РАДИОНУКЛИДЫ
УДК 574::539.1.04:58.051:621.039.8:581.526.42:582.28
О СОДЕРЖАНИИ 40К, 22^ И 2321Ь В ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
© 2014 г. А. Н. Переволоцкий*, Т. В. Переволоцкая
Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, Гомель, Республика Беларусь
Исследована удельная активность 40К, 232ТЬ и 226Яа в лесных почвах эдафотопов (А2-В2-С2-Д2). При повышении плодородия почвы от А2 к Д2 удельная активность 40К в 0—20 см корнеобитаемом слое почвы возрастает с 275 ± 6.9 до 499 ± 11 Бк/кг, 232ТЬ - с 11.8 ± 0.5 до 17.1 ± 1.1 Бк/кг, 226Яа - с 19.2 ± 0.8 до 27.9 ± 1.5 Бк/кг. Расчетная мощность поглощенной дозы у-излучения, обусловленная 40К, 232ТЬ и 226Яа, на высоте 1 м возрастает от А2 к Д2 с 27.5 ± 0.5 до 44.1 ± 1.1 нГр/ч.
Естественные радионуклиды, удельная активность, почва, мощность поглощенной дозы, эдафотоп, 40К, 226Яа, 232ТЬ.
БОТ: 10.7868/8086980311402009Х
Изучению закономерностей распределения естественных радионуклидов в почвах посвящено большое количество исследований, обзор которых приводится в отчетах НКДАР ООН [1—4]. Так, в отчете за 2008 г. [4] отмечено, что средняя удельная активность 40К в почвах мира составила 400 ± 24 Бк/кг (при типичном диапазоне значений 140-850 Бк/кг), 238U - 35 ± 4 Бк/кг (16160 Бк/кг), 226Ra - 35 ± 4 Бк/кг (17-60 Бк/кг) и 232Th - 30 ± 3 Бк/кг (11-64 Бк/кг). Варьирование значений удельной активности указанных выше естественных радионуклидов определяется различными подстилающими породами, климатическими условиями и особенностями процессов почвообразования (прежде всего, наличием уран-содержащих минералов и приуроченностью к горным и предгорным районам) [1, 3, 5].
На территории бывшего СССР удельная активность 226Ra изменялась в 100 раз, а 232Th - в 400, а наиболее типичным диапазоном удельных активностей для дерново-подзолистых почв Восточно-Европейской равнины по содержанию 226Ra являлся 10-40 Бк/кг, 232Th - ~11 Бк/кг, 40К -~350 Бк/кг, что подтверждалось данными многочисленных исследований 50-80-х годов прошлого века, обзор и анализ которых был выполнен Алексахиным Р.М. с соавт. [5]. При этом было показано, что одним из важнейших факторов, от которого содержание естественных радионуклидов
* Адресат для корреспонденции: Республика Беларусь, 246654 Гомель, ул. Советская, 104, Учреждение образования Гомельский госуниверситет им. Ф. Скорины, биологический факультет; тел.: (375-0232) 57-11-15; e-mail: forest rad@mail.ru.
в почвах находится в прямой зависимости, является гранулометрический состав почвы [6-10].
Однако несмотря на достаточно большой объем исследований, приведенную информацию сложно считать исчерпывающей и полной, поскольку не менее 70% почв на территории бывшего СССР в конце 1980-х гг. оставались неисследованными [5]. Также в малой степени оказались исследованными лесные насаждения, данные по которым носили преимущественно эпизодический характер и не учитывали лесотипологиче-ский аспект. Последнее обстоятельство имеет особое значение, поскольку лесные биогеоценозы произрастают на почвах различного гранулометрического состава (от песчаных до глинистых) и степени увлажнения (от сухих до болот), т.е. в различных эдафических условиях. В лесохозяй-ственной практике эдафические условия роста насаждений определяются при лесоустроительных работах и отражаются в специальном показателе — типе условий местопроизрастания или типе лесорастительных условий (эдафотопе) [11, 12].
Вполне логично предположить, что различия в гранулометрических и агрохимических характеристиках почв лесных насаждений различных типов условий местопроизрастания [11—14] оказывают влияние на содержание в них естественных радионуклидов.
Целью настоящего исследования было изучение содержания 40К, 226Яа и 232ТЬ в лесных почвах различных типов условий местопроизрастания лесных насаждений и обусловленные ими вели-
Таблица 1. Количество пробных площадей в различных эдафотопах
Квартал Эдафотоп Всего
А2 А4 В2 В3 С2 С3 С4 Д2
61 23 - - - 1 - 4 - 28
27 14 - 17 1 4 - - - 36
11 8 2 14 - - - 3 - 27
90 - - - 1 13 1 1 15 31
Всего 45 2 31 2 18 1 8 15 122
чины мощностей поглощенной дозы у-излучения на высоте 1 м над поверхностью почвы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Исследования содержания естественных радионуклидов в лесных почвах были проведены в Де-ряжненском лесничестве Костюковичского опытного лесхоза Могилевского ПЛХО. Леса данного лесничества относятся к Беседскому ле-сорастительному району Оршано-Могилевского геоботанического округа подзоны дубово-темно-хвойных лесов [13].
Было исследовано четыре лесных квартала. На этапе камеральных работ рассчитывали среднюю площадь выдела лесного квартала как частное от деления площади квартала на число выделов. Как правило, средняя площадь выдела составляла от 2 до 3 га. Для каждого выдела определяли количество отбираемых почвенных проб: если площадь выдела была не более средней — планировали к отбору одну пробу, при превышении площади в 2 раза — две пробы почвы и т.д.
