радионуклиды в почве РБ

собных адсорбировать ионы, а также образовывать проч- ные сложные комплексы с радионуклидами, что оказывает

влияние на сорбцию их в почве и поступление в растения [266]. Результаты изучения буферности почв, проведенные Самчуком А.И. и др. [290], свидетельствуют о том, что, как правило, чем выше содержание гумусовых кислот в почве,

тем выше сорбционная емкость почвенного поглощающего комплекса и коэффициент буферности. Йохансон К.Й. и др. [133] установили, что коэффициент корреляции, харак- теризующий связь между содержанием органического ве- щества и емкостью поглощения почв, составил 0,97.

Диапазон различия в содержании органического веще-

ства в пределах одной разновидности почв на большинстве опытных участков может быть невелик. Повышение со- держания гумуса в дерново-подзолистых супесчаных поч- вах от минимального (1,0–1,5%) до оптимального (2,0– 3,0%) сопровождалось снижением в 1,5 раза поступления 137Cs и 90Sr в многолетние травы (табл. 2.20, рис. 2.6.).

Таблица 2.20. Влияние содержания гумуса в дерново- подзолистых супесчаных почвах на поступление радионукли- дов в многолетние злаковые травы, КП (1989–1993 гг.)

В зоне радиоактивного загрязнения может быть оправданным и поддержание более высокого уровня содержания гумуса в почве (3,1–3,5%) для дальнейшего

снижения поступления радионуклидов в продукцию при наличии дешевых источников органического вещества.

На основе обобщения большого экспериментального материала нами установлены дифференцированные коэф- фициенты перехода 137Cs и 90Sr в основную и побочную

87

продукцию важнейших сельскохозяйственных культур в зависимости от содержания обменного калия и почвенной кислотности [261].

Тимофеевой Н.А. и Титляновой А.А. [280] определены

следующие два ряда конкурентного влияния катионов на поглощение 90Sr почвами: Ca2+ > Mg2+ > K+ > NH4+ > Na+ и

Al3+ > Fe3+ > Ba2+. Авторы связывают это явление с образо- ванием более труднорастворимых соединений с увеличе- нием валентности элементов и со слабой диссоциирован- ностью ионов, которые практически не способны к обме- ну. Это значит, что биодоступность 90Sr тем ниже, чем выше содержание в почвах высоковалентных катионов.

Повышенная биодоступность радионуклидов на торфя- но-болотных почвах обусловлена высокой адсорбционной способностью органического вещества и большой емко- стью катионного обмена при низком отрицательном по- верхностном заряде почв, что приводит к удерживанию значительных количеств веществ, но, в основном, в фор- мах, доступных растениям.

Установлено, что одним из ведущих механизмов взаи- модействия радионуклидов с торфяно-болотными почвами является механизм ионного обмена, в котором основную роль играют гумусовые кислоты (гуминовые и фульвокис-

лоты), находящиеся в почвенном растворе. Согласно дан-

ным Вирченко Е.П., Агапкиной Г.И. [86], до 70% 137Cs об-

наруживается в гуматах, около 20% приходится на фрак- цию гуминовых кислот. По данным Соколик Г.А. и др. [272], одним из факторов, обусловливающих специфику накопления радионуклидов растениями из торфяных почв, является повышенное содержание фульво- и гуминовых кислот в почвенном растворе. 90Sr соединяется с наиболее подвижными компонентами почвенного гумуса, входящи- ми в состав фульвокислотной фракции.

88

На скорость трансформации органических веществ ока- зывают влияние многие факторы, которые прямо или кос- венно сказываются на поглощении радионуклидов расте- ниями. Такими факторами, по утверждению Плотки- ной Ю.М. [217], может быть окультуривание почв и повы- шение минерализации торфяной массы. Опыт наших ис-

следований подтверждает влияние минерализованности торфов на снижение поступления радионуклидов в травы. Более того, получены данные, показывающие, что на пере- ход радионуклидов из торфяно-болотных почв в растения влияет не только минерализованность, но и состав самой золы. Воздействие степени минерализации почв на биодос- тупность радионуклидов проявляется через степень зольно- сти и формы содержания радионуклидов в торфяниках.

Образцы торфяно-болотных почв различались по поле- вой влажности, зольности и минеральному составу золы (табл. 2.21), что обусловлено уровнем минерализации грун- товых вод, ботаническим составом торфообразующих рас- тений, влажностью и мощностью торфяного слоя.

