научная статья по теме МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ НА ТЕРРИТОРИИ ПОДЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ) Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства

Текст научной статьи на тему «МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ НА ТЕРРИТОРИИ ПОДЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)»

Контроль окружающей среды

УДК 546.841.631.438:581.5(470.1)

МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ НА ТЕРРИТОРИИ ПОДЗЕМНОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)

П.И. Собакин, А.П. Чевычелов, И.В. Молчанова

Приведены данные об уровне содержания l37Gs и ^Sr в почвенном покрове и представителях флоры в зоне воздействия аварийного подземного ядерного взрыва. Показано, что в настоящее время радиоэкологическая обстановка на исследованной территории остается неблагоприятной.

Начиная с 1965 г. на территории бывшего СССР была реализована обширная программа по использованию ядерных взрывов в народном хозяйстве. В ходе выполнения этой программы, для глубинного сейсмического зондирования земной коры, летом 1978 г. в нижней части правого водораздельного склона р. Марха (левый приток р. Вилюй) в 40 км к востоку от п. Айхал на территории Якутской АССР был произведен подземный ядерный взрыв (ПЯВ) под кодовым названием "Кратон-3". Ядерный заряд мощностью в 22 кг, заложенный на глубине 577 м, из-за плохой герметизации скважины выбросил на поверхность земли и в атмосферу радиоактивные продукты взрыва, превратив в "мертвую" зону массив леса площадью около 100 га [1]. С 1990 г. на загрязненных участках работали специалисты ПГО "Якутскгеология", Санэпиднадзора, Якутгидромета, Института биологии СО РАН и других проектных и научно-исследовательских организаций. Выявлены значительные загрязнения почвенно-растительного покрова 137Cs, 90Sr, 60Со и 239'240Ри [2—4]. Государственная комиссия, изучившая материалы радиоэкологических исследований, классифицировала данный ПЯВ как радиационную аварию [5].

Цель настоящей работы состояла в оценке современных уровней содержания и особенностей распределения ,37Cs и 90Sr в почвенно-расти-тельном покрове зоны, попавшей под воздействие ПЯВ "Кратон-3".

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Радиоэкологические исследования проводили в 2001 г. на трех ключевых участках. Первый участок охватывал узкую высокую пойму р. Марха. Здесь под злаково-разнотравной растительностью на супесчано-гли-нистых отложениях реки формируются аллювиальные светло-гумусовые почвы. Второй и третий участки были расположены на склоне (крутизна 2—3°) и вершине водораздела. Почвенный покров на этих участках представлен дерново-карбонатными выщелоченными, типичными и дерново-карбонатными деструктивными почвами. На водоразделе ключевые участки находились в зоне "мертвого" леса, погибшего в результате взрыва. Здесь, кроме погибших лиственниц, встречаются живые кусты березы тощей и курильского чая, а в травяном покрове, представленном различными видами осок, мхов и лишайников, преобладает иван-чай. Почвооб-разующими породами на этих участках являются элювио-делювий доломитов и известняков. Общая длина геохимического сопряжения от высокой поймы реки до плакоров водораздела составляла примерно 2 км. При отборе проб проводили полное морфологическое описание исследуемых типов почв. Из разрезов отбор почвенных образцов вели слоями мощностью 1—4 см до глубины 50 см с учетом площади и границ генетических горизонтов. Вблизи почвенных разрезов отбирали пробы различных видов растений. Отобранные образцы почв и растений высушивали до воздушно-сухого состояния, после чего растительные пробы озоляли, а поч-

венные образцы растирали. Содержание 137Сз определяли с использованием многоканального анализатора АМА03-Ф2 со сцинтилляционным детектором NaJ (Т1) при ошибке счета не более 30 %, а Бг90 — радиохимическим методом по дочернему 90У, радиометрию которого проводили на малофоновой установке УМФ-1500 с торцовым счетчиком СБТ-13 и ошибкой счета не более 10 %. Химический анализ почв (рН водной суспензии, потеря при прокаливании, гумус, обменные основания Са2+ и С02 карбонатов и гранулометрический состав) проводили с использованием" стандартных методик, принятых в почвоведении [6].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследуемые почвы геохимического сопряжения характеризуются нейтральными и щелочными значениями рН водной вытяжки, а также тяжелым гранулометрическим составом (табл. 1). Содержание гумуса и мощность гумусовых горизонтов на подтиповом уровне значительно раз-