На этапе полевых работ в каждом выделе лесных кварталов закладывались временные пробные площади. В их пределах проводили оценку соответствия типов условий местопроизрастания заявленным в лесотаксационном описании лесничества в соответствии с общепринятыми методиками [12] (табл. 1). Как следует из приведенных данных, практически все пробные площади (109 из 122) относились к свежему гигротопу, доля остальных была мала, по этой причине исследования были проведены в разрезе различного плодородия почв в свежем гигротопе. При этом наиболее распространенным типом условий местопроизрастания является А2, к которому относится 35% всех обследованных пробных площадей, несколько меньше В2--25%, а также С2 и
Д2 — примерно по 15%.
В эдафотопах А2 произрастали, как правило, чистые и смешанные сосновые насаждения с примесью березы до 30% 1—11 классов бонитета,
чернично-, вересково- и бруснично-мшистых ассоциаций мшистого типа леса на дерново-подзолистых рыхлопесчаных свежих почвах, подстилаемых песками рыхлыми.
Эдафотопы В2 представлены, в основном, чистыми и смешанными сосновыми насаждениями с примесью березы до 20% I класса бонитета мшисто-орляковой ассоциации на дерново-подзолистых связно-песчаных свежих почвах, подстилаемых супесями.
Следует отметить, что вышеназванные типы условий местопроизрастания являются наиболее типичными для природно-климатических условий Республики Беларусь [15].
Эдафотопы С2 в исследованных кварталах характеризовались наиболее широким спектром чистых и смешанных хвойных и лиственных насаждений. Сосняки I класса имели примесь березы, осины и дуба до 30% и относились к лещино-во-кисличной ассоциации. В еловых насаждениях мшисто-орляковой и чернично-орляковой ассоциаций примесь лиственных пород (березы и дуба) достигала 40%. Несколько выделов березовых насаждений кисличного типа леса являлись производными от сосняков и относились к мшисто-кисличной ассоциации и имели примесь из сосны до 30%. Типичными почвами для данного типа условий местопроизрастания были дерново-подзолистые супесчаные свежие почвы, подстилаемые супесями.
В эдафотопах Д2 произрастали чистые и смешанные еловые и дубовые насаждения лещино-во-, осиново- и снытево-кисличных ассоциаций с примесью березы, осины, сосны и клена до 20%. Типичные почвы данного эдафотопа — дерново-подзолистые супесчаные свежие почвы, подстилаемые суглинками с прослойками глины.
Выполнение всех полевых работ осуществляли в соответствии с общепринятыми в лесной радиоэкологии методиками [16]. В пределах пробной площади проводили отбор проб почвы вместе с лесной подстилкой посредством почвенного бура диаметром 4 см на глубину 20 см из четырех точек.
Таблица 2. Результаты статистической обработки данных об удельной активности естественных радионуклидов и мощности поглощенной дозы у-излучения на высоте 1 м над поверхностью почвы
Эдафотопы Число пробных площадей Среднее арифметическое Стандартное отклонение Стандартная ошибка Коэффициент вариации, % Точность опыта, %
Удельная активность 40К, Бк/кг
А2 45 275 46.6 6.9 16.9 2.53
В2 31 346 53.9 9.7 15.6 2.80
С2 18 427 63.5 15.0 14.9 3.50
Д2 15 499 44.2 11.4 8.9 2.29
По всем эдафотопам 109 351 95.0 9.1 27.1 2.59
Удельная активность 232Th, Бк/кг
А2 45 11.8 3.20 0.48 27.1 4.05
В2 31 13.9 3.70 0.66 26.5 4.76
С2 18 15.2 4.52 1.07 29.7 7.00
Д2 15 17.1 4.10 1.06 23.9 6.18
По всем эдафотопам 109 13.7 4.11 0.39 30.0 2.87
Удельная активность 226Ra, Бк/кг
А2 45 19.2 5.64 0.84 29.35 4.38
В2 31 22.9 5.89 1.06 25.69 4.61
С2 18 26.1 7.30 1.72 28.03 6.61
Д2 15 27.9 5.82 1.50 20.85 5.38
По всем эдафотопам 109 22.6 6.79 0.65 30.07 2.88
Мощность поглощенной дозы у-излучения на высоте 1 м над поверхностью почвы, нГр/ч
А2 45 27.5 3.22 0.48 11.7 1.75
В2 31 33.4 3.88 0.70 11.6 2.08
С2 18 39.1 5.62 1.32 14.4 3.39
Д2 15 44.1 4.23 1.09 9.6 2.48
По всем эдафотопам 109 33.4 7.18 0.69 21.5 2.06
В лаборатории из почвы извлекали корни, высушивали до воздушно-сухого состояния, упаковывали в измерительные сосуды (емкостью 1 л) и герметизировали. По истечении 3 нед после установления радиоактивного равновесия продуктов распада радона проводили у-спектрометрический анализ на у-спектрометре "Прогресс" со сцин-тилляционным блоком детектирования (ООО НПП "Доза", Российская Федерация) [17]. Минимально детектируемая удельная активность 137сб составляла 3 Бк/кг, 226Яа - 7 , 2321ь - 8, ^К -40 Бк/кг при измерении в геометрии сосуда Ма-ринелли емкостью 1 л. Относительная погрешность измерений составляла <30%.
Статистическую обработку данных (расчет среднего арифметического, стандартного отклонения, стандартной ошибки, коэффициента вариации и точности опыта) проводили методом описательной статистики (табл. 2) [18]. Определение влияния эдафических факторов на содержание естественных радионуклидов в лесной
почве с расчетом значений /-критерия Фишера и его уровня значимости проводили методом одно-факторного дисперсионного анализа (табл. 3). Сравнение удельной активности естественных радионуклидов в почвах различных эдафотопов проведено с помощью двухвыборочного ¿-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.