Виявлено основні закономірності внутрішньопрофільних розподілу 137Cs в гірничо-тундрових і гірничо-лугових грунтах Північно-Західного Алтаю. Основний запас 137Cs зосереджений у верхньому (0-10см) шарі гумусового горизонту. Просторовий розподіл в грунтах визначається характером випадання радіоактивних опадів, структурою грунтового покриву, геохімічними особливостями ландшафтів, станом гумусових горизонтів.

Анотація наукової статті з наук про Землю і суміжних екологічних наук, автор наукової роботи - Пузанов А. В., Єгорова І. А., Салтиков А. В., Горбачов І. В., Баликін Д. Н.


Область наук:
  • Науки про Землю та суміжні екологічні науки
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Світ науки, культури, освіти

    Наукова стаття на тему '137Сs у високогірних грунту ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОГО АЛТАЯ'

    Текст наукової роботи на тему «137Сs у високогірних грунту ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОГО АЛТАЯ»

    ?УДК 631.4

    А. В.Пузанов, І. А. Єгорова, А. В.Салтиков, І. В.Горбачов, Д. Н. Баликін

    ШС $ у високогірних грунту ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОГО АЛТАЯ

    Виявлено основні закономірності внутрішньопрофільних розподілу 137Сз в гірничо-тундрових і гірничо-лугових грунтах Північно-Західного Алтаю. Основний запас 137Св зосереджений у верхньому (0-10см) шарі гумусового горизонту. Просторовий розподіл в грунтах визначається характером випадання радіоактивних опадів, структурою грунтового покриву, геохімічними особливостями ландшафтів, станом гумусових горизонтів.

    Територія Алтайського краю в 1949-1962 роках виявилася в зоні впливу ядерних випробувань на Семипалатинському полігоні [8].

    Великого значення набуває дослідження біо-геохімічної долі Сз на даній території, так

    як частина її є заповідною (Тігірекскій заповідник).

    Забруднення грунтового покриву штучними радіонуклідами є лише частиною глобального антропогенного впливу на біосферу в цілому і до сих пір залишається однією з актуальних проблем [2]. У зв'язку з цим, оцінка ситуації, що еколого-геохімічної ситуації щодо штучних радіоактивних елементів в Алтайському краї представляє велике теоретичне і прикладне значення.

    Мета і завдання дослідження. Основна мета дослідження - вивчити особливості розподілу Сз137 в гірничо-тундрових і гірничо-лугових грунтах Північнозахідного Алтаю.

    Завдання: 1) вивчити фізико-хімічні властивості ґрунтів, що впливають на поведінку Сз137; 2) дослідити просторове і внутрішньопрофільних розподіл Сз137 в гірничо-тундрових і гірничо-лугових грунтах Північнозахідного Алтаю.

    Об'єкти і методи дослідження. Об'єкти дослідження - гірничо-тундрові і гірничо-лугові грунти в басейнах річок Чариш і Алей.

    Гірничо-тундрові грунти формуються у верхній частині високогірного поясу в умовах низьких темпера-

    тур і значного атмосферного зволоження під моховий, лишайниковой, чагарникової і трав'янистою рослинністю на щебнисто - кам'янистому елювії або елювій-делювії сланців, гнейсів, піщаників і гранітів.

    Профіль гірничо-тундрових грунтів утворений наступною системою генетичних горизонтів: Ап - АВ - В - С.

    Ап - буро-чорний або сірувато-темно-коричневий пухко перегнійний, пороховатий;

    АВ - буро-коричневий, значно прогумусіро-ван, з добре вираженою крупитчатая або дрібнозернистою структурою;

    В - рудувато-бурих тонів, різного гранулометричного складу, защебенен, може бути ОГЛЕ;

    З - кам'яниста порода різного петрографічного складу, можливо оглеение.

    Зміст органічної речовини в акумулятивний горизонті досягає істотних значень - від 8-12 до 40 (у торф'янистих підтипів)%, склад гумусу гуматно-фульватно (табл. 1). Зміст валового азоту може досягати 2,5%, нітратного - 0,4, амонійного - до 70-80 мг / 100 г в органогенних торфяноперегнойних горизонтах. Зміст органічної речовини у верхній частині оторфованного шару розглянутих грунтів досягає 30%, вниз за профілем різко зменшується. Реакція середовища всього профілю слабокислая. Ємність обміну висока, в складі обмінних катіонів переважає кальцій.

