РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 6, с. 632-640
РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК 574::539.1.04:614.73:58.051:582.29
СОДЕРЖАНИЕ ПРИРОДНОГО УРАНА В ЛИШАЙНИКАХ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ФОРМ В ПОЧВАХ НА ПОБЕРЕЖЬЕ ОЗЕР ИТКУЛЬ И СИНАРА ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ © 2014 г. А. Л. Полюдин, В. В. Дерягин, С. Г. Левина*
Челябинский государственный педагогический университет, Челябинск
Рассмотрено распределение природного урана в почвах супераквальной и трансэлювиальной позиций прибрежного ландшафта озер Иткуль и Синара, а также в лишайниках на данной территории. Показана необходимость проведения анализа содержания элемента в соответствии с его формами нахождения в природной среде. Установлены особенности миграции, накопления и распределения урана в почвах горнолесной зоны водосборов исследуемых озер — Иткуль и Синара. Представлена видоспецифичность лишайников относительно содержания урана в субстрате.
Долгоживущиерадионуклиды, уран, формы нахождения, почвы, лишайники. БО1: 10.7868/80869803114060113
Радиоэкологическая обстановка на Урале неоднородна и в ряде районов весьма неблагоприятна. Это вызвано как естественной геологической средой, так и антропогенной деятельностью человека. Несмотря на ряд исследований, вопрос содержания урана в объектах окружающей среды изучен недостаточно. Учитывая, что исследуемая территория является зоной влияния Федерального государственного унитарного предприятия "Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Заба-бахина", работа представляется актуальной. Одной из ключевых проблем исследований является сложность обнаружения зависимости между содержанием урана в воздухе, в субстратах и в лишайниках [1].
Целью данной работы является исследование накопления, распределения и форм нахождения урана в почвах и лишайниках севера Челябинской области.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Исследования проводили в 2013 г. на севере Челябинской области. Данная территория в рамках административно-территориального деления относится к Каслинскому р-ну Челябинской области, с точки зрения зонального деления — к гор-
* Адресат для корреспонденции: 454074 Челябинск, ул. Бажова, 48, естественно-технологический факультет ФГБЩН ВПО "ЧГПУ"; тел.: (351) 772-09-24; факс: (351) 264-77-53; e-mail: serafima_levina@mail.ru.
нолесной зоне [2]. При выборе районов отбора лишайников учитывали расположение основных источников загрязнения атмосферы, автоматизированных станций по контролю качества воздуха, а также наличие местообитаний, необходимых для произрастания эпифитов. Зоны отбора являются крупными лесными массивами, удаленными от автомобильных дорог и выбросов ТЭЦ.
Методика полевых работ предусматривала отбор образцов 15 видов лишайников на пробной площади 100 м2 в однородных ландшафтных и геоморфологических условиях. Одновременно с этим отбирались образцы коры сосны обыкновенной Pinus sylvestris, на которой росли лишайники. Разрезы почвы были заложены с учетом класса элементарных геохимических ландшафтов супераквальной и трансэлювиальной позиции почв на расстоянии 10 и 50 метров от берегов озер Иткуль и Синара. Содержание урана в исследуемой растительности рассчитывалось на воздушно-сухой вес.
Площадь отбора пробы составляла 20 х 45 = = 900 см2. Почву из почвенных разрезов вынимали слоями с учетом генетических горизонтов и площади отбора проб, высушивали до воздушно-сухого состояния и просеивали через сито с ячейками 1 мм. Характеристика отобранных разрезов представлена в табл. 1—3.
Содержание урана в пробе определяли с помощью спектрофотометра с использованием стандартной методики [3]. Чувствительность метода составляет 1 мкг/г. Класс элементарных геохимических ландшафтов устанавливали методом ком-
Таблица 1. Характеристика разреза трансэлювиальной позиции полугидроморфных почв побережья оз. Ит-куль
Горизонт Мощность слоя, см Число отобранных проб Характеристика
А0 1.5 - Лесная подстилка
А1 12 4 Черный рыхлый гумус среднесуглинистого механического состава, без включений, окраска однородная. Структура столбчато-ком-коватая, местами таблитчатая, с корнями. Граница с АВ не заметна
АВ 5 2 Черно-сероватый рыхлый глинистый гумус, окраска градиентная, с галькой, структура столбчато-комковатая, переход к нижележащему горизонту языковатый
В1 7 2 Темно-коричневатый рыхлый глинистый горизонт с галькой, структура столбчатая, переход четкий
В2 6 2 Серо-светло-коричневый, с темно-коричневыми вкраплениями, с галькой, граница перехода заметна, структура призматическая
ВС 20 2 Буро-коричневая однородная, глинистая с галькой, влажная, уплотненный, структура слитая
Таблица 2. Характеристика разреза супераквальной позиции гидроморфных почв побережья оз. Иткуль
Горизонт Мощность слоя, см Число отобранных проб Характеристика
А0 1 - Лесная подстилка
А1 5 2 Черный, рыхлый гумус среднесуглинистого механического состава, без включений, окраска однородная. Структура комковатая
В1 4 2 Серый, рыхлый, песчаного механического состава с черными включениями, граница перехода четкая, структура столбчатая
А1 Ь 20 2 Черный, рыхлый оглееный гумус глинистого механического состава, с галькой, структура слитая
А2 Ь 25 2 Черный, рыхлый оглееный гумус глинистого механического состава, с галькой, структура слитая
АВ Ь 8 1 Светло-коричневая с черными включениями, с галькой, структура зернистая
В 11 1 Желто-серая уплотненная, окраска однородная, структура призматическая
плексного физико-географического профилирования [4]. Выделение различных форм нахождения урана в почве проводили в соответствии с методиками [5, 6]. Для характеристики форм нахождения урана в почве было определено их содержание в шести фракциях [7, 8].
