ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2015, том 34, № 6, с. 48-57
ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ^^^^^^^^^^ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
УДК 502.65:504.5:332.368
СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ И СТОЙКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В ПОЧВАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
© 2015 г. Т. В. Андрияшина1, Е. А. Саратовских2*, В. Ф. Мартынова3, В. М. Казьмин3, И. В. Чепегин1, М. А. Чижова1
1Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань 2Институт проблем химической физики Российской академии наук, Черноголовка 3Центрхимизации и с/храдиологии "Орловский", Орел *Е-таИ: easar@icp.ac.ru Поступила в редакцию 31.10.2014
В работе приведены результаты дозиметрических измерений и определения содержания радионуклидов, пестицидов и стойких органических загрязнителей в почвах сельскохозяйственного назначения через 24 года после аварии на Чернобыльской АЭС. В мае 2010 г. был выполнен комплексный анализ почвы на девяти площадках различных районов Орловской области. Уровень мощности экспозиционной дозы на высоте 1 м над землей варьировал в интервале от 12.3 до 20.1 мкР/ч, что значительно ниже по сравнению с теми же показателями 1986 г. Годовой уровень дозы радиации, получаемый населением всех обследованных сел, превышает норму (1.3—1.8 мЗв/год при норме в 1 мЗв/год). Содержание 137С8 в почвах на обследованных площадках изменяется в интервале от 0.09 до 0.63 кБк/кг, а содержание 40К — от 0.48 до 0.71 кБк/кг весовой сухой массы. Обнаружена нисходящая вертикальная миграция радионуклидов в глубь почвы. Проведено качественное и количественное исследование одновременного присутствия в образцах почвы пестицидов и стойких органических загрязнителей. Пестициды обнаружены на всех площадках. В почвах некоторых площадок суммарное содержание загрязнителей невысокое, но все же в целом экологическую обстановку можно оценить как неблагополучную. Сделан вывод о необходимости снижения применения пестицидов и проведения мероприятий по удалению остаточных количеств радионуклидов, пестицидов и стойких органических загрязнителей и создания условий для экологически чистого с/х производства.
Ключевые слова: Чернобыльская АЭС, загрязнение почвы, радионуклиды, экологический мониторинг, пестициды, стойкие органические загрязнители.
Б01: 10.7868/80207401X15060023
ВВЕДЕНИЕ
Почва — сложная многокомпонентная живая экологическая система. Ее плодородием определяется количество пищи у животных и человека. В формировании плодородия почв главная роль принадлежит почвенным микроорганизмам (бактерии, грибы, водоросли) и гумусовым веществам.
Орловская область — одна из четырех областей России, наиболее пострадавших в результате радиоактивных выпадений во время аварии на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) в 1986 г. Она подверглась радиоактивному загрязнению с максимальной плотностью по 137С8 — до 200 кБк/м2 [1]. Однако первоначальные оценки степени радиоактивного загрязнения центральной России не в полной мере отражали реальную
обстановку в Орловской области. Не были проведены углубленные исследования экологического состояния объектов окружающей среды, в частности — почвы. Возможно, по этой причине в отношении Орловской области существует несоответствие между устоявшимся мнением о региональном экологическом благополучии и отклонениями от нормы, наблюдаемыми при обследовании населения [2, 3]. За прошедшие годы радиационная обстановка существенно изменилась. Но в ряде регионов по-прежнему сохраняется повышенный радиационный фон [4—9].
В сельскохозяйственном (с/х) производстве широко используются различного рода пестициды. Фактически, применение пестицидов представляет собой намеренное загрязнение почвенных экосистем и пищевых продуктов. Накапли-
ваясь в почвах, растениях, животных, пестициды и продукты их трансформации вызывают необратимые нарушения нормальных циклов биологического круговорота веществ. Прежде всего гибнут почвенные микроорганизмы. Химическое связывание пестицидов с гуминовыми кислотами приводит к дегумификации и деградации почв. В результате снижается продуктивность почвенных экосистем [7, 10, 11]. Отдельные виды вредителей адаптируются к пестицидам, что приводит к необходимости увеличения дозы и периодической замены применяемых препаратов. Пестициды и токсичные продукты их трансформации поступают в организм человека с продуктами питания, что является причиной многих известных тяжелейших заболеваний [12—14].
Кроме того, на территории Орловской области зарегистрировано свыше 60 объектов, где размещено более 200 т ядохимикатов и пестицидов с просроченным сроком хранения или запрещенных к применению [15]. Наличие в объектах окружающей среды значительного количества загрязняющих веществ техногенного характера создает условия для их совместного действия и возникновения новых более токсичных соединений [16, 17].
Среди задач по охране окружающей среды и здоровья человека одной из важнейших является предупреждение загрязнения среды обитания человека и пищевых продуктов как радионуклидами, так и пестицидами и продуктами их трансформации. Цель настоящей работы состоит в исследовании динамики изменения содержания радионуклидов, а также в качественном и количественном определении пестицидов и стойких органических загрязнителей (СОЗ) в почвах на территории Орловской области.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исследования проводили с 12 по 15 мая 2010 г. в местах, характеризовавшихся в мае—июне 1986 г. широким варьированием радиологической обстановки [4]. Дозиметрические замеры и отбор проб почвы выполняли на девяти площадках, вблизи восьми сельских населенных пунктов в шести районах Орловской области. Координаты мест отбора проб и другие характеристики исследуемых площадок приведены в табл. 1.