    Таблиця 1

    Фізичні і фізико-хімічні властивості гірничо-тундрових грунтів

    Генетичний горизонт Глибина зразка, см pH вугле- рід вало вої Азот вало вої N-NO3 N-NH4 Нг, мг-екв / 100 г грунту Питома вага Питома вага Фіз. глина, Іл,

    г / см3%

    % Мг / 100 г грунту

    Гірничо-тундрова Автоморфні, Тігірекскій хребет, басейн р. Іня. розріз 9

    Пекло 0-9 6,4 4,9 0,7 1,4 39,3 0,6 2,3 26,3 3,7

    А-1 10-20 5,4 4,5 0,5 0,3 2,6 33,5 0,7 2,3 30,6 3,8

    В1 20-30 5,2 1,2 - - - 10,8 1,1 2,7 34,4 5,8

    ВС 35-45 4,9 1,6 - - - 8,1 0,9 2,4 41,7 10,1

    з 50-60 5,1 1,5 - - - 12,0 1,4 2,6 35,8 14,9

    Гірничо-тундрова, Тігірекскій хребет, басейн р. Іня. розріз 10

    Ат 0-10 4,7 7,1 1,1 0,1 3,2 44,9 - 2,2 24,4 8,2

    З 20-30 5,0 1,3 - - - 17,3 1,2 2,6 29,3 12,5

    Гірничо-тундрова, Тігірекскій хребет, басейн р. Іня. розріз 12

    А-1 2-10 4,5 5,3 0,6 0,4 7,1 43,9 0,9 2,3 30,8 7,9

    АС 10-20 4,6 4,9 0,8 0,5 1,3 50,3 1,0 2,5 37,1 12,7

    З 30-35 5,0 3,7 - - - 49,2 - 2,3 35,6 9,1

    Гірничо-тундрова торф'яно-перегнійна, Тігірекскій хребет, басейн р. Іня. розріз 14

    Ат 0-10 5,1 25,2 2,5 0,4 79,4 90,2 - 1,7 12,2 1,0

    Ап 10-15 4,6 16,4 1,1 0,5 27,8 68,9 - 1,8 26,5 8,1

    ВС 20-25 4,9 4,8 - - - 35,9 - 2,6 34,2 14,7

    Таким чином, можна відзначити кілька важливих моментів гірничо-тундрового грунтоутворення, що визначають біогеохімічних поведінку радіонуклідів в грунтовому профілі і в гірничо-тундрових ландшафтах в цілому:

    1) наявність великого вмісту органічної речовини, що має переважно фульватно складу;

    2) кисла реакція середовища профілю;

    3) слабка ступінь прояву гипергенеза мінеральної фази, переважання процесів фізичного вивітрювання над хімічним перетворенням;

    4) різноманітність петрографії і мінералогії почвообразующего субстрату;

    5) положення гірничо-тундрових грунтів в системі елювіальний і транзитних елементарних геохімічних ландшафтів

    Гірничо-лугові грунти розвиваються на суглинному сільнощебністом елювії, Елювій - делювии (гранітів, пісковиків, сланців), на льодовикових і делювіальних відкладах. Нижня частина профілю гірничо - лугових грунтів кам'яниста. Серед ґрунтів переважають легко - і середньосуглинисті різновиди. Пісок і велика пил є основною складовою мелкозема.

    На частку мулу доводиться 7-15%, іноді більше. Намічається тенденція накопичення тонких часток в середній частині грунтового профілю.

    Зміст гумуса- 7-20%. Кисла реакція середовища збільшується з глибиною.

    Розподіл за профілем кремнезему і полуторних оксидів рівномірний, виражена біологічна акумуляція кальцію, магнію і сірки в верхніх горизонтах цих ґрунтів.

