РЕЗЮМЕ.
Рассмотрен характер вертикальной миграции цезия-137 в пяти типах почв степных экосистем
Оренбургской области. С учетом полученных результатов разработана методика оценки и прогноза интенсивности миграции цезия-137, определены агрохимические свойства почв, оказывающие значимое влияние на
динамику распределение.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: цезий-137, загрязнения радионуклидами, почва, растение, техногенные выбросы, миграция в почве, содержание в растениях.
Для цитирования: Побилат А.Е., Рахимова Н.Н., Бурцева Т.И., Байтелова А.И. Характер вертикальной миграции Сs-137 в зависимости от агрохимических свойст почв. Микроэлементы в медицине. 2024;25(3):86−89. DOI: 10.19112/2413- 6174-2024-25-3-36.
ВВЕДЕНИЕ
Радионуклиды выпадают на земную поверхность в результате ядерных взрывов, при работе и
внештатных ситуациях на АЭС. Цезий-137 является высокорадиоактивным элементом, представляющий серьезную угрозу жизни и здоровью человека. Попадая на земную поверхность, радионуклид
включается в геохимические процессы миграции, через корневую систему попадает в растительность
и по пищевых трофическим цепям в организм человека, представляя угрозу здоровью и жизни животных и человека. (Рахимова и др., 2015).
Ц е л ь и с с л е д о в а н и я – изучить вертикальное распределение цезия-137 в зависимости
от агрохимических свойств почв.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование профильной миграции цезия-137 проводили на пяти типах почв со свойственным
им агрохимическим составом. Исследование интенсивности вертикальной миграции цезия-137 осуществляли на глубину почвенного профиля 50 см, послойно, с шагом 10 см для целинных почв (Рахимова, 2014).
В табл. 1 представлены значения Сs-137 в различных типах целинных почв.
Таблица 1. Распределение Сs-137 по вертикальному профилю в почвах естественных экосистем, Бк/кг
| Почвенный срез,
см | Чернозем
обыкновенный | Чернозем
типичный | Чернозем
неполноразвитый
щебневатый | Темно-каштановая | Чернозем южный |
| 0–5 | 18,3±2,3 | 19,6±3,62 | 33,9±5,78 | 15,8±2,37 | 18,1±2,87 |
| 5–10 | 13,4±2,01 | 15,1±2,41 | 14,3±2,14 | 12,8±1,8 | 9,4±1,45 |
| 10–20 | 9,2±1,2 | 11,3±1,36 | 11,4±1,82 | 14,6±2,19 | 12,4±1,61 |
| 20–30 | 9,8±1,37 | 11,1±1,65 | 11,4±1,71 | 13,3±1,12 | 11,3±2,14 |
| 30–40 | 12,4±1,51 | 11,0±0,98 | 11,5±1,49 | 10,2±1,22 | 9,8±1,76 |
| 40–50 | 9,1±1,09 | 9,6±1,44 | 9,9±1,58 | 10,3±1,54 | 10,5±1,57 |
РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведенный регрессионный анализ позволил получить уравнения регрессии экспоненциального вида, характеризующие концентрационные изменения Сs-137 по профилю:
Сх х ( ) 14,57 exp( 0,06 ) = ⋅−⋅ – для чернозема обыкновенного;
Сх х ( ) 16,95 exp( 0,08 ) = ⋅−⋅ – для темно-каштановой почвы;
Сх х ( ) 19,77 exp( 0,13 ) = ⋅−⋅ – для чернозема типичного;
Сх х ( ) 15,20 exp( 0,08 ) = ⋅−⋅ – для чернозема южного;
Сх х ( ) 40,00 exp( 0,28 ) = ⋅−⋅ – для чернозема южного неполноразвитого щебневатого.
Концентрация цезия-137 экспоненциально убывает с глубиной в черноземе типичном (λ=0,13) и
в черноземе южном неполноразвитом щебневатом (λ=0,28). В остальных обследованных типах почв
концентрации по почвенному профилю цезия-137 меняются незначительно.
Результаты, полученные при нахождении корреляционной связи между агрохимическими свойствами почв и содержанием радионуклидов цезия-137 по профилю, приведены в табл. 2–8.
Таблица 2. Корреляционная зависимость между содержанием Сs-137 и агрохимическими показателями чернозема обыкновенного (р<0,05)
| Радионуклид | SO4
−2 | НСО3
− | Cl− | S анион | % солей | рН | Са2 | Mg2+ | К+ | Nа+ | Sкат | Р2О5 | К2О |
| Сs-137 | 0,99 | −0,56 | −0,63 | 0,50 | 0,58 | -0,58 | 0,02 | 0,55 | 0,87 | 0,05 | 0,50 | 0,85 | 0,89 |
| Радионуклид | гумус | Сu | Zn | S | F | Cr | Mn | Co | Ni | Pb | Cd | As | Hg |
| Сs-137 | 0,83 | −0,72 | −0,30 | 0,87 | −0,31 | −0,35 | 0,81 | −0,41 | −0,38 | −0,77 | −0,66 | 0,32 | 0,38 |
Чернозем обыкновенный. На основании данных корреляционного анализа можно отметить, что к числу свойств почв, имеющих сильную положительную корреляционную связь с содержанием цезия-137 в почвенном профиле чернозема обыкновенного следует отнести содержание сульфатов (r = 0,99), валового K2О (r = 0,89) и Р2О5 (r = 0,85), обменного калия (r = 0,87), гумуса (r = 0,83), серы (r = 0,87), марганца (r = 0,81), стронция-90 (r = 0,95). Цезий-137 имеет сильную отрицательную корреляционную связь с медью (r = −0,72) и свинцом (r = −0,77).
