Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ СТРОНЦИЯ-90 В АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКАХ И ПОЧВАХ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ СТРОНЦИЯ-90 В АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКАХ И ПОЧВАХ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ"

4-ящ

11а правах руке вися

ПОЧВЕННЫЙ' ИНСТИТУТ имени Б.В.ДОКУЧАЕВА -ВСБСОШШИ>ОрдаЫА, ДВ1ЫНА АКАДЕМИИ СЕЛЬОТОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЩУК ИМЕНИ В.И.ЛЕНИНА

> ■_• __I_

ЛИЙ- ШКОЛАЕВНА ЗАЦЕПИНА

ДОНИЫ.'сОЕШШЕНИа СТГОНШН-90 В АТМООФЕИДДС ОСАДКАХ И' ПОЧВАХ И МЕТОДЫ ИХ уПРЕЛШЩт

(специальность 06.01.03 - почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученоЕ степени кандидата сальскохозяйствендах наук

Москва, 1973 год

е

Рачков, Вячеслав Пантелеймонович,

На внутреннем фронте. — Ярославль : Верх.-Волж. кн. изд-во, 1982. — 144 е.; 20 см. Библногр. а примеч.; с. 127—ИЗ. 25 к. 2.000 экз.

— — I. КПСС — История, 1918-1920 гг. 2. Иностранная военная интервенция н гражданская война в СССР, 1918-1920 гг. — Верхнее Поволжье. 3. Классы и классовая борьба в деревне — Верхнее Поволжье — История. 1918-1920. 4. КПСС — Верхневолжские организации — История.

№10028 9.2.2

ЗКП1-10 +-ЗКП1 (470.314/317)

11а правах рукописи

ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени Б.В.ДОКУЧАЕВА ВСЕСОШГОЙ ОРДЕНА .ТЕНИНА АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ Е1АУК ИМЕНИ В.И,ЛЕНИНА

ЛИН НИКОЛАЕВНА ЗАЦЕПИНА

■ВОИШ СОЕДИНЕНИИ СТРОШЩЯ-ЭО В А^иОСФЕИДЯ

осадках и.рочрдк ц .метода >рс оцреиелещя

"(специальность 06.01.03 - почвоведение)

Автореферат диссертации ва соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных ~яаук

Москва, 1973 т-од

Мссертация выполнена в Почвенном институте имени В,В. Докучаеве.и в Институте геохимии и аналитической химия имени В.И.Вернадского.

Научные руководители;.

- доктор сельскохозяйственных наук ПОЛЯКОВ Ю.Л.

- кандидат химических наук ПАШОЦКЛЯ Ф,И.

Официальные оппоненты:

- доктор биологических наук ст.научный сотрудник КОГОТКОВ А.Я.

- кандидат сельскохозяйственных наук, старший t> нэучшй сотрудник ШИРШОВА P.A.

Ведущее учреждение - Институт биология Коми филиала Академии Наук СССР.

Автореферат разослан nZ0 " ,1973 года-

Защита диссертации состоится ' IS73 года,

в 10 часов на заседании Совета Почвенного института имени В.В.Докучаева по адресу: Москва, Ж-17, Пыжевский пер. д.7.-

Отзыви и замечания, заверенные печать« учреждения, просим присылать в двух экземплярах.

За 10 дней до эаовгты с диссертацией можно о знак отлиться в ОиОлиотеке Института.

Ученый секретарь Совета Е В. Богдан.

в-g S 7Г В H- tf E

OrpowHue лосли£е.':Ия, атемиой физики, открыли широкие ъоэаож-' aûû'i* ftiw. ййййльгов^йи а/хоикоЯ эвдргил Й йой^ивдющвд.иаЯЗ— чеамйво всех областях науки и техники.

даущад иекдзиародното агенства по атомной энергии, к началу 2000 годя примерно 50JÎ всей электроэнергии будет получено на атоияых алектростанциях. Однако, производство и приыв-ивиив атомной аедет к образованно еиачительмос количеств

радкоактивишс продуктовt a такие нуклидо» наведенной активностиt образущижся при взаимодействии нейтронов л «драки стабильных элементов.

По подсчета« специалистов количество радиоактивных веществ, , йакоолвниых в настоящее время, составляет примерно несколько ижддиарвдъ /З^зеибав., 19G7/. Зю мдотество вздет неяре-. рывно увеличиваться и по некоторым прогнозен /ХеЯпунсш», 1963/ к концу IX столетия достигает того уровня радиации, которчй. соизмерим с обцни запасом на Увиле естественных радиоактивных 9леиеа*ов.

иреди радиоактивных веществ, образующихся в результате

- . . ■ *

использования ядерной энергии наибольшую опасность представляют цеэий-"37, стронций-У0 я, как показали исследования последн«х лет, радиоактивны! изотоп водорода - тритий /Л3/.

Иэучёвкй закономерностей повеаешт радло^уаниу» в бкодо-rviecsou круговороте веществ возможно лявь на основе комшг&цс-' aux «сгаедовбвий специалистов рвзлашшх областей знанип-бнофлвикрв, во^огедев, агроШииков, геофизиков кгидиэковагоя.

Начало радиационных исследований в области агрохимии и химии почв было положено г Советском Союзе работали Кдечков-ского B.Ü. и Травкина И.В, /1956/, Соколова A.B. /1954/, Гуля-кина И. В., Юдияцевой Е,В, /1956/. Позднее были выголнены и опубликованы монографические обилия к отдельные статьи по вопросам закономерностей выпадения радионуклидов на земную поверхность, их взаимодействия с почвами и поступления в растения,/Мельникова М.К., 1966; Юдинцеве К.В., Гулякин И, В. ,1968; Павлоцкая Ш.И.,1970; Коготков А.Я., 1Э?0 /докторская диссертация/; Поляков (O.A., 1Э70,1Э?1; Алехоахин P.M. ,1971; Корнеев Н./ r др.,1371; Прохоров Я.М., 1971; Тихомиров Ф. А. ,1971; Ширшова P.A.,1973/. Кроме того издали работы, посвященные изучении вопросов о поступлении и распределении естественных радионуклидов в patlos ex повышенной радиоактивности. /Верховская И. Н., 1971; Вавилов П, П. , 1971; Рубцов Д. М., Русанова Г.В., 1971/.

