Известия РАН. Серия географическая, 2020, T. 84, № 1, стр. 114-126

ВВЕДЕНИЕ

После аварии на Чернобыльской АЭС основным компонентом выпадений дальней зоны загрязнения является долгоживущий радионуклид ¹³⁷Cs искусственного происхождения, появившийся в окружающей среде в результате испытаний ядерного оружия в открытой атмосфере с начала 1950-х годов [10, 11]. Поступая на поверхность почвы, ¹³⁷Cs прочно сорбируется почвенными частицами, в основном тонкими фракциями, и вместе с ними включается в процессы массопереноса, происходящие в речном бассейне [30, 31].

Основными агентами перемещения почвенно-грунтового материала выступают склоновый и речной стоки [8, 33, 34]. На склонах основным механизмом латеральной миграции почвенных частиц, загрязненных ¹³⁷Cs, является плоскостной, ручейковый смыв и линейные размывы; в нижележащих звеньях флювиальной сети перенос материала осуществляется временными и постоянными водотоками [33, 36]. Согласно имеющимся количественным оценкам, не более 5–15% от общего объема смытого с поверхности водосбора материала попадает в постоянные водотоки [5, 26]. В результате происходит трансформация начального поля радиоактивного загрязнения за счет выноса части запасов ¹³⁷Cs с одних элементов рельефа и их накопления в других, в том числе в пределах подножий склонов, в днищах балочной сети и на поймах рек [21].

Использование ¹³⁷Cs для оценки темпов аккумуляции на поймах начато Д.Е. Уоллингом в конце 1980-х годов [37]. В России этот радионуклид и его поведение в ландшафте изучались не только в качестве маркера перемещения материала, но и в качестве одного из основных компонентов радиоактивного загрязнения территорий в результате крупных техногенных аварий. Так, особенности миграции радионуклидов в пределах речных пойм исследовались в районах радиоактивного загрязнения в бассейнах рр. Течa, Енисей, Ипуть и др. [12, 14, 16]. Оценка перераспределения ¹³⁷Cs экзогенными процессами проводилась и на участках долины р. Плава, бассейн которой характеризуется высокими уровнями радиоактивного загрязнения после Чернобыльской аварии [15].

Таким образом, для территорий с высокими уровнями загрязнения процессы перераспределения изотопа ¹³⁷Cs в пределах речных бассейнов достаточно хорошо изучены [19, 28, 34]. Выявлено, что основными участками накопления ¹³⁷Cs на локальном уровне являются подножия распахиваемых склонов, днища сухих долин, где происходит переотложение значительной части наносов, и, соответственно, ¹³⁷Cs, снесенного с обрабатываемых склонов [25, 34, 36], а также речные поймы, формирование которых обусловлено накоплением пойменного наилка, формирующегося за счет поступления продуктов эрозии с территории бассейна, а также размыва русел рек [8, 33]. Вопросам распространения радиоактивного загрязнения за пределы зон с высокими уровнями начальных выпадений достаточно большое внимание уделялось только в первые годы после аварии, когда был организован мониторинг содержания ¹³⁷Cs и других радионуклидов на ряде рек (Днепр, Припять, Плава и др.), благодаря которому отслеживались изменения концентрации ¹³⁷Cs во взвешенных наносах [4, 9, 38]. По мере снижения концентраций ¹³⁷Cs в стоке рек к 1990–1991 гг. мониторинг был прекращен. В последние годы, т.е. на рубеже полураспада ¹³⁷Cs чернобыльского происхождения (30.2 г.), исследований миграции ¹³⁷Cs по долинам рек, расположенным вне зон сильного загрязнения, не проводилось.

