3. Естественная радиоактивность почв, почвенных фракций, почвенных горизонтов

Естественная радиоактивность почв – это результат длительных процессов перераспределения радионуклидов между материнской породой и почвой, растительностью и почвой, воздухом и почвой.

Радиоактивность почв определяется по суммарной активности всех находящихся в ней радионуклидов и отдельно по каждому радионуклиду путем регистрации α-, β-, γ-излучения. Естественная радиоактивность почв обусловлена наличием в ней естественных радионуклидов, среди которых наиболее значимы: ⁴⁰K, ²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra и продукты их распада. Максимальный вклад в естественную радиоактивность почвы вносит ⁴⁰K (таблица 1).

Таблица 1 – Естественные радионуклиды земной коры (средние показатели)

Радионуклид	Содержание, в % от всех радионуклидов	Вклад в радиоактивность почвы, %
40К	3,0	66
238U	2,5	2
232Th	18,3	5
226Ra	0,2	0,05

Со времени образования Земли за счет естественного радиоактивного распада количество ²³⁸U уменьшилось в 30 раз, ⁴⁰К – в 12 раз. Средняя масса радионуклидов в почвах европейской части составляет 2 г/т почвы. В дерново-подзолистых почвах Республики Беларусь, относящихся к почвам таежной и таежно-лесной зоны, среднее содержание ²³⁸U составляет 5,9 Бк/кг, ²³²Th – 6,9, ²²⁶Ra – 46,5, ⁴⁰К – 400 Бк/кг. В торфяных почвах содержание этих радионуклидов значительно ниже и составляет соответственно 1,7; 6,2; 13,6 и 200 Бк/кг. Максимальное содержание ²³⁸U характерно для дерново-подзолистых почв, сформированных на мощном лессовидном суглинке, водно-ледниковых суглинках и водно-ледниковых супесях. Максимальное содержание ²³²Th и ²²⁶Ra отмечается на дерново-подзолистых почвах на мощных лессовидных суглинках.

Радиоактивность почвы зависит от радиоактивности материнской породы, так как минералы и частицы породы входят в скелетную часть минеральной фракции почвы. В вулканических породах содержание естественных радионуклидов выше, чем в осадочных породах (таблица 2).

Таблица 2 – Средняя концентрация радия-226, урана-238, тория-232 и калия-40 в различных породах, г/г породы

Типы пород	Радионуклид
	226Ra×10-12	238U×10-6	232Th×10-6	40К×10-2
Вулканические	1,3	4,0	12	2,6
Осадочные:
песчаные	0,71	1,2	6	1,1
глинистые	1,08	1,2	10	2,7
известняк	0,42	1,3	1,3	0,27

Среди осадочных пород наиболее радиоактивны глины, менее – известняки. Из вулканических пород наиболее радиоактивны граниты, менее радиоактивны – базальты. Почвы, развивающиеся на гранитах (север Беларуси), имеют более высокую естественную радиоактивность, чем почвы, сформировавшиеся на известняках (юг Беларуси).

По возрастанию естественной радиоактивности почвы образуют ряд:

1.торфяники (минимальная активность)

2.болотно-луговые

3.серые лесные

4.темно-серые лесные

5.дерново-подзолистые

6.чернозёмы южные

7.солонцы

8.чернозёмы лесостепной зоны.

Доказано, что с увеличением плодородия почвы увеличивается ее естественная радиоактивность, или содержание всех естественных радионуклидов.

Распределение радионуклидов по горизонтам почвы неодинаково и зависит от типа почвы, материнской породы и характера почвообразовательного процесса. Естественная радиоактивность чернозёмов по всем горизонтам в 10 раз выше, чем активность горизонтов торфяника. Максимальная естественная радиоактивность торфяника у верхнего горизонта. С увеличением зольности торфа содержание естественных радионуклидов повышается. Верховые и переходные торфяники содержат больше естественных радионуклидов, чем низинные.

Естественная радиоактивность чернозёмов по профилю почвы практически не изменяется. Радиоактивность дерново-подзолистых и серых лесных почв изменяется по профилю почвы. В таблице 3 представлено распределение естественных радионуклидов по вертикальному профилю дерново-подзолистой суглинистой почвы (таблица 3).

Таблица 3 – Распределение естественных радионуклидов по горизонтам дерново-подзолистой суглинистой почвы

№ п/п	Горизонт	Содержание радионуклидов, Бк/кг
		Торий-232	Радий-226	Калий-40
1	Аd - дернина	38,7	8,9	651,4
2	В1- иллювиальный	44,7	29,7	723,4
3	В2- иллювиальный	30,2	33,1	766,6
4	В3- иллювиальный	37,1	33,6	745,4
5	С-лесс	33,9	34,1	788,2
Среднее значение		36,9	21,1	734,6

В Республике Беларусь распространены дерново-подзолистые почвы (суглинистые, супесчаные, песчаные), торфяно-болотные почвы. Максимальная радиоактивность у суглинистых почв, минимальная у песчаных и торфяников. На суглинистых почвах радионуклиды, особенно ⁴⁰К, находятся на частицах, размером от 0,05 до 0,01 мм, составляющих 75-64%. В песчаных почвах такие частицы составляют до 15%, поэтому здесь содержание ⁴⁰К значительно меньше, чем на суглинистых почвах.

Накопление радионуклидов в верхних горизонтах почвы связано с сорбционными свойствами органического вещества, которое интенсивно поглощает ²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra. Распределение по профилю почвы ²³⁸U аналогично распределению кальция, алюминия и подвижных оксидов железа. ²³⁸U вымывается из подзолистого горизонта и обогащает иллювиальный горизонт. Распределение ²³²Th по профилю почвы равномерное. ²²⁶Ra выносится из подзолистого горизонта и накапливается в аллювиальном горизонте. Отношение величины содержания ²²⁶Ra к ²³⁸U в почвенных горизонтах в дерново-подзолистой суглинистой почве изменяется следующим образом:

А₁ А₂ В С

1:9 1:8 1:12 1:15

Естественная радиоактивность фракций почвы значительно различается: илистая фракция большинства типов почвы в 2-10 раз активнее, чем песчаная. В состав илистой фракции входят наиболее радиоактивные глинистые минералы, группы монтмориллонита, каолинита, гидрослюд. В илистой фракции основной вклад в радиоактивность вносит ⁴⁰К.