Анотація до роботи:

Стокозов М. О. Довго живучі радіонукліди ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr у Чорному морі після аварії на Чорнобильської АЕС і їхнє використання в якості трасерів процесів водообміну. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.08 - Океанологія. Морський Гідрофізичний Інститут НАН України, Севастополь, 2003.

Досліджено процеси міграції довго живучих радіонуклідів ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, які потрапили в Чорне море внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС, із використанням їх у якості трасерів процесів водообміну . На основі аналізу натурних даних за період 1986-2000 рр. і математичного моделювання, отримані залежності, що описують динаміку вмісту ¹³⁷Cs в окремих шарах і всьому обсязі Чорного моря, надходження ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr з ріками Дніпро та Дунай, а також виносу через протоку Босфор. Оцінено запас ¹³⁷Cs у донних відкладеннях окремих районів і всього Чорного моря. Отримані результати дозволяють прогнозувати поведінку ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr у басейні Чорного моря. З використанням ⁹⁰Sr і солоності в якості трасерів кількісно ідентифіковані води окремо Дунаю і Дніпра на шельфі північно-західної частини в різні роки і отримані нові дані про транспорт трансформованих річкових вод у Чорному морі. На основі аналізу багаторічних вертикальних розподілів ¹³⁷Cs і відношення ¹³⁴Cs/¹³⁷Cs отримані нові дані про швидкість і параметри вертикального водообміну в глибоководній частині моря.

Досліджено процеси міграції довго живучих радіонуклідів ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, що надійшли в Чорне море внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС, з використанням їх у якості трасерів процесів водообміну. На основі аналізу натурних даних за період 1986-2000 рр. і математичного моделювання, вперше отримані залежності, що описують динаміку змісту ¹³⁷Cs в окремих шарах і всьому обсязі Чорного моря, надходження ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr із ріками Дніпро й Дунай, а також виносу через протоку Босфор. Оцінено запас ¹³⁷Cs у донних відкладеннях окремих районів і всього Чорного моря. Отримані результати дозволяють прогнозувати поведінку ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr у басейні Чорного моря. Використання ⁹⁰Sr і солоності в якості трасерів уперше дозволило роздільно і кількісно ідентифікувати води Дунаю й Дніпра на шельфі північно-західної частини й одержати нові дані про транспорт трансформованих річкових вод у Чорному морі. На основі аналізу багаторічних вертикальних розподілів ¹³⁷Cs і відносини ¹³⁴Cs/¹³⁷Cs отримані нові дані про швидкість і параметри вертикального водообміну в глибоководній частині моря.

У результаті випадань продуктів аварії на ЧАЕС запас ¹³⁷Cs у шарі 0-50 м Чорного моря був перевищений у 6-10 разів, у порівнянні з доаварійним. Надходження ¹³⁷Cs на акваторію в 1986 р. оцінювалося в 1.7-2.4 ПБк, що означало збільшення його запасів у всьому обсязі моря не менш чим у 2 рази, у порівнянні з доаварійним рівнем.

Істотна різниця в поведінці ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr у Чорному морі після аварії на ЧАЕС полягало в тім, що зниження концентрації ¹³⁷Cs у шарах 0-50 і 0-200 м, при незначному надходженні з річковим стоком, відбувалося внаслідок трьох процесів: вертикального водообміну, виносу через Босфор і радіоактивного розпаду, а для ⁹⁰Sr ці процеси до 1992 р. компенсувалися його надходженням із стоком Дунаю й Дніпра. Аналіз натурних даних і результати математичного моделювання показали, що кількість ¹³⁷Cs у всьому обсязі Чорного моря знижувалося експонентно з періодом зменшення вмісту в 2 рази кожні 17 років, у шарі 0-200 м - кожні 9-13 років, а в шарі 0-50 м - кожні 5-6 років.

У 1986-1994 рр. надходження ⁹⁰Sr із водами Дніпра було більше, ніж із водами Дунаю в 3.6 рази, що було обумовлено активним надходженням ⁹⁰Sr із району аварії на ЧАЕС. У відношенні ¹³⁷Cs спостерігалася зворотна картина - його надходження з водами Дунаю було більше, ніж із водами Дніпра в 1986-1994 р. у 12 разів. Потоки надходження ¹³⁷Cs із стоком Дунаю й Дніпра описувалися експонентними залежностями з періодом зменшення потоку в 2 рази кожні 6.9 і 2 р. Для ⁹⁰Sr ці періоди складали 15.4 і 7 років. Розходження в приведених періодах відображали розходження в геохімічній поведінці ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, величині водозбірного басейну, ступеня зарегулювання стоку й локалізації джерела забруднення. Винос ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr із Чорного моря через протоку Босфор у 1986-1995 рр. склав 225 і 94 ТБк із періодами зменшення цих потоків у 2 рази кожні 4.3 і 13.1 р., відповідно.

Інтегральний вміст ¹³⁷Cs у донних відкладеннях гирлових областей Дунаю й Дніпра був на порядок більше, ніж на спаді глибин північно-західної частини і на два порядки більше, ніж у глибоководних відкладеннях. Запас ¹³⁷Cs у донних відкладеннях усього моря склав 0.5-0.8 ПБк. Роль седиментаційного фактора в міграції ¹³⁷Cs у Чорному морі була значимою тільки в локальних гирлових областях рік. Час седиментаційного видалення ¹³⁷Cs у глибоководній частині моря складав 270+/-90 років, а седиментаційний потік - 9+/-3 Бк м^-2 рік^-1.