В последние годы опубликован ряд работ о влиянии ландвафт-во-геохимических условий местности на характер распределения я поведения стронция-ЭО на земной поверхности, /Павлоцкая Ф.И./» Тирюкандва 3.Б, ,1967,1971/, а таите, о возможности использования искусственных радионуклидов в качестве радиоактивны! меток.; /Поляков Ю. А. ,1373; Калишина Л.Н. ,1573; Назарова Л,Ф. ,1973; Зацепина Л, Н. ,1973/.

Таким образом, в настоящее время накоплен большой фактический материал о радиоактивных выпадениях и закономерностях поведения радионуклидов в почвах, растыиях и других объектах ^ внешней среды.

-з -

Однако, полученной информации далеко еце недостаточно, чтобы оценить возможные последствия загрязнения почв и рвсге-ний продуктами радиоактивного распада и подучить данные, тре-бумциеся для разработки средств зацить.

В свяэи с вышеизложенным основными задачами наших исследований являлись:

1. Изучение состояния и форм соединений стронциЯ-ЭО в атмосферных осадках.

2. Изучение .форм соединений стронция-90 в главнейших типах почв Советского Союза,

3. Динамика стронция-90 в почвах. .,

, с 30 г" с ъ* П

4. Обмен ионов ¿/-^ и/* и уЛ. у как фактор, определяющий интенсивности поступления стронция-90 из почв в рас* ' ' '

• тения.

5. Роль уделадойпоаерхности й органического вецеотва почв в процессах миграции стронция-90. '

Эти исследования осуществлялись в аспекте задач, Оостав-ленвнх ПартиёН и Правительством в области охраны природы и кыелй своей конечной цель» подучить информационный материал ,' ■■ необходимый для разработки средс1в эаций) от радяоакткввих вы-■ падений, ■ . ■. . . .. *

Необходимо отметить, что для успеиного изучения указанных выев воппосое требуются надёжные и достаточно эффективные ме-Мды» а так« ааАичне счетных установок« обладавших больной . чувствительность, Поэтому ь диссертационное работе сучвствея-

• вое янки анид отвадится не только анал(^у и обобщение .экспериментальных д&яяшг, ни И:описанию принципиальных схем тех

дов, которыеприменялись'дл? абсолютного счета радиоатжгвых '

4 .1 -к. •

атомов* содержащихся в почвах и рас тениях| определения величины удельной.поверхности почв, а такхе для исследования различных фори соединений стронция-ЭО » почвах.

Процессы накопления стронции-до я почвах< а также пути и пехаяйены его поступления я растения и'другие звенья биологического Цикла* зависят, поиино всего прочего, от свойств почв и, как показали наши исследования* от величины удельной поверхности почв. Поэтому в диссертации приводятся соответствующие данные о морфологических и химических свойствах почв и их влиянии на поведение стронция-90 в почвах.

В ввключительно!! частя диссертаций подведены итоги исследований в виде развернутых выводов.

Автор Выражает глубокую признательность Ф.И. Павлоцкой за ценные советы я методическуг помощь, оказанные в начальный период этой работы.

Автор также считает своим приятным долгой поблагодарить Ю.А.Полякова за помощь, оказанную в проведении экспериментальных исследований,и просмотр рукописи диссертации.

. Т;ЛАВД I л "

ФОРМЫ СОЕДОТШИД СШЩУИ-ЗО В АТОООШти, ОСАДКАХ.

. § I. Объекты и методы исследования.

{. ЛСбор атмосферных осадков производили в двух пунктах:

в р&Аове.Москвн.и в зоне Дарвинского -Осу даре таенного Запо-п' ведкика/Вологодская область/.

В первом случае осадки собирали в цилиндрические ёмкос*и диаметрои 60 см, высс-.:ой 60 си, во вгор(ж - в полкэтиленойые баки, диаметром см, г;сотой во см.

В этих осадках определили оЗменные и иеобыршше фракции схрониия-ЭО, содержащиеся в твердой фазе атмосферных осадков, а также водорастворимую доле строицкя-90, находящуюся в жидкой фаэа ат«0сферных осадков. Крохе того« определяли знак заряда водорастворимых соединения стронция-90 «процентное содержание атого 'нуклида 8 ,хи£дкой и твердой фазах ачмосферных осадкой.

Для выполнения указанных операций были исяользовакм еле-думцие методы:

Определение обменных ^иеобиештх- фракций строация-ЭО.

ТверД)о фазу атиасфернкх осадков /которув получали в результате фильтрования этих осадков/ обрабатывали скачала I и раствором ацетата здмояия, затеи 6 н раствором соляной кислота. Отношение осадок - раствор брали I;10.

Определение стронция-90 в еЦйп-иоП и солянокислой вытяжках производили следующим ооразои. Вначале осаждали из этих вытяжек оксалаты стронция- Ю , и кальция, предварительно добавив носителя стабильного стронция. После прокаливания, окиси кальции и стронция растворяли в 6 н соляной кислоте и проводили «чистку от церия и редкоземельных элементов, осежденкек железа аимиакои, не содержании Через 14 дней из раствора выдели-, жя жттрий-ЭО, а затеи, подьауясь обще^Лекво» методтой,

определяли на установке с 4п-гесиетрией содержание стронция"90. Полученные данные приводятся % таблице № I,

Тар лица И> I

Количеств«, стронцвя-90, экстрагируемые I н ацетатом амио-ииц и в и соляной кислотой из твердой фазы атмосферные осадков, %%

I № I Дата отбора проб проб! ( г СтронцшГ-ЭО, экстрагируемой

1 I 1 27.1.1963 г. ! 2. j 35.3.1963 г. 3. j 8.7-3,10.1963 г. 4. f^ 10.11-29. II, 1963 Г. ■ 1 У4 67 57 09 в 33 43 II

При рассмотрении таблицы № I можно видеть, ч-го значительная часть стронция-90, содержащегося в твердой фазе атмосфер- ■ ных осадков экстрагируется ацетатом аммония к. может участвовать в процессах ионного обмена. Другая часть стронция-90 входит в состав более прочных соединений и экстрагируется только в н соляной кислотой. Из таблицы видно, что количества стронцид-90, экстрагируемые ацетатом аммония к 6 н -соляной кислотой варьируют соответственно в пределах 57- 94% и Г<^-4Э.

