ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН Том 3, № 2, 2007, стр. 52-56
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 546.02
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
© 2007 г» Г.И. Панюшкина1, В.Я. Нагалевский1
Рассмотрено распределение радиоактивных полей (гамма-фона) на территории Краснодарского края; обнаружены природные изотопы (40К, 238U, 232Th) на разных глубинах залегания в почвах, значения концентраций изотопов (%) меняются от почв степных до лесных в пределах (0,4-4,5) • 10-6 для урана, (2,5-11,7) • 10"6 для тория, (4,2-8,5) • 1(Н для калия. Проведен корреляционный анализ распределения гамма-фона с геоэкологическими параметрами Краснодарского края. Изучена способность растений горных и степных районов Краснодарского края поглощать и усваивать естественную радиоактивность, ее накопление и перераспределение в почвенном покрове, вынос из почв и возможное поступление в организм человека и животных.
Радиационная обстановка Краснодарского края в основном формируется под влиянием космического излучения, естественных радионуклидов (ЕРН) (калия-40, геохронологического распределения урана-238, тория-232 и продуктов их распада).
Из анализа радиоэкологических карт [1] следует, что естественный радиационный фон 6~-8 мкр/ч характерен для большей части территории Краснодарского края; отмечаются лишь редкие, небольшие по площади, участки мощностью дозы (МД) гамма-излучения до 10 мкр/ч. В некоторых районах восточной и южной части края наблюдается увеличение площадей с МД гамма-излучения более 10 мкр/ч, а на территории Республики Адыгея, в горных областях, а также по побережью Чёрного моря от Дагомыса до границ с Абхазией (р. Псоу) до 20-25 мкр/ч, что объясняется в основном характером горных образований, слагающих тот или иной район Краснодарского края.
Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал по содержанию ЕРН в почвенно-растительном покрове Краснодарского края носит фрагментный характер: генетические типы пород и почв вообще не охарактеризованы по содержанию радионуклидов, не установлены какие-либо закономерности распределения ЕНР в растениях.
Цель и задачи работы - выявление содержания естественных радионуклидов в объектах биосферы Краснодарского края. Реализация
! Кубанский государственный университет, Краснодар.
этой цели потребовала решения следующих задач: выявление региональной дифференциро-ванности по содержанию ЕРН в породах, почвах и растениях; установление форм нахождения радионуклидов в основных типах почв с учетом гидротермических и ландшафтно-геохимических характеристик; установление некоторых закономерностей распределения ЕРН в системе почва - растение; оценка состояния территорий по результатам измерений накопления радионуклидов в экосистемах с целью прогноза аномальных явлений.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Район исследований и расположение подземных наблюдательных пунктов описаны в [1]; в общей сложности было обследовано 69 пунктов на территории Кубани и Республики Адыгея. Полевые исследования (маршрутные экспедиции) проводили в летние месяцы. Почвенные разрезы закладывали по всему профилю до поч-вообразующих пород, из которых отбирали пробы по генетическим горизонтам. На радиохимический анализ отбирали те виды растений, которые наиболее полно отражали условия местообитания - доминанты и эдификаторы растительных ассоциаций; все образцы высушивали до воздушно-сухого состояния и озоляли при температуре не выше 450 °С.
Число анализированных проб пород, почв и растений на один пункт наблюдения (объем выборки) превышало 10 единиц, анализ одной
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ
53
пробы проводили 3-5 раз с целью полумения статистически достоверных данных. Валовое содержание 238и и 23ГП1 определяли гамма-спектро-метром по методике [1, 2], химический анализ проводили по методике, изложенной в [3], подвижные формы радионуклидов определяли по схеме, описанной в [4]. Статистическая обработка полученных данных осуществлялась по специально разработанной программе, позволяющей во времени рассматривать изменение полей распределения радионуклидов и определять корреляционные связи с другими параметрами [1,2],
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Как показывают результаты радиохимического анализа образцов горных пород (табл. 1), валовое содержание радионуклидов согласуется
с таковыми для горных пород Большого Кавказа: сопоставление наших данных и ранее полученных результатов [4] свидетельствует о том, что по направлению от Баку к Краснодарскому краю содержание тория в породах возрастает, а содержание урана снижается. Близость геохимических свойств урана и тория в глубинных условиях образования и кристаллизации магм обусловливает их совместную миграцию, а нарушение радиоактивного равновесия обусловлено более высоким содержанием тория в большинстве пород.
Определение ЕРН на реперных участках территории Краснодарского края показало, что значения концентраций изотопов меняются от степных до лесных почв в пределах (0,4-4,5) ■ 10-*% для урана, (2,5-11,7) • 10*% для тория, (4,2-8,5) • 1(Г*% для калия. Сравнение результатов пробоотбора (табл. 1,2) показало, что
Таблица 1. Содержание (активность) урана, тория и калия в образцах горных пород на территории
Краснодарского края
Образец, № Активность, Бк/г Содержание
40К Ка(и) 232тъ 40К, % Яа<и),х 1 (Н% 232ТЬ, х ю-Ч
1 0,385 <0,001 0,045 1,31 <0,01 6,83
2 0,241 0,013 0,022 0,92 1,55 3,33
3 0,160 0,046 0,012 0,84 3,74 1,83
4 0,547 < 0,001 0,034 1,72 0,01 5,06
5 0,362 0,022 0,026 1,35 2,34 3,83
6 0,417 0,002 0,039 1,47 1,17 5,79
7 0,400 0,012 0,022 1,37 1,48 3,24
8 0,343 <0,001 0,031 1,14 0,20 4,60
9 0,421 < 0,001 0,026 1,28 <0,01 3,97
10 0,311 0,022 0,011 1,10 1,87 1,59
Примечание. Образец № 1 - мергели, отобран в районе Новороссийска; № 2 - песчаник, пос. Новый; № 3 — мергели, пос. Дербентский; № 4 - базальт, Азишская пещера; № 5 - сталактит, Азишская пещера; № 6 - глина, майкопская серия, глубина 1700 м; №7-9- изверженная порода, вулкан Шуго; № 10- пирит, район Горячего Ключа.