Целями данной работы являются оценка особенностей распространения радиоактивного загрязнения по долине р. Упa ниже по течению от устья ее левобережного притока р. Плавa, дренирующей наиболее загрязненную часть Плавского цезиевого пятна, и анализ динамики загрязнения пойменных отложений нижнего течения р. Упa за период 1986–2014 гг.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Бассейн р. Упa (площадь водосбора 9 510 км²), расположенный в северной части Среднерусской возвышенности в пределах Тульской области, был достаточно сильно загрязнен после аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. (рис. 1) [1]. Южная часть бассейна – территория со значительной долей пахотных земель (>50%) и достаточно интенсивной эрозией почв на пашне, темпы которой составляют 5–10 т/га в год [17]. Северная часть бассейна располагается в пределах более залесенных территорий (Тульские засеки), а также собственно в г. Тулa с пригородами (северо-восточная часть бассейна). Среднегодовое количество осадков в регионе составляет около 600 мм/год (по данным Росгидрометцентра по г. Тулa), из которых 76% приходится на дождевые осадки.

Рис. 1.

Бассейн р. Упa, его радиоактивное загрязнение и расположение участков отбора проб на пойме по длине реки. Плотность загрязнения территории: 1 – <1 Ки/км², 2 – 1–5 Ки/км², 3 – 5–15 Ки/км²; 4 – рр. Упа и Плава; 5 – границы речных бассейнов; 6 – участки отбора проб.

Первоначальная пространственная структура чернобыльских выпадений (конфигурация ареалов с различной плотностью загрязнения) была обусловлена розой ветров и интенсивностью дождей в период радиационных выбросов. В результате бассейн р. Упa, дренирующей центральную и южную часть Тульской области, оказался в зоне крайне неоднородного радиоактивного загрязнения, варьирующего от фонового до интенсивного (0.1–15 Ки/км²) [1].

Южная часть бассейна р. Упa (см. рис. 1) является одним из наиболее сильно радиоактивно загрязненных участков на большом удалении от Чернобыля на территории России. Содержание радионуклидов, накопившихся в пойменных отложениях после чернобыльских выпадений, отражает изменения концентрации ¹³⁷Сs в переносимых рекой взвешенных наносах как во времени, так и по длине долины р. Упa. Следует отметить, что сток наносов, формирующийся в верхней, достаточно сильно загрязненной части бассейна р. Упa, почти полностью перехватывается Щекинским водохранилищем. Основной объем ¹³⁷Cs, поступающего в р. Упa ниже по течению от Щекинского водохранилища, связан со стоком наносов ее южных левобережных притоков, наиболее крупным из которых является р. Плава [1, 9].

Характерной особенностью строения днища долины р. Упa на участке ниже впадения в нее р. Плавa и до устья является наличие фрагментарных участков поймы низкого и среднего уровня, ширина которых не превышает 10 м. Основную часть днища долины занимают собственно русло реки и высокая пойма, имеющая ширину, доходящую до нескольких сот метров по обоим берегам реки. После разрушения существовавших до начала 1930-х гг. плотин водяных мельниц высокая пойма крайне редко затапливалась. Таким образом, в связи с малой площадью регулярно затапливаемых уровней поймы объем аккумуляции на ней сравнительно невелик по отношению к общему объему наносов, транспортируемых рекой за каждый паводок. Изменения концентрации ¹³⁷Сs по глубине в аккумулятивной толще, накопившейся после 1986 г., отражают изменения во времени концентраций ¹³⁷Cs во взвешенных наносах при прохождении расхaодов воды, достаточных для затопления низкой или средней поймы.

Устье р. Плавa можно рассматривать в качестве точечного источника радиоактивного загрязнения долины р. Упa. Благодаря наличию действующего гидропоста на р. Упa, расположенного непосредственно ниже впадения р. Плавa, возникает возможность оценить влияние изменения водности на уровень загрязнения транспортируемых наносов. Внутригодовые и межгодовые изменения коэффициента поверхностного стока в бассейне определяются как периодичностью выпадения стокоформирующих ливней, которые в своем большинстве носят локальный характер, затрагивая только ограниченные площади на водосборе, так и условиями формирования стока в период ежегодно наблюдающегося весеннего снеготаяния, охватывающего одновременно весь речной бассейн.