    Узагальнений морфологічний габітус гірничолугові грунтів, за нашими і літературними даними, характеризується наступною системою генетичних горизонтів:

    Пекло - А - АВ - (ВС) - З

    Пекло - сірий, грудкувате-зернистий, легкий суглинок, рихлий,

    А - темно-сірий, задернована, зернисто-пороховатий, супіщаний або суглинний, іноді защебенен;

    В - темно-бурий з гумусними затеками, неміцно грудкуватих, супіщаний або суглинний, защебенен;

    З - щебнистая порода різноманітного петрографічного складу.

    Таблиця 2

    Фізичні і фізико-хімічні властивості гірничо-лугових грунтів

    Генетичний горизонт Глибина зразка, см pH Вуглець валовий,% Азот валовий,% N-NO3 N-NH4 Нг, мг-екв / 100 г грунту Питома вага, г / см3 Питома вага, г / см3 Фіз. глина,% Іл,%

    мг / 100 г грунту

    Гірничо-Лугова, Тігерекскій хребет, басейн р. Біла. розріз 03

    Пекло 0-8 4,3 13,8 1,3 2,4 20,3 56,3 0,5 2,0 6,7 0,0

    АВ 10-20 4,5 3,5 0,5 0,3 1,6 17,3 1,1 2,5 43,8 13,4

    У 20-30 4,9 2,1 - - - 14,9 1,5 2,4 34,0 18,0

    ВС 40-80 4,8 2,2 - - - 11,2 1,2 2,6 39,6 18,5

    З > 80 7,1 0,2 - - - Не опр. 1,2 2,6 50,6 34,3

    Гірничо-Лугова, Тігерекскій хребет, басейн р. Пня. розріз 11

    Пекло 0-10 4,5 6,2 0,9 0,1 1,9 29,9 0,8 2,3 12,2 5,6

    А1 10-20 4,6 4,6 0,3 0,1 2,5 30,6 0,9 2,4 27,0 7,2

    Гірничо-Лугова, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня

    Пекло 0-10 5,2 11,5 1,1 0,5 70,0 29,9 - 1,7 23,1 12,2

    Гірничо-лугові грунти характеризуються накопиченням великої кількості органічної речовини (табл. 2,). Вміст гумусу в акумулятивний горизонті коливається від 7 до 20%. Залежно від екології грунтоутворення склад гумусу може бути як гуматний, так і фульватно. Грунтовий профіль відмитий від карбонатів, ознаки оподзоленності відсутні. Залежно від вмісту гумусу, гранулометричного складу ємність поглинання істотно варіює від 5 до 40 мг-екв на 100 г грунту. pH грунтового розчину змінюється в профілі гірничо-лугових грунтів від кислого в верхніх горизонтах до нейтрального до ґрунтоутворювальної породи (див. табл. 2)

    Зміст загального азоту знаходиться на рівні 0,91,3%. Високі так само концентрації нітратного (до 2,4 мг / 100г) та амонійного азоту (до 20 мг / 100 г)

    (Див. Табл. 2).

    Таким чином, гірничо-лугові грунти мають такі особливості, що визначають біогеохімічні цикли мікроелементів: 1) яскраво виражене прояв дернового почвообразовательного макропроцесу, що приводить до значної акумуляції органічного

    речовини; 2) сповільненість процесів руйнування мінеральної фази грунтів; 3) процеси міграції хімічних елементів протікають в умовах вираженого вилуговування профілю і кислої реакції середовища; 4) положення грунтів в рельєфі передбачає посилену латеральну міграцію рухомих сполук мікроелементів.

    Грунтові розрізи закладали в системі ландшафтно-геохімічних катенах, що охоплюють всі елементи рельєфу.

    137Сз визначали гамма - спектрометричним ме-тодом [3].

    Результати та їх обговорення

    Доказом радіоактивного забруднення території Північно-Західного Алтаю від ядерних випробувань на Семипалатинському полігоні є довгоживучі радіонукліди, в тому числі і 137Сз. У грунтах 137Сз вивчається порівняно давно. Розподіл щільності забруднення радіонукліда в непорушеному грунтовому покрові дослідженого регіону нерівномірне, що обумовлено строкатістю вихідного випадання опадів і подальшим перерозподілом 137Сз в ландшафт-

    но-геохімічних системах. Дослідження поведінки радіоцезію в грунтовому покрові зі складною структурою в системі катенах дозволяє судити про ступінь разнообра-

    зія щільності забруднення нуклідом, допомагає скласти цілісну картину міграції 137Сз в ландшафтах.

