Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

радионуклиды в почве РБ

.pdf
Скачиваний:
28
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
445.1 Кб
Скачать

ГЛАВА 2 ПОВЕДЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ БЕЛАРУСИ

2.1. Миграция радионуклидов

Крупномасштабное загрязнение сельскохозяйственных угодий, неоднородное по плотности, составу и физико- химическим свойствам радиоактивных выпадений, приве- ло к необходимости организации исследований по изуче- нию закономерностей миграции «чернобыльских» радио- нуклидов в агроэкосистемах. Исследования были развер- нуты в России, Украине, Белоруссии и во многих европей-

ских государствах [105, 124, 186, 210, 277, 320, 321, 334, 337, 338, 347, 367, 372, 375].

Следует отметить, что регион Белорусско-Украинского Полесья привлекал внимание радиоэкологов еще в 60-х гг. вследствие повышенного накопления 137Cs в местных про- дуктах питания и соответственно в организме людей.

В Беларуси 68% территории и свыше 90% пашни зани- мают дерново-подзолистые и дерново-подзолистые забо- лачиваемые почвы. Дерново-болотные и торфяно- болотные почвы занимают 25% территории. Для всех рай- онов Белорусско-Украинского Полесья характерно распро- странение легких по гранулометрическому составу (песча- ных и супесчаных) почв, обедненных гумусом и элемента- ми минерального питания, с характерными низкой емко- стью обмена, малым содержанием вторичных глинистых минералов и повышенной гидроморфностью. Это зона дерново-подзолистых, дерново-подзолистых заболочен- ных, песчаных, супесчаных и суглинистых почв, располо- женных на водоразделах и пониженных участках рельефа.

В этой зоне также широко распространены и торфяные

37

почвы разного генезиса и пойменные (аллювиальные) дер- ново-болотные и торфяно-болотные почвы [221].

Для изучения характера и скорости миграционных про- цессов, определяющих биологическую доступность дол- гоживущих радионуклидов чернобыльского происхожде- ния в почвах сельскохозяйственных угодий, в 1986 г. Бе-

лорусским НИИ почвоведения и агрохимии были выбраны постоянные пункты наблюдений (реперы) на необрабаты- ваемых участках пастбищ, сенокосов и залежей, располо- женных на основных почвенных разновидностях Гомель- ской и Могилевской областей (табл. 2.1).

На каждом пункте были заложены почвенные разрезы и изучена исходная характеристика морфологических свойств, гранулометрического, минералогического, вало- вого химического состава и агрохимических свойств гене- тических горизонтов. Ежегодно проводились измерения мощности экспозиционной дозы (МЭД) и определялось содержание 137Cs и 90Sr в почве по вертикальному профи- лю через 1 и 5 см.

Диапазон плотности загрязнения почв 137Cs пунктов на- блюдений составлял от 74 до 3552 кБк/м2, 90Sr – от 4,8 до 566 кБк/м2. Как показали результаты, почвы реперных то- чек в широких пределах различались по валовому химиче- скому и гранулометрическому составу (табл. 2.2).

Данные анализов гумусо-аккумулятивных горизонтов почв постоянных участков наблюдений показали, что на выбранных реперах в широких пределах варьировали аг- рохимические свойства почвы (табл. 2.3).

Размах колебаний рН на разных реперах составил от

4,22 (9Г) до 7,34 (3Г), содержания P2O5 от 2 (3Г) до 212 (6Г) мг/кг почвы, K2O – от 13 (9Г) до 228 (15Г) мг/кг поч- вы. Значительные различия отмечены по сумме погло- щенных оснований, выраженных в мг-экв/100 г почвы, – от 0,8 (9Г) до 53,1 (3Г). Все это свидетельствует о том, что

38

Таблица 2.1. Наименование почвенных разновидностей реперных точек, заложенных на территории Гомельской

и Могилевской областей

Репер, район,

 

Почва

хозяйство, населенный

 

пункт, угодье

 

 

 

 

Гомельская область

1Г Брагинский,

 

Дерново-подзолисто-глееватая супесчаная, разви-

к-з «Чырвоная Нiва»,

 

вающаяся на супеси связной, пылеватой, подстилае-

д. Острогляды, залежь

 

мой с глубины 0,5 м средним суглинком

3Г Брагинский,

 

Иловато-перегнойно-глеевая, карбонатно-

к-з «Чырвоная Нiва»,

 