Таблица 1

Физико-химические свойства почв объекта "Кратон-3"

Горизонт

Глубина, см

рН водный

Гумус, %

Обменные катионы, мг экв/100 г почвы Фракции, %; размер, мм

Са*2 Н' Сумма <0,001 <0,01

СОг карбонатов, %

Аллювиальная светло-гумусовая

Ас! 0—2 7,7 23,8

АСа 2—5 7,7 5,9 29,2 5,2 0,2 34,4 15,9 32,9 4,1

АВ Са 5—11 7,8 13,1 23,4 5,8 0,2 29,2 18,9 38,3 5,2

ВС Са 11—16 7,7 6,0 32,8 4,2 0,2 33,8 20,0 38,9 5,4

С Сар 20—30 7,8 1,2 37,5 2,4 — 39,9 25,1 55,1 6,1

Дерново-карбонатная выщелоченная

А

В Са ВС Сар СД Сар

ВСа ВСа ВС Са ВС Сар СД Сар

2—8 8—18 18—28 35—45

0-4 4—8 8—12 12—25 25—40

7,9 7,6 7,5 7,5

7,9 8,0 7,9 8,3 8,1

24,1 7,9 7,0 0,4

61,2 30,2

28.4

35.5

13,8 6,4

7.4

8.5

0,2 0,1 0,1

75,0 36,6 35,8 44,0

Дерново-карбонатная деструктивная

3.3

3.4 3,0 2,4 1,8

21,0 26,0 19,0 22,0 25,0

9,0 7,0 5,0 6,0 9,0

0,4 0,2 0,2 0,4 0,2

30,4 33,2 24,2 28,4 34,2

8,6 17,6

22,6 29,9

20,5 21,3 26,8 30,3 29,2

30,5

37.0 44,4

64.1

31.2 32,9 36,8

21.3

20.4

Дерново-карбонатная типичная

1,6 3,6 5,0

59,5 60,5 67,9

49.0

47.1

АВ Са 1—4 7,6 5,6 29,4 3,6 0,1 33,0 22,6 52,4 5,6

ВС Са 4—7 7,5 0,4 14,4 5,8 0,1 20,2 27,8 65,6 7,2

ВС Са 7—11 7,3 0,1 11,2 9,6 0,2 20,8 31,3 66,5 9,0

ВС Сар 11—17 7,7 — 12,3 9,8 — 22,1 31,7 70,5 10,1

СД Сар 17—28 7,6 — 12,8 10,5 — 23,3 32,4 72,9 12,1

Примечание. Значение показателя не определено.

личается и характеризуется, как правило, резко убывающим профильным распределением. Максимальное содержание органического вещества (24,1 %) отмечается в дерново-карбонатной выщелоченной почве. В аллювиальной почве наряду с поверхностным гумусовым горизонтом отмечается второй максимум содержания органического вещества в погребенном горизонте, приуроченном к глубине 5—11 см. Эти почвы также характеризуются облегченным, легко-, и среднесуглинистым грануломе-

трическим составом. Почвенно-поглощающий комплекс (ППК) исследованных почв полностью (на 98—99 %) насыщен обменными основаниями, среди которых абсолютно преобладает Са+2, а на долю обменного Н+ приходится, как правило, менее 1 % от суммы обменных оснований. Для всех почв характерно присутствие свободных карбонатов. В дерново-карбонатной деструктивной почве их содержание составляет 47,1— 67,9 %.

Естественный радиационный фон за пределами зоны влияния ядерного взрыва изменяется в пределах 4 —7 мкр/ч [2]. В зоне его воздействия мощность гамма-излучения на поверхности почвы изменяется от 11 до 200 мкр/ч, что в 2—25 раза выше, чем естественный фон (табл. 2).

