137Cs in Lake Tapeliai, Lithuania

Abstract

The results of an integrated study of the radiocesium behaviour in Lake Tapeliai by using not only conventional data on radiocesium activity concentrations in lake water and sediments but also a complex data set on seasonal variations and vertical profiles of standard water variables are presented. Radiocesium activity concentrations in lake water and a vertical structure of the water column considerably depend on radiocesium-enriched inflows of the coloured waters from the lake’s swampy watershed. The global fallouts are mainly responsible for radiocesium inventory in lake sediments, where maximum values of radiocesium are found in the upper part of the water column above the ~5.4 m depth. The maximum values of radiocesium inventories in lake sediments are consistent with the respective densities of its deposits in the nearest forest soils. The main process of sediment activation is a direct sorption of radiocesium onto the sediment surface. Sedimentation rates in the lake mainly vary in the range of 3.5–5 mm yr–1. The lake bottom feeding sources located mainly on the southern terrace as well as their related near-bottom flows reduce respective sedimentation and radiocesium inventories in sediments. The thermal regime of the near-bottom water in Lake Tapeliai in winter strongly depends on the meteorological conditions in autumn and may be classified as varying from super warm to moderately warm. Under conditions of a super warm regime, the elevated radiocesium concentrations in the near-bottom waters may be partially due to the thermodynamic mechanism of its release from the bottom sediments.

Darbe yra tiriama radiocezio elgsena Tapelių ežere panaudojant ne tik įprastinius duomenis apie radiocezio aktyvumo koncentracijas ežero vandenyje ir dugno nuosėdose, bet ir vandens standartinių parametrų vertikalių profilių ir jų sezoninių variacijų matavimo rezultatus. Parodyta, kad pelkės spalvoto vandens, praturtinto radioceziu, pritekėjimas yra labai reikšmingas ežero vertikaliai struktūrai ir vandens radioaktyviajai taršai. Tyrimai rodo, kad radiocezio atsargos ežero dugno nuosėdose susiformavo dėl jo globalinių iškritų ir šių atsargų didžiausias kiekis sukauptas seklesnėje ežero dalyje (iki ~5,4 m gylio). Maksimalūs radiocezio kiekiai dugno nuosėdose atitinka jo iškritų tankį šalia esančiame miško dirvožemyje. Darbe parodyta, kad pagrindinis dugno nuosėdų aktyvacijos radioceziu mechanizmas yra jo tiesioginė sorbcija. Sedimentacijos greitis ežere buvo įvertintas 3,5–5 mm/metus. Ežero dugniniai šaltiniai pietinėje ežero dalyje ir jų veikiamos priedugninio vandens srovės silpnina sedimentaciją ir mažina šių dugno nuosėdų užterštumą radioceziu. Priedugninio vandens terminis režimas žiemą ypač priklauso nuo meteorologinių sąlygų rudenį ir gali svyruoti nuo itin šiltojo (temperatūra per 4 °С) iki vidutiniškai šiltojo (temperatūra žemiau 4 °С) tipo. Tikėtina, kad priedugninio vandens padidintas radiocezio koncentracijas itin šiltojo režimo sąlygomis žiemą iš dalies lemia šio nuklido išskyrimas termodinaminiu mechanizmu iš dugno nuosėdų.