CC BY
272
РАДИОЭКОЛОГИЯ И РАДИАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ
ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ ГОРОДСКИХ И ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ*
В.С. Воскресенский
Биолого-химический факультет Марийский государственный университет ул. Осипенко, 60, Йошкар-Ола, Россия, 424002
В работе рассказывается о накоплении естественных (40К, 226Ra, 232Th) и техногенных (90Sr, 137Cs) радионуклидов в почвах природных и городских территорий республик Марий Эл и Татарстан.
Исследования миграции естественных и техногенных радионуклидов в настоящее время являются актуальными в самых разных аспектах. Начиная с середины сороковых годов XX века сверхдержавами мира было произведено около 1900 ядерных взрывов в атмосфере, гидросфере и литосфере, которые привели к значительным вспышкам глобального радиационного фона. К этому надо добавить десятки аварий на реакторах атомных электростанций, хранилищах радиоактивных отходов, на предприятиях, производящих обогащение ядерного материала. На первом месте по практической значимости стоят экологические аспекты, интерес к которым в настоящее время снова возрос в связи с увеличивающейся ролью ядерной энергетики в мире и, как следствие этого, усилением деятельности по переработке и хранению радиоактивных отходов [1].
При работе радиохимических заводов и захоронении высокоактивных отхо-
ЛС\ л^л
дов, кроме естественных ( К, Ra, Th), в окружающую среду поступают долгоживущие техногенные радионуклиды (90Sr, 137Cs и др.), не обладающие высокой мобильностью в пищевых цепочках, однако относящиеся к высокотоксичным ве-
* Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 07-04-96619 «Эколого-физиологиче-ские адаптации растений в условиях городской среды» и № 07-04-00952 «Оценка роли экологического и морфо-физиологического разнообразия в устойчивости популяций и сообществ».
ществам. Включаясь в биологические миграционные цепочки, они попадают в организм животных и человека, что определяет необходимость исследования миграции радионуклидов в биосфере, их форм нахождения в почвах, поступления в растения, животных и человека.
Огромный вклад в радиационную ситуацию в целом внесла авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. В результате этой аварии радиоактивному загрязнению подверглись обширные территории, покрытые лесами. Загрязнение почвенного покрова 137Cs после аварии с активностью 37 кБк/кг и выше охватывает 1,6% от Европейской территории России. Хотя республики Татарстан и Марий Эл не стали непосредственными жертвами этой катастрофы, но, однако, являются загрязненными территориями, относящиеся к Поволжью, где были зафиксированы локальные выпадения, которые в радиоэкологическом отношении мало учтены [2]. Поэтому на современном этапе ликвидации последствий аварии на ЧАЭС в России особую актуальность приобретает сбор радиоэкологической информации и ее систематизация.
Целью данной работы было изучить содержание естественных и искусственных радионуклидов в почвах природных и антропогенных экосистем республик Марий Эл и Татарстан.
В задачи исследования входило определить концентрации естественных (40K, Ra, Th) и техногенных (9 Sr, Cs) радионуклидов в почвенных образцах урбо-экосистем городов Нижнекамска и Йошкар-Олы, а также природных экосистем: национального парка «Марий Чодра», государственного природного заповедника «Большая Кокшага» и ООПТ «Корабельная роща».
Отбор проб осуществлялся по методу конверта, при этом было взято по 5 проб исследуемого материала каждого выбранного района исследования. Определение содержания радионуклидов в почвенных образцах осуществлялось при помощи гамма-спектрометра, при этом был использован компьютеризированный у-, Р-спектрометрический комплекс (сцинтилляционный детектор Nal, активированный T1) с программным обеспечением «Прогресс-2000» [3; 4]. Результаты обработаны статистически.
Нами проводилось изучение содержания радионуклидов в почвах, взятых в различных районах республики Марий Эл, а также республики Татарстан, на протяжении нескольких лет.
Известно, что мощность экспозиционной дозы (МЭД) является показателем общего радиационного фона выбранного района исследования. Государственный природный заповедник «Большая Кокшага», расположенный на северо-востоке Республики Марий Эл, имел самый низкий радиационный фон, который составил 3—3,5 мкР/ч (табл. 1). На территории других ООПТ («Марий Чодра» и «Корабельная роща») мощность экспозиционной дозы была незначительно выше и составила 4—5 мкР/ч. Самый высокий уровень радиационного фона был обнаружен в урбоэкосистемах (г. Нижнекамск, г. Йошкар-Ола), который равнялся 9— 10 мкР/ч.