Измерения мощности экспозиционной дозы (МЭД) проводили на высоте 1 м от поверхности земли с помощью дозиметра ДРГ-01Т производства ОАО "Импульс" (г. Пятигорск, Российская Федерация). Выполняли по пять измерений в каждой точке. Погрешность измерений не превышала 30%.
Для отбора проб почв выбирали открытый плоский участок целинной земли на пологом склоне, с небольшим уклоном местности к реке,
дороге или пруду, ранее не подвергавшийся вспашке или перекопке. Пробы почв отбирали "конвертом" со стороной 100 м в 5 точках цилиндрическим пробоотборником диаметром 10 см на глубину 10 см [18]. В лаборатории отобранные на каждой площадке в полевых условиях пробы почв смешивали в объединенную пробу. Последнюю тщательно перебирали с целью удаления посторонних включений и органического материала. Очищенную пробу хорошо перемешивали методом квартования на пластиковой поверхности и растирали в соответствии с методикой, описанной в работах [19, 20].
Для оценки вертикального распределения радионуклидов по профилю почвы на площадке № 2 у села Коровник (в точке максимального значения МЭД в 2010 г.) дополнительно отобрали пробы слоев почвы путем срезания. Помимо пробы поверхностного слоя толщиной 10 см, начиная с глубины 30 см от поверхности, через каждые 5 см до глубины 75 см отбирали пробы слоев почвы толщиной по 5 см. Измерения активности радионуклидов в образцах проводили на универсальном спектрометрическом комплексе "Гамма Плюс" с программным обеспечением "Прогресс-2000" [21] производства ЗАО "НТЦ Экспертцентр" (г. Москва, Российская Федерация).
Качественный и количественный анализ проб почв выполняли согласно методикам из работы [22]. Для определения присутствия хлорорганических пестицидов проводили экстракцию предварительно увлажненной пробы смесью гексана и ацетона (4 : 1). Полученный экстракт подвергали сернокислой очистке. Количественное определение выполняли методом газожидкостной хроматографии с детектором по захвату электронов на хроматографе "Кристалл 2000М" производства СКБ "Хро-матэк" (г. Йошкар-Ола, Российская Федерация). Нижний предел определения — 0.005—0.07 мг/кг. Точность определения составляла 65—80%. Количество пестицида определяли методом соотношения со стандартом, по высоте пиков (мг/кг).
2,4-Дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д) предварительно гидролизовали до метилового эфира. Содержание 2,4-Д (мг/кг) определяли методом экстракции растворителем с помощью газожидкостной хроматографии с детектором по захвату электронов на хроматографе "Кристалл 2000М". Нижний предел определения в почве составляет 0.01 мг/кг. Количественное определение проводили методом соотношения со стандартом по высоте пиков.
Газовый хромато-масс-спектрометрический (ГХМС) анализ проводили на хромато-масс-спектрометре "TurboMass Gold" фирмы "Perkin Elmer" (США). Ионизация выполнялась электронным ударом на капиллярной силиконовой колонке PE-XLB длиной 30 м с внутренним диамет-
Таблица 1. Характеристики мест отбора проб на девяти обследованных площадках Орловской области
№ площадки Населенный пункт, район Координаты средней точки Тип почвы Уровень дозы гамма-излучения, мк Р/ч (1 м над поверхностью земли) Содержание изотопов А ± Р, Бк/кг
широта (с.ш.) долгота (в.д.) май—июнь 1986 г. [4] май 2010 г. 137С8 40к
1 с. Дросково, Покровский N 52°29'13.5'' Е 037°03'15.2'' ЧОС 50 14.1 97.5 ± 24.2 527 ± 241
2 с. Коровник, Залегощенский N 52°47'10.1'' Е 036°46'44.8'' ЧЛС 58 20.1 627 ± 114 670 ± 248
3 с. Домнино, Свердловский N 52°47'17.1'' Е 036°23'18.7'' СЛС 138 19.8 609 ± 107 705 ± 347
4 с. Куракино, Свердловский N 52°36'18.7'' Е 036°26'44.5'' ЧОС 80 15.4 91.0 ± 34.3 598 ± 245
5 с. Красная Слободка, (целина), Глазуновский N 52°28'59.8'' Е 036°26'03.5'' ЧОС 90 12.3 104 ± 36 477 ± 239
6 с. Красная Слободка (пашня) N 52°28' 58.3' ' Е 036°26'12.9 ' ' СЛС 90 12.4 111 ± 29 581± 144
7 с. Лубянки, Дмитровский N 52°33' 52.9' ' Е 035°25' 01.6' ' ТСЛС 102 14.7 378 ± 80.4 686 ± 247
8 п/л "Елочка", Болховский N 53°22'27.4' ' Е 036°07 ' 51.8 ' ' СЛС 210 17.8 250 ± 50 563 ± 351
9 с. Репнино, Болховский N 53°31'23.2' ' Е 036°10' 29.6 ' ' СЛС 300 19.2 317 ± 57 648 ± 359
Примечание: ЧОС — чернозем оподзоленный среднесуглинистый, ЧЛС — черноземно-луговая среднесуглинистая, СЛС — серая лесная среднесуглинистая, ТСЛС — темно-серая лесная среднесуглинистая.
ро
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.