Научная статья на тему 'Радиоэкологические исследования ландшафтов национального парка «Смольный»'

Радиоэкологические исследования ландшафтов национального парка «Смольный» Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
319
50
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗАГРЯЗНЕНИЕ / ГЕОСИСТЕМА / ПОЧВА / РАДИОНУКЛИД / ЦЕЗИЙ / КАЛИЙ / РАДИЙ / ТОРИЙ / НАКОПЛЕНИЕ / МОЩНОСТЬ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ / POLLUTION / GEOSYSTEM / SOIL / RADIONUCLIDE / CAESIUM / POTASSIUM / RADIUM / THORIUM / ACCUMULATION / EQUIVALENT DOSE RATE

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Гончаров Евгений Алексеевич, Булыгина Наталья Алексеевна, Васин Сергей Геннадьевич

Приведены результаты исследований вертикального и горизонтального распределения радионуклидов 137Cs, 226Ra, 232Th и 40K в сопряжённых геосистемах западного кластера национального парка «Смольный». Установлено, что уровень поверхностного загрязнения почв 137Cs изменяется от 6,1-6,8 кБк/м2 на водоразделе, его склонах и 11,2-15,6 кБк/м2 в пойме и на надпойменных террасах до 22,7 кБк/м2 на юго-восточной окраине первой надпойменной террасы кластера, причём в верхнем 0-5 см слое лесных почв содержится 83-90 % 137Cs, в пойменных почвах это содержание снижается до 48-50 %. Удельная активность терригенных радионуклидов 226Ra, 232Th и 40K в почвах определяется минералогическим составом почвообразующих пород: в песчаных лесных почвах содержание минимально (соответственно 3-17, ≤ 8 и 40-100 Бк/кг), в пойменных максимально (соответственно 17-28, 33-37 и 490-600 Бк/кг). Вклад почвенных радионуклидов (137Cs, 226Ra, 232Th и 40K) в формирование мощности эквивалентной дозы гамма-излучения составляет от 37-62 % на лесных участках до 100 % на сельскохозяйственных пойменных участках, что позволяет определить вклад радионуклидов растительной компоненты. Максимальная интенсивность накопления 137Cs (на воздушно-сухую массу) выявлена в плодовых телах шляпочных грибов (Tf = 78 10-3м2/кг), щитовнике мужском (Tf = 49 10-3м2/кг) и зелёных мхах (Tf = 1-9 10-3м2/кг). На богатых по минеральному питанию почвах (пойма) и при близком залегании подстилающих глинистых пород (водораздел) накопление 137Cs в растительности минимально (Tf < 1).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Гончаров Евгений Алексеевич, Булыгина Наталья Алексеевна, Васин Сергей Геннадьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RADIOECOLOGICAL RESEARCH OF LANDSCAPES IN THE NATIONAL PARK «SMOLNY»

A study of radiation level in the recreational areas is of scientific and practical interest. For this reason, the goal of the paper is to assess the distribution of radionuclides 137Cs, 226Ra, 232Th and 40K and to calculate the irradiation level in the major types of locality of western cluster in the national park “Smolny”. In such a case, the following tasks were to be solved: to carry out radio ecological studies on the index plots and along the landscape profiles; to determine the vertical and horizontal distribution of radionuclides in soil cover and to define the intensity of accumulation in vegetation; to calculate the rate and the structure of gamma-radiation intensity in the considered geosystems. The study was carried out on the basis of a landscape approach using field and laboratory methods of gamma-ray spectrometry. Results. It was determined that the level of surface contamination of soil with 137Cs varied within 6.1-6.8 kBq /m2 in the ridge and its slopes, 11,2-15,6 kBq /m2 in the bottom-land, and up to 22.7 kBq /m2 in the terrace above flood-plain in south-eastern outskirts of first terrace rising above the floodplain of the cluster. At that, the content of 137Cs in the upper 0-5 сm layer of forest soils is 83-90 % 137Cs, but the content of 137Cs in floodplain soil is 48-50 %. The terrain and the nature of geological substrate in the moment of radiological fallout in spring-1986 had a major impact on the horizontal distribution of 137Cs. Volume activity of terrigenous radionuclides 226Ra, 232Th and 40K in the soils is determined with the mineral composition of parent rock materials: it is minimum in the sandy forest soils (thus, it is 3-17, less than 8 and 40-100 Bq/kg), maximum in the floodplain soils (thus, it is 17-28, 33-37 and 490-600 Bq /kg). Distribution of terrigenous radionuclides in depth is of steady rate, except for 232Th, which is recognized with biota and is not accumulated in the organic horizon. Gamma background in the considered geosystems meets the norms of radiation security. Contribution of soil nuclides (137Cs, 226Ra, 232Th and 40K) in formation of the equivalent dose rate of gamma radiation is 37-62 % in forest plots, up to 100 % in the agricultural bottomland plot, thence, it is possible to define the contribution of radionuclides in vegetation. Maximum intensity of accumulation of 137Cs (for air-dry weight) is revealed in fruit bodies of mushrooms (Tf = 78 10-3m2/kg), male shield fern (Tf = 49 10-3m2/kg) and true mosses (Tf = 1-9 10-3m2/kg). Accumulation of 137Cs in vegetation is minimum (Tf < 1) in rich in mineral nutrition soils (river basin soil) and in close deposit of underlying mudrock (ridge).

Текст научной работы на тему «Радиоэкологические исследования ландшафтов национального парка «Смольный»»

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ И РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.

БИОТЕХНОЛОГИИ

УДК 504.064.2

DOI: 10.15350/2306-2827.2017.4.66

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛАНДШАФТОВ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «СМОЛЬНЫЙ»

Е. А. Гончаров, Н. А. Булыгина, С. Г. Васин

Поволжский государственный технологический университет, Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 E-mail: [email protected]

Приведены результаты исследований вертикального и горизонтального распределения радионуклидов 137Cs, 226Ra, 232Th и 40K в сопряжённых геосистемах западного кластера национального парка «Смольный». Установлено, что уровень поверхностного загрязнения почв 137Cs изменяется от 6,1-6,8 кБк/м2 на водоразделе, его склонах и 11,2-15,6 кБк/м2 - в пойме и на надпойменных террасах до 22,7 кБк/м2 на юго-восточной окраине первой надпойменной террасы кластера, причём в верхнем 0-5 см слое лесных почв содержится 83-90 % 137Cs, в пойменных почвах это содержание снижается до 48-50 %. Удельная активность терриген-ных радионуклидов 226Ra, 232Th и 40K в почвах определяется минералогическим составом поч-вообразующих пород: в песчаных лесных почвах содержание минимально (соответственно 317, < 8 и 40-100 Бк/кг), в пойменных - максимально (соответственно 17-28, 33-37 и 490-600 Бк/кг). Вклад почвенных радионуклидов (137Cs, 226Ra, 232Th и 40K) в формирование мощности эквивалентной дозы гамма-излучения составляет от 37-62 % на лесных участках до 100 % на сельскохозяйственных пойменных участках, что позволяет определить вклад радионуклидов растительной компоненты. Максимальная интенсивность накопления 137Cs (на воздушно-сухую массу) выявлена в плодовых телах шляпочных грибов (Tf = 78 10-3м2/кг), щитовнике мужском (Tf = 49 10'3м2/кг) и зелёных мхах (Tf = 1-9 10-3м2/кг). На богатых по минеральному питанию почвах (пойма) и при близком залегании подстилающих глинистых пород (водораздел) - накопление 137Cs в растительности минимально (Tf < 1).

