Содержание материала

Гидрологические характеристики р. Теча

Водосбор р. Теча расположен восточнее Уральских гор; его поверхность представляет слабовозвышенную равнину с множеством участков, занятых озерами и болотами. На территории водосбора распространены серые лесные почвы и выщелоченные черноземы, а на заболоченных участках преобладают болотные торфяные и луговые почвы. Климат континентальный, со значительными колебаниями температуры воздуха, с холодной зимой, продолжающейся около шести месяцев, и жарким летом продолжительностью около трех месяцев. Среднегодовое количество осадков составляет 420 мм, из которых до 200 мм приходится на летние месяцы. Зимой выпадает около 15% годового количества осадков.
Теча - часть гидрологической системы Теча-Исеть-Тобол-Иртыш-Обь, принадлежащей бассейну Карского моря. До начала работы ПО “Маяк” она вытекала из оз. Иртяш, затем протекала через оз. Кызылташ, ниже которого в нее впадала р. Мишеляк (см. рис. 1.1). Впоследствии верховья р. Теча претерпели значительные изменения вследствие строительства каскада промышленных водоемов и обводных каналов. Началом р. Теча в настоящее время следует считать нижний бьеф плотины водоема № 11.
Через р. Теча осуществляется русловой сток воды из Каслинско-Иртяшской системы озер. Она имеет несколько притоков, которые, кроме р. Мишеляк и р. Зюзелга, маловодны и могут пересыхать летом. Длина р. Теча составляет 243 км, а площадь ее водосбора 7600 км2. Глубина реки изменяется от 0,5 до 2 м, ширина составляет в среднем 15-30 м. В холодные зимы на отдельных участках река промерзает до дна. Средний расход воды в устье реки равен около 7 м3с. Максимальный расход воды наблюдается в апреле и составляет в среднем в устье реки 29 м3 с1. В апреле 1951 г. расход воды составлял 60 м3с-1. По гидротехническому режиму река принадлежит к гидрокарбонатно-кальциевому типу (содержание в воде Са++составляет 39-62 мгл1; Mg++- 15-31 мгл1; (Na++K+) - 4-27 мгл1; Fe - 3 мгл1; pH - 7,3 [4, 20]). Верхняя часть русла р. Теча (выше с. Муслюмово) сильно заросла водными растениями. Русло реки извилистое, а течение медленное. В донных отложениях преобладают торфяно-илистые и глинистые отложения. Вдоль русла тянутся болота, наиболее заболоченные участки поймы расположены в районе впадения р. Зюзелги (Асановские болота), а также перед с. Муслюмово. Ширина заболоченной поймы составляет от 300 м до 1 км. Центральная часть поймы сложена торфяно-болотными почвами, края поймы - дерново-луговыми. Толщина слоя торфа изменяется от 0,1 до 3 м. Подстилающими грунтами для торфа, в основном, являются глины и суглинки. На пойме встречаются небольшие озера, связанные с рекой ручьями. Во время паводков болота значительно обводняются.
В среднем и нижнем течении (ниже с. Муслюмово) берега реки крутые, русло хорошо выражено. Ширина реки в среднем течении увеличивается до нескольких десятков метров. К устью пойма расширяется до 3 км, сухая пойма, в основном, сложена дерноволуговыми почвами. Дно реки песчано-илистое и песчано-гравийное, часто встречаются перекаты и отмели. Скорость течения 0,3- 0,8 мс1, время прохождения воды по реке от истока до устья около 8 сут. В период межени заметная доля питания реки приходится на грунтовый и подземный стоки, составляющие 10-30% общего речного стока.