Таблица 2

Плотность загрязнения 50-сантиметрового слоя почв радионуклидами объекта "Кратон-3", кБк/м2

Место отбора проб Гамма-фон, мкр/ч Почва l37Cs ®°Sr

Пойма 11 Аллювиальная светло-гумусова$ 41,4 71,2

Водораздельный 200 Дерново- 1025,0 781,3

склон карбонатная выщелоченная

40 Дерново- карбонатная деструктивная 68,2 324,0

Вершина 16 Дерново- 34,0 57,3

водораздела карбонатная типичная

Плотность загрязнения почв, сопряженных по стоку участков ландшафта, составляет для 137Cs 34—1025 кБк/м2, а для 90Sr 57—781 кБк/м2. Для сравнения отметим, что запас радионуклидов в почвах Якутии, не испытывающих дополнительной радионуклидной нагрузки — не превышает 2,4 и 1,0 кБк/м2 для 137Cs и 90Sr соответственно [7—9]. Содержание радионуклидов в почвах, сформированных на водоразделе и склоне коррелирует с уровнем внешнего у-излучения. Наибольшие запасы как 137Cs, так и 90Sr — приурочены к участку водораздельного склона с уровнем у-фона в 200 мкр/ч. Исключением являются аллювиальные пойменные почвы, в которых при минимальном уровне у-фона обнаруживается значительный запас радионуклидов. Анализ их вертикального распределения показал, что основное количество излучателей в этой почве (до 78 % от общего запаса в 40 см почвенном слое) сосредоточено на глубине 5— 16 см (табл. 3). Как отмечалось выше, к этой же глубине приурочено и формирование вторичного гумусового максимума. Качественное совпадение в распределении радионуклидов и органического вещества может быть связано с генезисом погребенного гумусового горизонта: переотложением речного аллювия и материала первично-загрязненного радиоактивными продуктами ядерного взрыва.

Выполненные ранее расчеты [10] показали, что у-фон на поверхности почвы формируют излучатели, содержащиеся в ее 5—7 см толще. Из приведенных в табл. 3 данных видно, что аккумулятивный горизонт пойменной аллювиальной почвы мощностью 5 см характеризуется содержанием у-излучателя l37Cs на порядок величин меньшим, чем в сопредельном горизонте. Возможно экранирование поверхностным почвенным слоем части у-излучения является причиной, приводящей к нарушению

корреляционной связи между отмеченными показателями. В почвах участков водораздела и склона сохраняется однотипный характер распределения радионуклидов: максимальное их содержание приурочено к верхнему 0—4 см слою почвы с резким падением градиента концентраций

Таблица 3

Распределение радионуклидов в почвах на объекте "Кратон-3"

Почва Горизонт; глубина, см |3'С5 "Зг

Бк/кг кБк/мг % Бк/кг кБк/мг %

Аллювиальная А 0—2 48 0,69 1,7 381 5484 7,7

светло-гумусовая А 2—5 137 3,94 9,5 449 12929 18,2

АВ 5—11 345 24,63 59,4 346 24704 34,7

ВС 11—16 144 7,93 19,2 351 19346 27,2

С 16—28 16 2,11 5,1 33 4356 6,1

С 28—40 16 2,11 5,1 33 4356 6,1

Дерново- АО 0—2 94579 677,09 66,0 257790 184,63 23,6

карбонатная А 2—4 34086 322,76 31,5 40610 384,53 49,2

выщелоченная А 4—6 990 11,90 1,2 8715 104,83 13,4

А 6—8 48 1,66 0,2 2353 81,52 10,4

В 8—14 43 3,66 0,3 194 16,53 2,1

В/ВС 14—21 10 1,27 0,1 18 2,29 0,3

вс/сд 21—29 15 1,99 0,2 14 1,86 0,2

сд 29—35 13 1,35 0,1 11 1,14 0,2

сд 35—42 13 1,62 0,2 13 1,62 0,2

сд 42—46 12 0,85 0,1 16 1,14 0,2

сд 46—50 12 0,85 0,1 16 1,14 0,2

Дерново- в 0-4 1109 55289 81,0 5310 264,72 81,7

карбонатная В 4—8 104 7076 10,4 440 29,93 9,2

деструктивная ВС 8—12 42 2923 4,3 310 21,57 6,7

ВС 12—16 13 899 1,3 27 1,86 0,6

ВС 16—20 10 6

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.

Показать целиком