Поступление поллютантов (в том числе и радионуклидов) в объекты окружающей среды в результате деятельности различных предприятий остается значительным. И, как следствие, мониторинг распределения радионуклидов в объектах экосферы (в нашем случае – в почвах) является крайне необходимым. От этого зависит пригодность территорий для безопасного проживания, разного рода строительных и промышленных работ. Также, в перспективе, распределение радионуклидов в почвах можно будет использовать для разведки полезных ископаемых, изучения геохимического состояния почв и даже своевременного обнаружения движения поверхностных пластов земли.
В работе были использованы данные об удельной активности 4 основных фонообразующих радиоизотопов: 137Cs, 226Ra, 232Th и 40К. В расчет были приняты результаты определения удельной активности радионуклидов в поверхностном слое почвы (0-10 см), так как именно здесь происходят основные обменные процессы поллютантами в системах почва-растение и почва-атмосфера. Почвенные пробы отбирались в окрестностях Новочеркасской ГРЭС, ст. Старочеркасской, Мясниковского района и Адыгейской горной цепи в экспедициях 2014 года.
Радионуклидный состав проб почвы определяли с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра «Прогресс-гамма» и геометрий счетного образца – Маринелли 1 литр, Маринелли 0,5 литра. По данным об удельной активности проб почв были построены диаграммы типа box-whiskers chart (рис. 1) и определены основные описательные статистические величины (таблица).
рис.1. Распределение радионуклидов в степных (1) и горных (2) почвах Северного Кавказа
Параметр |
Удельная активность ± Погрешность, Бк/кг |
|||||||||
137Cs |
226Ra |
232Th |
40K |
|||||||
Степные |
Горные |
Степные |
Горные |
Степные |
Горные |
Степные |
Горные |
|||
Среднее |
24,6±2,5 |
40,1±4,0 |
21,0±2,0 |
29,9±3,0 |
28,5±2,9 |
32,1±3,2 |
465,3±47,0 |
452,0±45,0 |
||
Медиана |
20,1±2,0 |
31,6±3,2 |
21,7±2,2 |
27,9±2,8 |
30,8±3,1 |
32,4±3,2 |
473,0±47,0 |
438,0±44,0 |
||
Мода |
21,7±2,2 |
21,8±2,2 |
24,1±2,4 |
30,0±3,0 |
35,9±3,6 |
23,7±2,4 |
590,0±59,0 |
453,0±45,0 |
||
Минимум |
1,0±0,2 |
0,1±0,01 |
1,7±2,0 |
10,5±1,0 |
3,2±0,3 |
13,7±1,4 |
37,9±3,8 |
101,0±10,0 |
||
Максимум |
81,2±8,0 |
281,0±28,0 |
37,9±3,8 |
127,7±13,0 |
51,0±5,0 |
52,5±5,3 |
1168,0±120,0 |
922,0±92,0 |
В содержании и распределении природных радионуклидов 232Th и 40K существенных различий между горными и степными почвами не наблюдается. Медианы, моды и средние значения удельных активностей согласуются в пределах 10-15%. Однако в случае с искусственным 137Cs и естественным 226Ra всё несколько иначе. Удельная активность данных радионуклидов в горных почвах выше, чем в степных, следовательно, и средние значения тоже. Но что ещё более значимо, в горных почвах наблюдаются серьёзные статистические выбросы, определяющие максимальные значения удельных активностей этих радионуклидов.
Подобные вариации 137Cs и 226Ra в горных почвах связаны с особенностями участков отбора почвенных проб. Оказалось, что высокие значения радиоцезия (более 250 Бк/кг) были получены на участках, находящихся в основаниях возвышенностей (на дне ущелий, в понижениях рельефа), что объясняется миграционными свойствами данного радионуклида: радиоцезий мигрирует не только относительно границы почва-атмосфера, но также вдоль поверхности горных участков. Как правило, он со временем «смывается» к подножиям или к менее крутым участкам, где, впоследствии, и задерживается (аккумулируется).
Максимальные значения удельной активности 226Ra в горных почвах приурочены, как правило, к выходам магматических пород, наблюдаются на участках в районах штолен.
Также существенное влияние на активность радионуклидов в почвах могут оказывать процессы выветривания: в степных территориях они играют значительную роль, способствуя уносу радионуклидов, а в горных лесных территориях практически не проявляются. Необходимо учитывать, что для горных регионов характерны не сформировавшиеся почвы, подстилающими породами могут служить граниты, аплиты и другие магматические породы, являющиеся источниками естественных радионуклидов.
В целом, особенности рельефа, почвообразования, климата, наличие различных горных пород могут являться определяющими факторами высоких удельных активностей радионуклидов в почвах горных территорий.