Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Самоочищення природного середовища після чорнобильської катастрофи
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Біогеохімічні потоки міграції радіонуклідів у лучних екосистемах Київського і Житомирського Полісся

Аналіз власних даних і результатів багаторічного моніторингу стану екосистем ЗВіЗБ(О)В, який виконують фахівці ДСНВП “Еко- центр”, свідчить про значну залежність КГП радіонуклідів у системі фунт– рослинність від ландшафтно-геохімічних умов.

На території Полісся переважають збіднені органічною речовиною дерново-слабопідзолисті супіски, рідше – суглинки. КГП l37Cs для таких фунтів на території Народицького, Поліського районів і ЗВіЗБ(О)В становить (0,07-0,32)10-3 при середньому значенні 0,00021 та є найнижчим порівняно з КГП l37Cs для решти типів фунтів. Зростання глеюватості фунту призводить до підвищення КГП 137Cs, який у лугово-болотних фунтах становить у середньому 0,0064. За зростанням КГП 137Cs фунти можна розташувати у ряд: дерново-слабопідзолисті супіщані та суглинисті < дерново-слабопідзолисті та середньопідзолисті оглеєні < торф'яно-глейові < дерново-глейові < < лучно-болотні (рис. 5.7).

КГП 90Sr для дерново-слабопідзолистих супіщаних фунтів на порядок вищий, ніж 137Cs (0,0029), а найвищий – для дерново-слабо- та середньо- підзолистих оглеєних (0,02). За зростанням КГП 90Sr фунти розташовуються у ряд: лучно-болотні < дерново-глейові < торф'яно-глейові < дерново-слабопідзолисті супіщані < дерново-слабопідзолисті оглеєні. Ряди фунтів, розташованих за зростанням КГП для 137Cs і 90Sr є зворотними, за винятком дерново-слабопідзолистих супіщаних та оглеєних, що міняються місцями. Проміжне місце займають торф'яно-глейові ґрунти, для яких КГП і 137Cs, і 90Sr дорівнюють 0,001.

Відношення цих коефіцієнтів зростає для ряду ґрунтів: лучно-болотні < дерново-глейові < торф'яно-глейові < дерново-слабопідзолисті супіщані < дерново-слабопідзолисті оглеєні, від 0,23 до 25,5 (табл. 5.22).

Ландшафтна диференціація КГП радіонуклідів особливо виявляється за межами ЗВіЗБ(О)В на слідах переважно конденсаційних випадінь (табл. 5.23). Винесення l37Cs зростає у ряду ґрунтів: дерново-підзолисті супіщані < суглинисті < торф'яно-болотні < дернові лучно-болотні < дернові глейові супіщані, залежно від типу гідрогеохімічного середовища. Для 90Sr у цьому ряду спостерігається зворотна інверсія: торф'яно-глейові < лучно-болотні < дернові глейові < дерново-слабопідзолисті < середньопідзолисті < супіщані.

Багаторічні спостереження динаміки КГП у лучних екосистемах Київського та Житомирського Полісся (понад 50 точок спостереження) свідчать про синхронність потоку радіонуклідів у системі ґрунт–рослинність і динаміки їх мобільних форм:

(5.12)

де Lp – ландшафтний коефіцієнт, що визначає частку мобільних форм радіонукліда (М(t)), здатну до включення до біогенного потоку на час / після катастрофи; kр – інтегральна константа швидкості біогенного потоку в системі ґрунт– рослинність. Величину M(t) розраховано за рівнянням (5.3).

Інтегральна константа швидкості біогеохімічного потоку 137Cs зменшується, а ландшафтний коефіцієнт збільшується відповідно до зростання біомаси і зволоженості біогеоценозу. У цьому ряду також зростає біогеохі-

Коефіцієнти геохімічного переходу радіонуклідів у лучних екосистемах Українського Полісся в 1999 р.

Рис. 5.7. Коефіцієнти геохімічного переходу радіонуклідів у лучних екосистемах Українського Полісся в 1999 р.

