Использование радионуклидов аэральных выпадений в исследовании их геохимической миграции в почвах (обзор)

Аннотация

Дается обзор результатов многолетних исследований миграции радионуклидов аэральных выпадений в составе лизиметрических вод. Рассматриваются особенности лизиметрических исследований на различных этапах развития радиоэкологии. Отмечается, что применение лизиметров долгое время ограничивалось низкими уровнями активности радионуклидов в почвенных растворах и масштабные исследования начались после чернобыльских выпадений (1986). Показано, что наибольший выход радионуклидов в лизиметрические воды происходит в лесных, в особенности хвойных фитоценозах, наименьший — в луговых и агрофитоценозах. В многолетней динамике максимальная интенсивность миграции радионуклидов в составе лизиметрических вод отмечается в начальный период после радиоактивных выпадений, в сезонной — в летний. Оценен вклад гравитационного стока в перераспределении радионуклидов в почвенном профиле. Из горизонта лесной подстилки годовой вынос варьирует от десятых долей до единиц процентов, а из слоя 0–20 см — от сотых до десятых долей процентов от общего запаса радионуклидов в этих слоях. Относительный вынос ⁹⁰Sr значительно опережает таковой ¹³⁷Сs. В почвенном растворе от 70 до 90% радионуклидов (⁹⁰Sr, ¹³⁷Сs, ²³⁸Pu, ^239+240Pu и ²⁴¹Am) находятся в форме радионуклид-органических соединений различных молекулярных масс.

Литература

1. Агапкина Г.И. Органические формы соединений искусственных радионуклидов в почвенных растворах природных биогеоценозов // Радиационная биология. Радиоэкология. 2002. № 4.

2. Веди Н.К., Брюкер С., Мерле Д. и др. Сезонный состав вод, просачивающихся через кроны, и почвенных растворов в двух лесных экосистемах на триасовых песчаниках востока Франции // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1979. № 3.

3. Водовозова И.Г. К вопросу о миграции нуклидов осколочной и наведенной природы в почвенной среде // Радиоактивные изотопы в почвенной и пресноводной системах. Свердловск, 1981.

4. Пристер Б.С., Омельяненко Н.Л., Перепелятников Л.В. Миграция радионуклидов и переход их в растения в зоне аварии Чернобыльской АЭС // Почвоведение. 1990. № 10.

5. Розов С.Ю., Кляшторин А.Л., Попова Л.Н., Щеглов А.И. Оценка миграционной способности радионуклидов цезия в песчаных почвах ЧАЭС по данным модельных экспериментов // Миграция радионуклидов в природных средах. Чернобыль, 1990. Т. 2, ч. 1.

6. Тихомиров Ф.А., Кляшторин А.Л., Щеглов А.И. Радионуклиды в составе вертикального внутрипочвенного стока в лесных почвах ближней зоны Чернобыльской АЭС // Почвоведение. 1992. № 6.

7. Тихомиров Ф.А., Щеглов А.И., Цветнова О.Б., Кляшторин А.Л. Геохимическая миграция радионуклидов в лесных экосистемах зоны радиоактивного загрязнения ЧАЭС // Почвоведение. 1990. № 10.

8. Тюрюканова Э.Б. Экология стронция-90 в почвах. М., 1976.

9. Цветнова О.Б., Щеглов А.И. Роль растительного покрова в регулировании потоков техногенных радионуклидов на различных этапах после радиоактивных выпадений // Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. № 2.

10. Шилова Е.И. О качественном составе лизиметрических вод целинной и окультуренной разновидностей подзолистых почв по данным пятилетних исследований // Почвоведение. 1959. № 1.

11. Agapkina G.I., Shcheglov A.I., Tikhomirov F.A. et al. Dynamics of Chernobyl-fallout radionuclides in soil solutions of forest ecosystems // Chemosphere. 1998. Vol. 36, № 4–5.

12. Bachhuber H., Bunzl K., Schimmack W. Statical variability of fallout Cs-137 in the soil of a cultivated field // Environ. Monit. Assess. 1987. Vol. 8, № 1.

13. Barbee G.G., Brown K.W. Comparison between suction and free drainage soil-solution samplers // Soil Sci. 1986. Vol. 141, № 2.

14. Bunzl К., Kracke W., Agapkina G.I. et al. Association of Chernobyl-derived Pu-239+240, Am-241, Sr-90 and Cs-137 with different molecular size fractions of organic matter in the soil solution of two grassland soils // Radiat. Environ. Biophys. 1998. Vol. 37.

15. Iwagami S., Onda Y., Tsujimura M. et al. Vertical distribution and temporal dynamics of dissolved ¹³⁷Cs concentrations in soil water after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident // Environmental Pollution. 2017. Vol. 230. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.07.056

16. Kliashtorin A.L., Tikhomirov F.A., Shcheglov A.I. Lysimetrical study of radionuclides in the forests around the Chernobyl Nuclear Power Plant // J. Environ. Radioact. 1994. Vol. 24.

17. Kliashtorin A.L., Tikhomirov F.A., Shcheglov A.I. Vertical radionuclide transfer by infiltration water in the 30-km Chernobyl accident zone // The Science of The Total Environment. 1994. Vol. 157.

18. Konoplev A.V., Golosov V.N., Yoschenko V.I. et al. Vertical distribution of radiocesium in soils of the area affected by the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant accident // Eurasian Soil Science. 2016. Vol. 49. https://doi.org/10.1134/S1064229316050082

19. Kurihara M., Onda Y., Suzuki H. et al. Spatial and temporal variation in vertical migration of dissolved ¹³⁷Cs passed through the litter layer in Fukushima forests // J. Environ. Radioact. 2018. Vol. 192. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.05.012

20. Liu W., Li Y., Yu H. et al. Distribution of ¹³⁷Cs and ⁶⁰Co in plough layer of farmland: Evidenced from a lysimeter experiment using undisturbed soil columns // Pedosphere. 2021. Vol. 31, № 1. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(19)60837-4

21. Nakanishi T., Matsunaga T., Koarashi J. et al. ¹³⁷Cs vertical migration in a deciduous forest soil following the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident // J. Environ. Radioact. 2014. Vol. 128. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.10.019

22. Nisbet A.F., Lembrechts J.F. The dynamics of radionuclide behaviour in soil solution with special reference to the application of countermeasures // Transfer of radionuclides in natural and semi-natural environments. L.; N.Y., 1990.

23. Rao Bh., Rakesh R.R., Wattal P.K. et al. Lysimetric studies for modelling radioactive contaminant transport in soils // International Journal of Environment and Waste Management. 2013. Vol. 12, № 3. https://doi.org/10.1504/IJEWM.2013.056198

24. Shcheglov A.I., Klyashtorin A.I., Agapkina G.I., Mamikhin S.V., Tsvetnova O.B. Forms and dynamics of technogenic radionuclides in the intrasoil flow in forest ecosystems // Radionuclide transport dynamics in freshwater resources. IAEA, 2002.

25. Shcheglov A.I., Tsvetnova O.B., Kliashtorin A.L. Biogeochemical migration of technogenic radionuclides in forest ecosystems. M., 2001.

26. Suresh A., Jindal T., Khan S. An integrated approach for risk assessment of groundwater contamination using lysimetric studies // Pollution Research. 2019. Vol. 38, № 2.

27. Van Voris P., Cowan C.E., Cataldo D.A. et al. Chernobyl case study: modeling the dynamics of long-term cycling and storage of Cs-137 in forested ecosystems // Transfer of radionuclides in natural and semi-natural environments. L.; N.Y., 1990.