Comprehensive radioecological monitoring of freshwater ecosystems in the vicinity of Rooppur NPP (People’s Republic of Bangladesh)

The paper presents experience of developing and maintaining a system of radioecological monitoring of freshwater ecosystems in the vicinity of Rooppur Nuclear Power Plant (Bangladesh). Components of freshwater ecosystems in the zone of NPP impact are both very informative for determining the environmental state and very important for conducting economic activities. Therefore, the issue of assessing and predicting quality of freshwater ecosystems in the vicinity of NPP is relevant for ensuring radiation and environmental safety. During the studies, we developed a detailed monitoring program; selected observation points for the state of surface water and groundwater at different distances from Rooppur NPP; determined monitoring objects (water, bottom sediments, higher aquatic vegetation, and fish), list of parameters to be studied, observation regulation, methods, and regulatory and technical support. Among the indicators controlled we considered the following ones: physico-chemical properties of water and bottom sediments; radionuclide content of components of freshwater ecosystems including natural (40K, 226Ra, and 232Th) and technogenic (90Sr, 137Cs, and 3H) radionuclides; and content of 19 heavy metals, as well as chemical pollutants. Monitoring studies were conducted in 2014–2017, considering climatic peculiarities of the region at different periods of the year. Radionuclides in environmental objects were determined by spectrometry and radiochemistry; heavy metals – by atomic absorption and plasma emission analysis methods. It was established that higher aquatic vegetation in the Padma River is found not in all seasons. In December, it was almost absent. The maximum species diversity was registered in June. Differences between surface water and ground-water in the vicinity of Rooppur NPP were distinguished for several physical and chemical characteristics. Values of drinking water total mineralization and hardness were higher than that of surface water by 2–3 times. This is due to Padma River water composition, the basis of which is meltwater and rainwater. Organic pollutants content in surface water and groundwater was below detection limits or at minimum ones (benzopyrene – less than 0.01 μg·L−1; phenols – 1.3–3.5 μg·L−1; and petroleum products – 0.01–0.043 mg·L−1). Activity concentration of 137Cs in Padma River water did not exceed 0.18 Bq·L−1 (with a mean of 0.07 Bq·L−1) during the observation period. The content of 90Sr was 0.02–0.12 Bq·L−1, and the concentration of 3H varied in the range of 0.8–2.1 Bq·L−1. Mean specific activity of 90Sr in bottom sediments was 0.5–1.8 Bq·kg−1, and 137Cs – 0.8–2.1 Bq·kg−1. Specific activity of 3H in bottom sediments was less than 3 Bq·kg−1, except for 3 samples in 2017 (12–30 Bq·kg−1), which was most likely due to a local pollution. Specific activity of 90Sr in higher aquatic vegetation was 0.4–3.9 Bq·kg−1, and 137Cs – 0.4–1.0 Bq·kg−1. In drinking water, activity concentrations of radionuclides were as follows: 137Cs – 0.03–0.27 Bq·L−1; 90Sr – 0.01–0.16 Bq·L−1; 3H – 0.4–1.2 Bq·L−1. Specific activity of 90Sr in fish was 0.02–1.6 Bq·kg−1.The content of 137Cs in fish was 0.26–0.3 Bq·kg−1. Analysis of monitoring data on heavy metal levels in components of freshwater ecosystems in the vicinity of Rooppur NPP showed that for a number of elements their increased concentrations were recorded, most of which belong to monsoon season. In Padma River surface water, a repeating increase in As, Cd, Mn, and Al concentrations was noted, and in bottom sediments – an increase in As, Cd, Ni, Co, and Zn content, which was associated with anthropogenic impact and increasing runoff of pollutants during monsoon rains. Repeatedly increased As and Mn concentrations were noted in drinking water of Rooppur NPP 30-km zone. In separate samples, there was an increase in Fe and Al content. This might be due to both natural peculiarities of the region (relatively high As content in aquifers) and the state of water supply systems. Obtained results and developed network of radioecological monitoring of freshwater ecosystems would make it possible to register a change in the situation and to identify impact of Rooppur NPP operation on human population and the environment.