Ґрунтознавство з основами меліорації

9 Радіоактивність ґрунтів

9. 1 Природна радіоактивність ґрунтів

Радіоактивність ґрунтів зумовлена наявністю в них радіоактивних елементів. У науковій літературі немає даних про безпосередній вплив радіоактивності на процеси ґрунтоутворення. Проте вивчення цього явища має важливе значення для екологічної оцінки ґрунтів та впливу його на здоров’я населення.

Радіоактивність ґрунтів виражається кількістю ядерних розпадів за одиницю часу. В міжнародній системі СІ одиницею кількості радіоактивності є беккерель (1Бк = 1розп/с), а одиницею активності – кюрі (1Кі =  Бк).

Залежно від характеру накопичення радіоактивних елементів в ґрунтах розрізняють природну і штучну радіоактивність.

Природна радіоактивність ґрунтів (ПРГ) зумовлюється природними радіоактивними елементами (ПРЕ), які завжди є в ґрунтах і ґрунтоутворюючих породах. Їх поділяють на дві групи: первинні і космогенні.

Первинні ПРЕ – елементи, що надійшли в ґрунт з ґрунтоутворюючих порід або з геохімічним потоком з інших територій. Їх поділяють на дві підгрупи.

До першої підгрупи належать елементи, всі ізотопи яких є радіоактивними. Вони утворюють три радіоактивних ряди:

1) Ряд урану, родоначальником якого є   (період напіврозпаду років), включає 17 радіоактивних ізотопів. З проміжних продуктів розпаду заслуговує на увагу , який є хімічним аналогом елементів – біофілів і . Кінцевим продуктом розпаду даного ряду є стабільний ізотоп свинцю –  .

2) Ряд актинію, родоначальником якого є   ( років), включає 14 радіоактивних ізотопів; кінцевим продуктом є  .

3) Ряд торію, родоначальником якого є   ( років), включає 12 радіоактивних ізотопів; кінцевим продуктом є  .

Більша частина проміжних продуктів розпаду – короткоживучі ізотопи – випромінюють в основному альфа-частки, деякі – бета- і гама-частки.

До другої групи належать ізотопи ’’звичайних’’ елементів, які здатні до радіоактивного розпаду (  та ін.). Найбільшу природну радіоактивність з цих елементів має калій.

Валовий вміст ПРЕ залежить від ґрунтоутворюючих порід.

Продукти вивітрювання кислих порід містять більше ПРЕ, ніж продукти основних і ультраосновних порід.

Космогенні ПРЕ надходять в ґрунт з атмосфери, де вони виникають в результаті взаємодії космічного випромінювання з ядрами стабільних елементів. До цієї групи належать тритій ( ), берилій ( ,  ) і вуглець ( ).

Вертикальне розподілення ПРЕ по профілю ґрунту залежить від особливостей ґрунтоутворюючого процесу. Так, карбонатні ґрунти мають вищу концентрацію ПРЕ у верхньому гумусному горизонті. Підзолисті, сірі лісові, солонцюваті, оглеєні, навпаки, акумулюють ПРБ в ілювіальних і глейових горизонтах.

9. 2 Штучна радіоактивність ґрунтів

Штучна радіоактивність ґрунтів зумовлена забрудненням їх радіоактивними ізотопами в результаті виробничої діяльності людини. Вперше загроза радіоактивного забруднення ґрунтів виникла в 50-ті роки ХХ століття, коли в багатьох регіонах земної кулі проводились випробування атомної зброї в атмосфері.

У наш час кількість джерел радіоактивного забруднення значно збільшилася. До них належать атомні електростанції, уранові шахти і збагачувальні фабрики, заводи по переробці ядерного палива, сховища радіоактивних відходів, теплові електростанції та ін.

Викиди радіоактивних речовин забруднюють не лише прилеглу до підприємства територію. Вони переносяться вітром на значні відстані і, випадаючи з атмосферними опадами, забруднюють повітря, ґрунти і природні води на великих територіях.

Радіоактивні елементи, які мають, порівняно, короткий період піврозпаду ( та ін.), можуть бути небезпечними при випаданні з атмосферними опадами на поверхню ґрунту.

Особливо небезпечними є елементи з тривалим періодом піврозпаду –   ( роки) і   ( років).

Радіоактивні елементи включаються в біологічний кругообіг і з рослинною і тваринною їжею потрапляють в організм людини. Тут вони накопичуються і зумовлюють радіоактивне опромінення.

Отже, потрібно знати процеси вбирання цих ізотопів ґрунтом, їх міграцію і засвоєння рослинами.

9. 3 Динаміка вбирання та міграції радіоактивних елементів в ґрунтах

Вміст у ґрунтах радіоактивних елементів незначний і тому, вони не впливають на зміну основних властивостей ґрунту: реакцію ґрунтового розчину, рухомість елементів живлення рослин тощо. Важливе значення для характеристики ґрунтів має гранична концентрація радіоактивних речовин, які надходять з ґрунту в рослинні організми, розподіл їх профілю та швидкість самоочищення ґрунту від радіоактивного забруднення.

У результаті аварії на Чорнобильській АЕС у ґрунти навколишніх територій потрапили різні радіоактивні елементи ( та ін.). Найбільша частина від їх суми припадає на  і  . Проведені в 1986-1989 роках геохімічні дослідження ґрунтів 30-кілометрової зони ЧАЕС показали, що механізми міграції даних елементів різноманітні і залежать від форми сполук, в складі яких вони були викинуті з реактора, особливостей клімату і властивостей ґрунту. В основному переміщення радіонуклідів відбувається за рахунок біологічного перемішування ґрунтової маси, просіювання часток радіоактивного пального крізь пори ґрунту та руху ґрунтової вологи.

Потрапляючи в ґрунт, радіоактивні елементи зазнають хімічних змін, у результаті чого виникають обмінні і необмінні форми сполук. Обмінні форми вбирають ГВК в кількості, яка зумовлена ємкістю вбирання даного ґрунту. Оскільки ґрунти Київського та Житомирського Полісся мають низьку ємкість вбирання, обмінні форми  і   вбираються частково. В цих ґрунтах швидкість вилуговування  більша, ніж швидкість його закріплення колоїдами. Частина їх в розчиненому стані мігрує в нижні горизонти ґрунту. При випаданні таких сполук на ґрунти з високою ємкістю вбирання (сірі лісові, чорноземи, каштанові) вони майже повністю будуть закріплені ґрунтом. Необмінні форми сполук мігрують у нижні горизонти дуже повільно.