CC BY
5
УДК 631.4
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ АЭРАЛЬНЫХ ВЫПАДЕНИЙ В ИССЛЕДОВАНИИ ИХ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ МИГРАЦИИ В ПОЧВАХ (ОБЗОР)
А. И. Щеглов1, О. Б. Цветнова1*, Г. И. Агапкина1, А. Л. Кляшторин2
1 МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
2 Центр научных исследований Саскачевана (SRC), SK S7N 2X8, Канада, провинция Саскачеван, г. Саскатун, 125-15 * E-mail: tsvetnova@mail.ru
Дается обзор результатов многолетних исследований миграции радионуклидов аэральных выпадений в составе лизиметрических вод. Рассматриваются особенности лизиметрических исследований на различных этапах развития радиоэкологии. Отмечается, что применение лизиметров долгое время ограничивалось низкими уровнями активности радионуклидов в почвенных растворах и масштабные исследования начались после чернобыльских выпадений (1986). Показано, что наибольший выход радионуклидов в лизиметрические воды происходит в лесных, в особенности хвойных фитоценозах, наименьший — в луговых и агрофитоценозах. В многолетней динамике максимальная интенсивность миграции радионуклидов в составе лизиметрических вод отмечается в начальный период после радиоактивных выпадений, в сезонной — в летний. Оценен вклад гравитационного стока в перераспределении радионуклидов в почвенном профиле. Из горизонта лесной подстилки годовой вынос варьирует от десятых долей до единиц процентов, а из слоя 0-20 см — от сотых до десятых долей процентов от общего запаса радионуклидов в этих слоях. Относительный вынос 90Sr значительно опережает таковой 13^s. В почвенном растворе от 70 до 90% радионуклидов (90Sr, 13^s, 238Pu, 239+240Pu и 241Am) находятся в форме радионуклид-органических соединений различных молекулярных масс.
Ключевые слова: радиоэкология, радиоактивные выпадения, техногенные радионуклиды, лизиметрические воды, почвенные растворы, годовой вынос, радионуклид-органические соединения.
Введение
Аэральное поступление техногенных радионуклидов в биосферу придает особое значение и актуальность исследованиям миграции данных элементов с нисходящим внутрипочвенным стоком. С одной стороны, это позволяет оценить возможность их поступления в грунтовые воды, с другой — использовать техногенные радионуклиды в качестве радиоактивной метки для оценки различных потоков элементов в почвах и ландшафтах в нативных условиях, поскольку в этом случае исследователь имеет фиксированное место, время и количество поступившего загрязнителя. В составе аэральных выпадений наиболее значимыми радионуклидами являются 137Сз и 908г.
В почвенно-экологических исследованиях для оценки передвижения веществ, изменения состава и свойств жидкой фазы почв широко используются лизиметры [2, 10, 13, 16, 17, 24-26]. Вместе с тем для изучения поведения радионуклидов их применение ограничивается низкими уровнями нахождения этих элементов в почвенных растворах.
Лизиметрические исследования в дочерно-быльский период. В дочернобыльский период наиболее полно были представлены результаты исследований поведения радионуклидов в равновесных условиях в системе «почва — почвенный раствор»
[1, 3, 22.]. Однако положения этих работ не всегда можно было распространить на природные динамические условия. В связи с этим для моделирования поведения радионуклидов в динамике проводились многочисленные эксперименты на колонках различной конструкции [27].
Вместе с тем известно, что в условиях эксперимента невозможно воспроизвести весь комплекс ландшафтных, экологических характеристик, специфических почвенных и растительных показателей, физико-химических, биотических и других факторов, присущих нативным экосистемам и обусловливающих миграцию радионуклидов в составе инфильтрационного стока. Примером этому может послужить вывод, сделанный на основании модельных опытов, о том, что перемещение радионуклидов с мобильной влагой является определяющим процессом их миграции в почве [12]. Последнее не подтвердилось прямыми наблюдениями, которые стали возможными после чернобыльской радиационной аварии (1986 г.).
