Регистрация / Вход
Прислать материал

Особенности содержания и поведения 137Cs в степных почвах Ростовской области

Сведения об участнике
ФИО
Дергачева Евгения Валерьевна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о Земле, экология и рациональное природопользование
Раздел области наук
Экология
Тема
Особенности содержания и поведения 137Cs в степных почвах Ростовской области
Резюме
В работе представлено исследование поведения искусственного радионуклида 137Cs в степных почвах Ростовской области за период 2000 – 2015 г. Содержание радиоцезия в почвенных образцах определяли гамма-спектрометрическим методом. Удельная активность 137Cs составляет в среднем 20 Бк/кг по Ростовской области, а вариации данного радионуклида в пределах микроландшафтов в зависимости от особенностей микрорельефа местности могут достигать 10 раз. Основной запас 137Cs приходится на верхние почвенные горизонты (0 15 см). Получены зависимости удельной активности 137Cs от содержания гумуса и уровня рН.
Ключевые слова
137Cs, почва, миграция, мощность эквивалентной дозы, гумус, уровень рН
Цели и задачи
Цель работы:
Изучение динамики содержания и распределения искусственного радионуклида 137Cs в зональных и интразональных почвах Юга Европейской части России (Ростовской области) с учетом содержания гумуса и величины рН. Отличительной особенностью исследования являются уникальные данные по вертикальному распределению и миграции радиоцезия в ненарушенных целинных почвах. В задачи данной работы также входило определение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на исследуемых территориях.
Задачи работы:
• определение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения в регионе исследования;
• оценка особенностей динамики и распределения 137Cs в почвенных профилях контрольных участков зоны наблюдения;
• сравнение и анализ существующих моделей миграции 137Сs.
Введение

С середины ХХ века, после глобальных выбросов, искусственный 137Cs стал одним из фонообразующих радионуклидов, формирующих естественную дозовую нагрузку на живые организмы. Тем не менее, ввиду неравномерности выпадений данного радионуклида, его удельная активность в различных регионах мира варьирует в очень широких пределах. На сегодняшний день моделирование миграции 137Сs в почвенных профилях является крайне актуальной задачей, так как это позволяет оценить степень и дальнейший прогноз радионуклидного загрязнения территорий, проследить возможное поступление 137Сs с техногенных объектов, а также помогает в изучении эрозии почв.

Методы и материалы

Объектами исследования настоящей работы являются почвы степных территорий, отобранных в экспедициях по Ростовской области 2010‑2015 гг. Места отбора проб почвы закладывались на выровненных целинных или залежных участках, где почва не обрабатывалась, и растения имели естественный характер произрастания. Отбор проб почвы проводился по стандартным методикам раз в год: в осенний (сентябрь ‑ октябрь) и (или) летний (июнь-июль) период. Глубина почвенных профилей составляла примерно 1,5 м. При подготовке отобранных образцов почвы также использовались стандартные методики. Измерения удельной активности радиоцезия проводили инструментальным гамма-спектрометрическим методом радионуклидного анализа с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра «Прогресс-Гамма». В основе представленных моделей миграции 137Сs использовали уравнения диффузии Фика второго рода и уравнение Фоккера-Планка.

Описание и обсуждение результатов

В качестве основного критерия оценки радиоактивного загрязнения территории использовали мощность эквивалентной дозы гамма-излучения (МЭД), которая на исследуемой территории не превышает пределы, установленные Нормами радиационной безопасности (НРБ‑99/2009, 2009). Значения МЭД в пределах погрешности не изменяются со временем и составляют 0,14‑0,15 мкЗв/ч.

Вертикальное распределение 137Cs отличается максимумом его удельной активности в верхнем почвенном горизонте и достаточно резким его снижением с глубиной. Выявлены различные механизмы, влияющие на распределение 137Сs в почвенных профилях – диффузионный и промывной.

Основной запас 137Cs в почвах Ростовской области приходится на верхние горизонты (0-15 см). Полное содержание (или запас) 137Cs в почвенном профиле за 15 лет без учета внешних факторов уменьшается на 25%, как и ожидается в соответствии с периодом полураспада данного радионуклида в 30 лет. Однако в исследуемых профилях почвы имеет место уменьшение полной активности 137Cs до трех раз, что, вероятно, связано с выносом радионуклида растительным покровом.

Коэффициенты диффузии 137Cs для всех типов почвы составляют [0,2…1,9] см2/год. Скорость конвективного переноса изменяется в широких [1,1...24,6] см/год. Это обусловлено тем, что на скорость конвективного переноса радиоцезия могут оказывать влияние не только климатические условия региона, но и расположение участка, и тип почвы. Сравнение миграционных моделей показало, что модель, основанная на уравнении Фоккера–Планка, учитывающая скорость конвекции радионуклидов в почвах, дает результаты  наиболее приближенные к экспериментальным значениям, по сравнению с моделью, основанной на уравнении диффузии Фика.

Полученные в настоящей работе данные используются при информировании населения о радиоэкологическом состоянии Ростовской области (включая зону наблюдения Ростовской АЭС и природно-техногенной территорию Новочеркасской ГРЭС); при работе со школьниками в рамках экотура «Занимательная радиоэкология». Данные о динамике запасов 137Cs в почвенных профилях будут использованы при оценке влияния работы Ростовской АЭС на наземные экосистемы региона исследования и отслеживании возможных станционных выбросов.

Используемые источники
1. Прохоров, В.М. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах. Физико-химическиемеханизмыимоделирование. / Прохоров, В.М // М.:Энергоиздат. – С. 1981-1998.
2. Du, P., Using 137Cs measurements to investigate the influence of erosion and soil redistribution on soil properties. / P. Du, D.E. Walling // Applied Radiation and Isotopes // 2011. №69. P.717-726.
3. Chappell A. Spatial scales of 137Cs-derived soil flux by wind in a 25 km2 arable area of eastern England. / A. Warren // Catena. 2003. №52. Р. 209 – 234.
4. Алексахин, Р.М. Радиоактивное загрязнение почв и растений. / Р.М. Алексахин. // Изд-во АНСССР – С.1963. – 132.
Линник, В.Г. Ландшафтная дифференциация техногенных радионуклидов: геоинформационные системы и модели. / Линник, В.Г // Дисс. на соиск. уч. степ. докт. геогр. наук. М. 2008.
Information about the project
Surname Name
Dergacheva Evgeniya
Project title
Distribution and behavior of artificial 137Cs in step soil of Rostov Region
Summary of the project
The investigation presents behavior of artificial radionuclide 137Cs in the step soil of Rostov Region. the research was conducted in 2000 – 2015 years. the content of radiocesium in soil samples was determined by gamma-spectrometry technique. The 137Cs activity concentration is on average of 20 Bq/kg in Rostov Region, but variations of this radionuclide can reach 10 times within microlandscape depending on micro relief specifity of locality. The main total 137Cs deposition concentrates in top soil layers (0 – 15 sm). The relations between 137Cs activity concentration and humus content and pH were obtained.
Keywords
137Cs, soil, migration, equivalent dose rates, humus, pH