometer coupled to a hyper-pure germanium detector (Canberra, U.S.) Sedimentation rates were determined using the standard 210Pb dating, the CRS method, and the ratio of the radionuclides, 137Cs/60Co. The vertical fluxes were calculated using the CRS method and the AMDO. Results. The ranges of sedimentation rates in the reference areas of the Yenisei River and the Mining-and-Chemical Combine affected near zone obtained using the AMDO and the CRS method were similar. For the reference area at the village of Shivera, the values of the 137Cs vertical fluxes in the bottom sediments determined using the CRS method and the AMDO were higher than the 137Cs fluxes in the reference areas Krasnoyarsk and Esaulovo. As the village of Shivera is located in the Mining-and-Chemical Combine 30-km zone, 137Cs could be deposited in the Yenisei floodplain in the aerosol form. For two bottom sediments collection positions close to the Mining-and-Chemical Combine, sedimentation rates were calculated using different methods, but the values of the maximal 137Cs fluxes in the bottom sediments did not differ substantially from each other (60000 and 74000 Bq/(m2·yr)). Bottom sediments layers with high activity concentrations of 137Cs were detected at some positions of the floodplain, which increased the maximal 137Cs flux to 254000-680000 Bq/(m2·yr). The data obtained on the 137Cs fluxes in the Yenisei bottom sediments can be used to estimate the radiation load on the study floodplain areas in the context of the ongoing operation of the Miningand-Chemical Combine