Для оценки вклада техногенной составляющей в общее содержание урана в почве оценивали экстракционный критерий, представляющий собой отношение содержания урана в вымываемых вытяжках фракций к общему содержанию урана в почве [1]. Для оценки перераспределения урана в трофических цепях рассчитывали коэффициенты накопления в системе "лишайник—кора" (КН1) и "лишайник—почва" (КН2) [9]. В данных условиях инструментально оценить аэральную составляю-
щую в процессе загрязнения лишайников ураном не представляется возможным. Однако приблизительную оценку вклада этих выпадений дает КН2.
Для сравнения отобраны пробы на Среднерусской возвышенности у пос. Дьячево Кинешем-ского р-на Ивановской обл. Эта территория характеризуется минимальным воздействием промышленных предприятий.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты радиохимического анализа содержания урана в лишайниках представлены в табл. 4—7. Диапазон полученных значений в 34 пробах — от 0.056 до 136 мг/кг. Наибольшие его концентрации характерны для образцов с водосборной пло-
Таблица 3. Характеристика разреза трансэлювиальной позиции полугидроморфных почв побережья оз. Синара
Горизонт Мощность слоя, см Число отобранных проб Характеристика
А0 1 - Лесная подстилка
А1 7 3 Черный, рыхлый гумус суглинистого механического состава, почва каменистая, без включений, окраска однородная. Структура столбчато-комковатая, местами таблитчатая, с корнями. Граница с АВ заметна
АВ 4 2 Черно-коричневая песчаного механического состава, не каменистая, вспушенная, градиентная окраска, структура пластинчато-ореховатая
В1 11 3 Светло-коричневая песчаного механического состава, переход заметный, структура комковато-столбчатая
В2 10 3 Светло-коричневато-красная песчаного механического состава, уплотненная. Структура столбчато-глыбистая
ВС 20 4 Коричневая песчаного механического состава, уплотненная. Структура призматическая
щади оз. Иткуль (92 мг/кг на коре сосны и 136 мг/кг на каменистом субстрате). Наименьшее содержание — в образцах из окрестностей пос. Дьячево.
Анализ двадцати образцов, отобранных с коры сосны на побережье оз. Иткуль, показал наибольший разброс значений содержания урана — от 0.3 (Cladonia bacilliformis) до 92.7 мг/кг (Parmelia sulcata). Четыре вида лишайников, произрастающих здесь на выходах горных пород, имеют его концентрации от 20 (Hypogymnia physodes) до 136 мг/кг (P. sulcata). Так же велик диапазон значений КН1 для этой территории: от 0.2 до 38. У половины образцов значение КН2 превышает 1.
Девять образцов с побережья оз. Синара показали значение содержания урана в диапазоне от 1.63 (Peltigerapolydactylon) до 12.71 мг/кг (Parmelia sulcata). Почвы данной территории имеют содержание урана 10.05 + 2.45 мг/кг. Вычисленный КН1 для всех образцов выше единицы (до 11.25 для P. sulcata); КН2 выше 1 только у P. sulcata.
Таблица 4. Содержание урана в пробах лишайников (мг/кг) водосборной территории оз. Иткуль, произрастающих на каменистом субстрате (р-н г. Снежин-ска)
№ Наименование образца Содержание урана, мг/кг КН2
1 Hypogymnia physodes 20.58 ± 4.52 1.02
2 Cladonia ochrochlora 23.89 ± 5.24 1.19
3 Parmelia sulcata 136.28 ± 46.33 6.77
4 Parmelia saxatilis 24.54 ± 5.38 1.21
Пять образцов, отобранных с водосборной территории р. Волга у пос. Дьячево Кинешемско-го р-на Ивановской обл., имеют диапазон значений от 0.056 (Вruoria sp.) до 3.06 мг/кг (P. sulcata). Содержание урана в почве здесь 2.27 + 0.7 мг/кг, что соответствует средней фоновой концентрации, зарегистрированной в мире и составляющей около 2 мг/кг [10]. Значения КН1, как и КН2, выше единицы только у P. sulcata.
В табл. 8—10 представлены данные по формам нахождения урана в трех почвенных разрезах исследуемых территорий. Содержание урана в почвах водосборной территории оз. Иткуль колеблется от 8.14—15.98 мг/кг в пробах трансэлювиального разреза до 13.60—22.21 мг/кг в пробах супераквального (прибрежного) разреза. В трансэлювиальном разрезе почв оз. Синара — от 8.6 до 20.68 мг/кг. При этом повышенные значения обнаружены во всех разрезах в горизонтах А1 (в том числе погребенных) и В2.
Соотношение форм нахождения соединений урана по почвенным разрезам показывает некоторое сходство: процент обменных форм меньше всех других или почти равен проценту подвижных; окисляемых форм почти поровну во всех разрезах; сумма кислоторастворимых и остаточных форм во всех разрезах бо
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.