Увеличение коэффициента поверхностного стока в период снеготаяния способствует росту смыва почвы с распахиваемых склонов и хорошо коррелирует с формированием максимальных расходов в период прохождения весеннего половодья в реке и с долей более радиоактивно загрязненных наносов склонового происхождения, поступающих в реки за счет поверхностного смыва с пашни. Следовательно, тенденция значительного сокращения поверхностного стока в период снеготаяния в последние десятилетия, подтвержденная наблюдениями на стоковых площадках [22], обуславливает сокращение как объема половодья, так и доли продуктов талого смыва, поступающих в реки.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для оценки характера распространения радиоактивного загрязнения по долине р. Упa на участке ниже устья р. Плавa на ее пойме было выбрано 8 площадок, расположенных на относительно близкой высоте над меженным урезом (0.8–1.3 м). Особое внимание уделялось отсутствию поступления склоновых наносов с бортов долины (в результате оползневой деятельности, овражных размывов и склонового смыва). Одна из площадок (Up-2) была выбрана непосредственно выше по течению от впадения р. Плавa. Здесь степень радиоактивного загрязнения пойменных отложений характеризовала уровни содержания ¹³⁷Cs в наносах, поступивших в речной поток на участке от нижнего бьефа Щекинского водохранилища до устья р. Плавa. Остальные пойменные площадки располагались вдоль по долине р. Упa от впадения в нее р. Плавa и до устья (см. рис. 1). Абсолютная высота всех площадок была определена с помощью DGPS съемки, что позволило привязать их к измерительному створу гидрологического поста у д. Орлово, расположенного непосредственно ниже по течению от устья р. Плавa. Все площадки, кроме одной (Up-5), были заложены на участках относительно прямолинейного русла с отсутствием притоков. Площадка Up-5 располагалась на пойме в 10 м ниже по течению от устья небольшого правобережного притока, дренирующего северную, менее радиоактивно загрязненную часть бассейна р. Упa. На каждой площадке для изучения строения пойменных отложений и отбора проб для определения содержания ¹³⁷Сs был заложен и подробно описан почвенный разрез глубиной не менее 0.9 м. Послойный отбор проб проводился из передней стенки разреза с фиксированной площади 15 × 15 см до глубины 80 см. В верхних 60 см толщи пробы отбирались с шагом 3 см, в интервале 60–80 см – с шагом 5 см. Глубина отбора была установлена, исходя из имеющихся данных о среднегодовых темпах аккумуляции наносов на низкой пойме рек Среднерусской возвышенности [18, 27] с таким расчетом, чтобы гарантированно отобрать горизонт, соответствующий дневной поверхности в момент выпадения из атмосферы ¹³⁷Сs весной 1986 г.

Отобранные образцы отложений доставлялись в лабораторию, высушивались до абсолютно сухого состояния при температуре 105°С и взвешивались. Высушенные пробы размалывали и просеивали через сито с диаметром отверстий 1 мм для создания однородности изучаемого образца. Гамма-спектрометрический анализ проб почвы проводили на гамма-спектрометре фирмы ООО НИИП “Грин Стар Инструментс”: СКС-07(09) П-Г-Р, Россия.

По результатам анализа были построены эпюры вертикального распределения ¹³⁷Cs в пойменных отложениях, отражающие процесс накопления аллювиальных наносов и содержащегося в них ¹³⁷Cs после его выпадения в 1986 г. Слои с максимальными концентрациями ¹³⁷Cs, превышающими 100 Бк/кг, соответствуют поверхности поймы на период его выпадения из атмосферы в мае 1986 г. В первые годы после выпадения происходило заглубление слоя с максимальной концентрацией на 2–4 см за счет вертикальной миграции ¹³⁷Cs [24, 29, 32, 35]. Корректировка значений концентрации ¹³⁷Cs в связи с различиями в гранулометрическом составе наносов не проводилась.

Гидрологические данные о расходах воды в р. Упa и р. Плавa были собраны из томов Гидрологической изученности (до 2007 г.), а также из интернет-источников (с 2008 г.) (www.skhiivh.ru). Наблюдения за стоком воды и наносов на г/п д. Орлово (площадь водосбора р. Упa 8210 км²) проводятся с 1946 г. На р. Плава с 1956 по 1962 г. функционировал гидрологический пост в г. Плавск (площадь водосбора 810 км²). С учетом изменения площади водосбора данные по расходам воды были пересчитаны для устья р. Плавa (площадь водосбора 1880 км²).

