Особенности накопления радионуклидов Чернобыльского выброса в литосфере

Наряду с горизонтальной миграцией радионуклидов на поверхности почвы происходит и их вертикальная миграция, обусловленная процессами ионного обмена, диффузии и перемешивания, переноса их фильтрационными токами воды, выноса радионуклидов растениями из корнеобитаемого слоя почвы в надземные части растений, деятельности почвенных животных и микроорганизмов и других факторов.

Опыт, накопленный в ходе исследований поведения радионуклидов чернобыльского выброса в окружающей среде, позволяет утверждать, что результаты геохимических исследований являются основополагающими при решении любых технических, агропромышленных и медико-биологических проблем. Необходимо определить форму нахождения и установить закономерность концентрирования и рассеяния радионуклидов в конкретной физико-химической обстановке. Для этого, помимо контроля за радиационной обстановкой и построения средне-масштабных ландшафтно-геохимических карт, мы должны иметь сведения о путях переноса радионуклидов, их минеральных и органических носителях, влиянии техногенеза на окружающую среду, скоростях самоочистки водоемов и т.п. Каждый из элементов ландшафтно-геохимической системы (почвы, грунты, поверхностные и подземные воды, илы, взвеси, аэрозоли, бионта) нужно квалифицировать с точки зрения потенциального носителя радионуклидов. Только тогда можно построить радиоэкологические карты, прогнозировать изменение радиационной обстановки во времени, дать рекомендации по жизнедеятельности населения на загрязненных территориях.

Значительная  часть  радионуклидов  находится   в   почве,   как   на поверхности, так и в нижних слоях, при этом их миграция  во  многом  зависит от  типа  почвы,  её   гранулометрического   состава,   водно-физических   и агрохимических свойств.

      Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения, в  нашей области  является  цезий  –  137  и  стронция  –  90,  которые  по-разному сортируются почвой. Основной механизм закрепления стронция в почве –  ионный обмен, цезия – 137 обменной формой либо  по  типу  ионообменной  сорбции  на внутренней поверхности частиц почвы.

      Поглощение почвой  стронция – 90 меньше цезия – 137,  а,  следовательно, он является более подвижным радионуклидом.

       В  момент  выброса  цезия  –  137  в  окружающие  среду,  радионуклид изначально находится  в  хорошо  растворимом  состоянии  (парогазовая  фаза, мелкодисперсные частицы и т.д.). В этих случаях поступления в почву цезий  –  137  легкодоступно  для усвоения растениями. В дальнейшем радионуклид может включаться  в  различные реакции  в  почве  и  подвижность  его  снижается,  увеличивается  прочность закрепления,  радионуклид  “стареет”,  а   такое   “старение”   представляет комплекс  почвенных  кристаллохимических  реакций  с  возможным   вхождением радионуклида в кристаллическую структуру вторичных глинистых минералов.

      Механизм закрепления  радиоактивных изотопов в почве, их сорбция  имеет большое  значение,  так  как  сорбция   определяет   миграционные   качества радиоизотопов, интенсивность поглощения  их  почвами,  а,  следовательно,  и способность проникать их в корни растений. Сорбция радиоизотопов зависит  от многих   факторов   и   одним   из   основных   является   механический    и минералогический  состав  почвы  тяжёлыми  по  гранулометрическому   составу почвами  поглощённые  радионуклиды,  особенно  цезий  –  137,   закрепляются сильнее, чем лёгкими и с  уменьшением  размера  механических  фракций  почвы прочность закрепления ими стронция – 90 и цезия – 137  повышается.  Наиболее прочно закрепляются радионуклиды илистой фракцией почвы [4].

Большему удержанию радиоизотопов в почве способствует  наличие  в  ней химических элементов, близких по химическим свойствам к этим изотопам.  Так, кальций – химический элемент, близкий по своим свойствам  стронцию  –  90  и внесение  извести,  особенно  на  почвы  с  высокой  кислотностью,  ведёт  к увеличению поглотительной способности стронция  –  90  и  к  уменьшению  его миграции. Калий схож по своим химическим свойствам с цезием –  137.   Калий, как неизотопный аналог цезия находится в  почве  в  макроколичествах,  в  то время как цезий – в ультромикроконцентрациях. Вследствие этого  в  почвенном растворе происходит сильное разбавление микроколичеств цезия  –  137  ионами калия,  и  при  поглощении  их  корневыми  системами   растений   отмечается конкуренция за место сорбции на поверхности корней. Поэтому при  поступлении этих элементов из почвы в растениях наблюдается  антагонизм  ионов  цезия  и калия [5].

      Кроме того эффект  миграции радионуклидов зависит  от  метеорологических условий (количество осадков).        Установлено,  что  стронций  –  90  попавший  на  поверхность  почвы, вымывается дождём в  самые  нижние  слои.  Следует  заметить,  что  миграция радионуклидов в почвах протекает медленно и их основная  часть  находится  в слое 0 – 5 см.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Значительная часть радионуклидов поступает в организм человека по пищевой цепи: почва – растения – сельскохозяйственные животные – продукция животноводства – человек. Исходя из этого, придается большое значение изучению поведения радионуклидов в каждом звене этой цепи. Определяющее влияние на интенсивность миграции радионуклидов оказывает почва, где радионуклиды прочно удерживаются в поглощенном состоянии длительное время. Процесс поглощения радионуклидов почвой имеет двоякое значение. С одной стороны, поглощение (сорбция) снижает поступление радионуклидов в растения, а с другой – аккумуляция поглощенных радионуклидов в верхних корнеобитаемых слоях почвы обеспечивает большую доступность их растениям.

Радиационно-экологическая обстановка в Беларуси характеризуется сложностью, неоднородностью и масштабностью загрязнения территории альфа-, бета- и гамма-излучающими радионуклидами с различными периодами полураспада, присутствием радионуклидов практически во всех компонентах природных и природно-техногенных экосистем и вовлечением их в геохимические и биологические циклы миграции. Радиоэкологическая обстановка формируется присутствием долгоживущих радионуклидов цезия-137 и стронция-90. Ее динамика в ближайшее время и на перспективу будет определяться следующими факторами: радиоактивным распадом, абиогенной и биогенной миграцией радионуклидов, трансформацией форм их существования. Установлено, что с течением времени происходит изменение форм нахождения цезия-137 в сторону увеличения доли его фиксированных форм. Стронций-90 интенсивно переходит в обменную форму, что ведет к увеличению интенсивности его поступления в звенья пищевых цепочек.  
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Будыко, М.И. Современные проблемы экологии / М.И. Будько М. :1994г. 307с.

2. Чернобыльская катастрофа. Историография событий, социально-экономические, геохимические и медико-биологические последствия / Монография // Киев: Наукова думка. — 1996.

3. Францевич, Л.И., Гайченко В.А., Крыжановский В.И., Стовбчатый В.Н. Прямые рациональные и вторичные экологические последствия чернобыльской аварии для животного мира (обзор) // Проблемы экологического мониторинга : Материалы Рос. радиобиолог. науч.-практ. конференции 26-28 февр. 1991 г. / Отв. ред.В.Л. Адамович. - Брянск: [б. и.], 1991. — Часть 1.

4. Лазаревич, Н.В. Радиоэкология: методические указания / Н.В. Лазаревич Горки, 2009. – 28 с.