Скачать презентацию ТЕМА МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ВОПРОСЫ 1 Скачать презентацию ТЕМА МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ВОПРОСЫ 1

вода.ppt

  • Количество слайдов: 47

ТЕМА: МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ВОПРОСЫ: 1. Естественная и искусственная радиоактивность водной среды ТЕМА: МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ВОПРОСЫ: 1. Естественная и искусственная радиоактивность водной среды 2. Перераспределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами в водной среде 3. Пространственное перераспределение радионуклидов в водных экосистемах и механизмы его обуславливающие

Естественная и искусственная радиоактивность водной среды Естественная и искусственная радиоактивность водной среды

Пути поступления искусственных радионуклидов в водную среду Прямое поступление: сухое и мокрое осаждение из Пути поступления искусственных радионуклидов в водную среду Прямое поступление: сухое и мокрое осаждение из атмосферы; жидкие стоки; выделение из сбрасываемых в воду твердых отходов Опосредованное поступление: сток с загрязненного водосбора; мобилизация из морских осадков, загрязненных в результате захоронение отходов или аварий на подводных лодках

Перераспределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами в водной среде Перераспределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами в водной среде

Механизмы распределения радионуклидов между жидкой и твердой фазами : § Сорбция десорбция § Коагуляция Механизмы распределения радионуклидов между жидкой и твердой фазами : § Сорбция десорбция § Коагуляция диспергирование коллоидов § Осаждение растворение труднорастворимых соединений ресуспензия активный транспорт по § Седиментация § Биоассимиляция пищевым цепям § Биодеструкция раствор

Концентрация Рн в твердой фазе, Бк/кг Kd (Кн) = Концентрация Рн в жидкой фазе, Концентрация Рн в твердой фазе, Бк/кг Kd (Кн) = Концентрация Рн в жидкой фазе, Бк/л Рассчитывают Кн (Кр) при условии достижения равновесного состояния

• Допускают, что накопление радионуклидов гидробионтами прямо пропорционально их содержанию в воде, поскольку • Допускают, что накопление радионуклидов гидробионтами прямо пропорционально их содержанию в воде, поскольку в большинстве случаев загрязнения водных экосистем искусственными радионуклидами (глобальные выпадения, техногенные аварии и др. ) удельная радиоактивность воды находится в области микроконцентраций;

• Кн (Кр) не является универсальным показателем, он различен для разных радионуклидов и • Кн (Кр) не является универсальным показателем, он различен для разных радионуклидов и зависит от факторов водной среды. Пределы вариации величин существенны – примерно 6 порядков для разных нуклидов и три порядка для одного нуклида в разных условиях.

Распределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами зависит от конкретных условий водной среды. Эти Распределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами зависит от конкретных условий водной среды. Эти условия формируются в результате взаимодействия большого числа факторов, которые можно объединить в группы. 1. Свойства радионуклидов: – биофильность; – валентность; – способность образовывать комплексные соединения с различными органическими веществами, растворенными в воде.

Специфические накопители или биоиндикаторы – виды с очень высокими коэффициентами накопления определенных радионуклидов Специфические накопители или биоиндикаторы – виды с очень высокими коэффициентами накопления определенных радионуклидов

Средние значения удельной поверхности океанических гидробионтов Гидробионты Бактерии Фитопланктон Зоопланктон Удельная поверхность, см 2/г Средние значения удельной поверхности океанических гидробионтов Гидробионты Бактерии Фитопланктон Зоопланктон Удельная поверхность, см 2/г сырого вещества 60 000 2 200 70– 600 Ракообразные 50 Рыбы 1, 8 Млекопитающие 0, 05

Коэффициенты накопления 137 Cs (а) и 144 Ce (б) различными группами океанических гидробионтов Коэффициенты накопления 137 Cs (а) и 144 Ce (б) различными группами океанических гидробионтов

2. Параметры жидкой фазы: – общий уровень минерализации и концентрация изотопных и неизотопных носителей; 2. Параметры жидкой фазы: – общий уровень минерализации и концентрация изотопных и неизотопных носителей; – количество и состав растворенных органических веществ; – гидродинамика; – температура; – р. Н; – свет.

