Спросить
Войти
ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ДРтот. СЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
№ 6 2014
УДК. 631.41
ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 137СЭ В ПОЧВАХ МАЛЫХ ВОДОСБОРОВ
Кловская Юлия Михайловна
аспирант Торшин Сергей Порфирьевич
д-р биол. наук
Российский государственный аграрный университет Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева
Москва
аи^ог@аргюг1-]оигпа!. ги
Аннотация. В статье представлены результаты расчета выноса -переотложения чернобыльского 1370э по методу условного эталона для балочного водосбора. Полученные данные свидетельствуют о протекании современных эрозионно-аккумулятивных процессов, а так же дают возможность установить направленность латеральных процессов внутри малого водосбора.
REDISTRIBUTION 137CS IN SOILS SMALL CATCHMENTS
Klovskaya Yuliya Mihailovna
post-graduate student
Torshin Sergey Porfirievich
doctor of biological sciences
Russian State Agrarian University -Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow
Abstract. In the article discussed results calculation of the removal - redeposition Chernobyl 137Cs method of conditional standard for beam watershed. The findings suggest that the flow of modern erosion and accumulation processes, as well as provide an opportunity to establish the direction of lateral processes within small catchment.
Появление в окружающей среде радионуклида техногенного происхождения 137Cs преимущественно связано с испытанием ядерного оружия и авариями на объектах ядерного топливного цикла [3, с. 88]. Масштабное загрязнение земель радионуклидами, в том числе и 137Cs, на территории России обусловлено последствиями Чернобыльской катастрофы. По данным Роскомгидромета (1996) 13^ загрязнены 15 областей нашей страны суммарной площадью 6194 га из которых 3373 га приходится на сельскохозяйственные угодья [5, с. 236].
К числу загрязненных относится Курская область. После Чернобыльской катастрофы плотность загрязнения почв 137Cs составила 37185 кБк/м2 (1-5 Ки/км2) на площади 1220 км2 (4,1 % от общей площади области), для остальной территории области характерны уровни загрязнения в диапазоне 3,7-37 кБк/м2 (0,1-1 Ки/км2) [6, с. 7].
После формирования поле радиоактивного загрязнения начинает «жить» в ландшафте и изменяться не только под воздействием радиоактивного распада. К настоящему времени первичная конфигурация этих полей в значительной мере изменилась в результате действия процессов вертикального и горизонтального перераспределения 137Cs за счет различных факторов [1, с. 188]. Особенно ясно это прослеживается в пределах малых водосборов. Поскольку последние, как правило, имеют четкие природные границы и замкнутый едино направленный поток веществ [5, с. 7]. Высокая прочность закрепления 137Cs в почве затрудняет миграцию в нижележащие слои почвы с почвенным раствором. Основной запас выпавших на земную поверхность радионуклидов, находится в самых верхних слоях - обычно в пределах 5-10 см от поверхности на необрабатываемой почве (естественные сенокосы, пастбища и др. угодья) [4, с. 40]. Из этого следует, что присутствие 137Cs на глубине более чем 20 см в профиле непахотных почв связано с биологическими факторами, например, поступление изотопа с корневыми выделениями растений. Различные варианты вертикального распределения также возможны, при смыве почвенного материала со склонов и отложении в нижних частях элементов рельефа [2, с. 129].
При восстановлении картины первоначального радиоактивного загрязнения территории и выявления современны эрозионно-аккумулятивных процессов используется метод условного эталона.
В настоящей статье представлены данные полученные при использовании данного метода. В качестве малого водосбора для проведения исследований была выбрана балка Широкий Лог. Площадь исследуемого водосбора составляет 3 км2. Почвенный покров склонов водосбора и балки представлен черноземами выщелоченными на лёссовидном
суглинке различной степени смытости, днище балки - лугово-черноземной почвой.
Вдоль оси балки (по днищу от вершины до устья) была заложена трансекта, в точках которой отобраны послойно (через каждые 5 см) почвенные образцы до глубины 40 см. Образцы условного эталона отбирались на водоразделе, на участке где почва находится в естественном сложении. Значения величин удельной активности почвенных слоев условного эталона принимаются за 100%. Исходя из этого, рассчитывается процентное содержание 137Cs в почвенных слоях различных точек днища балки.
Измерения активности почвенных образцов проводилось на гамма-спектрометре Wizard 2480 со следующими характеристиками: время измерений одной пробы - 6000 с, чувствительность определения 0,06-0,09 Бк.
Таблица 1
Распределение 137Сб по глубине почвы (0-40 см) в ряде точек вдоль оси балки
Точка отбора проб Слой почвы, см Уд. активность (a5) послойно Бк/кг тср , г Плотность d, г/см3 Загрязнение послойно s, кБк/м2 Загрязн. сверх фона s, кБк/м2 Загрязн. в пересчёте на Ки/км2
«Услов- 15 - 20 38,1 ± 0,4 26,15 1,14 2,17 0,18
ный эта- 20 - 25 35,4 ± 1,2 25,03 1,09 1,93 0,0
лон» на 25 - 30 35,6 ± 0,9 25,86 1,12 1,99 0,0
водо- 30 - 35 35,1 ± 0,6 26,29 1,14 2,00 0,0
разделе 35 - 40 35,2 ± 0,5 26,08 1,13 1,99 0,0
По оси 5 - 10 49,3 ± 1,4 23,58 1,03 2,54 0,55 0,015
балки, 10 - 15 44,3 ± 1,5 23,22 1,01 2,24 0,25
ближе к 15 - 20 40,6 ± 0,6 25,26 1,10 2,23 0,25
вершине 20 - 25 39,1 ± 0,9 25,07 1,09 2,13 0,0
Продолжение таблицы 1
Точка от- Слой Уд.активность тср , г Плот- Загрязне- Загрязн. Загрязн.
