Поведение долгоживущих радионуклидов в экосистемах

1. Поведение долгоживущих радионуклидов в экосистемах

1.1 Почвенные процессы

Почвенные процессы обмена относятся к числу начальных (интимных) звеньев многофакторных экосистемных процессов, меняющихся при незначительных, в том числе и радиационных, изменениях среды. Уровни организации, а, следовательно, и радиочувствительности активных биологических начал почв (сапрофитных одноклеточных, растений, червей, насекомых) чрезвычайно различны. Поэтому внесение в почву дополнительного биологически активного радиационного фактора, с последующим расслоением ответов «повреждения – стимулы», может проявиться резким нарушением экосистемного гомеостаза. Почва, кроме того, является начальным звеном миграции радионуклидов по биологическим цепям с неизбежной конечной кумуляцией в организме человека. Возможны следующие источники загрязнения:

­     Взрывы ядерного оружия

­     Использованная на АЭС и заводах тяжелая вода (часто для охлаждения реакторов)

­     Радиоактивные отходы, в больших количествах накапливающиеся на заводах, производящих, перерабатывающих или использующих радиоактивные продукты.

Радионуклиды, отложившиеся на поверхности почв, под действием разных факторов могут перемещаться в любом направлении. Причиной «горизонтального» перемещения свежевыпавших радионуклидов может быть поверхностный сток после сильного дождя, отложившихся в снегу за зиму – смыв талыми водами. Установлено, что ⁹⁰Sr, мигрирующий с талыми водами, почти полностью (82–100%) находится в катионной форме.

Вертикальная миграция радионуклидов по профилю почвы может быть следствием механического переноса частиц, на которых сорбированы радионуклиды, а также собственного перемещения в виде свободных ионов. На обрабатываемых сельскохозяйственных почвах радионуклиды сравнительно равномерно распределяются в пределах пахотного слоя. Некоторый механический перенос их с поверхности вглубь почвы возможен вследствие разрыхления ее дождевыми червями и землероющими животными.

Вертикальная миграция продуктов деления в целинной почве идет очень медленно. Установлено, что преобладающая часть осколочных радионуклидов прочно фиксируется в тонком слое верхнего горизонта почвы, и их вертикальное перемещение не превышает нескольких миллиметров в год. В целом можно считать, что ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs являются основными излучателями, формирующими почвенную радиоактивность, величина и характер которой зависят от радиационной емкости почв. Последняя складывается из ее физической сорбционной способности (зависящей от пористости, количества почвенного раствора в порах и его катионного состава); химической поглотительной способности (образования плохорастворимых соединений с элементами почв и горных пород); биологической поглотительной способности (включение в состав микрофлоры и дальнейших звеньев обмена на правах естественных фоновых аналогов, стабильных элементов).

Суммарная радиационная (сорбционная) емкость почвы колеблется от одного до нескольких десятков миллиграмм-эквивалентов радия на 100 г. почвы, что в сотни тысяч раз превосходит реальные сформировавшиеся величины активности почв радиоактивных территорий, максимально загрязненных от аварий на ЧАЭС, ПО «Маяк». Сравнительная оценка сорбционной радиационной емкости почв (проводимая по соотношению содержания радионуклида в твердой фазе почв – нерастворимой фракции) к содержанию в почвенном растворе дана в таблице 1:

Таблица 1.1. Сравнение сорбционных емкостей почв по соотношению активности радионуклидов в твердой фазе почв – нерастворенной фракции и в почвенном растворе (по А.Н. Марей и др.)

Приведенные данные указывают на большую сорбционную емкость (способность к захвату растворенных в осадках радионуклидов) почв чернозема, лесной подстилки, более выраженную по отношению к калиевому аналогу почвенного метаболизма – ¹³⁷Cs. Функционально связаны с сорбционными процессами почв скорость проникновения радионуклидов в прикорневую глубину и последующее включение в экосистемные цепи миграции. Скорость процесса (после загрязнения среды) определяется прочностью связи излучателей с твердой фазой почв, скоростью диссоциации и последующего ионного перемещения радионуклида, зависящей от химических свойств излучателя и его соединений.

В миграцию существенные коррекции вносит рельеф местности (горизонтальное перемещение с талыми и дождевыми водами с последующим большим накоплением в низинах), а также механическая (глубокая вспашка) переработка почв, ведущая к ускоренному перемещению радионуклидов в подкорневую глубину и исключению фактора радиационной опасности из активной миграции в экосистемах. Долгосрочное сохранение радионуклидов в прикорневой глубине, на необрабатываемых землях (луга, лесная подстилка), включение в почвенный метаболизм ведут к их накоплению через концентрацию в травах, листве, с последующим неоднократным повторным включением (через гниение опада) в почвенные процессы. Так, при максимальном накоплении радионуклидов на глубине 5 – 10 см (до 135 Бк/кг для ⁹⁰Sr и 158 Бк/кг для ¹³⁷Cs в почвах Якутии) радиоактивность наземного опада составляет 149 и 244 Бк/кг соответственно. Радиоактивность верхних слоев почв при этом незначительна, порядка 20 – 30 Бк/кг (Л.Н. Михайловская и др., 1995).

Такой растягивающимся на десятилетия процесс вертикальной миграции дополняется горизонтальным перемещением и распространением радионуклидов на более обширные и менее контрастные по радиоактивности среды (в отличие от первичной загрязненности) территории. В процессе участвуют сообщества живых организмов почв (педоценозы), грызуны, травоядные. Перераспределения являются здесь следствием активной и пассивной мобильности представителей фауны, распространения продуктов их метаболизма, сложных пищевых цепей миграции радионуклидов. Скорость таких процессов зависит от химических свойств загрязнителей и соответственно функций выполняемых их нерадиоактивными аналогами в экологических цепях обмена. (Таблица 1.2)

Похожие работы

Миграция радионуклидов стронция-90 в почвах различных типов Павлодарской области

Скачать

177997

25

11

... области, находящиеся на территории Семипалатинского полигона подверглись влиянию радиоактивных элементов, которое проявляется как на молекулярном, клеточном уровне, так и на уровне целого организма. Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения, в нашей области является стронций-90. Некоторые районы Павлодарской области оказалась наиболее загрязнёнными областями Республ

Экологическая экспертиза в России

Скачать

289808

20

0

... документация по реализа­ции видов и объектов деятельности, перечень которых приведен в Приложении к настоящему Положению, без результатов проведения ОВОС на государственную экологическую экспертизу в Минприроды России и/или его территориальные органы не принимается. 2. Область применения 2.1. ОВОС организуется и проводится при подготовке следующих видов обосновывающей документации: 1) ...

Классификация антропогенных воздействий на окружающую среду

Скачать

51869

5

1

... безопасность — состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства в процессе взаимодействия общества и природы от реальных или потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду». Оно может быть сведено к краткой формуле: «состояние защищенности от опасности». Но так же, как защита не исчерпывает защищенности, так и ...

Аккумулирование радионуклидов растениями лесных фитоценозов

Скачать

70098

4

0

... поступление радионуклидов в сельскохозяйственные растения, снижение накопления радиоактивных веществ в организмах сельскохозяйственных животных. [1] Глава 2 Особенности аккумуляции радионуклидов различными фитоценозами 2.1 Аккумуляция радионуклидов растениями лесных фитоценозов Особенности поведения радиоактивных элементов в почве и растениях приводят к так называемой биогенной ...