Определение процентного содеьжацт сгронииа-90 в твердой и жилкой Фазах атмосферных осадков.

Процентное содержание стронция-ЭО в жидкой и твердой фазах атмосферных осадков определяли как и в предыдущем случае по иттрию-90, на указанном выше счетном устройствее ^-геометрией. Полученные данные приводятся в таблице

: Таблиц? Щ 8

Распределение стронция-90 между твердой и жидкой фазами атмосферных осадков;

Дата отбора ■ г1 —* — - {Место отбора {Содержание ст^онцмя-ЭО, ! в жидко- ! в твердое | фазе | фазе

27.1_ШЗ г. г.Москва 46 54 ■

^ге.2.1ЭбЗ г.. —«... 70 30

25.3,1963 г. - 35 «6

2.7-2.10.1903 г. . 93 ' ' 7

10.11-29. И. 1963 г. 94 , в

12,1963-4.1964 Г. — ■ ' эо 10

2.7.1963 г. 100 -

1.6-1.7 1Э63 г. Дарвинский . Заповедник ' -44 " 56

1.&-1, 9-1968 г. ■ ' ■ ■ " 60 40

1.9-ГЦ-Г963 Г. .п. 33 67

1,11-1.12-19^3 г. 100 0

1.1-1.2-1969 Г. — : . ■ юо' 0

га-1.&-1эеэ г. » 79 21

1.5-1.6-1969 г. 33 * 67

1.6-1.7-1969 г. - V " 64 ■ 36

При рассиотрении таблицы № 2 можно видеть, что в район« Москвы количество стронция-90, содержащегося в жидкрй фазе составляло в среднем около'61%, в зоне Дарвинского Запоаед-ника-64%.

. *

Таким образом, анализ осадков, взятых в ра^личгчх пунктах и в различные срока дал довольно.близкие /осреднентше/ результаты об относительном содержании стронция-90 в жидкой ' н твердой фазах атмосферных осадков.

'Определение знака заряда водорастворимых соединений строниия-90

Для определения знака заряда стронция-130, содержащегося в водорастворимых соединениях поступала следующим образом. Жидкую фазу атмосферных осадков пропускали со скорость» 500 ил/час через колонки, размерами 3,5 х 15 см, заполненные анионитом AB-17 и катионитом КУ-2 в er И Г/ Формах соответственно. Раствор упаривали до 250 мл и анализировали на содержание стронция-90, находящегося в нейтральной форме. Одновременно определяли стронций-90, сорбированный катионитом и анионитом. Относящиеся сада данные приводятся в таблице № 3,

При рассмотрении таблицы можно видеть, чго наибольшее количество стронция-90 сорбируется на катионите. Однако, существу вт и такие соединения сгронция-SO, которые сорбируются, на анион и те. Кроме того, обнаружены вентральные соединения этого нуклида. Анионные формы, .по-видимому, представлены

Тавйииз * 9

Количеством строи¿ия-90, сорбированные 'ив жидкой фазы атмосферных осадков катионатом и анионитом, %%,

Номер образца и дата его | Стронци{-90 сорбированный'

отбора 1 ■ ' ■ ■ I на кати»- 1 вите | 1 на анисайте встал ось не сорбированным

......... . " " 1 3?. 1,1963 г. 85 ' 15 0

ге. г. 1эез г. 93. 7 0

2Б, 3,196В г. . . а? 13 0

2,7.1963 г. 79 ■и 8

2.7.1963-2.10.1363 г, 99 . ' ... 0 i. ...

10. II. 1963-29. II. 1963 Г. 85 0 » 18 ■ » 1 i------------

18.1963 г. -4.1964 Г. 1" I

комплексным* соединениям« стронция-ЭО с органическими вечества-ми. Катионная форма представлена в основном, такими соедннеимя-ми, как 5г (Щ ^ ВСЛ .

глава 8

фовщ соединений (?гг0нцщ-90 хкшшчс'габильного

отрошя И КАЛЬШ В ПОЧВАХ.

Объекту исследования.

Исследования фор« соединений стронциа-90 проводили на нескольких разновидностях почв; дернояоподзолистой, черноземной, а также светлой сероземе, коричневой сухостепной и песчаной почвах Средней Азии. <Почвенные лроби брали из всех генетических горизонтов до глубины 50-55 ск. Почвенные разрезы закладывали на однородней в геоморфологическом отношении площади, в двух повторкостях.

Формы соединений стронния-ЭО в почвах.

Для определения форм соединений стронцуя-ЭО в почве припевали следующую методику* Образцы почв экстрагировали последовательно дистиллированной водой, ацетатом аммония и 6 и соляной кислотой. Анализируя полученные вытяжки на содержание стронция-90 находили соответственно количества водорастворимых* -оСменных и веобыенных форм, соединений этого радионуклида в почвах.

' • Распределение по рроФилю почв водорастворимых соединений '- i | ■ ; ' ■ На основании данных, полученных при ¡а.-иохимическом анализе,водных вытяхек построены кривые распределения водораство-рнмих форм соединения строниня-УО но ^-.офилю .почв, которые

приводятся на рис. I. При построении этих кривых на оси абсцисс откладывали глубину взятия проб, яа оси ординат - процентное содержание водорастворимого с?ронция-90.

