Радионуклиды в растительности и почвенном покрове долины средней катуни

Скачать 62.68 Kb.

Название	Радионуклиды в растительности и почвенном покрове долины средней катуни
Дата публикации	01.07.2013
Размер	62.68 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > География > Документы

РАДИОНУКЛИДЫ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ДОЛИНЫ СРЕДНЕЙ КАТУНИ

С.С. Мешкинова, А.В. Пузанов

Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул
Эколого-биогеохимическая оценка экосистем бассейна Катуни является актуальной в связи с гидроэнергетическим освоением реки. Необходим экологически грамотный подход при планировании, сооружении и эксплуатации проектируемых водохранилищ. Одними из важных составляющих экосистемы являются почвы и растения, так как почва, будучи продуктом совместного воздействия многих факторов, в том числе климата и растительности, наиболее полно передает специфику экологической, биогеохимической ситуации территории. К тому же педосфера является главным источником элементов питания живых организмов, основным звеном в биологическом круговороте элементов [3]. Почва, выполняя аккумулирующую функцию, может накапливать радионуклиды до высоких концентраций, что негативно отразиться на экосистеме водохранилища и близлежащей территории. Растения выполняют важную роль в биогеохимических процессах трансформации вещества в биосфере. Поглощая химические элементы и радионуклиды из почвы, почвообразующих пород, грунтовых вод и атмосферы, они перемещают их из одних компонентов ландшафта в другие, при этом изменяя скорость их круговорота в природе.

Объекты исследования: черноземы обыкновенные и южные, темно-каштановые, горно-лесные черноземовидные почвы на элювиальных, делювиальных, аллювиально-делювиальных, аллювиальных отложениях, щебнисто-песчаных, щебнисто-супесчаных, галечниково-песчаных и галечниково-супесчаных, а также хорошо сортированных песчаных отложениях [7, 8], доминантные виды растений долины Средней Катуни. Наибольшее распространение имеют черноземы южные и обыкновенные.

Естественные радиоактивные элементы и ¹³⁷Cs определяли гамма- спектрометрическим методом в Институте геологии и минералогии СО РАН.

Почвенные разрезы закладывали в системе ландшафтно-геохимических катен, охватывая все геоморфологические элементы.

Радионуклиды в почвах долины Средней Катуни

Уран. В почвах долины Средней Катуни содержание ²³⁸U и его распределение по профилю разнообразно. Удельная активность ²³⁸U в почвах долины варьирует от 15,2 до 67,8 Бк/кг и в среднем составляет 25,0±1,4 Бк/кг (табл.). В черноземах обыкновенных наблюдается аккумуляция нуклида в верхних горизонтах, а черноземах южных происходит накопление и в иллювиальных горизонтах почвы. В темно-каштановых почвах распределение ²³⁸U по профилю равномерное.

Таблица

Концентрация основных естественных радиоизотопов и Сs-137 почвах долины Средней Катуни

Элемент	Почвы долины Cредней Катуни	Мировой почвенный фон [6]
	Бк/кг
⁴⁰К	360,0±7,7 (235-455)	370
²³²Th	15,1±0,6 (6,9-24,4)	25
²³⁸U	25,0±1,4 (15,2-67,8)	25
¹³⁷Сs	14,9± (3,0-69,0)	15

Торий. В черноземах обыкновенных долины Средней Катуни ²³²Th по профилю распределяется равномерно. В каштановых почвах и черноземах южных наблюдается уменьшение удельной активности радионуклида с глубиной, что коррелирует с содержанием гумуса в почвах. Средняя концентрация ²³²Th в почвах исследуемой территории составляет 15,1±0,6 при распространении от 6,9 Бк/кг до 24,4 Бк/кг Бк/кг, что превышает среднее содержание в почвенном покрове России в два раза [12], но ниже кларков в земной коре [13] и в почвах мира (см. табл.).

Калий. В черноземах обыкновенных и южных ⁴⁰К распределен равномерно, но в некоторых разрезах прослеживается аккумулятивно-иллювиальное распределения радионуклида. В темно-каштановых почвах содержание ⁴⁰К, как и ²³²Th, уменьшается вниз по профилю и коррелирует с содержанием гумуса в данном подтипе почвы. Концентрация радионуклида в почвах долины колеблется от 235 Бк/кг до 455 Бк/кг, в среднем составляет 360±7,7 Бк/кг, что почти равно кларку в почвах [9] и мировому фону почв (см. табл.).

Цезий – 137. Распределение ¹³⁷Cs по профилю во всех исследованных типах почв одинаково. В зависимости от свойств почв основной запас ¹³⁷Cs сосредоточен в верхнем 5-ти или 10-ти сантиметровом слое гумусового горизонта целинных почв и на глубине 10 - 20 сантиметров в пахотных почвах. Удельная активность радионуклида в пахотных почвах незначительна и достигает 11,0 Бк/кг, а в нескольких образцах дерновых горизонтов (0-5 см) активность составляет 61 и 69 Бк/кг (см. табл.), что соответствует фону Горного Алтая [10]. В иллювиальном горизонте и почвообразующей породе Cs -137 не обнаружен.

Радионуклиды в растениях долины Средней Катуни

Большинство надземных частей растений накапливают уран по фонобарьерному типу, при котором значительное увеличение концентрации изучаемого элемента в питающей среде не сопровождается статистически достоверным увеличением его содержания в растениях [5]. Среднее содержание урана в надземной растительности, по литературным данным, составляет 38 мкг/кг (0,47 Бк/кг) и варьирует в интервале от 5 до 69 мкг/кг (от 0,63 до 0,87 Бк/кг) [4].

В растениях долины Средней Катуни удельная активность ²³⁸U колеблется от 7 до 115 Бк/кг и в среднем составляет 29,9±8,5 Бк/кг. Наибольшие концентрации обнаружили в Limonium flexuosum L. – 115 Бк/кг, Artemisia frigida Willd – 90 Бк/кг, при коэффициентах накопления 2,1 и 2,2 соответственно. Наименьшая концентрация наблюдается у Kochia densiflora (сем. Chenopodiaceae).

Н. Боуэн (цит. по [2]) дает широкий интервал в оценках содержания тория в наземной растительности: от <8 до >1300 мкг/кг сухого вещества. В древесине, листьях и хвое содержание ²³²Th достигает 5 мкг/г (2*10^-2 Бк/г).

Накопление Th растениями незначительно [11, 12], но оно выше, чем для ²³⁸U. Для этих радионуклидов установлены «пороговый эффект», видовые и географические различия в накоплении (пороговая концентрация ²³²Th в почве принята n*10^-3 – n*10^-2г/г). Подсчитаны коэффициенты биологического поглощения (КБП) Th для разных регионов. Высокими они оказались для всех районов, где наличие Th в породах связано с терригенными минералами, и минимальными с водной миграцией (горная тундра – 0,5; горная тайга – 0,3; лесостепь – 0,46). Коэффициент биологического поглощения тория равен 0,04 [1]. Вместе с тем, кларк его в биосфере относительно высок:7,6 мг/кг, 7,6*10^-4% (30,93 Бк/кг).

В исследованных нами растениях накопление радиоактивного тория незначительное: 8,9±3,1 Бк/кг, что в 3 раза ниже концентрации ²³⁸U при вариации от 3 до 40 Бк/кг. Наиболее высокие коэффициенты накопления радионуклида обнаружены в Artemisia frigida Willd из семейства Asteraceae, Astragalus alpinus L. и Thymus altaicus Klokov et Shost.

Большая часть калия в растениях находится в ионной форме, меньшая непрочно связана в плазме. Он легко выщелачивается из листьев, теряющих во время дождей до 30-50 % К. Концентрация ⁴⁰К в растениях такова: зерновые – 18-159 Бк/кг, зернобобовые – 177-299, свежие овощи– 40-174, плоды – 7-355, грибы – 277 Бк/кг.

Удельная активность ⁴⁰К в растениях долины Средней Катуни колеблется от 177 до 757 Бк/кг и в среднем составляет 480,4±48,3 Бк/кг. Коэффициенты накопления радионуклида варьировали в пределах 0,3-1,0. Больше всего радиоактивного калия, как и тория, содержится в Artemisia frigida Willd. – 757 Бк/кг. Немного меньше ⁴⁰К содержат Kochia densiflora: от 712 до 718 Бк/кг.

Высоким накоплением ¹³⁷Cs характеризуются однолетние и многолетние травы и горох, низким – зерновые. Наиболее высоким накоплением ¹³⁷Cs в растениях исследуемой территории характеризуется Vicia cracca L. – 20 Бк/кг (К_Н = 2,5) и Artemisia sp. – 13 Бк/кг (К_Н = 1,6), низкий коэффициент накопления (К_Н 0,03) получен для Artemisia frigida Willd.

Выводы:

удельная активность естественных радионуклидов ²³⁸U, ²³²Th, ⁴⁰К и искусственного радионуклида ¹³⁷Cs в почвах долины не превышает среднего уровня удельной активности почв мира;
изученные растения характеризуются невысокими коэффициентами накопления (К_Н<1) с широким диапазоном вариации (К_Н = от 0 до 2,5), исключение составляют виды, в которых хорошо видна тенденция накопления: ²³⁸U – Stipa consanguinea Trin. et Rupr. (К_Н = 1,4), Limonium flexuosum L. (К_Н = 2,1), Artemisia frigida Willd (К_Н = 2,2); ²³²Th – Artemisia frigida Willd (К_Н = 1,1); ¹³⁷Cs – Artemisia sp (13 Бк/кг, К_Н = 1,6), Vicia cracca L. (К_Н = 2,5); удельная активность изученных радионуклидов в растениях долины Средней Катуни находится в пределах фоновых значений и не оказывает негативного влияния на структуру и функционирование растительных организмов.

Литература

Алексеенко, В.А. Экологическая геохимия / В.А. Алексеенко – М.: Логос, 2000.– 627 с.
Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов / В.В. Иванов – М.: Экология, 1997. – 607 с.
Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в почвах Западной Сибири / В.Б. Ильин // Почвоведение. 1987.- №11.- С. 87-94.
Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. – М.: Мир, 1989. – 439 с.
Ковалевский, А.Л. Биогеохимия растений / А.Л. Ковалевский – Новосибирск: Наука, 1991. – 294 с.
Ковда, В. А. Почвоведение. Ч. 1./ В. А. Ковда, Б. Г. Розанов. М.: Высш. шк. 1988. 400 с.
Мальгин, М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае / М.А. Мальгин. Новосибирск: Наука, 1978.- 272 с.
Почвы Горно-Алтайской автономной области. Новосибирск: Наука, 1973.- 351с.
Радиобиология / А. Д. Белов, В. А. Киршин, Н. П. Лысенко, В. В. Пак и др.; Под ред. А. Д. Белова. М.: Колос, 1999.- 384 с.
Силантьев, А.Н. Вертикальная миграция в почве радионуклидов, выпавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС / А.Н. Силантьев, И.Г. Шкуратова, Ц.И. Бобовникова // Атомная энергия, 1989. т. 66. вып. 3. -С. 194-197.
Таскаев, А.И. Миграция изотопов уранового и ториевого рядов в почвенно-растительном покрове территорий с естественно и антропогенно повышенной радиоактивностью / А.И. Таскаев // Инф. бюл. науч. совета по проблемам радиобиологии АН СССР, 1983. – №28. – С. 34-37.
Титаева, И.А. Геохимия природных радиоактивных рядов распада / И.А. Титаева. М.: ГЭОС, 2005.- 226 с.
Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие на популяции и биогеоценозы / Р.М. Алексахин, Н.П. Архипов, Р.М. Бархударов и др. М.: Наука, 1990.- 368с.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Радионуклиды в воде реки Енисей Прямые измерения содержания радионуклидов в отобранных пробах воды (без концентрирования) не всегда позволяют выявить техногенные...		Отчет о результатах научно-исследовательских работ и научно-организационной... Рис. Фрагмент карты восстановительной динамики растительности Среднего Приангарья. 1-11 – восстановительные ряды растительности,...
	Научно-практическая конференция «тяжелые металлы и радионуклиды в... Сгпи, заведующий кафедрой экологии и географии, академик, д б н., профессор (Казахстан)		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ...
	Тесты по анатомии человека. (методическое пособие) Предлагаемые тестовые задания составлены в соответствие с программой курса “Анатомия человека”, изучаемого на биолого-почвенном факультете...		Влияние факторов окружающей среды на состояние древесной растительности парковых ландшафтов
	Отчет о проведенных исследованиях в Государственном природном заповеднике «Ростовский» О засолении степных каштаново-солонцовых комплексов долины маныча (Л. П. Ильина, Д. Г. Невидомская) 28		Ближайший железнодорожный вокзал Станция Мерибель является одним из курортов, составляющих самую большую горнолыжную зону, известную под названием "Три долины"
	Геоинформационное моделирование термальных полей долины р. Гейзерной... Развивать интерес учеников к химии и естественным наукам; активизировать их познавательную активность		«Лишайники как симбиотические организмы, «пионеры растительности» Технологии: урок с применением здоровьесберегающих технологий, интерактивной мультимедийной презентации
	Весь париж 6 экскурсий + замки долины луары «Бенлюкс» (русскоговорящие продавцы): парфюмерия, галантерея, бижутерия, косметика, часы, обувь, аксессуары самых известных мировых...		Урок Что изучает география? ...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: Сформировать представление о реке, ее частях, частях речной системы и долины		Рабочая программа Дисциплины «Геоботаника» Миркин. Б. М. Наука о растительности (история и современное состояние основных концепций) / Б. М. Миркин, Л. Г. Наумова. – Уфа: Гилем,...
	Профессионального образования и инновационной деятельности тпп РФ Нового курса", в том числе "Федеральная программа страхования депозитов", "Федеральная администрация по жилищному строительству",...		Конокбаева Г. Э. Кафедра иностранных языков кгу им. И. Арабаева Крылатые скакуны-тулпары перелетают через седые вершины Ала-Тоо, гром богатырского боя сотрясает долины. Это сражаются за свободу...

Школьные материалы