Лизиметрические исследования в постчернобыльский период. Высокие уровни радиоактивного загрязнения, создавшиеся на части территории Российской Федерации, Украины и Беларуси после аварии на ЧАЭС, позволили использовать лизиметры в естественных природных условиях и получать прямые экспериментальные данные о мигра-
ции радионуклидов аварийного выброса в составе вертикального внутрипочвенного стока. Первые исследования, которые проводились на участках бывших агроценозов [4], показали, что в течение первых двух лет после выпадений с внутрипочвен-ным стоком было вынесено до 10% 137Сз, но при этом отмечались большие колебания данного показателя (до 100 раз). Это свидетельствовало или о сложности процесса выщелачивания радионуклидов аэральных выпадений и их миграции в составе вертикального внутрипочвенного стока, или о нестабильности работы лизиметров в указанных условиях.
Исследования, которые проводились с 1988 по 2006 г. в нативных условиях природных лесных и луговых биогеоценозов (БГЦ) на территории 30-км зоны отчуждения ЧАЭС и загрязненных регионов РФ (Брянская, Тульская, Калужская), позволили получить данные по изменению радионуклидного состава и динамике загрязнения лизиметрических вод в почвенном профиле. Было установлено, что вследствие различной миграционной подвижности выпавших радионуклидов в глубь профиля исходный радионуклидный состав лизиметрических вод меняется: снижается доля 137Сз и 144Се и увеличивается доля 908г и 10^и [6, 7, 16, 17, 25].
Следует подчеркнуть, что авторами цитируемых работ на представительных участках рассматриваемой территории было заложено более полусотни лизиметров с ограниченной площадью водосбора (30x40 см2) на различных глубинах — 5, 10, 20, 30 см в 3-5-кратной повторности по каждой из глубин, причем отбор лизиметрических данных по изменению вод из приемников проводили ежемесячно в течение длительного периода наблюдений. Это позволило получить уникальные, статистически достоверные данные по перемещению радионуклидов чернобыльского выброса в составе внутри-почвенного стока, изменению его радионуклидного состава и активности с глубиной, особенностям сезонной и многолетней динамики выноса радионуклидов с лизиметрическими водами. Наряду с этим методом колоночной хроматографии проводили исследования молекулярно-массового состава радионуклид-органических соединений в почвенных растворах, выделенных с помощью метода центрифугирования (при 6000 об./мин) [1, 11, 25].
Было установлено, что значительный вынос радионуклидов отмечается только из поверхностного 0-5-см органогенного слоя лесной подстилки, ниже в почвенном профиле суммарная удельная активность (Бк/кг) вод резко снижается, а радио-нуклидный состав, как уже отмечалось, меняется [7, 25]. Также было показано, что общее количество влаги, поступающей в почвенный профиль из слоя подстилки, составляет 20-30% от суммы осадков: в летний период этот показатель минимален за счет интенсивного расхода влаги на транспирацию и ис-
парение, весной и осенью он максимален. С глубиной суммарное количество влаги, прошедшей через различные слои почвенного профиля, закономерно снижается. Максимальная удельная активность 137Сз и 908г в лизиметрических водах отмечается в почвах экосистем ближней зоны ЧАЭС (Украина) и полигонов Брянской области РФ, подвергшихся наибольшему радиоактивному загрязнению, то есть наблюдается прямая зависимость данного показателя от плотности загрязнения территории.
Также было показано, что в лесных экосистемах первым выраженным биогеохимическим барьером на пути вертикальной миграции радионуклидов, препятствующим их поступлению в грунтовые воды, является верхняя 0-10-см толща почвы. Например, наибольший перехват (50-70%) 137Сз, мигрирующего с влагой из подстилки, происходит в слое 5-10 см. В нижележащих слоях легких песчаных и супесчаных почв лесных экосистем степень поглощения радионуклидов снижается и лишь 10-15% от их количества, вынесенного из подстилки, проникает в слои глубже 20-30 см. Данный вывод подтверждают результаты анализа почвенных растворов, показавшие, что в профиле лесных почв минимальный выход радионуклидов (908г, 10^и, 137С8, 144Се, 238Ри, 239+240Ри, 241Лш) в жидкую фазу (сотые и десятые доли процента) приходится на нижний слой лесной подстилки и верхнюю часть подподстилочной минеральной толщи [1, 11, 25].
