Assessment of radiation effect of 137Cs, 134Cs, and 90Sr on biota of the Barents Sea in the vicinity of hypothetical accident with the sunken nuclear submarine K-159
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
Radiation effect of 137Cs, 134Cs, and 90Sr on marine biota was modelled for early period of a hypothetical accident with the sunken nuclear submarine K-159 during its surfacing and transportation in the Barents Sea. Dynamics of radioactivity in seawater was described, using analytical 2-dimensional model of radionuclide dispersion from an instantaneous point release in seawater. Radioactive contamination of seawater and bottom sediments with 137Cs, 134Cs, and 90Sr was calculated for distances from 200 m to 30 km from the source. Estimated dose of acute exposure accumulated within the first 10 days was close to 100 mGy for bottom fish at a 200-m distance from the accidental source of contamination. The probability of lethal effects for fish at this dose was estimated to be below 1%. Chronic exposures from 137Cs, 134Cs, and 90Sr at a distance of 200 m from the accidental source of contamination during the first year after the accident were as follows: for bottom fish, 9.7 mGy·day−1; molluscs, 11 mGy·day−1; and aquatic plants, 6.3 mGy·day−1. These dose rates exceed the reference level ensuring safety of marine biota. Therefore, in the vicinity of the accident site, the radiation situation cannot be considered safe for bottom fish, molluscs, and aquatic plants. At distances of more than 500 m from the accidental source of contamination, expected dose rates of chronic exposure to marine biota were below reference level. Dose rates for biota resulting from a hypothetical accident in the Barents Sea were caused mainly by external exposure from contaminated sediments and also by accumulation of long-lived radionuclides from sediments by bottom biota.
Authors
References
Антипов С. В., Билашенко В. П., Высоцкий В. Л., Калантаров В. Е., Кобринский М. Н., Саркисов А. А., Сотников В. А., Шведов П. А., Ибраев Р. А., Саркисян А. С. Прогноз и оценка радиоэкологических последствий гипотетической аварии на затонувшей в Баренцевом море атомной подводной лодке Б-159 // Атомная энергия. 2015. Т. 119, вып. 2. С. 106–113. [Antipov S. V., Bilashenko V. P., Vysotskii V. L., Kalantarov V. E., Kobrinskii M. N., Sarkisov A. A., Sotnikov V. A., Shvedov P. A., Ibraev R. A., Sarkisyan A. S. Prediction and evaluation of the radioecological consequences of a hypothetical accident on the sunken nuclear submarine B-159 in the Barents Sea. Atomnaya energiya, 2015, vol. 119, iss. 2, pp. 106–113. (in Russ.)]
Котеров В. Н., Юрезанская Ю. С. Моделирование переноса взвешенных веществ на океаническом шельфе. Эффективная гидравлическая крупность полидисперсной взвеси // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2009. Т. 49, № 7. С. 1306–1318. [Koterov V. N., Yurezanskaya Y. S. Simulation of suspended substance dispersion on the ocean shelf: Effective hydraulic coarseness of polydisperse suspension. Zhurnal vychislitel’noi matematiki i matematicheskoi fiziki, 2009, vol. 49, no. 7, pp. 1245–1256. (in Russ.)]
Крышев А. И., Сазыкина Т. Г., Каткова М. Н., Крышев И. И., Бурякова А. А., Павлова Н. Н. Оценка экологического риска для биоты залива Степового Карского моря при гипотетическом аварийном загрязнении // Радиационная биология. Радиоэкология. 2022a. Т. 62, № 4. С. 424–433. [Kryshev A. I., Sazykina T. G., Katkova M. N., Kryshev I. I., Buryakova A. A., Pavlova N. N. Assessment of ecological risk to biota of the Stepovogo Bay of the Kara Sea after the hypothetical accidental contamination. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya, 2022a, vol. 62, no. 4, pp. 424–433. (in Russ.)]
Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ. Руководство по безопасности. Утверждено приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 20.04.2015 № 158. Москва : ЗАО «НТЦ ПБ», 2015. 125 с. (Нормативные документы в сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Сер. 27. Декларирование промышленной безопасности и оценка риска ; вып. 11). [Metodika modelirovaniya rasprostraneniya avariinykh vybrosov opasnykh veshchestv. Rukovodstvo po bezopasnosti. Utverzhdeno prikazom Federal’noi sluzhby po ekologicheskomu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru ot 20.04.2015 no. 158. Moscow : ZAO “NTTs PB”, 2015, 125 p. (Normativnye dokumenty v sfere deyatel’nosti Federal’noi sluzhby po ekologicheskomu, tekhnologicheskomu i atomnomu nadzoru. Series 27. Deklarirovanie promyshlennoi bezopasnosti i otsenka riska ; iss. 11). (in Russ.)]
Поликарпов Г. Г. Радиоэкология морских организмов. Москва : Атомиздат, 1964. 295 с. [Polikarpov G. G. Radioekologiya morskikh organizmov. Moscow : Atomizdat, 1964, 295 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/12748
Поликарпов Г. Г., Егоров В. Н. Морская динамическая радиохемоэкология. Москва : Энергоатомиздат, 1986. 176 с. [Polikarpov G. G., Egorov V. N. Morskaya dinamicheskaya radiokhemoekologiya. Moscow : Energoatomizdat, 1986, 176 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/7683
Порядок расчёта контрольных уровней содержания радионуклидов в морских водах : рекомендации Р-52.18.852-2016 / Росгидромет. Обнинск : ФГБУ «НПО «Тайфун», 2016. 28 с. [Poryadok rascheta kontrol’nykh urovnei soderzhaniya radionuklidov v morskikh vodakh : rekomendatsii R-52.18.852-2016 / Rosgidromet. Obninsk : FGBU “NPO “Taifun”, 2016, 28 p. (in Russ.)]
Росновская Н. А., Крышев А. И., Крышев И. И. Определение в воде и донных отложениях Баренцева моря контрольных уровней содержания радионуклидов, обеспечивающих приемлемый экологический риск // Морской биологический журнал. 2022. Т. 7, № 4. С. 70–80. [Rosnovskaya N. A., Kryshev A. I., Kryshev I. I. Determination of control levels of radionuclides ensuring acceptable environmental risk in the Barents Sea water and bottom sediments. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2022, vol. 7, no. 4, pp. 70–80. (in Russ.)]. https://marine-biology.ru/mbj/article/view/360
Сазыкина Т. Г., Крышев А. И., Крышев И. И. Моделирование радиоэкологических процессов в окружающей среде. Москва : ООО «Маска», 2022. 638 с. [Sazykina T. G., Kryshev A. I., Kryshev I. I. Modelirovanie radioekologicheskikh protsessov v okruzhayushchei srede. Moscow : OOO “Maska”, 2022, 638 p. (in Russ.)]
Саркисов А. А., Антипов С. В., Высоцкий В. Л., Кобринский М. Н., Шведов П. А., Билашенко В. П., Хохлов И. Н. Прогноз радиоэкологических последствий гипотетических аварий на ядерных и радиационно опасных объектах, находящихся на дне Баренцева и Карского морей // Атомная энергия. 2018. Т. 125, вып. 6. С. 343–351. [Sarkisov A. A., Antipov S. V., Vysotsky V. L., Kobrinsky M. N., Shvedov P. A., Bilashenko V. P., Khokhlov I. N. Forecast of the radioecological consequences of hypothetical accidents in nuclear and radiation hazardous objects located at the bottom of the Barents and Kara seas. Atomnaya energiya, 2018, vol. 125, iss. 6, pp. 343–351. (in Russ.)]
Саркисов А. А., Сивинцев Ю. В., Высоцкий В. Л., Никитин В. С. Атомное наследие холодной войны на дне Арктики. Радиоэкологические и технико-экономические проблемы радиационной реабилитации морей. Москва : ИБРАЭ РАН, 2015. 699 с. [Sarkisov A. A., Sivintsev Yu. V., Vysotskii V. L., Nikitin V. S. Atomnoe nasledie kholodnoi voiny na dne Arktiki. Radioekologicheskie i tekhniko-ekonomicheskie problemy radiatsionnoi reabilitatsii morei. Moscow : IBRAE RAN, 2015, 699 p. (in Russ.)]