1. Общий уровень минерализации и концентрация изотопных и неизотопных носителей Накопление твердой фракцией (живой 1. Общий уровень минерализации и концентрация изотопных и неизотопных носителей Накопление твердой фракцией (живой и неживой составляющей) обычно, хотя и не всегда, выше в пресноводных системах, чем в морских

Сравнение значений Kd в пресной и морской среде (Апплби и др. , 1999) Элемент Сравнение значений Kd в пресной и морской среде (Апплби и др. , 1999) Элемент Пресная вода Морская вода I 3 x 102 10 Na 102 10 Ru 102 5 x 105 Sr 103 102 Cs 104 2 x 103 Pu 105 5 x 104 Лантаноиды 5 x 105

В пресных водах наблюдается существенное различие коэффициентов накопления в градиенте общей минерализации и содержания В пресных водах наблюдается существенное различие коэффициентов накопления в градиенте общей минерализации и содержания стабильных аналогов

Общее количество и компонентный состав РОВ в воде имеет важное значение как для процессов Общее количество и компонентный состав РОВ в воде имеет важное значение как для процессов сорбции, так и для биоассимиляции радионуклидов гидробионтами

Активная реакция (р. Н) водной среды влияет: • на форму нахождения радионуклида в воде; Активная реакция (р. Н) водной среды влияет: • на форму нахождения радионуклида в воде; • на метаболизм гидробионтов

Условия освещенности важны для процессов биоассимиляции радионуклидов фотоавтотрофами. Условия освещенности важны для процессов биоассимиляции радионуклидов фотоавтотрофами.

Накопление детритом и водорослями на свету и в темноте Microcystis Детрит Euglena Scenedesmus Накопление детритом и водорослями на свету и в темноте Microcystis Детрит Euglena Scenedesmus

Температура • Повышение температуры в диапазоне термотолерантности стимулирует рост и обменные процессы гидробионтов, следовательно, Температура • Повышение температуры в диапазоне термотолерантности стимулирует рост и обменные процессы гидробионтов, следовательно, и установление равновесного уровня накопления радиоизотопов, имеющих биогенные свойства, происходит быстрее, чем при более низких температурах. • Для радионуклидов, накопление которых обусловлено сорбцией, увеличение растворимости химических соединений при повышенной температуре может привести к некоторому снижению коэффициентов накопления.

3. Параметры твердой фазы: – – общее количество взвеси; состав и свойства взвешенного вещества; 3. Параметры твердой фазы: – – общее количество взвеси; состав и свойства взвешенного вещества; размерный спектр взвеси; количество и особенности макрофитов и ассоциированного с ними перифитона; – физико-химические свойства грунтов (гранулометрический, минералогический состав, содержание органического вещества, общая сумма ионов, прежде всего изотопных и неизотопных носителей)

• Планктон, т. е. живая составляющая взвешенного вещества, выполняет особую роль в миграции • Планктон, т. е. живая составляющая взвешенного вещества, выполняет особую роль в миграции радионуклидов. Радионуклиды, аккумулированные в биомассе гидробионтов вследствие их биоассимиляции и сорбции на поверхностях организмов, включаются в биотический круговорот. • Также как биомасса не отражает функциональную роль сообществ в экосистеме, так и запас радионуклидов в биомассе не позволяет судить о роли гидробионтов в миграционных процессах. Необходимы оценки величин потоков, которые могут быть даны только на основе продукционногидробиологических исследований.

• Метаболические процессы гидробионтов (фотосинтез, дыхание, аммонификация, фильтрация, выделение метаболитов, детритообразование и др. • Метаболические процессы гидробионтов (фотосинтез, дыхание, аммонификация, фильтрация, выделение метаболитов, детритообразование и др. ) являются одним из механизмов формирования гидрохимического и гидрооптического режимов водных экосистем, от которых зависит как биоаккумуляция, так и физико-химическая сорбция радионуклидов.

• В малых и мелководных озерах и водохранилищах, прудах, реках, старицах большую роль • В малых и мелководных озерах и водохранилищах, прудах, реках, старицах большую роль в миграции радионуклидов играют макрофиты и ассоциированный с ними перифитон

Пространственное перераспределение радионуклидов в водных экосистемах и механизмы его обуславливающие Пространственное перераспределение радионуклидов в водных экосистемах и механизмы его обуславливающие

• Пространственные переносы радионуклидов и перераспределение их между различными блоками водных экосистем осуществляются • Пространственные переносы радионуклидов и перераспределение их между различными блоками водных экосистем осуществляются в результате разнообразных физикохимических и биологических процессов. Часто различные процессы протекают сопряженно, сложно взаимодействуя между собой.