Ключевые слова: загрязнение; геосистема; почва; радионуклид; цезий; калий; радий; торий; накопление; мощность эквивалентной дозы.

Введение. Техногенное радиоактивное загрязнение, как фактор окружающей среды, определяет расширение перечня показателей экологического мониторинга, дополнительные требования к обеспечению безопасности человека и ограничение хозяйственной деятельности на радиаци-онно-загрязнённых территориях.

Особый научный и практический интерес вызывает изучение радиационной обстановки на территориях национальных и природных парков, предназначенных, с одной стороны, для развития регулируемого туризма и отдыха, а с другой - сохранения природных комплексов и осуществления экологического мониторинга.

© Гончаров Е. А., Булыгина Н. А., Васин С. Г., 2017.

Для цитирования: Гончаров Е. А., Булыгина Н. А., Васин С. Г. Радиоэкологические исследования ландшафтов национального парка «Смольный» // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2017. № 4 (36). С. 66-81. DOI: 10.15350/2306-2827.2017.4.66

Рис. 1. Плотность загрязнения 137Cs территории Мордовии по состоянию на 1995 г. [Атлас радиоактивного загрязнения Европейской части России, Белоруссии и Украины / Главный редактор Ю.А. Израэль. М.: ИГКЭ Росгидромета, Роскартография, 1998. URL: http://www.feerc.obninsk.org/Ru/Prod1.xml (дата обращения: 01.12.2017)]

В этом плане национальный парк «Смольный», входящий в настоящее время в состав ФГБУ «Заповедная Мордовия», представляет собой уникальный объект, созданный в 1995 году для сохранения особо ценных природных комплексов зоны хвойно-широколиственных лесов Республики Мордовия, имеющих особую экологическую, эстетическую ценность, и использования их в природоохранных, научных и рекреационных целях. При этом часть территории парка была расположена на участках, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС.

По данным Росгидромета, на 7 % территории Республики Мордовия сформи-

137

ровались поля загрязнении Cs с уровнями от 1 до 5 Ки/км2 (рис. 1).

При этом лесные участки по ряду причин (приуроченность к возвышенным формам рельефа, сравнительно низкое плодородие лесных почв, ограниченность применения реабилитационных мер) оказались наиболее восприимчивыми к радиоактивному загрязнению и в настоящее время остаются наиболее загрязнёнными.

С 2001 года радиоэкологические исследования на территории парка выполняются лабораторией радиационной экологии Поволжского государственного технологического университета.

Цель исследования - оценка распределения естественных и техногенных радионуклидов в почвах и связанных с ними уровней облучения человека в различных ландшафтных условиях национального парка «Смольный».

При этом ставились задачи:

- составить ландшафтную характеристику территории исследования;

- выполнить радиоэкологические исследования на ключевых участках, соответствующих основным геосистемам (ранга местности) территории исследования: установить распределение радионуклидов в почвенном профиле и накопление в растительности;

- выполнить пешеходную гамма-спектрометрическую съёмку вдоль ландшафтного профиля для оценки пространственного изменения радиационных параметров;

- оценить мощность дозы гамма-излучения и вклад в его формирование техногенных и терригенных радионуклидов в различных геосистемах.

Объекты и методика исследований. Объектом исследования являлись геосистемы НП «Смольный» в пределах функциональной зоны мониторинга природной среды в условиях радиоактивного загрязнения (рис. 2).

Особенностью ландшафтной дифференциации территории национального парка «Смольный» является хорошо выраженная склоновая смена природных территориальных комплексов от водораздельных пространств к пойме р. Алатырь (рис. 3).

Участок исследования является репрезентативным - на нём представлены

все основные геосистемы национального парка [1]:

- местность водно-ледниковой равнины (абсолютные высоты 150-180 м; лито-генная основа - водно-ледниковые пески; почвы - светло-серые и дерново-подзолистые песчаные, супесчаные; растительность - дубовые и дубово-липовые леса с вторичными мелколиственными насаждениями) - на рис. 3 обозначена индексом Б;

- местность аллювиально-водно-лед-никовой равнины (высоты 130-150 м; лито-генная основа - пески, подстилаемые пес-чано-глинистыми породами нижнемелового и юрского возрастов; почвы - подзолистые, дерново-слабо- и среднеподзолистые песчаные и супесчаные; растительность - смешанные леса с сосной, елью, липой, дубом) - на рис. 3 обозначена индексом В;

Рис. 2. Функциональное зонирование территории НП «Смольный» [1]

Условные обозначения

Рис. 3. Фрагмент ландшафтной карты [1] и плана лесонасаждений

- местность надпойменных террас (высоты 107-130 м; литогенная основа сложена преимущественно древнеаллю-виальными песками, имеющими мощность более 10 м; рельеф представлен дюнами и котловинами выдувания; на вершинах бугров (дюн) распространены боры беломошники на слабогумусированных песках, которые вниз по склону сменяются сосняками-зеленомошниками на дерново-слабоподзолистых почвах, а у их основания располагаются сосняки-долго-мошники на дерново-глеевых почвах) - на рис. 3 обозначена индексом Г;

- местности пойм на рис. 3 обозначены индексом Д.

На участке изначально сформировалось максимальное радиоактивное загрязнение на территории парка - по данным наземного поквартального обследования лесного фонда в 1994 году плотность загрязнения почвы 137Cs достигала 1,2 Ки/км2.

На первом этапе в среде МарШЪ разрабатывалась геоинформационная система (ГИС), включающая цифровую модель рельефа (ЦМР) и геологическую основу, которая позволила выделить геоморфологические и геологические особенности территории, определить направления ландшафтных профилей и ключевые участки (рис. 4) [2].

На втором этапе проводились исследования на ключевых участках и пеше-

ходная гамма-съёмка вдоль ландшафтного профиля: от водораздела до русла р. Алатырь. Для этого профиль разбивался на участки, соответствующие геосистемам ранга местности. При этом учитывались: элементы рельефа, характер растительности, тип хозяйственного использования. Дополнительно был заложен поперечный профиль для детализации участка с максимальным уровнем радиоактивного загрязнения.

На ключевых участках в пределах каждой местности проводился отбор проб почвы (с разделением на подстилку, слои 0-5, 5-10, 10-15, 15-20 см) и растительности. Отбор, пробоподготовка и измерения удельной активности радионуклидов

137^ 40^ 226та 232гр1

Cs, К, Ra, та на стационарном гамма-спектрометре МКС-01 А «Мульти-рад» выполнялись в лаборатории радиационной экологии ПГТУ с соблюдением требований, изложенных в методиках

[3, 4].

Вдоль профилей выполнялась пешеходная гамма-съёмка портативным спектрометром МКС-01 А «Мультирад» с GPS-привязкой и программным обеспечением «Прогресс-Навигатор» для определения вариации радиологических параметров: мощности эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД), удельной актив-

40 226 232

ности в почве К, Ra, ^ и плотности

137

поверхностного загрязнения Cs.

Рис. 4. Модель рельефа и геология территории исследования

По характеру распределения радионуклидов в почвенном профиле на ключевых участках оценивались поправочные коэффициенты к результатам полевых измерений портативным спектрометром по методике [5]. По итогам съёмки откорректированные данные экспортировались в разработанную ГИС, строились тематические карты, проводилась статистическая обработка в пределах выделенных геосистем.