железистая, развивающаяся на легких пылеватых

д. Бокуны, пастбище

 

суглинках

5Г Хойникский,

 

Дерново-глееватая, суглинистая, развивающаяся

к-з «Октябрь»,

 

на суглинке, подстилаемом с глубины 0,5 м су-

д. Бабчин, пастбище

 

песью

6Г Хойникский,

 

Дерново-торфянисто-глеевая песчаная на песке

с-з «Стреличево»,

 

ур. Майдан, пастбище

 

 

9Г Наровлянский,

 

Дерново-подзолистая песчаная, развивающаяся

с-з «Дерновичи»,

 

 

на мощном рыхлом песке

д. Дерновичи, лес

 

 

 

12Г Наровлянский,

 

Дерново-подзолистая, оглеенная внизу, песча-

к-з им. Ленина,

 

 

ная, развивающаяся на связном песке, подсти-

д. Тешков, залежь

 

 

лаемом с глубины 0,4 м рыхлым песком

(бывшая пашня)

 

 

 

15Г Хойникский,

 

Пойменная, дерново-перегнойно-глеевая, песча-

с-з «Оревичи», естест-

 

ная, развивающаяся на связном песке, сменяе-

венный сенокос

 

мом с глубины 0,6 м рыхлым песком

16Г Наровлянский,

 

Аллювиальная, дерново-глеевая, суглинистая на

с-з «Дерновичи»,

 

Довляды, естественный

слоистом суглинисто-песчаном аллювии

сенокос.

 

 

 

Могилевская область

1М Славгородский,

 

Дерново-палево-подзолистая супесчаная, разви-

им. Куйбышева,

 

 

вающаяся на рыхлой песчанистой супеси, подсти-

д. Куликовка, залежь

 

 

лаемой с глубины 39 см рыхлым песком

(бывшая пашня)

 

 

 

4М Чериковский,

 

Дерново-подзолистая, оглеенная внизу, супесча-

 

ная, развивающаяся на связной песчанистой су-

с-з «Знамя»,

 

 

песи, подстилаемой с глубины 1 м моренным

д. Малиновка, сад

 

 

суглинком

 

 

5М Чериковский,

 

Дерново-подзолистая, оглеенная внизу, супесча-

 

ная, развивающаяся на связной песчанистой су-

д. Чудяны, лес.

 

песи, подстилаемой с глубины 0,7 м моренным

 

 

суглинком

6М Краснопольский,

 

Дерново-подзолистая песчаная, на связных песках,

с-з «Холмянский»,

 

переходящих с глубины 48 см в рыхлые пески, под-

д. Мхиничи, залежь

 

стилаемые с глубины 140 см моренным суглинком

 

39

Таблица 2.2. Химический состав почв реперных участков (% на абсолютно сухую навеску)

Раз-

Глуби-

SiO2

Fe2O3

Al2O3

R2O3

P2O5

CaO

MgO

K2O

рез

на, см

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

5–15

87,80

1,40

5,46

6,86

0,06

0,67

0,96

1,10

1 Г

17–27

87,93

1,40

5,46

6,86

0,03

0,11

1,08

1,40

30–40

84,12

5,20

3,38

8,58

0,05

0,28

2,00

1,40

 

 

60–70

83,64

2,80

6,50

9,30

0,05

0,11

2,12

1,43

3 Г

15–20

12,21

9,80

0

9,80

0,62

13,78

23,50

0,25

35–40

0,63

4,10

0

4,10

0,35

45,70

2,60

0,05

 

60–70

69,90

3,40

6,24

9,64

0,18

1,40

3,80

1,13

5 Г

5–15

85,91

1,00

4,42

5,42

0,07

0,56

1,88

1,03

25–30

87,49

1,40

4,42

5,82

0,03

0,28

1,72

1,00

 

60–70

88,45

2,00

4,42

6,42

0,04

0,45

0,68

0,83

 

0–4

85,81

1,00

0,78

1,78

0,33

0,62

0,81

0,25

6 Г

5–15

90,81

1,00

0

1,00

0,13

0,45

0,88

0,25

30–40

95,52

0,80

0

0,80

0,06

3,36

1,08

0,28

 

 

50–60

97,40

0,20

0

0,20

0,01

0,90

0,52

0,21

9 Г

0–4

98,11

0,40

0

0,40

0,01

0,56

0,36

0,11

15–20

96,53

0,80

0

0,80

0,01

2,80

0,88

0,13

 

