В этих зонах процессы взаимодействия между фазами протекают особенно интенсивно и наиболее велико влияние биологических процессов. Источниками поступления радионуклидов здесь могут быть атмосферные выпадения после ядерных испытаний и Чернобыльской аварии, непосредственный сброс отходов предприятиями атомной промышленности, принос радионуклидов реками и непосредственный смыв с берегов. Наибольшее количество сбросов, связанное с радиохимическими заводами, производится либо непосредственно в морскую среду (Селлафилд, Бомбей, Кап-де-ла-Аг), либо через реки: с заводов в Ханфорде по р. Колумбии в Тихий океан, из Маркуля по р. Роне в Средиземное море и др. Наиболее подробные исследования были выполнены в Ирландском море в районе Селлафилда и в Балтийском, Черном, Азовском и Средиземном морях в связи с Чернобыльской аварией. Содержание радионуклидов в водах Ирландского моря превышало более чем на три порядка уровень глобальных выпадений (Пути миграции..., 1999). Максимально зарегистрированный уровень загрязнения 137Cs в Черном море в июне - июле 1986 г. в 30 раз превышал доаварийный уровень, а в Финском и Ботническом заливах Балтийского моря - в 80 раз (Чернобыль..., 1990).
Физические и химические формы сбрасываемых радионуклидов влияют на их поведение в морской среде, однако предсказать какую-либо определенную форму даже для одного предприятия невозможно. Исследования в районе Селлафилда показали (Пути миграции..., 1999), что более 95% Рu и Am из сбросов завода находилось в составе взвеси и было связано с хлопьями гидроксидов железа. При этом значительное количество радионуклидов присутствовало в виде горячих частиц. Рu находился в восстановленных формах, преимущественно в виде Рu(ОН)4, адсорбированного на отрицательно заряженных частицах взвеси. В условиях лагуны (атолл Бикини) часть Рu и Am могла быть связана с коллоидами органического вещества. В отличие от прибрежной зоны в открытом океане наряду с восстановленными формами Рu в равных количествах присутствуют и окисленные, видимо, преимущественно ион РuО
и комплексы на его основе.
Поведение большинства радионуклидов связано с динамикой переноса взвеси. Судьба радионуклидов с высокими Kd (Pu, Am) в значительной степени контролируется процессами седиментации (накоплением, размывом и переносом осадков). Радионуклиды с низкими Kd будут контролироваться главным образом циркуляцией водных масс (тритий, технеций). Радионуклиды с
258
промежуточными величинами Kd, такие, как Cs, будут находиться преимущественно под влиянием водной циркуляции, но, кроме того, будут испытывать влияние седиментационных процессов. Так, с удалением от Селлафилда концентрация Рu в донных осадках падает значительно быстрее, чем Cs, распространение которого четко контролируется циркуляцией морских вод. Было установлено, что сбрасываемый в Селлафилде Cs смешивается с морской водой, движущейся через Ирландское море в северном направлении, огибает западные и северные берега Шотландии и поступает в Северное и Норвежское моря. В качестве трассеров миграции были использованы отношения радионуклидов 137Cs/ 90Sr и 137Cs/ 134Cs (Степанец, Комаревский, Борисов и др., 1992). Небольшая часть радионуклидов способна возвращаться из морской воды в прибрежную полосу суши в результате ветрового заноса пены (Пути миграции..., 1999).
Наиболее гетерогенные геохимические условия существуют в эстуариях - зонах смешения речной и морской воды. Здесь резко меняется поведение многих радионуклидов, что имеет несколько причин. Одной из наиболее важных является изменение геохимической обстановки при смешении пресной и соленой воды. При этом у многих радионуклидов изменяется величина Kd (см. табл. 11.1) в результате протекающих здесь реакций сорбции - десорбции, так как частицы, находившиеся в равновесии с раствором одной солености и состава, вступают во взаимодействие с раствором другой солености и состава. Важную роль играют и формы нахождения, в которых поступают радионуклиды.
Десорбция 137Cs в морской среде из речной взвеси допускается многими исследователями. По крайней мере подтверждением этому является различие Kd радионуклидов Cs в морской и речной воде. Очевидно, что доступность цезия зависит от его форм нахождения и возможности диспергирования частиц взвеси. Эксперименты показали, что также способны десорбироваться со взмученных речных осадков 54Мn и 75Zn (Пути миграции..., 1999). Поведение Рu в условиях эстуариев более сложно и зависит от многих параметров, в том числе и от форм поступающего с речным стоком элемента. На него, как и на другие радионуклиды, влияют также захват образующимися осадками, разрушение органического вещества, приносимого реками, биологическое потребление.
Степень удержания радионуклидов в донных осадках зависит от очень многих химических, физических и биологических процессов. Движущая сила диагенетических преобразований в осадках шельфов - это бактериальное окисление органического вещества, содержащегося в осадках, которое приводит к смене окислительных условий на восстановительные. Основные диагенетические процессы в осадках - связывание растворенного кислорода, восстановление
259
марганца, железа, нитрат-иона и сульфат-иона. При этом на покрывающих зерна осадка железомарганцевых пленках начинают растворяться оксиды металлов и высвобождаться связанные с ними радионуклиды. Взаимодействие с растворенным органическим веществом также может повысить растворимость радионуклидов и привести к их ремобилизации. В верхней, окисленной части донных осадков существенная часть плутония находится в высших степенях окисления, а в нижележащих слоях - исключительно в низших. Распределение Рu и Am в толще осадков в районе Селлафилда показывает отчетливую связь с интенсивностью сбросов. Это означает, что влияние диагенетических процессов на подвижность трансурановых элементов в толще осадков ничтожно мало (Пути миграции..., 1999).
260