ЛЛ/ АЛЛ_ <Л
Содержание в почве естественных радионуклидов ( Ra, Th, K) вносит определенный вклад в общий радиационный фон. Нами было отмечено (табл. 1),
что концентрация естественных радионуклидов в почвах городских и природных территорий статистически отличается друг от друга.
Таблица 1
Содержание естественных радионуклидов в почвах, Бк/кг
Исследуемые территории МЭД, мкР\ч 40К 226.-, Rа 232^
Республика Марий Эл
1) Государственный природный заповедник «Большая Кокшага» 3—3,5 72,7 ± 9,9 6,1 ± 1,3 3,4 ± 1,1
2) Национальный парк «Марий Чодра» 4—5 145,3 ± 25,0 3,6 ± 1,9 5,0 ± 2,1
3) город Йошкар-Ола 9—9,5 439,1 ± 66,0 15,9 ± 1,3 25,6 ± 3,1
Республика Татарстан
4) ООПТ «Корабельная роща» 4—5 351,4 ± 35,0 13,1 ± 0,1 2,6 ± 0,1
5) город Нижнекамск 9—10 476,2 ± 68,0 26,3 ± 2,8 6,6 ± 1,5
Известно, что основной вклад в содержание радионуклидов в почвах исследуемых территорий вносит 40К. Как показали результаты нашей работы (табл. 1), самый высокий уровень содержания данного радиоизотопа был обнаружен в антропогенных экосистемах городов Йошкар-Олы и Нижнекамска и в среднем составил от 440 до 470 Бк/кг. Несколько ниже было содержание 40К в ООПТ «Корабельная роща», и самый низкий уровень содержания радиоактивного калия был характерен для ООПТ «Большая Кокшага», который составил 72,7 Бк/кг.
Максимальное количество радионуклида 226Яа обнаружено в городе Нижнекамске и составило 26,3 Бк/кг, что в 7 раз больше, чем в ООПТ «Марий Чодра». На территории остальных исследуемых районов содержание 226Яа колебалось от 6 до 15 Бк/кг. Известно, что радий не входит в состав отдельных минералов,
а широко распространен в виде включений во многих образованиях. Процессы
226
миграции в почвах, поглощение и накопление растениями Яа существенно зависят от путей поступления радионуклида в окружающую среду и прочности закрепления в сложной многокомпонентной системе, какой и является почва [5].
Значительное количество радиоактивного тория (232ТЪ) обнаружено нами в почвенных образцах, взятых на территории города Йошкар-Ола (25,6 Бк/кг), а минимальное содержание — в ООПТ «Корабельная роща» и заповеднике «Большая Кокшага», которое соответственно составило 2,6 и 3,4 Бк/кг. Содержание данного радионуклида на двух других исследуемых территориях (г. Нижнекамск и ООПТ «Марий Чодра») незначительно отличалось друг от друга.
Известно, что загрязненность почвенно-растительного покрова определяется наличием техногенных изотопов. На территории Республики Марий Эл зафиксировано локальное загрязнение почвы техногенными радионуклидами, в некоторых районах республики имеются участки с плотностью загрязнения 137Сз до 1,9 кБк/м2. Основными радионуклидами, определяющими характер загрязне-
137 90
ния, являются Сз и Бг, которые по-разному сортируются почвой. Стронций
поглощается почвой хуже, чем цезий, а, следовательно, 137Сз является более подвижным радионуклидом [6]. Эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических условий; так, установлено, что 90Бг, попавший на поверхность почвы, вымывается дождем в самые низшие слои. Следует заметить, что миграция радионуклидов протекает медленно и их основная часть находится в слое 0—5 см [7].
Вертикальное распределение 90Бг в профиле песчаных лесных почв по форме
137 90
сходно с таковым для Сз. Для Бг также характерен выраженный максимум содержания в верхней органогенной части профиля с последующим резким падением в минеральной части. Следовательно, внутрипрофильное перераспределение этих радионуклидов по почвенному горизонту определяется одними и теми же ведущими процессами, а именно: диффузией, конвективным переносом и биогенной миграцией [8].
Рассматривая особенности вертикального перераспределения 137Сз и 90Бг в лесных почвах, следует отметить, что специфика почв состоит в их обедненно-сти глинистыми минералами. Возможно, этим объясняется относительно высокая
137
подвижность Сз [9].
Как показали результаты нашей работы (табл. 2), на территориях республик Марий Эл и Татарстана зафиксированы локальные загрязнения почвы техногенными радионуклидами. Уровень загрязнения почв 137Сз колебался от 12,5 Бк/м2 до 52,0 Бк/м2. При этом самое высокое содержание данного радионуклида было характерно для ООПТ «Марий Чодра».
