Загрязнение территории Республики Беларусь радионуклидами после аварии на ЧАЭС

Содержание

Введение

. Загрязнение территории Республики Беларусь радионуклидами после аварии на ЧАЭС

Влияние ёмкости катионного обмена и содержание обменных катионов в почве на поступление радионуклидов в растительность

Влияние кислотности почв на поступление радионуклидов в растительность

Влияние содержания в почве органического вещества на поступление радионуклидов в растительность

Влияние режима увлажнения на поступление радионуклидов из почвы в растительность

. Изучение накопления радионуклидов в травостое лугов различного режима увлажнения

Цель, задачи, материал и методика исследований

Анализ результатов исследований

Выводы

Литература

Введение

Наша страна богата лесами, озерами, реками, поражает многообразием животного и растительного мира, несмотря на то, что территория Республики Беларусь не большая.

Известно, что основными силами природы являются тяготение, электромагнетизм, сильное и слабое взаимодействия. Сильное взаимодействие ничто иное как радиоактивность.[11]

Радиация является одной из потенциально опасных сил. Человек научился использовать радиоактивные вещества для своего блага: диагностика, получение электрической энергии и др.[15]

Техногенные выбросы радионуклидов в природную среду в ряде районов земного шара значительно превышают природные нормы.

До недавнего времени в качестве важнейших загрязняющих веществ рассматривались, главным образом, пыль, угарный и углекислый газы, оксиды серы и азота, углеводороды. Радионуклиды рассматривались в меньшей степени. В настоящее время интерес к загрязнению радиоактивными веществами вырос, в связи с факторами появления острых токсичных эффектов, вызванных загрязнением стронцием и цезием. [11]

В результате катастрофы на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглось более 1,8 млн. га сельскохозяйственных угодий, т.е. около 20% их общей площади. В настоящее время радиационная обстановка определяется, в основном, двумя техногенными радионуклидами - цезием-137 и стронцием-90, которые являются химическими аналогами калия и кальция соответственно, и поэтому они легко включаются в процессы миграции в биосфере.

Это привело к ухудшению здоровья людей, животного мира, загрязнению почвы, озер, рек. Резко сократились посевные площади, снизился сбор сельскохозяйственных культур, и уменьшилось количество скота. Ликвидировано 54 колхоза и совхоза, закрыто 9 заводов агропромышленного комплекса, прекратили хозяйственную деятельность еще около 300 народно-хозяйственных комплекса, свыше 600 школ и детских садов, около 100 больниц, свыше 500 объектов торговли, общественного питания и бытового обслуживания. Однако, несмотря на уже сделанные многочисленные оценки и прогнозы, последние нельзя считать окончательными.[13]

В значительной мере от последствий на ЧАЭС пострадали флора и фауна. Последствия радиоактивного загрязнения для окружающей среды после аварии можно разделить на две группы:

лучевое поражение сообществ растений и животных

накопление радионуклидов, в концентрации, представляющих опасность не только для растений и животных, но и для человека, который так или иначе их потребляет и использует для питания.

Размеры лучевого радиационного повреждения могут быть различными в зависимости от плотности загрязнения. При очень высоких плотностях загрязнения наблюдается полная гибель отдельных экосистем. [23]

Цель курсовой работы: Оценить влияние агрохимических характеристик почвы на накопление 137Cs и 90Sr в растительности.

Задачей является установление корреляционной связи загрязнения почвы по 137Cs и 90Sr и агрохимических характеристик: ёмкости катионного обмена и содержание обменных катионов; кислотности почв; содержания в почве органического вещества и режима увлажнения. [21]

Загрязнение территории Республики Беларусь радионуклидами после аварии на ЧАЭС

апреля 1986 года на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС произошел взрыв ядерного реактора. Этот день поделил жизнь населения до и после Чернобыля. Чернобыльская катастрофа самая крупнейшая в свете катастрофа, на нашей планете. В реакторе находилось 190,2 тонны ядерного горючего, в окружающую среду было выброшено около 4 тонн (1018 Бк радионуклидов йода, цезия, стронция, плутония и других, без учета газов). Особую, опасность в первые дни представлял Иод-131. [14]

В результате аварии на четвертом блоке Чернобыльской АЭС во внешнюю среду поступили радиоактивные вещества общей активностью около 10 ЭБк. Радиоактивные выбросы привели к значительному загрязнению местности, населенных пунктов, водоемов. Загрязнение территории Беларуси с плотностью свыше 37 кБк/м2 цезием-137 составило 23% ее площади. Эта величина для Украины составляет 5%, России - только 0,6%.