Анализ данных за период 1956–1962 гг. показывает, что половодье на рр. Плавa и Упa проходит синхронно, примерно в одни и те же сроки (рис. 2а). Продолжительность половодья составляет около 30 дней. Основной подъем уровней и расходов воды и возможное затопление поймы, во время которого на ней происходит отложение наносов, наблюдается в апреле. Имеющиеся данные по стоку воды позволили оценить примерное соотношение между расходами рр. Плавa и Упa в период половодья (в среднем 1 : 6.4). Чтобы учесть влияние нарастания расходов воды вниз по течению р. Упa на уменьшение концентраций ¹³⁷Cs была проведена оценка бокового притока, доля которого возрастает от г/п д. Орлово до устья до 20%.

Рис. 2.

Гидрограф р. Упa–д. Орлово (1) и р. Плавa–г. Плавск (2) за 1957 г. (а) и изменение положения кривой Q = f(H) в разные годы на р. Упa–д. Орлово (б).

Рис. 3.

Эпюры вертикального распределения величин удельной активности ¹³⁷Cs в пойменных отложениях р. Упa.

0.44 Ки/км² – плотность загрязнения в месте заложения разреза.

Рис. 4.

Тренды изменений по пятилетним периодам: величин удельной активности ¹³⁷Cs в отложениях поймы на разных площадках (а) и по длине долины р. Упa (в); средней продолжительности затопления поймы на разных площадках (б) и по длине долины р. Упa (г).

Оценка условий затопления поймы р. Упa осуществлялась стандартными методами, применяемыми в гидрологических исследованиях [2, 3]. Продолжительность и глубина затопления для пунктов наблюдений рассчитывались в зависимости от высоты поймы на г/п д. Орлово с учетом высоты поймы в пунктах Up-4, Up-5, Up-6, Up-7. При превышении отметками уровня высоты поймы по разнице этих значений рассчитывалась глубина затопления, а суммарное количество дней, когда величина уровня воды превышала высоту поймы, соответствует продолжительности затопления в данном году. При этом при расчетах учитывалась аккумуляция наносов, которая привела к росту уровня поймы за период с 1986 по 2014 г. (за 29 лет) на 0.78 м.

Для оценки изменения уровня дна реки за счет эрозии/аккумуляции в пункте р. Упа–д. Орлово привлекались также имеющиеся сведения об измеренных расходах и уровнях воды до 1973 г., использовавшиеся для построения кривых Q = f(H), где Q – измеренный расход воды, H – измеренный уровень воды. Анализ полученных кривых показал, что в период с 1950 по 1961 г. в этом пункте происходила аккумуляция наносов, в дальнейшем (до 1973 г.) сменившаяся эрозией (рис. 2б).

С учетом этих сведений проводилась оценка изменчивости средней и суммарной продолжительности и глубины затопления за пятилетия (1986–1990, 1991–1995, 1996–2000, 2001–2006 (ввиду отсутствия сведений за 2002 г.), 2007–2011 гг.) по длине реки, а также от пятилетия к пятилетию.

Для характеристики многолетних колебаний максимального стока воды использовались разностно-интегральные кривые (РИК), позволяющие выявить циклы пониженного, повышенного и среднего стока. Для их построения рассчитывались модульные коэффициенты [6].

Проверка однородности рядов водного стока по критериям Стьюдента и Фишера [20] показала, что наблюдения на р. Упa неоднородны – в период с 1949 по 2013 г. наблюдалась тенденция понижения максимального стока воды (рис. 5б).

Рис. 5.

Разностно-интегральные кривые максимального стока воды (1, S_t1, м³/с), продолжительности (2, S_t2, дни) и максимальной глубины (3, S_t2, м) затопления в р. Упa (д. Орлово) (а), изменчивость: (б) – максимальных расходов воды (1), продолжительности (2) и максимальной глубины (3) затопления, (в) – объема половодья, (г) – продолжительности половодья в р. Упa (д. Орлово). Прямые наклонные линии на графиках б, в, г – тренды изменений характеристик стока воды за оцениваемые интервалы времени.