В частности, относительный среднегодовой вынос 137Сз с вертикальным внутрипочвенным стоком из слоя 0-5 см составляет 0,1-0,3% от общего запаса (кБк/м2) в этом слое, а из слоя 0-20 см — 0,020,07%. Среди радионуклидов вынос 908г в 5-10 раз опережает таковой 137Сз. В целом же с нисходящими токами влаги в течение года переносится всего десятые-сотые доли процента от суммарного количества радионуклидов, поступивших на поверхность почвы. То есть в перераспределении радионуклидов по почвенному профилю водная миграция составляет незначительную величину. Вместе с тем прямая зависимость удельной активности радионуклидов в жидкой фазе почв от плотности их загрязнения постулирует, что при высоких плотностях поступление этих элементов, в первую очередь 908г, в грунтовые воды, особенно в аккумулятивных ландшафтах при неглубоком уровне их залегания может быть значительным.
В исследованиях данного периода также было установлено влияние типа биогеоценоза на миграцию радионуклидов в составе внутрипочвенного стока. Показано, что наибольшая подвижность техногенных радионуклидов, особенно 10<^и и 908г, почти в 5-10 раз выше, чем 137Сз и 144Се, и характерна для почв, формирующихся под сосновыми лесами. Это связано с различиями в гранулометрическом составе и составе органического вещества почв хвойных и смешанных лесов. Показано, что
утяжеление гранулометрического состава и увеличение доли высокомолекулярных органических соединений в почвах смешанных лесов приводит к уменьшению миграционной способности радионуклидов [8, 9, 25]. В ряде работ указывается, что от 70 до 90% радионуклидов (908г, 13^, 238Ри, 239+240Ри и 241Лш) в почвенном растворе лесных почв существует в форме радионуклид-органических соединений разных молекулярных масс и имеет различную подвижность [1, 11, 14].
В более тяжелых по гранулометрическому составу и гумусированных минеральных почвах агро-ценозов, с близкой к нейтральной величиной рН, интенсивность миграции радионуклидов в составе инфильтрационного стока выражена значительно слабее, чем в почвах лесных экосистем, что, очевидно, связано с их более прочной сорбцией твердой фазой почв.
В динамике выноса радионуклидов в составе вертикального внутрипочвенного стока отмечаются определенные закономерности. Как правило, в лизиметрических водах из лесной подстилки удельная активность 137Сз в весенне-летний период нарастает, а в осенне-зимний снижается. Сходные закономерности проявляются и для других радионуклидов, но они выражены в меньшей степени. Это позволяет сделать вывод о воздействии одних и тех же факторов на подвижность радионуклидов в почвах. Таким фактором, в частности, является увеличение биологической активности почв и интенсивности миграции радионуклидов в системе «почва-растение» в весенне-летний период. Вместе с тем сезонные максимумы удельной активности радионуклидов в лизиметрических водах сосновых и смешанных фитоценозов не всегда совпадают, что объясняется различиями в динамике данных процессов в рассматриваемых фитоценозах [16, 25].
Сезонная динамика удельной активности радионуклидов, в особенности для 137Сз, наиболее выражена в водах из горизонта лесной подстилки. В нижележащих горизонтах размах сезонных колебаний заметно ослабевает, поскольку радионуклиды из подстилки поступают в почвенный профиль с определенным временным сдвигом в зависимости от промачивания и затем поглощаются твердой фазой почвы по мере их нисходящего продвижения [16, 25]. Вследствие этого в сезонной динамике внутрипочвенного стока максимальный вынос из подстилки отмечался в летний период, а в нижележащей 0-20-см толще — в осенний период, что, очевидно, обусловлено частотой и глубиной про-мачивания профиля.