По минеральному составу золы видно, что торфяно- болотные почвы Брагинского района содержат в 2–3 раза больше карбонатов, чем торфяно-болотные почвы Хойник- ского массива, независимо от мощности торфяного слоя. С другой стороны, почвы Хойникского массива отличаются повышенным содержанием оксидов железа и алюминия. Различаются почвы также по содержанию кремнезема, что хорошо увязывается с зольностью торфяной массы: чем выше ее зольность, тем выше содержание SiO2. Это позво- ляет заключить, что торфяно-болотные почвы Брагинского района сформированы под воздействием напорных карбо- натных грунтовых вод; Хойникского района – под воздей- ствием вод с высоким содержанием оксидов. Более высо- кая степень зольности торфяно-болотных почв Брагинского

89

Таблица 2.21. Минеральный состав золы торфяно-болотных почв, % на прокаленную навеску (1997 г.)

района связана не только с минерализацией торфяной мас- сы в результате ее распашки, но и с изначальной заиленно- стью торфяников этого массива. Различная степень мине- рализации и состава торфяно-болотных почв отразилась на

величине накопления радионуклидов в зеленой массе трав

(табл. 2.22).

Уровень накопления радионуклидов многолетними тра- вами на торфяно-болотных почвах Брагинского массива ниже, чем Хойникского. Объяснением этому служит более высокая зольность этих торфяников и меньшая их влаго- обеспеченность. Подобное явление отмечают и другие

90

Таблица 2.22. Содержание 137Cs и 90Sr в растениях

ежи сборной на торфяно-болотных почвах при плотности загрязнения 137Cs 37 кБк/м2 (1997 г.)

исследователи (Круглов С.В. и др. [152], Поникарова Т.М. и

др. [220]). Не вызывает сомнения, что свою роль тут сыг- рало и более высокое содержание в почвах карбонатов.

Судя по полученным данным, на переход радионукли- дов влияет также мощность торфяного слоя. С увеличени-

ем мощности торфяной массы увеличивается содержание 137Cs и 90Sr в травах.

На накопление 137Cs и 90Sr многолетними травами на торфя- но-болотных почвах оказывают влияние их генетические особенности, связанные с условиями образования, к кото- рым относится ботанический состав и мощность торфов, степень увлажнения, состав минеральной массы и резуль- таты хозяйственной деятельности, приводящие к усилению

минерализации торфяного слоя и повышению степени зольности. Накопление радионуклидов в массе многолет- них трав на торфяно-болотных почвах тем выше, чем выше

91

увлажненность и мощность торфяной массы, и как след- ствие – меньшая зольность.

Таким образом, показатели почвенного плодородия оказывают существенное влияние на накопление радио- нуклидов всеми сельскохозяйственными культурами. При повышении содержания гумуса в дерново- подзолистых супесчаных почвах от 1 до 3,5% переход радионуклидов в растения снижается в 1,5–2 раза, а по

мере повышения в почвах содержания обменных форм калия от низкого (менее 100 мг на 1 кг почвы) до опти- мального (200–300 мг/кг) и изменения реакции почв от ки- слого интервала (рН 4,5–5,0) к нейтральному (рН 6,5–7,0) – в 2–3 раза. Минимальный переход радионуклидов в урожай наблюдается при достижении оптимальных параметров аг- рохимических свойств почв.

2.2.3. Режим увлажнения

Известно, что количество катионов цезия и стронция, вытесняемых из почвы в раствор, при постоянной концен- трации возрастает с увеличением объема раствора, что предполагает повышенное накопление радионуклидов рас- тениями [195]. Однако имеющиеся в научной литературе сведения о влиянии увлажнения почв на переход радио- нуклидов в растения весьма противоречивы [103, 104, 178]. Общеизвестно увеличение перехода 137Cs и 90Sr в травы

естественных сенокосов на переувлажненных почвах по сравнению с сеяными травами на автоморфных почвах. Однако здесь оказывает влияние комплекс факторов, включая различия в окультуренности почв, видовом соста- ве трав, удобрениях и др. Имеются сведения, что при раз- ных режимах увлажнения почв могут не изменяться коэф- фициенты накопления радионуклидов растениями, но воз-

растает общий вынос радионуклидов за счет увеличения биомассы растений [266]. Рерих П.А. и Моисеев И.Т. [253]

92

установили, что поступление 137Cs в зерновые и крупяные культуры на выщелоченных черноземах находится в об-

ратной корреляционной зависимости от суммы осадков за вегетационный период и запасов влаги в метровом слое почвы. Неоднозначность имеющихся в литературе данных, по-видимому, связана со сложным характером взаимного влияния влажности, других свойств почв и биологических особенностей растений на процессы миграции радионук- лидов в системе «почва–растение».

