Міграція та фізико-хімічний стан 137Cs і 90Sr у ґрунтах

Дані літератури свідчать, що вміст обмінних форм 90Sr з кожним роком зростає, що вказує на вилуговування з паливних частинок цих радіонуклідів. Радіоактивний 90Sr завдяки своїм фізико-хімічним властивостям, має високу здатність накопичуватися у рослинах і з кормами, їжею, потрапляти в організм тварин та людини. Подібно до розчинних сполук інших лужноземельних елементів розчинні сполуки стронцію добре всмоктуються з травного каналу (10 - 60 %). Всмоктування інших слаборозчинних радіонуклідів становить менше 1 %. [5, 15, 27, 32].

Незалежно від типу ґрунтів і характеру забруднення (паливна чи конденсаційна компонента випадінь) 85 - 98 % 137Cs у верхньому шарі ґрунту знаходиться у фіксованому стані. На дерново-підзолистих ґрунтах у фіксованому стані перебуває 7,5 %, а чорноземних - 11 % 90Sr. На мало гумусних піщаних ґрунтах 60 - 75 % 90Sr знаходиться у обмінних формах, а на чорноземних - до 55 %. У водорозчинних формах на різних типах ґрунтів перебуває до 0,2 % 137Cs та до 3 % 90Sr [2, 5].

Під впливом фізико-хімічних процесів відбувається перехід радіонуклідів між фазами і станами, що має наслідком фіксацію або мобілізацію їх хімічних сполук. У першому випадку відбувається накопичення радіонуклідів і утворення шару ґрунту з підвищеною радіоактивністю. У випадку мобілізації легкорозчинні сполуки мігрують із горизонту в горизонт. У вихідному горизонті перебування концентрація їх зменшується, і загалом відбувається перерозподіл радіонуклідів у нові об‘єми ґрунту - у глибші або в суміжні горизонти елементарної ландшафтної геохімічної катени. Однак при напівпромивному та періодично промивному водному режимі, властивому автоморфним ґрунтам Лісостепу, у профільному розподілі мобільних сполук 90Sr та 137Cs можлива сезонна або багаторічна динаміка [32, 37, 94, 95].

Згідно з В.М. Прохоровим (1981), основними силами, що призводять до міграції радіонуклідів у ґрунтах, є конвективний перенос при інфільтрації атмосферних опадів вглиб ґрунту і підґрунтя, капілярне підняття води від дзеркала підґрунтових вод у товщу породи і ґрунту, капілярне підтягування ґрунтового розчину вгору внаслідок випаровування води на поверхні та у товщі ґрунту, термоперенос вологи під дією градієнту температури, дифузія вільних і адсорбованих іонів, перенос по кореневих системах рослин, на мігруючих колоїдних частках; біогенне, зокрема, зоогенне, а також агротехнічне та агромеліоративне перемішування та переміщення ґрунту [133].

При випадінні, радіонукліди розміщуються в дуже тонкому поверхневому шарі ґрунту і в процесі міграції ззовні не надходять, тому конвективний перенос призводить до переміщення зони знаходження радіонукліда зі зміщенням максимуму його концентрації вглиб або до верхніх горизонтів ґрунту, залежно від напрямку переносу. Дифузія ж викликає розширення зони знаходження радіонукліда з одночасним зменшенням величини максимальної концентрації у шарі первісного надходження забруднювача [62, 88, 128, 151].

Провідну роль в акумуляції радіонуклідів, наслідком якої є виникнення горизонтів з підвищеною їх концентрацією, є геохімічні бар‘єри. У чорноземах, що домінують у дослідженому регіоні, провідним адсорбуючим бар‘єром є гумусовий горизонт з його глинисто-гумусовими комплексами. Гумусова товща в чорноземах досягає 80-100 см [4, 67].

Повнота сорбції радіонуклідів у ґрунтах значною мірою залежить від їх мінералогічного та гранулометричного складу. В основі поглинальної здатності ґрунту, крім інших факторів, лежить присутність у ньому мулистої фракції та деяких глинистих мінералів. Найбільшу поглинальну здатність мають мінерали монтморилонітової групи - асканіт, гумбрін, бентоніт. Всі вони досить міцно фіксують 137Cs і значно слабкіше - 90Sr. До монтморилонітової групи досить близько стоїть інший мінерал - вермикуліт. Вермикуліт, як і інші гідрослюди, здатний міцно фіксувати 137Cs, що знижує його рухомість у ґрунті та доступність засвоєння рослинами [6, 67].

Радіонукліди 90Sr мають обмінний характер поглинання, але з часом обмінно-поглинуті іони можуть частково зв’язуватися у ґрунті до низькорозчинних сполук, фосфатів, карбонатів стронцію, що буде знижувати його міграційну здатність. Дослідження рухомості 90Sr у ґрунтах різних типів Р.М. Алєксахіним показали, що основна його частка перебувала у обмінному, а 137Cs - у фіксованому стані [4].

Чорноземи мають значну кількість фізичної глини, тому радіонукліди, особливо 137Cs, досить міцно фіксуються в них, а дерново-підзолисті ґрунти, що переважають у лісах Полісся України, містять досить невелику кількість глинистих мінералів і мулу. Тому відсоток радіонуклідів, що сорбуються ними, значно нижчий, ніж на важких ґрунтах [6, 37].

Цікаві статті з розділу

Ландшафтний моніторинг
Ландшафтний моніторинг як підсистема єдиної державної системи екологічного моніторингу підрозділяється на геоботаніческий, кліматичний (мезо- і мікрокліматичний), геохімічний, ґрунтовий і т ...

Характеристика екологічної ситуації в місті Запоріжжя
Головною задачею курсового проекту є визначення основних факторів впливу на навколишнє середовище природних та техногенних чинників. Визначити основні фізико-географічні процеси, які розвиваються на т ...

Харчові ресурси Землі
Харчові ресурси - основа життя для людини. Людина успішно вміє створювати і збільшувати для себе запаси їжі. Історія людства - пошук усе нових і нових харчових ресурсів. Сотні тисяч років пе ...