КГП, п • 10-3: над рискою – граничні значення, під рискою – середнє арифметичне, в дужках – кількість опосередкованих даних

Таблиця 5.22

Параметри біогеохімічного потоку радіонуклідів у системі ґрунт–рослинність

Ґрунти

КГП 137Cs, п • 10-3

КГП 90Sr, п • 10-3

КГП 90Sr/ КГП 137Cs

Дерново-слабопідзолисті супіщані та суглинисті

Дерново-слабопідзолисті та середньопідзолисті оглеєні

Торф'яно-глейові

Дерново-глейові

Лучно-болотні

Примітка. Тут і в табл. 5.23, 5.24 над рискою – граничні значення, під рискою – середнє арифметичне, в дужках – кількість спостережуваних ділянок.

Таблиця 5.23

Винесення радіонуклідів біогеохімічним потоком у ландшафтах Зони безумовного (обов'язкового) відселення Народицького району

Показник

Ґрунт

дерново-слабопідзолистий супіщаний

дерново-середньо підзолистий

дерново-слабо

підзолистий

Кількість опробуваних ландшафтів

2

3

4

Тип гідрогеохімічного середовища

+]

+]

+]

Глибина залягання ґрунтових вод, м

3-3,5;

верховодка

2-2,5;

верховодка

2-3

Ємність катіонного обміну, мг-екв/100 г

ψΓ, МБк • м-2

Ар, п • 103, кБк • кг-1

КГП, п • 10-3

ψΓ, кБк • м-2

Ар, п • 103, кБк • кг-1

КГП, п • 10-3

мічний потік і зменшується здатність до самоочищення (табл. 5.24). Швидкість самоочищення першої ланки трофічного ланцюга у сухих луках на дерново-підзолистих ґрунтах у 14 разів перевищує швидкість фізичного розпаду радіонуклідів, а частка мобільних форм, здатних до включення в міграційні процеси, становить 25 %. На перезволожених лучно-болотних ґрунтах мобільні форми радіонукліда в повному обсязі включаються в процеси біогеохімічної міграції, швидкість самоочищення цих ландшафтів втричі перевищує швидкість розпаду l37Cs.

Для 90Sr характерні протилежні тенденції. Швидкість самоочищення ландшафту дещо зменшується в ряду від перезволожених до сухих луків. У цьому самому ряду значно зростає частка мобільних форм радіонукліда, залучених до міграційних процесів: від 4 до 62 %.

Біогеохімічний потік радіонуклідів у лучних екосистемах, забруднених унаслідок Чорнобильської катастрофи, характеризується максимумом протягом 1-го (на болотних луках) – 3-го (на сухих луках) років після катастрофи. У лучних екосистемах на дерново-підзолистих ґрунтах біогеохімічний потік 90Sr значно інтенсивніший (рис. 5.8, а). Зі зростанням зволоженості на глейових ґрунтах потоки вирівнюються (рис. 5.8, б), на перезволожених

Продовження таблиці 5.23

Ґрунт

торф'яно- глейовий

дерновий глейовий

дерновий лучно-болотний

дерновий глейовий супіщаний

2

2

3

2

[FT–Fe2+]

[H+] ↔ [H+–Fe2+]

[H+-Fe2+]

+–Fe2+]

0,6

1,5-2;

0,6-1

0,3-0,8

верховодка

137Cs

90Sr

Таблиця 5.24

Характеристика біогеохімічного потоку радіонуклідів у лучних екосистемах

Параметр

Ґрунт

дерново-слабо- і середньопідзолистий

дерново-глейовий і торф'яно-глейовий

лучно-болотний

<= Здатність до самоочищення • Біогеохімічний потік =>

137Cs

kp

13,9

8,7

3,0

Lp

1,0

kp

90Sr

kp

Lp

kρ/λ

12,5

15,2

16,5

<= Біогеохімічний потік • Здатність до самоочищення =>

болотних луках потік 137Cs значно інтенсивніший (рис. 5.8, в). Цікаво проаналізувати причини, що визначають протилежні тенденції у напрямках інтенсивності біогенного потоку 137Cs і 90Sr. Зауважимо, що коефіцієнт геохімічного переходу опосередковано враховує фактор продуктивності біомаси. Остання збільшується у типологічному ряду від сухих лук на дерново-підзолистих ґрунтах до заплавної рослинності. Інакше кажучи, якщо інтегральна константа швидкості біогенного потоку 90Sr зі зростанням зволоженості у цьому ряду знижується на порядок, то це нівелює фактор продуктивності біомаси. І навпаки, накладення зростаючої у згаданому напрямку константи швидкості біогенного потоку 137Cs і приросту біомаси зумовлює спряжений ефект його біологічного поглинання, що спостерігається у заплавних ценозах (див. табл. 5.22, рис. 5.7).