Результаты почвенного обследования земель республики показали, что наиболее загрязненными в результате катастрофы на ЧАЭС оказались Гомельская, Могилевская и Брестская области.[6]

В соответствии со статьей 4 Закона “О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению после катастрофы на Чернобыльской АЭС” территория Республики Беларусь разделена на зоны в зависимости от радиоактивного загрязнения почв радионуклидами и величины среднегодовой эффективной дозы (табл. 1.1).

Зона эвакуации (отчуждения) - территория вокруг Чернобыльской АЭС, с которой в 1986 году в соответствии с существовавшими нормами радиационной безопасности было эвакуировано население (30-километровая зона и территория, с которой проведено дополнительное отселение в связи с плотностью загрязнения почв стронцием-90 выше 3 Ки/кв. км и плутонием-238, 239, 240 - выше 0,1 Ки/кв. км);

Зона первоочередного отселения - территория с плотностью загрязнения почв цезием-137 от 40 Ки/кв. км либо стронцием-90 или плутонием-238, 239, 240 соответственно 3,0; 0,1 Ки/кв. км и более;

Зона последующего отселения - территория с плотностью загрязнения почв цезием-137 от 15 до 40 Ки/кв. км либо стронцием-90 от 2 до 3 Ки/кв. км или плутонием-238, 239, 240 от 0,05 до 0,1 Ки/кв. км, на которых среднегодовая эффективная доза облучения населения может превысить (над естественным и техногенным фоном) 5 мЗв в год, и другие территории с меньшей плотностью загрязнения вышеуказанными радионуклидами, где среднегодовая эффективная доза облучения населения может превысить 5 мЗв в год;

Зона с правом на отселение - территория с плотностью загрязнения почв цезием-137 от 5 до 15 Ки/кв. км либо стронцием-90 от 0,5 до 2 Ки/кв. км или плутонием-238, 239, 240 от 0,02 до 0,05 Ки/кв. км, на которых среднегодовая эффективная доза облучения населения может превысить (над естественным и техногенным фоном) 1 мЗв в год, и другие территории с меньшей плотностью загрязнения вышеуказанными радионуклидами, где среднегодовая эффективная доза облучения населения может превысить 1 мЗв в год;

Зона проживания с периодическим радиационным контролем - территория с плотностью загрязнения почв цезием-137 от 1 до 5 Ки/кв. км либо стронцием-90 от 0,15 до 0,5 Ки/кв. км или плутонием-238, 239, 240 от 0,01 до 0,02 Ки/кв. км, где среднегодовая эффективная доза облучения населения не должна превышать 1 мЗв в год.

По результатам радиологического обследования площади сельскохозяйственных угодий, загрязненных цезием-137 с плотностью > 1 Ки/км2, составляет более 1,8 млн га, 90Sr с плотностью загрязнения > 0,3 Ки/км2 - около 0,5 млн га, из которых 1437,9 тыс. га используются для сельскохозяйственного производства. [24]

Таблица 1.1 - Зонирование территории Республики Беларусь по уровню радиоактивного загрязнения и величины дозовых нагрузок на население

Выпавший в результате аварии радиоцезий на 50 - 98% оказался в почве в «фиксированном состоянии». Доля водорастворимых его форм не превысила 2-3%. Стронций-90, напротив, отличался более высоким содержанием подвижных форм. Только на водорастворимые формы пришлось порядка 19% его общего содержания.

В начальный период после аварии основная масса радионуклидов сконцентрировалась в верхнем 5-сантиметровом слое почвы. Здесь содержалось 70-90% цезия-137 и 50 - 70% стронция-90. В почвах с признаками избыточного увлажнения глубина проникновения нуклидов составила 8 - 17 см.

К 2000 г. в дерново-подзолистых супесчаных почвах цезий-137 достиг глубины 22 см, а стронций-90 - 28 см. Однако содержание их здесь в ненарушенных почвах весьма незначительно. На обрабатываемых землях радионуклиды распределены в пахотном горизонте довольно равномерно. Вторичное горизонтальное перераспределение радионуклидов связано с эрозией почв. В зависимости от ее интенсивности содержание радионуклидов в пахотном слое на пониженных элементах рельефа может повышаться до 75%.[8]

1.1 Влияние ёмкости катионного обмена и содержание обменных катионов в почве на поступление радионуклидов в растительность

Известно, что в растениях может накапливаться, не повреждая их и не снижая урожайность, такое количество радионуклидов, при котором растениеводческая продукция становится непригодной для использования. Радионуклиды в растения могут поступать через вегетативные органы - аэральный путь поступления и через корневую систему - корневой путь поступления [2].

