Радионуклиды являются крайне информативными трассерами при исследовании процессов, протекающих в окружающей среде. Одним из таких радионуклидов является бериллий-7. Бериллий-7 (7Be) – это естественный радионуклид космогенного происхождения с периодом полураспада около 53 суток. Он образуется в атмосфере, а в морскую среду попадает с потоком сухих и влажных атмосферных выпадений. Относительно небольшой период полураспада этого радионуклида и относительная простота определения его содержания в морской среде делают его полезным трассером в исследовании физических процессов, протекающих в деятельном слое (0-150 м) вод морей и океанов на временных интервалах от нескольких дней до нескольких месяцев. В частности, бериллий-7 используется для оценки параметров вертикального обмена в морской среде (коэффициента вертикальной турбулентной диффузии и вертикальной компоненты вектора скорости) и потока различных веществ (например, тяжелых металлов, других радионуклидов природного и техногенного происхождения) из атмосферы в морскую среду.
Поток бериллия-7 из атмосферы в морскую среду преимущественно зависит от концентрации этого радионуклида в атмосфере и характеристик атмосферных осадков (их количества, интенсивности и продолжительности). Ученые Морского гидрофизического института РАН исследовали сезонную изменчивость концентрации бериллия-7 в атмосфере и предложили модель, позволяющую ее рассчитать.
Работы проводились при поддержке Российского научного фонда в рамках проекта «Поток бериллия-7 из атмосферы на Земную поверхность: временная изменчивость и факторы влияния» (номер гранта: 20-77-00024), результаты исследований опубликованы в рейтинговом научном журнале Atmospheric Pollution Research.
«В своем исследовании мы использовали многолетний ряд наблюдений о концентрации бериллия-7 в приземном слое атмосферы Севастопольского региона в период с 2011 по 2020 годы. Эти данные были получены сотрудниками отдела биогеохимии моря нашего института. Проведенный нами анализ позволил выявить и выделить сезонную и долгопериодную изменчивости во временном ряду бериллия-7 и получить количественные оценки влияния «атмосферных» и «космических» факторов на них», – рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Кременчуцкий, кандидат географических наук, старший научный сотрудник отдела биогеохимии моря Морского гидрофизического института РАН (Севастополь).
Авторами статьи было установлено, что долгопериодная изменчивость концентрации бериллия-7 в атмосфере примерно на 90% определяется потоком космических лучей, влияющим на продукцию этого радионуклида, а сезонная изменчивость примерно на 85% определяется потоком солнечной радиации, влияющим на интенсивность вертикального обмена в атмосфере. По результатам исследований ученые предложили модель, позволяющую рассчитать временную изменчивость среднемесячных величин концентрации бериллия-7.
«Результаты валидации предложенной нами модели указывают на то, что она воспроизводит 80% временной изменчивости среднемесячных величин концентрации бериллия-7. Средняя погрешность получаемых оценок концентрации бериллия-7 составляет 13%», – пояснил ученый.