Миграция 137Cs в почвах эрозионных агроландшафтов северной части лесостепной зоны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или 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