Поведение радионуклидов в почве и поступление их в растения

На поступление радионуклидов в растения существенно влияют формы их соединений в почве. Различают четыре такие формы: водорастворимая, обменная (растворимая в лабораторных условиях ацетатом аммония), подвижная (растворимая слабым раствором соляной кислоты), неподвижная (связанная или фиксированная). Если радионуклиды находятся в одной из первых трех указанных форм, то возможен их переход в растения. Относительное количество радионуклидов в доступных для растений формах изменяется с течением времени, оно во многом определяется типом почвы и различно для радионуклидов цезия и стронция.

За послеаварийный период количество прочно связанного цезия-137 в основных типах почв республики увеличилось в 2,0–2,5 раза и колеблется в пределах 70–84% от общего содержания. Стронций-90 в почве находится главным образом в доступной для растений обменной форме (53–87 %). Доля фиксируемых форм стронция-90 невелика и имеет тенденцию к снижению. Только на почвах связного гранулометрического состава (суглинистых и легкосуглинистых), а также с более высоким содержанием гумуса (перегнойно-глеевые почвы) и на торфяно-болотных почвах отмечается возрастание доли фиксированного стронция-90 до 16–40%.

Полнота поглощения и прочность закрепления радионуклидов в значительной мере зависят от минералогического состава почв. Минералы монтмориллонитовой группы более полно поглощают и закрепляют радионуклиды, особенно цезий-137, чем слюды и гидрослюды. Большее закрепление цезия-137 почвами по сравнению со стронцием-90 обусловлено тем, что он прочно поглощается минеральными высокодисперсными фракциями, содержащими минералы монтмориллонитовой группы и группы гидрослюд.

Миграция радионуклидов вглубь по профилю в почвах протекает медленно. Глубина проникновения радионуклидов на естественных кормовых угодьях зависит от гранулометрического состава почвы. Заметная миграция цезия-137 и стронция-90 (до 10 см) отмечена на легких по гранулометрическому составу почвах, подстилаемых песками, имеющих малую емкость поглощения и высокую водопроницаемость. В настоящее время преобладающая часть радионуклидов, выпавших на почву, находится в верхних ее слоях. На необрабатываемых землях основное количество ¹³⁷Cs (70 до 85 % от его валового содержания), а также ⁹⁰Sr (58 – 61 %) сконцентрировано в верхней части 0 – 5 см кор не-обитаемого слоя. Миграция цезия-137 и стронция-90 вглубь происходит очень медленно. Средняя скорость такой миграции составляет 0,3–0,5 см/год, поэтому угрозы водоносным горизонтам практически нет. Скорость миграции стронция-90 несколько выше, чем для цезия-137. Темпы миграции увеличиваются с возрастанием степени увлажнения почв.

В профиле автоморфных залежных почв вертикальная миграция ⁹⁰Sr протекает более интенсивно, чем ¹³⁷Cs. Установлено по данным наблюдений, что для залежных автоморфных дерново-подзолистых почв эффективный период полувыведения (T_eff) 0–5 см слоя составляет: ¹³⁷Cs – 15,3–21,5, ⁹⁰Sr – 14,3–15,0 лет. С усилением степени гидроморфизма почв интенсивность вертикальной миграции радионуклидов повышается. Для дерново-подзолистой глееватой супесчаной почвы эффективный период полувыведения(T_eff) 0–5 см слоя сокращается: ^l37Cs – до 13,8 лет, a ⁹⁰Sr – до 10,5 лет.

В обрабатываемой дерново-подзолистой супесчаной почве около 90 % валового запаса ¹³⁷Cs и 75 % ⁹⁰Sr находится в пахотном горизонте 0–25 см. Наибольший переход радионуклидов из почвы в растительность отмечается на минеральных и торфяно-болотных почвах в естественных условиях, наименьший – на окультуренных землях. Таким образом, спустя 25 лет после аварии на Чернобыльской АЭС основная доля ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr расположена в корнеобитаемом слое и интенсивно включается в биологический круговорот.