ДОЛГОЖИВУЩИЕ РАДИОНУКЛИДЫ 137Cs и 90Sr В ЧЕРНОМ МОРЕ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ ТРАССЕРОВ ПРОЦЕССОВ ВОДООБМЕНА : ДОВГО ЖИВУЧІ РАДІОНУКЛІДИ 137Cs і 90Sr У ЧОРНОМУ МОРІ ПІСЛЯ АВАРІЇ НА ЧОРНОБИЛЬСЬКІЙ АЕС І ЇХНЄ ВИКОРИСТАННЯ В ЯКОСТІ ТРАСЕРІВ ПРОЦЕСІВ ВОДООБМІНУ

Краткое описание

Институт биологии южных морей
НАЦИОНАЛЬНой АКАДЕМИи НАУК УКРАИНЫ

На правах рукописи

СТОКОЗОВ Николай Алексеевич

УДК 539.16:551.46 (262.5)

ДОЛГОЖИВУЩИЕ РАДИОНУКЛИДЫ 137Cs и 90Sr
В ЧЕРНОМ МОРЕ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ ТРАССЕРОВ
ПРОЦЕССОВ водообмена

11.00.08 - Океанология

Диссертация на соискание ученой степени
кандидата географических наук

Научный руководитель
старший научный сотрудник,
доктор биологических наук,
Егоров Виктор Николаевич

Севастополь - 2003

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВСТУПЛЕНИЕ..6

РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ......13

1.1. Гидрологическая структура вод Черного моря, его водный баланс и особенности вертикального водообмена основной акватории и динамики вод северо-западной части...13
1.2. Особенности геохимического поведения 90Sr и 137Cs в водной среде и роль седиментационного фактора в миграции этих радионуклидов. Обоснование возможности использования 90Sr и 137Cs как трассеров процессов водообмена.25
1.3. Опыт применения радионуклидов (преимущественно 90Sr и 134,137Cs) как трассеров процессов водообмена в океанах и морях.....33
1.4. Долгоживущие радионуклиды 90Sr и 137Cs в Черном море до аварии на Чернобыльской АЭС.46
Выводы...50

РАЗДЕЛ 2. МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЙ52

2.1. Оборудование для отбора проб воды, взвешенного вешества, донных отложений и определения параметров термохалинной структуры.52
2.2. Сорбционная методика определения изотопов цезия в морских и пресных водах.. 55
2.3. Методика определения 90Sr в пресной, морской воде и донных отложениях.....62
2.4. Методика одновременного определения 90Sr и 137Cs в пресной и
морской воде..64
2.5. Методики радиометрических измерений.65
2.6. Интеркалибрация методов определения радионуклидов...67
Выводы...71

РАЗДЕЛ 3. БАЛАНСОВЫЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЧЕРНОГО МОРЯ ДОЛГОЖИВУЩИМИ РАДИОНУКЛИДАМИ 137Cs и 90Sr ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС....72

3.1. Краткая характеристика аварии на Чернобыльской АЭС и поступление радионуклидов в окружающую среду.72
3.2. Поступление радионуклидов на акваторию Черного моря с атмосферными выпадениями и динамика полей концентраций 137Cs и 90Sr в 1986-2000 гг..74
3.3 Поступление 90Sr и 137Cs с водами рек Днепр и Дунай в Черное море в 1986-1995 гг.87
3.4. Вынос 137Cs и 90Sr из Черного моря через пролив Босфор.91
3.5 Содержание 137Cs и 90Sr на взвешенном веществе и в донных отложениях Черного моря.94
3.6 Сравнительные и балансовые оценки радиоактивного загрязнения Черного моря после аварии на Чернобыльской АЭС...99
Выводы.....103

РАЗДЕЛ 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРеделения ВОД ДУНАЯ
И ДНЕПРА НА ШЕЛЬФЕ СЕВЕРО­-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ
ЧЕРНОГО МОРЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 90Sr И СОЛЕНОСТИ
В КАЧЕСТВЕ ТРАССЕРОВ106
4.1. Обоснование модели106
4.2. Структура и численная реализация модели.......109
4.3. Оценка динамических свойств модели и достоверности определения неизвестных в зависимости от величин исходных параметров и их погрешностей...110
4.4. Численные эксперименты на модели и их результаты.111
4.5. Обсуждение полученных результатов115
Выводы.119

РАЗДЕЛ 5. ОЦЕНКИ КРУПНОМАСШТАБНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО
ВОДООБМЕНА В ЧЕРНОМ МОРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
134Cs, 137Cs и 90Sr В КАЧЕСТВЕ ТРАССЕРОВ.123

5.1. Использование динамики отношения 134Сs / 137Cs для оценки вертикального водообмена в Черном море.123
5.2. Анализ вертикальных распределений 137Cs и 90Sr в Черном море в период 1986-1998 гг. и оценки параметров вертикального водообмена130
Выводы.....140

РАЗДЕЛ 6. исследование миграции 137Cs И
ОЦЕНКИ КРУПНОМАСШТАБНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО
ВОДООБМЕНА В ЧЕРНОМ МОРЕ С ПОМОЩЬЮ
БОКСОВОЙ МОДЕЛИ ЕГО ВОДНОГО, СОЛЕВОГО
И РАДИОИЗОТОПНОГО БАЛАНСА..143

6.1. Структура, численная и програмная реализация модели.143
6.2. Загрузка модели по компонентам водного и солевого баланса и нахождение параметров вертикального водообмена148
6.3. Исследование и прогноз на модели миграции и времени пребывания 137Сs в Черном море после аварии на Чернобыльской АЭС...153
Выводы... 160

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ....162
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ....168
ПРИЛОЖЕНИЕ А.183