Радиоактивное загрязнение речной системы

В 1951 г. средняя суммарная удельная активность воды в водоеме №3 была на уровне 106 Бк л1, а в водоеме №4 - 105кл1, при этом активность 90Sr в водоемах-отстойниках составляла 60- 170 кБкл1, a 137Cs - 90-100 кБкл. В 1951 г. удельная активность воды снижалась по мере удаления от источника сбросов и в устье р. Теча была равна 26 кБк л1, т. е. примерно в 40 раз ниже по сравнению с водоемом № 3. Удельная активность 90Sr в устье реки в 1951 г. составляла 11 кБкл1,137Cs - 0,6 кБкл1. Загрязнение воды на расстоянии около 200 км между водоемом № 4 и устьем р. Теча снижалось по 137Cs примерно в 150 раз, а по 90Sr - только в 5 раз.
С течением времени наблюдалось снижение удельной активности речной воды на всем протяжении реки. В 1951-1956 гг. вклад Sr в суммарную активность воды составлял 25-50%, a 137Cs - 2- 16%. В последующие годы отмечались увеличение вклада 90Sr в суммарную активность воды и значительное снижение концентрации 137Cs в воде. Наиболее высокая концентрация Sr в воде была в 1950-1951 гг. В 1951 г. вблизи с.Муслюмово на расстоянии 78 км от места сбросов ЖРО удельная активность 90Sr в воде составляла 27 кБкл1, a 137Cs - 7,5 кБкл1. Впоследствии активность этих радионуклидов в воде значительно уменьшилась; к началу 1980-х годов удельная активность "Sr в воде снизилась примерно в 1000 раз по сравнению с 1951 г. В 1991-1997 гг. среднегодовая удельная активность "Sr в воде находилась в пределах 6-26 Бкл1.
В частности, содержание "Sr в воде р. Теча вблизи с.Муслюмово в 1995 г. было выше по сравнению с 1994 г. в 1,5-2,7 раза [21]. Удельная активность "Sr в воде незакономерно меняется вдоль течения реки, тогда как удельная активность 137Cs в воде характеризуется четко выраженным снижением по мере протяженности реки и по отношению к "Sr она меньше в 30-90 раз (табл. 1.4). Удельная активность 239,240Рu в воде р. Теча составляет 0,004-0,019 Бкл1.
Та б л и ц а 1.4
Удельная активность радионуклидов в воде р. Теча в 1993 г., Бк л*1

Радиоактивное загрязнение речной поймы и донных отложений

Преобладающая доля активности сбросов ЖРО в 1949-1956 гг. сорбировалась на донных отложениях в затапливаемой пойме р. Теча. После прекращения сбросов русло и пойма верхнего течения р. Теча превратились в депо долгоживущих 137Cs и Sr и источник долговременного поступления радионуклидов в воду реки вследствие их вымывания (десорбции), прежде всего Sr.
По вкладу в общее поступление радионуклидов в воду реки за счет вымывания на первом месте стоят заболоченные, слабо проточные пойменные участки (преимущественно Асановские болота протяженностью около 40 км от плотины № 11), затем участки сухой загрязненной поймы, периодически затопляемые во время паводков, и на последнем месте - донные отложения русловой части реки. (После сооружения плотин № 10, 11 загрязнение воды радионуклидами, вымываемыми из донных отложений водоемов № 3 и 4 и самого верховья реки, практически прекратилось).
Заболоченные торфянистые участки поймы характеризуются значительной (до 1м) глубиной проникновения радионуклидов (Sr) в почву и, как следствие, повышенной долей растворимого и подвижного 90Sr.
С увеличением обводненности почв отмечается повышение миграционной способности радионуклидов, при этом наиболее подвижным радионуклидом является Sr, содержание которого в верхнем 10-сантиметровом слое почвы в зависимости от увлажнения может меняться от 74% в почвах с нормальным увлажнением до 24% в постоянно затопляемых почвах [22]. Похожие результаты были получены и для условий поймы среднего и нижнего течения р. Теча [23].
Пространственное распределение загрязнения поймы в целом неоднородно, но оно достигает наибольших значений в верхнем течении реки; на любом участке поймы оно также максимально вблизи русла (или невыраженного водотока) и снижается до фонового значения на границах паводкового разлива в период сбросов 1949- 1956 гг. По измерениям 90-х годов, максимальная плотность загрязнения территории достигала 11 и 37 МБкм2 (300 и 1000 Кикм2) соответственно по <wSr и 137Cs в современном верхнем течении вблизи плотины № И и 37-370 кБкм 2 (1-10 Кикм-2) по каждому радионуклиду вблизи устья реки (табл.1.5, 1.6).