Процессы, приводящие к перераспределению радионуклидов в гидроэкосистемах: • перераспределение при переносе раствора и твердой Процессы, приводящие к перераспределению радионуклидов в гидроэкосистемах: • перераспределение при переносе раствора и твердой фазы (ламинарные потоки, седиментация, турбулентность); • ресуспензия осадков; • перемешивание осадков; • деструкционная деятельность донной бактериофлоры; • диффузионные переносы через границы «донные отложения – вода» , «эпилимнион – металимнион» и «металимнион – гиполимнион» ; • включение в биотический круговорот и движение радионуклидов по пищевым сетям.

Перераспределение при переносе раствора и твердой фазы Ламинарное течение Седиментация, ресуспензия, (горизонтальный вектор) диффузия Перераспределение при переносе раствора и твердой фазы Ламинарное течение Седиментация, ресуспензия, (горизонтальный вектор) диффузия (вертикальный вектор) Турбулентное перемешивание в толще воды

Динамика расхода воды и суточного выноса 90 Sr в 1999 г. Припятью возле г. Динамика расхода воды и суточного выноса 90 Sr в 1999 г. Припятью возле г. Чернобыля: 1 – расход воды; 2 – вынос 90 Sr

Седиментация Осаждение частиц взвешенного вещества под действием сил гравитации зависит от размера, плотности и Седиментация Осаждение частиц взвешенного вещества под действием сил гравитации зависит от размера, плотности и формы частиц, а также от температуры, плотности и турбулентности воды. Наряду с чисто физическими механизмами процесс седиментации в значительной степени определяется жизнедеятельностью гидробионтов, в частности зоопланктона.

Пространственное распределение радионуклидов в донных отложениях неоднородно и зависит от типа экосистемы и конкретных Пространственное распределение радионуклидов в донных отложениях неоднородно и зависит от типа экосистемы и конкретных условий, формирующихся в бентали.

В гомотермных полимиктических озерах распределение 137 Cs по площади дна в основном контролируется процессами В гомотермных полимиктических озерах распределение 137 Cs по площади дна в основном контролируется процессами ресуспензии и перемешивания донных отложений. Перемешивание может осуществляться как за счет физических механизмов, например вследствие оползней, так и за счет биотурбации.

В озерах с анаэробным гиполимнионом распределение 137 Cs в первую очередь определяется окислительно-восстановительными условиями В озерах с анаэробным гиполимнионом распределение 137 Cs в первую очередь определяется окислительно-восстановительными условиями в различных зонах дна

В донных отложениях озер с анаэробным гиполимнионом 137 Cs не накапливается, а десорбируется и В донных отложениях озер с анаэробным гиполимнионом 137 Cs не накапливается, а десорбируется и поступает в воду. Это обусловливает характерное распределение уровня загрязнения донных отложений – высокое в аэробной литоральной зоне и низкое в анаэробной профундальной

Профиль уровней концентраций 137 Cs в донных отложениях оз. Святское Профиль уровней концентраций 137 Cs в донных отложениях оз. Святское

Цезий, связанный с частицами донных отложений, вытесняется аммонием, который интенсивно образуется в анаэробных условиях Цезий, связанный с частицами донных отложений, вытесняется аммонием, который интенсивно образуется в анаэробных условиях в результате бактериального разложения органического вещества.

Корреляция между концентрацией N-NH 4 в поровой воде и содержанием 137 Cs в донных Корреляция между концентрацией N-NH 4 в поровой воде и содержанием 137 Cs в донных отложениях оз. Святское 137 Cs, к. Бк/м 2 N-NH 4, мг/л

К механизмам пространственного перераспределения радионуклидов относится и диффузионный перенос через границу «донные отложения – К механизмам пространственного перераспределения радионуклидов относится и диффузионный перенос через границу «донные отложения – водная толща» , а в стратифицированных озерах также и через границы «эпилимнион – металимнион» , и «металимнион – гиполимнион» . Направленность потоков определяется градиентами.

Общая схема включения радионуклидов в биотический круговорот и их миграции по пищевым сетям в Общая схема включения радионуклидов в биотический круговорот и их миграции по пищевым сетям в озерной экосистеме