Для анализа изменений во времени содержания ¹³⁷Сs в пойменных отложениях было принято допущение о равномерном накоплении наносов по 5-летиям в период после 1986 г. Необходимость подобного подхода вызвана отсутствием информации о темпах аккумуляции аллювиальных наносов на каждом из участков поймы р. Упa по годам. Следует подчеркнуть, что данное допущение, несомненно, искажает фактические темпы накопления наносов, которые могут коррелировать с частотой затопления данного участка поймы. Судя по изменениям режима стока воды, вероятно, происходило постепенное снижение темпов аккумуляции аллювиальных наносов на исследуемых площадках, обусловленное с одной стороны снижением уровней максимальных расходов воды, а с другой – повышением высоты поймы за счет накопления наносов. С учетом этого на основании данных об изменениях уровней и расходов воды в период весеннего половодья и положения разрезов относительно меженного уровня были рассчитаны периодичность и продолжительность затопления различных участков поймы и их соотношения с изменением концентрации ¹³⁷Cs в отдельных слоях отложений. Дан-ный анализ проводился только для разрезов Up-4–Up-7, так как в этих разрезах отбор проб проводился за один полевой сезон.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На исследуемом участке долины р. Упa уровни радиоактивного загрязнения в пересчете на момент выпадения ¹³⁷Cs весной 1986 г. не превышали 1.0 Ки/км² (37 кБк/м²), снижаясь в приустьевой части до 0.54 Ки/км² (20 кБк/м²) (см. рис. 1). В настоящее время, даже с учетом процесса радиоактивного распада, плотность радиоактивного загрязнения почв для большинства разрезов оказалась больше 1.0 Ки/км², что связано с накоплением аллювиальных наносов, загрязненных ¹³⁷Cs. Минимальные запасы ¹³⁷Cs зафиксированы в разрезе Up-2, расположенном выше по течению от устья р. Плавa (рис. 3а) (табл. 1). Среднегодовые темпы отложения материала на этом участке составили 2.6 см/г., что полностью совпадает с темпами аккумуляции на участке поймы с разрезом Up-1, расположенном ниже по течению от устья р. Плавa (см. табл. 1). Можно предположить, что если бы не было привноса сильнозагрязненного материала со стоком р. Плавa, то на всем протяжении долины р. Упa до ее устья сохранялись бы уровни загрязнения поймы, близкие по величине к зафиксированным в разрезе Up-2. Фактически, несмотря на постепенное снижение суммарных запасов ¹³⁷Cs вниз по течению реки, даже с учетом только радиоактивного распада плотность радиоактивного загрязнения исследованных пойменных площадок вплоть до приустьевого участка как минимум вдвое превышает уровни начального загрязнения (см. табл. 1). Исключением является разрез Up-5 (рис. 3д), который располагается на участке поймы р. Упa с преобладанием аккумуляции очень слабо загрязненных ¹³⁷Cs наносов, поступающих из правобережного притока, устье которого расположено в 10 м выше по течению от разреза. Среднегодовые темпы аккумуляции аллювиальных наносов здесь составили 2.3 см/год, что близко по величине к скорости осадконакопления на участках поймы р. Упa, расположенных выше и ниже впадения р. Плавa. В разрезах Up-4, Up-6 и Up-7 при отборе проб не удалось дойти до слоев с максимальной концентрацией ¹³⁷Cs, хотя нарастающий с глубиной тренд изменения содержания ¹³⁷Cs позволяет предположить, что чернобыльский пик или располагается относительно близко, или был частично размыт. Вероятно, темпы аккумуляции наносов на данных участках выше, чем на остальных, так как ширина низкой поймы здесь составляет менее 3 м. Минимальные темпы аккумуляции выявлены на участках, где расположены разрезы Up-3 и Up-8 (в среднем 1.4 и 1.5 см/г соответственно). Достаточно существенные различия в темпах накопления пойменных отложений, вероятно, связаны с различиями в условиях аккумуляции транспортируемого потоком материала. В частности, важную роль играют локальные препятствия, например, стволы деревьев или кустарников. Как показывают результаты наблюдений за аккумуляцией свежего наилка [23, 27], в гидравлической тени, возникающей за препятствиями, отлагается меньше наносов, так как поток разгружается перед препятствием. Локальные различия в темпах аккумуляции наносов, связанные с характерной для участков низкой и средней поймы неравномерностью осадконакопления, также оказывают влияние на суммарные запасы ¹³⁷Cs в конкретной точке.