Оценка вклада природных и техногенных радионуклидов в формирование дозы внешнего облучения человека осуществлялась с помощью дозовых коэффициентов для 40К 0,0417 нГр^кг/(Бгч), 22(Ъа 0,461 нГр^кг/(Бк^ч), 232та 0,604 нГр^кг/(Бк^ч) [6-8], для 137Cs 6 (мкЗв/год)/(кБк/м2)1.

Результаты и их обсуждение. Программа исследования ключевых участков состояла: в ландшафтной характеристике и определении радиологических параметров (плотность поверхностного загрязне-

137

ния почвы Cs; мощность эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД) на высоте 1 м; распределение удельной активности

137 40 226 232

радионуклидов Cs, К, Ra, ^ по почвенному профилю; удельная активность радионуклидов в листве (хвое) древесных видов, надземной фитомассе растений живого напочвенного покрова; удельная активность радионуклидов в плодовых телах шляпочных грибов). Ландшафтная характеристика и основные радиологические параметры ключевых участков приведены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика ключевых участков

Геосистемы (форма рельефа, ступень высот, растительность, почвы, геологическая основа) Индекс ключевого участка МЭД, мкЗв/ч Плотность загрязнения почвы 137Cs кБк/м2

Водораздельная равнина, 150-180 м, дубравы на светло-серых супесчаных почвах на флювиогляциальных отложениях днепровского горизонта Б 0,030 11,62

Пологий склон, 130-150 м, сосново-еловые леса с примесью липы и дуба на дерново-слабоподзолистых песчаных и супесчаных почвах на аллювиально-флювиогляциальных отложениях днепровского горизонта В 0,027 10,40

Надпойменная терраса, 115-130 м, сосняки на дерново-слабоподзолистых песчаных почвах на аллювиальных отложениях одинцовского и московского горизонтов Г2 0,050 19,32

Пойма ручья, луга и кустарники на современных аллювиальных отложениях Д2 0,063 18,12

Надпойменная терраса, 107-115 м, сосняки на дерново-слабоподзолистых, песчаных почвах на аллювиальных отложениях микулинского и калининского горизонтов:

- северо-западная часть Г1 СЗ 0,043 13,06

- центральная часть Г1 0,047 20,40

- юго-восточная часть Г1 ЮВ 0,076 35,82

Пойма р. Алатыря, 102-107 м, аллювиальные дерновые почвы на современных аллювиальных отложениях:

- западина, клён ясенелистный Д1 З 0,064 10,35

- сельскохозяйственные угодья (пашня) Д1 П 0,061 13,92

1 МР 2.6.1.0063-12. 2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Контроль доз облучения населения, проживающего в зоне наблюдения радиационного объекта, в условиях его нормальной эксплуатации и радиационной аварии. Методические рекомендации (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 06.06.2012) URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_131643/ (дата обращения: 01.10.2017).

В ходе изучения характера распределения техногенных и природных радионуклидов в верхнем 20 см слое почвы установлено (табл. 2), что почвы различаются по составу терригенных радионуклидов: лесные почвы водораздела, склонов и надпойменных террас обеднены 40К (содержание составляет 40-100 Бк/кг), 22^а (3-17 Бк/кг), 232та (< 8 Бк/кг), пой-

менные почвы существенно отличаются: содержание 40К составляет 490-600 Бк/кг, 22^а 17-28 Бк/кг, 232^ 33-37 Бк/кг. При этом распределение по глубине природных радионуклидов носит равномерный характер, за исключением 232Т^ который дискриминируется биотой и, следовательно, не накапливается в органогенном горизонте.

Таблица 2

Вертикальное распределение радионуклидов в почвах ключевых участков

Ключевой участок Слой Удельная активность, Бк/кг Запас радионуклидов в почвенном слое, в % от общего запаса в слое 0-20 см

Cs 226Ra 232Th 40K Cs 226Ra 232Th K

Б 0-5 291,70±30,40 10,92±2,77 <5,12 171,6±43,5 85,90 20,42 5,97 22,09

5-10 19,12±2,42 7,71±1,53 5,28±2,28 108,5±25,1 10,99 28,15 29,15 27,27

10-15 5,28±0,99 7,94±1,52 5,94±1,96 100,0±23,4 3,08 29,38 33,23 25,47

15-20 <0,59 4,73±1,13 4,49±1,84 78,4±19,4 0,04 22,05 31,65 25,16

В 0-5 222,00±23,20 9,83±2,33 <2,60 84,1±26,6 86,72 30,56 5,16 35,40

5-10 15,45±1,96 4,18±1,06 1,85±1,56 15,6±10,2 11,05 23,79 43,70 12,02

10-15 2,29±0,58 4,17±0,95 <2,22 21,2±9,7 1,93 27,93 24,46 19,22

15-20 0,45±0,43 3,28±1,03 <2,79 45,6±14,9 0,31 17,72 26,68 33,35

Г2 0-5 344,70±35,50 11,22±2,38 2,65±2,19 94,4±26,4 82,66 30,05 16,96 22,24

5-10 41,93±4,76 6,01±1,29 <2,46 66,7±18,2 14,77 23,64 9,03 23,08

10-15 5,21±1,03 4,77±1,19 4,21±1,73 71,1±18,2 2,09 21,35 45,04 28,00

15-20 1,12±0,50 5,17±1,15 2,51±1,28 62,8±17,3 0,48 24,96 28,97 26,68

Д2 0-5 618,10±64,60 25,60±5,33 11,31±7,28 363,3±89,2 48,06 13,46 4,02 10,82

5-10 237,80±25,20 21,16±3,67 27,71±6,30 378,2±74,5 42,38 25,50 22,55 25,81

10-15 28,76±3,54 16,78±2,76 29,95±5,30 297,0±56,0 7,72 30,47 36,73 30,54

15-20 4,97±0,95 12,26±2,04 21,79±3,84 232,5±43,0 1,83 30,57 36,70 32,83

Г1 СЗ 0-5 228,30±23,60 5,04±1,70 5,25±2,60 129,2±30,2 89,72 14,14 19,60 21,63

5-10 12,15±1,64 6,33±1,28 2,77±1,66 88,7±20,5 7,21 26,81 15,61 22,41

10-15 2,43±0,62 6,23±1,17 4,25±1,63 99,8±21,3 1,66 30,41 27,59 29,06

15-20 1,93±0,51 5,49±1,18 5,36±1,82 86,4±20,1 1,41 28,64 37,20 26,89

Г1 0-5 426,50±44,00 8,96±2,29 <2,55 95,5±28,4 84,74 23,91 0,00 28,20

5-10 31,77±3,66 6,49±1,31 <1,90 44,4±14,8 11,57 31,74 16,95 24,02

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10-15 6,90±1,08 3,92±0,96 1,87±1,27 32,2±11,0 3,04 23,20 56,42 21,09

