Импульс» рейс № 45 и 45«а»

4. Морские научные исследования в рейсах НИС «Импульс» № 45 и 45 «а»
(руководитель В.А. Горячев)
4.1. Основание для организации экспедиции
План-программа отряда "Динамика вод залива Петра Великого", утвержденная
Ученым советом ТОИ ДВО РАН 22.03.11 г., выполняемая при поддержке грантов РФФИ
10-05-00366-а, 11-05-98585-р_восток_а и ДВО РАН: 11-III-Д-07-026, 09-III-А-07-329.
4.2. Цели экспедиции
Изучение процессов взаимодействия вод залива Петра Великого и прилегающей части
Японского моря с использованием радиоактивных трассеров (тритий, берилий-7,
радиокобальт, радиоцезий)
4.3. Основные задачи экспедиционных работ
Отобрать пробы морской воды, взвеси, донных осадков, донных организмов,
атмосферных осадков, аэрозолей для лабораторного анализа на содержание естественных
и искусственных радионуклидов.
Определить уровни и изотопный состав радиоактивного загрязнения объектов морской
среды вблизи потенциальных источников искусственных радионуклидов в заливе Петра
Великого.
Определить степень влияния аварийных выбросов АЭС Фукусима-1 на радиоактивность
морской среды залива Петра Великого.
4.4. Источники финансирования и сроки проведения:
Гранты РФФИ 10-05-00366-а, 11-05-98585-р_восток; гранты ДВО РАН: 11-III-Д-07-026,
09-III-А-07-329.
Сроки проведения работ: с 15 мая по 15 октября 2011 г.
4.5. Организационная структура экспедиции
Заявлено в план-программе 6 членов отряда, принимали участие в экспедиционных
работах 6 человек.
4.6Методы измерений и обработки данных.
Гидрологические характеристики - температура, соленость, давление измерялись
автономными гидрологическим зондом YSI-6920 SBE 19 plus. Обработка результатов
осуществлялась с использованием П/О: EcoWatch, Ocean Data View, Excel, Surfer,
GmmaVision-32.
Для определения радиоактивности морской воды (растворенная и взвешенная формы) в
заданной точке с помощью погружного насоса из поверхностного слоя в полиэтиленовую
емкость (объем 200 л), находящуюся на борту судна, отбиралась проба, из которой на
переходе между станциями радионуклиды концентрировались на сорбенте АНФЕЖ с
предварительным отделением взвеси фильтрацией через 5-10 параллельных двухслойных
пакетов фильтров (ФПП-15+Синяя лента). Прокачка воды через фильтровальное
устройство и сорбент осуществлялась с помощью низковольтного погружного DPW69-12.
Время заполнения емкости около 20 мин., время концентрирования 60-75 мин.
Количество отфильтрованной взвеси определяется по разнице веса высушенного фильтра
после прокачки известного объема пробы воды и первоначального веса фильтра. При этом
если фильтр не промывается пресной водой, свободной от радионуклидов, вводится
поправка на соль по количеству испарившейся при сушке воды и солености пробы. На
берегу в лаборатории сорбент вначале высушивается в сушильном шкафу в течение 8-10
часов при температуре 70-80˚С, затем сжигается в муфельной печи при температуре 430450˚С. Объем 80 г сорбента, используемого для извлечения радионуклидов 320 см3,
оставшаяся после процедуры сжигания зола занимает в измерительной емкости для
гамма-спектрометрии объем 4.5-4.7 см3. Минимизация объема пробы имеет важное
значение для процесса гамма-спектрометрического анализа, т.к. улучшается счетная
геометрия системы детектор-образец.
4.7 Используемые технические средства и их краткая характеристика
GPS, эхолот, YSI-6920 с погрешностью определения: давления ±0.1 бар, температуры ±
0,01оС, солености ± 0.01‰.
Система отбора и концентрирования радионуклидов из морской воды в составе:
погружной насос с регулируемой производительностью (0.5-5 л/мин), водомерные
счетчики, фильтрующее устройство для отделения взвеси, картридж с сорбентом АНФЕЖ
для концентрирования растворенных радионуклидов, производительность системы 100200 л/час.
Измерение радиоактивности образцов выполняется на гамма-спектрометре с детектором
из сверхчистого германия GEM150 и цифровым амплитудным анализатором DSPEC jr 2.0,
относительная эффективность регистрации 150% на линии 1.33 МэВ (60Co), определяется
как отношение абсолютной эффективности германиевого детектора к абсолютной
эффективности детектора NaJ(Tl) с размером кристалла 7.5×7.5 см. Разрешение (FWHM)
1.9 кэВ на линии 1.33 МэВ (60Co).
4.8 Объемы выполненных работ
За время экспедиции отобрано 12 проб поверхностной воды и одна с глубины 30 м. Отбор
проб сопровождался гидрологическим зондированием до глубины места, но не более 70 м
– предельной глубины для зонда YSI-6920. Непосредственно на борту судна выполнено
извлечение из проб радионуклидов на сорбент АНФЕЖ с предварительным отделением
взвешенного вещества. Положение точек отбора проб приведено на рис.1.
Рис. 1. Положение точек отбора проб поверхностной воды в 45 и 45а рейсах НИС
«Импульс» в период с 16 по 25.05.2011 г.
4.9 Предварительные результаты работ
В лаборатории после предварительной подготовки проб был проведен их гаммаспектрометрический анализ. Результаты, приведенные в таблице 1, показывают в
некоторых пробах (№ 3,4,7,9,10,11,12) кроме обычного фонового набора радиоизотопов
присутствие 134Cs, изотопа с относительно коротким периодом полураспада (2.06 лет),
который мог попасть в поверхностные воды исследуемых акваторий только в результате
оседания на морскую поверхность загрязненных этим радионуклидом атмосферных
аэрозолей и в растворенной форме в составе осадков. Результаты мониторинга
радиоактивного загрязнения атмосферы, проводимого в ТОИ, показали присутствие 131J
(Т1/2=8.021 дней) в составе аэрозолей, отбираемых установкой, расположенной на крыше
института, на 12-е сутки после аварии, а 134Cs в пробе, отобранной в период с 25.03 по
01.04.2011 г. Максимальная концентрация 131J в аэрозоле зарегистрирована в пробе
отобранной в период 01-08.04.2011 г, а 137Cs и 134Cs в пробе отобранной в период 0815.04.2011 г. Время, прошедшее с начала аварии до появления максимальной
концентрации аварийных радионуклидов в атмосфере Владивостока 20-28 дней (период
экспозиции аэрозольного фильтра 7 дней), что соответствует периоду обращения вокруг
Земли воздушных масс в средних широтах северного полушария. Первая попытка
обнаружить аварийные радионуклиды в морской воде залива Петра Великого была
предпринята 6-7-го апреля, для чего в Уссурийском заливе было отобрано 3 пробы, но
гамма-спектрометрический анализ показал присутствие в них только 137Cs с
концентрацией не превышающей фоновую, характерную для этого района моря. В годы,
предшествующие аварии АЭС Фукусима-1, 131J и 134Cs как в атмосфере, так и в водах
морей и океанов отсутствовали.
Таблица 1. Результаты определения удельной объемной активности искусственных
радионуклидов в пробах морской воды отобранных в 45 и 45а рейсах НИС «Импульс» в
период с 16 по 25.05.2011 г.
V
Концентрация, Бк/м3
Время отбора
Станция
Град. в. д. Град. с.ш. пробы 60
137
пробы
Co
Cs 134Cs
л
1
17.05.11 16:13 131.7852
43.2676
87
0.046
0.8
<0.05
3
18.05.11 14:28 131.9162
43.2026
218
0.042
1.1
1.3
4
25.05.11 12:52 131.8194
43.0805
218
<0.03
0.9
1.4
5
25.05.11 14:39 131.6661
43.0356
216
<0.03
1.7
<0.03
6
20.05.11 12:22 131.5799
42.9179
218
<0.038 1.1
<0.03
7- 0 м
20.05.11 15:16 131.8559
42.883
210
<0.028 1.6
0.1
7-30 м
24.05.11 15:34 131.8313
42.8853
217
<0.047 2.4
3.4
8
24.05.11 13:55 132.4142
42.8067
214
0.104
2.6
<0.04
9
24.05.11 12:00 132.1254
42.975
219
0.3
1.8
0.3
10
16.05.11 13:15 132.2829
43.0463
222
0.2
1.2
1.9
11
17.05.11 11:58 132.2969
43.1671
228
0.14
1.7
0.2
12
17.05.11 14:12 132.302
43.2615
231
<0.028 1.9
1.1
4.1. Выводы
Все задачи, запланированные на экспедиционный период, выполнены.