Таблица 1.5 Содержание радионуклидов в компонентах экосистемы поймы р. Теча в районе Асановских болот в 1991-1994 гг.
(в скобках указаны максимальные значения)

Таблица 1.6
Содержание радионуклидов в пойменных почвах в среднем и нижнем течении р. Теча в 1991 г., кБкм’2 (в скобках приведены максимальные значения)

В 1995 г. [24] максимальное содержание 90Sr и 137Cs в верхнем 10-сантиметровом слое почвы в пойме нижнего течения реки (населенные пункты Лобаново, Анчугово, Бугаево, Першинское, Затеченское) составило 2,9 и 3,3 кБккг1 (или 260 и 290 кБкм-1). В почве средние отношения активности 239 240Рu и урана к активности 90Sr соответственно равны 9х104 и 4х102.
В пойме верхнего течения реки площадью около 20 км2, являющегося в настоящее время основным источником поступления радионуклидов в воду вследствие их вымывания из донных отложений, в 90-х годах было сосредоточено около 40 ТБк (1000 Ки) Sr и 190-220 ТБк (5000-6000 Ки) 137Cs. Основными процессами, определяющими поступление 90Sr в воду реки, являются десорбция из поверхностного слоя заболоченной почвы, 137Cs - транзитный перенос взвесей с водным потоком.
Травянистая и древесная растительность верхней поймы р. Теча, так же как и почва, загрязнена 90Sr и 137Cs, содержание которых составляет 0,1-7 кБккг1 (см. табл. 1.5). Ниже с. Муслюмово радиоактивное загрязнение поймы характеризуется значительной неоднородностью (см.табл.1.6). Диапазон изменения плотности загрязнения поймы по 90Sr составляет 30-6100 кБкм2; по 137Cs - 30-5600 кБкм2; по 239,240Рu - 0,4-4,1 кБкм2. С удалением от места сбросов плотность загрязнения поймы уменьшается, оставаясь, однако, значительно выше регионального фона.
Радиоактивное загрязнение русловых донных отложений в целом снижается по мере удаления от источников сбросов и характеризуется неоднородностью. Более высокое содержание радионуклидов в донных отложениях отмечается на участках с малой скоростью течения. Отмечено значительное пространственно-временное снижение удельной β-активности донных отложений во времени за период 1952-1991 гг. (примерно в 100 раз и более) и по мере удаления от источника сбросов (также в 100 раз и более) (рис. 1.2). В 1953 г. в донных отложениях присутствовали средне- живущие 103,106Ru, 144Се и др. с суммарной долей вклада в активность до 70%, затем (с 60-х годов) активность донных отложений была обусловлена исключительно долгоживущими 137Cs (до 80- 90%) и 90Sr (до 15-30%). В 1994 г. в донных отложениях р. Теча обнаружен Рu на уровне около 5x104 по отношению к 137Cs [4]. Вследствие большей подвижности 90Sr по сравнению с 137Cs донные отложения с течением времени обогащаются 137Cs.
Удельная активность 137Cs в донных отложениях примерно в 100 раз выше по сравнению со 90Sr и в 1000 раз по сравнению с Рu. Коэффициенты накопления радионуклидов в донных отложениях верхней части р. Теча составляют: для 137Cs 190000± 50000; для 90Sr 220 ±30; для Рu 5800± 1600.

Рис. 1.2. Пространственно-временное изменение удельной β-активности донных отложений (1 мкКи кг1 = 37 кБк кг1): 1- 1952 г.; 2- 1953 г.; 3- 1961 г.; 4- 1991 г.

В среднем и нижнем течении коэффициенты накопления в донных отложениях уменьшаются для 137Cs до 500-2000, для 90Sr - до 20-70. Толщина эффективного слоя донных отложений, в котором сосредоточено более 60% радионуклидов, составляет 10-20 см. Соотношение активностей 137Cs/90Sr в илах верхней части реки равно примерно 70, а в устье - приблизительно 0,04. Более высокое загрязнение 137Cs почвы и донных отложений верховий р. Теча объясняется его большей сорбционной способностью по сравнению со 90Sr. В результате устье р. Теча в большей степени загрязнено 90Sr, более миграционно подвижным по сравнению с 137Cs.