Шилова Н. А., Студенов И. И. Особенности расчёта гидравлической крупности частиц при моделировании начальной концентрации взвешенных веществ в приустьевых районах арктических морей (на примере Белого моря) // Arctic Environmental Research. 2017. Т. 17, № 4. С. 295–307. [Shilova N. A., Studenov I. I. Peculiarities of calculation of hydraulic particle size to simulate the initial concentration of suspended substances in the estuarine areas of the Arctic seas (the case of the White Sea). Arctic Environmental Research, 2017, vol. 17, no. 4, pp. 295–307. (in Russ.)]. https://doi.org/10.17238/issn2541-8416.2017.17.4.295
Юрезанская Ю. С., Котеров В. Н. Моделирование переноса взвешенных веществ на океаническом шельфе. Москва : Lambert Academic Publishing, 2011. 116 с. [Yurezanskaya Y. S., Koterov V. N. Modelirovanie perenosa vzveshennykh veshchestv na okeanicheskom shel’fe. Moscow : Lambert Academic Publishing, 2011, 116 p. (in Russ.)]
Effects of Ionizing Radiation on Aquatic Organisms and Ecosystems. Vienna : IAEA, 1976, 131 p. (IAEA Technical Report Series ; no. 172).
European Plaice (Pleuronectes platessa) of the Barents Sea: A Retrospective Review of Fishing and Research Activities for the Period 2016–2020 and a Modern Assessment of the State of Its Reserves. Report on the Research Work. Agreement no. 18/2021 between the Polar Branch of the VNIRO (PINRO) and GELA Ltd. Murmansk : PINRO, 2021, 25 p.
Finney D. J. Probit Analysis. 3rd edition. New York : Cambridge University Press, 1971, 333 p.
Hosseini A., Amundsen I., Brown J., Dowdall M., Dyve J. E., Klein H. Radiological Impact Assessment for Hypothetical Accident Scenarios Involving Russian Nuclear Submarine K-159. Østerås : Statens Strålevern, 2017, 145 p. (Strålevern Rapport ; no. 12).
ICRP Publication 108. Environmental protection: The concept and use of reference animals and plants. Annals of the ICRP, 2008, vol. 38, nos 4–6, 242 p.
ICRP Publication 124. Protection of the environment under different exposure situations. Annals of the ICRP, 2014, vol. 43, no. 1, 58 p.
ICRP Publication 136. Dose coefficients for non-human biota environmentally exposed to radiation. Annals of the ICRP, 2017, vol. 46, no. 2, 136 p.
Iosjpe M., Amundsen I., Brown J., Dowdall M., Hosseini A., Strand P. Radioecological Assessment After Potential Accidents with the Russian Nuclear Submarines K-27 and K-159 in the Arctic Marine Environment. Østerås : Norwegian Radiation and Nuclear Safety Authority, 2020, 78 p. (DSA Report ; no. 7).
Kryshev A. I., Ryabov I. N. A dynamic model of 137Cs accumulation by fish of different age classes. Journal of Environmental Radioactivity, 2000, vol. 50, iss. 3, pp. 221–233. https://doi.org/610.1016/S0265-931X(99)00118-6
Kryshev A. I., Sazykina T. G., Katkova M. N., Buryakova A. A., Kryshev I. I. Modelling the radioactive contamination of commercial fish species in the Barents Sea following a hypothetical short-term release to the Stepovogo Bay of Novaya Zemlya. Journal of Environmental Radioactivity, 2022b, vols 244–245, art. no. 106825 (9 p.). https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106825
MARINA II. Update of the MARINA Project on the Radiological Exposure of the European Community from Radioactivity in North European Marine Waters. Vol. 2. Luxembourg : Office for Official Publications of the European Communities, 2003, 364 p. (Radiation Protection ; 132).
Sazykina T. G. The regional radioecological model “Arctic” for predictions of radioactive contamination of the Barents and Kara seas. In: International Symposium on Marine Pollution, Monaco, 5–9 October, 1998 : Extended Synopses. [Vienna] : International Atomic Energy Agency, 1998, pp. 339–340.
Sazykina T. G., Kryshev A. I. EPIC database on the effects of chronic radiation in fish: Russian/FSU data. Journal of Environmental Radioactivity, 2003, vol. 68, iss. 1, pp. 65–87. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(03)00030-4
Sazykina T. G., Kryshev A. I., Sanina K. D. Non-parametric estimation of thresholds for radiation effects in vertebrate species under chronic low-LET exposures. Radiation and Environmental Biophysics, 2009, vol. 48, iss. 4, pp. 391–404. https://doi.org/10.1007/s00411-009-0233-0
