Специфика структурной организации геохимического поля в элементарных ландшафтных системах
16 декабря 2022 г.
В лаборатории биогеохимии окружающей среды ГЕОХИ РАН на ненарушенном тестовом участке, расположенном на западе Брянской области, пострадавшей в результате аварии на Чернобыльской АЭС, проведены исследования специфики распределения радиоактивного изотопа цезия (137Cs) в элементарных ландшафтно-геохимических системах (ЭЛГС) типа вершина–склон–замыкающее понижение.
В результате было установлено, что во всех исследованных системах отсутствует однонаправленный снос радиоцезия вниз по склону, но наблюдается циклический характер изменчивости содержания 137Cs, который отчетливо проявляется как в моховом, так и в почвенном покрове.
Полученный результат важен для выявления зон выноса и концентрации в ходе геохимического мониторинга, при детальном картографировании зон техногенного загрязнения, а также будет полезен для целей оценки потенциального загрязнения дикорастущих лесных продуктов (грибов и ягод), собираемых населением. Результаты опубликованы в журнале Environmental Geochemistry and Health.
В мировой структуре ландшафтной организации территории, формирующая рельеф триада: вершина–склон–замыкающее понижение, присутствует повсеместно и одновременно является единицей пространства, в которой за счет направленной водной миграции постоянно осуществляются процессы геохимической дифференциации всей ландшафтной сферы, в результате чего формируются растительный и почвенный покров, положительные и отрицательные геохимические аномалии и т. д.
Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к одномоментному загрязнению огромных территорий 137Cs. Поскольку на участках небольшого размера первичное выпадение было равномерным, в полевых радиогеохимических исследованиях данный гамма-излучающий изотоп пригоден для использования в качестве маркера вторичной миграции вещества.
В ходе работ на ненарушенном тестовом участке, расположенном в зоне аварии на Чернобыльской АЭС на западе Брянской области, была заложена серия геодезически точно привязанных профилей, характеризующих пространственную неоднородность содержания 137Cs именно в ЭЛГС различной крутизны, протяженности и экспозиции. Измерения активности 137Cs осуществлялись методом полевой гамма-спектрометрии, проводимой с шагом 1 м и контролировались путем последующих лабораторных измерений содержания радиоизотопа в параллельно отобранных образцах почв и мохового покрова. Протяженность ЭЛГС, рассмотренной в представленной публикации составила 17 м при перепаде высот 1,45 м. Всего в изученной системе было взято и проанализировано 289 образцов. Анализ полученных результатов показал, что через 35 лет после аварии в ЭЛГС наблюдается циклический характер изменчивости содержания 137Cs, однозначно прослеживаемый как в моховом, так и в почвенном покрове.
Математический Фурье-анализ изменчивости выявил три основных шага варьирования содержания 137Cs в почвенном покрове: 2,3; 4 и 5,3 метра. Характерно, что при этом не было обнаружено однонаправленного накопления радиоизотопа в замыкающем понижении.
Важно отметить, что аналогичные результаты были получены и для ЭЛГС Челябинской области, загрязненных техногенными радионуклидами в результате аварии 1957 года, причем применительно не только к 137Cs, но и к более подвижному радиоизотопу стронция (90Sr), что указывает на потенциальную универсальность выявленных закономерностей.
Полученный результат принципиально важен не только для понимания механизма функционирования фундаментальных геохимических процессов, таких как, например, почвообразование, но и для корректного решения чисто практических задач при организации схем экологического мониторинга, поскольку позволяет более точно определять зоны максимального загрязнения почв и лесной продукции, а также при разработке методики оптимального применения минеральных удобрений, т. к. дает возможность определять нужный временной интервал и дозы внесения, при разработке систем точного земледелия, предусматривающих учет вторичного перераспределения водорастворимых форм вещества и специфику внутрипольного изменения качества получаемой сельхозпродукции.
Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России и РФФИ (грант № 19-05-00816).
Источник: ГЕОХИ РАН