15-20 1,44±0,49 3,48±0,91 <2,06 39,7±12,2 0,65 21,14 26,63 26,69

Г1 ЮВ 0-5 670,20±68,30 13,58±3,04 <3,56 105,4±27,6 88,54 33,04 7,76 23,20

5-10 33,92±3,90 5,97±1,25 2,64±1,65 70,2±18,6 7,06 22,90 23,06 24,37

10-15 14,78±1,88 4,32±1,03 3,44±1,55 63,3±15,9 3,61 19,41 35,20 25,74

15-20 2,99±0,77 5,04±1,05 3,05±1,40 60,3±15,2 0,79 24,65 33,98 26,69

Д1 З 0-5 123,40±13,30 21,26±3,46 32,83±6,10 547,8±95,4 50,25 22,07 20,71 23,12

5-10 63,02±7,11 24,24±3,56 36,13±5,38 554,9±95,3 28,59 28,04 25,39 26,10

10-15 31,70±4,05 20,52±3,12 33,37±5,12 492,2±85,2 16,30 26,89 26,57 26,23

15-20 9,57±1,66 17,74±2,99 34,72±5,11 465,9±82,0 4,86 22,99 27,34 24,55

Д1 П 0-5 56,07±6,56 22,51±3,24 36,26±5,46 595,0±101,0 20,81 18,45 18,98 19,81

5-10 62,60±7,30 27,99±4,11 37,08±5,53 597,0±107,0 32,29 31,88 26,97 27,62

10-15 60,11±7,01 23,77±3,78 37,73±5,96 593,0±105,0 33,53 29,28 29,68 29,67

15-20 26,80±3,66 18,51±3,15 34,67±5,39 512,0±92,2 13,37 20,39 24,38 22,90

137

Распределение Cs носит иной характер: в лесных почвах водораздела, его склонов и надпойменных террас 83-90 % радионуклидов содержится в верхнем 05 см слое почвы, что обусловлено атмосферным поступлением загрязнителя и активным вовлечением его в биологический круговорот (корневые системы растений, мицелий грибов, микроорганизмы, почвенные животные - надземная фито-масса - опад - подстилка и т. д.).

Цезий вследствие низкого содержания в почве своего химического аналога - калия - активно поглощается биотой, что препятствует его выносу в глубь почвенного профиля - на глубине 15-20 содержание Cs не превышает 1,5 % от запаса в почве. На пойменных участках цезий интенсивнее мигрирует в почвенном профиле: содержание в слое 0-5 см составляет 48-50 %, на глубине 15-20 см - 1,5-5 %.

Накопление радионукл]

Окультуренные пойменные почвы отличаются выровненным содержанием всех радионуклидов в пахотном горизонте.

На ключевых участках проводился анализ содержания радионуклидов в древесном и кустарниковом ярусах (по ассимилирующим органам, которые по установленным ранее функциональным зависимостям позволяют получить оценку содержания радионуклидов в других органах и тканях древесных растений [9, 10]) и живом напочвенном покрове (по видам-доминантам и видам-биоиндикаторам -мхи, папоротники, плодовые тела шляпочных грибов). Для характеристики интенсивности накопления определялся коэффициент перехода (Tf - transfer factor [11]), как отношение удельной активности радионуклида в воздушно-сухой растительной пробе (Бк/кг) к его содержанию в почве (Бк/м2) (табл. 3).

Таблица 3

ов в растениях и грибах

Ключевой участок Проба Удельная активность, Бк/кг Tf 137Cs, 10-3м2/кг

137Cs 226Ra 232Th 40K

Б Дуб черешчатый (листья) 8,2±3,1 6,5±3,2 <3,7 159,2±53,2 0,71

Клен остролистн. (листья) <1,5 4,1±2,5 <3,2 161,5±47,0 0,06

Осока волосистая <0,9 5,7±2,1 <3,8 525,8±96,9 0,04

В Сосна обыкнов. (хвоя) 26,6±5,0 11,7±4,3 <5,8 284,5±78,8 2,55

Дуб черешчатый (листья) 129,4±13,7 9,1±2,3 <2,1 41,3±18,8 12,44

Звездчатка ланцетолистн. 143,3±19,5 11,8±7,5 <13,8 1029,0±265,0 13,78

Г2 Сосна обыкнов. (хвоя) 20,7±3,3 3,3±2,1 <3,6 246,1±58,5 1,07

Вейник наземный 11,0±2,3 6,2±2,5 <6,1 191,5±46,8 0,57

Дикранум волнистый 177,2±20,7 10,7±3,9 <4,9 175,1±71,8 9,17

Белый гриб 1505,0±154,0 8,3±5,1 <5,4 658,0±147,0 77,90

Д2 Таволга вязолистная <1,5 4,3±1,4 <1,8 123,2±28,9 0,04

Осока Бр. 6,9±1,5 6,9±2,1 <2,5 144,6±38,1 0,38

Г1 СЗ Сосна обыкнов. (хвоя) 6,8±1,6 6,8±2,0 <2,0 82,5±28,6 0,52

Злаки Бр. 3,9±1,4 8,4±2,2 <2,3 167,2±42,0 0,30

Черника (листья) 3,7±3,8 10,1±5,5 <8,2 386,0±128,0 0,28

Дикранум волнист. 15,2±3,9 21,3±5,2 11,8±6,2 368,2±93,5 1,16

Г1 Сосна обыкнов. (хвоя) 49,2±6,5 7,4±2,9 <3,2 216,5±56,6 2,41

Бересклет бородавчатый <4,34 8,46±5 <8,64 643,0±157,0 0,16

Дикранум волнистый 117,2±13,3 12,3±3,9 <3,8 173,2±49,9 5,75

Польский гриб 1595,0±166,0 35,4±12,4 <11,8 1169,0±277,0 78,19

Г1 ЮВ Сосна обыкнов. (хвоя) 10,1±2,1 <2,5 <2,0 90,7±32,7 0,28

Малина (листья) 49,4±6,1 5,5±2,3 <2,5 238,2±55,3 1,38

Щитовник мужской 1760,0±178,0 28,5±5,6 <3,7 259,8±62,7 49,13

Злаки Бр. 32,1±4,1 6,5±2,0 <5,0 132,9±34,1 0,90

Плевроциум Шребера 141,7±16,1 11,9±3,9 <4,7 45,8±36,4 3,96

Дикранум волнистый 238,3±26,1 8,8±4,4 <5,5 <40,5 6,65

Д1 З Клен ясенелистн. (листья) <4,3 30,7±6,8 <6,9 553,0±136,0 0,21

Накопление радионуклидов в биологических объектах зависит от многих факторов: химических свойств и биофильно-сти радионуклидов, их концентрации в субстрате, горизонтальной и вертикальной неоднородности распределения радионуклидов, корней и мицелия в почве, систематической принадлежности и этапа онтогенеза организма, сезона года и метеорологических условий, почвенных свойств, формы рельефа, типа лесорасти-тельных условий [9, 10, 12]. Поэтому в рамках данного исследования можно отметить только тенденции, соответствующие результатам других исследователей:

- максимальная интенсивность накопления наблюдается в плодовых телах шляпочных грибов 137Cs = 78 10-3м2/кг); далее следует щитовник мужской (ГС 13^ = 49 10-3м2/кг) и зелёные мхи (ГС 13^ = 1-9 10-3м2/кг);

- максимальная интенсивность накоп-

137

ления Cs в древесных и покрытосеменных травянистых видах наблюдается на ключевом участке В пологого склона с сосново-еловыми лесами с примесью липы и дуба на дерново-слабоподзолистых песчаных и супесчаных почвах на аллю-виально-флювиогляциальных отложениях днепровского горизонта: у дуба черешча-того Tf = 12,4 10-3м2/кг, у сосны обыкновенной 2,6 10-3м2/кг, что в первую очередь связано с дефицитом калия (аналога цезия) в почвах этого участка, сформировавшихся на флювиогляциальных песках (см. табл. 2);

- на богатых по минеральному питанию почвах (пойма) и при близком залегании подстилающих глинистых пород (водораздел) - накопление 137Cs в растительности минимально (Tf < 1);

- накопление природных радионуклидов зависит от их содержания в почве и систематической принадлежности организмов, при этом 232^ дискриминируется растениями и грибами.