Таким образом, сделанные ранее в модельных экспериментах прогнозные оценки об определяющей роли перемещения радионуклидов с мобильной влагой в процессах их миграции не оправдались. Напротив, полученные данные свидетельствуют о незначительной роли миграции радионуклидов с
инфильтрационным стоком в их перераспределении по профилю. Эти выводы были в последующем также подтверждены и в модельных экспериментах на колонках почв с ненарушенным сложением [5].
Лизиметрические исследования на современном этапе. На современном этапе интерес к лизиметрическим исследованиям в области радиоэкологии не угас. Работы ведутся как в направлении моделирования процессов переноса радионуклидов с инфильтрационным стоком, так и в нативных условиях радиоактивно загрязненных территорий.
В модельных экспериментах продолжают изучать особенности вертикальной миграции радионуклидов в различных почвах, расположенных в зонах влияния АЭС, и выявлять факторы, обусловливающие этот процесс. По сути, все эти опыты подтверждают закономерности миграции радионуклидов, установленные в более ранних исследованиях, проводимых в том числе на объектах 30-км зоны отчуждения ЧАЭС. В частности, в опытах с использованием ненарушенных почвенных колонок было показано, что в различных почвах миграция идет с неодинаковой скоростью. Так, в песчаных почвах отмечают 3 фазы вертикальной миграции техногенных радионуклидов: быстрая, затем устойчивая и очень медленная. Напротив, в бурой лесной почве скорость вертикальной миграции достаточно устойчива, что закономерно связывают с различиями в минералогическом и гранулометрическом составе этих почв [20].
Лизиметрические исследования проводят и для корректировки методов математического и численного моделирования движения радионуклидов в почво-грунтах, в частности, вблизи хранилищ радиоактивных отходов. Как показала практика, эти методы не могут точно воспроизвести условия in situ. В связи с этим in situ в лизиметрических исследованиях моделируют долгосрочный перенос радиоактивных загрязнений из мест захоронения отходов с помощью неактивных солей в качестве модельных загрязняющих веществ. Результаты данных экспериментов хорошо согласуются с реальной картиной перераспределения радионуклидов в толще почво-грунтов зоны хранилищ [23]. Аналогичные подходы применяют в модельных экспериментах, осуществляемых для оценки риска загрязнения подземных вод [26].
При исследованиях в нативных условиях акцент все более смещается в плоскость изучения биогеохимической миграции радионуклидов техногенных выпадений. Постулируется, что роль растительного покрова в миграции техногенных радионуклидов и их поступление в грунтовые воды является определяющей, в особенности в аккумулятивных ландшафтах, а среди радионуклидов — для 90Sr [9].
Интерес к нативным лизиметрическим исследованиям значительно возрос после радиационной аварии на АЭС «Фукусима-1» (Япония, 2011 г.). Так,
было показано, что в первый период после выпадений (через два года) в лесных экосистемах региона АЭС из подстилки и прилегающего гумусового слоя до глубины 10 см с лизиметрическими водами ежегодно мигрировало около 2% 137Сз, глубже 10 см — всего 0,1% от общего запаса 137Сз в растительном покрове (кБк/м2) [21]. Важно подчеркнуть, что подходы, осуществляемые при оценке радиоэкологических последствий этой аварии, во многом сходны с теми, которые были применены в исследованиях при работах в 30-км зоне отчуждения [24, 25].
Через 5 лет после аварии на «Фукусима-1» поток 137Сз в составе лизиметрических вод из лесной подстилки колебался от сотых до десятых долей кБк/ м2/месяц, причем относительно запасов радионуклида в самой подстилке он достигал 1-6%. Максимальные показатели отмечались в летние месяцы и в лиственно-широколиственных лесах, при этом были выявлены очень широкие пространственные колебания величин потока 137Сз [19].
В динамике отмечалось снижение уровней загрязнения почвенных вод 137Сз, которые описывались двухкомпонентной экспоненциальной зависимостью, при этом скорость снижения активности 137Сз хорошо коррелировала с сорбцией радионуклида верхними подподстилочными 5-см слоями почвы, причем стабилизация данного показателя в лесных экосистемах (хвойные и широколиственные) была выше, чем в луговых и пастбищных [15].