    Таблиця 3

    Зміст Сз в гірничо-тундрових грунтах, Бк / кг

    Грунт, місце відбору проб. Розріз Генетичний горизонт Генетичний горизонт s C 7 3

    Гірничо-тундрова Автоморфні, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня. Розріз 9 Пекло 0-5 н.о.

    Пекло 5-10 н.о.

    А1 10-15 179

    В1 20-30 н.о.

    ВС 35-45 111

    з 50-60 17

    Гірничо-тундрова, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня. Розріз 10 А 0-10 10

    У 10-20 н.о.

    Гірничо-тундрова, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня. Розріз 12 А1 0-5 111

    А1 5-10 17

    АС 10-15 10

    АС 15-20 н.о.

    З 35-45 н.о.

    Гірничо-тундрова торф'яно-перегнійна, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня. Розріз 14 Ат 10-15 239

    ВС 20-25 15

    Гірничо-тундрова 05 - Чар - 07 Верхів'я Коргона Пекло 0-5 78

    Пекло 5-10 5

    АВ 10-15 н.о

    АВ 15-20 9

    У 45-55 3

    Гірничо-тундрова олуговелая 07 - Чар - 07 Пекло 0-5 42

    Пекло 5-10 43

    АВ 10-15 17

    АВ 15-20 н.о

    У 25-35 н.о

    ВС 50-60 н.о

    кількістю початково випали продуктів радіоактивного розпаду, так і сучасним станом грунтового покриву. Випали на поверхню грунтів штучні радіонукліди включаються в біогеохімічні цикли [5], їх подальша «геохимическая доля» визначається ландшафтними особливостями території [6].

    Мозаїчність просторового розподілу

    випадінь атмосферних опадів і подальшим перерозподілом їх, залежать від природних умов (рельєфу місцевості, характеру рослинності, властивостей ґрунтів).

    Максимальні запаси 137Сз приурочені до вершин хребтів і грунтів облямівки улоговин, в грунтах днищ улоговин і річкових долин - вони мінімальні.

    Таблиця 4

    Зміст Сз в гірничо-лугових грунтах, Бк / кг

    Грунт, місце відбору проб. Розріз Генетичний горизонт Генетичний горизонт 137Cs

    Гірничо-Лугова, Тігерекскій хребет, басейн р. Біла. Розріз 3 Пекло 0-5 64

    Пекло 5-10 6

    АВ 10-15 в.о.

    АВ 15-20 в.о.

    ВС 40-80 в.о.

    З >80 в.о.

    Гірничо-Лугова, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня. Розріз 11 Пекло 0-5 167

    Пекло 5-10 9

    Гірничо-Лугова, Тігерекскій хребет, басейн р. Іня. Розріз 15 Пекло 0-10 50

    Грунт, місце відбору проб. Розріз Генетичний горизонт Генетичний горизонт s C 7 3

    Гірничо-лучно-степова, басейн р. Білій. Розріз 4 Пекло 0-5 102

    Пекло 5-10 2

    АС 10-15 в.о.

    АС 15-20 в.о.

    З 50-60 в.о.

    Гірничо-Лугова 06 - Чар - 07 Пекло 0-5 203

    Пекло 5-10 16

    АВ 10-15 4

    АВ 15-20 2

    У 40-50 н.о

    Гірничо-Лугова 08 - Чар - 07 Королівський білок Пекло 0-5 147

    Пекло 5-10 16

    А 10-15 3

    А 15-20 н.о

    АВ 30-40 н.о

    У 50-60 н.о

    Провідними факторами, що забезпечують поведінку 137Сз в профілі, є фізико-хімічні властивості ґрунтів, тип грунтоутворення і положення грунту в ландшафті.

    У профілі досліджених гірничо-тундрових, гірничолугові і гірничо-лучно-степових грунтів Північно-Західного Алтаю, не дивлячись на умови промивного режиму, нена-насичення поглинаючогокомплексу і слабокислою

    137, ч

    реакції ґрунтового розчину, основна кількість Сз виявлено у верхньому дерново горизонті (0-10 см), і лише незначно нуклід мігрує по товщі грунтового профілю (див. табл. 3,4).

