Геоэкологические особенности миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвенно-растительных комплексах степной зоны Оренбургской области

Рахимова, Наталья Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологические особенности миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвенно-растительных комплексах степной зоны Оренбургской области
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологические особенности миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвенно-растительных комплексах степной зоны Оренбургской области"

На правах рукописи

РАХИМОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

Геоэкологические особенности миграции радионуклидов Св-137 и вг-90 в почвенно-растительных комплексах степной

зоны Оренбургской области

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении > * ' высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Ефремов Игорь Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Гершанок Валентин Александрович

кандидат биологических наук, доцент Юдичев Евгений Николаевич

Ведущая организация: Пермский государственный технический

университет

Защита диссертации состоится 23 ноября 2006 в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.05 в Пермском государственном университете по адресу: г.Пермь, ул.Букирева 15, в зале заседания ученого совета. Факс: (342) 237-16-11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета

Автореферат разослан « » октября 2006г.

Ученый секретарь уп^—

диссертационного совета / л)

кандидат географических наук, доцент И.А. Старков

Актуальность темы диссертации

Основным реальным источником радиоактивного загрязнения почвенно-растительного комплекса являются глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы долгоживущих радионуклидов после ядерных испытаний, а также выбросы техногенных ради о ну кл и до в, связанные с работой предприятий ядерного топливного цикла.

Основным источником поступления радионуклидов в наземные пищевые цепи является почва. В результате выпадений радионуклиды поступают на земную поверхность, аккумулируются в почве, включаются в биогеохимические циклы миграции и становятся новыми компонентами почвы. Почва является наиболее важным инерционным звеном, и от скорости миграции радионуклидов в почве во многом зависят темпы их распространения по всей цепочке. В результате перемещения в почве и последующего корневого поглощения радиоактивные вещества поступают в части растений, представляющие пищевую или кормовую ценность (Алексахйн, Васильев, Дикарев, 1992).

Са-137 и Зг-90 являются ведущими с точки зрения радиационной опасности > нуклидами на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению с периодом полураспада соответственно 30,17 и 28,6 года (Корнеев, Паваляев, Алексахйн, 1988).

По данным исследований (НПО «Радиевый институт» им. В.Г. Хлопина, 1993; НПО «Тайфун», 1991; ТОО «ТЭН-информ», 1993; Молчанова, Караваева, Михайловская, 1997), на территории Оренбургской области имеется несколько потенциальных источников загрязнения окружающей среды радионуклидами: эпицентр ядерного взрыва Тоцкого войскового учения, след радиоактивного облака, распространившегося после взрыва, а также места проведения подземных ядерных взрывов. Вместе с тем значительный интерес представляет исследование динамики радионуклидов Се-137 и Зг-90, обусловленных глобальными выпадениями из атмосферы.

Имеются сведения (Самусик, 1999), что миграционные свойства Сз-137 и Зг-90 в почвенно-растительных комплексах существенно отличаются в зависимости от типа почв, механического состава и видовых различий растений. В связи с этим является актуальным вопрос выявления закономерностей миграции радионуклидов Сз-137 и Бг-90 в биогеоценозах степной зоны, а также изучение влияния физико-химических свойств'почв на поступление Сб-137 и Зг-90 в растения. 1

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы является исследование особенностей профильной миграции и поведения радионуклидов 08-137 и Зг-90 в системе почва-растение в зависимости от физико-химических параметров почв.

Для достижения указанной цели предусматривается решение следующих задач:

- исследование вертикальной миграции и определение закономерностей распределения радионуклидов Сэ-137 и Зг-90 по профилю в зависимости от физико-химических свойств почв естественных Экосистем степной зоны;

- исследование физико-химических свойств почв степной зоны Оренбургской области;

- исследование накопления радионуклидов Сб-137 и Бг-90 растениями естественных и агрозкосистем степной зоны;

- определение закономерностей изменения содержания радионуклидов Св-137 и £>г-90 в растениях в зависимости от физико-химических параметров почв;

- построение регрессионных зависимостей содержания радионуклидов Се-137 и Бг-90 в растениях от физико-химических свойств почв на основе метода группового учета аргументов;

- разработка методики оценки поступления радионуклидов в растения, учитывающая содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв;

разработка технологии восстановления почв, загрязненных радионуклидами Ся-137 и Зг-90.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются почвенно-растительные комплексы степной зоны, подверженные глобальным выпадениям радионуклидов. Изучалась вертикальная миграция радионуклидов в почвах различных типов и накопление радионуклидов растениями степной зоны.

Научная новизна работы:

- предложена методика оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов С5-137 и 5г-90 по почвенному профилю;

- для оценки поступления радионуклидов в растения разработана методика, учитывающая содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв;

- разработана математическая модель миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах, учитывающая процессы диффузии, сорбции твердой фазой почвы и корнями растений;

- определены ряды активности поглощения радионуклидов 08-137 и Зг-90 растениями естественных и агрозкосистем степной зоны;

- предложен алгоритм технологии восстановления почв, загрязненных радионуклидами, с использованием метода фитомелиорации, в сочетании химических и микробиологических факторов воздействия на почву и растения.

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично автором, состоят в разработке математической модели миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах, учитывающей процессы диффузии, сорбции твердой фазой почвы и корнями растений; предложена методика оценки поступления радионуклидов в растения на основе' регрессионных зависимостей, построенных методом группового учета аргументов, учитывающих физико-химические свойства почв; предложена технология восстановления почв, загрязненных радионуклидами в условиях степной зоны.

Теоретическая и практическая ценность и реализация результатов работы заключается в разработке методики на основе алгоритма

самоорганизации, учитывающей содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв, которая позволяет прогнозировать содержание цезия-137 в растениях с учетом физико-химических свойств почв. Методика позволяет по выделенным физико-химическим показателям почвы определить содержание радионуклидов в растениях. Предложена технология восстановления почв степной зоны, загрязненных радионуклидами. На загрязненных участках предполагается выращивание специально подобранных видов растений степной зоны, обладающих свойством накапливать значительное количество радионуклидов, для извлечения из почвы радионуклидов корневой системой и максимального концентрирования их в наземной биомассе и последующей се уборке и утилизации. Использование в предлагаемом способе водных растворов нитрата аммония и микроорганизмов позволит интенсифицировать переход радионуклидов в растворимые формы для усвоения корневой системой растений, получения максимальной биомассы растений, аккумулирующих радионуклиды, и значительного сокращения вегетационного периода. .

Материалы работы и результаты исследований используются при чтении курса лекций и проведении практических занятий для студентов специальности 280101.65 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» в учебном курсе «Система защиты среды обитания» и по специальным дисциплинам для студентов специальности 280201.65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» в Оренбургском государственном университете, а также применяются Федеральным государственным учреждением Государственного центра агрохимической службы «Оренбургский» при мониторинге почвенно-растительных комплексов.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на первой Всероссийской научно-практической конференции «Здоровьесберегающие технологии в образовании» (Оренбург, 2003), на региональных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов Оренбургской области' (Оренбург, 2001-2003), на III съезде биофизиков России (Воронеж, 2004), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии» (Томск, 2004). На областной выставке научно-технического творчества молодежи «НТТМ-2003» за работу «Исследование накопления подвижных форм тяжелых металлов и радионуклидов цезия-137, стронция-90 в почвенно-растительных комплексах» автор награжден дипломом лауреата (Оренбург, 2003).

ПО материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.

Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка1 использованных источников из 197 наименований. Общий объем диссертации составляет 142 страницы машинописного текста, содержит 31 рисунок, 12 таблиц и 13 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- методика оценки интенсивности миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 по почвенному профилю;

методика оценки поступления радионуклидов в растения, разработанная на основе алгоритма самоорганизации, учитывающая содержание цезия-137 в растениях степной зоны и физико-химические параметры почв;

- математическая модель миграции радионуклидов в почвенно-расггительных комплексах, учитывающая процессы диффузии и сорбции твердой фазой почвы и корнями растений;

алгоритм технологии восстановления почв, загрязненных радионуклидами, с использованием метода фитомелиорации, в сочетании химических и микробиологических факторов воздействия на почву и растения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается актуальность темы диссертации, сформулированы цели, задачи, теоретическая и практическая значимость, научная новизна работы.

В первой главе проведен обзор научной литературы, где рассматривается состояние изученности поведения радионуклидов в почвах и их поступление в растения. Проведен сравнительный анализ материалов исследований по оценке уровней глобальных выпадений и накопления в почве и растениях Сз-137 и Бг-ЭО, наблюдаемых на территории России и Оренбургской области.

Во второй главе описаны механизмы поглощения радионуклидов почвами и профильной миграции радионуклидов в почве, а также на основе математического моделирования разработана модель миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах, учитывающая процессы диффузии, сорбции твердой фазой почв и корнями растений.

Миграция радионуклидов по профилю почвы происходит благодаря перемещению почвенных частиц, в состав которых они входят, за счет движения почвенной влаги, содержащей растворимые и коллоидные их формы. Сорбция радионуклидов осуществляется за счет разных процессов и может быть быстрой обменной и медленной необменной (Ефремов и др., 2005).

Теоретически и практически показано, что для миграции стронция справедлива модель обычных уравнений диффузии Фика с эффективным коэффициентом диффузии (Прохоров, 1981; Фрид, 1970). Для случая миграции цезия-137 из-за процессов необратимости и неравновесности сорбции нельзя использовать уравнение Фика для описания миграции.

Рассмотрим в качестве возможной модели почву как гетерогенную диффузионную среду, состоящую из двух фаз: фаза I — твердая фаза почвы, которая сррбирует ионы радионуклидов, фаза II - почвенный раствор. В начальный момент времени , в почвенном растворе фазы. II образовалась концентрация ионов . ..£„. В процессе: диффузии по профилю происходит сорбция радионуклидов на твердой фазе 1 и, кроме того, поглощение корневой системой растений (Ефремов, 1997).,

Запишем уравнение, учитывающее диффузию, процессы сорбции твердой фазой почвы и корнями растений для почвенного раствора, предполагая, что концентрация меняется по профилю:

ЯГ" г^С

где С0 - концентрация ионов радионуклидов в водном растворе в момент X в точке с координатой х;

О* - коэффициент диффузии радионуклидов по профилю; к - коэффициент, учитывающий неоднородность потока диффузии из-за изменения сечения;

р - константа скорости сорбции радионуклидов твердой фазой

почвы;

а - константа поглощения радионуклидов корневой системой

растений.

Дополним уравнение диффузии уравнением материального баланса для переноса вещества из жидкой фазы в твердую (почвенную и корневую систему):

агЁ£1 = д.С0-а0, (2)

■

а2<-~- = а~С0-а0, (3)

о(

где С1 - концентрация радионуклидов в твердой фазе (почвенными частицами) в момент времени I;

С2 - концентрация радионуклидов в твердой фазе (корневой

системе);

а0>а1,а2 - объемные доли жидкой, твердой фазы и корневой

системы.

Сорбцию радионуклидов твердой фазой почвы и корневой системой описали уравнения (2) и (3). Изменение концентрации в жидкой фазе за счет процессов сорбции определим:

^ = + (4)

откуда при С0 = А и С{ = 0 получим:

С0=А-ехр~(/}+а)\ ' 1 (5)

С учетом уравнения (2) и (3) имеем:

a^-fi.a^CK (6)

а2^ = а-а0А>ех(7)

Интегрируя (6) и (7), получим:

Cj = (l-exp- (fl + a)t)f (8)

а, (/? + «)

С2 = аоЪ* (i _ схр- (/? + a)t). . (9)

а2 {р + а)

При стационарном режиме при / -» оо получим:

„ Л _ аъРА с _ ,

С0=°> ~ а2(0+а) (10)

Выразим из уравнений (10) Л:

Л = (11)

(12)

а-а0

Приравняем правые части (11) и (12): i

С, • о\ С7 - а? — (хо\ ■ ■ ■

-i—i = -2—2, откуда С2 С,. (13)

р-а0 а-а0 0 а2

Обозначим коэффициент пропорциональности между Сг и С] как

(И)

Р «2

Как видно из соотношения (14), Км пропорционален отношению скорости сорбции радионуклидов твердой фазы почвы и корневой системой растений.