В целом полученные данные в БГЦ в 30-км зоне загрязнения «Фукусима-1» хорошо согласуются с результатами многолетних исследований, представленных выше. Определенные различия в показателях выноса 137Сз, очевидно, связаны с различиями в химической форме соединений радионуклидов первичных выпадений и большей, примерно в 2,5 раза, годовой нормой осадков в Фукусиме по сравнению с зоной аварии на ЧАЭС, а также с более высокими уровнями внутригодового температурного режима и биологической активности почв [18].
Заключение
Анализ результатов исследований с использованием лизиметров, проводимых в радиоэкологии в течение более 35 лет, как в модельных экспериментах, так и в нативных условиях территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению, позволяет сделать несколько обобщающих положений. Уровни удельной активности (Бк/кг) радионуклидов в лизиметрических водах зависят, прежде всего, от плотности загрязнения территории и времени после выпадений. Наибольшие показатели отмечаются в лизиметрических водах в первые годы и из поверхностного 0-5-см слоя, где аккумулируются основные запасы (кБк/м2) радионуклидов. После выпадений с течением времени, по мере продвиже-
ния влаги вниз по профилю почвы, радионуклид-ный состав вод меняется, а их удельная активность в растворе снижается. Лишь около 10% количества радионуклидов, вынесенных из поверхностного 0-5-см слоя, проникает с нисходящим потоком влаги глубже 20-30 см. Наибольший перехват (50-70%) радионуклидов, мигрирующих с влагой, происходит в 5-10-см слое, что свидетельствует о важной барьерной функции поверхностных слоев почв на пути вертикальной геохимической миграции радионуклидов аэральных выпадений в грунтовые воды. В почвенном растворе верхних горизонтов лесных почв от 70 до 90% радионуклидов (908г, 137С8, 238Ри, 239+240Ри и 241Лш) находятся в форме радионуклид-органических соединений различных молекулярных масс.
С нисходящим током влаги мигрирует незначительное количество радионуклидов. Годовой вынос с вертикальным внутрипочвенным стоком колеблется в зависимости от периода после выпадений, мощности и глубины залегания слоя, почвенно-климатических условий. Из горизонта лесной подстилки он составляет от десятых долей до единиц процентов, а из слоя 0-20 см — от сотых до десятых долей процента от общего запаса радионуклидов в этих слоях. Относительный вынос 908г значительно опережает таковой 137Сз. Несмотря на низкие относительные величины выноса радионуклидов с инфильтрационным стоком за пределы 20-см слоя почвы, абсолютные показатели выноса при высоких плотностях загрязнения могут быть значительными, особенно для 908г.
По сравнению с вертикальным внутрипоч-венным стоком, формирующимся в лесных экосистемах, в более гумусированных и тяжелых по гранулометрическому составу минеральных почвах агроценозов, с величиной рН, близкой к нейтральной, радионуклиды, как правило, более прочно удерживаются твердой фазой почв. В связи с этим удельная активность радионуклидов в лизиметрических водах даже из верхних горизонтов почв агро-ценозов на большей части территории загрязнения оказывается ниже уровней, наблюдаемых в соответствующих слоях лесных почв (при сходных плотностях загрязнения).
Информация о финансировании работы
Исследования проводилось в рамках НИОКТР № АААА-А21-121012290189-8, выполняемой по государственному заданию и при поддержке Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ имени М.В. Ломоносова «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды».
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агапкина Г.И. Органические формы соединений искусственных радионуклидов в почвенных растворах природных биогеоценозов // Радиационная биология. Радиоэкология. 2002. № 4.
2. Веди Н.К., Брюкер С., Мерле Д. и др. Сезонный состав вод, просачивающихся через кроны, и почвенных растворов в двух лесных экосистемах на триасовых песчаниках востока Франции // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1979. № 3.
3. Водовозова И.Г. К вопросу о миграции нуклидов осколочной и наведенной природы в почвенной среде // Радиоактивные изотопы в почвенной и пресноводной системах. Свердловск, 1981.