Представлен опыт создания и ведения системы радиационно-экологического мониторинга водных экосистем в регионе АЭС «Руппур» (Бангладеш). Компоненты водных экосистем в зоне влияния АЭС являются как наиболее информативными для определения состояния окружающей среды, так и важными с точки зрения ведения хозяйственной деятельности. Именно поэтому оценка и прогнозирование качества водных экосистем в районе АЭС — актуальная проблема для обеспечения радиационной и экологической безопасности. Разработана детализированная программа мониторинга; выбраны пункты наблюдения за состоянием поверхностных и подземных вод на разном расстоянии от АЭС «Руппур»; определены объекты мониторинга (вода, донные отложения, высшая водная растительность, рыба), перечень исследуемых параметров, регламент наблюдений, а также методы и нормативно-техническое обеспечение. В числе контролируемых показателей рассмотрены: физико-химические характеристики воды и донных отложений; радионуклидный состав компонентов водных экосистем, включающий природные ( 40 K, 226 Ra, 232 Th) и техногенные ( 90 Sr, 137 Cs, 3 H) радионуклиды; содержание 19 тяжёлых металлов, а также химических загрязнителей. Мониторинговые исследования проведены в 2014–2017 гг. на фоновом уровне и на этапе строительства АЭС «Руппур» с учётом климатических особенностей региона в различные периоды года. Радионуклиды в объектах окружающей среды определены методами спектрометрии и радиохимии, тяжёлые металлы — атомно-абсорбционным и плазменно-эмиссионным методами анализа. Установлено, что высшая водная растительность в реке Падма (Ганг) встречается не во все сезоны. В декабре она фактически отсутствует; максимальное видовое разнообразие отмечено в июне. Выделены различия между поверхностными и подземными водами в регионе АЭС «Руппур» по ряду физико-химических характеристик. Показатели общей минерализации и жёсткости в питьевой воде выше, чем в поверхностной, в 2–3 раза, что обусловлено составом вод р. Падма, основа которых — талые воды ледников гор и дождевая вода. Содержание в поверхностных и подземных водах органических загрязнителей ниже или на уровне порога их обнаружения приборами (бензпирен — менее 0,01 мкг·л −1 ; фенолы — 1,3–3,5 мкг·л −1 ; нефтепродукты — 0,01–0,043 мг·л −1 ). Объёмная активность в водах р. Падма 137 Cs за весь период наблюдений не превышала 0,18 Бк·л −1 при среднем значении 0,07 Бк·л −1 . Содержание 90 Sr было в диапазоне 0,02–0,12 Бк·л −1 , а 3 H — в пределах 0,8–2,1 Бк·л −1 . Средняя удельная активность 90 Sr в донных отложениях варьировала в диапазоне 0,5–1,8 Бк·кг −1 , а 137 Cs — 0,8–2,1 Бк·кг −1 . Удельная активность 3 H в донных отложениях составляла менее 3 Бк·кг −1 , за исключением трёх проб в 2017 г. (12–30 Бк·кг −1 ), что обусловлено, по всей видимости, локальным загрязнением. Удельная активность 90 Sr в высшей водной растительности была на уровне 0,4–3,9 Бк·кг −1 , а 137 Cs — 0,4–1,0 Бк·кг −1 . В питьевой воде объёмная активность нормируемых радионуклидов колебалась в следующих диапазонах: 137 Cs — 0,03–0,27 Бк·л −1 , что в 40 раз ниже уровня вмешательства по НРБ-99/2009; 90 Sr — 0,01–0,16 Бк·л −1 (в 30 раз ниже норматива); 3 H — 0,4–1,2 Бк·л −1 (более чем в 6 тыс. раз ниже уровня вмешательства). Удельная активность 90 Sr в рыбе варьировалась в диапазоне 0,02–1,6 Бк·кг −1 , что в 60 раз ниже российских и международных стандартов. Содержание 137 Cs в рыбе было в пределах 0,26–0,3 Бк·кг −1 , что в 400 раз ниже российских нормативов и более чем в 3 тыс. раз — международных. Анализ данных наблюдений за уровнями загрязнения тяжёлыми металлами компонентов водных экосистем в регионе АЭС «Руппур» показал, что по ряду элементов зарегистрированы их повышенные концентрации, бόльшая часть которых относится к сезону муссонов. Так, в поверхностных водах р. Падма отмечено периодическое увеличение содержания As, Cd, Mn, Al, а в донных отложениях — As, Cd, Ni, Co, Zn, что связано с антропогенным влиянием и с усиленным стоком загрязняющих веществ в период муссонных дождей. В питьевой воде 30-километровой зоны АЭС «Руппур» зафиксированы периодические повышенные концентрации As и Mn, а в отдельных пробах — Fe и Al, что может быть обусловлено как природными особенностями региона (относительно высокое содержание As в водоносных горизонтах), так и состоянием систем водоснабжения. Заложенная сеть радиационно-экологического мониторинга водных экосистем позволяет регистрировать изменение ситуации в регионе размещения АЭС «Руппур» и выявлять влияние работы атомной электростанции на человека и окружающую среду