Поведение радионуклидов в почвах в процессах обменного поглощения подчиняется тем общим законам, которые были установлены классическим учением К. Гедройца о поглотительной способности почв. Однако процесс сорбции, в котором участвуют радионуклиды, характеризуется тем, что сорбируемое вещество находится в микроколичествах, т. е. в предельно низких концентрациях. Поэтому в данном случае существует очень широкое отношение между величиной емкости поглощения почвы и степенью ее заполнения радиоактивными нуклидами. Следовательно, в процессе поглощения микроколичества радионуклидов не конкурируют за места на поверхности сорбента, так как по отношению к ним насыщенность сорбента всегда остается очень низкой.

К свойствам радионуклидов, определяющим их распределение между твердой и жидкой фазами почвы, относятся заряд иона и его знак, радиус гидратированного иона, энергия гидратации иона, форма соединений, а также способность к комплексообразованию и гидролизу. Каждая почва в естественном состоянии содержит определенное количество обменно-поглощенных катионов Са, Н, Mg, Na, К, NH4 и др. В большинстве почв среди них преобладает Са, и Квторое место занимает Mg, в некоторых почвах в поглощенном состоянии содержится немного Naи NH4 [24,25].

Для 137Csхарактерны процессы селективной сорбции, а также необменной сорбции твердой фазой почв. Способность почв фиксировать цезий в значительной степени определяется содержанием в почве лабильных глинистых минералов. Наибольшей способностью к фиксации калия, аммония и цезия обладают гидрослюды типа иллита.

Для Cs+в зависимости от условий, определяющим обменным катионом может стать как калий, так и аммоний. Причем аммоний преобладает в восстановительных условиях донных отложениях и в торфяно-болотных почв. А на поведение 90Sr оказывает влияние органическое вещество почвы. Радионуклид присутствует в почвах в основном не в виде индивидуальных соединений с органическими веществами неспецифической природы и собственно гумусовыми кислотами, а сложных комплексов, в состав которых входят также Ca, FeиAl.

Существует обратная зависимость накопления 90Sr в растениях от емкости поглощения почв и содержания обменного кальция. С увеличением содержания обменного кальция и величины емкости поглощения доступность 90Sr растениям

снижается. Поступление 137Сs из почвы в растения определяется суммой поглощенных оснований и количеством обменного калия в почве. На почвах с низкой суммой поглощенных оснований и относительно небольшим количеством

обменного калия происходит более интенсивное поглощение 137Сs растениями, чем на почвах, имеющих более высокие эти показатели [1].

Известно, что чем больше в ППК обменного калия, тем быстрее происходит закрепление 137Сsв ППК и уменьшение его коэффициента перехода в растения. Коэффициент перехода цезия в растения при низком содержании обменного калия (К2О = 40-80 мг/кг почвы), может уменьшаться всего на 20-60%, а при высоком содержании К2О может снижаться до 70%. Насыщение дерново-подзолистой почвы обменным калием выше оптимального уровня (300 мг/кг почвы) не сопровождается снижением поступления 137Сsв растения. Для торфяно-болотных почв оптимальный уровень содержания в почве обменного калия не должен превышать 1000 мг/кг почвы. Чем больше в почве обменного калия, тем меньше коэффициента накопления 90Sr. Однако эта зависимость менее выражена, чем для коэффициента накопления 137Сs.

Поступление радионуклидов зависит от времени и форм нахождения в почве, от концентрации доступных форм в корнеобитаемом слое.

После аварии на ЧАЭС наиболее интенсивно поступление цезия происходило в первые 2 года. К концу 5-го года содержание обменного цезия в почве уменьшилось в 3 и более раз и вышло на стационарный уровень. Таким образом, со временем уменьшается содержание доступных для растений форм цезия-137 и снижается его поступление в растения. Подвижность и доступность стронция-90 практически не изменяется со временем, поэтому он находится в водорастворимой и обменной формах, которые хорошо доступны для корневого усвоения[1,29].