При рассмотрении рисунка I можно видеть, ччо содержанке водорастворимого стронция-90 у всех почв, в пределах первых 10 си глубины имеет наименьшее вначеиие и варьирует от 2 до . 15^. Ниже 10 си разные типы почв более ревкоотличаются по содержанию водорастворимого стронцйя-90. Причем иакоинальпее содержание этогон уклада /52 % / было оСваруженй у песчаной почвы, на глубине 15 см,

. Распределение прочиосвяуанноЫ с*Р0идиа-£Ю по пробили почв. '

Изучение прочнесвязанного стронция-90 проводили на примере тех же почв* штрне описана ра^ее /дерновоподзо-листая,червоаеА, светлый сёроЭеи, коричневея сухоетёйнйя почва и песчаная почва пустыня Кара-КуйД На основании экспериментальных данных построены кривив расЬредаденвя прочйосвя-ганного стронция-30 с глубиной, которое покаваны иа'рйс: 2.

При рассмотрении кривых легко видеть, чтй основная масса прочносвязаяного стронция-¿0 сосрадОючена в тех с1оах йочвы, которые залегёвт меаду '5-Ю си глубины. Характерно, что именно в вткх пределах глубины отмечалось у всех почв аамСШией распространение кориевых систем. На риоуяке вкдво также, что

на глубине 10 см максимальные количества стронция-50 /около 50%/ были отмечены j коричневой сухостепной почвы и светлого серозема* някимал,1ьные } песчаной почвы.

Опрёделанй$ Знака 5вся да.водорастворимых соединений СТРОНЦЙЯ-ЭО»

Для определения знайё заряда водорастворимых соединений сТронция-&0 поступали слёдуючйм обр&зой. Определенный объем ВодйоЯ вытя*ки /ИоАучённыв при обработке верхнего горизонта Aepkoiоподзолистой почвы дистиллированной водой в отношении 1:5/ пропускали со скоростью 500 ил/ час последовательно через колонки, размером 2,5 х 15 ei«. ваполнекные анионитом AB-I7 и катионитом КУ-2 в С£ и И формах соответственво. Анави-аируя,смолы и раствор, выходящий из колонки на содержание стронция-90 были получены данные, которые приводятся в таблице 4. Из таблицы видно, что содержание стронция-90 в каткой- . вой форме варьирует от 59^ до 94%. Некоторое количество было обнаружено в анионной н нейтральной формах.

Роль корневых систем.

С цель» выяснения роли кориевых систем растений в процессах перехода стронция-90 из одного состояния в другое, была ввита дерновооодаолистая почва аод разными культурами - рожыз ж клевером. Для радиохимических исследований брали почвенные пробы двумя различии!и способами. В од«см случае эти пробы брал» обычным путем, избегая по возможности тех участков

1'аОДИЦа 1е 4

Данные, полученные при определении аиака заряда »одорасгв*-рииых соединений строация-90 в почвах.

Образец •Дата наб-¡людеыия 1 ,катиоа-) ная I 1 1 1 1 анионная 1 нейтраль-| иая

Водна» вытяжка 1.....

/пахотная почва, 0,5 си/ X. 1964 г. 78 16 6

Тоже Х,1965 г. 59 41 0

То *е X. 1965 г. 80 20 0

Почвенный сток

/пахотная почва, гор. В/ 13.1968 г. 74 8 ,18

Водная вытяжка

/целинная почва пастбища лугового типа, 0-5 сы/ 1.1964 г. 90 7 з

То же X 1964 г. 83 17 0

Водная вытяжка /целинная под березовый лесок, гор.А 0-Ц си/. ушлэеа г. за У 4 *

Почтенный сток

/целинная под береэовым лесом, гор. В/ 1У.196Э г. 94 : 0 • в

почвенного профиля, где можно было би обиеружить наличие корневых систем. В другом - наоборот, брали ге кусочки почвы, которые содержали максимальные количества корневых волосков. Результаты радиохимических исследований приводятся в таблице 4 При рассмотрении таблицы можно видеть, что численные значевня рН в пробах почв, взятых в прикорневой зоне варьяру-. вт :в пределах 7,1-7,3 /под рожью/ и 5,9-6,5 /под клевером/. Таким образе», в корневой зове растений ржи величина рН находится в «елочной области« в корневпй зоне клевера - в кислой области. Возможно, что кислая реакция в зоне расположения корней клевера способствует более интенсивному поступлению Ьтронция-90 в растения клевера, по сравнению с растениями ржи* Иэ таблицы видно также, что схроиций-ЭО, в той пробе почвы, Киторая была взята иг прикорневой зоны- клелера, оказался более подвижным по сравнению со стронцием -90, содержащимся в других^кеконтактируемых с корнями растений пробах почвы. Приведенные давние показывают, что корневые системы растений играют существенную роль в процессах образования различных форм соединений стронция-90 в почвах, что в свои о.чередь ока-знвает определенное влияние на интенсивность поступления этого радионуклида из почв в растения.

ТаблкиаВб

Формы соединений строация-90 в дераоюподзолистой почве под клевеиом и рожью, процента от общего содержания.

(Разреза и глу-1бива аэягия Шроо, см. { | ' ! рн юдный ( Форш соединений сгронцил-90 I в почве под оожью I рн ! Форш соединений строншк-ЭО } а почее под клевеосы ■

¡водораст-| гораше ¡о^Эн- ) Наб ■яеооыен-| нае 1ВОДНий \ ■ ¡всдорас?-I вэркьие ¡оааен-{н^е {нэобмен-] Егые

5,6 2 73 25 5,6 \ 9Э 1

!": Проба с по»ерх | ностж корней 5,7 Ь & за 5,3 12 $0 Q

г 63 35 6.5 14 75 10 .

! Раерее2. 1 0-1") 6,4 " и 58 23 6,4 13 Т7 10

| 10-20 (5,6 и 59 4 27 5,5 16 ' 63 13

{юск ?орне! 7,3 16 63 16 5,9 44 56 0

■ • .ГЛАВА 3 - ■ ДИНАМИКИ СОЕДИНЕН И Л СТРОЯ 11Ш-90 В ПрИВА^ ■

Уже г начальный период ядерных испытаний было установлен*, чте стронций-90 менее подвижен, чем кальций. Уьогочисленнне опыты, которые проводились в более поздний период подтвердили его медленнее движение по почвенному профилю. Этим собственно я объясняется тот весьма интересный факт, что на протяжении длительного времени,■прошедшего с начала ядерных испытаний,

о ■

примерно 7036 сгронция-90, сорбированного ив- миривых выпадений ненарушенными почвами, находится в верхнем 5-7 см сдое, ¿месте с тем изучение водных культур показало, что скорость сорбция стронция корнями зависит от концентрации стронция и кальция во внешнем растворе. Однако, эта простая зависимость в ряде случаев не подтверждалась, когда опыты с растениями ставили не о водными, а почвешшыи культурами.

Высказывались предположения, что указанные обстоятельства являются результатом несовершенства тех ме годов, которые применяется для экстрагирования соединений стронция-90 из почв м растений / , 1958/. С этим нельзя не согласить-

ся, но к этому следует добавить, что интенсивность поступления стромция-ЭОв растения будет* естественно, зависеть от форм соединений этого нуклида, а также от его динамики в почвах.

Для изучения относящихся сюда явлений проводили многолетни^ опыты« в процессе которых изучали динамику прочкоевлзанного

стронция-90 в дерновоподаолистых целинных почвах /Немчиновка . Московской области/. На основании полученных данных были построены кривые, которые показаны на рис. 3. Эти кривые описывают изменение прочнесвязанного стронщя-90 как функцию времени. При рассмотрении кривы* можно видеть, что содержание стронция-90 варьирует в пределах 4-35Jf, Характерьо, что содержание прочносвязэнного стронция-90 в 1962 году /август . месяц/ было значительно (гепьое, чек в I96I-I9S3 г.г. Попутно отметин, чтэсодержание водорастворимого стронция-90 варьировало от 8 до 30^. При атом, наибольшее кохячество водорастворимого стронция-90 было обнаружено в 1964 году /по сравнении с другими годами/. В почвах, занятых сельскохозяйственными культурами, распределение прочносвязанног» стронция-90, а также и других форм его соединений по профилю почв» в пределах той глубины,, на которую производится вспяшка, будет более однородным, чем на почвах целинных.'

Это положение неоднократно отмечалось в литературе. Оно нашло полное подтверждение и в наших исследованиях, которые проводились на дерновоподзолистых и черноземных почвах; .

■ глада 4 ' • pt.flií f ío'.r

'.' иотшП я изот'опний обмен в системах- ¡о** „■

Обмен иовов * да оказывает большое влияние на -

процессы миграции стронция-90 по почвенноиу профилю и «нтенсив-^ ность его поступления из почв в растения. ■■'..'"■' • ■ j

Выло установлено /поляков D.A,, 1959/, что константа обме- V . с~ 2* о Í*

на ионов и t-rt' на почвах равна 1,2. Выла «аучеиа .

Рис/Н1мен*«*е количества зод-ф-ытв^нмопе с г/у они cu". - д€рно воаодэолнс.тдя п^чвА

---Ч «IIH озй*

---»—сеемой сер<и&1

—•—»-коричнева? с^косгепнад лочаа, —*-пвсчаиая почв^Дар* Kim,

Рис, Й ,HjM«H«rtHe и<к»нчеа»ва првчцосяятеммг« Sr

-Лерно»оп<+мо**с гд псчиа >

---чер»-»«*

----- _ сеемый

_ x-ot-flWUHM почв»

Syt

" » .

60 ■50 . •Vo •30

го íysr

ю, f

i ï ¡-a г « miïaiïsMïiïarsrirïaïï

(9Wn

I9ó3n

л*

1íeif

ашпалвкил crû и} »т«1>сФесы.

выпаде«*«, if нэ агцмчФл./ по дакмиП Г^еьнов^ » д|>. U6)/ — $г

К елее

0-5см

ir е <V>oc «

.S*" в слое i0-i5t« Л WOÍ iS-!0<*

'С ГОШМОЙ.

---соыешшМ trpoM*HÍ-00

— суммарны* etpoBtpc«-50

t< ï-CyMHlpHO« СВЛфМНЯе WDKt^UI г»уЛмы s Л* )

x. ¿-у до р1ст«ори( im>t<jtttthhh»l $iw - - b-fu) , 3. ¡^-адмьмл |М*ер*ность OI4M . " " Vj-^ (*)

также зависимость константы обмена от температур". На основа-

нни полученных данных рассчитаны термодинauивеские параметры

О я* л zt обмена яовов о г н осо на почвах. Показано, что

адсорбционное соединение §г*~ почва териодвнамическж более устойчиво, чем соединение Са-почва. Позднее, ацахогич- , ные данные были получены другими авторами / CohcJb ß. ~ cl/MK'tl , 1962 г./, которые изучали обмен ионов .«, :

Ссь- на почвах и смолах. Опыты, проведенные нами« подтвердили правильность этих данных.

На основании наших опытов и тех данные, которые приведены выше, можно считать установленным, что подвижность кальция

в почве больше, чем подвижность стабильного стронция. ? 90 . . .

ОЛ* ® почвах представлен в основном обменными формами

соединений, поэтому распределение обменных форы л<> профилю

почв коррелирует с распределением суммарного /рис.4/.

* да ■ i » ' И-тотопный обмен ионов «У* «

Из литературы известно,/Mu&HWl /,

что реакция изотопного обмена описывается при помощиурав-

где ^/р - количество атомов ¿/11 , добавленное к системе в : начальный период времени £ ^ Количество атомов ,

' найденное в жидкой фазе по истечении времени ^

- количества вещества участвующие в изотопном обмене, находящихся в твердой и жидкой фазах соответственно.

В растворе реакция изотопного оЗиена проходит мгновение, в

твердом теле в том числе и в почве она протекает,значительна'

'■-.■.''■ С ВО

медленнее. Реакцию картонного обмена ив^ов о А* и стабильного стронция изучали применительно к тем почвам, которые были ухаёаны ранее. Относящиеся сюда данные приводятся А т&-

Из таблицы видно, что отношения * выражейные в

принятых нами единицах-варьируют в очень иироких пределах. Отсюда можно сделать вывод о том, что изотопный обмен рассмат-' риваемых ионов не достиг еще равновесного состояния. Сущеетвея~ яое влияние на скорость изотопного обмена окавывзет свойства почв, уровень их увлажнения и агротехнические приемы.. Поэта- . «у изотошшй обмен в пахотных почвах достигает состояний .равновесия быстрее, чем в целинных почвах, чему способс1вует, в частности, перемешивание почвы при вспашке.