Таблица 2
Содержание техногенных радионуклидов в почвах, Бк/кг
Исследуемые территории 13Ъ 9<^г
Республика Марий Эл
1) Государственный природный заповедник «Большая Кокшага» 17,6 ± 1,1 23,9 ± 1,1
2) Национальный парк «Марий Чодра» 52,0 ± 4,5 58,1 ± 0,5
3) город Йошкар-Ола 12,5 ± 1,7 99,4 ± 1,1
Республика Татарстан
4) ООПТ «Корабельная роща» 10,9 ± 0,6 50,3 ± 2,3
5) город Нижнекамск 13,6 ± 2,1 553,0 ± 72,0
В ходе наших исследований (табл. 2) было установлено, что максимальное количество 90Бг было обнаружено в городе Нижнекамске и составило 553,0 Бк/кг, что в 5—20 раз больше по сравнению с другими исследуемыми территориями.
Известно, что в разных типах почв с различным гранулометрическим составом процессы миграции радионуклидов будут различаться. Ученые отмечают, что большое влияние на миграцию радионуклидов оказывает содержание в почве илистой фракции. Содержание техногенных и природных радионуклидов в поч-
вах исследуемых районов было обусловлено, по-видимому, их составом [10]. Известно, что почвы с преобладанием глинистых фракций по своим показателям являются более благоприятной средой для накопления техногенных радионуклидов, чем песчаные [11].
При этом следует учитывать, что радиостронций по своей экологической значимости не уступает радиоцезию, поскольку является долгоживущим радионуклидом и химическим аналогом кальция — одного из важнейших биогенных элементов [12].
Таким образом, результаты работы показали, что содержание радионуклидов в гумусово-супесчаных почвах заповедника «Большая Кокшага», Национального парка «Марий Чодра» и ООПТ «Корабельная роща» можно классифицировать как низкое по сравнению с городами Йошкар-Ола и Нижнекамск. При этом содер-
Л П ЛЛ/ АЛЛ
жание естественных радионуклидов ( K, Ra, Th) в почвах показало, что максимальное их количество обнаружено на территории города Нижнекамска, а минимальное — в государственном природном заповеднике «Большая Кокшага».
Содержание техногенного 90Sr было выше на территории города Нижнекамска, а максимальное значение 137Cs было обнаружено в почвах ООПТ «Марий Чодра».
ЛИТЕРАТУРА
[1] Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствиях, подготовленная для МАГАТЭ // Атомная энергия. — 1986. — Т. 61. — Вып. 5. — С. 301—320.
[2] Алексахин P.M. Радиологические аспекты влияния предприятий атомной энергетики на окружающую среду // Биология: РЖ / ВИНИТИ. —1992. — 7А4076.
[3] Методика измерения активности бета-излучающих радионуклидов. — М.: ГП «ВНИИФТРИ», 1996.
[4] Методика измерения активности радионуклидов на специальном гамма-спектрометре. — М.: ГП «ВНИИФТРИ», 1996.
[5] Куликов Н.В., Молчанова И.В. Радиоэкология почвенно-растительного покрова. — Свердловск, 1990.
[6] Ситников Г.А., Леухин А.В., Сазонов А.Р., Андреев А.М. Радиоэкологическое изучение территории Республики Марий Эл // Вестник Марийского государственного университета. — 2007. — № 1(2). — С. 118—121.
[7] ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы: почвы. Общие требования к отбору проб; Введ. 01.07.84. —М.: Изд-во Стандартов, 1984.
[8] Искра А.А., Бахуров В.Г. Естественные радионуклиды в биосфере.— М.: Энергоиздат, 1981.
[9] Кузин А.М., Каушанский Д.А. Прикладная радиобиология. — М.: Энергоиздат, 1981.
[10] Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. Сельскохозяйственная радиоэкология: Для научных работников и специалистов АПК. — М.: Экология, 1992.
[11] Гродзинский Д.М. Естественная радиоактивность растений и почв. — Киев: Наукова Думка, 1965.
[12] Щеглов А.И. Коэффициенты перехода радионуклидов в структурные части древесных лесов СНГ // Аграрная наука. — 1999. — № 11—12. — С. 26—27.
STUDYING OF THE MAINTENANCE OF RADIOACTIVE SUBSTANCES IN SOILS OF CITY AND NATURAL TERRITORIES
V.S. Voskresenskiy
Biologo-chemical faculty Mari state university Osipenko str., 60, Yoshkar-Ola, Russia, 424002
In work accumulation natural (40K, 226Ra, 232Th) and technogenic (90Sr, 137Cs) radioactive elements in soils of natural and city territories of republics Mari El and Tatarstan was studied.