4. Пристер Б.С., Омельяненко Н.Л., Перепелятников Л.В. Миграция радионуклидов и переход их в растения в зоне аварии Чернобыльской АЭС // Почвоведение. 1990. № 10.
5. Розов С.Ю., Кляшторин А.Л., Попова Л.Н., Щеглов А.И. Оценка миграционной способности радионуклидов цезия в песчаных почвах ЧАЭС по данным модельных экспериментов // Миграция радионуклидов в природных средах. Чернобыль, 1990. Т. 2, ч. 1.
6. Тихомиров Ф.А., Кляшторин А.Л., Щеглов А.И. Радионуклиды в составе вертикального внутрипочвен-ного стока в лесных почвах ближней зоны Чернобыльской АЭС // Почвоведение. 1992. № 6.
7. Тихомиров Ф.А., Щеглов А.И., Цветнова О.Б., Кляшторин А.Л. Геохимическая миграция радионуклидов в лесных экосистемах зоны радиоактивного загрязнения ЧАЭС // Почвоведение. 1990. № 10.
8. Тюрюканова Э.Б. Экология стронция-90 в почвах. М., 1976.
9. Цветнова О.Б., Щеглов А.И. Роль растительного покрова в регулировании потоков техногенных радионуклидов на различных этапах после радиоактивных выпадений // Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. № 2.
10. Шилова Е.И. О качественном составе лизиметрических вод целинной и окультуренной разновидностей подзолистых почв по данным пятилетних исследований // Почвоведение. 1959. № 1.
11. Agapkina G.I., Shcheglov A.I, Tikhomirov F.A. et al. Dynamics of Chernobyl-fallout radionuclides in soil solutions of forest ecosystems // Chemosphere. 1998. Vol. 36, № 4-5.
12. Bachhuber H., Bunzl K., Schimmack W. Statical variability of fallout Cs-137 in the soil of a cultivated field // Environ. Monit. Assess. 1987. Vol. 8, № 1.
13. Barbee G.G., BrownK.W. Comparison between suction and free drainage soil-solution samplers // Soil Sci. 1986. Vol. 141, № 2.
14. Bunzl К., Kracke W., Agapkina G.I. et al. Association of Chernobyl-derived Pu-239+240, Am-241, Sr-90 and Cs-137 with different molecular size fractions of organic matter in the soil solution of two grassland soils // Radiat. Environ. Biophys. 1998. Vol. 37.
15. Iwagami S., Onda Y., Tsujimura M. et al. Vertical distribution and temporal dynamics of dissolved 137Cs concentrations in soil water after the Fukushima Dai-ichi Nuclear
Power Plant accident // Environmental Pollution. 2017. Vol. 230. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.07.056
16. Kliashtorin A.L., Tikhomirov F.A., Shcheglov A.I. Ly-simetrical study of radionuclides in the forests around the Chernobyl Nuclear Power Plant // J. Environ. Radioact. 1994. Vol. 24.
17. Kliashtorin A.L., Tikhomirov F.A., Shcheglov A.I. Vertical radionuclide transfer by infiltration water in the 30-km Chernobyl accident zone // The Science of The Total Environment. 1994. Vol. 157.
18. Konoplev A.V., Golosov V.N., Yoschenko V.I. et al. Vertical distribution of radiocesium in soils of the area affected by the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant accident // Eurasian Soil Science. 2016. Vol. 49. https://doi.org/10.1134/ S1064229316050082
19. Kurihara M., Onda Y., Suzuki H. et al. Spatial and temporal variation in vertical migration of dissolved 137Cs passed through the litter layer in Fukushima forests // J. Environ. Radioact. 2018. Vol. 192. https://doi.org/10.1016/j. jenvrad.2018.05.012
20. Liu W, Li Y, Yu H. et al. Distribution of 137Cs and 60Co in plough layer of farmland: Evidenced from a lysim-eter experiment using undisturbed soil columns // Pedo-sphere. 2021. Vol. 31, № 1. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(19)60837-4
21. Nakanishi T., Matsunaga T., Koarashi J. et al. 137Cs vertical migration in a deciduous forest soil following the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident // J. Environ. Radioact. 2014. Vol. 128. https://doi.org/10.1016/j. jenvrad.2013.10.019
22. Nisbet A.F., Lembrechts J.F. The dynamics of radio-nuclide behaviour in soil solution with special reference to the application of countermeasures // Transfer of radionuclides in natural and semi-natural environments. L.; N.Y., 1990.