Получим

сг ~ К» ' ■

(15)

Коэффициент пропорциональности Ки = — - коэффициент накопления

С*!

радионуклидов в растениях. Таким образом, теоретически нами получена линейная зависимость между концентрацией радионуклидов в почве и растении.

В третьей главе изложена общая методика эксперимента, включающая в себя методы измерения мощности дозы гамма-излучений; отбора проб почвы и пробоподготовку; отбора проб растений и пробоподготовку; определения радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в пробах растений и почвы, определения физико-химических свойств почв; статистической обработки результатов измерений и регрессионного анализа на основе группового учета аргументов.

При анализе почвенного покрова Оренбургской области для исследования выделили следующие типы почв: черноземы типичные, обыкновенные, южные и темно-каштановые почвы, преобладающие по площади распространения. Данные типы почв занимают до 70% территории Оренбургской области.

В местах отбора проб почвы замерялась мощность дозы гамма-излучения, которая изменяется в пределах от 10 до 15 мкР/ч. Данные значения укладываются в предел колебаний естественного гамма-фона, характерного для Оренбургской области.

Характер и размеры вертикальной миграции радиоактивных веществ 5г-90 и Сэ-137 в почвенном профиле исследовались пошагово с интервалом 0-5, 510,10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см для почв естественных экосистем и на глубину пахотного слоя (0-30 см) для почв агроэкосистем. Растительные пробы отбирались на тех же участках, что и пробы почв.

Для определения качественного и количественного состава стронция-90 и цезия-137 проводили радиохимическое и спектрометрическое исследование полученных образцов почвы и растительности на базе агрохимлаборатории.

Исследуемые почвы подвергались физико-химическому анализу для определения следующих характеристик: рН, гумус, К20, Р205> Са+2, К+,

Ыа+, сумма катионов, НСОД СГ, БО/2, сумма анионов, % солей, а также содержания микроэлементов Р, Б, Хп, Сг, Си, Мп, N1, Сё, РЪ, Аз,

Проведена статистическая обработка результатов лабораторных анализов, определены среднее значение, дисперсия, стандартное отклонение, использованы регрессионный, корреляционный анализы, а также метод группового учета аргументов.

В четвертой главе изложены результаты изучения вертикальной миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 по почвенному профилю и • разработана методика оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов Се-! 37 и Зт-90 по почвенному профилю.

На всей обследованной территории суммарная концентрация цезия-137 выше стронция-90. Процесс вертикальной миграции цезия-137 по почвенному профилю для естественных экосистем идет интенсивнее, чем таковой стронция-90.

В результате проведенного регрессионного анализа получено уравнение регрессии экспоненциального вида (16), позволяющее оценить динамику профильной миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90:

С«С0-е"'1*, (16)

где С0 - концентрация радионуклидов Сз-137 и Зг-90 на поверхности,

Б к/кг;

Я - постоянная, характеризующая миграционные способности радионуклида и зависящая от физико-химических свойств почв (положительное значение характеризует уменьшение концентрации радионуклида по профилю, отрицательное значение - увеличение содержания); л - почвенный профиль, см.

Методика оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов Св-137 и Бг-90 по почвенному профилю позволяет прогнозировать динамику профильной миграции с помощью постоянной Я и заданной концентрации радионуклидов на поверхности почвы.

Уравнения регрессии, характеризующие концентрационные изменения Сз-137 по профилю:

С(х) = 14,57 -е;гр(-0,06-л:) для чернозема обыкновенного;

С(л) = 16,95 • ехр(-0>08 • дг) для темно-каштановой почвы;

С(л) = 19,77 • ехр(-0,13 - х) для чернозема типичного;

С(х) = 15,20 • ехр(—0,08 • х) для чернозема южного;

С(х) - 40,00 • ехр(-0,28 • х) для чернозема южного неполноразвитого щебневатого.

Уравнения регрессии, характеризующие концентрационные изменения 5г-90 по профилю:

С(х) = 11,16 • ехр(~0у03 • х) для чернозема обыкновенного;

С(л) = 11,05 • ехр{0,00 • л;) для темно-каштановой почвы;

С(*) = 15,25 * 130-*) для чернозема типичного;

С(л) = 11,79 • ехр(~0,04 • дс) для чернозема южного;

, . С(х) = 17,24 •ехр(~0,12\х) для чернозема южного неполноразвитого щебневатого. .

Концентрация цезия-137 для естественных экосистем по почвенному профилю экспоненциально убывает с глубиной в черноземе типичном (Х==0,13), в черноземе.южном, неполноразвитом щебневатом изменение концентрации в почвенном профиле, идет более интенсивно• 0,28), В остальных , обследованных типах почв концентрации по прчвениому профилю меняются, незначительно для чернозема южного и темно-каштановой почвы (Х=0,08), для

чернозема обыкновенного (>.=0,06). Максимальные концентрации цезия-137 отмечаются в черноземе южном щебневатом неполноразвитом в слое 0-5 см (33,9 Бк/кг).

Максимальные концентрации стронция-90 для естественных экосистем отмечаются в черноземе южном неполноразвитом щебневатом в слое 0-5 см (18,7 Бк/кг). Изменения содержания стронция-90 по профилю в пробах темно-каштановой почвы (А=0) не наблюдается. Концентрация стронция-90 по почвенному профилю экспоненциально убывает с глубиной в черноземе неполноразвитом щебневатом (А=0,12) и черноземе типичном (Х=0,10). В остальных обследованных типах почв концентрация стронция-90 изменяется незначительно по почвенному профилю для чернозема южного (Х=0,04) и чернозема обыкновенного (X = 0,03).

На миграционные способности радионуклидов цезия-137 и стронция-90 оказывают влияние, главным образом, физико-химические свойства почв (Осипов, 1995; Сильвантьев и др., 1988; Алексахин и др., 1992). Нами проведен корреляционный анализ по установлению свойств почв, оказывающих значительное влияние на характер профильной миграции.

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 (г=0,99), валового КгО (г=0,89) и Р205 (г=0,85), обменного калия (г=0,87), гумуса (т=0,83), серы (г=0,87), марганца (г=0,81), стронция-90 (г=0,95). Цезий-137 имеет сильную отрицательную корреляционную связь с медью (г= -0,72) и свинцом (г= -0,77). Наблюдается сильная положительная корреляционная связь между содержаниями стронция-90 и сульфатов (г=0,87), гумуса (г=0,77), валового содержания калия (г=0,77), серы (т=0,76) и отрицательная корреляционная связь содержаний стронция-90 и хлора (г= - 0,77).

Чернозем типичный. Необходимо отметить сходность корреляционных связей цезия-137 и стронция-90 с физико-химическими характеристиками чернозема типичного. Между содержанием цезия-137, стронция-90 и гумуса, валового Р205 и К201 катионов магния с такими элементами, как цинк, сера в почвенном профиле естественных экосистем чернозема типичного наблюдается сильная положительная корреляционная связь (г=0,76-0,98). Цезий-137 статистически значимо коррелирует со стронцием-90 (г=0,90), с содержанием сульфатов (г=0,70), катионов магния (г=0,75), валового РгО$ (г=0,88) и К20 (г=0,98), гумуса (т=0,85), цинка и серы (г=0,97), марганца (1=0,73). Между содержанием стронция-90 и физико-химическими характеристиками чернозема типичного наблюдается сильная положительная корреляционная связь с катионами магния (г=0,76), валового Р205 (г=0,89) и К20 (г=0,82), гумуса (г=0,91), цинка (г=0,85), серы (г =0,91), марганца (г=0,90).

Темно-каштановая почва. Цезий-137 статистически значимо коррелирует с такими физико-химическими характеристиками почвы, как содержание сульфатов (г=0,71), рН (г= -0,89), НСО(г= -0,83), катионов калия

(г=0,76), валового РгО$ (г=0,80) и КгО (г=0,7бХ гумуса (г= 0,89), и такими элементами, как медь (г= -0,73), марганец (г=0,77), свинец (г= - 0,83), ртуть (г=0,71) и кадмий (г= -0,76). Между содержанием стронция-90 в профиле темно-каштановой почвы и физико-химическими характеристиками почв значимой корреляционной связи не обнаружено, за исключением таких элементов, как сера (1=0,91), фтор (г= -0,71), кобальт (г= -0,71), мышьяк

(г- -0,72).

Чернозем южный. Между содержанием цезия-137 и содержанием валового К20 (г=0,85) и обменного калия (г=0,91) в почвенном профиле естественных экосистем чернозема южного наблюдается сильная положительная корреляционная связь. Стронций-90 статистически значимо коррелирует с катионами магния (г= -0,75), калия (г=0,7б) и суммой катионов 8кат (г=- 0,71).

Чернозем южный неполноразвитый щебневатый. К числу свойств почв, имеющих очень сильную положительную корреляционную связь с содержанием Сз-137 в почвенном профиле чернозема южного неполноразвитого щебнев этого, следует отнести содержание сульфатов (г=0,93), сумму анионов (г=0,79) и катионов (г=0,79), катионов калия (г=0,99), валового К20 (г=0,98) и Р20$ (г=0,89), гумуса (г=0,80), а также с содержанием следующих элементов: меди (г=0,73), цинка (г=0,87), кобальта (г=0,71) и свинца (г=0,78). Стронций-90 статистически значимо коррелирует с содержанием сульфатов (г=0,93), карбонатов (г= -0,73), суммы анионов (г=0,75) и катионов (г=0,75), катионов калия (г=0,96), валового К20 (г=0,99) и Р205 (г=0,91), гумуса (т=0,87), а также с содержанием следующих элементов: медь (г=0,73), цинк (г=0,92), кобальт (г=0,73) и свинец (г=0,84).

Для всех исследуемых типов почв характерна очень сильная положительная корреляционная связь (г =0,90-0,99) между содержанием Сэ-137 и Бг-90 в почвенном профиле.

Для изучения особенностей накопления радионуклидов цезия-137 и стронция-90 растениями использовали 14 видов растений, произрастающих на исследуемых типах почв.

Следует отметить, что концентрация радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в растениях до 1,5 раз может превышать концентрацию радионуклидов в верхнем (0 — 5 см) слое почвы.

Содержание в растениях цезия-137 варьировало от 2,0 до 39,1 Бк на кг сухой массы. Для стронция-90 наблюдается меньшая интенсивность накопления растениями в отличие от цезия-137. Стронций-90 обнаружен в растениях в пределах от 2,1 до 12,3 Бк на кг сухой массы.

Концентрация радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в растениях, произрастающих на исследуемых типах почв, характеризуется следующими максимальными и минимальными значениями.

Чернозем обыкновенный. Максимальная концентрация цезия-137 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в полыни обыкновенной -,23,3 и пижме - 19,4. Минимальное содержание цезия-137 отмечается в пшенице — 2. Максимальная

концентрация стронция-90 (Бк/кг сухой; массы) наблюдается в полыни обыкновенной - 8,9 , минимальное содержание отмечается в пшенице - 2,2 и ржи-2,1.