Розроблена модель, яка використовувала ⁹⁰Sr і солоність у якості трасерів, дозволила в 1987-1995 рр. кількісно розрізнити води Дунаю від вод Дніпра на шельфі північно-західної частини й оцінити їхню роль у забрудненні різних районів цієї частини Чорного моря.

У центральних частинах моря рівень 50% відновлення вод нижньої частини постійного пікноклину поверхневими водами досягався протягом 3-5 років, а період повного відновлення складав 15-25 років. Як у випадку залпового надходження на поверхню моря, так і у випадку хронічного надходження з річковим стоком консервативної субстанції, її розподіл до верхньої границі постійного пікноклину до квазі однорідного стану відбувався протягом 3-х років. Положення градієнтного шару у вертикальних розподілах було пов'язано з верхньою високо стратифікованою частиною постійного пікноклину між глибинами літнього й зимового максимального вертикального градієнта солоності. Занурення градієнтного шару відбувалося із швидкістю 10-12 м рік^-1 і 30-35 м рік^-1 у центральній частині моря й зоні ОЧТ, відповідно. Оцінки коефіцієнта вертикальної турбулентної дифузії у верхній частині пікноклину складали 0.1-0.2 см² сек^-1.

Публікації автора:

1. 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.

2. 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) // Доповіді Національної Академії Наук України. -1995. -№1. -C. 93-96.

3. 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.

4. Polikarpov G.G., Kulebakina L.G., Timoshchuk V.I., Stokozov N.A. ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs in surface waters of the Dnieper River, the Black Sea and Aegean Sea in 1987 and 1988 // J. Environ. Radioactivity. -1991. -Vol. 13. -P. 25-38.

5. Polikarpov G.G., Livingston H.D., Kulebakina L.G., Buesseler K.O., Stokozov N.A., Casso S.A. Inflow of Chernobyl ⁹⁰Sr to the Black Sea from Dnieper River // J. Estuarine, Coastal and Shelf Science. -1992. - Vol. 34. - P. 315-320.

6. Egorov V.N., Povinec P.P., Polikarpov G.G., Stokozov N.A., Gulin S.B., Kulebakina L.G., Osvach I. ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs in the Black Sea after the Chernobyl NPP accident: inventories, balance and tracer applications // J. Environmental Radioactivity. -1999. -Vol. 43, № 2. -P. 137-155.

7. Stokozov N.A., Buesseler, K.O. Mixing model for the North-West Black Sea using ⁹⁰Sr and salinity as tracers // J. Environmental Radioactivity. -1999. -Vol. 43, № 2. -P. 156-165.

8. Gulin S.B., Polikarpov G.G., Egorov V.N., Martin J. -M., Korotkov A.A., Stokozov N.A. Radioactive contamination of the north-western Black Sea sediments // J. Estuarine, Coastal and Shelf Science. -2002. -V. 54. -P. 541-549.

9. Egorov V.N., Polikarpov G.G., Stokozov N.A. Inventory of ⁹⁰Sr and ¹³⁷ in the Black Sea before and after the Chernobyl NPP accident // International Scientific Cooperation "Radiological Impact Assessment in the Southeastern Mediterranean Area". -Thessaloniki. -2000. -Vol. II, -Р.113-138.

10. Egorov V.N., Polikarpov G.G., Kulebakina L.G., Stokozov N.A., Yevtushenko D.B. Modelling Large-scale Contamination of the Black Sea Caused by Long-lived Radionuclides of ¹³⁷Cs and ⁹⁰Sr Following the Chernobyl Accident // Proc. of Seminar on Comperative Assessment of the Environmental Impact of Radionuclides Released during Three Major Nuclear Accidents: Kyshtym, Windscale, Chernobyl. -Vol. 2. -Luxembourg: Report EUR 13574. -1991. -P. 649-664.

11. Egorov V.N., Polikarpov G.G., Stokozov N.A., Kulebakina L.G., Lazorenko G.E., Distribution of artifical radionuclides in water, bottom sediments and hydrobionts of the Black Sea following the Chernobyl NPP accident and assessment of ¹³⁷Cs input to the Seas of the Mediterranean Basin through the Bosporus // Proc. of Seminar European Commission Radiation Protection 70: The radiological exposure of the population of the European Community to radioactivity in the Mediterranean Sea. MARINA-MED Project. -Brusseles-Luxembourg: Directorate-General, Environment, Nuclear Safety and Civil Protection. -1995. -P. 363-391.

12. Egorov V.N., Stokozov N.A., Mirzoeva N. Y. Long-term post-Chernobyl ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs profiles as the indicators of the large-scale vertical water mixing in the Black Sea // Book of Extended Synopses of International Conference on the Study of Environmental Change Using Isotope Techniques. -Vienna (Austria), IAEA-CN-80. -2001. -P. 182-184.

13. Egorov V.N., Polikarpov G.G., Stokozov N.A., Gulin S.B., Mirzoeva N. Y. Assessment of the Black Sea response time-scale to pollution with ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs following the Chernobyl NPP accident // Rapport du 36e Congrиs de la CIESM: 36th CIESM Congress Proceedings. -Monte-Carlo (Monaco). - 2001. –Vol. 36. -Р.121.