Сравнение полученных данных с результатами исследований лаборатории

радиационной экологии ПГТУ в 20012005 гг. показывает, что произошло снижение уровня загрязнения мохового покрова в 1,4-1,5 раза, хвои сосны - 1,6-2,2 раза, листвы дуба - в 3-4 раза [13].

Факторы, определяющие радиационную обстановку территории, можно сгруппировать на природные (геологическое строение, физико-географическое положение, атмосферные процессы) и связанные с хозяйственной деятельностью человека (использование радиоактивных веществ, деятельность предприятий ядерного топливного цикла, перераспределение и концентрирование природных радионуклидов и др.). Пространственное распределение природных терригенных радионуклидов в основном связано с геологическим строением местности, в частности с почвообразующими породами. Для техногенных радиоактивных атмосферных выпадений характерна изначально высокая пространственная неоднородность загрязнения, что на макроуровне связано с удалённостью от источника выброса и метеорологическими условиями выпадения, а на микроуровне - с характером растительного покрова и микрорельефом [9, 10]. Для изучения пространственной неоднородности распределения техногенных и терригенных гамма-излучающих радионуклидов применяются программно-приборные комплексы гамма-съёмки территории in situ [2, 5, 14] с использованием ГИС-технологий.

Для оценки пространственного изменения радиационных параметров была выполнена пешеходная гамма-спектрометрическая съёмка вдоль ландшафтных профилей, с учётом распределения радионуклидов в почвенном профиле на ключевых участках оценивались поправочные коэффициенты и проводилась корректировка результатов полевых измерений, далее проводилась статистическая обработка данных в пределах выделенных геосистем и в ГИС строились тематические карты (рис. 5, 6).

Рис. 5. Изменение вдоль профилей содержания Cs в почве и МЭД на высоте 1 м

Рис. 6. Изменение вдоль профилей содержания П,

226Ra, 40К

Результаты статистической обработки приведены в табл. 4. Анализ изменения радиологических параметров вдоль ландшафтного профиля позволяет сделать следующие выводы:

- гамма-фон характеризуется в пределах выделенных геосистем как однородный: коэффициент вариации мощности дозы составляет 6-16 %;

- средние значения МЭД изменяются от 0,02 на водоразделе до 0,06 мкЗв/ч в пойме (за счёт терригенных радионуклидов) и участках техногенных аномалий

(по 137Cs); при этом следует учитывать, что спектрометр МКС-01 А «Мультирад» обладает минимальным нулевым фоном (0,004 мкЗв/ч), что позволяет однозначно связывать значения мощности дозы с уровнем содержания радионуклидов в почве и растительности (при использовании газоразрядных счётчиков, чувствительных к космогенному излучению, уровни МЭД будут выше на 0,02-0,08 мкЗв/ч);

- МЭД соответствует нормам радиационной безопасности;

Таблица 4

Результаты статистической обработки

Геосистема Радиологические параметры Статистические показатели

x ±m min max s V, %

Б МЭД, мкЗв/ч 0,024 0,000 0,017 0,038 0,003 11

13'Cs, Бк/м2 6127,8 72,4 3343,1 10776,9 1274,6 21

226Ra, Бк/кг 6,0 0,1 0,3 11,7 2,3 38

232Th, Бк/кг 6,0 0,2 0,1 18,5 3,0 50

40K, Бк/кг 105,1 2,7 1,3 249,0 47,6 45

Б Летний выгон скота МЭД, мкЗв/ч 0,063 0,001 0,053 0,069 0,005 8

13Cs, Бк/м2 26483,6 631,2 19507,7 30161,5 2960,4 11

226Ra, Бк/кг 9,0 0,5 4,1 12,7 2,5 28

232Th, Бк/кг 3,8 0,4 0,3 8,4 2,1 54

40K, Бк/кг 4,4 2,5 0,0 38,0 11,6 265

В МЭД, мкЗв/ч 0,026 0,000 0,014 0,034 0,003 11

13Cs, Бк/м2 6810,2 72,1 2922,3 10753,8 1474,7 22

226Ra, Бк/кг 6,8 0,1 0,1 14,0 2,6 39

232Th, Бк/кг 1,3 0,0 0,1 3,9 0,6 48

40K, Бк/кг 76,8 1,9 0,3 206,4 39,8 52

Г2 МЭД, мкЗв/ч 0,045 0,000 0,030 0,056 0,005 11

13Cs, Бк/м2 15592,0 249,6 8134,5 20959,1 3235,1 21

226Ra, Бк/кг 8,7 0,2 0,9 18,9 3,1 36

232Th, Бк/кг 1,0 0,0 0,0 2,1 0,4 45

40K, Бк/кг 100,5 4,1 1,2 242,4 53,0 53

Д2 МЭД, мкЗв/ч 0,055 0,000 0,041 0,068 0,006 11

13Cs, Бк/м2 13534,0 263,5 8181,2 22282,6 3593,5 27

226Ra, Бк/кг 18,7 0,4 3,5 30,8 5,1 27

232Th, Бк/кг 20,3 0,4 8,5 33,0 5,4 27

40K, Бк/кг 222,0 5,4 55,9 393,7 74,0 33

Г1 СЗ МЭД, мкЗв/ч 0,029 0,000 0,021 0,037 0,003 11

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13Cs, Бк/м2 6546,8 120,6 2249,7 10157,9 1921,8 29

226Ra, Бк/кг 8,1 0,1 0,1 14,1 2,1 26

232Th, Бк/кг 1,2 0,0 0,2 2,4 0,5 39

40K, Бк/кг 177,2 3,1 82,6 316,4 49,1 28

Г1 МЭД, мкЗв/ч 0,042 0,000 0,030 0,051 0,004 10

13Cs, Бк/м2 12723,7 98,0 8608,2 17771,9 1716,3 13

226Ra, Бк/кг 7,1 0,2 0,3 18,4 3,0 42

232Th, Бк/кг 1,1 0,0 0,0 2,8 0,5 51

40K, Бк/кг 86,9 2,5 0,4 255,3 44,0 51

Г1 ЮВ МЭД, мкЗв/ч 0,059 0,001 0,040 0,090 0,010 18

13Cs, Бк/м2 22722,4 449,0 14713,5 42222,2 6040,6 27

226Ra, Бк/кг 6,7 0,2 0,1 14,0 2,6 39

232Th, Бк/кг 1,1 0,0 0,0 1,9 0,4 35

40K, Бк/кг 60,8 2,6 0,9 190,9 35,3 58

Д1 З МЭД, мкЗв/ч 0,062 0,001 0,057 0,067 0,003 6

13Cs, Бк/м2 9072,1 479,1 6892,8 10659,4 1514,9 17

226Ra, Бк/кг 23,5 2,0 15,3 37,5 6,2 27

232Th, Бк/кг 33,9 2,0 25,7 42,0 6,3 19

40K, Бк/кг 573,5 23,7 496,8 725,3 75,1 13

Д1 П МЭД, мкЗв/ч 0,050 0,001 0,033 0,060 0,008 16

13Cs, Бк/м2 11238,4 412,8 3503,6 20218,2 3550,7 32

226Ra, Бк/кг 23,7 0,6 10,8 33,6 5,0 21

232Th, Бк/кг 26,8 0,8 9,7 39,0 6,6 25

40K, Бк/кг 397,1 13,9 116,5 632,6 119,3 30

Примечание: x - среднее; ±m - ошибка среднего; min - минимальное; max - максимальное значение; s - среднее квадратичное отклонение; V - коэффициент вариации.

