Розділ 2
РАДІОАКТИВНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АГРОЛАНДШАФТІВ
2.1. Радіоактивне забруднення грунтів
2.1.1. Розподіл радіонуклідів у профілі зональних
та гідроморфних ґрунтів Правобережного Лісостепу України
Виконані нами дослідження у Білоцерківському районі підтвердили, що особливості розподілу радіоактивності за генетичними горизонтами грунтів залежать від материнської породи і напрямку грунтоутворення. У досліджуваному районі найпоширенішими породами є леси та лесовидні суглинки. Поряд із ними зустрічаються алювіальні, давньоалювіальні та воднольодовикові піски, супіски та піщані суглинки, елювій гранітів та вапняків (рис. 2.1). У грунтовому покриві провінції зональні грунти - чорноземи та сірі лісові - залягають у грунтових комбінаціях, переважно катенах, з напівгідроморфними та гідроморфними грунтами. Літоморфні інтразональні грунти (дернові борові, дерново-підзолисті, дернові літогенні на елювії гранітів та ін) переважно утворюють мозаїки, тобто грунтові ряди, не обумовлені рельєфом, але місцями включені в катени, зокрема в зв'язку з мезорельєфом [28, 137, 138, 145, 166, 182, 192].
В агроландшафтах Правобережного Лісостепу напівгідроморфні грунти представлені в катенах лучно-чорноземними та сірими лісовими оглеєними, гідроморфні - чорноземно-лучними, лучними, лучно-болотними та болотними (торфово-глейовими, торфовими), дерново-глейовими грунтами заплав та понижень на вододілах [146].
Виходячи з загальних рис будови і закономірностей функціонування вододільно-балкових катен лісостепової зони, де переважає транзитний тип переміщення речовин, зокрема і радіонуклідів, не виключено осадження їх сполук і акумуляція на геохімічних бар'єрах [39], зокрема осаджувальних нейтрально- лужних (карбонатних), що виникають завдяки низхідному руху гідрокарбонатних розчинів та виділеннню СО2 організмами при диханні та осаджувально-кристалізаційних глиногенних та окиснювальних, переважно інситних з утворенням збагачених глиною метаморфічних горизонтів [127, 137, 164].
Рис. 2.1 Ґрунтовий покрив Білоцерківського району [109]
При визначенні закономірностей забруднення грунтів радіонуклідами слід узяти до уваги достатньо високу зволоженість більшої частини теплого періоду, що обумовлює напівпромивний або періодично промивний водний режим автоморфних грунтів Білоцерківського району і всього Правобережного лісостепу України.
Під впливом ландшафтно-геохімічних і грунтових процесів відбувається перехід радіонуклідів між фізико-хімічними фазами і станами, що має наслідком фіксацію або мобілізацію їх хімічних сполук [164]. У першому випадку відбувається накопичення радіонуклідів і утворення шару грунту з підвищеною радіоактивністю. У випадку мобілізації легкорозчинні сполуки мігрують із горизонта в горизонт, у вихідному горизонті перебування концентрація їх зменшується, взагалі відбувається перерозподіл радіонуклідів у нові об'єми грунту - у глибші горизонти або в суміжні елементарної ландшафтної геохімічної катени. Однак при напівпромивному та періодично промивному водному режимі, властивому автоморфним грунтам Лісостепу, у профільному розподілі мобільних сполук стронцію-90 та цезію -137 можлива сезонна або багаторічна динаміка [2, 5, 23, 25, 133, 134, 150, 152, 158].
Згідно з В.М. Прохоровим (1981), до основних сил, що призводять до міграції радіонуклідів у грунтах, належать конвективний перенос при інфільтрації атмосферних опадів вглиб грунту і підгрунтя, капілярне підняття води від дзеркала підгрунтових вод у товщу породи і грунту, капілярне підтягування грунтового розчину вгору внаслідок випаровування води на поверхні та у товщі грунту, термоперенос вологи під дією градієнту температури, дифузія вільних і адсорбованих іонів, перенос по кореневих системах рослин, на мігруючих колоїдних частках; біогенне, зокрема, зоогенне, а також агротехнічне та агромеліоративне перемішування та переміщення грунту [150].
У початковий момент часу радіонуклід знаходиться в дуже тонкому поверхневому шарі грунту і в процесі міграції ззовні не надходить, тому конвективний перенос призводить до переміщення зони знаходження радіонукліда зі зміщенням максимуму його концентрації вглиб або до верхніх горизонтів грунту, залежно від напрямку переносу. Дифузія ж викликає розширення зони знаходження радіонукліда з одночасним зменшенням величини максимальної концентрації у шарі первісного надходження забруднювача [5, 42]
Провідну роль в акумуляції радіонуклідів, наслідком якої є виникнення горизонтів з підвищеною їх концентрацією є геохімічні бар'єри [152]. У чорноземах, що домінують у дослідженому регіоні, провідним адсорбуючим бар'єром є гумусовий горизонт з його глинисто-гумусовими комплексами. Гумусова товща в чорноземах досягає 80-100 см. За нашими даними найбільш чітко глинисто-гумусова акумуляція проявляється у чорноземах вилугованих, де відсутні інші геохімічні бар'єри (табл. 2.1).
Таблиця 2.1
Профільний розподіл ?-активності у чорноземах вилугованих, Кі/кг. 10-9
Глибина, вимірювання см0102030405060708090100Генетичний горизонтНаННрРh
№ розрізу523252520202323242525256373549403737373525252574955544850484831262626 Примітка: Максимуми радіоактивної забрудненості відмічені жирним шрифтом.
У всіх трьох розрізах розподіл ?-активності дуже одноманітний: в розрізі 5 - без виразного максимуму, а в розрізах 6, 7 - з одним максимумом в межах гумусового горизонту (в орному шарі, однак не в поверхневій його частині, а на глибині 10-20 см). Нижче гумусового максимуму радіоактивність поступово спадає. Характерним для всіх трьох випадків є зрушеність максимуму забруднення з поверхневого шару у глибші. Якщо прийняти до уваги, що наявний поверхневий шар до оранки залягав на глибині 25-30 см, можна оцінити швидкість сезонних змін профільного розподілу радіонуклідів. Відсутність у профілі вилугованих чорноземів ілювіального та карбонатного горизонтів узгоджується з відсутністю максимумів забруднення в середній та нижній ча