бора почвы, (а5) послойно ность Ь, ние по- сверх в перепроб см Бк/кг г/см3 слойно э, фона э, счёте на
кБк/м2 кБк/м2 Ки/км2
Средн. 5 - 10 40.9 ± 0.2 24,19 1,05 2,15 0,31 0,008
часть 10 - 15 41.9 ± 1.0 24,51 1,07 2,24 0,41 0,011
балки, 15 - 20 37.1 ± 0.1 23,58 1.03 1,91 0,07
днище 20 - 25 35.0 ± 0.3 24,50 1,07 1,87 0,0
в т.ч. глобальный 1370э 14,72 0,40
загрязнение. послечернобыльское 1,10 0,03
Средн. 5 - 10 56,0 ± 0,7 25,24 1,10 3,08 1,18 0,032
часть 10 - 15 50,2 ± 0,4 25,84 1,12 2,81 0,91 0,025
балки, 15 - 20 41,6 ± 0,7 25,67 1,12 2,33 0,43 0,012
днище 20 - 25 33,0 ± 0,9 25,75 1,12 1,85 0,0
в т.ч. глобальный 1370э 15,20 0,41
загр. послечернобыльское 2,98 0,08
Результаты исследования представлены в таблице 1. Средняя величина удельной активности почвенных проб условного эталона в слое 0-5 см заметно выше (64,5 ± 0,6 Бк/кг) таковых для всех точек днища (204, 205, 206). В целом же, распределение изотопа по профилю почвы в точке «условный эталон» подчиняется закономерности распределения для почв с ненарушенным сложением. Большая часть 1370э сосредоточена в слоях 0-5 и 5-10 см, затем наблюдается равномерное уменьшение удельной активности с глубиной (рис. 1). Для остальных точек днища балки (204, 205, 206) результаты так же представлены в виде диаграммы (рис. 2, 3, 4).
Вертикальное распределение 1370э в почве в точке 204, расположенной ближе к вершине балки характеризуется таким же равномерным уменьшением средней удельной активности с глубиной, что и в почве с
ненарушенным сложением. Большие удельные активности и запас изотопа сосредоточены в верхних слоях 0-5 и 5-10 см.
Рис. 1.
Вертикальное распределение 137Сб для точки «условный эталон»
Рис. 2.
Вертикальное распределение 137Сб для точки 204
Рис. 3.
Вертикальное распределение 137Сб для точки 205
Рис. 4.
Вертикальное распределение 137Сб для точки 206
Несколько иная картина наблюдается для вертикального распределения в средней части балки (точка 205). Цезиевый пик удельной активности приходится на слой 10-15 см. В слое 0-5 и 5-10 см величины удельной активности практически одинаковы 40,4±1,3 и 40,9±0,2 Бк/кг соответственно. Далее наблюдается равномерное уменьшение изотопа с глубиной.
Вертикальное распределение 1370э в точке 206 отличается пиком изотопа в слое 5-10 (56,0 ± 0,7 Бк/кг). В слое 0-5 см величина средней удельной активности меньше (47,8 ± 0,6 Бк/кг), затем также наблюдается уменьшение величин удельной активности с глубиной.
В таблице 2 представлены результаты расчета выноса - переотложения чернобыльского 1370э по методу условного эталона для точек вдоль оси балки.
Средние удельные активности почвенных образцов водораздела приняты за 100 %, относительно их величин рассчитаны проценты выноса-переотложения почвенного материала с сорбированным 1370э.
В днище балки ближе к вершине по отношению к эталонной почве происходит вынос 1370э, наибольший в слое 5-10 см. В средней части балки (точка 205), по-видимому, также вынос, но меньший, чем в точке 204. В устье балки (точка 206) наблюдается увеличение удельной активности по всем анализируемым слоям почвы по сравнению с эталоном.
Таблица 2
Оценка выноса - переотложения 137Сб в ряде точек вдоль оси балки
Номера точек пробо-отбора Точки по оси балки Се чернобыльского происхождения, кБк/м2, (в скобках - % от эталонной почвы) по слоям почвы, см
эталон На водоразделе 1,46 (100) 0,79 (100) 2,57 (100) 2,52 (100)
Выводы
В целом, полученные результаты свидетельствуют о протекании эрозионно-аккумулятивных процессов, а также дают возможность установить направленность латеральных процессов. В данном случае установлена следующая направленность латерального переноса почвенного материала в исследуемом профиле (вдоль оси балки) - «днище в вершине балки - днище в середине балки - днище в устье балки».
Список использованных источников
