Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с коллегами из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) показали, что развитие фитопланктона и микробного сообщества донных отложений может служить эффективным природным барьером для радионуклидов в пресноводных водоемах. Внесение в воду небольших количеств фосфорно-азотных удобрений усиливает этот эффект в несколько раз.
Загрязнение пресных водоемов долгоживущими радионуклидами — стронцием-90, ураном, плутонием и америцием — остается одной из острых экологических проблем атомной отрасли. Такие загрязнения возникают не только в результате аварий на ядерных объектах, но и при штатной эксплуатации искусственных водоемов — хранилищ радиоактивных отходов. Особую сложность представляют озера с низкой биологической продуктивностью — так называемые дистрофные водоемы, в которых природные механизмы самоочищения работают слабо.
В качестве модельного объекта авторы выбрали озеро Дрязло в Тверской области — небольшое ледниковое озеро, на берегах которого нет промышленных или сельскохозяйственных предприятий, а техногенные радионуклиды в воде и донных отложениях не обнаружены. Это позволило изучить поведение радиоактивных загрязнителей в природной среде в чистом виде, без посторонних влияний.
В лабораторных экспериментах в пробы воды и донных отложений озера вносили стронций, уран, плутоний и америций в количествах, сопоставимых с уровнями загрязнения промышленных водоемов. Оказалось, что за один сезон активного роста фитопланктон способен накапливать значительные количества радионуклидов и переводить их в донные отложения. После добавления в воду фосфорно-азотного удобрения аммофоса степень очистки воды резко возрастала: для урана, плутония и америция она превышала 98 %, а для стронция достигала 76 %.
Ученые исследовали механизм этого процесса. Оказалось, что стимулирование роста фитопланктона приводит сразу к нескольким эффектам: радионуклиды сорбируются на клетках водорослей и оседают вместе с биомассой на дно; добавленный фосфор образует с актинидами и стронцием малорастворимые минералы; а накопление органического вещества в осадках запускает работу анаэробных бактерий, участвующих в круговороте серы и железа.
«Эти бактерии формируют сульфидно-железистые минералы — пирит, вюрцит, гидротроилит, которые прочно связывают радионуклиды и препятствуют их повторному выходу в воду. Однако такой подход актуален прежде всего для сильно загрязненных техногенных водоемов, поскольку в природных озерах с низким уровнем загрязнения искусственное эвтрофирование может вызывать дефицит кислорода и развитие токсичных цианобактерий», – прокомментировала один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории радиохимии окружающей среды ГЕОХИ РАН, кандидат биологических наук Марина Попова.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
