РЕКА И АТОМ

Ямало-Ненецкий автономный округ больше известен как регион с крупнейшими запасами природного газа и нефти, но его рыбное богатство не менее значительно. В пресных водах Ямала обитает 37 видов рыб, из них промысловых — 26. Каждый год в Оби добывается от 11 до 12 тысяч тонн ценных сиговых рыб: пеляди, муксуна, нельмы, пыжьяна, чира, омуля, тугуна и ряпушки. А рыбную продукцию старейшего Салехардского комбината можно встретить на полках супермаркетов во многих крупных городах России, в том числе и в Екатеринбурге.

Любой продукт питания ценен не только приятным вкусом, которым ямальская рыба безусловно обладает, но и безопасностью для здоровья. Поэтому оценка экологической обстановки на Оби, откуда эта рыба вылавливается, особенно важна. Миграцию, накопление и перераспределение техногенных радионуклидов в этой реке уже несколько лет анализируют сотрудники отдела континентальной радиоэкологии ИЭРиЖ. Ученые подчеркивают, что сейчас ситуация в низовье Оби, от устья Иртыша до Обской губы, благополучна. Концентрации радионуклидов там значительно ниже допустимых уровней, установленных государственными нормами.

«Однако акватория все же находится под угрозой трех источников радиационного загрязнения, пусть и удаленных от границы округа более чем на тысячу километров», — говорит заведующий отделом континентальной радиоэкологии ИЭРиЖ доктор биологических наук Александр Трапезников. Первый источник опасности — производственное объединение «Маяк» (ПО «Маяк»), расположенное в городе Озерске Челябинской области. Там в 1949–1951 годах в открытую гидрографическую сеть были сброшены отходы с активностью в 100 петабеккерелей (беккерель — единица измерения активности радиоактивного источника — ред.). Они сливались в реку Течу, которая является частью речной системы Теча-Исеть-Тобол-Иртыш-Обь. В искусственных водохранилищах вблизи ПО «Маяк», а также в пойме Течи и сейчас сосредоточены низкоактивные остатки этих выбросов.

Второй источник — Сибирский химический комбинат в г. Северске Томской области, расположенный на берегу реки Томь. Это предприятие — аналог «Маяка», но информации о нем чрезвычайно мало. Суммарная активность радиоактивных отходов, хранящихся в подземных захоронениях этого комбината, оценивается в 15 эксабеккерелей.

Также угроза существует со стороны так называемого Новоземельского полигона, расположенного на архипелаге между Баренцевым и Карским морями. В 1955–1962 годах там было проведено 86 воздушных испытаний ядерного оружия суммарной мощностью 240 мегатонн. «На Семипалатинском полигоне, который больше на слуху, к примеру, общая мощность атмосферных взрывов составила всего 3 мегатонны», — поясняет Трапезников. Расстояние между полигоном на Новой Земле и полуостровом Ямал составляет от 500 до 1800 километров.

 

Полторы-две тонны воды, проб пойменных почв и донных отложений, а также несколько десятков килограммов рыбы вывозят ученые отдела континентальной радиоэкологии ИЭРиЖ за одну свою экспедицию. Анализ этих проб проводится на Биофизической станции в г. Заречном. Но перед этим пробы упариваются, высушиваются и озоляются в муфельной печи.

Измерения концентрации радионуклидов в реках Тече, Исети и Тоболе выполняются учеными с 1990 года. С 2004 года экспедиционный маршрут уральских радиоэкологов продвинулся до Западной Сибири — они начали работать по заданию правительства Ханты-Мансийского автономного округа, изучая в его границах реку Иртыш. «Но нас стало интересовать, какая обстановка сложилась севернее, на Ямале», — добавляет Трапезников.