° ГЛДВА $ " ,

РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И УДГ^НДЙ

. . ПОВЕРХНОСТИ ПОТВ* . ■

Мри изучении поведения радионуклидов в почве особый интерес представляет органическое векество, Опубдиковацозвачитетьвое количество работ о значении глинистых минералов в процессах сорбции радионуклидов почвами, но очень мало было уделено ¡внимания изучения еорбционной способности органического вецест-. ва почвы, которое по данным Кононовой М.й. является одним иа наиболее важных ингредиентов кетноннообменной способное?! почв. Серия работ, опубликованных Гулякнным И.В» я Идяац&-

Табдгаа * б

Отноаевяе стродция-90 (пиаоюори/кг) к стаоигьвоиу стронцию иг/т в хвдкод к твердой фазах почвы.

>

Талы почвы

в горязоатвх 0-5 си

| • ъ горизонтах 10-15 см

-1-:-1-,-

з жидкой Е в твердой 1 в жидкой I ■ в твердой Фазе 1 фазе_I Зазе_ ! фазе

Т. ¿'¿рновояодзолистая почва, 1961 13 7,3

2. Деряовоподзолистая почва,1964 70 6,7

3. Чернозем, 1961 г. 60 • 28,2

4. Серозем, 1963 г. . 4,2 I

5. Норячневая,суюегелаая,1963 г. -

13 6,5

77

5.6

5.7

С,2

- зт. -

вой /1962, 1$г?У/ покааывак г, что внесение органического вещества в почву снижает поступление радионуклидов в растения. Олнако, на некоторых почвах органическое веществ о способствовало увеличению поступления Сь 13 в рас те ит , 1964/.

Отмечалось, также / ¿ГШиих, Н / 1967, Павлоцкая Ф, И. 1972, 1973/, чго разложение органических материалов приводит к образованию комплексных и халатных соединений радионуклидов и тем самым повивает их подвижность в почвах и интенсивность поступления из почв в растения. Следует отметить, что . изучение роли органического вещества в процессах сорбции радионуклидов почвами и растениями сопряжена со значительными трудностями, поэтому состав и свойства соединений, образующихся в результате взаимодействия радионуклидов с органическим веществом почвы до сих пор остаются недостаточно изученными. ■ ..

В ншаей работе роль.органического вещества изучали, как фактор изменения удельной поверхности почв и глинистых минералов, поскольку подвижность, стронция-90 и интенсивность его поступления из почв в растения функционально связана с удельной поверхностью почв. ■ ,

Для этой цели били поставлены следующие опыты. . Глинистый минерал - монтмориллонит обрабатывали гуматом ; натрия и определяли удельную поверхность до и после обработки. Оказалось, что при обработке .монтмориллонита гуиатом натрия его поверхность уменьшилась от 135 до 71,9 м2/г. Уменьшение удельной поверхности монтмориллонита происходит в результате агрегирования высокодисперсных частиц этого мияе-■рала.

Подобная картина наблюдалась и другими авторами. Так, компостирование асканита с гуштом калия уменьшало удельную поверхность этого минерала от 23 до 5 м^/г /Фомин В.И,, 137?. г./. '

Таким образом, органическое вещества.при известных условиях иожет существенным образом уменьши удельную поверхности почвы, чю в своп очередь приводит к уменьшению поверхностной энергии высокодисперсных фракций почв и возрастанию подвижности стронция-90 в системе почва-почвенный раствор.

Роль удельной . поверхности,.

.Поведение стронций-90 в почве зависит не только от свойств этого радионуклидаунассовое число, ионный радиус я др./, яо мот сорбционных свойств почв. Влияний сорбцнон-вых свойств почв яа поведение стронция-90 в иих неоднократ-■» отмечалось;« литературе /Поляков 1966 г., Спицын 1959 г., ** КвечковскяЙ В.М., 1959 г., ГулякияИ.В. ,1958 г./,

Следует отметить, что изучение сорбЦиовных свойств почв связано с большими трудностями, возникающими в связи с тем, "что почва являются слохяти гетерогеянымн сорбентамм, обла-'дрчщимя внутренней дисперсность», благодаря чему условия адсорбция ионов на различных участках поверхности первичных коллоидных частиц б^э/Г неодинаков^/Никольский Б. П. ,1948 г./. Вследствие втой сложаисти вопрос о роли адсорбционных свойств ;почв в процессах поведения стронций-90 в почвах ие получил еде надлежащего разрешения. Поэтому изучению рассыатриваемо-говопроср в на «их вссле^овашях было уделено-соответствующее' »■I ,ая«о. Вы»е было указано, что стронциЙ-ОД выпадает

/имептсн в виду глобальные выпадения/ главным образом в форме водорастворимых соединений, которые легко адсорбируется на поверхности частиц, входящих в состав почвенно-погло-иающего комплекса. Поэтому определение величины этой поверх-, нбети имеет важное значение.

Метол определения удельной.поверхности почвы.

Классический метод определения удельной поверхности -- вакуумный метод. Однако применение этого метода требует сложной аппаратуры к значительной затраты времени для.полу-, чения достаточно воспроизводимых результатов исследзавиЙ. Поэтому нами была поставлена задача разработать более простой метод, который позволил бы производить-массовые определения удельной поверхности почв /а также'И других,природных сорбентов/ с достаточной степенью точности и Достоверности.