23. Rao Bh., Rakesh R.R., Wattal P.K. et al. Lysimetric studies for modelling radioactive contaminant transport in soils // International Journal of Environment and Waste Management. 2013. Vol. 12, № 3. https://doi.org/10.1504/ IJEWM.2013.056198
24. Shcheglov A.I., Klyashtorin A.I., Agapkina G.I., Ma-mikhin S.V., Tsvetnova O.B. Forms and dynamics of techno-genic radionuclides in the intrasoil flow in forest ecosystems // Radionuclide transport dynamics in freshwater resources. IAEA, 2002.
25. Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Kliashtorin A.L. Bio-geochemical migration of technogenic radionuclides in forest ecosystems. M., 2001.
26. Suresh A., Jindal T., Khan S. An integrated approach for risk assessment of groundwater contamination using ly-simetric studies // Pollution Research. 2019. Vol. 38, № 2.
27. Van Voris P., Cowan C.E., Cataldo D.A. et al. Chernobyl case study: modeling the dynamics of long-term cycling and storage of Cs-137 in forested ecosystems // Transfer of radionuclides in natural and semi-natural environments. L.; N.Y., 1990.
Поступила в редакцию 19.04.2022 После доработки 16.06.2022 Принята к публикации 09.09.2022
USING RADIONUCLIDES OF AERIAL PRECIPITATION IN RESEARCHES OF THEIR GEOCHEMICHAL MIGRATION IN SOILS (REVIEW)
A. I. Shcheglov, O. B. Tsvetnova, G.I. Agapkina, A. L. Klyashtorin
The article provides an overview of the results of long-term studies of the migration of radionuclides in the composition of lysimetric waters. The features of lysimetric studies at various stages of radioecology development are considered. It is noted that the use of lysimeters for a long time was limited to low levels of radionuclides in soil solutions, and large-scale studies began after the Chernobyl fallout (1986). It is shown that the greatest output of radionuclides in lysimetric waters occurs in forest, especially coniferous phytocenoses, the least — in meadow and agrophytocenoses. In the long-term dynamics, the maximum intensity of radionuclide migration in the lysimetric waters is observed in the initial period after aerial precipitation, in the seasonal period — in the summer. A small amount of radionuclides migrates with downward water flow. Annual outflow with vertical subsurface runoff varies depending on soil-climatic conditions, the period after precipitation, the thickness and depth of the layer. Annual outflow from the forest litter layer varies from tenths to units of percentage, from the layer 0-20 cm — from hundredths to tenths of a percentage from the total radionuclide supply in these layers. The relative output of 90Sr is much bigger than 137Cs. In soil solution from 70% to 90% radionuclides [144Ce, 239Pu 106Ru ,137Cs and 90Sr] are in the form of radionuclide-organic compounds of various molecular weights.
Key words: radioecology, radioactive fallout, technogenic radionuclides, lysimetric waters, soil solutions, annual removal, radionuclide-organic compounds.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Щеглов Алексей Иванович, докт. биол. наук, проф., зав. каф. радиоэкологии и экотоксикологии ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: shchegl@mail.ru
Цветнова Ольга Борисовна, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. каф. радиоэкологии и экотоксикологии ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, е-mail: tsvetnova@mail.ru
Агапкина Галина Ивановна, канд. химич. наук, ст. науч. сотр. каф. радиоэкологии и экотоксикологии ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, е-mail: galina_agapkina@mail.ru
Кляшторин Алексей Леонидович, канд. биол. наук, вед. науч. сотр. Центра научных исследований Саскачевана (Saskatchewan Research Council, Saskatoon, Canada), е-mail: Klyashtorin@src.sk.ca
