Файл: Марей, А. Н. Глобальные выпадения цезия-137 и человек.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 71
Скачиваний: 0
далось существенное различие между уровнями содержания Cs137 в однотипных пищевых продуктах местного производства (в молоке, мясе и др.). В связи с этим необходимо несколько подробнее осветить характеристику природных условий данной зоны, которые могут влиять на подвижность Cs137 в почвах и на дальнейший его переход по биологическим и пищевым цепям в организм человека.
В нечерноземной зоне встречаются различные типы почв. На Крайнем Севере в пределах обширной территории тундры, за нимающей до 15% площади СССР, основными типами почв яв ляются тундровые болотные и скрытоподзолистые почвы с не большим содержанием перегноя и с повсеместным развитием болотного и глеевого процессов [100]. Реакция почв кислая или сильнокислая. Геохимическая особенность тундрового ландшаф та состоит в бедности вод и почв минеральными соединениями, что в основном связано со слабой интенсивностью процесса ми нерализации растительных остатков. Попадающие в почву и во доемы подвижные минеральные вещества интенсивно поглоща ются организмами тундры и переводятся ими в нерастворимые органические соединения. Эти соединения после отмирания ор ганизмов очень медленно переходят вновь в растворимое состоя ние, оставаясь в течение длительного времени в малоподвижной форме мертвого органического вещества. Бедность почв и вод минеральными веществами, необходимыми для жизнедеятель ности растений, является непосредственной причиной того, что, несмотря на полную возможность по климатическим условиям произрастания травянистой растительности, последняя встреча ется здесь редко. Преобладающей формой растительности, осо бенно в северной части тундры, являются лишайники, которые содержат мало зольных веществ (и то главным образом в фор ме нерастворимых соединений) [97].
Учитывая это обстоятельство, можно полагать, что причиной наблюдающегося повышенного накопления Cs137 в лишайниках тундры наряду с воздушным путем загрязнения является и поч венный путь. Это предположение подтверждают результаты ла бораторных экспериментов [101], согласно которым лишайники захватывают из почвы Cs137 в 200—400 раз больше, чем травы. 11ричем~погТіоІцёниё‘'ими Cs1-37 в течение первых трех месяцев составляло 2—4% внесенного в почву количества, а Srso —
только 0,1—0,3%.
Исходя из общих закономерностей, определяющих поведение Cs137 в системе почва — растение, также можно предполагать, что интенсивность миграции его из почвы в растения на разных участках тундры при одинаковой степени водонасыщенности различна. Она зависит от минералогического, химического и механического состава почв. Поэтому в меньшей мере мигра ция Cs137 выражена на участках, где почвообразующими поро дами являются тяжелые суглинки [102]. Наибольшего перехода
25
этого изотопа из почвы в растения следует ожидать в пределах участков, где почвы сформированы на песках, содержащих мало глинистых материалов (в частности, гидрослюд), и низкие кон центрации калия (к тому же если эти почвы насыщены водой).
Говоря о следующем звене пищевой цепи, по которой проис ходит миграция радиоактивных изотопов, необходимо отметить, что в связи с недостатком в почве, воде и лишайниках таких химических элементов, как кальций, калий, натрий, фосфор и другие, зимой северные олени испытывают резкое минеральное и азотное голодание. Это способствует накоплению в их орга низме радиоактивных изотопов (Cs137, Sr90), поступающих с кор мом (лишайником) преимущественно на протяжении зимнего сезона. Это обстоятельство говорит о том, что природные осо бенности почв тундры способствуют процессу миграции Cs137 по цепи лишайник — олень — человек.
Между тундрой и лесостепной зоной находится обширная территория нечерноземной зоны, носящая название таежной. Почвы, сформировавшиеся в период существования здесь об ширных лесных массивов, в значительной мере сохранили свои свойства, в силу чего название зоны вполне оправдано. Почво образующими породами в этой зоне преимущественно являются древнеледниковые и древнеаллювиальные отложения, пред ставленные моренными глинами, суглинками, супесями и песками.
Основными типами почв являются подзолистые и дерновоподзолистые почвы, в северной части зоны —■подзолисто-болот ные. Последние (чаще в виде торфяно-болотных почв) в этой, а также в более южной части таежной зоны обычно вкраплены пятнами, однако в некоторых местах они образуют и сплошные массивы (например, в южной части БССР, в северо-западной части УССР) [97, ЮЗ]. Изредка в виде вкраплений встреча ются дерново-карбонатные почвы.