в последние годы для определения удельной поверхности природных сорбентов и катализаторов стали яригенять хромато-графичесние методы. Из хром а тс графических методов наиболее широкое распространение в практике получил метод теплого!*, : десорбции» Впервые этот метод был предложен Нельсоном /Ле&мь 1958 г./. Принципиальной основой рассматриваемого метода является адсорбция азота сорбентом из потокУ . смеси газов азот-гелий при температуре жидкого азота с пос-ле^юцей десорбцией при нагревании пробы до комнатной температуры. Определение удельной Поверхности при помо^и указанного метода производили следующим образен. Через слой почвы, находящийся в V трубке пропускали смесь газов азота м

гелии, которые поступали эа.ец на детектор. При ноиоади ■ детектора экспериментально определяли площади пинов десор-бироваиного азота и калибровочного лика.

Обье' адсорбированного азота находили по

уравнению: . у^

где V - объем адсорбированного азота»

плов ад ь пика десорбции гэота, площадь калибровочного пика, калибровочный объем азота.

Затем по уравнению Темкина рассчитывали объем адсорбированного азота , который эквивалентен мономолекулярному слою аэота л \ / л \

'Л-

^ ц ^ . парциальное давдение и давление насыщенных

таров ааота, С - константа, равная 240. •

Величину удельной поверхности / /, отнесенную к

«девице веса пачвн находили п» уравнению с - -ъзи *> ~ т.

' я

где 4,386 - поверхность в и /г эквивалентная I мл аэота прн моясслоВявч распоряжении молекул, ¡п. - навеска печвы.г.

Полученные данные приводятся в таблице № У. В этой «е таблице иллпстрируются материалы о содержании водорастворимых и обменных форм соединений стронция-90.

' Таблица № 7 Зависимость между количеством водорастворимого + Обменного сгронцвя-90 от удельной поверхности дерновоподзолистой почвы.

0-3 1 2,7 } 36,5 1 62

3-7 ' | 1,63 ) 2,84 { 6,0 5,1 I 85

7-11 ! Л® — { 1.8 I .73.

11-15 | 3,2 \ 0,56 ( - 0,37 Г . 66

15-10 | 4,2 .; о,з ! --м7 | 57

На основании данных таблицы 6 7 построены вривые, которые. помечены на рис. 5. Кривая I'показывает распределение суммарного содержания стровциа-90 по профили 1т вы. При рас- | смотрении этой кривой можно видеть, что распределение строн-

ция-ЭО с глубиной отвечает закону обратной пропорциональяос-

■ а.

ти и может быть описано ври помощи уравнения гиперболы ¿(г-^ ».

Кривая 2 иллюстрирует распределение обменного водорастворимого стронция-90 по профилю почв. Кривая 3 изображает измене-

ние удельной поверхности как функция глубины. Эта кривая состоит на двух ветвей и имеет точку минимума, отвечающую абспис| се х = 5 см. Таким образом, минимальная величина удельной поверхности рассматриваемой почвы, численно равная 1,63 и /г» отвечает тому горизонту, который расположен на глубине 5 см. Ясли сопоставить кривые.2 и 11, можно видеть, что максимальное содержание обменного + водорастворимого стронция-90 находится именно в том слое почвы, который.характеризуется минимальным значением „"дельной поверхности, ('акт этот имеет не тольда теоретический, но и практический интерес. Он показывает, что в процессе перераспределения стронция-30 по профилю почвы происходит относительное обогащение этим радионуклидом того слоя почвенного профиля, который обладает минимальной удельной поверхностью почвы.

Судя по этому факту можно ожидать, что все агротехнические мероприятия, которые приводят к увеличению удельной поверхности будут способствовать относительному уменьшению содержания наиболее подвижных форм соединений стронция-90 в почве,- .,

8 Ы В О Д-Ы , "

I, В различных почвекно-климатичесних зонах СССР проводились многолетние исследования закономерностей взаимодействия етронция-90 с почвами и формы его нахождения в атмосферных осадках и почвах, В задачу исследований входило т^нже усовершенствование существующих методов определения малых, количеств стронция-90 в почвах и растениях й разработка новых модификаций метода определения удельной поверхности.почв, -

поскольку поверхности» силы оказывают существенное влияние на, поведение радионуклидов в почвах.

2. Радионуклид стронций-ЭО, образующийся в результате использования ядерных усгпойств находится в атмосферных осадках главнш образом в водорастворимой форие, в виде катионов, нейтральных молекул и частично анионных комплексов.

Вовлекаясь в процессы почвообразования, стронций-90 в результате ионного обмена и действия поверхноствых сил, частично переходит в обменную и необменную /прочыосвяван-ну в/ формы,' а оставшаяся доля сохраняет, исходную /водорастворимую/ форму, причем основная масса этого радионуклида во ; 'всех почвах находится в обменной форме.'

4. Водорастворимые и обменные формы соединений стронция-90 /подвижные формы/ представляй! собой наиболее важные ин-градиенты почвенного раствора, так как при прочих равных условиях они определяют интенсивность поступления этого ■ радионуклида ив почв в растения.

5. Количество водорастворимого и обменного стронцня-90 вависит не только.от исходных форм соединений этого радионуклида, но и от.свойств почвы. Например, на почвах дерново-

подзолистых, со слабокислой реакцией./рН водный - 5,9/, количество эодора творимого + обменного стронция-90 примерив аа 20)Б боЛьме, чем в светлых сероземах /рН водный-8/. *

6. Содержание подвижных форы стронция-90 в почвах фувк-. тонально связано с удельной поверхностью почв. Чем меньше удельна поверхность-почв, тем больше'содержится подвижных

\форм строят 1-90 в этих почвах и тем интенсивнее он поступает ив почв в рьстевия. 1

7. Органическое вещество оказывает большое влияние на поведение стронция-ЭО в почве. В той случае, когда образуются нерастворимые гуаты стронция - оно способствует накоплению стронция-90 в поверхностно« слое почвы. Если хе орган. ческое вещество дает начало комплексным соединениям строн-п ция-90, тогда наоборот оно будет благоприятствовать рассредоточению стяцн4-У0яо почвенному яр<?|илю /вследствни увеличе- • ния его подвижности/. Органическое вещество способствует также уменьшению 'величины удельной Поверхности почвы, что в свои очередь, как указывалось выше, приводит к увеличению количества водорастворимых и обменных форм стронция-90 в почвах.