12 Г

10–20

92,49

1,60

0

1,60

0,09

0,22

0,44

0,95

25–30

93,44

1,20

0,78

0,98

0,04

0,34

0,36

1,00

 

50–60

94,07

1,40

0,78

2,18

0,04

0,45

0,44

0,95

15 Г

5–15

93,02

1,00

0,52

1,52

0,09

0,28

0,52

0,53

40–50

95,03

1,60

0

1,60

0,04

0,17

0,28

0,68

 

60–70

97,49

1,00

0

1,00

0,03

0,50

0,52

0,78

 

0–7

83,88

0,60

2,60

3,20

0,17

0,06

0,72

0,95

 

10–20

85,73

1,00

4,68

5,68

0,09

0,40

0,76

1,00

16 Г

25–35

94,46

1,00

1,04

2,04

0,03

0,44

0,68

1,00

40–50

89,05

2,00

3,64

5,64

0,07

0,50

1,00

0,95

 

60–70

95,25

1,60

0,78

2,38

0,06

0,06

0,32

1,03

 

70–80

95,82

1,20

0,52

1,72

0,04

0,11

0,20

0,95

 

80–90

93,73

1,60

2,08

3,68

0,16

0

0,40

1,00

 

10–20

86,20

3,90

7,40

11,13

0,07

1,37

0

0,59

1 М

28–38

93,90

2,40

3,70

6,10

0,03

0

0

0,44

40–50

88,90

2,60

6,30

8,90

0,03

1,11

0

0,55

 

70–80

98,40

1,00

6,00

7,00

0,04

0

0

0,65

 

100–120

91,00

2,00

7,10

9,10

0,03

0

0

0,74

 

10–20

90,50

1,20

8,00

9,80

0,09

0

0

0,85

4 М

25–35

88,00

1,60

9,80

11,40

0,03

0

0

0,98

50–60

94,10

0

5,00

5,00

0,02

0,28

0

0,73

 

80–90

96,30

0,60

5,40

4,00

0,01

0

0

0,56

 

110–120

86,20

3,10

9,20

12,30

0,03

0

0

0,77

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 2.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

10–20

91,30

1,50

6,20

7,70

0,05

0

0

0,91

5 М

25–35

90,50

1,60

4,50

6,10

0,03

0,55

0

0,86

 

50–60

86,10

2,90

8,10

11,00

0,04

0

0

1,27

 

80–90

87,30

0,40

11,80

11,80

0,04

0,27

0

0,84

 

10–20

94,37

1,20

2,40

3,60

0,05

0,55

0

0,32

6 М

30–40

93,70

1,00

1,60

2,60

0,04

0,55

0

0,71

50–60

80,20

1,60

17,80

19,40

0,03

0,28

0

0,91

 

70–80

91,80

1,40

4,20

5,60

0,05

0,55

0

1,24

 

85–95

92,70

2,30

2,90

5,20

0,04

0,28

0,20

1,34

Таблица 2.3. Агрохимические показатели свойств гумусово- аккумулятивного горизонта почв постоянных пунктов наблюде- ния (реперов)

 

Сумма

Гумус

Подвижные

Концентрация

 

поглощенных

ионов,

репе-

рН

формы, мг/кг

оснований,

(%)

мг-экв/100г почвы

ра

 

 

 

 

 

 

 

 

мг-экв/100г

 

P2O5

K2O

Ca++

Mg++

 

 

 

1 Г

5,27

5,4

1,51

56,0

33,0

3,8

0,74

3 Г

7,34

53,1

7,00

2,0

54,0

23,4

1,94

5 Г

6,07

14,0

2,24

30,0

50,0

9,8

1,40

6 Г

6,32

26,0

5,62

212,0

25,0

11,7

1,00

9 Г

4,22

0,8

0,94

21,0

13,0

0,5

0,12

12 Г

5,05

5,6

1,95

62,0

53,0

3,6

0,52

15 Г

5,80

8,4

3,40

8,0

228,0

5,1

0,15

16 Г

4,60

5,6

2,80

28,0

84,0

3,8

0,62

1 М

5,10

3,8

1,56

68,0

65,0

3,2

0,26

4 М

5,22

3,7

1,40

66,0

75,0

2,4

0,31

5 М

4,60

3,8

1,56

42,0

50,0

3,1

0,26

6 М

4,90

2,8

1,20

36,0

45,0

1,7

0,18

реперной сетью охвачены почвы не только различного ге- незиса, но и разного уровня плодородия, определяемого основными агрохимическими показателями.