- коэффициент вариации значений поверхностной плотности загрязнения поч-

137

вы Сб в пределах выделенных геосистем составляет 11-32 %, что соответствует ранее опубликованным данным для лесных территорий [9, 10]; при этом максимальная пространственная неоднородность наблюдается на первой надпойменной террасе (сложный микро- и мезорельеф, влияние крон деревьев на участке Г1 ЮВ на распределение осадков в момент радиоактивных выпадений), а также в пойме из-за чередования обрабатываемых и необрабатываемых участков);

- средние уровни техногенного загрязнения геосистем изменяются от 6,16,8 кБк/м2 на водоразделе, его склоне и в северо-западной части первой надпойменной террасы, в пойме и на надпойменных террасах загрязнение уже составляет 11,2-15,6 кБк/м2 и достигает максимума 22,7 кБк/м2 (на локальных участках до 42,2 кБк/м или 1,14 Ки/км2) на юго-восточной окраине первой надпойменной террасы;

- рисунок загрязнения сформировался весной 1986 года - дожди прошли в пойме р. Алатыря, уступы террас и стена леса спровоцировали увеличение интенсивности радиоактивных осадков2 (рис. 7); впоследствии при обработке сельскохозяйственных угодий загрязнение было ниве-

лировано, в то же время на лесных участках и территории с. Гуляево, расположенного в пойме р. Алатыря к югу от парка, в почвах сохраняется повышенное содержание 137Сб до 3,5 Ки/км2;

- выявлена локальная техногенная

137

аномалия Сб на границе геосистем Б и В, что связано с сельскохозяйственным использованием участка в прошлом (летний выгон скота) - средний уровень составил 26,5 кБк/м2;

- пространственное распределение терригенных радионуклидов соответствует геологическому строению местности и минералогическому составу почвообра-зующих пород: на водоразделе, его склоне и надпойменных террасах удельная ак-

226™ 232ти 40т^

тивность Ка, Тп и К в почве минимальна и составляет соответственно 6-12, 1-6, 60-171 Бк/кг, коэффициент вариации 20-60 %; в почвах поймы р. Алатыря с увеличением глинистой фракции существенно возрастает содержание природных радионуклидов: 226Яа 18-24, 232ТЬ 2034 и 40К 400-570 Бк/кг.

По данным (табл. 4) и с применением соответствующих дозовых коэффициентов [6-8] был оценен вклад техногенных и терригенных радионуклидов в формирование мощности дозы гамма-излучения (МЭД) на высоте 1 м от поверхности почвы для выделенных геосистем (табл. 5).

Рис. 7. Зависимость уровня загрязнения почвы Cs от высоты местности

Данные по радиоактивному загрязнению территории населённых пунктов Российской Федерации цезием-137, стронцием-90 и плутонием-239+240 / Под редакцией С.М. Вакуловского, подготовил В.Н. Яхрюшин. Обнинск: ФГБУ «НПО «Тайфун», 2017. URL: http://www.typhoon.obninsk.ru/up-load/medialibrary/e38/ezheg_rzrf_2017.pdf (дата обращения: 01.10.2017).

Таблица 5

Вклад почвенных радионуклидов в формирование мощности дозы гамма-излучения

Геосистема МЭД на высоте 1 м, мкЗв/ч Вклад в формирование мощности дозы гамма-излучения радионуклидов, содержащихся в почве

Cs Ra Th 40K Сумма

мкЗв/ч % мкЗв/ч % мкЗв/ч % мкЗв/ч % %

Б 0,024 0,004 17,4 0,003 11,4 0,004 14,9 0,004 18,1 61,8

Б Летний выгон скота 0,063 0,018 28,8 0,004 6,6 0,002 3,7 0,000 0,3 39,4

В 0,026 0,005 17,9 0,003 12,0 0,001 3,1 0,003 12,3 45,3

Г2 0,045 0,011 23,8 0,004 8,9 0,001 1,4 0,004 9,3 43,4

Д2 0,055 0,009 16,8 0,009 15,6 0,012 22,3 0,009 16,8 71,5

Г1 СЗ 0,029 0,004 15,6 0,004 13,0 0,001 2,5 0,007 25,6 56,6

Г1 0,042 0,009 21,0 0,003 7,8 0,001 1,5 0,004 8,7 39,1

Г1 ЮВ 0,059 0,016 26,3 0,003 5,2 0,001 1,1 0,003 4,3 36,9

Д1 З 0,062 0,006 10,0 0,011 17,3 0,020 32,7 0,024 38,3 98,3

Д1 П 0,050 0,008 15,3 0,011 21,7 0,016 32,2 0,017 33,0 102,3

Мощность дозы гамма-излучения на высоте 1 м, измеренная портативным гамма-спектрометром МКС 01 А «Муль-тирад» (с исключением космического излучения), формируется за счёт радионуклидов, распределённых в почве и в растительности, при этом вклад техногенного 137Cs составляет от 10 до 29 % (минимум в пойме, максимум на участках техногенных аномалий), вклад природных радионуклидов максимален на пойменных участках: 22(Ъа 15-22 %, 232^ 22-33 %, 40К 17-38 % и минимален на песчаных лесных почвах. На пойменных участках Д1 эти четыре радионуклида определяют МЭД практически на 100 % (с учётом неопределенности измерения 10 %). На пойменном участке Д2 суммарный вклад составляет 72 %, на лесных участках - 3745 %, при увеличении содержания калия в лесных почвах значения увеличиваются до 57-62 %. Это позволяет предположить, что остальной вклад вносят радионуклиды, распределённые в растительности (главным образом в древесном ярусе).

Заключение. Мониторинговые исследования имеют важное научное и практическое значение, особенно на территориях, используемых для развития регулируемого туризма и отдыха людей. На момент первоначальных наземных исследований территория западного кластера

Национального парка «Смольный» относилась к зоне радиоактивного загрязнения со льготным социально-экономическим статусом. Многолетние радиоэкологические исследования показывают, что на фоне снижения уровня загрязнения геосистем техногенным 137Cs (в основном за счёт радиоактивного распада) сохраняются и выявляются локальные участки с относительно высокими уровнями загрязнения (более 37 кБк/м2, или 1 Ки/км2), что делает актуальным необходимость регулирования рекреационной деятельности, сбора пищевых лесных ресурсов и лекарственных растений на территории парка для обеспечения требований радиационной безопасности.

В работе был применён ландшафтный подход, что позволило определить ключевые участки, соответствующие основным геосистемам (ранга местности), направления ландшафтных профилей, дать характеристику и выявить особенности радиоэкологических параметров геосистем изученной территории.