8. Водорастворимые формы соединений стронция-90 сосредоточены главным образом в поверхностных горизонтах почв. /0-4 см/. В почвах легкого механического состава эти соединения были обнаружены на глубине 10 см и болер.

9. Обменные формы соединений стронция-90 были отмечены во всех горизонтах почвенного профн-м /в пределах той глубины, на которую мигрировали атомы стронция/. Содержание обменного стронция-90 в дерновоподзолистых почвах варьирова- < ло от 62 до 93% с максимумом в слое 3-7 си. и ганимумом.яа глубине 15-19 см. Максимальное содержание этого нуклида в лугокочерноаемной почве было отмечено в слое 0-2 сх, мини-.нельное в слое 12-1? .... . .„ ' .

10. .Распределение содержания обменного и валового стронция-90.по почвенному профилю может быть описано при -помощи гиперболических кривых, отвечающих уравнению, У = тг

= 11. Содержание водорастг-римых соединений стронция-90 в целинных почвах превышает содержание этого н>,;лида в пахотных почвах.

18. 2 годы интенсивы.:* испытаний ядерных устройств /I9SI-I96îi г'.г./ отмечалось Солее высокое содержание обменных н водорастворимых соединений стронцип-90 в почвах* чем в последующие годы.

13. Опыты« проведенные нами, показали, что подвижность кальция в дерновоподэолистой к черноземной почвах оказалась более высокой, чем подв(_ность стронция. Эти^данные не , противоречат литературных источникам согласно которым система почва- термодинамически Оолее устойчива, чем " система почва - С*,.

И. В процессе исследований разработаны новые.варианты метода-определений малых количеств стронция-90 в■почвах и растениях, которые были одобрены на симпозиуме по использовали» изотопов н излучение, в г.Цущино » Î967 году и лащлн я*-., рокое применение для оценки уровней загрязнения почв и'растений, ■

15. Разработан в соответствующем аппаратурном оформи» яг* метод хроматографического определения удельной поверхности почв, который позволяет перейти к массовым измерениям

; удельной поверхности почвы и других природных сорбентов;

16. Выполненная работ& помимо научного интереса представляет практическое значение, так как полученный икфорка-

\ цлояный материал может быть использовав для оценки уровней чрад*аця* почвах и растениях, а также для разработки средств »а, 1Тн внещией среды от радиоактивных загр^ зкений.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

5 30 .

г* » ' СС-. ъ

почвах я мстительных остатках. "Почвоведенка", 2, (1964). -

2.* Миграция и распределениеи' Ос"9 в почвах Косков-; ской области. "Почвоведение", 10, (196^) <в соавторстве).

о. Распределение ~в поверхностном гочиэойте почв

Советского Союза в 1959-1960 т.г. "Лтомная энергия",: 3,(1965)

(в соавторстве).

$3<г '

м , стабильный стронций и кальций в Почвах и продуктах литания растительного происхождения. "Гигиена и санит-тария", II, (1965) ( в соавторстве),

С 30

5. О подвижности и формах нахождения О^* , стабильного строкция и кальция в дерновоподзолистой я чернозеиной почвах. "Проблемы почвоведения", 14, (1966) ( в соавторстве).

6. К вопросу об изучении форм поступления некоторых лро-

1 дуктов деления на земную поверхность. "Атомная анергия", 4,

(1966) (в соавторстве). . '

г» 90

7. О подвижвости и формах нахождений О г* , отаСильного стронция и кальция в деряовоподзолистой и черноземной пач-вах. Сб. "Радиоактивность почв и методы ее определения,

Наука, (1966) ( в соавторстве).

■ ■ "'С

8. К вопросу о. методике определения в растигеллг-

ных материалах. "Гигиена и санитария11, 10, (1966) ( в соавтор-■стве).

' 9. К вопросу об явуЧенни форм поступления и нахождения в почвах некоторых продуктов деления. "Радиобиология", 9, (1966) (в соавторстве).

с 30

10. Методы определения в растениях.

Тевисы конференции по применению неотопов и излучений в е/х Иущмно (1967). ■ у*

11. Э ксп ре с о-метод определения в растениях.

* " +

йввестия Турушенсхой АН СССР (1969), 6, (» соавторстве).

12. Относительная подвижность и распределение

в- кальция в дерноволодзолгстой почве. "Почвоведение", 5, (1970) <в соавторе-эе). ^ '

13. Дискриминация

$г , .Б/". относительно в

системе почва растение; Т лисы докладов на симпозиуме по миграций радиоактивных элементов в наэеи'.лс биогеоценовах. Москве (1968).

. 14* Относительная подвижность и распределение стронция стабильного и кальция в почвах. Гезисы докладов на симпозиуме по миграции радиоактивных элементов в наземных биогеоценозах, Москва, (1968) ( в соавторстве).

. 15. О формах поступления и нахождения в почвах радиоактивных продуктов деления. Тезисы докладов конференции по миграции радиоактивных продуктов деления в почвенио-растительном покро-"вь.'Москва, (1964) (я соавторстве).

, . п 90 *

16. О подвижное.» и формах нихождения С^* , стабиль-вого стронция.и ыдьцая в дераовоподзодистой п черноземной почвах. И, Атомиздат, (19С5) (в соавторстве). Г 17. К вопросу об иаучеяии форм поступления некоторых * продуктов деления на вемвую поверхность. II., Атомивдат,(1965) ( в соавторстве).

18. О формах нахождения , О/" и Со- в карбонатных почвах Туркмении. Тевисы докладов пв симпозиуме по исследованию^ форм соединений радионуклидов. Тбилиси, (1970) (в соавторстве),.

19. Влияние органического веиества аа'закрепление 5. почвенными мимералеи;(. Тезисы докладов на конференции по использованию радиационной техники в с/х Кишинев, (1972).

Необменный в почвах Дарвинского Заповедника.

Труды Дарвинского Заповедника ХШ, (1973),

С зо .

21. о/-* в атмосферных осадках в районе Дарвинского

Заповедника. Труды Дарвинского Заповедника, ХШ, (1973).

О

Птчли» ш .