Цезия-137 в почве
Искусственные радионуклиды поступают из атмосферы в почву с атмосферными выпадениями и под действием гравитационных сил в составе аэрозолей и частиц в растворимом и нерастворимом состоянии. В почве радионуклиды включаются в два основных процесса – взаимодействие с почвенно-поглощающим комплексом и вертикальная миграция по профилю почвы. Их поведение в почве обусловлено следующими взаимообратимыми процессами: сорбция↔десорбция, осаждение↔растворение, коагуляция↔пептизация. Среди этих процессов наибольшее влияние на поведение радионуклидов в почве оказывает сорбция. При миграции радионуклидов сорбция имеет двоякое значение. Во-первых, закрепление радионуклидов в корнеобитаемом слое почвы способствует длительному поступлению их в растения. Во-вторых, поглощение радионуклидов твердой фракции почвы снижает их доступность для растений и интенсивность их миграции вниз по профилю почвы.
Вертикальная миграция – это совокупность процессов, вызывающих перераспределения радионуклидов вглубь по профилю почвы. Перемещение радионуклидов вниз по профилю почвы изменяет их распределение в корнеобитаемом слое, приводит к снижению мощности дозы гамма-излучения над поверхностью почвы и к уменьшению интенсивности выдувания ветром и вымывания водой, а также может создавать возможность загрязнения грунтовых вод. Интенсивность миграции зависит от многих факторов, среди которых наиболее значимы свойства почвы и геологические условия, физико-химические свойства радионуклидов, вид биоценоза и интенсивность его обновления.
Вертикальная миграция радионуклидов осуществляется при следующих процессах: механический перенос на частицах почвы, диффузия свободных и адсорбированных ионов, конвективный перенос с током воды, перенос на коллоидных частицах почвы, перенос по корневым системам растений. Эти процессы неравнозначны, среди них наиболее значимы конвекция и диффузия. Конвекция – это перенос радионуклидов с восходящими и нисходящими потоками жидкости или пара. Конвекция приводит к перемещению и увеличению концентрации радионуклидов в нижележащих слоях по профилю почвы. Диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации радионуклидов при соприкосновении их с частицами почвы. Диффузия приводит к расширению зоны распределения радионуклидов при одновременном уменьшении максимальной концентрации в местах скопления радионуклидов. Конвекция и диффузия тесно связаны с сорбцией радионуклидов. Известно, что чем прочнее сорбция, тем слабее эти процессы. Конвекция и диффузия характерны для водорастворимой и частично для обменной форм нахождения радионуклидов в почве. Механический перенос происходит с током воды и пыли по трещинам и разломам почвы, а также в результате деятельности человека при обработке почвы и в результате роющей деятельности почвенной фауны. Механический перенос характерен для всех форм радионуклидов. С коллоидными частицами переносятся все формы радионуклидов, включая необменную и фиксированную.
Установлено, что в почвах одного типа разные радионуклиды имеют разную интенсивность миграции и соответственно разные коэффициенты миграции. Коэффициент миграции цезия-137 на 1-2 порядка ниже, чем стронция-90. Различие в интенсивности миграции этих двух радионуклидов объясняется различными формами нахождения их в почве. На дерново-подзолистой почве коэффициент миграции цезия-137 составляет 5,4·10-10– 5,8·10-8 см2/сек. Миграция радионуклидов по профилю почвы происходит очень медленно.
Наиболее интенсивно миграция радионуклидов происходит на дерново- глеевых, дерново-торфянисто-глеевых и торфяно-болотных почвах, которые характеризуются высокой влажностью, низким содержанием глинистых минералов, высокой кислотностью почвенного раствора и высоким содержанием органического вещества. Высокая интенсивность миграции радионуклидов характерна также для почв легкого гранулометрического состава, т.е. песчаных и супесчаных почв и осушенных торфяников.
Для исследования процесса вертикальной миграции радионуклидов необходимо отбирать тонкие слои почвы. Для этого используют специальное приспособление – пробоотборник. Оно представляет собой трехсторонний лоток, срезанный с двух сторон. Приспособление изготовлено из единой стальной полосы толщиной 0,5 см, которая изогнута в двух местах под прямым углом так, что образуется прямоугольный лоток сечением 150 см2. Продольные края отогнутых стенок заточены. На обеих стенках лотка, имеющих заостренные кромки, сделаны параллельные прорези – десять прорезей, начиная от верхнего среза, с шагом в 1 см, одна через 2 см, одна через 3 см и две с шагом 5 см. Общая длина лотка – 25 см. (допустимы другие размеры данного приспособления).
Процедура отбора проб почвы с помощью описанного пробоотборника следующая: стенка почвенного разреза или прикопки выравнивается перпендикулярно к поверхности почвы (проверка отвесом), зачищается острой лопатой. Пробоотборник прикладывается к вертикальной стенке разреза так, чтобы его верхний срез совпадал с поверхностью почвы, а режущие кромки плотно крепились к стенке разреза. Пробоотборник вдавливают в почву до прикосновения внутренней стенки пробоотборника к вертикальной плоскости почвенного разреза. Отбор проб почвы начинают с более чистых слоев с нужной глубины. Для этого на вертикальной стенке почвенного разреза ниже установленного пробоотборника линейкой делают разметку по 5 или 10 см до требуемой глубины. С помощью широкого ножа и острой лопаты делается аккуратный подрез под нижней отметкой и подкоп, который больше, чем сечение пробоотборника. В подкоп подставляется ковш, в который с помощью острых ножа и лопатки размером 10´15 см отбирают пробы почвы толщиной 5 или 10 см и площадью 150 см2 до нижнего края установленного пробоотборника. Затем пробоотборник извлекают из стены почвенного разреза и, используя имеющиеся прорези, почву режут на слои соответствующего размера и отбирают пробы, начиная со слоев 5 см.
Упаковка пробпроизводится в два полиэтиленовых пакета. На каждую пробу заполняетсяпаспорт по следующей форме: число, месяц, год, область, район, населенный пункт, номер репера, глубина отбора пробы (см), мощность дозы (мЗв/час) на высоте 1 м, мощность дозы (мЗв/час) на высоте 0,1, организация, ФИО проводившего отбор. Паспорт пробы помещается в упаковке между пакетами в развернутом виде лицевой стороной вверх.
Для определения содержания цезия-137 в образцах почвы их высушивают, удаляют различные примеси, просеивают через сито.
Цель работы:изучить распределения цезия-137 и калия-40 по вертикальному профилю почвы естественного лугового фитоценоза.
Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-AT1320 (РКГ-01), пробы почвы, отобранные через 1 см на естественном луговом фитоценозе, весы лабораторные.
Дата добавления: 2015-05-13; просмотров: 1764;