Почвообразовательный процесс для различных видов подзо листых почв таежной зоны в принципе одинаков. Суть его за ключается в следующем. Образующиеся при разложении лесной подстилки органические кислоты разрушают находящиеся в поч ве карбонаты кальция, калия, натрия и минеральную часть поч вы (алюмо- и ферросиликаты). Продукты разрушения выносятся с почвенными растворами в нижние горизонты почвы, где нейт рализуются находящимися там основаниями и осаждаются. В результате вымывания из верхних слоев почвы растворимых солей в них возрастает относительное количество нераствори мого кварца в виде тончайшего аморфного порошка (напомина ющего золу), придающего этому горизонту (Аг) белесую или светло-серую окраску. Подзолообразовательный процесс наи более ярко выражен в почвах, формирующихся под хвойными лесами на супесчаных и песчаных породах. В результате обедне ния подзолистых почв основаниями они имеют слабокислую или кислую реакцию.
26
У дерново-подзолистых почв подзолообразовательный про цесс протекает одновременно с дерновым, который представляет собой совокупность явлений, вызываемых развитием травянистой растительности, способствующей накоплению в почве перегноя, кальция, калия, магния и отчасти железа. Однако химические формы образующихся соединений этих элементов обладают хо рошей растворимостью, что создает условия для их миграции в глубьлежащие слои. Не вымывается практически только непо движный кварц. Существенным препятствием выносу указанных элементов из почвы являются растения, поглощающие корневой системой значительную их часть.
Следовательно, растения, с одной стороны, способствуют пе реходу химических элементов в подвижное состояние (создают кислую среду в почве), а с другой — захватывают и фиксируют часть их в процессе жизнедеятельности. Таким образом, в ре зультате процессов, происходящих в почвах дерново-подзолисто го типа, усиливается влияние биогенной аккумуляции ряда хи мических элементов [97]. Это обстоятельство приобретает суще ственное значение для объяснения особенностей миграции Cs137 из почв указанного типа.
Значительное количество осадков, выпадающих на террито рии-таежной зоны с дерново-подзолистыми почвами, приводит к интенсивному вымыванию из почвы водорастворимых солей, что обусловливает наличие в этой зоне преимущественно мягких грунтовых вод (100—500 мг/л), в формировании химического состава которых существенную роль играют продукты разло жения органических веществ. Среди катионов в указанных во дах преобладают Са2+, среди анионов — НСО^, так как эти
ионы в наибольшем количестве поступают в раствор при раз ложении органических веществ.
В почвах, формирующихся на карбонатных породах (дерно во-карбонатные почвы), геохимические условия иные. Наличие в водах и поглощающем комплексе столь мощного коагулятора, каким является кальций, препятствует миграции элементов. В силу этих обстоятельств указанные почвы имеют слабощелоч ную или нейтральную реакцию, а грунтовые воды обладают зна чительной жесткостью [97, 104, 105].
Основными процессами, определяющими формирование забо лоченных и болотных почв, являются глеевый и болотный про цессы, суть которых заключается в восстановлении (в условиях недостатка кислорода) окисных соединений в закисные. Морфо логически эти процессы характеризуются появлением ржавой или сизой окраски.
По степени выраженности глеевого процесса почвы подразде ляются на заболоченные, для которых характерно периодиче ское переувлажнение, и болотные, формирующиеся при постоян ном перенасыщении водой. Для первых характерно сочетание глеевого процесса с подзолистым. В результате формируются
2'
подзолисто-болотные почвы, широко распространенные в север ной и средней части таежной зоны. К болотным относятся торфя ные почвы, формирующиеся в условиях постоянного переувлаж нения, замедленного разложения органического вещества в ана эробных условиях и его накопления в виде торфа. Эти почвы исключительно богаты органическими веществами и бедны ми неральными [106].
Говоря о явлениях переувлажнения почв, необходимо кос нуться некоторых различий между болотными почвами (и боло тами), обусловленных разными источниками питания водой. В зависимости от характера питания, как известно, различают два типа болот: верховые и низинные. Верховые болота (сфаг новые) формируются за счет питания атмосферными водами на плоских, слабодренированных водоразделах. Низинные боло та возникают в условиях питания грунтовыми водами, т. е. бо лее минерализованными по сравнению с атмосферными.