Нынешнее исследование сосредоточено вокруг двух изотопов: стронция-90 и цезия-137. Период полураспада — время, необходимое для снижения активности радионуклида в два раза — у обоих примерно одинаковый: 29–30 лет. При попадании в организм человека радиоизотопы могут привести к развитию лучевой болезни и опухолей. Наиболее опасен стронций, который является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях. Цезий, сосредоточивающийся главным образом в мышцах и печени, из организма вывести легче.

На основании данных, полученных с Ямала, ученые выясняют пути переноса радионуклидов в экосистеме Нижней Оби. Установлено, что миграция стронция-90 и цезия-137 подчиняется разным закономерностям. Вниз по течению Оби объемная активность цезия в воде неуклонно снижается, а стронция — почти не изменяется (см. рисунок). Это означает, что почти весь поступающий по Оби стронций транзитом проходит участок Нижней Оби и практически без потерь переносится в Обскую губу.

Низкая миграционная подвижность цезия объясняется тем, что этот изотоп — аналог калия. Если в кристаллической решетке есть калий, то его может заменить также относящийся к щелочным металлам цезий. Именно поэтому этот радионуклид хорошо оседает в донных отложениях и еще больше — в пойменных почвах. Если рассматривать последствия аварии на «Маяке» для участка речной системы от Течи до Исети, то цезия будет больше в пойме Течи, а стронция — в пойме Исети.

Александр Трапезников особо обращает внимание на масштабность исследования во временном и территориальном отношении: «Когда мы находим закономерности на примере пространств в три тысячи километров за пятилетний срок, это подтверждает достоверность модели и становится важным для прогнозирования радиоэкологической ситуации на реке Оби и в Обской губе». В 2018 году вышел в свет третий том монографии А.В. Трапезникова, В.Н. Трапезниковой, А.В. Коржавина и В.Н. Николкина «Радиоэкологический мониторинг пресноводных экосистем», целиком посвященный радиоэкологическим исследованиям Нижней Оби и ряда рек Ямала.

 

Модели распределения радиоактивного загрязнения в речной системе первым начал строить профессор Национальной лаборатории RISØ (Дания) Аскер Ааркрог, математик по образованию. «Для радиоэкологов это такая же величина, как Альберт Эйнштейн или Нильс Бор для физиков. В 1986–1990 годах он был президентом Международного союза радиоэкологии. И до его отхода от академической работы мы долгие годы с ним сотрудничали», — рассказывает А.В. Трапезников.

В 1990 году Биофизическую станцию в г. Заречном, где и сейчас базируется отдел континентальной радиоэкологии ИЭРиЖ, посетили пять членов бюро отраслевого международного союза. Делегацию возглавлял Ааркрог. «Я тогда, честно признаться, мало о нем знал. Но нас в то время благополучно приняли в этот союз. Прошло несколько лет, и он предложил нам сотрудничать», — вспоминает Александр Викторович. В то время он был экспертом Верховного совета СССР по ядерной экологии и совместно с Ааркрогом с 1990 года начал работать на реке Тече, где до этого проводить радиоэкологические исследования не разрешалось. Датчанин смог добыть финансирование для академических обменов, на экспедиции и оборудование. Позднее при содействии Ааркрога также была создана четырехсторонняя контактная группа ученых-радиоэкологов из России, Великобритании, Дании и Украины.

Взаимодействие ученых из ИЭРиЖ с Ааркрогом было настолько плотным, что его отход от академической работы по возрасту стал очень большой потерей. Но к тому времени уральским радиоэкологам удалось привлечь в свою исследовательскую команду Виктора Николкина, профессионального физика и математика, главного специалиста отделения реакторного материаловедения Института реакторных материалов, входящего в госкорпорацию «Росатом». Перед Виктором Николаевичем встала задача построить модели миграции радионуклидов, аналогичные тем, что делал Ааркрог. «Мы дали ему исходные цифры, он на своих компьютерных моделях все пересчитал и получил те же результаты. После этого мы ему абсолютно верим», — говорит Александр Викторович. То есть теперь оценка радиоактивных угроз для бассейна Оби снова в надежных «математических» руках, и работа продолжается.