Удельная активность ¹³⁷Cs в пойменных отложениях и ее изменения во времени и по длине реки зависят от ряда факторов. Ключевую роль играет соотношение бассейновой и русловой составляющей стока наносов, а также соотношения продуктов склонового смыва, поступающих с частей бассейна р. Упa с различными уровнями радиоактивного загрязнения. Следует отметить, что в первое десятилетие после выпадения ¹³⁷Сs чернобыльского происхождения из атмосферы в целом наблюдалось постепенное и достаточно синхронное снижение содержания ¹³⁷Cs в отложениях по всем участкам (рис. 4а). Это было связано с уменьшением концентраций ¹³⁷Cs в наносах, формирующихся вследствие эрозии на пашне, которое было обусловлено перемешиванием выпавшего на поверхность ¹³⁷Cs при многократном перепахивании, а также сокращением площади пахотных земель из-за забрасывания пашни начиная с 1991 г. [7]. Это привело к снижению объема наносов склонового происхождения, поступающих в постоянные водотоки. Несмотря на то, что сокращение площади пашни в бассейне р. Плавa продолжалось вплоть до 2006 г., отчетливый тренд снижения прослеживается в этот период только для разрезов, расположенных ближе всего к устью р. Плавa, в частности, для р. Up-4 (см. рис. 4а). По мере удаления от ее устья содержание ¹³⁷Cs в пойменных отложениях, накопившихся в период 1996–2006 гг., постепенно стабилизируется, а в разрезе Up-5 начиная с 1996–2000 гг., постепенно возрастает (см. рис. 4а). Подобные изменения можно объяснить изменением соотношения вклада наносов руслового и склонового происхождения, поступающих в русло р. Упa из ее притоков на данном участке.

Сопоставление разностно-интегральных кривых (РИК) максимального стока воды, продолжительности и максимальной глубины затопления показало, что их изменения можно считать относительно асинхронными: в период с 1981 по 2005 г. наблюдался рост продолжительности затопления поймы и максимальной глубины затопления, в то время как максимальный расход воды уменьшался, а с 2006 г. происходило синхронное снижение всех указанных выше характеристик вплоть до 2011 г. (рис. 5а). С 1981 г. происходит снижение колебаний продолжительности затопления и его максимальной глубины (см. рис. 5б).

Существенные изменения за период с 1986 по 2012 г. претерпели характеристики половодья. Наиболее интенсивно происходило уменьшение объема половодья: если в 1986–2005 гг. его средний объем составлял порядка 2.7 км³, то в 2008–2012 гг. его величина уменьшилась до 0.23–0.56 км³, т.е. произошло сокращение в 5–12 раз (рис. 5в). Одновременно в последнее десятилетие наблюдалось уменьшение продолжительности периода половодья в 2–3 раза по сравнению с его средней продолжительностью в 1986–2005 гг. (рис. 5г).

Анализ изменчивости характеристик затопления поймы р. Упы в створах площадок Up-4, Up-5, Up-6, Up-7 по пятилетиям позволил выявить некоторые тренды. Изменение средней продолжительности затопления поймы по длине реки происходило синхронно во все пятилетия (рис. 4г). Изменение удельной активности ¹³⁷Cs в отложениях поймы по длине реки происходило асинхронно. Увеличение продолжительности затопления поймы соответствует снижению концентраций ¹³⁷Cs; при обратной ситуации наблюдается увеличение значений удельной активности (рис. 4в). Анализ изменчивости суммарной продолжительности затопления поймы в совокупности с флуктуациями величин удельной активности ¹³⁷Cs в отложениях поймы по пятилетиям показал, что их колебания происходят синхронно.