Для определения влияния режима увлажнения почв на поступление радионуклидов в растения в 1992–1994 гг. нами проводились исследования на сенокосах Ветковско- го, Лоевского и Хойникского районов Гомельской области [303]. На одном типе почв, различающихся степенью гид- роморфизма и, следовательно, режимом увлажнения, под- бирались участки сенокосов сходного ботанического со- става трав. В таблице 2.23 представлены сопряженные данные анализов почв и растений ежи сборной на авто- морфных почвах, на временно избыточно увлажняемых и на глееватых дерново-подзолистых супесчаных почвах.

Влажность почв в период максимального роста и уборки трав различалась и составляла, соответственно, 4,5, 14,8 и 21,7%. Кислотность почв трех участков была близкой к оптимальной, а содержание обменных катионов кальция повышалось по мере возрастания степени увлажнения. До- ля обменных форм 137Cs последовательно повышалась от 9,6% на автоморфных до 10,7 на глееватых почвах и до 12,3% – на глеевых. Одновременно многократно возрастал переход 137Cs из почвы в растения ежи сборной.

Долевое содержание водорастворимых и обменных форм 90Sr также заметно повышалось на временно избы- точно увлажненных и глееватых супесчаных почвах.

93

Таблица 2.23. Влияние режима увлажнения почв и форм нахо-

ждения радионуклидов на их переход в растения ежи сборной (Хойникский район, 1994 г.)

Повышенный переход 137Cs в растения ежи сборной по

мере нарастания степени гидроморфизма наблюдался и на большом массиве осушенных дерново-заболоченных пес- чаных почв в Лоевском районе Гомельской области (табл. 2.24 и рис. 2.7). Здесь также отмечено заметное увеличение доли обменных форм 137Cs на глеевых почвах по сравне-

94

нию с временно избыточно увлажненными и глееватыми. В значительно большей степени (до 27 раз) различались

коэффициенты накопления 137Cs растениями ежи сборной.

Таблица 2.24. Влияние гидроморфности дерновых заболочен- ных песчаных почв на переход 137Cs в растения ежи сборной (Лоевский район, 1993 г.)

Если учесть, что урожай сена увеличивался с повышением степени увлажнения почв, то суммарный вынос радионук- лида с гектара площади на дерново-глееватых почвах был в 6 раз, а на дерново-глеевых – в 54 раза выше, чем на вре- менно избыточно увлажненных почвах.

Проведенные исследования показали, что осушение не обеспечивает единого режима влажности почв всего мас-

сива и не устраняет имеющихся различий в увлажнении между почвенными разновидностями. В результате осуше-

95

2 5 0

2 0 0

1 5 0

1 0 0

5 0

0

Рис. 2.7. Влияние гидроморфности дерновых заболоченных песчаных почв на переход радионуклидов в растения ежи сборной, Бк/кг

ния режим влажности дерново-глеевых почв приближается к оптимальному. Это значит, что оптимум влажности поч- вы длится 100 дней, уровень грунтовых вод (УГВ) колеб- лется в пределах 1,13–1,59 м, в дерново-глееватых почвах оптимум увлажнения – 90 дней, УГВ – 1,35–1,79 м. На по- вышенных элементах рельефа, где развиты временно из- быточно увлажненные почвы, больше период иссушения, здесь оптимум влажности почвы наблюдается только в те- чение 70 дней, а УГВ колеблется в пределах 1,60–2,35 м.

Исследуемые почвы характеризуются низким содержа- нием обменного калия и типичным повышением содержа- ния обменных форм кальция и магния, а также содержания гумуса по мере нарастания степени увлажнения почв. Все

почвы характеризовались близким уровнем плотности за- грязнения 137Cs, в пределах от 481 до 518 кБк/м2. Учеты

урожая проводились в 20-кратной повторности на посевах ежи сборной третьего года пользования.

Для изучения причин значительных различий переходов радионуклидов в кормовые культуры (многолетние злако- вые травы), возделываемые в хозяйствах загрязненной зо- ны, нами проведены исследования по определению форм

96