Введение

Арктические территории подвергались различному активному техногенному воздействию на протяжении последнего века. Наибольшее влияние на экосистемы арктических районов оказали глобальные процессы и проведение в ее широтах различных испытаний вооружения в том числе и ядерного. Таким образом, территория Арктики и по сей день представляет интерес для радиоэкологических исследований в условиях изменяющегося климата.

Одним из арктических регионов со значимой антропогенной нагрузкой является Двинской залив Белого моря. В данном районе находится один из исторических центров освоения арктических территорий – город Архангельск. В настоящее время в Архангельской агломерации находятся различные производства, в том числе радиационно опасные объекты в виде предприятий по строительству и обслуживанию подводных лодок с атомными энергетическими установками.

Территория дельты р. Северная Двина представляет собой уникальный природный комплекс, сформированный в месте контакта речных и морских вод. Такое положение определяет формирование особого ландшафта данной местности и сложного гидрологического режима [1].

Дельта р. Северная Двина также является значимой территорией для сохранения биоразнообразия, здесь находятся три ООПТ: Беломорский биологический заказник; Двинской биологический заказник и Сосновый бор острова Ягры.

Ввиду различных исторических причин данный регион является наиболее заселенным и индустриально развитым на побережье Белого моря, что формирует значимую антропогенную нагрузку в виде загрязнителей разнообразного происхождения.

Одним из наиболее важных индустриальных узлов Архангельской агломерации является город Северодвинск – центр атомного судостроения. Предприятия Северодвинска могут являться источником техногенных радионуклидов в окружающей среде даже при нормальной работе [2].

Дельта Северной Двины является геохимическим барьером с повышенной аккумулирующей способностью в зоне смешения речных и морских вод. В процессе аккумуляции участвуют различные компоненты окружающей среды, в том числе почвы. Наличие в дельте радиационно опасных объектов придает особую значимость исследованиям по оценке текущей радиоэкологической обстановки [1, 3].

Из-за географического положения и наличия локальных радиационно опасных объектов отсутствует определенность в доминирующих источниках техногенных радионуклидов в компонентах окружающей среды района исследования [4, 5].

Для определения предрасположенности к изменению радиационной обстановки ввиду деятельности местных радиационно опасных объектов в Двинском заливе Белого моря, а именно в устье дельты р. Северная Двина, требуется изучить радиоэкологические параметры объектов окружающей среды, предполагаемо свободных от воздействия локального антропогенного фактора.

Важным источником поступления радионуклидов в компоненты окружающей среды является перенос воздушных масс и атмосферные осадки, выпадающие на землю. Исследования почв, как одного из индикаторов загрязнения атмосферы, предоставит возможность оценить количественно и качественно состав и воздушных масс, и атмосферных выпадений [6, 7].

Цель исследования – проведение отбора проб почв на о. Ягры, проведение требуемой пробоподготовки и измерений радиационных параметров грунтов с использованием чувствительного и точного радиометрического и спектрометрического оборудования.

Материалы и методы исследования

Почвенный покров о. Ягры, расположенного в северо-западной части дельты р. Северная Двина, представлен песчаными засоленными аллювиальными почвами с различным содержанием гумуса, сильно зависящего от микрорельефа (рис. 1) [8].

Для оценки содержания радионуклидов в пробах почв о. Ягры, был произведен отбор грунта (табл. 1) в 6 точках (рис. 2) методом конверта с длиной стороны квадрата 1 м.

В каждой точке пробы отбирались в 7 горизонтах, с шагом 5 см до глубины 35 см.

Все пробы почв отобраны на микрорельефе морских береговых валов с плоским слабоволнистым или бугристым рельефом. Данные точки были выбраны ввиду их непосредственной близости к радиационно опасным объектам. Территория, на которой они располагаются, не была задействована в хозяйственной деятельности ранее и представляет естественный ландшафт.

Рис. 1. Почвенные профили в точках отбора проб (П-1 и П-3)

Таблица 1

Список проб

Пробы грунта транспортировались в лабораторию, сушились при температуре 105 ºC и гомогенизировались. Радионуклиды 137Cs, 226Ra, 232Th и 40K определяли на низкофоновом полупроводниковом гамма-спектрометре ORTEC (США) на базе коаксиального детектора GEM10P4-70 из высокочистого германия (HPGe), с процессором импульсных сигналов SBS-75 и программным обеспечением Gamma Pro. Данный полупроводниковый гамма-спектрометр позволяет определять низкие активности гамма-излучающих радионуклидов, позволяет использовать геометрию Маринелли для измерений, что непосредственно сказывается на минимальной измеряемой активности. Расчет удельной бета-активности определяли с помощью альфа-бета-радиометра РКС-01 «Абелия» (НТЦ «Амплитуда», Россия). Данный альфа-бета-радиометр был использован авторами в данной работе из-за его доступности и возможности проводить измерения с минимальной пробоподготовкой, также немаловажным фактором является то, что измеряемая проба пригодна и для дальнейших исследований.

Данные методы были подобраны из-за целей исследования, например использование мобильных спектрометров, использование которых могло бы быть проведено прямо на местности, не позволило бы оценить вертикальное распределение радионуклидов по профилям.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные значения в работе не превышали установленных нормативов содержания естественных и техногенных радионуклидов. В ходе проведения исследования были получены следующие значения (табл. 2).

Рис. 2. План-схема отбора почв на о. Ягры в Двинском заливе Белого моря

Бета-активность удельная средняя в исследуемых горизонтах находилась в пределах между 300 и 690 Бк/кг. Содержащиеся естественные радионуклиды в пробах были представлены следующим составом: 226Ra, 232Th и 40K – их средние активности слабо варьировались при вертикальном рассмотрении почвенных профилей и составляли следующие значения соответственно: 6,5; 6,1 и 283 Бк/кг. Исследуемый техногенный радионуклид 137Cs обладал максимальной активностью (24,1 Бк/кг) в верхних отобранных горизонтах (0–5, 5–10), где предполагается наибольшее содержание органических компонентов, полученные значения сходятся с предыдущими работами [9]. Такое распределение цезия в пробах связано с основным его источником в виде атмосферных выпадений, а также хорошей удерживающей способностью органических веществ. Максимальные значения удельной активности цезия не превышали допустимые удельные активности для неограниченного использования (100 Бк/кг) и являются типичными для района исследования [10]. В данной работе авторы получили значения вертикального распределения естественных и техногенных гамма-излучающих радионуклидов (рис. 3), определили общую удельную активность отобранных грунтов на территории о. Ягры в дельте р. Северная Двина.

Таблица 2

Исследованные параметры в точках отбора

Рис. 3. Вертикальное распределение Cs-137 в пробах почвы

Заключение

Для более точной оценки и определения существующего воздействия и значимости локальных источников техногенного радиоактивного загрязнения в дельте р. Северная Двина и пробах грунта о. Ягры, необходимо проведение более полного комплекса исследовательских мероприятий с расширенной сеткой отбора проб и учетом дополнительных параметров. На данной территории не обнаружено значительного содержания техногенных радионуклидов, и может в дальнейшем использоваться для проведения исследований связанных с миграцией радионуклидов в условиях данного типа почв.