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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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