При изучении вертикального распределения радионуклидов в почвенном профиле на ключевых участках установлено:

- лесные почвы водораздела, его склонов и надпойменных террас обеднены 40К (40-100 Бк/кг), 22^а (3-17 Бк/кг) и 232^ (< 8 Бк/кг), пойменные почвы,

напротив, отличаются повышенной удельной активностью 40К (490-600 Бк/кг), 226Яа (17-28 Бк/кг), 232ТЬ (33-37 Бк/кг), что связано с увеличением содержания глинистой фракции; распределение по глубине природных радионуклидов носит равномерный характер, за исключением 232Тп, который дискриминируется биотой и не накапливается в органогенном горизонте;

137

- 83-90 % Сб в лесных почвах водораздела, его склонов и надпойменных террас содержится в верхнем 0-5 см почвенном слое, на глубине 15-20 см его содержание не превышает 1,5 % от общего запаса в почве; на пойменных участках радиоцезий интенсивнее мигрирует вглубь: содержание в слое 0-5 см составляет 4850 %, на глубине 15-20 см - 1,5-5 %;

- средние уровни поверхностного за-

137

грязнения почв Сб изменяются от 6,16,8 кБк/м2 на водоразделе, его склоне и в северо-западной части первой надпойменной террасы, в пойме и на надпойменных террасах загрязнение составляет 11,2-15,6 кБк/м2 и достигает максимума 22,7 кБк/м2 на юго-восточной окраине первой надпойменной террасы;

- окультуренные пойменные почвы отличаются выровненным содержанием всех радионуклидов в пахотном горизонте.

В ходе анализа накопления радионуклидов в биологических объектах выявлено:

- максимальная интенсивность накопления 137СБ наблюдается в плодовых телах шляпочных грибов (Т£=78 10-3м2/кг), щитовнике мужском (Т£=49 10-3м2/кг) и зелёных мхах (Т£=1-9 10-3м2/кг);

- на богатых по минеральному питанию почвах (пойма) и при близком залегании подстилающих глинистых пород

(водораздел) - накопление 137Сб в растительности минимально (Tf < 1).

Анализ данных гамма-спектрометрической съёмки вдоль ландшафтных профилей и оценка вклада радионуклидов в формирование мощности эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД) в различных геосистемах позволили сделать следующие выводы:

- гамма-фон в пределах выделенных геосистем характеризуется как однородный;

- средние значения МЭД изменяются от 0,02 на водоразделе до 0,06 мкЗв/ч в пойме и участках техногенных аномалий

137

СБ и соответствуют нормам радиационной безопасности;

- в пойме р. Алатырь вклад в МЭД

137 226

почвенных радионуклидов ( Сб, Яа, 232ТЬ и 40К) составляет 100 %; на лесных участках - 37-62 %, что позволяет выделить вклад радионуклидов, распределённых в растительности (главным образом, в древесном ярусе);

- основное влияние на горизонтальное распределение 137Сб оказал рельеф и характер подстилающей поверхности в момент выпадения радиоактивных осадков весной 1986 года, что привело к повышенному загрязнению юго-восточной части кластера национального парка, где сохраняются аномалии до 42,2 кБк/м2;

- вариация значений поверхностной

137

плотности загрязнения почвы СБ в пределах выделенных геосистем составляет 11-32 %;

- пространственное распределение тер-ригенных радионуклидов зависит от геологического строения местности и минералогического состава почвообразующих пород.

Список литературы

1. Географический атлас Республики Мордовия / редкол.: А.А. Ямашкин, С.М. Вдовин, Н.П. Макар-кин и др. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2012. 204 с.

2. Landscape-biogeochemical factors of transformation of the Cs-137 contamination field in the Bryansk region / V.G. Linnik, I.V. Mironenko,

N.I. Volkova et al // Geochemistry International. 2017. Vol. 55. Iss. 10. P. 887-901.

3. Методика выполнения гамма-спектрометрических измерений активности радионуклидов в пробах почвы и растительных материалов. М.: Рослесхоз, 1994. 16 с.

4. Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением «Прогресс». Менделеево: ГНМЦ «ВНИИФТРИ», 2003. 30 с.

5. Гончаров Е.А., Васин С.Г., Татарников А.М. Применение портативных спектрометров для оценки плотности загрязнения 137Cs лесных территорий // Журнал «АНРИ». 2012. № 4. С. 45-50.

6. Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. 1993 Report to the General Assembly, withannexes. N. Y.: United Nations, 1993. 922 p.

7. Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. 2000 Report to the General Assembly, with annexes. Vol. 1. Sources. N. Y.: United Nations, 2000. 655 p.

8. Переволоцкий А.Н., Переволоцкая Т.В. О содержании 40K, 226Ra и 232Th в лесных почвах Республики Беларусь // Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Том 54. № 2. С. 193-200.

9. Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Klyashtorin A.L. Biogeochemical migration of technogenic radio-

nuclides in forest ecosystems. Moscow.: Nauka, 2001. 235 p.

10. Переволоцкий А.Н. Распределение 137Cs и 90Sr в лесных биогеоценозах. Гомель: РНИУП «Институт радиологии», 2006. 255 с.

11. Переволоцкая Т.В., Переволоцкий А.Н. Оценка содержания 137Cs глобального и чернобыльского происхождения в лесных почвах и некоторых видах съедобных грибов // Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Том 54. № 2. С. 201-208.

12. Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Klyash-torin A.L. The fate of Cs-137 in forest soils of Russian Federation and Ukraine contaminated due to the Chernobyl accident // Journal of Geochemical Exploration. 2014. Vol. 142. P. 75-81.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13. Радиоэкологическая обстановка в лесных биогеоценозах ГНП «Смольный» (Республика Мордовия) / О.В. Малюта, В.В. Ядаров, Д.Е. Кона-ков и др. // Научные труды государственного природного заповедника «Присурский». Чебоксары: КЛИО, 2006. Т.13. Ч. 1. С.83-86.

14. Baezaa A., Corbacho J.A. In situ determination of low-level concentrations of 137Cs in soils // Applied Radiation and Isotopes. 2010. Vol. 68, Iss. 45. P. 812-815.

Статья поступила в редакцию 04.10.17.

Информация об авторах

ГОНЧАРОВ Евгений Алексеевич - кандидат сельскохозяйственных наук, научный руководитель лаборатории радиационной экологии, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - природопользование, радиоэкология, геохимия окружающей среды. Автор 100 публикаций.

БУЛЫГИНА Наталья Алексеевна - старший преподаватель кафедры экологии, почвоведения и природопользования, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - природопользование, радиоэкология. Автор 10 публикаций.

ВАСИН Сергей Геннадьевич - аспирант, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - радиоэкология. Автор 30 публикаций.

UDC 504.064.2

DOI: 10.15350/2306-2827.2017.4.66

RADIOECOLOGICAL RESEARCH OF LANDSCAPES IN THE NATIONAL PARK «SMOLNY»

E. A. Goncharov, N. A. Bulygina, S. G. Vasin Volga State University of Technology, 3, Lenin Square, Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation E-mail: [email protected]

Keywords: pollution; geosystem; soil; radionuclide; caesium; potassium; radium; thorium; accumulation; equivalent dose rate.