ВСТУПЛЕНИЕ

Актуальность темы. По современным оценкам Черное море является одной из наиболее загрязненных акваторий Мирового океана [61]. Уни­кальность этого полуизолированного от Мирового океана водоема заклю­чается в значительном объеме пресного стока в него, 70 % которого поступает с индустриальных пло­щадей Европы, принося с собой значительное количество различных заг­рязняющих веществ [2]. Изучение миграции и времени пребывания загрязнителей в Черном море позволяет оценивать способность моря к самоочищению и является актуальной научной проблемой. Несмотря на отмечающееся в последние годы сокращение количества поступающих загрязнителей в связи с экономическим кризисом в странах бывшего СССР и Восточной Европы, поставленная проблема не теряет своей актуальности для Украины как причерноморского государства.
Особенности водного баланса сформировали уникальную двухслойную плотностную структуру вод Черного моря с разделяющим эти слои мощным пикноклином и, как следствие, замедленным водообменом и обменом различными растворенными веществами между поверхностным слоем моря и глубинными водами. Это, в свою очередь, способствовало формированию в основной толще вод Черного моря сероводородной зоны.
После аварии на Чернобыльской АЭС представилась уникальная возможность изучить закономерности миграции долгоживущих радионуклидов 137Cs и 90Sr в бассейне Черного моря, динамику их содержания и получить оценки баланса этих радионуклидов.
С другой стороны, после аварии на Чернобыльской АЭС представилось возможным применение нетрадиционных методов исследований процессов водообмена с использованием консервативных в морской среде 134,137Cs и 90Sr в качестве трассеров для оценки переноса трансформированных речных вод на шельфе северо-западной части и интенсивности вертикального водообмена в глубоководной части моря. Эти подходы позволяют определить роль Дуная и Днепра в загрязнении различных районов северо-западной части, оценить скорость загрязнения глубинных водных масс и способность к самоочищению поверхностных вод моря за счет воздействия всех процессов водообмена.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнялась автором в качестве исполнителя, ответственного за один из разделов тем и проектов в рамках госбюджетных тем НАН Украины: "Изучение закономерностей радиоэкологических и молисмологических процессов перераспределения и действия радиоактивных и химических факторов в экосистемах сероводородной и кислородной зон украинской акватории Черного моря для научного обоснования эффективной охраны и использования морской среды в целях устойчивого развития экономики Украины" № 0196U022104 (1996-1998 гг.) и "Исследование и количественная оценка экологической емкости черноморских акваторий Украины в отношении загрязнений ядерной и неядерной природы" № 0199U001390 (1999-2002 гг.), а также международных программ Европейского Союза "Влияние Дуная на Черное море" ("EROS-2000" № 1C 20 - СТ96 - 0065 и "EROS-21" № EV5VCT 94 - 0501) (1995-1998 гг.) и Международного Агентства по Атомной Энергии "Применение радиотрассерных методов для изучения процессов и загрязнителей в Черном море" 7400 RB (1994-1996 гг.) и "Оценка состояния морской среды Черного моря" RER/2/003 (1996-2001 гг.).
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключалась в исследовании закономерностей миграции долгоживущих радионуклидов 137Cs и 90Sr в бассейне Черного моря, поступивших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, определении временных параметров процессов переноса, в проведении балансовых и прогнозных оценок и в применении 134,137Cs и 90Sr в качестве трассеров для изучения транспорта речных вод на шельфе северо-западной части моря и вертикального водообмена в глубоководном бассейне в период 1986-2000 гг.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
· Провести анализ гидрологической структуры вод Черного моря, его водного баланса, особенностей вертикального водообмена основной акватории и динамики вод северо-западной части.
· Обосновать возможность и проанализировать опыт использования 134,137Cs и 90Sr в качестве трассеров процессов водообмена.
· Выбрать методическую базу для определения 134,137Cs и 90Sr в объектах окружающей среды и провести интеркалибрацию методов определения радионуклидов. Разработать методику расчета погрешностей определения 134,137Cs в воде сорбционным методом.
· Оценить поступления 137Cs и 90Sr на акваторию Черного моря вследствие атмосферных выпадений и изучить динамику их содержания и закономерности миграции.
· Определить поступление 137Cs и 90Sr в Черное море со стоком Дуная и Днепра, вынос 137Cs и 90Sr из Черного моря через пролив Босфор в Мраморное море, а также оценить балансовую значимость и определить временные зависимости этих процессов.
· Оценить роль седиментационного фактора в миграции 137Cs и 90Sr и запас 137Cs в донных отложениях Черного моря.
· Разработать модель смешения вод северо-западной части Черного моря с использованием 90Sr и солености в качестве трассеров, проанализировать ее свойства и достоверность нахождения результатов. Определить с ее помощью процентные содержания вод Дуная, Днепра и вод центральных частей моря на северо-западном шельфе в различные годы.
· Оценить скорость и параметры вертикального водообмена между поверхностным слоем моря и постоянным пикноклином, используя многолетние данные о динамике вертикального распределения 137Cs, 90Sr и отношения 134Cs / 137Cs.
· Изучить распределение и определить периоды пребывания дол­гоживущего радионуклида 137Cs в деятельном слое и всем объеме моря, а также вертикальный водообмен с помощью крупномасштабной балансо­вой боксовой математической модели Черного моря.
В качестве объекта исследования было выбрано Черное море, обладающее уникальными океанографическими особенностями и подвергающееся интенсивному антропогенному загрязнению. Предметом исследования являлись долгоживущие радионуклиды 137Cs и 90Sr в бассейне Черного моря, поступившие в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Для достижения поставленной цели использовались современные химические и радиометрические методы определения 134,137Cs и 90Sr в окружающей среде и методы математического моделирования.
Научная новизна и практическое значение полученных результатов.
· Впервые, на основе многолетних натурных наблюдений и математического моделирования, получены временные зависимости, описывающие процессы миграции 137Cs и 90Sr в бассейне Черного моря. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования миграции загрязняющих веществ в Черном море.
· Разработанная модель взаимодействия речных и морских вод на шельфе северо-западной части Черного моря, использующая концентрацию 90Sr и соленость в качестве параметров смешения, впервые позволила количественно идентифицировать и различить воды Дуная от вод Днепра на шельфе за многолетний период и развить представления о переносе трансформированных речных вод в этом районе моря. Полученные результаты могут быть использованы для оценок роли Дуная и Днепра в загрязнении различных районов северо-западной части Черного моря.
· На основе анализа многолетних данных о динамике вертикального распределения 134,137Cs и 90Sr в глубоководной части Черного моря получили дальнейшее развитие представления о скорости крупномасштабного вертикального водообмена между кислородной и сероводородной зонами Черного моря и транспорте растворенных веществ в постоянном пикноклине. Полученные результаты могут быть использованы и для изучения вертикальной миграции неконсервативных в морской среде химических веществ.
Личный вклад соискателя. В научных работах, опубликованных в соавторстве, личным вкладом соискателя являются: оценки запасов 137Cs и 90Sr и их динамики в воде и донных отложениях Черного моря после аварии на ЧАЭС; оценки поступления и выноса этих радионуклидов в бассейне; разработка модели смешения вод на северо-западном шельфе, анализ ее применимости и полученных результатов; оценки скорости и параметров вертикального водообмена; загрузка крупномасштабной модели миграции радионуклидов в Черном море, ее верификация, анализ и интерпретация полученных результатов. Вклад соавторов: Егоров В.Н. и Поликарпов Г.Г. постановка научных задач; анализ и интерпретация полученных результатов на паритетных началах с соискателем; Егоров В.Н. - разработка крупномасштабной модели, анализ и интерпретация полученных результатов совместно с соискателем; Кулебакина Л.Г. и Мирзоева Н.Ю. анализ содержания 137Cs и 90Sr в гидробионтах, воде севастопольских бухт и районе ЧАЭС (совместно с Тимощуком В. И.); Гулин С.Б. хронологические оценки поступления 137Cs в донные отложения. Остальные соавторы внесли в опубликованные работы существенный консультативный или технический вклад.
Апробация результатов диссертации. Научные результаты работы докладывались соискателем и обсуждались на 4-х совещаниях, симпозиумах и семинарах:
· Международный Семинар МАГАТЭ "Использование изотопных технологий в морских исследованиях", Афины (Греция), 11-22 ноября 1996 г.
· Международный cимпозиум "Северо-западная часть Черного моря: уникальная область направления антропогенных изменений прибрежной зоны?", Испра (Италия), 11-13 июня 1998 г.
· Региональные курсы МАГАТЭ "Управление качеством при использовании ядерных аналитических методов в окружающей среде", Карлсруе (Германия), 23 августа - 3 сентября 1999 г.
· Международное совещание МАГАТЭ "Трассеры и загрязнители в Черном море". Проект RER/2/003 "Оценка состояния морской среды в регионе Черного моря", Севастополь (Украина), 21-25 февраля 2000 г.
Кроме того, результаты исследований докладывались и обсуждались на 12-и конференциях, симпозиумах и семинарах:
· Международный семинар "Сравнительная оценка поступления радионуклидов в окружающую среду в результате трех главных ядерных аварий: Кыштым, Виндскейл, Чернобыль", Люксембург, 1-5 октября, 1990 г.
· I-ая Международная конференция "Биологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской АЭС", Зеленый мыс (СССР),10-18 сентября 1990 г.
· Конференция научного совета при ГЕОХИ АН СССР по программе АЭС-ВО "Геохимические пути миграции искусственных радионуклидов в биосфере", Гомель (СССР), октябрь 1990 г.
· Международный научный семинар ЯО СССР "Атомная энергетика на море. Безопасность и экология", Мурманск (СССР), 24-28 сентября 1990 г.
· Научный семинар "Экология АЭС", Одесса (Украина), 1-10 июня 1991 г.
· Международная конференция "Загрязнение морей вокруг побережья СНГ (преимущественно Арктики)", Архангельск (Россия), 19-23 июля 1993 г.
· Международное совещание "Радиоэкология: успехи и перспективы", Севастополь (Украина), 3-7 октября 1994 г.
· Международный семинар "Радиоэкологическое влияние радиоактивности Средиземного моря на население Европейского Экономического Сообщества". Проект MARINA-MED, Рим (Италия), 17-19 мая 1994 г.
· Международная конференция "Радионуклиды в Океане. Содержание, поведение и процессы". RADOS 96-97, Шербург (Франция), 7-11 октября 1996 г.
· Международная конференция "Изучение изменений окружающей среды с использованием изотопных технологий", Вена (Австрия), 23-27 апреля 2001 г.
· 36-й Конгресс Международной комиссии по научным исследованиям Средиземного моря (CIESM), Монте-Карло (Монако), 24-28 сентября 2001 г.
· Международная конференция по радиоактивности окружающей среды (Международный союз радиоэкологии и Норвежское ведомство по радиационной защите), Монте-Карло (Монако), 1-5 сентября 2002 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе в международных изданиях - 10. Из них: 1 - в научном сборнике, 8 - в статьях, 4 - в трудах конференций. Из публикаций автора соответствуют требованиям ВАК Украины к научным изданиям, в которых публикуются результаты диссертационных работ - 9 и в них достаточно полно отражены результаты работы.
Объем и структура диссертации. Общий объем диссертационной работы составляет 190 страниц и включает в себя вступление, 6 разделов, выводы, список использованных источников и приложение А. Таблицы и рисунки, которые полностью занимают площадь страницы, приложение и список использованных источников составляют 61 страницу. Всего таблиц - 17, рисунков (считая а, б) - 59. Список использованных источников содержит 152 наименования.