Чернозем типичный. Максимальное содержание цезия-137 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в пижме - 24,8 и подсолнечнике — 21,4. Минимальная концентрация цезия-137 соответствует пшенице - 2,5. Максимальная концентрация стронция-90 (Бк/кг сухой, массы) наблюдается в пижме - 9,4, минимальное содержание отмечается в пшенице - 2,1 и ржи - 2,4. ^

Чернозем южный неполноразвитый щебневатый. Максимальное содержание цезия-137 (Бк/кг сухой массы) отмечается в растениях: пижма -39,1, эспарцет и подсолнечник - 29,8. Минимальное содержание цезия-137 отмечается в ковыле — 2,2. Максимальная концентрация стронция-90 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в пижме - 12,3 и вейнике наземном - 11,3, минимальное содержание отмечается в ковыле - 2,5.

Темно-каштановая почва. Максимальная концентрация цезия-137 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в полыни обыкновенной и пижме - 22,0. Минимальное содержание цезия-137 отмечается в растениях: пшеница - 3,5, овсюг - 3,2, овес - 3,9. Максимальная концентрация стронция-90 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в пижме - 7,7, минимальное содержание отмечается в растениях: кострец безостый, овес — 2,2.

Чернозем южный. Максимальное содержание цезия-137 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в пижме - 25,9 и полыни обыкновенной - 26,6. Минимальная концентрация цезия-137 соответствует ковылю - 2,1. Максимальная концентрация стронция-90 (Бк/кг сухой массы) наблюдается в шалфее - 9,1, пижме - 8,8, минимальное содержание отмечается в растениях: ковыль, рожь — 2,2.

Анализ результатов расчета коэффициентов накопления цезия-137 и стронция-90 биомассой растений показал, что цезиЙ-137 поглощается растениями более интенсивно и изменяется от 0,12 до 2,20 для цезия-137, для стронция-90 - от 0,18 до 1,00. Радионуклиды цезия-137 и стронция-90 интенсивнее накапливаются растениями, произрастающими на черноземе южном неполноразвитом щебневатом, и меньшая интенсивность накопления отмечается в темно-каштановой почве.

На основании данных коэффициентов накопления все исследуемые растения по интенсивности аккумуляции цезия-137 и стронция-90 можно расположить в убывающие ряды. Например, шкала аккумуляции цезия-137 растениями для чернозема обыкновенного представлена на рисунке 1.

Убывающие ряды коэффициента накопления __ 0,12 * Г----—--

полынь пижма подсолнечник вейник эспарцет шалфей пырей тысячелистник кострец ковыль овес рожь овсюг пшеница

I-—---—

Рис.1. Шкала аккумуляции С$-137 растениями для чернозема : обыкновенного

. Результаты корреляционного анализа по установлению связи между физико-химическими свойствами почв и содержанием, радионуклидов Сб-137 и ¿г-90 в растениях показали следующее. Например, в полыни обыкновенной содержание цезия-137 статистически значимо коррелирует с такими почвенными характеристиками, как НСО^, рН почвы, содержание валовогоК20; содержание стронция-90 тесно коррелирует с хлором, катионами натрия, калия и с такими элементами* как цинк, фтор. В тысячелистнике содержание цезия-137 статистически значимо коррелирует с катионами кальция, суммой катионов, НСО$, суммой анионов, % солей, хромом и свинцом; содержание стронция-90 статистически значимо коррелирует с хлором, % солей, серой, хромом, марганцем.

Для всех растений отмечаются значимые корреляционные связи между содержанием радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в растении и их содержанием в корнеобитаемом слое почвы.

В диссертации автором предлагается алгоритм технологии восстановления почв степной зоны, загрязненной радионуклидами, представленный на рисунке 2, Сущность технологии заключается в использовании метода фитомелиорации, в сочетании химических и микробиологических факторов воздействия на почву и растения. Технология фитомелиорации направлена на восстановление почвы и устранение загрязнений радиоактивными элементами. Данная технология масштабна, ее можно успешно применять в качестве активного средства очистки от радионуклидов на обширных территориях, подвергшихся загрязнению, без необходимости снятия, переноса и переработки почвы и механического воздействия не нее.

^ Технология очистки почв от радионуклидов состоит из следующих этапов.

1. Определение типа и физико-химических свойств почвы на загрязненной территории.

2. Выбор группы растений-сорбентов с максимальной интенсивностью аккумуляции радионуклидов цезия-137 и стронция-90, характерных для данного типа почвы. Для выбора растений-сорбентов используем данные рядов интенсивности аккумуляции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 растениями. Перед непосредственным переносом в почву семена растений-сорбентов подвергаются обработке водной суспензией препарата Аго1оЬа&ег сИгоососит.

3. Обработка почвы водным раствором солей нитрата аммония с последующей посадкой семян растений-сорбентов.

4. Повторная обработка почвы водным раствором солей нитрата аммония в период активного созревания и развития выращиваемых растений.

5. Сбор корневой и наземной части растений, с последующим высушиванием.

6. Утилизация.

Технология позволяет, сохраняя естественную структуру почвы, перемещать, перекачивать радионуклвды из почвы в биомассу растений, тем самым понижая содержание радиоактивных элементов в почве. На загрязненных участках предполагается выращивание специально подобранных видов растений, обладающих свойством накапливать значительное количество радионуклидов, для извлечения из почвы радионуклидов корневой системой и максимального концентрирования их в наземной биомассе и последующей ее уборке и утилизации.

Технология предусматривает обработку смеси семян растений-сорбентов водной суспензией препарата АююЬамег скгоососит перед переносом их в почву для окончательного выращивания, которые распространяются от семян на молодые корни, продолжая свою деятельность»

Применение в предлагаемом способе активных микроорганизмов, таких как Лго1оЪа&ег скгоососит (азотобактерина), относящихся к классу аэробных бактерий, способствует фиксации азота и улучшению азотного питания растений, стимулирующих прорастание семян растений, ускорению их роста и значительному сокращению вегетационного периода.

Азотобактерин обладает способностью продуцировать биологически активные вещества - никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотип, гетероауксин, гиббереллин и ряд других соединений (Мишустин, Емцев, 1987). Его положительное действие на растения связано с поступлением в растения вырабатываемых микроорганизмом биологически активных соединений - витаминов и стимуляторов роста. Азотобактерин вырабатывает фунгистатическое вещество — антибиотик, активный против значительного числа фитопатогенных грибов, задерживающих рост растений (Никитина, 1979).

Для интенсификации процесса очистки почвы предлагаемый способ очистки почвы от радионуклидов включает внесение в нее неорганических соединений. Перед высаживанием растений-сорбентов зараженный слой почвы необходимо обработать водным раствором солей нитрата аммония. В период активного созревания и развития выращиваемых растений почву повторно обрабатывают вышеуказанным раствором, а по достижении максимальной сезонной биомассы осуществляется удаление растительного покрова и корневой системы растений. Сбор биомассы и корневой системы растений необходимо проводить в конце периода созревания семян.

Известно, что азотные удобрения, особенно физиологически кислые, способствуют накоплению цезия-137, спронция-90 и большинства изученных радионуклидов в два раза и более (Гул я кип, Юдинцева, 1968; Пристер, Лощилов, 1991). Обработка почвы растворами неорганического соединения NN^N0-$ - //20 не только способствует переводу радионуклидов в растворимые формы, поддерживая их в таком состоянии в течение длительного времени, но и способствует повышению содержания в почве гуминовых кислот, благодаря наличию Л7/з - групп (Романовский, Кавтун, 1994).

Рис. 2. . Алгоритм технологии восстановления почв степной зоны,

загрязненных цезием-137 и стронцием-90

Использование в предлагаемом способе водных растворов нитрата аммония и микроорганизмов позволит интенсифицировать переход радионуклидов в растворимые формы для усвоения корневой системой растений, получения максимальной биомассы растений, аккумулирующих радионуклиды, и значительного сокращения вегетационного периода.

Процесс получения биомассы с использованием приведенной технологии позволяет повторять данный метод очистки многократно, в том числе и в пределах одного сезонного периода, пока содержание радионуклидов в почве не достигнет допустимых значений, после чего почва станет пригодной для использования в сельскохозяйственных целях.

Собранную биомассу и корневую систему растений необходимо утилизировать. Вследствие того, что утилизации подлежат большие объемы массы, ее подвергают термической обработке - сушке.

Традиционный способ утилизации заключается в сжигании отработанной биомассы растений, использованных для извлечения радионуклидов. Недостатком данного способа являются большие потери и выброс радионуклидов в окружающую среду при сжигании.

Термическую обработку биомассы осуществляют путем ее сушки в условиях естественной конвекции при температуре воздуха не выше 90 - 95 °С. Нагревание воздуха до температуры сушки биомассы осуществляют путем плавного повышения температуры воздуха со скоростью не выше 2 °С/мин (Мареев, Промыткин, Ховрычев, 1995). Данные условия сушки позволяют предотвратить местный перегрев и локальное вскипание сырой биомассы, что не приводит к выбросу активности в окружающую среду в процессе этой обработки. Высушенную, сконцентрированную в малые объемы биомассу растений, содержащую сорбированные радионуклиды, подвергают захоронению.

В пятой главе предложена методика оценки поступления радионуклидов в растения, учитывающая комплекс физико-химических показателей почв. На рис.З Представлена общая схема методики определения содержания радионуклидов в растениях на основе алгоритма самоорганизации. Данная методика основана ; на построении регрессионных зависимостей содержания С$-137 в растениях от физико-химических показателей почв.

В геоэкологии для оценки поступления радионуклидов в растения применяют различные показатели, такие как коэффициент накопления, учитывающий концентрационные отношения радионуклидов в растении и в почве, коэффициент пропорциональности, который соотносит концентрацию радионуклидов в растениях к площадному загрязнению почвы.

Рис. 3. Общая схема методики определения содержания радионуклидов у в растениях на основе алгоритма самоорганизации

Для оценки поступления радионуклидов Сэ-137 и 5г-90 был предложен ряд показателей, учитывающих зависимость поведения этих радионуклидов от концентрации в почве их химических аналогов - К и Са, с учетом их сходства с химической точки зрения. Отношение содержаний Эг-90 и Са получило название стронциевые единицы, Се-137 и К - цезиевые единицы (Алексахин, 1992).

По результатам проведенных исследований, коэффициент накопления радионуклидов С$-137 и Эг-90 для одного вида растения значительно меняется в зависимости от типов почв. Коэффициент накопления и другие показатели, в основе которых лежат линейные зависимости концентраций радионуклидов в смежных средах, не позволяют сделать однозначные выводы об аккумуляции радионуклидов растениями. Следовательно, при оценке поступления радионуклидов в растения необходимо учитывать комплекс физико-химических показателей почв (Ефремов, Рахимова, 2005).

На основе метода группового учета аргументов построены регрессионные зависимости для 14 видов растений степной зоны Оренбургской области, учитывающие содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв. Приведены соответствующие коэффициенты, необходимые для определения содержания цезия-137 по приоритетным

параметрам почв. На рис. 4 приведены регрессионные зависимости содержания Св-137 в растениях в зависимости от физико-химических показателей почв на примере таких растений, как пижма и подсолнечник. В диссертации построены регрессионные зависимости для следующих растений степной зоны: полынь обыкновенная, пижма, вейник наземный, подсолнечник, эспарцет, шалфей, тысячелистник, пырей ползучий, кострец безостый, пшеница, овес, рожь, овсюг и ковыль.