Сопоставление изменений основных параметров половодий и удельной активности ¹³⁷Cs в пойменных отложениях позволяет сделать вывод о том, что наиболее важным параметром является объем половодья, который по существу косвенно определяет долю склонового стока и смыва в суммарном стоке наносов. В период 2007–2012 гг. резкое сокращение объема половодья обусловлено практически полным отсутствием поверхностного стока со склонов. В результате сток наносов в реке формировался за счет размыва дна и подмываемых берегов рек. Поэтому концентрации ¹³⁷Cs в пойменных отложениях на участках Up-5, Up-6 и Up-7 в этот период оказались максимально близки по величине (см. рис. 4а). В частности, постоянное увеличение после 1996 г. содержания ¹³⁷Cs в пойменных отложениях участка Up-5 связано со снижением доли относительно незагрязненных ¹³⁷Cs наносов, поступающих из расположенного в 10 м выше по течению притока с залесенным водосбором. Сокращение стока воды способствовало уменьшению стока наносов, который формируется на данном водосборе, в том числе и за счет русловых размывов. В итоге, доля наносов руслового происхождения, транспортируемых р. Упa, постоянно возрастала и к 2007–2012 гг. стала доминирующей.

Тенденция сокращения поверхностного стока со склонов в период весеннего снеготаяния на Среднерусской возвышенности прослеживается с начала 1990-х годов, а уже в 2000-е, согласно данным мониторинговых наблюдений на стоковых площадках, сток на склонах формировался эпизодически [22]. Следовательно, в этот период в стоке реки увеличивалась доля наносов, формирующихся за счет размыва русел постоянных водотоков. С 1986 г. в руслах рек частично переоткладывался, а затем в период половодья транспортировался вниз по течению, довольно большой объем наносов, поступивших с водосбора при формировании ливневого стока и смыва. Мутность воды при ливневом стоке со склонов при сильном смыве может на два и более порядков превышать мутность воды при стоке в период снеготаяния [13].

Выявленный тренд снижения удельной активности ¹³⁷Cs в пойменных отложениях р. Упa, обусловленный значительным сокращением стока наносов, поступающих в реки бассейна с пахотных угодий, может смениться увеличением содержания ¹³⁷Cs при усилении поверхностного стока и смыва в период снеготаяния. В частности, после половодья 2015 г., которое превышало по своим уровням среднемноголетние значения, удельная активность ¹³⁷Cs в наносах, отложившихся на пойме на приустьевом участке р. Упa (рис. 3з), в 3–4 раза превысила содержание ¹³⁷Cs в наносах, отложившихся в предшествующие 2–3 года и была сопоставима с содержанием ¹³⁷Cs в поверхностных отложениях поймы на участке Up-4 (см. рис. 3в), расположенном на небольшом расстоянии от устья р. Плавa (см. рис. 1).

ВЫВОДЫ

В бассейне р. Упa ежегодное весеннее снеготаяние вызывает подъемы уровней воды в марте–апреле, когда проходит 95–98% стока наносов и транспортируемых с ними загрязняющих веществ, включая ¹³⁷Cs. Фрагментарно представленные участки низкой и средней поймы р. Упa от впадения р. Плавa до устья являются ловушками транспортируемых рекой наносов и ¹³⁷Cs, переносимого совместно с ними. Среднегодовые темпы накопления пойменного аллювия за период 1986–2014 гг. изменялись в интервале 1.5–2.7 см/г. Это привело к накоплению ¹³⁷Cs, которое по своим суммарным запасам превышает уровни начального радиоактивного загрязнения поймы после аварии на Чернобыльской АЭС. Вследствие относительно небольшой площади участков средней и низкой поймы здесь откладывается только незначительная часть переносимых р. Упa наносов. Основной объем зафиксированного на взвешенных наносах ¹³⁷Cs поступает в р. Окa.

Выявлен тренд снижения объема половодного стока р. Упa, особенно ярко выраженный после 2007 г., который обусловлен сокращением доли поверхностного стока со склонов и переходом его в подземный сток. В результате произошло сокращение бассейновой составляющей в стоке наносов рр. Упa и Плавa, что привело в этот период к снижению воздействия стока р. Плавa на загрязнение р. Упa.