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В диссертации приведены новые результаты по проблеме изучения миграции в бассейне Черного моря преимущественно консервативных в морской среде веществ. Исследованы процессы миграции долгоживущих радионуклидов 137Cs и 90Sr, поступивших в Черное море в результате аварии на Чернобыльской АЭС, с использованием их в качестве трассеров процессов водообмена. На основе анализа натурных данных за период 1986-2000 гг. и математического моделирования, впервые получены временные зависимости, описывающие динамику содержания 137Cs в отдельных слоях и всем объеме Черного моря, поступления 137Cs и 90Sr с реками Днепр и Дунай, а также выноса через пролив Босфор. Оценен запас 137Cs в донных отложениях отдельных райнов и всего Черного моря. Полученные результаты позволяют прогнозировать поведение 137Cs и 90Sr в бассейне Черного моря. Использование 90Sr и солености в качестве трассеров впервые позволило раздельно и количественно идентифицировать воды Дуная и Днепра на шельфе северо-западной части и получить новые данные о транспорте трансформированных речных вод в Черном море. На основе анализа многолетних вертикальных распределений 137Cs и отношения 134Cs/137Cs получены новые данные о скорости и параметрах вертикального водообмена в глубоководной части моря.
2. Избранная методическая база позволяла адекватно судить о концентрациях 137Cs и 90Sr в объектах окружающей среды. Разработанная методика расчета погрешностей определения 137Cs в воде сорбционным методом позволила корректно определять концентрацию этого радионуклида.
3. В результате выпадений продуктов аварии на Чернобыльской АЭС запас 137Cs в слое 0-50 м Черного моря был превышен в 6-10 раз, по сравнению с доаварийным. Поступление 137Cs на акваторию в 1986 г. оценивалось в 1.7-2.4 ПБк, что означало увеличение его запа­сов во всем объеме моря не менее чем в 2 раза, по сравнению с доаварийным. Концентрации 90Sr, осредненные по акватории, незначительно от­личались от доаварийных. Выпадения на акваторию отличались крайней неравномерностью. На­иболее загрязненной оказалась северная часть Черного моря, прибреж­ные районы Крыма и Кавказа. Процесс горизонтального перераспределения консервативной субстанции (такой как 137Cs) в по­верхностном слое моря происходил в достаточно большом масштабе времени - не менее 3-5 лет.
4. Существенное различие в поведении 137Cs и 90Sr в Черном море после аварии на Чернобыльской АЭС заключалось в том, что снижение концентрации 137Cs в слое 0-50 и 50-100 м происходило, в условиях крайне незначительного поступления с речным стоком, вследствие трех процессов: вертикального водообмена, выноса через пролив Босфор и радиоактивного распада, а для 90Sr эти процессы до 1992 г. компенсировались его поступлением со стоком Дуная и Днепра. Поступление 90Sr с водами Дуная и Днепра в Черное море за период 1986-1995 гг. составило 21 и 13 % от его запасов в слоях 0-50 и 0-100 м, соответственно. Поступление 137Cs за период 1986-1994 гг. - 2.4 и 1.4 % от его запасов в слоях 0-50 и 0-100 м, соответственно. Таким образом, поступление 90Sr с речным стоком северо-западной части являлось значимым компонентом его баланса в Черном море, в отличие от 137Cs, поступление которого на­ходилось в пределах точности оценки его запасов. Процесс вертикального перераспределения 137Cs проходил преимущественно в слое 0-200 м Черного моря.
5. За пери­од 1986-1994 гг поступление 90Sr с водами Днепра превышало таковое с водами Дуная в 3.6 раза при различиях его концентрации в последние годы в 15-30 раз, что было обусловлено активным поступлением 90Sr из района аварии на ЧАЭС. В отношении 137Cs наблюдалась обратная картина - его поступление с во­дами Дуная превышало таковое с водами Днепра за период 1986-1994 гг. в 12 раз. Это было обусловлено как разницей в объемах стока, так и, в первую очередь, наличием каскада Днепровских водохранилищ, которые аккумулировали 60 % поступающего 90Sr и 98-99 % 137Cs. Графический анализ ежегодных поступлений 137Cs и 90Sr со стоком Дуная и Днепра показал, что потоки поступления 137Cs со стоком этих рек описывались экспоненциальными зависимостями с периодом уменьшения потока в 2 раза каждые 6.9 г. и 2 г., соответственно. Для 90Sr эти периоды составляли 15.4 и 7 лет для Дуная и Днепра, соответственно. Различия в приведенных периодах отражали различие в геохимическом поведении 137Cs и 90Sr в пресноводных системах, различия в величине водосборного бассейна и степени локализации источника загрязнения, а также в уровне зарегулированности стока Дуная и Днепра.