Радиационно-экологический мониторинг включал ис- следования по следующим направлениям, наиболее важ- ным для прогноза радиационной ситуации, сложившейся после чернобыльской аварии:

изменение мощности экспозиционной дозы (МЭД);

41

определение форм нахождения 137Cs и 90Sr в разных ти- пах и разновидностях почв;

установление параметров вертикальной и горизонталь- ной миграции радионуклидов в почвах.

2.1.1. Динамика мощности экспозиционной дозы (гамма-фона)

За период наблюдений (с 1986 по 1997 г.) мощность экспозиционной дозы (МЭД) на реперных точках значи- тельно снизилась. Это обусловлено рядом факторов, глав-

ным из которых является естественный распад выпавших радионуклидов. В первые годы после аварии резкое сни- жение величины МЭД происходило за счет распада корот- коживущих радионуклидов. Дальнейшее снижение гамма- фона определялось распадом средне- и долгоживущих ра- дионуклидов. В отличие от Гомельской области на репер- ных площадках Могилевской области наблюдалась мень- шая изначальная МЭД и более плавное ее снижение в по- следующие годы (рис. 2.1). Это объясняется характером выпадения радионуклидов, поскольку в Могилевской об- ласти величину МЭД в большей степени изначально опре- деляли долгоживущие радионуклиды 134Cs, 137Cs и 90Sr. В

настоящее время поступательное плавное снижение МЭД происходит за счет естественного распада 137Cs, опреде- ляющего гамма-фон. Расчеты показывают, что только за счет распада 137Cs в послеаварийный период радиоактив- ность снизилась более чем на 30%.

Вторым фактором, существенно влияющим на сниже- ние МЭД, является миграция радионуклидов по профилю почв. Проведенные нами исследования показали, что на почвах, отличающихся повышенной скоростью вертикаль- ной миграции радионуклидов, отмечается более интенсив- ное снижение МЭД во времени. Так, за время наблюдений гамма-фон на реперной точке 5Г уменьшился в 10,5 раза, а на реперной точке 9Г только в 7 раз. Это обусловлено тем,

42

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Г

 

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

Г

час

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

М

мкр/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

М

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

 

Рис. 2.1. Динамика снижения γ-фона (1 м над уровнем почвы) на ре- перных точках за период с 1986 по 1997 г., мкР/час (5Г дерново- глеевая суглинистая почва; 6Г дерново-торфянисто-глеевая песчаная; 9Г дерново-подзолистая песчаная; 1М дерново-палево-подзолистая супесчаная; 6М дерново-подзолистая песчаная почва)

что на реперной точке 5Г скорость миграции значительно выше, и 50% выпавшего 137Cs мигрировало на глубину до 15 см, в то время как на репере 9Г около 95% радионукли- да находится в самом верхнем 1–2-см слое (дернине).

Таким образом, мощность экспозиционной дозы на ре- перных участках Гомельской области (Брагинский, Наров- лянский, Хойникский районы) снизилась в большей степе- ни, чем в Могилевской (Краснопольский, Славгородский, Чериковский районы), что объясняется типом и изотопным составом выпадений, а также скоростью миграции радионуклидов в нижележащие горизонты почв.

В этом плане наши исследования согласуются с данны- ми Якушева Б.И., полученными для естественных фитоце- нозов [23].

2.1.2. Формы нахождения радионуклидов в почвах

Поведение радионуклидов, их миграция на разных эта-

пах биогеохимического круговорота элементов в природе в значительной степени зависит от физико-химического со- стояния почвы. Почва является ведущим звеном миграции

43

радионуклидов, так как особенности их взаимодействия с

компонентами почвенного комплекса определяют характер движения изотопов в остальных звеньях биологического цикла.

Поскольку потребление радионуклидов растениями, как и других химических элементов, из почвы определяется

прочностью связи последних с почвой и изменением ее с течением времени, следует располагать данными о состоя-

нии и формах нахождения радионуклидов в почвенных разновидностях. Это важно еще и потому, что система «почварастение»это начальная ступень экологического цикла, которая играет весьма важную роль в переносе ра-

дионуклидов из внешней среды в организм животных и человека.

Изучение форм соединений радионуклидов в почвах по-

зволяет понять механизмы поступления их в растения и наметить пути возможного ограничения миграции в тро- фических цепях. Для количественной оценки потенциаль- ной биологической доступности радионуклидов, сорбиро- ванных почвой, широкое распространение получил метод последовательных экстракций. Несмотря на то, что после- довательные шаги экстракции не являются абсолютно се- лективными, параметры, определяемые этим методом, по-

лезны при прогнозировании последствий радиоактивного загрязнения земель и поведения радионуклидов в почве.

Для оценки прочности связи радионуклида с почвой определяли относительное содержание различных форм нахождения 137Cs и 90Sr в почве методом последовательно- го экстрагирования водой (водорастворимая), раствором ацетата аммония (обменная), 1М HCl (подвижная) и 6М HCl (неподвижная, связанная).

Динамика содержания в почве доступных форм 137Cs и 90Sr за ряд лет представлена в табл. 2.4. Приведенные дан- ные показывают, что во всех изученных почвах в 1987 г. в

44

Таблица 2.4. Динамика доступных* форм 137Cs и 90Sr (% общего содержания)

Почва

 

 

137Cs

 

 

 

 

90Sr

 

 

1987

1989

1993

1995

1997

1987

1989

1993

1995

1997

 

Дерново-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подзолистая глее-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ватая супесчаная,

45,4

22,7

15,7

13,2

96,6

89,3

98,2

93,9

94.9

подстилаемая с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

глубины 0,5 м суг-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линком (1Г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дерново-глееватая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

суглинистая, под-

28,6

21,7

5,5

1,8

1,5

96,7

94,8

86,9

89,4

97,6

стилаемая с глу-

бины 0,5 м супе-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сью (5 Г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дерново-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подзолистая пес-

78,2

67,7

31,2

11,8

10,1

97,0

95,7

93,9

81,2

92,1

чаная, на мощных

рыхлых песках

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9 Г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дерново-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подзолистая, огле-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

енная внизу, пес-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чаная на связном

47,8

38,3

29,6

16,7

13,2

92,5

88,4

95,4

88,0

88,0

песке, подстилае-

мом с глубины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5 м рыхлым пес-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ком (12 Г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пойменная, дер-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ново-перегнойно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

глееватая на связ-

74,2

50,7

29,6

14,1

13,4

92,5

89,8

97,2

96,8

97,3

ном песке, сме-

няемом с глубины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6 м рыхлым пес-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ком (15Г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пойменная, дер-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ново-глеевая суг-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линистая на слои-

56,8

36,4

18,5

2,7

2,2

94,1

93,0

86,7

93,2

93,2

стом суглинисто-

супесчано-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

песчаном аллювии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(16 Г)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Доступные формы представлены суммой водорастворимой, об-

менной и подвижной форм

45

доступной форме находилась значительная часть 137Cs (от 28,6 до 78,2%), что согласуется с данными Новиковой Н.Я. и др. [184]. В последующие годы отмечается некоторое

снижение количества потенциально доступных растениям форм 137Cs. Причины этого связаны с необменным погло- щением радионуклида глинистыми минералами и обсуж- даются ниже. Что касается 90Sr, то практически на всех почвенных разновидностях отмечается тенденция к увели- чению количества доступных растениям форм.

Относительное распределение разных форм радионук-

лидов в основных типах почв республики представлено в таблице 2.5. Для всех почв характерно извлечение водой незначительной доли (0,3–0,7%) 137Cs. В обменной форме, также легкодоступной корневой системе растений, его со- держание было в пределах от 1,5 до 10,4%.

Рерих Л.А. и Моисеев И.Т. [254] установили, что ближ-

ний резерв 137Cs, потенциально доступного для растений при определенных условиях, извлекается 1М НСl. В наших исследованиях этот резерв составил 3,4–23,8% валового содержания 137Cs в почве. Основная доля радионуклида (69,8–94,5%) находится в прочносвязанной форме, что обу- словлено фиксацией 137Cs глинистыми минералами, имеющими кристаллическую решетку монтмориллонито- вого типа.

Нами достоверно установлено, что в исследуемых объ-

ектах скелет основы почвенных горизонтов представлен в основном кристаллическим кварцем; плазма (илистая фракция) – гидрослюдой и ее дериватами (смектитом, вер- микулитом и смешанно-слойными образованиями). В ис- следуемых почвенных разрезах во фракции ила диагности- руется почвенный минерал, который по рентгендифракто- метрическим признакам соответствует смектиту. Это ука- зывает на то, что часть гидрослюдистого материала под- верглась более жесткому выщелачиванию и выветрива-

46

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.