Таблица 2. Валовое содержание урана и тория в некоторых почвах Краснодарского края
Типы почв Изотоп (X) Хер - кИ% V, % 232ть/238и
Аллювиально-луговые 238и ! 232ТЬ 1,62 5,60 56,3 36,2 3,5
Серые лесные 238 у 232ТЬ 0,84 7,30 44,1 71,1 8,5
Горно-луговые черноземовидные 238и 232ть 0,96 5,12 50,0 51,8 5,3
Чернозем обыкновенный 238и 232хь 1,25 4,35 29,3 36,5 3,4
Примечание. Агрохимические показатели почв приведены в [3]; реперные участки агроэкологического мониторинга некоторых земель Краснодарского края-в [1].
54
Г.И. ПАНЮШКИНА, В.Я. НАГАЛЕВСКИЙ
Таблица 3. Коэффициенты корреляции между содержанием радионуклидов (урана и тория) в почвах
и физико-химическими характеристиками почв
Параметры Серые лесные Горно-луговые черноземо-видные Алл ювиал ьно-луговые
238у 232Th 238и 232Th 238 у 232Th
Гумус, % 0,75 -0,71 0,49 -0,61 0,51 -0,66
Саобм, мг-экв/г 0,85 нет 0,75 нет 0,01 нет
Mgo6M, мг-экв/г 0,59 нет 0,50 нет 0,55 нет
СаС03, % 0,67 нет 0,41 нет 0,73 нет
Таблица 4. Содержание урана и тория (X • 10"*%) в золе растений Западного Предкавказья
Вид растений 238и 232Th 232Th/238u
Типчак 0,30/(0,10-0,9) 0,60/(0,2-1,3) 1,7
Манжетка кавказская 0,29/(0,05-0,9) 0,74/(0,3-1,7) 2,6
Камнеломка рыхлая 0,60/(0,59-0,8) 1,16/(0,5-1,8) 1,8
Чемерица Лобелия 0,10/(0,05-0,2) 0,48/(0,3-0,8) 3,6
Первоцвет Рупрехта, крупночашечковый 0,29/(0,1-0,4) 0,48/(0,1-0,9) 1,7
Рододендрон кавказский 0,30/(0,10-0,6) 0,56/(0,2-1,3) 2,2
Можжевельник казацкий 0,48/(0,10-1,4) 0,63/(0,3-1,2) 1,2
Дриада кавказская 0,30/(0,20-0,5) 0,65/(0,3-1,1) 2,2
Примечание. В числителе - средние значения, в знаменателе - пределы колебания.
полученные ранее [1] данные аэрогаммасъемки не всегда соответствуют точечным значениям: наблюдается достаточно сильное расхождение в концентрации (до одного порядка, в основном для калия). Расхождение в значениях концентрации калия можно объяснить его относительно низкой энергией излучения, поглощающейся толщей атмосферы при аэросъемке.
Концентрации урана и тория в изученных нами почвах (табл. 2) следует отнести как к категории "слабопониженные", так и к категории "нормальные средние"; тип и свойства почвы влияют на коэффициент вариации (г\ %) содержания радионуклида; на накопление радионуклидов в почвах оказывают влияние также и почвообразовательные процессы, что, как известно из [4], характеризуется отношением 232ТЬ/238и.
Установлена прямая корреляция валовых форм урана с гумусом, обратная с рН, а также слабая корреляция с обменным кальцием и магнием (табл. 3), что согласуется с данными, полученными ранее в [2, 4].
Колебания содержания ЕРН в гумусовом слое (горизонт 0-20 см) почв, по-видимому, обусловлены разным типом подстилающих материнских пород, особенностями климатических условий (горные и равнинные территории).
Было изучено также поглощение радионуклидов следующими растениями: типчак Festuca vale-siaca, манжетка кавказская Alchimiila caucasica, первоцвет Рупрехта, крупночашечковый Primula Ruprechtii, P. macrorocalyx, камнеломка можжеве-лолистная, моховидная, усатая, килеватая S. carti-laginea, S. juniper ifolia, 5. mochata, S. flagellaris, S. carinata, чемерица Лобелия Veratrum Lobelianum, рододендрон кавказский Rhododendron caucasicum, дриада кавказская Dryas caucasica, можжевельник казацкий Juniperus depressa, J. Sabina.
Результаты содержания 238U и 2327h в различных видах растений приведены в табл. 4.
По усредненным данным наибольшее содержание урана и тория наблюдается в камнеломке рыхлой, наименьшее - в чемерице Лобелия. Однако значения между максимальным и минимальным содержанием радионуклида в растениях значительно превосходят таковые в почвах. Как оказалось, содержание радионуклида в растениях находится в сильной зависимости от места их сбора: различие между средним содержанием 238U и 232Th в одних и тех же растениях, собранных на разных участках, может достигать 5 и более раз.
Содержание урана в растениях для различных районов Западного Предкавказья колеблется от 3 • 1(Н до 3,5 • 1 (Н% (на сухое вещество).
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
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.