6. Вынос 137Cs и 90Sr из Черного моря через пролив Босфор за период 1986-1995 гг. составил 225 и 94 ТБк с периодами уменьшения этих потоков в 2 раза каждые 4.3 и 13.1 г., соответственно. За период 1986-1995 гг. суммарный вынос 90Sr составил 80 % от поступления этого радионуклида в Черное море со стоком Днепра и Дуная. В отношении 137Cs наблюдалась об­ратная картина - вынос через Босфор превышал в 9 раз его поступ­ление со стоком Днепра и Дуная. Кроме того, ежегодный вынос 90Sr и 137Cs из Черного моря через пролив Босфор в период 1987-1992 гг. составлял приблизительно 2 % от содержания этих радионуклидов в слое 0-50 м. Таким образом, Черное море не являлось конеч­ным депо захоронения радионуклидов, поступивших и поступающих в него после аварии на Чернобыльской АЭС.
7. Интегральное со­держание 137Cs в донных отложениях устьевых областей Дуная и Днеп­ра было на порядок больше, чем на свале глубин северо-западной части и на два порядка больше, чем в аноксических глубоководных отложениях. Запас 137Cs в донных отложениях всего моря был оценен в 0.5-0.8 ПБк. Роль седиментационного фактора в миграции 137Cs в Черном море могла быть значимой только в локальных устьевых областях рек. Оценка времени седиментационного удаления 137Cs в глубоководной части моря, при определенной величине потока 9+/-3 Бк м-2 год-1, составила 270+/-90 лет, или 0.4 % в год от его содержания в слое 0-50 м.
8. Результаты использования 90Sr и солености в качестве трассеров позволили количественно различить воды Дуная от вод Днепра на шельфе северо-западной части и заключить, что цирку­ляция вод северо-западной части Черного моря в весенне-летнее время года имела антициклонический, или близкий к таковому, тип. Прослеживалось поступление дунайских и днеп­ровских вод в центральные районы северо-западной части и до зоны Основного Черноморского течения, а вод Дуная - в ра­йон Днепровского лимана. В 1995 г. высокая повторяемость ветров северной четверти обеспечивала транспорт вод Днепра к дельте Дуная, а вод Дуная - вдоль побережья Румынии и Болгарии. Эти оценки позволили оценить роль Дуная и Днепра в заг­рязнении различных районов северо-западной части Черного моря. Загрязнение центральных ра­йонов северо-западной части было в большей степени обусловлено стоком Ду­ная (в среднем 9+/-4 %) при существенной роли Днепра (в среднем 8+/-4 %). Загрязнение севера северо-за­падной части было обусловлено преиму­щественно водами Днепра (в среднем 12+/-5 %), с существенным вкладом вод Дуная (в среднем 9+/-4 %).
9. Использование данных о динамике отношения 134Cs/137Cs в глубоководной части моря в 1986-1992 гг. позволило оценить процентное содержание вод поверхностного слоя в постоянном пикноклине и скорость водообмена нижней части постоянного пикноклина с поверхностным слоем моря. В центральных частях моря уровень 50% обновления вод нижней части постоянного пикноклина за счет поверхностных вод достигался в те­чение 3-5 лет. Период полного обновления вод соста­вил 15 - 25 лет. Для зоны ОЧТ время 50% смешения составило 2-2.5 г.
10. Анализ вертикальных распределений 137Cs и 90Sr в глубоководной части моря в период 1986-2000 гг. показал следующее. Как в случае залпового поступления на поверхность Черного моря, так и в случае хронического поступления с речным стоком консервативной в морской среде субстанции, ее распространение к верхней границе постоянного пикноклина до квазиоднородного состояния происходило в течение 3-х лет. Положение градиентного слоя в вертикальных распределениях было приурочено к верхней высокостратифицированной части постоянного пикноклина между горизонтами летнего и зимнего максимального вертикального градиента солености. Скорость заглубления градиентного слоя составляла 10-12 м год-1 и 30-35 м год-1 в центральных частях моря и зоне ОЧТ, соответственно. Для случая залпового поступления через 3-4 года наблюдалась стабилизация положения градиентного слоя в верхней части постоянного пикноклина. Последующий процесс распространения до нижней части постоянного пикноклина происходил примерно в течение 8 лет с одновременным приближением формы профиля и интегрального содержания к первоначальному состоянию. Оценки коэффициента вертикальной турбулентной диффузии в верхней части пикноклина, полученные в результате анализа вертикальных распределений 137Cs в Черном море после аварии на ЧАЭС, удовлетворительно согласовывались с имеющимися литературными данными, особенно для центральной части моря. Таким образом, 137Cs являлся приемлемым трассером для оценки скорости водообмена в постоянном пикноклине Черного моря. Полученные результаты позволяют оценивать ско­рость смешения поверхностных вод с водами верхней части сероводородной зоны и транспорта консервативных в морской среде веществ.

11. Исследование на крупномасштабной модели водного, солевого и радиоизотопного баланса миграции 137Cs в Черном море после аварии на Чернобыльской АЭС показало следующее. Полученные оценки скорости верти­кального водообмена поддерживали на больших промежутках времени моделирования наблюдаемое распределение солености. Модель с достаточной степенью адекватности отражала динамику вертикального переноса 137Cs в Черном море и ее основные особенности. Результаты численных экспериментов на длительном интерва­ле времени показали, что после аварии на Чернобыльской АЭС количест­во 137Cs во всем объеме Черного моря снижалось экспоненциально с пе­риодом уменьшения содержания в 2 раза каждые 17 лет, а в слое 0-200 м - каж­дые 13.2 г. Зависимость изменения содержания 137Cs в слое 0-50 м от времени имела двухэкспоненциальный характер с периодами уменьшения содержания в 2 раза каждые 2.3 и 12.5 г. Аппроксимация результатов моделирования для слоя 0-50 м одной экспонентой и экспоненциальное сглаживание натурных данных по содержанию 137Cs в слое 0-50 м показало совпадения полученных периодов (5-6 лет). Исследования на модели показали, что воздействие гидрофизических, биогеохими­ческих процессов и радиоактивный распад снижают вре­мя пребывания 137Cs в слоях 0-50 и 0-200 м и во всем Черном море до 30, 70 и 85 лет лет, соответственно, по сравнению с "временем жизни" атомов 137Cs, составляющим 150 лет.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Альтман Э.Н. Водообмен через Керченский пролив в условиях зарегулирования стока рек Азовского бассейна // Океаноло­гия. - 1973. - Т. 13, Вып. 3. - С. 305 -312.
2. Альтман Э.Н., Лабунская Л.С., Агарков А.К. Современный ба­ланс пресных вод северо-западной части Черного моря // Тр. ГО­ИН. 1978. - Вып. 145.- С. 3-15.
3. Альтман Э.Н., Гертман И.Ф., Голубева З.А. Климатические поля солености и температуры Черного моря. - Севастополь: Изд. СО ГО­ИН, 1987. - 109 с.
4. Альтман Э.Н., Гертман И.Ф., Голубева З.А. Многолетние тен­денции солености и температуры вод Черного моря в связи с изменением стока рек (по данным натурных наблюдений) // Тр. ГО­ИН. - 1988. - Вып. 189. - С. 39-53.
5. Аникеев В.В. Короткопериодные геохимические процессы и заг­рязнение океана. - М.: Наука, 1987. 192 с.
6. Арбузова А.П., Батраков Г.Ф., Еремеев В.Н., Земляной А.Д., Иванова Т.М. О пространственной и временной изменчивости поля ради­оактивности Черного моря // Комплексные исследования Черного моря. - Севастополь: МГИ АН УССР. - 1979. - С. 110-121.
7. Баранник В.П. Концентрация и пространственное распре­деление стронция-90 в Черном и Азовском морях и их взаимосвязь с от­дельными гидрофизическими и гидрохимическими процессами // Океаноло­гия. - 1974. -Т. 14, Вып. 2. - С. 274-281.
8. Баранова Д. Д., Поликарпов Г.Г. Сорбция и десорбция различ­ных радионуклидов мелководными грунтами Черного моря // Океаноло­гия. -1968. - Т. 8, № 3. - С. 424 -432.
9. Беклемишев К.В. Зарубежные исследования биологических эффек­тов атомной радиации в океане // Радиоактивная загрязненность океанов и морей. - М.: Наука, 1964. - С. 92-105.
10. Беляев В.И., Гедеонов Л.И., Сысоева Л.Н. Искусственная ради­оактивность атмосферы в Крыму в 1962-1964 гг. // Вопросы физики мо­ря. - К.: Наукова думка. - 1966. - C. 246-250.
11. Беляев В.И., Гедеонов Л.И., Яковлева Г.В. Оценка запаса стронция-90 и цезия-137 в Черном море // Океанология. - 1966. - Т. 6, Вып. 4. - С. 603-607.
12. Беляев В.И., Колесников А.Г., Нелепо Б.А. Определение ско­рости радиоактивного заражения Черного моря // Disposal of Radioactive wastes into seas, oceans and surface waters. - Vienna: IAEA. - 1966. - P. 381-395.
13. Беляев В.И., Колесников А.Г., Нелепо Б.А. Закономерности распространения радиоактивных загрязнений в океане // Изв. АН СССР, ФАО. - 1967. - Т. 3, N 3. - С. 1092-1100.
14. Беляев В.И., Колесников А.Г., Нелепо Б.А. Объективный ана­лиз поля концентрации стронция-90 в Атлантическом океане // Изв. АН СССР, ФАО. - 1969. - Т. 5, № 8. - С. 860-867.
15. Блатов А.С., Булгаков Н.П., Иванов В.А., Косарев А.Н., Ту­жилкин В.С. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря. - Л.: Гид­рометеоиздат, 1984. - 238 с.
16. Богатко О.Н., Богуславский С.Г., Беляков Ю.М., Иванов Р.И. Поверхностные течения Черного моря // Комплексные исследова­ния Черного моря. -Севастополь: МГИ АН УССР. - 1979. - С. 25-33.
17. Богданова А.К. Водообмен через Босфор и его роль в переме­шивании вод Черного моря // Тр. Севастопольской биол. ст. - 1959. - Т. 12. - С. 401-420.
18. Богданова А.К. Гидрология Босфора и прибосфорского района Черного моря // Водообмен через Босфор и его влияние на гидроло­гию и биологию Черного моря. - К.: Наукова думка, 1969. - С. 5-121.
19. Богданова А.К. Сезонные и межгодовые колебания водообмена через Босфор // Биология моря. - К.: Наукова думка. - 1972. - Вып. 27. - С. 3-15.
20. Богоров В.Г. Океан и будущее человечества // Будущее нау­ки. - М.: Знание, 1970. - С. 22-56.
21. Богуславская А.С., Карпов В.Г., Карпов А.С. Характеристика радиоактивности атмосферы над Южным побережьем Крыма в 1967-1970 гг. // Морские гидрофизические исследования.- Севастополь: МГИ АН УССР. - 1972. - № 1. - С. 16-18.
22. Богуславский С.Г., Котовщиков Б.Б. Формирование современно­го поля солености Черного моря // Океанология. - 1984. - Т. 24, Вып. 3. - С. 410-416.
23. Богуславский С.Г., Иващенко И.К. Явление вертикального пе­реноса в Черном море // Мор. гидрофиз. журн. - 1990. - № 6. - С. 34-40.