У міру встановлення ізотопної рівноваги відбувається ефект “розбавлення” нукліда в масі стабільного (природного) аналога. Внаслідок цього процеси поглинання нуклідів і їхніх стабільних аналогів рослинністю з плином часу мають поступово зрівноважуватися. Стронцій значно активніший у малому біологічному колообігу, ніж цезій, відповідно, процес установлення ізотопної рівноваги для нього набагато прискорюється.

Імовірно, що, чим більше природного ізотопу у ґрунті, тим більша швидкість розбавлення і, відповідно, нижча швидкість міграції нукліда у трофічні ланцюги. Вміст стронцію і цезію у ґрунтах геохімічно спряжених ландшафтів характеризується закономірним зменшенням у напрямі від елювіальних до акумулятивних різновидів. Відносно елювіальних ландшафтів вміст

Динаміка біогеохімічних потоків радіонуклідів у лучних екосистемах Українського Полісся.

Рис. 5.8. Динаміка біогеохімічних потоків радіонуклідів у лучних екосистемах Українського Полісся.

Ґрунти: а – дерново-слабо- та середньопідзолисті; б – дерново-глейові та торф'яно- глейові; в – лучно-болотні

цезію у ґрунтах нижчих гіпсометричних рівнів збільшується у 2,5, а стронцію у 8–22 рази, тобто мікроелементний склад заплавних ґрунтів сприяє зменшенню інтенсивності біологічного поглинання 90Sr.

Балансовий підхід було застосовано для розрахунку швидкості біогенного потоку 137Cs в системі ґрунт–молоко корів для випасних луків Народицького р-ну Житомирської обл.:

(5.13)

де Lm – ландшафтний коефіцієнт, що відображує частку мобільних форм (Μ(t), здатних до включення в процеси біогеохімічної міграції в системі ґрунт–молоко на час t після катастрофи; km – інтегральна константа швидкості міграції радіонукліда для цієї системи.

Розрахунки було проведено на базі даних загальнодозиметричної паспортизації населених пунктів України, що зазнали радіоактивного забруднення внаслідок Чорнобильської аварії за період 1990–1997 pp. [133, 269] з урахуванням середньозваженого раціону та надоїв корів [11, 173, 244]. Територію Народицького р-ну було вибрано з міркувань наявності тривалих власних спостережень щодо радіаційного забруднення лучних екосистем.

Значення km і kр практично збігаються (табл. 5.24, 5.25), відповідно, найвища здатність до самоочищення молока корів від 137Cs спостерігається

Таблиця 5.25

Параметри біогеохімічного потоку 90Cs у системі ґрунт–молоко

Параметр

Ґрунт

дерново-слабо- і середньо-підзолистий

дерново-глейовий та торф'яно-глейовий

лучно-болотний

km

0,32

0,15

0,07

kт

13,9

6,5

3,0

Lm

0,012

0,022

0,058

Lm/Lp

0,048

0,11

0,058

<= Здатність до самоочищення • Біогеохімічний потік =>

Динаміка біогеохімічного потоку 137Cs в системі ґрунт–молоко в Народицькому районі Житомирської області.

Рис. 5.9. Динаміка біогеохімічного потоку 137Cs в системі ґрунт–молоко в Народицькому районі Житомирської області.

Випасні ґрунти: а – дерново-слабо- та середньопідзолисті; б – дерново-глейові та торф'яно-глейові; в – лучно-болотні

для випасних луків на дерново-підзолистих ґрунтах, біогеохімічний потік у системі ґрунт–молоко зростає від сухих луків до перезволожених лучно- болотних пасовищ. Частка мобільних форм l37Cs, що мігрують у цій системі, до 20 разів менша, ніж для системи ґрунт–рослинність, і становить 1–6 %, тобто до біогенної міграції у вищі ланки трофічного ланцюга включаються 5–10 % радіонукліда з потоку в рослинність. Імовірно, біогеохімічний потік 137Cs у системі ґрунт–молоко набував максимуму в 1987–1989 pp. залежно від ландшафтно-геохімічних умов (рис. 5.9).

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші