Миграция 137Cs в почвах эрозионных агроландшафтов северной части лесостепной зоны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования миграции 137Cs в черноземах выщелоченных разной степени смытости и дерново-намытых почвах балочного комплекса эрозионных агроландшафтов Тульской области. Выявлено активное вторичное перераспределение и дифференциация потоков 137Cs, поступившего в эрозионные агроландшафты в результате аварии на ЧАЭС. Характер распределения 137Cs в почвах разных элементов склоновых ландшафтов определяется экспозицией, длиной, крутизной и формой склонов, а также наличием микрорельефных особенностей. Зонами выноса радионуклидов являются верхние части всех склонов, транзита – средние, а основные аккумулятивные процессы наблюдаются у подножья и в днищах склонов. Отличительной особенностью распределения 137Cs в делювиальных отложениях на подошве и днищах склонов является увеличение запасов 137Cs с глубиной, которое в зависимости от мощности отложений достигает максимума на глубине 10–40 см, и в дальнейшем, в зависимости от наличия или отсутствия геохимических барьеров, происходит резкое или умеренно плавное уменьшение запасов 137Cs в нижележащих слоях почвенного профиля. Плотность загрязнения 137Cs возрастает с увеличением расстояния от верхней части до нижней линии наибольшего уклона и, наоборот, уменьшается с приближением к водоразделу. Соотношение плотностей загрязнения 137Cs приводораздельных участков и днищ балок составляет в большинстве случаев 1.0 : (1.2–1.5), а верхних и нижних участков относительно днищ соответственно 1.0 : (2.0–1.5). Максимальные различия между данными показателями характерны для южных крутых продольно-прямых, а также продольно-вогнутых юго-западных склонов. Минимальные значения наблюдаются в более пологих склонах восточных и западных экспозиций. Наибольшие плотности загрязнения 137Cs регистрируются у подножий и в днищах коротких склонов, а на средне-длинных склонах происходит возрастание поверхностного загрязнения почвы 137Cs преимущественно в центральной части склонов. Величина плотности загрязнения почв склонов 137Cs определяется также крутизной склонов, что проявляется в возрастании в 1.3 раза значений плотностей загрязнения 137Cs от верхних частей склонов к нижним на крутых склонах и снижению данных показателей до 1.1 раза на более пологих склонах нейтральных экспозиций. Учет этих факторов и установленных закономерностей миграции 137Cs является основополагающей задачей при составлении долговременного прогноза вторичного перераспределения радионуклидов в различных элементах рельефа и разработке реабилитационных мероприятий, направленных на повышение плодородия почв и минимизацию накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур.

Об авторах

В. К. Кузнецов

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: vkkuzn@yandex.ru
Россия, Киевское шоссе, 1, корп. 1, Обнинск, Калужская область, 249035

Н. И. Санжарова

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Email: vkkuzn@yandex.ru
Россия, Киевское шоссе, 1, корп. 1, Обнинск, Калужская область, 249035

Е. П. Князева

Тульский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: vkkuzn@yandex.ru
Россия, ул. Садовая, 7, п. Молочные Дворы, Плавский район, Тульская область, 301493

В. П. Грунская

Тульский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Email: vkkuzn@yandex.ru
Россия, ул. Садовая, 7, п. Молочные Дворы, Плавский район, Тульская область, 301493

Е. О. Кречетникова

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Email: vkkuzn@yandex.ru
Россия, Киевское шоссе, 1, корп. 1, Обнинск, Калужская область, 249035

Список литературы

  1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.
  2. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Белоруссии. М.–Минск: АСПА Россия–Беларусь, 2009. 139 с.
  3. Булгаков А.А., Коноплев А.В., Попов В.Е., Бобовникова Ц.И., Сиверина А.А., Шкуратова И.Г. Механизмы вертикальной миграции долгоживущих радионуклидов в почвах 30-километровой зоны ЧАЭС // Почвоведение. 1990. № 10. С. 14–19.
  4. Герасименко В.П. Теоретические основы регулирования водной эрозии почв на пашне // Почвоведение. 1988. № 10. С. 108–116.
  5. Голосов В.Н., Маркелов М.В., Беляев В.Р., Жукова О.М. Проблемы определения пространственной неоднородности выпадений 137Cs для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов // Метеорология и гидрология. 2008. № 4. С. 30–45.
  6. Голосов В.Н., Иванов М.М., Цыпленков А.С., Иванов М.А., Вакияма Ю., Коноплев А.В., Константинов Е.А., Иванова Н.Н. Эрозия как фактор трансформации радиоактивного загрязнения почв на водосборе Щёкинского водохранилища (Тульская область) // Почвоведение. 2021. № 2. С. 247–260. https://doi.org/10.31857/S0032180X21020064
  7. Демидов В.В. Закономерности формирования эрозионных процессов при снеготаянии в лесостепной зоне Центральной России: теория и экспериментальные исследования. Новосибирск: ЦРНС, 2016. 62 с.
  8. Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2021 год. Тула: Министерство природных ресурсов и экологии Тульской области, 2022. 107 с.
  9. Жидкин А.П., Комиссаров М.А., Шамшурина Е.Н., Мищенко А.В. Эрозия почв на Среднерусской возвышенности (обзор) // Почвоведение. 2023. № 2. С. 259–272. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600901
  10. Заславский М.Н. Эрозиоведение. М.: Высшая школа, 1983. 320 с.
  11. Иванов М. М., Иванова Н. Н., Голосов В. Н., Шамшурина Е. Н. Оценка накопления сорбированного изотопа 137Cs в верхних звеньях флювиальной сети в зоне чернобыльского загрязнения // География и природные ресурсы. 2016. № 4. С. 156–163. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2016-4(156-163)
  12. Квасникова Е.В., Стукин Е.Д., Голосов В.Н. Неравномерность загрязнения цезием-137 территорий, расположенных на большом расстоянии от Чернобыльской АЭС // Метеорология и гидрология. 1999. № 3. С. 5–12.
  13. Квасникова Е.В., Жукова О.М., Стукин Е.Д., Борисенко Е.Н., Самонов А.Е. Роль ландшафтных факторов в изменении поля радиоактивного загрязнения 137Сs в Брянском полесье // Метеорология и гидрология. 2005. № 6. С. 83–91.
  14. Квасникова Е.В., Жукова О.М., Гордеев С.К., Константинов С.В., Киров С.С., Лысак А.В., Манзон Д.А. Цезий-137 в почвах ландшафтов через 20 лет после аварии на Чернобыльской АЭС // Известия РАН. Сер. Географическая. 2009. № 5. С. 66–83.
  15. Комиссаров М.А., Огура Ш. Распределение и миграция радиоцезия в склоновых ландшафтах префектуры Мияги через 3 года после аварии на АЭС Фукусима-1 // Почвоведение. 2017. № 7. С. 886–896. https://doi.org/10.7868/S0032180X17070048
  16. Коноплев А.В., Голосов В.Н., Йощенко В.И., Нанба К., Онда Ю., Такасе Ц., Вакияма Й. Вертикальное распределение радиоцезия в почвах зоны аварии на АЭС Фукусима-1 // Почвоведение. 2016. № 5. С. 620–632. https://doi.org/10.7868/S0032180X16050099
  17. Кузнецов В.К., Калашников К.Г., Грунская В.П., Санжарова Н.И. Горизонтальная и вертикальная миграция 137Cs в склоновых ландшафтах // Радиобиология. Радиоэкология. 2009. № 3. С. 282–290.
  18. Кузнецов В.К., Князева Е.П., Санжаров А.И., Кречетникова Е.О., Цветнова О.Б. Динамика распределения 137Cs в почвах Тульской области до и после аварии на Чернобыльской АЭС // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2022. № 4. С. 31–38. https://doi.org/10.3103/S0147687422040081
  19. Кузнецов В.К., Санжарова Н.И. Методологические основы организации защитных мероприятий ландшафтно-экологической направленности на радиоактивно загрязненных территориях // Радиобиология. Радиационная экология. 2016. № 1. С. 90–98. https://doi.org/10.7868/S0869803116010094
  20. Кузнецов В.К., Грунская В.П., Калашников К.Г., Санжарова Н.И. Особенности распределения 137Cs в ландшафтах склонов северной части лесостепной зоны // Агрохимия. 2009. № 2. С. 1–12.
  21. Линник В.Г. Ландшафтная дифференциация техногенных радионуклидов. М.: РАН, 2018. 372 с.
  22. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Географические основы теории эрозионных и русловых процессов и их значение для народного хозяйства СССР // Вестник Моск. ун-та. Сер. 5, география. 1983. № 3. С. 11–18.
  23. Мальцев К.А., Ермолаев О.П. Потенциальные эрозионные потери почвы на пахотных землях европейской части России // Почвоведение. 2019. № 12. С. 1502–1512. https://doi.org/10.1134/S0032180X19120104
  24. Мильков Ф.Н. Общее землеведение. M.: Высшая школа, 1990. 335 с.
  25. Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах. М.: Атомиздат, 1974. 216 с.
  26. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 341 с.
  27. Полынов Б.Б. Учение о ландшафтах. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 400 с.
  28. Сельскохозяйственная радиоэкология / Под ред. Алексахина Р.М., Корнеева Н.А. М.: Экология, 1991. 396 с.
  29. Komissarov M., Ogura S. Soil erosion and radiocesium migration during the snowmelt period in grasslands and forested areas of Miyagi prefecture, Japan // Environ. Monitor. Assess. 2020. V. 192. P. 582. https://doi.org/10.1007/s10661-020-08542-5)
  30. Zhidkin A.P., Shamshurina E.N., Golosov V.N., Komissarov M.A., Ivanova N.N., Ivanov M.M. Detailed study of post-Chernobyl Cs-137 redistribution in the soils of a small agricultural catchment (Tula region, Russia) // J. Environ. Radioactivity. 2020. V. 223–224. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106386
  31. Varley A., Tyler A., Bondar Y., Hosseini A., Zabrodsky V., Dowdall M. Reconstructing the deposition environment and long-term fate of Chernobyl 137Cs at the floodplain scale through mobile gamma spectrometry // Environ. Pollut. 2018. V. 240. P. 191–199.
  32. Walling D.E., Quine T.A. Use of caesium-l37 to investigate patterns and rates of soil erosion on arable fields // Soil Erosion on Agricultural Land. London: Wiley. 1990. P. 33–53.
  33. Loughran R.J. The use of the environmental isotope caesium-137 for soil erosion and sedimentation studies // Trends in Hydrology. 1994. V. 1. P. 149–167.
  34. http://www.pogodaiklimat.ru/history/27814_2.htm

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема радиоактивного загрязнения 137Cs сельхозугодий Тульской области на 1996 г. (a), кБк/м2 [2] и места расположения микроплощадок (b) на склонах северных, южных (1), восточных, западных (2), северо-восточных и юго-западных экспозиций (3), ортофотоплан.

Скачать (76KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема расположения микрозон на склонах эрозионных агроландшафтов.

Скачать (19KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Горизонтальное и вертикальное распределение 137Cs в почвах разных элементов рельефа южных и северных (a), западных и восточных (b), северо-восточных и юго-западных склонов (c), 2021 г.

Скачать (98KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Содержание и распределение 137Cs в различных видах делювиальных отложений эрозионных агроландшафтов: (a) маломощные отложения на автоморфных почвах; (b) среднемощные отложения на полугидромофных почвах в отсутствии геохимического барьера; (c) мощные отложения на полугидроморфных почвах периодически промывного типа в отсутствии геохимического барьера (d) мощные отложения на полугидроморфных почвах периодически промывного типа с резко выраженным проявлением геохимического барьера; (e) очень мощные отложения на полугидроморфных почвах периодически промывного типа с резко выраженным проявлением геохимического барьера; (f) очень мощные отложения на гидроморфных почвах в эрозионно-аккумулятивных ландшафтах с замкнутым водостоком и промывным водным режимом.

Скачать (65KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Загрязнение почв 137Cs коротких (1) и средне-длинных (2) эрозионных агроландшафтов, кБк/м2.

Скачать (24KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025