В том и другом случае происходит обеднение почв основа ниями, вследствие чего реакция их кислая (верховые болота) или слабокислая (низинные). Различие в степени обеднения обусловлено характером «промывных» вод и интенсивностью их обмена. Для верховых болот характерна «промывка» слабоми нерализованными атмосферными водами. Деминерализация почв низинных болот обусловлена промывкой их грунтовыми или под земными водами с более высоким солевым составом по сравне нию с атмосферными водами. Поэтому эффект промывки ни зинных болот может быть меньше эффекта промывки верховых
болот. |
Однако в реальных условиях существенные коррективы |
в этот |
процесс вносит также степень интенсивности обмена |
воды. |
|
Таким образом, заболоченные и болотные почвы обычно бед ны минеральными солями, очень богаты органическими вещест вами, имеют низкие значения pH и характеризуются постоянным (болотные) или периодическим (заболоченные) переувлажне нием. Следовательно, они обладают свойствами, создающими оптимальные условия для миграции Cs137 как в самих почвах, так и по цепи почва— растение.
Характерной особенностью болотных вод является присутст1 вие в них железа, марганца, а также большого количества орга нических веществ, образующихся в процессе неполного разло жения растительных остатков. Вода при фильтрации через бед ные солями болотные почвы обогащается большим количеством органических веществ и в очень малой степени ионами. В силу указанных обстоятельств как грунтовые воды таежной зоны, так и воды открытых водоемов имеют коричневую окраску различ ной интенсивности, что обусловлено присутствием в них значи тельного количества растворенных органических веществ. По со левому составу все указанные воды относятся к гидрокарбонат- но-кальциевому типу. Концентрация минеральных солей в воде
28
озер и рек, а также в грунтовых водах северных широт низка. По мере удаления от северо-западных районов (Мурманская область, Карелия) по направлению к юго-востоку наблюдается отчетливо выраженная тенденция к возрастанию солевого соста ва воды указанных источников. Эти изменения характеризуют одно из проявлений геохимической зональности.
Таким образом, в разных географических зонах под воздей ствием природных факторов сформировались условия, способ ные в различной мере влиять на степень миграции Cs137 глобаль ных выпадений из внешней среды в организм человека. Наиболее благоприятные условия для миграции Cs137 по цепи почва — ра стение создаются в пределах зон с торфяно-болотными и дерно во-подзолистыми песчаными почвами.
КРАТКАЯ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧАВШИХСЯ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОВИНЦИИ
Вплане изучения гигиенических аспектов проблемы Cs137 глобальных выпадений как фактора внутреннего облучения на селения наибольший интерес представляют сельскохозяйствен ные районы, где производятся пищевые продукты массового по требления. Существенное значение при планировании подоб ных исследований имеет плотность сельского населения в районе.
Всвязи с этим на территории таежной зоны наиболее при стального внимания заслуживают так называемые полесья представляющие собой разновидности биогеохимических провин ций, занимающие значительную часть зоны.
ВЕвропейской части Советского Союза эти низины нахо
дятся преимущественно в южной |
части |
нечерноземной зоны —• |
от границ Польши до Предуралья |
(рис. |
2.1). Площадь всех этих |
низин составляет свыше 0,2 млн. км2. Несмотря на географиче ские, современные климатические и другие различия, родствен ным для этих низин является их примерно однотипное проис хождение. Образовавшаяся в областях древнетектонического по нижения Русской равнины часть этих низин в периоды матери ковых оледенений представляла собой предледниковую (пергляциальную) зону скопления талых ледниковых вод в виде обшир ных озерных бассейнов и потоков, где отложилась масса песка.
Внекоторых местах древнеаллювиальные отложения связаны
сруслами древних рек. Примером этого могут служить отло жения в Мещерской низменности, на левобережье р. Волги, в Приветлужье. Дальнейшее развитие низин происходило в усло виях избыточного увлажнения территории [107—110]. В настоя щее время большинство упомянутых выше биогеохимических провинций представляют собой плоские, низменные равнины, че-*
* Под полесьем понимают обширную заболоченную низину, покрытую ле сом. В качестве примера может служить Полесье, занимающее бассейн р. Припяти, находящейся на территории БССР и УССР.
29