    Питома активність забруднення 137Сз в горнотундрових грунтах істотно варіює (див. Табл. 3), що визначається як вихідними контрастними випаданнями в умовах висотної поясності Тігірексого і Коргонского хребтів, так і строкатістю ґрунтового покриву гірських екосистем та ландшафтно-геохімічними обстановками, визначальними подальшу біогеохі-мічного долю радіонукліда.

    Особливістю внутрішньопрофільних розподілу радіонукліда в досліджених грунтах є зосередження його у верхній 10-сантиметровий товщі гумусового гори-

    Робота виконана за підтримки грантів РГНФ 07-06-18019е і РФФД 06-08-00438а.

    парасольки, в яких виявлені значущі (>2Бк / кг) його кількості. З глибиною концентрація 137Сз різко падає (<2Бк / кг) і нижче 15 см виявляється дуже рідко.

    У гірничо-тундрових грунтах високогір'я, що формуються в умовах перезволоження і недоліку теп-

    137

    ла, виявлені аномальні за рівнем забруднення С8 концентрації (106-323 Бк / кг), що перевищують у декілька разів фонові значення. Близько 95% забруднення зосереджено у верхньому 2-5 см.

    Максимальна питома активність 137Сз в гірничолугові грунтах реєструється в верхніх горизонтах грунтів.

    У поверхневому шарі (0-5 см) дернового горизонту Пекло гірничо-луговий грунту відзначений найвищий рівень питомої активності радіонукліда - 203 Бк / кг. Висока питома активність верхнього горизонту обумовлена, мабуть, наявністю оторфовонного шару, а також високим вмістом органічної речовини.

    Таким чином, для грунтового покриву високогір'я Північно-Західного Алтаю виявлена ​​значна строкатість питомої активності 137Сз. Досліджений радіонуклід, як правило, зосереджений в 0-10см шарі грунтів.

    бібліографічний список

    1. Баликін, Д.Н. Цезій-137 в гірничо-лісових грунтах відрогів Салаирского кряжа і Кузнецького Алатау I Д.Н. Баликін II Вісник Алтайського державного університету - 2000 - №4. - С. 53-58.

    2. Баликін, Д.Н. Cs-137 в грунтовому покрові басейну річки Томі I Д.Н. Баликін II Збереження ґрунтового різноманіття в природних ландшафтах. Тез. доповідей V Докучаєвськ молодіжних читань. Санкт-Петербург 26 лютого - 1 березня 2002, СПб .: З-ПГУ, 2002. - С. 112-113

    3. Бобров, В.А. Лабораторний гамма-спектрометричний аналіз природних радіоактивних елементів I В.А. Бобров, А.М. Гофман II Метод. розробок. - Новосибірськ: Игиги СО АН СРСР, 1971. - 68 с.

    4. Сухоруков, Ф.В. Радіоцезій в грунтах Сибіру (досвід багаторічних досліджень) I Ф.В. Сухоруков, І.М. Малікова, М.А. Мальгін [и др.] II Сибірський екологічний журнал. - 2001. - № 2. - С. 131-142.

    5. Моісеєв, А.А. Цезій-137 в біосфері I А.А. Моїсеєв, П.В. Рамзан. - М .: Атомиздат, 1975.

    6. Романов, Г.М. I Г.М. Романов, В.З. Мартюшова, Є.Г. Смирнов [и др.] II Геохімія. - 1993 - С. 955-963.

    7. Мальгін, М.А. Цезій -137 в грунтах Алтайського краю I М.А. Мальгін, А.В. Пузанов II Сибірський екологічний журнал. - тисяча дев'ятсот дев'яносто п'ять.

    - № 6. - С. 499-509.

    8. Лобарев, В.М. Розділ 1 IB.M Лобарев II Ядерні випробування, навколишнє середовище та здоров'я населення Алтайського краю. -

    Барнаул, 1993 - С. 5-125.

    Матеріал надійшов до редакції 9.09.07.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити