Эксперимент проводили сотрудники Центра коллективного пользования «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-ННЦ» физического факультета Новосибирского государственного университета совместно с коллегами из Уральского федерального университета и Института промышленной экологии Уральского отделения РАН.
Ускорительный масс-спектрометр открыли в НГУ в 2020 году на основании соглашения с Институтом ядерной физики, Институтом археологии и этнографии и Института катализа СО РАН. Одно из направлений работы ЦКП — анализ С14 в биологических тканях, сообщает пресс-служба НГУ.
Радиоактивный изотоп С14 образуется в верхних слоях тропосферы и стратосфере в результате поглощения атомами азота-14 тепловых нейтронов, которые в свою очередь являются результатом взаимодействия космических лучей и вещества атмосферы. Ежегодно на Землю из стратосферы попадает около семи с половиной килограммов С-14. Всего на планете насчитывают 80 тонн изотопа, и его большая часть растворена в океанах. Испытания ядерного оружия в ХХ веке увеличило содержание C14 на планете. Сегодня основными антропогенными источниками радионуклида являются ядерные реакторы и заводы по переработке облученного топлива.
В 2020 году сотрудники ЦКП начали сотрудничество с уральскими коллегами. Тогда еще аспирант Уральского федерального университета, а теперь младший научный сотрудник радиационной лаборатории Института промышленной экологии, Евгений Назаров направил образцы растений, отобранных в окрестностях Белорусской атомной станции перед тем, как она начала работать, для определения фонового содержания С14. После этого уральские коллеги отправили в Новосибирск образцы годичных колец сосен, произрастающих в районе Белоярской АЭС и Института реакторных материалов в городе Заречном Свердловской области. Местом отбора проб, в котором, по мнению ученых, могла произойти наибольшая концентрация изотопа, располагалось в километре от института.
— Мы выбрали десять сосен в возрасте от 40 до 70 лет и отобрали пробы их древесины в виде кернов диаметром пять миллиметров с помощью бурава Пресслера на высоте примерно 130 сантиметров от поверхности почвы. Полученные керны разделили на годичные кольца. Кольца одного возраста от десяти деревьев были объединены в одну пробу, соответствующую определенному году. Для анализа мы выбрали 15 различных проб, — объясняет кандидат технических наук Евгений Назаров.
Из образцов химическими способами выделили целлюлозу, которую подвергли процессу графитизации. Полученные графитосодержащие мишени поместили в ускорительный масс-спектрометр и провели измерения концентрации С14. Ученые зафиксировали превышение уровня над фоновым показателями в полтора-два раза. В качестве фонового примера выбрали 113-летнюю сосну, произрастающую в лесу рядом с НГУ. Дерево не было подвержен воздействию антропогенных источников радиоуглерода и показатели С14 в его годичных кольцах соответствовали средним фоновым данным по северному полушарию.
Ученые также заметили, что в кольцах уральских деревьев, образовавшихся после двухтысячных годов концентрация изотопа стала снижаться и почти не превышала фоновый уровень.
«Мы связываем данный факт с совершенствованием оборудования и установкой реакторов дожига на атомных электростанциях, — отметила директор ЦКП Екатерина Пархомчук.
Аналогичное исследование ученые провели на образцах, взятых в окрестностях Курской атомной электростанции, и получили похожие результаты. Сейчас работают над анализом годичных колец деревьев, произрастающих рядом с Билибинской атомной электростанцией, находящейся в Чукотском автономном округе.
По словам Екатерины Пархомчук, исследования позволят ретроспективно оценить радиационное воздействия атомных реакторов на биосферу. Такая работа в России проводится впервые. Кроме С14, источником уникальной информации также может стать анализ изотопов Be-10, Al-26, I-129. Изучить их можно только на ускорительном масс-спектрометре.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение