facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

РАДИОНУКЛИДНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЭЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ВОДОСБОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ ОЗЕРА КОЖАКУЛЬ

РАДИОНУКЛИДНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЭЛЮВИАЛЬНЫХ  ПОЧВ ВОДОСБОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ ОЗЕРА КОЖАКУЛЬ
Надежда Парфилова, аспирант

Серафима Георгиевна Левина, декан, доктор биологических наук, профессор

Андрей Александрович Сутягин, доцент, кандидат химических наук, доцент

Владимир Владиславович Дерягин, заведующий кафедрой, кандидат географических наук, доцент

Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, Россия

Ирина Яковлевна Попова, старший научный сотрудник

Уральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства

Участник конференции

удк 577.4:631.47

Исследование посвящено анализу процессов распределения и миграции долгоживущих радионуклидов 90Srи 137Csв почве элювиального компонента водосборной территории озера Кожакуль.

Ключевыеслова: почва, радионуклид, миграция

Research is devoted the analysis of processes of distribution and migration of long-living radioactive nuclides of  90Sr and 137Cs in soil eluvial components of the catchment area of the lake Kozhakul.

Keywords: soil, radionuclide, migration

 

Поступление антропогенных радионуклидов в природные и аграрные экосистемы является следствием деятельности человека: ядерных испытаний и радиационных аварий, а также нормализованных выбросов предприятий атомной промышленности и ядерной энергетики[1].

Особое место занимает рассмотрение случаев локального загрязнения территорий, когда радиоактивному загрязнению могут быть подвергнуты значительные площади. При этом, необходимо изучение миграции радионуклидов и оценка опасности вторичного загрязнения прилегающий территории за счет перераспределения и выноса радионуклидов из первоначального очага загрязнения[2].

Одним из наиболее загрязненных радионуклидами районов России является Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС), образованный прохождением радиоактивного облака и выпадением долгоживущих радионуклидов вследствие аварий на ПО «Маяк».

Радионуклидная нагрузка на почвенный покров во время формирования следа определялась гидрометеорологическими условиями и удаленностью территории от источника эмиссии. В формировании радиационной обстановки основную роль стали играть радиоактивный распад и особенности ландшафтно-геохимической миграции загрязнителей[3].

Чрезвычайно актуальным представляется исследование миграции, накопления и распределения радионуклидов в крупных водных биогеоценозах, подвергшихся воздействию предприятий ядерного топливного цикла[4].

Почва является одним из основных звеньев наземных пищевых цепей. Все поступающие вещества включаются в биогеохимические процессы.  На данном этапе представляет интерес рассмотрение особенностей распределения радионуклидов в почвенном покрове в период стабилизации радиоактивных выпадений из атмосферы[5].

Цельюнастоящей работы является оценка особенностей профильной миграции радионуклидов 137Csи  90Srв почвах водосборной  территории озера Кожакуль.

Основные требования, лежащие в основе отбора проб на радиохимический анализ, определяются необходимостью полной оценки распределения радионуклидов и чувствительностью используемых физических и радиохимических способов их детекции. Определение места закладки почвенных разрезов основывалось на исследовании особенностей ландшафтных катен [6] и вычленении в них элювиальных и супераквальных позиций. Выбор места закладки почвенного разреза на элювиальных позициях проводился с учетом особенностей рельефа и почвенно-растительных условий территории. Разрезы закладывались на плакоре, что обеспечивало отсутствие непосредственного воздействия грунтовых вод и гарантировало преобладание элювиальных процессов.

Пробоподготовку и анализ физико-химического состава почв проводили на базе лаборатории физико-химических методов исследований Челябинского государственного педагогического университета. Определение физико-химических показателей проводили по стандартным методикам[7].

Определение 137Csи 90Srпроводили на базе ФГБУН Уральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства (г. Челябинск). Для определения удельной активности 137Csв образцах почв использовали инструментальные методы. Измерения проводили на гамма-спектрометре фирмы «CanberraPackard» (США) с германиевым полупроводниковым детектором с эффективностью 25% при ошибке измерения не более 15% и нижнем пределе обнаружения 1 Бк/г[8].

Для определения удельной активности 90Srпроводилось измерение ?-активности  выделенного химически чистого осадка оксалата стронция на малофоновой установке типа УМФ-1500 (Россия) или УМФ-2000 (Россия) с нижним пределом обнаружения 1,0 и 0,4 Бк/кг. Статистическая ошибка измерения не превышала в каждом случае 15 и 10% соответственно [9].

Основные показатели рассчитывали на сухую почву, то есть к почве, высушенной при 100–105 0С. Полученные результаты подвергались обработке методами статистического анализа с использованием программного обеспечения MSExcel, SigmaPlot.

Озеро Кожакуль принадлежит к озерам верхнего течения реки Теча. Солоноватое озеро Кожакуль расположено в грядо-холмистом сильно выровненном рельефе восточного склона Южного Урала. В административном отношении озеро относится к территории Кунашакского района Челябинской области.Данная территория расположена в лесостепной зоне Зауралья и Западно-Сибирской равнины, подзоне северной лесостепи[10].

Элювиальные почвенные разрезы озера Кожакуль выявили серые лесные почвы (заложен в 800 м от берега в березовом пролеске, с одной стороны дорога, с другой – поле и ЛЭП) и черноземные почвы, оглиненные. Для этих почвенных разрезов характерен непромывной или периодически промывной режим. Такие условия могут быть приравнены к плакорам, вынос веществ с которых (в том числе 90Srи 137Cs) затруднен[11].

Физико-химический анализ показал, что рассматриваемые почвы характеризуются значением рН водной и солевой вытяжек в слабокислой и кислой области, что характерно для серых лесных почв. По характеру профильного изменения реакции среды (рН водн.) наблюдается незначительное подкисление с глубиной. Основными катионами, насыщающими почвенно-поглотительный комплекс, являются ионы кальция и магния, чаще преобладает кальций. Общее содержание органического вещества и гуминовых веществ в исследуемых почвах уменьшается  в глубину почвенного профиля. Исследуемые почвы относятся к фульватно - гуматному типу. 

Анализируя диаграмму изменения удельной активности 90Srпо разрезу, можно отметить, что максимальная удельная активность радионуклида составляет 234 Бк/кг сухой массы в верхнем 2,5-сантиметровом слое (подстилка) и характер убывания удельной активности близок к линейной зависимости. Убывание радионуклида начинается с А1. В горизонте С, который представлен легким суглинком, удельная активность 90Srсоставляет 6,3 Бк/кг сухой массы. Максимальное содержание 137Csтакже отмечается в подстилке (1113 Бк/кг сухой массы), снижаясь к горизонту А2 до 4,8 Бк/кг сухой массы. Изменение удельной активности 137Csпо всем горизонтам носит также закономерный характер: содержание данного радионуклида равномерно уменьшается с уменьшением органических веществ по глубине почвенного профиля[12].

На рис. 1 представлены данные по распределению долгоживущих радионуклидов 90Srи 137Csв глубь элювиального почвенного профиля (Se).

Рис. 1. Вертикальное распределение удельной активности долгоживущих
радионуклидов в элювиальном почвенном компоненте (
Se) водосбора озера Кожакуль

Анализ кривых распределения радионуклидов по профилю почвенных разрезов элювиального ландшафтного элемента водосбора озера Кожакуль, показывает, что пик содержания 90Srи 137Csприходится на гумусовые горизонты (А1) почв, где образуются их малоподвижные соединения [13, 14]. Запас радионуклидов в подстилке и верхнем слое почвы постоянно пополняется за счет растительного опада. Опад в свою очередь, загрязняется за счет осаждения атмосферных выпадений и за счет выноса радионуклидов корневой системой в наземную массу, а так же миграционная активность цезия -137 в почвах зависит от рН среды. В кислых почвах подвижность изотопа возрастает, что можно объяснить сдвигом равновесия обмена с ионами водорода[2].

На рис. 2 представлены данные по распределению долгоживущих радионуклидов 90Srи 137Csв глубь элювиального почвенного профиля (Se/).

Рис. 2. Распределение удельной активности долгоживущих радионуклидов в
элювиальном почвенном компоненте (
SE/)водосбора озера Кожакуль

Анализируя график изменения удельной активности 90Srпо элювиальному разрезу (Se/), можно отметить, что максимальная удельная активность радионуклида составляет около 36,6 Бк/кг сухой массы в верхнем 2,5-сантиметровом слое (подстилка) (рис. 2) и характер убывания удельной активности близок к линейной зависимости. Убывание радионуклида начинается с границы А1. В горизонте В2, который представлен тяжелым суглинком, удельная активность 90Srсоставляет 3,2 Бк/кг сухой массы. Максимальное содержание 137Csотмечается в подстилке (33,8 Бк/кг сухой массы), снижаясь к горизонту В2 до 4,4 Бк/кг сухой массы.

Таким образом:

  1. Почвы водосборной территории озера Кожакуль элювиальных позиций обладают слабокислой реакцией среды. Основными ионами насыщающими почвенно-поглотительный комплекс, являются Са2+ и Mg2+.
  2. Основным радионуклидов, вносящим вклад в радиоэкологическое загрязнение почв, на современном этапе является 137Cs, что, возможно, связано с вкладом в антропогенное загрязнение ветрового разноса радионуклида с берегов озера Карачай.
  3. Изучение вертикального распределения удельной активности радионуклидовпо почвенным профилям показало, что за период, прошедший с момента загрязнения, радионуклиды мигрировали на значительную глубину (более 80 см).
  4. Пик максимальной активности радионуклидов приходится на почвенную подстилку и подподстилочные слои, характеризующиеся максимумом накопления органического вещества. По глубине разреза происходит монотонное убывание удельной активности, что может быть связано с уменьшением содержания органического вещества, слабым промывным режимом, а также с повышением кислотности почвы по глубине.

 

Литература:

  1. Санжарова Н.И.,  Сысоева А.А., Исамов Н.Н. (мл.), Алексахин Р.М., Кузнецов В.К., Жигарева Т.Л. Роль химии в реабилитации сельскохозяйственных угодий, подвергшихся радиоактивному загрязнению// Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). 2005. Т XLIX. № 3 – с. 26-34
  2. Восточно-Уральский радиоактивный след (сборник статей, посвященный последствиям аварии 1957 года на ПО «Маяк»)/ Под редакцией А.В. Аклеева и М.Ф. Киселева. Челябинск. 2012.-352 с.
  3. Современное состояние наземных экосистем Восточно-Уральского радиоактивного следа: уровни загрязнения, биологические эффекты/ В.Н. Позолотина, И.В. Молчанова, Е.Н. Караваева, Л.. Михайловская. Е.В. Антонова. Екатеринбург: Изд-во «Гощицкий», 2008. - 204 с.
  4. Трапезников, А.В. Пресноводная радиоэкология/ А.В Трапезников, В.Н. Трапезникова//Екатеринбург: Изд-во «АкадемНаука», 2012.-544 с.
  5. Трапезников, А.В. Миграция радионуклидов в пресноводных и наземных экосистемах/ А.В. Трапезников, И.В. Молчанова, Е.Н. Караваева, В.Н. Трапезникова. Том II.- Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2007.- 400 с. илл. 16 с.
  6. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М.: Высш. шк., 1981. – 400 с.
  7. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с.
  8. Методика выполнения измерений удельной активности гамма-излучающих радионуклидов в пробах объектов внешней среды. Свидетельство № Ч 147/2002 об аттестации методики выполнения измерений / Гос. ком. РФ по стандартизации и метрологии. 2002
  9. Методика выполнения измерений удельной активности цезия-137 и стронция-90 в почвах и донных отложениях. Свидетельство № Ч 150/2002 об аттестации методики выполнения измерений / Гос. ком. РФ по стандартизации и метрологии. 2002.
  10. Баранов, В.Ю. Исследование изменчивости формы тела речного окуня (PercaFluviatilisLinnaeus, 1758) из загрязненных радионуклидами водоемов методами геометрической морфометрии/ В.Ю. Баранов, А.И. Смагин, М.В. Чибиряк. Известия Челябинского научного центра, вып. 3(33), 2006.- с. 104-108
  11. Природа Челябинской области / под ред. М.А. Андреевой. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2000. - 269 с.
  12. Каблова, К.В., Парфилова, Н.С., Сутягин, А.А., Меньшенин, А.Н. Особенности содержания и распределения долгожувущих радионуклидов стронция-90 и цезия-137 в компонентах почв водосборных территорий озер Малые Кирпичики и Кожакуль/ Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: материалы IVМеждународной конференции (Томск, 4-8 июня 2013 г.); Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013.- с. 227-230.
  13. Павлоцкая, Ф.И. О связи стронция-90 с различными фракциями органического вещества почв / Ф.И. Павлоцкая, Г.Н. Арнаутов, М.И. Блохина; Гос. ком. по использованию атомной энергии СССР. – М., 1973. – 18 с.,
  14. Павлоцкая, Ф.И. Относительная подвижность, состояние и формы нахождения стронция-90, стабильного стронция и кальция в почвах / Ф.И. Павлоцкая; Гос. ком. по использованию атомной энергии СССР. – М., 1973. – 38 с.
Комментарии: 1

Азмаипарашвили Майа Отариевна

Загрязнение среды на современном этапе развития человечества приняло глобальный характер. Источники загрязнения весьма разнообразны. Загрязнителем среды считается всякий новый физический, химический и биологический агент и также антропогенных радионуклидов, который попадает в определенную экосистему. Непосредственными объектами загрязнения являются земля, вода, почва, атмосфера, а опосредованными – земля, почва, микроорганизмы и человек. Нет сомнения, что почва является важным компонентом биогеоценоза и воспринимает те изменения, которые происходят в ней и вообще в биосфере. Метод радиохимического определения 90 Sr опирается на методы обычного анализа определения основных элементов. Наиболее распространенным методом является осаждение нитрата стронция методом концентрированной азотной кислоты. Использовали ли вы при определении 90Sr апробированный метод Института геохимии им. В.И.Вернадского? Желаю успехов в этой необходимой работе. Maia Azmaiparashvili
Комментарии: 1

Азмаипарашвили Майа Отариевна

Загрязнение среды на современном этапе развития человечества приняло глобальный характер. Источники загрязнения весьма разнообразны. Загрязнителем среды считается всякий новый физический, химический и биологический агент и также антропогенных радионуклидов, который попадает в определенную экосистему. Непосредственными объектами загрязнения являются земля, вода, почва, атмосфера, а опосредованными – земля, почва, микроорганизмы и человек. Нет сомнения, что почва является важным компонентом биогеоценоза и воспринимает те изменения, которые происходят в ней и вообще в биосфере. Метод радиохимического определения 90 Sr опирается на методы обычного анализа определения основных элементов. Наиболее распространенным методом является осаждение нитрата стронция методом концентрированной азотной кислоты. Использовали ли вы при определении 90Sr апробированный метод Института геохимии им. В.И.Вернадского? Желаю успехов в этой необходимой работе. Maia Azmaiparashvili
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.