Для оценки поступления радионуклидов в растения разработана методика на основе математических регрессионных моделей алгоритма самоорганизации, учитывающая содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв. Методика позволяет по выделенным физико-химическим показателям почвы прогнозировать содержание радионуклидов в растениях,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

1. Разработана математическая модель миграции радионуклидов в лочвенно-растительных комплексах, учитывающая процессы диффузии, сорбции твердой фазой почвы и корнями растений, получена линейная зависимость между концентрацией радионуклидов в твердой фазе почвы и корневой системе растений. Коэффициент пропорциональности учитывает отношение скорости сорбции радионуклидов твердой фазой почвы и корневой системой растений, что объясняет значительные изменения значений коэффициента накопления в зависимости от типов почв.

2. Исследование вертикального распределения валовых количеств Сб-137 и Бг-90 по почвенным профилям показало, что радионуклиды на исследованных участках мигрировали на значительную глубину (более 50 см). На всей обследованной территории суммарная концентрация цезия-137 выше стронция-90. Процесс вертикальной миграции цезия-137 по почвенному профилю для естественных экосистем идет интенсивнее, чем таковой для строиция-90.

Методика оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов Сз-137 и Эг-90 по почвенному профилю по построенным уравнениям регрессии позволяет прогнозировать динамику профильной миграции с помощью постоянной Я и заданной концентрации радионуклидов на поверхности почвы. Величина X - постоянная, которая характеризует миграционные способности радионуклидов и зависит от физико-химических свойств почв.

. Пижма

Таблица коэффициентов

I 0 . 1 ■ 2 3 4 5 ' к.вязаши перемени

у -0,31 1,16 - -0,14 0,13 0,18 -0.3 -

N2 Ь; -0,51 2,1 -1.1 -0,15 -0,1 0,3 -

N3 С| -11,2 27,6 -16,4 -0,2 -0,13 0,33 -

N4 й 16 0,3 -156 -0,026 167,7 9,8

IV 4,9 0,96 -15 -0,007 0,04 0,086 Х1РС17

с 14,9 0,69 -85,9 -0,02 62,6 4,1

N7 & -0,5 14 -41,9 -0,016 0,12 0,34 КьХ]8

Подсолнечник

У N2 N3 N4

а; Л

0,57 0,89 -0,14 1,19

х^СэШ . х,7-5 х5-СГ х18-Р Х)5- Си

Таблица коэффициентов 1-2345

-1,2 2,1 0,38 0,28 -0,66

-0,1 0,9 0,2 0,15 -0,36

-0,9 1,9 0,077 - -0,03 -0,05

1,1* Л 78 0,002 0,14 -0,05

1.2 -10,3 -0,015 2,7 0,23

1.3 -5,9 0,003 8,5 -0,71 1,6 -6,3 -0,0007 0,4 -0,09

Связанные переменные

Х1;Х16 Х|;хц

Х| - С8137хи- гумус

Са2+Х1б-2п Хц-рН

Рис, 4. Регрессионные зависимости содержания Се-137 в растениях от физико-химических показателей почв на примере пижмы и подсолнечника

■ Концентрация цезия-137 для естественных экосистем по почвенному профилю экспоненциально убывает с глубиной в черноземе типичном, в черноземе южном неполноразвитом щебневатом. Концентрация стронция-90 по почвенному профилю экспоненциально убывает с глубиной в черноземе неполноразвитом щебневатом. В остальных обследованных районах концентрация цезия-137 и стронция-90 изменяется незначительно по почвенному профилю.

Максимальные концентрации цезия-137 и стронция-90 для естественных экосистем отмечаются в черноземе южном щебневатом неполноразвитом в слое 0-5 см (33,9 Бкв /кг и 18,7 Бк/кг соответственно).

3. По результатам проведенного корреляционного анализа между свойствами почв и содержанием радионуклидов цезия-137 и стронция-90 по профилю почв естественных экосистем определены физико-химические характеристики почв, оказывающие наибольшее влияние на распределение радионуклидов по профилю.

4. Определены ряды активности поглощения радионуклидов Сз-137 и Эг-90 растениями естественных и агроэкосистем степной зоны.

Результаты исследований коэффициента накопления радионуклидов Сз-137 и 8г-90 показали значительное изменение значений для одного вида растения в зависимости от типов почв. Вследствие этого существует необходимость разработки методики для оценки поступления радионуклидов в растениях, учитывающей не линейные зависимости концентраций радионуклидов в растении и почве, а зависимости между комплексом физико-химических параметров почв и содержанием радионуклидов в растении.

5. На основе корреляционного анализа влияния физико-химических свойств исследуемых почв на содержание цезия-137 и стронция-90 в растениях определены основные почвенные показатели, имеющие значимую корреляционную связь.

6. Предложена технология восстановления почв, загрязненных радионуклидами, с использованием метода фитомелиорации, в сочетании химических и микробиологических факторов воздействия на почву и растения. Данная технология позволяет, сохраняя естественную структуру почвы, перемещать, перекачивать радионуклиды из почвы в биомассу растений, тем самым понижая содержание радиоактивных элементов в почве. На загрязненных участках предполагается выращивание специально подобранных видов растений, обладающих свойством накапливать значительное количество радионуклидов, для извлечения из почвы радионуклидов корневой системой и максимального концентрирования их в наземной биомассе, с последующей их уборкой и утилизацей.

Использование в предлагаемом способе водных растворов нитрата аммония и микроорганизмов Аго1оЬас(ег скгоососит позволит

интенсифицировать переход радионуклидов в растворимые формы для усвоения корневой системой растений, получения максимальной биомассы растений, аккумулирующих радионуклиды, и значительного сокращения вегетационного периода.

: Собранную биомассу и корневую систему растений подвергают термической обработке - сушке, что не приводит к выбросу активности в окружающую Ъреду в процессе этой обработки. Малые сконцентрированные объемы, содержащие сорбированные радионуклиды, подвергают захоронению. Данный метод очистки повторяют многократно, в том числе и в пределах одного сезонного периода, пока содержание радионуклидов в почве не достигнет допустимых значений.

7. Для оценки поступления радионуклидов в растения разработана методика на основе математических регрессионных моделей алгоритма самоорганизации, учитывающая содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв. Данная методика позволяет прогнозировать содержание цезия-137 в растениях с учетом физико-химических свойств почв. Методика позволяет по выделенным физико-химическим показателям почвы определять содержание радионуклидов в растениях.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рахимова H.H. Влияние поверхностных вод на миграционные процессы радионуклидов в почве / H.H. Рахимова // Материалы научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбуржья. Ч, 3. Оренбург, 2001. С. 211-212.

2. Рахимова H.H. Изучение миграции радионуклидов в почвах Оренбургской области / H.H. Рахимова, И.В. Ефремов // Тезисы докладов междунар. науч. конференции: 4.5, Биология. Экология. Иваново: ИвГУ, 2001. С. 77-78.

3. Рахимова H.H. Оценка влияния физико-химических свойств почвы на коэффициент накопления цезия-137 в растениях / H.H. Рахимова // Материалы научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбуржья. Ч. 2. Оренбург, 2002. С. 84-86.

4. Рахимова H.H. Исследование характера профильной миграции и коэффициента накопления цезия-137 и стронция-90 в почвенно-растительном покрове Оренбургской области / H.H. Рахимова // Материалы научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбуржья. Ч. 2. Оренбург, 2003. С. 91-92.

5. Рахимова H.H. Исследование характера профильной миграции и биологического накопления цезия-137 и стронция-90 / H.H. Рахимова, И.В. Ефремов, ЕЛ. Янчук // Научные труды первой Всероссийской научно-практической конференции «Здоровьесберегаюшие технологии в образовании». Оренбург, 2003. С.199-202.

6. Янчук E.J1. Исследование нахождения подвижных форм тяжелых металлов в почвах Оренбургской области и поступление их в растения / ЕЛ. Янчук, H.H. Рахимова, И.В. Ефремов, А.П. Березнев // Научные труды первой Всероссийской научно-практической конференции «Здоровьесберегающие технологии в образовании». Оренбург, 2003. С. 45- 48. Доля личного вклада автора 30%.

7. Ефремов И.В. Исследование нахождения подвижных форм тяжелых металлов и радионуклидов цезия-137, стронция-90 в почвенно-растительиых комплексах степной зоны / И.В. Ефремов, H.H. Рахимова, Е.Л. Янчук // Актуальные проблемы экологии.: Сб. науч. работ, Т.З. №3. Томск, 2004. С. 455 - 456. Доля личного вклада автора 30%.

S. Ефремов И.В. Профильная миграция стронция-90 и цезия-137 в почвах естественных экосистем степных ландшафтов / И.В. Ефремов, H.H. Рахимова // III съезд биофизиков России. Т. 2, Воронеж, 2004. С. 640 — 642, Доля личного вклада автора 50%.

9. Ефремов И.В. Математическое моделирование миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах Оренбуржья / И.В. Ефремов, H.H. Рахимова, Е.Э. Савченкова, К.Я. Гафарова // Вестник ОГУ, №9. Оренбург, 2005. С. 129 -133. Доля личного вклада автора 40%.

10. Ефремов И.В. Особенности профильной миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в системе почва - растение / И.В, Ефремов, H.H. Рахимова, ЕЛ. Янчук // Вестник ОГУ, №12. Оренбург, 2005. С. 49 - 54. Доля личного вклада автора 40%.

Подписано в печать 16,10.2006. Формат 60 х 84/16. Бум, ВХИ Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ №402

Типография Пермского государственного университета 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Рахимова, Наталья Николаевна

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Климатическая характеристика Оренбургской области.

1.2. Характеристика почвенного покрова Оренбургской области.

1.3. Растительный покров Оренбургской области.

1.4. Источники загрязнения почвенно-растительного покрова цезием-137 и стронцием-90.

1.5. Физико-химические свойства стронция-90 и цезия-13 7 и их поведение в почве.

1.6. Закономерности поступления цезия-137 и стронция-90 в растения.

1.7. Мероприятия по снижению содержания радионуклидов в растениях.:.32 Выводы.!.

2. Теоретические основы миграции радионуклидов.

2.1. Почва как исходное звено миграции радионуклидов.

2.2. Механизмы поглощения радионуклидов почвами.

2.3. Механизмы миграции радионуклидов в почвах.

2.4. Математическое моделирование миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах.

Выводы.

3. Методика проведения эксперимента.

3.1. Общая методика эксперимента

4. Результаты исследования и обсуждения.

4.1. Исследование миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 по почвенному профилю в различных типах почв степной зоны.

4.2. Корреляционный анализ влияния физико-химических свойств исследуемых почв на содержание Cs-13 7 и Sr-90 в почвенном профиле.

4.3. Содержание радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в растениях.

4.4. Корреляционный анализ влияния физико-химических свойств исследуемых почв на содержание Cs-137 и Sr-90 в растениях.

4.5. Технология восстановления почв, загрязненных радионуклидами.

4.5. Методы рекультивации почв, загрязненных радионуклидами, их оценка и эффективность.

4.5.2. Технология очистки почв степной зоны, загрязненной радионуклидами, с использованием метода фитомелиорации.

Выводы.

5. Моделирование процесса миграции радионуклидов в системе почва-растение на основе алгоритмов самоорганизации.

5.1. Общие положения.

5.2. Модели, реализующие полиномиальные алгоритмы самоорганизации.

5.3. Общая схема построения алгоритмов, реализующих МГУА.

5.4. Методика оценки поступления радионуклидов в растения.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологические особенности миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвенно-растительных комплексах степной зоны Оренбургской области"

Актуальность темы диссертации

Основным реальным источником радиоактивного загрязнения почвенно-i растительного комплекса являются глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы долгоживущих радионуклидов после ядерных испытаний, а так же выбросы техногенных радионуклидов, связанные с работой предприятий ядерного топливного цикла.