ABSTRACT

A study of radiation level in the recreational areas is of scientific and practical interest. For this reason, the goal of the paper is to assess the distribution of radionuclides 137Cs, 226Ra, 232Th and 40K and to calculate the irradiation level in the major types of locality of western cluster in the national park "Smolny". In such a case, the following tasks were to be solved: to carry out radio ecological studies on the index plots and along the landscape profiles; to determine the vertical and horizontal distribution of radionuclides in soil cover and to define the intensity of accumulation in vegetation; to calculate the rate and the structure of gamma-radiation intensity in the considered geosystems. The study was carried out on the basis of a landscape approach using field and laboratory methods of gamma-ray spectrometry. Results. It was determined that the level of surface contamination of soil with 137Cs varied within 6.1-6.8 kBq /m2 in the ridge and its slopes, 11,2-15,6 kBq /m2 - in the bottom-land, and up to 22.7 kBq /m2 - in the terrace above flood-plain in south-eastern outskirts of first terrace rising above the floodplain of the cluster. At that, the

137 137 137

content of Cs in the upper 0-5 cm layer of forest soils is 83-90 % Cs, but the content of Cs in floodplain soil is 48-50 %. The terrain and the nature of geological substrate in the moment of radiological fallout in spring-1986 had a major impact on the horizontal distribution of 137Cs. Volume activity of terrigenous radionuclides 226Ra, 232Th and 40K in the soils is determined with the mineral composition of parent rock materials: it is minimum in the sandy forest soils (thus, it is 3-17, less than 8 and 40-100 Bq/kg), maximum - in the floodplain soils (thus, it is 17-28, 33-37 and 490-600 Bq /kg). Distribution of terrigenous radionuclides in depth is of steady rate, except for 232Th, which is recognized with biota and is not accumulated in the organic horizon. Gamma background in the considered geosystems meets the norms of radiation security. Contribution of soil nuclides (137Cs, 226Ra, 232Th and 40K) in formation of the equivalent dose rate of gamma radiation is 37-62 % in forest plots, up to 100 % - in the agricultural bottomland plot, thence, it is possible to define the contribution of radionuclides in vegetation. Maximum intensity of accumulation of137Cs (for air-dry weight) is revealed in fruit bodies of mushrooms (Tf = 78 10'3m2/kg),

3 2 3 2 137

male shield fern (Tf = 49 10'm /kg) and true mosses (Tf = 1-9 10'm /kg). Accumulation of Cs in vegetation is minimum (Tf < 1) in rich in mineral nutrition soils (river basin soil) and in close deposit of underlying mudrock (ridge).

REFERENCES

1. Yamashkin A.A., Vdovin S.M., Makarkin N.P., et al. Geograficheskiy Atlas Respubliki Mordoviya [Geographic Atlas of the Republic of Mordovia]. Saransk: Izdatelstvo Mordov.un-ta, 2012. 204 p.

2. Linnik V.G., Mironenko I.V., Volkova N.I. et al. Landscape-biogeochemical factors of transformation of the Cs-137 contamination field in the Bryansk region. Geochemistry International. 2017. Vol. 55. Iss. 10. P. 887-901.

3. Metodika vypolneniya gamma-spektro-metricheskikh izmereniy aktivnosti radionuklidov v

probakh pochvy i rastitelnykh materialov [A Methodology for Gamma-Spectrometric Measurement of Radionuclide Activity in Soil and Vegetation]. Mos-cow:Rosleskhoz, 1994. 16 p.

4. Metodika izmereniya aktivnosti radionuklidov s ispolzovaniem stsintillyatsionnogo gamma-spektrometra s programmnym obespecheniem «Progress» [A Method of Measuring the Activity of Radionuclides Using a Scintillation Gamma Spectrometer with "Progress" Software]. Mendeleevo: GNMTS "VNIIFTRI", 2003. 30 p.

5. Goncharov E.A., Vasin S.G., Tatarnikov A.M. Primenenie portativnykh spektrometrov dlya otsenki plotnosti zagryazneniya 137Cs lesnykh territoriy [Portable Spectrometers Use to Estimate Caesium Deposition in Forests]. Zhurnal «ANRI» [Journal «ANRI»]. No 4. 2012. P. 45-50.

6. Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. 1993 Report to the General Assembly, withannexes. N. Y.: United Nations, 1993. 922 p.

7. Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. 2000 Report to the General Assembly, with annexes. Vol. 1. Sources. N. Y.: United Nations, 2000. 655 p.

8. Perevolotskiy A.N., Perevolotskaya T.V. O soderzhanii 40K, 226Ra i 232Th v lesnykh pochvakh Respubliki Belarus [On the Contents of 40K, 226Ra and 232Th in Forest Soils of the Republic of Belarus]. Radi-atsionnaya biologiya. Radioecologiya. [Radiation Biology. Radioecology]. 2014. Vol. 54. No 2. P. 193-200.

9. Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Klyash-torin A.L. Biogeochemical migration of technogenic radionuclides in forest ecosystems. Moscow. : Nauka, 2001. 235 p.

10. Perevolotskiy A.N. Raspredelenie 137Cs i 90Sr v lesnykh biogeotsenozakh [Distribution of 137Cs and

90Sr in Forest Ecosystems]. Gomel: RNIUP "Institut radioekologii", 2006. 255 p.

11. Perevolotskaya T.V., Perevolotskiy A.N. Otsenka soderzhaniya 137Cs globalnogo i cherno-bylskogo proishozhdeniya v lesnykh pochvakh i nekotorykh vidakh sedobnykh gribov [Assessment of the Content of 137Cs of the Global and Chernobyl Origin in Forest Soils and Some Types of Edible Fungi]. Radi-atsionnaya biologiya. Radioecologiya. [Radiation Biology. Radioecology]. 2014. Vol. 54, No 2. P. 201-208.

12. Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Klyash-torin A.L. The fate of Cs-137 in forest soils of Russian Federation and Ukraine contaminated due to the Chernobyl accident. Journal of Geochemical Exploration. 2014. Vol. 142. P. 75-81.

13. Maluta O.V., Yadarov V.V., Konakov D.E., et al. Radioekologicheskaya obstanovka v lesnykh biogeotsenozakh GNP «Smolnyy» (Respublika Mor-doviya) [Radioecological Situation in Forest Biogeo-coenoses of the Smolny National Park (Republic of Mordovia)]. Nauchnyye trudy gosudarstvennogo pri-rodnogo zapovednika «Prisurskiy» [Scientific Papers of State Nature Reserve "Prisurskiy"]. Cheboksary: KLIO, 2006. Vol. 13. P.1. P.83-86.

14. Baezaa A., Corbacho J.A. In situ determination of low-level concentrations of 137Cs in soils. Applied Radiation and Isotopes. 2010. Vol. 68, Iss. 4-5. P. 812-815.

The article was received 04.10.17.

For eitation: Goncharov E. A., Bulygina N. A., Vasin S. G. Radioecological Research of Landscapes in the National Park «Smolny». Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management. 2017. No 4(36). Pp. 66-81. DOI: 10.15350/2306-2827.2017.4.66

Information about the authors

GONCHAROV Evgeniy Alexeyevich - Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of Radiation Ecology, Volga State University of Technology. Research interests - nature management, radioecology, geochemistry of environment. The author of 100 publications.

BULYGINA Natalia Alexeyevna - Senior teacher at the Chair of Ecology, Pedology and Nature Management, Volga State University of Technology. Research interests - nature management, radioecology. The author of 10 publications.

VASIN Sergey Gennadyevich - Postgraduate Student, Volga State University of Technology. Research interests - radioecology. The author of 30 publications.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.