24. Большаков В.С. Трансформация речных вод в Черном море. - К.: Наукова думка, 1970. - 328 с.
25. Бревнова Н.В., Жеребин Е.А., Поликарпова В.И., Юзвук Н.Н. Способ получения сорбента: А. с. 358267 (СССР).- №№ 1603181/23-5 - 661.183.123.2 (72); Заявлено 28.12.70; Опубл.03.11.72 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. - 1972.- № 34. - 72 с.
26. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. - М.: Наука, 1980. - 974 с.
27. Вадзис Д.Р., Калниня З.К., Лейнерте М.П., Слока Н.Я. Ради­оэкологическое исследование накопления стронция-90 в озерах различ­ной трофности // Радиоэкология водных организмов. - Рига: Зинатне. - 1972. - T. 1.- C. 110-119.
28. Вакуловский С.М., Давыдов Е.Н., Краснопевцев Ю.В. Оп­ределение радиоактивности воздуха, воды и донных отложений в океанах и морях // Руководство по гидрологическим работам в океанах и мо­рях. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.- C. 635-654.
29. Вакуловский С.М., Катрич В.М., Краснопевцев Ю.В., Никитин А.И., Чумичев В.Б., Шкуро В.М. Пространственное распределение и ба­ланс H-3 и Cs-137 в Черном море в 1977 г. // Атомная энер­гия. - 1980. - Т. 49, Вып. 2. - С. 105-108.
30. Вакуловский С.М., Катрич В.М., Краснопевцев Ю.В., Никитин А.И., Тертюнник Э.Г., Чумичев В.Б., Шкуро В.М. О загрязнении Атлан­тического океана и его морей радиоактивными продуктами // Океаноло­гия. - 1981. - Т. 21, Вып. 2. - С. 257-265.
31. Вакуловский С.М., Краснопевцев Ю.В., Никитин А.И., Чумичев В.Б. Распределение цезия-137 и стронция-90 между водой и донными от­ложениями в Черном море в 1977 году // Океанология. - 1982. - Т. 22, Вып. 6. - С. 712 -715.
32. Вакуловский С.М. Аппаратурно-методический комплекс для контроля за радиоактивным загрязнением морей и океанов // Труды ИЭМ. - 1982. - Вып. 6 (107). - С. 47-58.
33. Вакуловский С.М., Лишевская М.О., Никитин А.И., Чумичев В.Б., Шкуро В.Н. Методика концентрирования радиоцезия из морской во­ды на волокнистых сорбентах // Тр. ГОИН. - 1985. - Вып. 174. - С. 83-88.
34. Вдовенко В.М., Колесников А.Г., Спицын В.И. Радиоак­тивность вод мирового океана и поведение в океане некоторых осколоч­ных элементов // Атомная энергия. - 1971. - Т. 31, Вып. 4. - С. 409-415.
35. Виноградов А.П. Введение в геохимию океана. - М.: Нау­ка, 1967. - 356 с.
36. Виноградов А.С. О вертикальной диффузии радиоактивной при­меси в океане // Морские гидрофи­зические исследования. - Севастополь: МГИ АН УССР. - 1976. - № 3. - С. 87-93.
37. Виноградов А.С. Диффузия космогенных и искусственных изото­пов в океане и определение интенсивности турбулентного обмена // Морские гидрофизические исследования.- Севастополь: МГИ АН УССР. - 1978. - № 2 (81). - С. 100-116.
38. Винцукевич Н.В., Томилин Ю.А. Распределение радионуклидов в водной среде (пруд-охладитель АЭС-река-морской лиман) // Эколо­гия. - 1987. № 6. - С. 71-74.
39. Водяницкий В.А. Основной водообмен и формирование солености Черного моря // Тр. Севастопольской биол. ст. - 1948. - Т. 6. - С. 5-25.
40. Войцехович О.В., Канивец В.В., Лаптев Г.В. Анализ формиро­вания радиоактивного загрязнения Днепровской водной системы в тече­ние пяти лет после Чернобыльской аварии // Труды УкрНИГМИ. - 1993. - Вып. 245. -С. 106-127.
41. Временные методические указания по организации и проведению государственного надзора за соблюдением требований к составу вод над шельфом и донных отложений, в том числе при работах на континенталь­ном шельфе. Под ред. А.И.Симонова - М.: ГОИН, 1981. 31 с.
42. Вулгаков С.Н., Коротаев Г.К. Роль халинных факторов в формировании циркуляции вод Черного моря // Моделирование гидрофизических процессов замкнутых водоемах и морях. - М.: Наука, 1989. - С. 71-78.
43. Гавшин В.М., Лапухов С.В., Сараев С.В. Геохимия лито­генеза в условиях сероводородного заражения (Черное море). - Новоси­бирск: Наука, 1988. - 194 с.
44. Гедеонов Л.И., Нелепо Б.А., Яковлева Г.В. Изучение баланса долгоживущих осколочных радионуклидов в Черном море // Disposal of Radioactive wastes into seas, oceans and surface waters. - Vienna: IAEA. - 1966. - P. 373-380.
45. Гедеонов Л.И., Гритченко З.Г., Иванова Л.М., Орлова Т.Е. Тишков В.П., Топорков В.П., Прокопенко В.Ф. Радионуклиды стронция и цезия в воде низовья Дуная в 1985-1990 гг. // Атомная энергия. - 1993. - Т. 74, Вып. 1. - С. 58-63.
46. Гидрометеорология и гидророхимия морей СССР. Черное море. Гидрометеорологические условия. - СПБ: Гидрометеоиздат, 1991. - Т. 4, Вып.1. - 429 с.
47. Гончаров В.П., Емельянова Л.П., Михайлов О.В., Цыплев Ю.И. Площади и объемы Средиземного и Черного морей // Океаноло­гия. - 1965. - Т. 5, Вып. 6. - С. 918-925.
48. Громов В. В., Спицын В. И. Искусственные радионуклиды в морской среде. - М.: Атомиздат, 1975. 223 с.
49. Гулин С.Б., Поликарпов Г.Г., Егоров В.Н., Жерко Н.В., Сто­козов Н.А. Реконструкция хронологии поступления 137Cs и хлороргани­ческих загрязнений в глубоководные донные отложения западной части Черного моря (с 1940-х по 1990-е годы) // Доклады Академии Наук Укра­ины. - 1996. - № 1. - C. 93-96.
50. Денисова А.И., Тимченко В.М., Нахшина Е.П. Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ. - К.: Наукова думка, 1989. - 216 с.
51. Джелешев Б.С., Пекер П.К. Схема распада радиоактивных ядер. - М.: Наука, 1966. - 220 с.
52. Доманов М.М., Зудин О.С., Нелепо Б.А. Радиотрассерные исс­ледования в экваториальной части Индийского океана // Морские гидро­физические исследования. - Севастополь: МГИ АН УССР. - 1978. - № 2 (81). - С. 93-99.