Т)

Основным источником поступления радионуклидов в наземные пищевые цепи является почва. В результате выпадений радионуклиды поступают на земную поверхность, аккумулируются в почве, включаются в биогеохимические циклы миграции и становятся новыми компонентами почвы. Почва является наиболее важным и инерционным звеном, и от скорости миграции радионуклидов ' в почве во многом зависят темпы их распространения по всей цепочке. В результате перемещения в почве и последующего корневого поглощения радиоактивные вещества поступают в части растений, представляющие пищевую или кормовую ценность (Алексахин P.M., Васильев А.В., Дикарев В.Г, 1992).

Cs-137 и Sr-90 являются ведущими с точки зрения радиационной опасности нуклиды на территории подвергшейся радиоактивному загрязнению с периодом полураспада соответственно 30,17 и 28,6 года (Корнеев Н.А., Паваляев А.П., Алексахин P.M., 1988).

По данным исследований, (НПО «Радиевый институт» им. В.Г. Хлопина, 1993; НПО «Тайфун», 1991; ТОО «ТЭН-информ, 1993) на территории Оренбургской области имеется несколько потенциальных источников загрязнения г окружающей среды радионуклидами: эпицентр ядерного взрыва Тоцкого войскового учения, след радиоактивного облака, распространившегося после взрыва, а также места проведения подземных ядерных взрывов. Вместе с тем, значительный интерес представляет исследование динамики радионуклидов Cs-137 и Sr-90, обусловленных глобальными выпадениями из атмосферы.

Имеются сведения (Самусик И.Д., 1999), что миграционные свойства Cs-137 и Sr-90 в почвенно-растительных комплексах существенно отличаются в зависимости от типа почв, механического состава и видовых различий растений. В связи с этим является актуальным вопрос выявления закономерностей миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в биогеоценозах, а также изучение влияния физико-химических свойств почв на поступление Cs-137 и Sr-90 в растения.

Цель и задачи исследований

Целью настоящей работы является исследование особенностей профильной миграции и поведения радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в системе почва-растение в зависимости от физико-химических параметров почв.

Для достижения указанной цели предусматривается решение следующих задач:

- исследование вертикальной миграции и определение закономерностей распределения радионуклидов Cs-137 и Sr-90 по профилю в зависимости от физико-химических свойств почв естественных экосистем степной зоны;

- исследование физико-химических свойств основных типов почв степной зоны Оренбургской области;

- исследование накопления радионуклидов Cs-137 и Sr-90 растениями естественных и агроэкосистем степной зоны;

- определение закономерностей изменения содержания радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в растениях в зависимости от физико-химических параметров почв;

- построение регрессионных зависимостей содержания радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в растениях от физико-химических свойств почв, на основе метода группового учета аргументов.

Объект и предмет исследований

Объектом исследований являются почвенно-растительные комплексы степной зоны подверженные глобальным выпадениям радионуклидов. Изучалась вертикальная миграция радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвах различных типов ^ и накопление радионуклидов растениями степной зоны.

Научная новизна работы

- предложена методика оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 по почвенному профилю;

- для оценки поступления радионуклидов в растения разработаны математические регрессионные модели на основе алгоритма самоорганизации, учитывающие физико-химические параметры почв и содержание радионуклидов в растения;

- определены ряды активности поглощения радионуклидов Cs-137 и Sr-90 растениями естественных и агроэкосистем степной зоны.

Теоретическая и практическая ценность и реализация результатов работы заключается в разработке математических регрессионных моделей на 4 основе алгоритма самоорганизации, учитывающих содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв, которые позволяют прогнозировать содержание цезия-137 в растениях с учетом физико-химических свойств почв. Методика позволяет по выделенным физико-химическим показателям почвы определить содержание радионуклидов в растениях. г 4

Материалы работы и результаты исследований используются при чтении курса лекции и проведении практических занятий для студентов специальности 280101.65 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» в учебном курсе «Система защиты среды обитания» и по специальным дисциплинам для студентов специальности 280201.65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» в Оренбургском государственном университете, а также применяются Федеральным государственным учреждением Государственного центра агрохимической службы «Оренбургский» при мониторинге почвенно-растительных комплексов.

Апробация работы Материалы диссертации докладывались на первой Всероссийской научно-практической конференции «Здоровье сберегающие технологии в образовании» (Оренбург, 2003), на региональных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов Оренбургской области (Оренбург, 2001-2003). На областной выставки научно-технического творчества молодежи «НТТМ-2003» за работу «Исследование накопления подвижных форм тяжелых металлов и радионуклидов цезия-137, стронция-90 в почвенно-растительных комплексах» автор награжден дипломом лауреата (Оренбург, 2003).По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка используемой литературы из 191 наименования. Общий объем диссертации составляет Ш страниц машинописного текста, содержите/рисунков, /^таблиц, и приложении.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Рахимова, Наталья Николаевна

Выводы

1. На основе метода группового учета аргументов построены регрессионные зависимости, для 14 видов растений степной зоны Оренбургской области, учитывающие содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв. Приведены соответствующие коэффициенты, необходимые для определения содержания цезия-137 по приоритетным параметрам почв.

Содержание цезия-137 в растениях зависит от следующих почвенных показателей: пижма - от содержания в почве Cs-137, Cl~, S, F, Си; 2 подсолнечник -Cs -131, Са , рН, гумус, Zn; тысячелистник - Су -137, Sr-90, F, гумус, НСОу, овес - Cs-137,рН, гумус, Си, Сг; рожь - Cs-137, Sr-90,

Cl~, гумус, сумма катионов; кострец безостый - Cs -137, Sr-90, F, гумус, сумма катионов, S0^2\ ковыль - Су-137, Sr-90, F, гумус, рН, S0^2\ вейник

К^О, Cr, F,Mn, Cd; пшеница - Су-137,pH , F, гумус, HC03 овсюг

Су-137, Cr, F, Cd; пырей ползучий - Су-137,pH, Ca+2, S,Cr; эспарцет -Cs -137,pH , F, S, сумма катионов; полынь обыкновенная - Су-137, .Sr-90, F,S, гумус, HCO3, P2°5

2. Разработаны математические регрессионные модели посредством алгоритма самоорганизации, учитывающие содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв, которые позволяют прогнозировать содержание цезия-137 в растениях по приоритетным параметрам почв и соответствующим коэффициентам. На основе математических регрессионных моделей разработана методика оценки поступления радионуклидов в растения, учитывающая содержание цезия-137 в растениях и физико-химические параметры почв.

Заключение

На основании проведенного исследования можно сделать следующее заключение:

1. Разработана математическая модель миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах, учитывающая процессы диффузии, сорбции твердой фазой почвы и корнями растений, теоретически получена линейная зависимость между концентрацией радионуклидов в твердой фазе почвы и корневой системе растений. Коэффициент пропорциональности учитывает отношение скорости сорбции радионуклидов твердой фазой почвы и корневой системой растений, что объясняет значительные изменения значений коэффициента накопления в зависимости от типов почв.

2. Исследование вертикального распределения валовых количеств Cs-137 и Sr-90 по почвенным профилям показало, что радионуклиды на исследуемых участках мигрировали на значительную глубину (более 50 см). На всей обследованной территории суммарная концентрация цезия-137 выше стронция-90. Процесс вертикальной миграции цезия-137 по почвенному профилю для естественных экосистем идет интенсивнее стронция-90.

Методика оценки интенсивности вертикальной миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 по почвенному профилю, по построенным уравнениям регрессии позволяет прогнозировать динамику профильной миграции с помощью постоянной Я и заданной концентрации радионуклидов на поверхности почвы. Величина Я - постоянная, которая характеризует миграционные способности радионуклидов и зависит от физико-химических свойств почв.

Концентрация цезия-137 для естественных экосистем по почвенному профилю экспоненциально убывает с глубиной в черноземе типичном, в черноземе южном неполноразвитом щебневатом. Концентрация стронция-90 по почвенному профилю экспоненциально убывает с глубиной в черноземе неполноразвитом щебневатом. В остальных обследованных районах концентрация цезия-137 и стронция-90 изменяется незначительно по почвенному профилю.

Максимальные концентрации цезия-137 и стронция-90 для естественных экосистем отмечаются в черноземе южном щебневатом неполноразвитом в слое 05 см (33,9 Бкв /кг и 18,7 Бк/кг соответственно).

4. Определены ряды активности поглощения радионуклидов Cs-137 и Sr-90 растениями естественных и агроэкосистем степной зоны.

Максимальные значения коэффициентов накопления по интенсивности аккумуляции цезия-137 отмечаются у следующих растений: чернозем обыкновенный - полынь > пижма > подсолнечник >; чернозем типичный - пижма подсолнечник > вейник > эспарцет; чернозем южный щебневатый неполноразвитый - пижма > подсолнечник = эспарцет > полынь; темно-каштановая - пижма = полынь > вейник > подсолнечник; чернозем южный -полынь > пижма > вейник > подсолнечник.

Максимальные значения коэффициентов накопления по интенсивности аккумуляции стронция-90 растениями следующие: чернозем обыкновенный -полынь > пижма > пырей > тысячелистник; чернозем типичный - пижма > полынь пырей > подсолнечник; чернозем южный щебневатый неполноразвитый - пижма вейник > пырей > эспарцет; темно-каштановая - пижма > шалфей > пырей > полынь; чернозем южный - шалфей> пижма > эспарцет > пырей.

Результаты исследований коэффициента накопления радионуклидов Cs-137 и Sr-90 показали значительное изменение значений для одного вида растения в зависимости от типов почв. Следовательно, существует необходимость разработки методики для оценки поступления радионуклидов в растениях, учитывающей не линейные зависимости концентраций радионуклидов в растении и почве, а зависимости между комплексом физико-химических параметров почв и содержанием радионуклидов в растении.

6. Предложена технология восстановления почв, загрязненных радионуклидами, с использованием метода фитомелиорации, в сочетании химических и микробиологических факторов воздействия на почву и растения. Данная технология отличается от известных обработкой почвы водным раствором солей нитрата аммония, с последующей посадкой семян растений-сорбентов, подверженных обработке водной суспензией препарата Azotobacter chroococum. В период активного созревания и развития выращиваемых растений проводится повторная обработка почвы водным раствором солей нитрата аммония.

Данная технология позволяет, сохраняя естественную структуру почвы, перемещать, перекачивать радионуклиды из почвы в биомассу растений, тем самым понижая содержание радиоактивных элементов в почве. На загрязненных участках предполагается выращивание специально подобранных видов растений, обладающих свойством накапливать значительное количество радионуклидов, для извлечения из почвы радионуклидов корневой системой и максимального концентрирования их в наземной биомассе, с последующей их уборкой и утилизацей.

Использование в предлагаемом способе водных растворов нитрата аммония и микроорганизмов Azotobacter chroococum позволит интенсифицировать переход радионуклидов в растворимые формы для усвоения корневой системой растений, получения максимальной биомассы растений, аккумулирующих радионуклиды, и значительного сокращения вегетационного периода.

Собранную биомассу и корневую систему растений подвергают термической обработке - сушке, что не приводит к выбросу активности в окружающую среду в процессе этой обработки. Малые сконцентрированные объемы, содержащие сорбированные радионуклиды, подвергают захоронению. Данный метод очистки повторяют многократно, в том числе и в пределах одного сезонного периода, пока содержание радионуклидов в почве не достигнет допустимых значений.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Рахимова, Наталья Николаевна, Оренбург

1. Александрова J1.H. Процессы взаимодействия гуминовых веществ с минеральной частью почвы / JI.H. Александрова // Почвоведение. 1962. - № 9. - С. 23-26.

2. Алексахин P.M. Сельскохозяйственная радиоэкология / P.M. Алексахин, А.В. Васильев, В.Г Дикарев. М. : Экология, 1992. - 400 с.

3. Алексахин P.M. Ядерная энергия и биосфера / P.M. Алексахин. М. : Энергоиздат, 1982.-е. 10-35

4. Алексахин P.M. Радиоактивное загрязнение почв и растений / P.M. Алексахин. М.: Энергоиздат, 1972. -214 с.

5. Алексахин P.M. Поведение радиоактивных и стабильных изотопов в почвах и их накопление древесной растительностью / P.M. Алексахин, В.Ф. Гольцев, М.А. Нарышкин, А.Н. Сироткин // Почвоведение. 1973. - № 5. - С. 97-101.

6. Алексахин P.M. Научная деятельность В.М. Клечковского и проблема радиоактивного загрязнения почвенно-растительного покрова / P.M. Алексахин // Почвоведение. 1990. - № 10. - С. 7-13.

7. Алексахин P.M. Радиоэкологические проблемы ядерной энергетики/ P.M. Алексахин, И.И. Крышев, С.В. Фесенко, Н.И. Санжарова // Атомная энергия. Вып.5. 1990. - Т.68. - С. 320-328.

8. Алексахин P.M. Поведение цезия-137 в системе почва-растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклида в урожае / P.M.

9. Алексахин, И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров // Агрохимия. 1992. - № 8. - С. 127 -137.

10. Алексахин P.M. Агрохимия цезия-137 и его поглощение сельскохозяйственными растениями / P.M. Алексахин, И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров // Агрохимия. 1977. - № 2. - С. 129 - 142.

11. Анисимов B.C. О формах нахождения и вертикальном распределении цезия-137 в почвах в зоне аварии на чернобыльской АЭС / B.C. Анисимов, Н.И. Санжарова, P.M. Алексахин // Почвоведение. 1991. - №9. - С. 31-40.

12. Анненков Б.Н. Основы сельскохозяйственной радиобиологии / Б.Н. Анненков, Е.В. Юдинцева. М.: Агропромиздат, 1991. - 287с.

13. Аринушкина E.J1. Руководство по химическим анализам почв / E.JI. Аринушкина. М.: Изд-во Московского университета, 1970. - 488 с.

14. Архипов А.Н. Поведение стронция-90 и цезия-137 в агроэкосистемах зоны отчуждения ЧАЭС: автореферат дис. на соискание уч. степ. канд. биолог, наук : 03.00.16 / А.Н. Архипов. Обнинск, 1995. - с. 4 - 8.

15. Архипов Н.П. К оценке размеров поступления стронция-90 из почвы в растение и его накопление в урожае / Н.П. Архипов, А.В. Егоров, В.М. Клечковский // Почвоведение. 1969. - № 1. - С. 2-4.

16. Архипов Н.П. Прогнозирование размеров накопления стронция-90 в урожае сельскохозяйственных растений при поступлении его из почвы / Н.П. Архипов Е.А. Федоров, P.M. Алексахин, П.Ф. Бондарь // Почвоведение. 1974.-№7.-С.61-68.

17. Архипов Н.П. Накопление радиостронция сельскохозяйственными растениями из почвы в разных почвенно-климатических условиях / Н.П. Архипов, П.Ф. Бондарь. М. : Атомиздат, 1978. - 58 с.

18. Архипов Н.П. О связи между накоплением естественных радионуклидов в урожае ячменя и агрохимическими свойствами почв / Н.П. Архипов, JI.T. Февралева, Е.Т. Бобрикова //Агрохимия. 1984. - № 11. - С. 119-125.

19. Архипов Н.П. 30-км зона аварии на Чернобыльской АЭС -уникальный научный и испытательный полигон / Н.П. Архипов // Агрохимия. 1990. - № 6. - С. 11-14.

20. Ахим Бююль, Петер Цефель. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. -СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2001.- 608с.

21. Бакунов Н.А. К вопросу о накоплении цезия-137 в растениях и специфике его поведения в почвах / Н.А. Бакунов // Агрохимия. 1989. - № 5.- С. 94-97.

22. Бакунов Н.А. К вопросу о снижении накоплении Cs в растениях при обогащении почв природными сорбентами / Н.А. Бакунов // Агрохимия. -1989.-№6.-С. 90-96.

23. Бакунов Н.А. Поведение 137Cs и 90Sr бомбового и реакторного происхождения в системе почва-растение / Н.А. Бакунов, Н.П. Архипов // Почвоведение. 1994. - № 6. - С. 41-47.

24. Белова Е.И. Экспериментальные исследования распределения стронция-90 по профилю некоторых типов почв / Е.И. Белова, А.Я. Коготков // Моделирование поведения и токсического действия радионуклидов: сб. науч. тр.- Свердловск, 1978. С. 56-59.

25. Блохин Е.В. Материалы по структуре почвенного покрова Оренбургской области и его агроэкологическая оценка / Е.В. Блохин. -Екатеринбург: УрО РАН, 1993. с. 45-63.

26. Блохин Е.В. Экология почв Оренбургской области: Почвенные ресурсы, мониторинг, агроэкологическое районирование / Е.В. Блохин. -Екатеринбург : УрО РАН, 1997. 227с.

27. Бондарь Ю.И. Состояние радионуклидов в почвенном комплексе ближней зоны ЧАЭС / Ю.И. Бондарь, Г.С. Щманай, Т.П. Максимова // Принципы и методы ландшафтно-геохимических исследований миграции радионуклидов: тез. докл. науч. конференции. М., 1989. - с.91.

28. Бондарь П.Ф. Некоторые аспекты оценки и прогнозирования уровней аэрального загрязнения растений радиоактивными и химическими веществами / П.Ф. Бондарь // Агрохимия. 1986. - № 7. - С. 21- 24.

29. Бондарь П.Ф. Оценка относительной биологической доступности в почвах на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению / П.Ф. Бондарь, Ю.А. Иванов, А.Г. Озорнов // Агрохимия. 1992. - № 2. - С. 102-110.

30. Бондарь П.Ф. Оценка эффективности калийных удобрений как средства снижения загрязнения урожая радиоцезием / П.Ф. Бондарь, А.И. Дутов // Проблемы сельскохозяйственной радиологии: сб. науч. тр. Киев, 1993.-С. 69-83.

31. Бондарь П.Ф. Сельскохозяйственные аспекты оценки и улучшения радиологической обстановки на загрязненной территории / П.Ф. Бондарь, Ю.А. Иванов, Б.С. Пристер //Агрохимия. 1994. - № 9. - С. 197-199.

32. Бондарь П.Ф. Оценка эффективности калийных удобрений как средства снижения урожая радиоцезием / П.Ф. Бондарь // Агрохимия.- 1994, № 1.-С. 76-84.

33. Боровой А.А. Топливо 4-го энергоблока ЧАЭС. / А.А. Боровой, Ю.Л. Добрынин, А.А. Довбенко // Почвоведение. 1988.- № 4. - С. 123-125.

34. Булгаков А.А. Динамика содержания цезия-137 в поверхностном слое почв 30км зоны ЧАЭС / А.А. Булгаков // Почвоведение. 2000. - № 9.- С. 1149 -1152.

35. Вакар Б.А. Определитель растений Урала / Б.А. Вакар. М. : Наука, 1980. - с. 14-45.

36. Васильев А.Г., Отдаленные эколого-генетические последствия радиационных инцидентов: Тоцкий ядерный взрыв (Оренбурсгкая область, 1954г.) А.Г. Васильев. Екатеринбург : УрО РАН, 2000. - 288 с.

37. Ветров А.С. География Оренбургской области / А.С. Ветров, Н.В. Попов. Екатеринбург : Южно-Уральское книжное издательство, 1971. - с. 1215.

38. Воздуцкая А.Е. Химия почвы / А.Е. Воздуцкая. М. : Наука, 1964. -с. 113-135.

39. Горина Л.И. Накопление радиоцезия сельскохозяйственными культурами в зависимости от свойств почв и биологических особенностей растений: автореферат дис. на соискание ученой степени канд. биолог, наук: 030016 / Л.И. Горина. М., 1976. - 23 с.

40. Гулякин И.В. Вопросы агрохимии радиоактивных изотопов стронция, цезия и других продуктов деления / И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева // Агрохимия. 1958.-№ 1. С. 15-34.

41. Гулякин И.В. Последствие радиоактивных изотопов (через семена) на урожай последующих поколений растений / И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева // Агрохимия. 1961. - № 7. - С. 21-25.

42. Гулякин И.В. Радиоактивные продукты деления в почве и растениях / И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева. М.: Атомиздат, 1962. - 276 с.

43. Гулякин И.В. Поступление в растения и накопления в урожае стронция, цезия и некоторых других продуктов деления : в 5 т. / И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева: доклад 2-ой Международной конференции по мирному использованию атомной энергии. М., 1959. - с. 43-52.

44. Гулякин И.В. Агрохимия радиоактивных изотопов стронции и цезия / И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева. М.: Атомиздат, 1968. - 343 с.

45. Гулякин И.В. Сельскохозяйственная радиобиология / И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева. -М.: Колос, 1973. 272 с.

46. Детальное обследование участков локальных радиационных загрязнений на территории Оренбургской области: аннотированный отчет НИР / Санкт-Петербургская Инженерная Академия ТОО «ТЭН-информ». Санкт-Петербург, 1992.- 15с.

47. Егоров А.В. Влияние азота на поступление стронция-90 в растения / А.В. Егоров, Ю.К. Пьянова, JI.H. Соколова : доклады ТСХА. Вып. 89.- 1963. -С. 356-361.

48. Егоров А.В. Некорневое поступление радионуклидов в растения пшеницы при нанесении растворов на вегетирующие посевы / А.В. Егоров, В.А. Егорова, A.M. Краснов // Сельскохозяйственная биология. 1983. - № 5. - С. 37-40.

49. Ерохина А.Н. Почвы Оренбургской области / А.Н. Ерохина. М. : Изд-во АН СССР, 1959. - 56с.

50. Ефремов И.В. Формы нахождения радионуклидов в глинистом черноземе Оренбургской области / И.В. Ефремов // Экологические проблемы промышленных зон Урала: сб. статей / Международная научно-техническая конференция. Магнитогорск, 1997. - С. 96.

51. Ефремов И.В. Особенности профильной миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в системе почва растение / И.В. Ефремов, Н.Н. Рахимова, Е.Л. Янчук // Вестник ОГУ. - Оренбург, 2005. - №12 - С. 49 -54.

52. Иванов Ю.А. Некоторые проблемы почвенной химии радионуклидов выброса ЧАЭС на территории Полесья / Ю.А. Иванов, В.А. Кашпаров, JI.A. Орешич; под общ. ред. Н.А Лощилова // Проблемы сельскохозяйственной радиологии: сб. науч. тр. -Киев, 1991. С. 48-61.

53. Ивахненко А.Г. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным / А.Г. Ивахненко, Ю.П. Юрачковский. М. : Радио и связь, 1987. - 120с.

54. Ивахненко А.Г. Принятие решений на основе самоорганизации / А.Г. Ивахненко. М. : «Сов. Радио», 1976. - с.250-270.

55. Игошина К.Н. Растительность Урала : серия 3 / К.Н. Игошина. -Челябинск: Юж. Урал. кн. Из-во., 1964. с.83 - 230.

56. Ю.А. Израэль. JI. : Гидрометиздат, 1970. - с.15-18.

57. Израэль Ю.А. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред / Ю.А. Израэль. JI. : Гидрометиздат, 1990. - 296 с.

58. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды / Ю.А. Израэль. М. : Наука, 1984 - 560с.