Таблица 3. Корреляционная зависимость между содержанием Сs-137 и агрохимическими показателями чернозема типичного (р<0,05)
| Радионуклид | SO4 −2 | НСО3 − | Cl− | S анион | % солей | рН | Са2 | Mg2+ | К+ | Nа+ | Sкат | Р2О5 | К2О |
| Сs-137 | 0,70 | 0,37 | 0,41 | 0,73 | 0,78 | −0,01 | −0,04 | 0,75 | 0,00 | −0,45 | 0,72 | 0,88 | 0,70 |
| Радионуклид | гумус | Сu | Zn | S | F | Cr | Mn | Co | Ni | Pb | Cd | As | Hg |
| Сs-137 | 0,98 | 0,85 | 0,68 | 0,97 | 0,97 | 0,01 | −0,27 | 0,73 | −0,028 | 0,44 | 0,06 | 0,35 | 0,38 |
Таблица 4. Корреляционная зависимость между содержанием Сs-137 и агрохимическими показателями темно-каштановой почвы (р<0,05)
| Радионуклид | SO4 −2 | НСО3 − | Cl− | S анион | % солей | рН | Са2 | Mg2+ | К+ | Nа+ | Sкат | Р2О5 | К2О |
| Сs-137 | 0,71 | −0,83 | 0,08 | −0,034 | −0,25 | −0,89 | −0,55 | −0,12 | 0,76 | 0,11 | −0,40 | 0,80 | 0,79 |
| Радионуклид | гумус | Сu | Zn | S | F | Cr | Mn | Co | Ni | Pb | Cd | As | Hg |
| Сs-137 | 0,89 | −0,73 | 0,64 | 0,01 | −0,47 | −0,34 | 0,77 | −0,27 | −0,68 | −0,83 | −0,76 | -0,02 |
Таблица 5. Корреляционная зависимость между содержанием Сs-137 и агрохимическими показателями чернозема южного (р<0,05)
| Радионуклид | SO4 −2 | НСО3 − | Cl− | S анион | % солей | рН | Са2 | Mg2+ | К+ | Nа+ | Sкат | Р2О5 | К2О |
| Сs-137 | −0,55 | −0,13 | −0,17 | −0,60 | −0,55 | 0,21 | 0,15 | −0,62 | 0,91 | −0,67 | −0,59 | 0,63 | −0,55 |
| Радионуклид | гумус | Сu | Zn | S | F | Cr | Mn | Co | Ni | Pb | Cd | As | Hg |
| Сs-137 | 0,85 | 0,57 | −0,19 | −0,14 | −0,43 | −0,47 | −0,07 | −0,07 | −0,35 | −0,41 | −0,32 | −0,25 | -0,12 |
Таблица 6. Корреляционная зависимость между содержанием Сs-137
и агрохимическими показателями чернозема
южного неполноразвитого щебневатого (р<0,05)
| Радионуклид | SO4 −2 | НСО3 − | Cl− | S анион | % солей | рН | Са2 | Mg2+ | К+ | Nа+ | Sкат | Р2О5 | К2О |
| Сs-137 | 0,93 | −0,66 | 0,55 | 0,79 | 0,03 | −0,42 | 0,23 | 0,58 | 0,99 | −0,40 | 0,79 | 0,89 | 0,93 |
| Радионуклид | гумус | Сu | Zn | S | F | Cr | Mn | Co | Ni | Pb | Cd | As | Hg |
| Сs-137 | 0,98 | 0,80 | 0,73 | 0,87 | −0,24 | −0,59 | −0,31 | 0,49 | 0,71 | 0,58 | 0,78 | 0,06 | −0,34 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам корреляционного анализа между агрохимическими свойствами почв и
содержанием цезия-137 определены характеристики почв, оказывающие максимальное влияние на
миграцию радионуклида по почвенному профилю.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Рахимова Н.Н., Ефремов И.В., Горшенина Е.Л. Миграционные способности радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в различных типах почв. Вестник Оренбургского государственного университета. 2015; 10: 412–415. [Rakhimova N.N., Efremov I.V.,
Gorshenina E.L. Migration abilities of CS-137 and SR-90 radionuclides in various types of soils. Bulletin of Orenburg State University. 2015; 10: 412–415. (In Russ.)].
Рахимова Н.Н. Изучение миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в системе почва –растение. В сб.: Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России. сборник статей XII Международной научно-практической
конференции. Под общей редакцией В.А. Селезнева; И.А. Лушкина. 2014; 68–73. [Rakhimova N.N. The study of migration of
Cs-137 radionuclides and Sr-90 in the soil–plant system in the collection: Natural resource potential, ecology and sustainable development of Russian regions. collection of articles of the XII International Scientific and Practical Conference. Under the general editorship of V.A. Seleznev; I.A. Pushkin. 2014; 68–73. (In Russ.)].
Rahimova N., Baitelova A., Solopova V., et al. Recultivation of soils contaminated with radionuclides by phytomelioration.
E3S Web of Conferences: International Scientific and Practical Conference "Environmental Risks and Safety in Mechanical Engineering" (ERSME-2023), 31 March 2023. 2023; 376: 1–5.