Ландшафтно-геохімічні аспекти міграції радіонуклідів

Значну роль у формуванні радіаційного стану агроландшафту відіграють ландшафтно-геохімічні особливості міграції радіонуклідів. Радіонукліди осаджуються на земну поверхню і мігрують у горизонтальному і вертикальному напрямах під впливом природних і антропогенних процесів, які призводять до значного перерозподілу радіонуклідів.

Горизонтальна міграція радіонуклідів в геохімічних ландшафтах обумовлена переважно дією двох процесів: дєфляцією (вітровою ерозією підстилаючої поверхні); стоком поверхневих вод в гідрологічну мережу і безстічні пониження місцевості.

Максимальні відкладення радіонуклідів відмічаються на лісових галявинах та у нижніх частинах ложбин, тобто в місцях зниження скорості повітряного потоку. Мінімальна – на вершинах холмів, що продуваються і відображають взаємодію преобладаючого вітру з елементами рельєфу. Одержані в післяаварійний період дані показують, що і через 4 роки після аварії на ЧАЕС радіоактивні речовини, що знаходяться у вигляді частиць випадінь, так и ті, що входять до складу ґрунтових агрегатів, характеризуються високою міграційною дієвістю повинністю і активно включаються до процесів дефляції та водної ерозії (Б.С.Прістер, 1991).

Вищеоприведені дані свідчують про необхідність проведення протиерозійних ландшафтно-меліоративних заходів в зонах найбільш інтенсивного забруднення, основним напрямом яких повинно бути зменшення відкритості і підвищення вітростійкості ґрунтів. Це досягається шляхом затримання і проведення землеукріпної меліорації ландшафту, спрямованої на оструктурення ґрунту і підвищення прочності фіксації радіонуклідів у ньому.

Обробка ґрунтів на забруднених водозборах повинна бути зведена до мінімуму і забезпечувати максимально можливе збереження гумусового шару, який, незважаючи на невелику потужність та незначний вміст гумусу, забезпечує затримання більшої частини радіонуклідів.

При оцінці ролі і спрямованості процесів водної міграції радіонуклідів доцільно використання біогеохімічних методів, що спираються на характеристику елементів ландшафту(грунту, грунтових вод, рослинності та інш.) на генетично строговизначених ділянках, які відрізняються за віком, властивостями ґрунту і ґрунтоутворюючих порід, рельєфом, режимом зволоження, розвитку тощо). У відповідності з ландшафтно-генетичним методом, вивчення розповсюдження радіоактивних речовин проводиться за основними, з’єднаними за стоком,, елементами ландшафту.

Найбільш дрібним природно-територіальним комплексом, в якому всі компоненти (ґрунти, ґрунтоутворюючі породи, грунтові води, живі організми і атмосфера зв’язані між собою обміном речовинами та енергією єелементарний ландшафт. На найбільш високих водорозподільних ділянках процеси внутрішньоландшафтної міграції хімічних елементів практично не залежать від оточуючої місцевості.

Такі ландшафти називаються автономними. Винесені з них хімічні елементи і радіонукліди потрапляють в нижчерозташовані за рельєфом ландшафти, що називаються геохімічно підчиненими. У ґрунтах геохімічнопідчинених ландшафтів концентрація радіонуклідів, як і інших елементів, може відрізнятися від взаємоз¢язанихавтономних ландшафтів в більший або менший бік, в залежності від того, чи є сопідчинений ландшафт транзитним або виконує функцію геохімічного бар’єру .

М.А.Глазовською та інш. (1961) виділені чотири групи ландшафтів, сопідчинених за геохімічним потоком речовин: І-елювіальний, ІІ-транселювіальний, ІІІ-супераквальний (гідроморфний) та ІV- аквальний [123].

Поняття геохімічного бар¢ерусформульовано А.І.Перельманом (1968), за його визначенням, це такі ділянки зони гіпергенезу, в яких на короткій відстані відбувається різке зменшення інтенсивності міграції, що призводить до концентрації хімічних елементів, в тому числі і радіонуклідів. Під зоною гіпергенезурозуміється верхня частина земної кори, в якій активно простежується вплив повітря, води та органічних речовин [124].

Суттєво впливають на перерозподіл радіонуклідів лісові насадження, які здатні практично повністю затримувати поверхневий стік радіонуклідів. Радіаційні речовини не тільки утримуються на залесених водорозділах, але і можуть накопичуватися на залесених схилах .

Міграція розчинених радіонуклідів називається рідким стоком. Поверхневі води переносять значну кількість взвесей, що представлені, в основному, тонко дисперсними мулуватими частицями. Які вміщують значну кількість радіонуклідів в поглинутому стані. В цьому випадку мова іде про твердий стік, він суттєво впливає у перерозподіл радіонуклідів на розораних землях, легких за механічним складом ґрунтах, в регіонах, які характеризуються високою швидкістю потоків поверхневих вод. На розорних грунтах, що зайняті під посівами сільськогосподарських культур, у рік з поверхневим стоком уноситься в середньому 1% ⁹⁰Sr. Рідкий і твердий стік радіонуклідів досягають кількох відсотків на рік від запасів на басейні водозбору. Міграція радіонуклідів до рівня грунтових вод супроводжується послідуючим виносом їх з дренажним стоком (при наявності горизонтального дренажу) в річкові системи та морську акваторію

Порівняно висока міграційна активність ⁹⁰Sr пов’язана із його здатністю утворювати комплекс з органічними речовинами. Тому цей радіонуклід може знаходитись розчиненим у катіонній, аніонній та нейтральній формах, що дозволяє йому долати геохімічні бар’єри і досягати навіть глибоких ґрунтових і підземних вод. Винос радіонуклідів із ландшафтної системи і формування вторинних очагів накопичення радіонуклідів визначаютьсягрунтовими, геоморфологічними і гідрогеологічними умовами, що впливають на величину, спрямованість поверхневого, а також внутрішньоґрунтового стоків.

Як показали дослідження Українського науково-дослідного інституту сільськогосподарської радіології УААН , особливо інтенсивно перерозподіляються радіонукліди у ландшафтах гумідних районів, що характеризуються підвищеним зволоженням і де можливе забруднення ґрунтових вод. На водорозподілах цих зон в основному розповсюджені дерново-підзолісті ґрунти з кислою та слабо кислою реакцією, завдяки чому радіонукліди характеризуються високою рухомістю. Ґрунти акумулятивних пойм в цих районах вміщують ⁹⁰Sr в 2-10 разів більше, ніж ґрунти водорозподілів. Таким чином, процеси вимивання і вторинного накопичення радіонуклідів обумовлюють зміни радіаційного стану, який формується протягом багатьох років після осадження радіоактивних речовин на поверхню ландшафту.

У степовій посушливій зоні на водорозподілах сформувалися південні чорноземи і каштанові ґрунти з високим змістом органічної речовини і значною ємністю поглинання. Радіонукліди в них міцно сорбірувані грунтово-поглинаючим комплексом, максимальний вміст їх відмічається на водорозподілах .