59. Караваева Е.Н. Роль некоторых категорий почвенной влаги в вертикальном перемещении стронция-90 и цезия-137 в почве / Е.Н. Караваева, И.В. Молчанова //Экология. 1977. - № 1. - С. 42 - 51.

60. Клечковский В.М. Поведение в почвах и растениях микроколичеств стронция, цезия, рутения и циркония / В.М. Клечковский, И.В. Гулякин // Почвоведение. 1957. - № 3. - С. 24-27.

61. Советские ученые об опасности испытаний ядерного оружия М. : Атомиздат, 1959 - с. 58-65.

62. Климентьев А.И. Почвенные эталоны Оренбургской области / А.И. Климентьев, Е.В. Блохин. Екатеринбург: УрО РАН, 1996 - 88с.

63. Кокарев Ю.А. Сорбция долгоживущих продуктов деления почвами и глинистыми минералами : автореферат дис. на соискание ученой степени канд. хим. наук : 25.00.36 / Ю.А. Кокарев. Ленинград, 1962. - 17с.

64. Коноплев А.В. Распределение радионуклидов выпавших в результате аварии на Чернобыльской атомной станции, в системе «почва вода» / А.В. Коноплев, В.А. Борзилов, Ц.И. Бобовникова // Метеорология и гидрология. -1988. - №12. - С.63-74.

65. Корнеев Н.А. К вопросу о миграции цезия-137 в почвенно-растительном покрове / Н.А. Корнеев, В.А. Егорова // Сельскохозяйственная биология. 1989.- № 1. - С.35-39.

66. Корнеев Н.А. Накопление растениями 90Sr при разном размещении его в почве / Н.А. Корнеев, Е.М. Николаева, В.В. Овечкин, В.В. Суслова // Сельскохозяйственная биология. 1983. - № 2. - С. 71-78.

67. Корнеев Н.А. Снижение радиоактивности в растениях и продуктах животноводства / Н.А. Корнеев, А.Н. Сироткин, И.В. Корнеева. М. : Атомиздат, 1977. - 198 с.

68. Корнеев А.Г. Радиоэкологическая оценка цитогенетических нарушений у жителей сельских населенных пунктов автореферат дис. на соискание ученой степени канд. биол. наук: 03.00.16 / А.Г. Корнеев. -Оренбург, 1998.-с. 4-11.

69. Кудряшов Н.А. Математическое моделирование миграции долгоживущих радионуклидов в почве в результате радиоактивных выпадений / Н.А. Кудряшов, И. Е. Серебрякова // Атом, энергия. 1993. - N 3. - С. 243-247.

70. Кучеренко В.Д. Почвы Оренбургской области / В.Д. Кучеренко. -Челябинск: Юж. Урал. кн. Из-во, 1972. с. 23-44.

71. Кучеренко В.Д. Микроэлементы в почвах Оренбургской области/ В.Д. Кучеренко. Челябинск: Юж. Урал. кн. Из-во, 1973 - с.96-100.

72. Кучеренко В.Д. Агрохимическая характеристика почв СССР. Районы Урала / В.Д. Кучеренко, А.Е. Солнцева. М., Наука, 1964. - с.289 - 318.

73. Лаврухина А.К. Радиохимический анализ / А.К. Лаврухина, Т.В. Малышева, Ф.И. Павлоцкая. М., Изд-во АН СССР, 1963,- с.77-80.

74. Лебедев А.Н. Совершенствование методики прогноза поступления цезия-137 в растительную массу на территориях загрязненных аварийными выбросами: автореферат дис. на соискание ученой степени канд. тех. наук: 25.00.36 / А.Н. Лебедев. Тула, 1996. - с. 8-17.

75. Лощилов Н.А. Ядерно-физические характеристики горячих частиц, образовавшихся в результате аварии на ЧАЭС / Н.А. Лощилов, В.А. Кашпаров, В.Д. Поляков // Радиохимия. 1992. - Т. 4. - С. 113-120.

76. Максимов М.Т. Радиоактивные загрязнения и их измерения / М.Т. Максимов, Т.О. Оджагов. М. : Энергоатомиздат, 1989. - 304с.1.-\п

77. Марей А.А. Глобальные выпадения Cs и человек / А.А. Марей, P.M. Бархударов, Н.Я. Новикова М. : Атомиздат, 1974. - 166 с.

78. Методики определения радиоактивных веществ в аэрозолях, воде, почве и продуктах питания. М.: Центр наблюдения и лабораторного контроля Госкомитета по ЧС России, 1992. - 158 с.

79. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах окружающей среды: под общ. ред. А.Н. Марея, А.С. Зыковой М: Минздрав, 1980. - с. 134-140.

80. Методические рекомендации по определению содержания радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в пробах почв и природных вод / НПО «Радиевый институт им. Хлопина». Санкт-Петербург, 1993. - с. 14-35.

81. Методические указания по определению стронция-90 и цезия-137 в почвах и растениях. М.: ЦИНАО, 1985. - с. 64

82. Методические указания по определению микроэлементов в почвах, кормах и растениях методом атомно-абсорбционной спектроскопии. М. : ЦИНАО, 1985.-73 с.

83. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами. М. : Гидрометеоиздат, 1981. - 109с.

84. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1989. - 62 с.

85. Мельникова М.К. Применение радиоактивных индикаторов для моделирования процесса лессиважа / М.К. Мельникова, С.В. Ковеня // Почвоведение. 1971. - № 10. - С.42-47.

86. Минеева В.Г. Агрохимия и экологические функции ; Калийные удобрения и радионуклиды в агроэкосистеме / В.Г. Минеева. К.: МГУ, 1999. -с. 332.

87. Михайловская J1.H. Миграция и трансформация физико-химическихформ стронция-90 и цезия-137 в почвах: автореф. дис., канд. биолог, наук:0300.16 / JI.H. Михайловская. Екатеринбург, 1998 - с.13-23.

88. Моисеев И.Т. Накопление 137Cs и калия зерновыми и зернобобовыми культурами / И.Т. Моисеев, P.M. Алексахин, Ф.А. Тихомиров, Л.А. Рерих // Агрохимия. 1974.- № 12.- С. 119-124.137

89. Моисеев И.Т. О влиянии влажности почвы на поступление Cs в сельскохозяйственные растения / И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров, Л.А. Рерих //Агрохимия. 1974.-№ 7.- С. 124-127.

90. Моисеев И.Т. Изучение поведения 137Cs в почвах и его поступление в сельскохозяйственные культуры в зависимости от различных факторов / И.Т. Моисеев, Г.И. Агапкина, Л.А. Рерих // Агрохимия. 1974.- № 7.-С. 124-127.

91. Моисеев И.Т. Сравнительная оценка разных методов изучения поступления 137Cs в сельскохозяйственные растения / И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров, P.M. Алексахин, Л.А. Рерих // Агрохимия. 1975.-№ 10.- С.129-133.

92. Моисеев И.Т. Поведение 137Cs в почвах и его накопление в сельскохозяйственных растениях / И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров, P.M. Алексахин, Л.А. Рерих, В.Г. Сальников // Почвоведение. 1976. - № 7.- С. 4552.

93. Моисеев И.Т. Поведение цезия-137 в почвах и его накопление в сельскохозяйственных растениях / И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров, P.M. Алексахин//Агрохимия.- 1981. № 1. - С.110-113.

94. Молчанова И. В. Формы радионукдидов в почвах различной степени увлажненности / И. В. Молчанова, JI.H. Михайловская // Поведение радиоизотопов в водоемах и почвах : сб. науч. тр. Свердловск, 1983. - С.55-63.

95. Мухин И.Е. Миграция глобального цезия-137 и стронция-90 по пищевым цепочкам отдельных районов Украинского Полесья / И.Е. Мухин, А.А. Моисеев, J1.H. Ноговицина, Е.И. Черныш. М.: Атомиздат, 1973.- с. 18

96. Нарышкина М.А. Миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах / М.А. Нарышкина. М.: Наука, 1977. - 144 с.

97. О состоянии окружающей среды Оренбургской области в 2001 году: государственный доклад Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды по Оренбургской области / Энергия, экономика, техника, экология. Оренбург, 2001. - № 2. - с. 27-37

98. Обследование участков локальных радиационных загрязнений на территории Оренбургской области : научно-технический отчет / Санкт-Петербургская Инженерная Академия ТОО «ТЭН-информ». Санкт-Петербург, 1993-56с.

99. Отчет об исследовательской работе №13-92 / Оренбургский областной комитет по экологии и природоведению всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства. Оренбург, 1992. - 30с.

100. Отчет эколого-аналитического центра газовой промышленности. -Оренбург, 1994. 46 с.

101. Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах / Ф.И. Павлоцкая. М.: Атомиздат, 1974. - 215с.

102. Павлоцкая Ф.И. Соотношения между темпами поступления стронция-90 из атмосферы, содержанием его в почвенном покрове и количеством осадков / Ф.И. Павлоцкая. М. : Атомиздат, 1969. - С. 22.

103. Павлоцкая Ф.И. Относительная подвижность и распределение 90Sr и Са в дерново-подзодиетой почве / Ф.И. Павлоцкая, J1.H. Зацепина // Почвоведение. 1970. - №5. - С. 60-66.

104. Павлоцкая Ф.И. Роль органического вещества почв в миграции в них радиоактивных продуктов глобальных выпадений : в сб. Очерки современной геохимии и аналитической химии / Ф.И. Павлоцкая. М. : Наука, 1972.-е. 124-130.

105. Перепелятникова JI.B. Миграция радионуклидов в системе почва -растения в богарном земледелии / Л.В. Перепелятникова // Радиоэкология орошаемого земледелия. М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 32-63.

106. Поляков Ю.А. Значение водного фактора и явлений ионного обмена в процессах выщелачивания микроколичеств Sr-90 из почв. В кн. Радиоактивность почв и методы ее определения / Ю.А. Поляков. М.: Наука, 1966.- с.81

107. Поляков Ю.А. Радиоэкология и дезактивация почв / Ю.А. Поляков. М. : Атомиздат, 1970. - 303 с.

108. Пристер Б.С. Основы сельскохозяйственной радиологии Б.С. Пристер, Н.А. Лощилов, О.Ф. Немец, В.А. Поярков. Киев.: Урожай, 1991. - 471 с.

109. Прохоров В.М., Некоторые вопросы кинетики адсорбции радиоизотопов почвой. В кн. Радиоактивные изотопы в почвах и растениях / В.М. Прохоров. -J1. : Колос, 1969. с.14.

110. Прохоров В.М. Влияние известкования почвы на скорость диффузии в ней стронция-90 / В.М. Прохоров, А.С. Фрид, М.В. Рыжинский // Агрохимия. -1970. № 2. - С. 40-48.

111. Прохоров В.М. Диффузия цезия-137 в почве / В.М. Прохоров, Дянь-ин Чай Дянь-ин // Радиохимия. 1963. - № 5. - С.630 - 639.

112. Прохоров В.М. Диффузия некоторых радиоактивных продуктов деления в почвах / В.М. Прохоров // Радиобиология. 1966. - № 9 - С. 40-46.

113. Прохоров В.М. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах / В.М. Прохоров. М.: Энергозатрат, 1981. - с .100-111.

114. Радиоэкологическое обследование района Тоцких общевойсковых учений / Отчет НПО «Радиевый институт им.Хлопина». Санкт-Петербург, 1998. -28с.

115. Рахимова Н.Н. Изучение миграции радионуклидов в почвах Оренбургской области / Н.Н. Рахимова, И.В. Ефремов // Экология : тезисы докладов междунар. науч. конференции. Иваново. - 2001. - С. 77-78.

