Радиоактивное загрязнение почвенного покрова

С этих позиций наиболее важными характеристиками являются концентрация радиоактивных веществ в почве, их биологическая доступность растениям, распределение в почвенном профиле и скорость самоочищения корнеобитаемого слоя почвы. В условиях непрерывного поступления загрязняющих веществ.

В отношении загрязнения почвенного покрова опасность могут представлять лишь долгоживущие антропогенные радионуклиды, которые характеризуются достаточно продолжительным временем их пребывания в почве, такие, как ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹²⁹I, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Ce, ²²⁶Rа, ^2З2Тh, ^2З8U, ^2З9Pu.

По степени подвижности в почвах долгоживущие антропогенные радионуклиды образуют ряд ⁹⁰Sr > ¹⁰⁶Ru> ¹³⁷Cs> > ¹⁴⁴Се, ¹²⁹I> ²³⁹Рu. Скорость самоочищения почв от радионуклидов определяется скоростями их радиоактивного распада, вертикальной и горизонтальной миграции.

Поскольку антропогенные радионуклиды поступают, как правило, на поверхность почвенного покрова, их распределение в целинных почвах характеризуется резко выраженной неоднородностью по профилю. В районах с умеренным количеством атмосферных осадков на почвах, относительно тяжелых по механическому составу, основная часть наиболее значимых антропогенных радионуклидов в течение многих лет остается в верхнем 10-ти метровом слое целинных почв, а в пахотных - в пахотном слое. Скорость вертикальной миграции в таких почвах описывается уравнением диффузии с обобщенным (кажущимся) коэффициентом диффузии D, численные значения которого, например, для ⁹⁰Sr в зависимости от почвенных свойств варьируют в диапазоне 10^-7-10^-8 см²/с.

На легких (песчаных) почвах, особенно с промывным режимом, важную роль наряду с диффузией играет водный конвективный массоперенос. В таких почвах значительная часть многих радиоактивных веществ за 10-15 лет проникает до 40-50 см и может достичь уровня грунтовых вод, с которыми возможен горизонтальный перенос радионуклидов и поступление их в речную сеть.

Аккумуляция антропогенных радионуклидов преимущественно в поверхностном слое почвы способствует повышенной их миграции и выносу за пределы загрязненных ландшафтов с поверхностным водным стоком. В равнинных ландшафтах гумидной зоны годовой поверхностный и грунтовый сток ⁹⁰Sr составляет по многолетним данным 0,4% общего его запаса в почвенном покрове, при этом от 40 до 90% годового выноса приходится на период паводков. В горных районах ежегодный сток ⁹⁰Sr достигает 5% общего запаса. Вынос в реки ¹³⁷Сs составляет 0,05-0,25%. Однако для некоторых специфических почвенно-климатических условий приведенная последовательность может оказаться нарушенной: в легких песчаных почвах ¹³⁷Сs оказывается иногда более активным мигрантом чем ⁹⁰Sr. В целом, для большей части почв скорость выноса ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs из пахотного горизонта сопоставима со скоростью их радиоактивного распада. Период полуочищения пахотного слоя с учетом радиоактивного распада составляет примерно 0,4-0,7 периода полураспада этих радионуклидов, т. е. равен 10020 лет. Время пребывания в почвенном профиле других долгоживущих радионуклидов, таких, как ¹⁴С и ¹²⁹I (после их включения в состав гумуса), ²³⁹Рu составляет сотни лет.

Научно обоснованное нормирование содержания радиоактивных веществ в почвах требует учета почвенных свойств - способности почв к закреплению радионуклидов и их разбавлению в почвенном растворе, что в равной мере относится и к другим загрязняющим веществам. В этом плане к наиболее важным свойствам почвы следует отнести емкость поглощения и состав обменных катионов, а также рН, Eh, содержание гумуса, минералогический состав.

Поскольку тяжелые почвы характеризуются обычно большей емкостью поглощения, более высокими концентрациями ионов в почвенном растворе и содержанием гумуса по сравнению с легкими, в таких почвах радиоактивные вещества фиксируются более прочно почвенным поглощающим комплексом, а в почвенном растворе ионы радионуклидов в большей степени разбавляются ионами других химических элементов, из которых наиболее существенны ионы элементов, являющихся химическими аналогами радионуклидов. Прочная сорбция радионуклидов и повышенная конкуренция с ними ионов других элементов, и прежде всего элементов-аналогов за места сорбции на поверхности корней приводят к снижению их поступления в фитомассу, т. е. в продукцию растениеводства. Таким образом, тяжелые почвы по сравнению с легкими, с одной стороны, характеризуются повышенной буферностью к загрязняющим веществам и меньшим поступлением этих веществ в урожай, а с другой - повышенной способностью к их аккумуляции в верхней толще почвы. Иначе говоря, чем выше уровень плодородия почв, тем более высокие нагрузки радиоактивных и других загрязняющих веществ допустимы на такие почвы без превышения установленных предельно допустимых концентраций (ПДК) токсикантов в продукции растениеводства. Но зато эти почвы через какой-то период непрерывного действия источника загрязнения могут оказаться значительно более загрязненными по сравнению с менее плодородными почвами.

Дата добавления: 2014-01-20