53. Доманов М.М., Горбунов А.Е. Прогностическая оценка поля це­зия-137 в поверхностных водах Черного моря // Океанология. - 1992. - Т. 32, Вып. 2. -С. 253-256.
54. Егоров В.Н., Поликарпов Г.Г., Кулебакина Л.Г., Стокозов Н.А., Евтушенко Д.Б. Модель крупномасштабного загрязнения Черного моря долгоживущими радионуклидами цезием-137 и стронцием-90 в ре­зультате аварии на ЧАЭС // Водные ресурсы. - 1993. - Т. 20, № 3. - С. 326-330.
55. Егоров В.Н., Поликарпов Г.Г., Освас И., Стокозов Н.А., Гулин С.Б.,Мирзоева Н.Ю. Радиоэкологический отклик Черного моря на Чернобыльскую ядерную аварию в отношении долгоживущих радионуклидов 90Sr и 137Cs // Морской экологический журнал. -2002. Т. 1, № 1. -С. 5-15.
56. Еремеев В.Н., Иванов Л.М. Трассеры в океане: параметризация переноса, численное моделирование динамики. - К.: Наукова думка, 1987. - 142 с.
57. Зенкевич Л.А. Адсорбция и биоциркуляция в водах океана // Disposal of Radioactive wastes into seas, oceans and surface waters. - Vienna: IAEA. - 1960. -V. 2. - P.100-110.
58. Иванов В.А., Иванов Л.И., Кушнир В.М. Поле течений севе­ро-западного сектора Черного моря и его взаимосвязь с распределением гидрологических характеристик // Морской гидрофизический жур­нал. - 1994. № 5. - С. 43-56.
59. Иванова Л.М. Метод одновременного определения стронция-90, цезия-137 и церия-144 в морской воде // Радиохимия. - 1967. - Т. 9, № 5. - С. 314-318.
60. Израэль Ю.А., Петров В.Н., Авдюшин С.И. Радиоактивное загрязнение природных сред в зоне аварии на Чернобыльской атомной электростанции // Метеорология и гидрология. - 1987. - № 2. - С. 5-18.
61. Израэль Ю.А., Цыбань А.В., Панов Г.В. Об экологической си­туации в морях России // Метеорология и гидрология. - 1993. - № 8. - С. 15-21.
62. Ильин Л.А., Павловский О.А. Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС и меры, предпринятые с целью их смягче­ния // Атомная энергия. - 1988. - T. 65, Вып. 2. - С. 119-129.
63. Клиге Р.К. Некоторые изменения водообмена южных морей Евро­пы // Водные ресурсы. - 1976. № 6. - С. 67-77.
64. Кошляков М.Н. Физические основы метода резервуаров в проб­леме глубинной океанической циркуляции // Изв. АН СССР, ФАО. - 1966. - Т.2, № 9. - С. 452-460.
65. Кошляков М.Н. Приложение метода резервуаров к изучению про­цессов водообмена и динамики 90Sr в верхних слоях Северной Атланти­ки // Изв. АН СССР, ФАО. - 1967. - Т. 3, № 7. - С. 322-328.
66. Лавренчик В.Н. Глобальные выпадения продуктов ядерных взры­вов. - М.: Атомиздат, 1965. - 170 с.
67. Лисицын А.П. Распределение и химический состав взвеси в во­дах Индийского океана. - М.: Наука, 1964. - 120 с.
68. Ллойд Э.Б, Ледерман У., Тюрин Ю.Н. Справочник по прикладной статистике. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 510 с.
69. Мамаев О.И. Морская турбулентность. - М.: МГУ, 1970. - 204 с.
70. Марей А.Н., Зыкова А.С. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объ­ектах внешней среды. - М.: Гидрометеоиздат, 1980. - 336 с.
71. Машнович В.П. Защита от ионизирующих излучений. Справоч­ник. -М.: Энергоатомиздат, 1982. - 296 с.
72. Методические рекомендации по определению радиоактивного загрязнения водных объектов / Под ред. Вакуловского С.М. - М.: Гидрометеоиздат, 1986.- 70 с.
73. Нелепо Б.А. Ядерная гидрофизика. - М.: Атомиздат, 1970. - 224 с.
74. Нелепо Б.А., Виноградов А.С., Еремеев В.Н. Актуальные воп­росы ядерной гидрофизики. // Морские гидро­физические исследования. - Севастополь: МГИ АН УССР. - 1978. - № 2 (81). - С. 68-82.
75. Никитин А.И. Радиоактивное загрязнение Балтийского, Барен­цева и Карского морей промышленными отходами западноевропейских стран: Автореф. дис... канд. физ.- мат. наук / ЛАМ Госкомгидро­мета СССР и АН СССР. - М., 1987. - 24 с.
76. Никитин А.И., Мединец В.И., Чумичев В.Б., Катрич И.Ю., Ва­куловский С.М., Козлов А.И., Лепешкин В.И. Радиоактивное загрязнение Черного моря вследствие аварии на ЧАЭС по состоянию на октябрь 1986 года // Атомная энергия. - 1988. - Т. 65, Вып. 2. - С. 134-137.
77. Никитин А.И., Катрич И.Ю, Кабанов А.И., Чумичев В.Б., Сма­гин В.М. Радиоактивное загрязнение Северного Ледовитого океана по результатам наблюдений 1985-1987 гг. // Атомная энергия. - 1991. - Т. 71, Вып. 2. - С. 169-172.
78. Озмидов Р.В., Попов Н.И. К изучению вертикального водообме­на в океане по данным о распространении в нем стронция-90 // Изв. АН СССР, ФАО. -1966. - Т. 2, № 2. - С. 183-190.
79. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане. - Л.: Гидрометеоиз­дат, 1986. - 280 с.
80. Патин С.А., Попов Н.И. Поглощение искусственных радионукли­дов морской взвесью в природных условиях океана // Disposal of radioactive wastes into seas, oceans and surface waters. - Vienna: IAEA. - 1966, - P. 433-442.
81. Поликарпов Г.Г. Радиоэкология морских организмов. - М.: Ато­миздат, 1964. - 295 с.
82. Поликарпов Г.Г., Тимощук В.И., Соколова И.А. Стронций-90 в реке Дунай и прилегающей международной зоне Черного моря // Гидроби­ол. журн. - 1967. - Вып. 3, № 6. - С. 321-327.
83. Поликарпов Г.Г., Парчевский В.П., Соколова А.И. Био­логическая миграция радионуклидов в пресноводных и солоноватых водо­емах.- М.: Атомиздат, 1968. - 120 с.
84. Полiкарпов Г.Г., Тимощук В.I., Егоров В.М. Прогноз змiни солоностi та бiологiчних перебудов у Чорному морi на засновi моделi його водного та сольового балансу в зв’язку з вилученням стоку рiк // Вiстник АН УРСР. -1976. - № 2. - С. 87-91.
85. Поликарпов Г.Г., Егоров В.Н. Морская динамическая радиохе­