116. Рахимова Н.Н. Оценка влияния физико-химических свойств почвы на коэффициент накопления цезия-137 в растениях / Н.Н. Рахимова // Материалы научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбуржья. 4.2. Оренбург. - 2002. - С. 84-86.

117. Рахимова Н.Н. Особенности миграции радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в системе почва растение / Н.Н. Рахимова, И.В. Ефремов //

118. Вестник Оренбургского государственного университета: Биология и медицина. -Оренбург. 2005.- № 12. - С. 42 - 46.

119. Рахимова Н.Н. Профильная миграция стронция-90 и цезия-137 в почвах естественных экосистем степных ландшафтов / Н.Н. Рахимова, И.В. Ефремов // III съезд биофизиков России. Воронеж. - 2004. - С.640 - 642.

120. Рахимова Н.Н. Математическое моделирование миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах Оренбуржья / Н.Н. Рахимова, И.В. Ефремов // Вестник Оренбургского государственного университета. Оренбург. - 2005. - № 9 - С. 129 - 133.

121. Рыбалка И.Е. Поведение цезия-137 в дерновой слабоподзолистой супесчаной почве / И.Е. Рыбалка // Агрохимия. 1997. - № 10. - С.52-58.

122. Рябинина З.Н. Конспект флоры Оренбургской области / З.Н. Рябинина. Екатеринбург: УрОРАН, 1998. - с. 15-32.

123. Сельскохозяйственное освоение черноземных степей Оренбуржья // География, экономика и экология Оренбуржья. Екатеринбург: УрОРАН, 1994. - с.19-30.

124. Сельскохозяйственная радиоэкология / Под общ. ред. Р.М.Алексахина, К.А.Корнеева. М. : Экология. - 1992. - 400 с.

125. Середа Г.А. Сборник методик по определению радиоактивности окружающей среды. Методики радиохимического анализа / Г.А. Середа, З.С. Шулепко. М., 1966. - 51с.

126. Силвантьев А.Н. Изменения параметров миграции цезия-137 в почвах / А.Н. Силвантьев, И.Г. Шкуратов. М. : Атом энергия, 1988 - с.137- 41.

127. Силантьев А.Н. Спектрометрический анализ радиоактивных проб внешней среды/ А.Н. Силвантьев. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 183с.

128. Силантьев А.Н. Обнаружение промышленных загрязнений почвы и атмосферных выпадений на фоне глобального загрязнения / А.Н. Силвантьев, И.Г. Шкуратов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - с.45-48.

129. Соловьев В.М. Загрязнение почв радионуклидами / В.М. Соловьев // Агрохимический вестник. 2000. - №2. - С.29-30.

130. Спицин В.И. Поглощение радиостронция некоторыми минералами почв и грунтов / В.И. Спицин, В.В. Громов // Почвоведение. 1959. - №12. -С.45-50.

131. Титаева Н.А. Ядерная геохимия / Н.А. Титаева М.: МГУ, 1992272с.

132. Титлянова А.А. О поведении цезия и рубидия в почвах / А.А. Титлянова//Почвоведение. 1962,- №3.- С.53-61.

133. Титлянова А.А. О поведении цезия-137 в почвах и слоистых минералах и накоплении его растениями: автореферат дис. на соискание уч. степ, канд. биолог, наук : 03.00.16 / А.А. Титлянова. Свердловск, 1963. - 21с.

134. Тихомиров Ф.А. Нахождение связи между поступлением 137Cs в растения и свойствами почв / Ф.А. Тихомиров, В.М.Прохоров, И.Т. Моисеев // Агрохимия. 1978. - № 8. - С. 116-124.

135. Трапезников А.В Радионуклиды в экосистеме озера Тыгиш на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа / А.В Трапезников, П.И. Юшков, В.Н. Николкин // Экология. -2003. № 3 - С. 184-193.

136. Тюрюканова Э.Б. Радиогеохимия почв полесий Русской равнины / Э.Б. Тюрюканова. М.: Наука, 1974. - 155 с.

137. Тюрюканова Э.Б. Экология стронция-90 в почвах (ландшафтно-геохимические аспекты) / Э.Б. Тюрюканова. М. : Атомиздат, 1976.- 128 с.

138. Тюрюканова Э.Б. Почвенно-геохимические аспекты загрязнения биосферы радионуклидами (на примере стронция -90) : автореферат дис. на соискание уч. степ, д-ра биол. наук: 03.00.16 / Э.Б. Тюрюканова. М, 1982. - 45 с.

139. Юдинцева Е.В. Агрохимия радиоактивных изотопов стронция и цезия / Е.В. Юдинцева, И.В. Гулякин -М. : Наука, 1968. 472с.

140. Юдинцева Е.В. Влияние механических фракций дерново-подзолистой почвы и чернозема на накопление стронция-90 и цезия-137 в урожае овса / Е.В. Юдинцева, И.В. Гулякин, З.М. Фоломкина // Почвоведение. 1968. -№4.- С.101-109.

141. Хан Д.В. Органо-минеральные соединения и структура почвы / Д.В. Хан. М.: Наука, 1969. - с.23 - 40.

142. Харрисон Дж. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде / Дж. Харрисон, Ф. Уорнер. М.: Мир, 1999. - 512с.

143. Федоров Е.М. Количественные характеристики зависимости между уровнями загрязнения внешней среды и концентрациями радионуклидов в некоторых видах сельскохозяйственной продукции / Е.М. Федоров, Г.Н. Романов. М. : Атомиздат, 1969. - 230с.

144. Федоров Е.А. Поступление йод-131 в сельскохозяйственные растения корневым и некорневым путем / Е.А. Федоров, Б.С. Пристер, Н.Н. Пещерова // Распределение, кинетика обмена и биологическое действие изотопов йода. М. : Медицина. - 1973.- С. 70-139.

145. Федорова Т.А. Усвоение растениями стронция и кальция в зависимости от свойств почвы / Т.А. Федорова // Агрохимия. 1968. - № 6. - С. 108-114.

146. Фесенко С.В. Вероятностный подход к прогнозированию радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной продукции / С.В. Фесенко,

147. Л.Г. Черняева, Н.И. Санжарова, P.M. Алексахин. М.: Атомная энергия, 1993. -233 с.

148. Фесенко С.В. Математическая модель биологической доступности цезия-137 / С.В. Фесенко // Почвоведение. 1997. - № 1. - С. 42 - 48.

149. Фрид А.С. Влияние свойств почвы на диффузионную миграцию в ней стронция-90: автореферат дис. на соискание уч. степ, канд.хим.наук : 03.00.16 / А.С. Фрид. Л., 1970. - с . 23.

150. Фрид А.С. Диффузия цезия-137 в почвах / А.С. Фрид, В.Г. Граковский // Почвоведение. 1988. - № 2. - С. 78-86.

151. Энциклопедия «Оренбуржье»; под общ. ред. Бехтерева // в 5 т-х, Т.1. А.А. Чибелев. - Екатеринбург: УрОРАН, 2000. - с.45-71.

152. Aleksakhin R.M. Radioecology cal Lessons of Chernobyl / R.M. Aleksakhin // Radiation Biology & Ecology. 1993. - 33. - p. 73-80.

153. Cremers A. Quantitave analysis of cesium retention in soils / A. Cremers, A. Elsen, P. DePreter and A. Maas // Nature.- 1988.- Vol.335, № 6187.- p. 247-249.

154. Damage of livestock from radioactive fallout in went of nuclear. War. Nat. Acad. Sci., Nat. Res. Council. - 1963. - № 1078. - p. 48.

155. Geigy Scientific Tables: Introduction to Statistics/ Statistical Tables/ Mathematical Formulae. 1982 // Edited by C.Lentner .- Eight, revised and enlarged edition.- Published by CIBA-GEIGY Limited.- Basle.- Vol.2. 240p.

156. Gracham Bryce, L.I. Diffusion of Gations. Ser. Indemat. Atomic Energi

157. Adencu. 1965. - № 48. - p. 42.1

158. Hungate P.P. Hanford Biology Research Annual Report, 53500/ P.P. Hungate. 1958. - № 7.

159. Kerpen W. Cs-137 sorption and desertion in relation to properties of 17 soils / W. Kerpen // 4-Symp. Int. radioecol. Cadarache "Impact accidents orig. nucl. environ. 14-19 mars, 1988. T. 1, Cadarache. - 1988. - p. 188-201.137

160. Kiihn W. The influence of soil parameters on Cs-uptake by plants from long-term fallout on forest clearings and grassland / W. Kiihn, I. Handl, P. Schuller // Health Physics. 1984. - № 5. - V. 46. - p. 1083.

161. Khasawnch F.F. Soil properties influencing differential Ca to Sr adsorption / F.F.Khasawnch . Soil Sci. Soc. America Proc. - 1968.- v.32. - №2. -p.209.

162. Konoplev A.U. Behavior of the Chernobyl origin Hot Particles in the Environment. - Proc. Intern. Symp. Radioecol / A.U. Konoplev, A.A. Bulgakov //Chem. Special.-HotParticles.-Znojmo, 1992.

163. Koontz H. Factors affecting absorption and translocation of foliarapplied phosphorus / H. Koontz, O. Biddulph. Plant Physiol., 32, 5,1957. - p. 351-355.

164. Kornberg H.A. Health Physics / H.A. Romberg. V. 1. - N S. - P. 46.

165. Nishita H. Influence of stable Cs and К in the reactions of Cs-137 and K-42 in soil and clay minerals / H. Nishita, P. Taylor. Soil Sci., 1962. - v.94, №3. -p.187

166. Oughton D.H. Under determination of Strontium-90in Soils containing Particles of Irradiated Uranium Oxide Fuel / D.H. Oughton, B. Salbu, T.L. Brand // Analyst, 1993.-p. 156-167.

167. Pietrzak-Flis. Transfer of radio cesium from uncultivated soils to grass after the Chernobil accident / Pietrzak-Flis // The Science of Total Environment 141. -1994.-P. 147-153.

168. Rafferty B. Assessment of the role of soil adhesion in the transfer of l37Cs and 40K to pasture grass / B. Rafferty, D.E. Dawson, T.A. Colgan // The Science of the total Environ ment 145. 1994. - P. 135-141.137

169. Schuller P. Dependence of the Cs soil-to-plant transfer factor on soil parameters / P. Schuller, I. Handl, R. Trumper // Health Physics. 1988, V. 55. - N 3. -p. 575-577.

170. Sweeck L. The Specific Interception Potentialof Soils for Radiocesium/ L. Sweeck, J. Wauters, E. Valckle, A. Cremers // In Prossedings of the Workshop on "The Transfer ofRadio nuclides in Natural and Semi-Natural Environments".- 1990. P.249-258.

171. Tukey H.B. Absorption of radio nuclides by above ground plant parts and movement within the plant / H.B. Tukey, S.M. Wittwer, M.I Bukovac. Agric. and Food Chem., 1961.-p. 3-8.

172. Thornthwaite C.W. Movement of radio strontium in soils / C.W. Thornthwaite, J.R. Matter, J.K. Nakamura. Science, 1960, v. 131. - № 3406. - p. 1015

173. A.c. 1780436 СССР, МКИ5 G 21 F 9/34. Способ очистки почвы от радионуклидов / В.В. Романовский, Г.А. Кавтун, В.Н. Сорокин (СССР). № 4863588/25 ; заявл. 04.09.90 ; опубл. 30.07.94, Бюл. № 14. - 3 с.: ил.

Информация о работе

Рахимова, Наталья Николаевна
кандидата технических наук
Оренбург, 2006
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологические особенности миграции радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в почвенно-растительных комплексах степной зоны Оренбургской области - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы