Радионуклиды в почвах геохимических ландшафтов Северо-Восточного Алтая

УДК 631.41

С.Н. Балыкин, канд. биол. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул Д.В. Черных, канд. геогр. наук, доц., с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

РАДИОНУКЛИДЫ В ПОЧВАХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО АЛТАЯ

Изучены закономерности внутрипрофильного и пространственного распределения естественных радионуклидов и Ов-137 в почвах геохимических ландшафтов верхней части бассейна реки Правый Самыш.

Ключевые слова: радионуклиды, почвы, геохимические ландшафты

Исследования проведены в верхней части бассейна реки Правый Самыш. Заложены три катены имеющие различия в экспозиционном и структурном отношении. В первом случае катена северо-западной экспозиции открывается в водосборную воронку, во втором — кате-на западной экспозиции открывается в дренированную долину реки, в третьем — катена восточной экспозиции открывается в заболоченную седловину.

Вследствие значительной крутизны склонов почвенный покров первой катены представлен маломощными почвами с обилием включений обломков горных пород. Почвообразование, в основном, происходит по буроземному типу. На вершине катены распространены органогенные (с различной степенью разложения) почвы. Смена типа почвообразования происходит и в основании катены. Здесь мы наблюдаем уменьшение угла наклона поверхности, что приводит к усилению радиальной миграции веществ в профиле. При этом происходит более выраженная элювиально-иллювиальная дифференциация почвенной толщи по гранулометрическому составу. Периодическое переувлажнение верхней части профиля в данной точке обусловливает разрушение минералов. Реакция почвенного раствора во всех случаях кислая — слабокислая, даже не смотря на то, что в точках 3-5 почвы формируются на карбонатных породах. Связано это, вероятно, с активным выщелачиванием оснований за пределы почвенного профиля в условиях промывного типа водного режима и хорошей дренируемости почвенной толщи. Наблюдается постепенное смещение рН почвенного раствора в нейтральную сторону от вершины катены к ее основанию и в профиле почв от гумусовых горизонтов к подстилающим или почвообразующим породам. Все исследуемые почвы относятся к многогумусным.

Удельная активность радионуклидов в почвах катены варьирует в широких пределах (табл. 1).

В пространственном распределении естественных радионуклидов проявляется следующая закономерность: концентрации их от вершины катены к основанию возрастают, особенно это относится к торию и калию. Внутрипрофильное распределение и-238 носит, в большинстве случаев, аккумулятивный или аккумулятивно-иллювиальный характер. При этом максимальными значениями его удельной активности отличаются подстилки (точки 1,3,4), гумусовые (точка 5) и иллювиальные горизонты (точки 4,5). Распределение тория и калия в профиле почв первой катены, практически во всех случаях, элювиально-иллювиальное.

Содержание искусственного радионуклида Сб-13 7 варьирует от 8,0 до 232,0 Бк/кг. Увеличения его концентрации в аккумулятивном ландшафте не обнаружено. Проникновение цезия в нижние горизонты почв незначительное. Глубже 10-20 см удельная активность его ниже пределов обнаружения.

Вторая катена имеет ступенчатую структуру и состоит из двух частей (точки 6-9 и 9-14, табл. 2). В почвах катены № 2 процесс оподзоливания так же выражен только в относительно стабильных условиях слабонаклонных поверхностей (3-15). Причем, в точ-

Таблица 1 Радионуклиды в почвах катены №1

Горизонт, глубина (см) U -238 Th-232 K-40 Cs-137 Бк/кг

ц н та с о а 1 овая вершина. Горно-лесна я почва на элювии кристалл я оторфованная ма-ических сланцев.

> > г/порода 0-1 1-4 4-14 14,7 95.2 84,4 22.3 8,1 2,6 н.о. 9,4 66,6 8,8 н.о. 42,8 н.о 38.0 131,0 84.0

2. Верхняя часть склона (^35о). Горно-лесная бурая типичная почва на щебнисто-суглинистом элювио-делювии кристаллических сланцев.

АВ В ВС г/порода 0-0,5 0,5-6 6-20 20-43 43-70 39,4 25.9 19,6 40.1 21,8 40.9 8.1 1,2 9,4 14,6 16.4 15,0 50.4 18,0 95,8 162,9 183,3 188,1 н.о 21,0 88,0 8,0 н.о н.о

3. Верхня пичная п известкої я часть ск очва на ще истых сла слона (Z18°). Горно-лесная бурая ти-бнисто-суглинистом элювио-делювии нцев.

А° АВ АВ Ві Ві ВВ2 В& г/порода 0-2 2-5 5-10 10-15 і5-20 20-25 25-30 45-55 60-70 80-90 15,7 148.1 16,2 31.7 43.3 17.8 22.1 16.5 26.6 26.3 47,7 6,9 13.8 11.8 17,8 15,7 19.1 22,0 21.1 11,4 14.6 20.6 58,6 н.о 222,2 260,8 256,9 257.6 308,3 303.0 199.0 175.6 348,8 н.о 72.0 106,0 52.0 9,0 н.о н.о н.о н.о н.о н.о

4. Средняя часть склона (^20о). Горно-лесная бурая типичная почва на щебнисто-суглинистом элювио-делювии известковистых сланцев.

AB AB ВВ1 ВВ1 ВВ1 ВВ2 bDD г/порода 0-2 2-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 40-50 65-75 95-105 18,4 105,2 40.8 29.6 44.4 34.6 69.8 45,1 25.5 44,0 38.9 1.5 8,4 10,5 17,8 20.4 19.4 22,1 20.4 24.4 23.5 28,3 н.о н.о 328.0 281.4 309,6 278.1 332,8 344.0 333.1 282.5 342.5 н.о 38.0 232,0 33.0 н.о н.о н.о н.о н.о н.о н.о

5. Нижняя часть склона (^10о). Светло-серая лесная почва на щебнисто-суглинистом делювии известковистых сланцев.

A1 A11A2 A2B2 В12 ВВ12 BD 0-4 4-20 25-35 40-50 65-75 85-95 125-135 88,1 77,3 19.8 33.1 40,5 82.8 58.2 20,8 23,7 15.6 39,4 41.7 46.3 34.4 339.9 358.6 179,0 491.9 525,2 406.7 390.9 104,0 н.о н.о н.о н.о н.о н.о

Примечание: н.о — ниже пределов обнаружения

ках 10 и 11 степень развития процесса позволяет выделить переходные горизонты гумусово-элювиальный и элювиально-иллювиальный, тогда как в разрезах 9 и 12 оподзоливание проявляется только в виде кремнеземистой присыпки в гумусовых горизонтах. В основании катены в нижних горизонтах горно-лесной бурой почвы обнаружены следы оглеения.

Таблица 2 Радионуклиды в почвах катены №2

Горизонт, глубина (см) U -2ЗВ Th-232 K-40 Cs-137 Бк/кг

6. Останцовая вершина. Примитивная почва на элювии

кристаллических сланцев.

г/ порода 55,В 1б,2 З51,9 н.о

7. Верхняя часть склона (^25°). Горно-лесная бурая ти-

пичная почва на суглинисто-глыбовом элювио-делювии

кристаллических сланцев.

A 0,5-В ЗЗ,В 19,0 275,б 121

AВ 10-20 2б,9 21,2 З14,1 н.о

Ві З0-40 22,1 2З,0 З15,4 н.о

В 50-б0 ЗЗ,1 25,З З59,1 н.о

вD Т5-В5 20,б 17,2 ЗЗ4,З н.о

8. Нижняя часть склона (^8-10°). Горно-лесная бурая ти-

пичная почва на глыбово-щебнисто-суглинистом элювио-

делювии кристаллических сланцев.

A0 0-2 З5,9 н.о 101,7 2З

A0 2-б 25,1 14,9 242,4 145

AВ б-20 20,б 19,В З24,7 20

Ві 40-50 22,5 25,З З4б,0 н.о

В б5-В0 29,Т 2б,0 Зб2,7 н.о

вD В5-95 29,Т 2В,0 ЗбЗ,З н.о

9. Слабовыпуклая поверхность (^3-5о). Горно-лесная бу-

рая слабооподзоленной почве на щебнисто-суглинистом

элювии к ристаллических сланцев.

A0 0-4 2З,0 З,5 З9,1 7З

A0 4-10 24,Т 12,9 259,9 179

AВ 10-15 40,Т 19,б 2В5,2 27

Ві 15-2З 20,2 20,2 З05,1 З

в2 З0-40 З0,Т 2З,7 ЗЗ1,0 н.о

В б0-Т0 З7,1 Зб,б 4З5,4 н.о

bD В0-90 20,5 24,З б5В,З н.о

D 120-1З0 22,1 15,4 47В,2 н.о

10. Верхняя часть склона (^7-8о). Горно-лесная бурая

оподзоленная почва на щебнисто-суглинистом элювио-

делювии кристаллических сланцев.

A0 0-З 27,б 1,В 107,4 ВВ

Al З-б 21,9 11,5 З42,1 1б7

AA б-10 51,1 17,б З45,9 2З

А2В 10-15 2В,З 20,б 42б,2 н.о

Ві 20-З0 ЗВ,В 2З,4 42б,2 н.о

в 40-55 114,5 2б,б 42б,0 н.о

ВС2 б0-Т0 27,б 2З,0 425,5 н.о

С 90-100 29,б 1З,З З5б,9 н.о

С 125-1З5 54,б 11,7 Зб5,В н.о

11. Средняя часть склона (^10-15о). Горно-лесная бурая

оподзоленная почва на глыбово-суглинистом элювио-де-

лювии кристаллических сланцев.

A0 0-4 б1,З 0,2 10,9 20

A10A2 4-10 11,З 9,2 27З,2 В7

10-40 2З,1 24,1 50З,9 н.о

В2 40-В0 25,0 25,9 507,4 н.о

ВС В0-В5 25,4 25,4 549,9 н.о

12. Средняя часть склона (^18-20о). Горно-лесная бурая

слабооподзоленная почва на щебнисто-суглинистом элю-

вио-делювии криста ллических сланцев.

A0 0-4 20,9 0,9 45,б 75

A0 4-10 12,0 10,9 2В1,1 142

AВ 10-1Т 2З,В 1б,5 З19,5 5

Ві 1Т-25 З0,б 20,9 ЗВВ,0 н.о

Ві 25-З0 22,З 25,7 442,В н.о

в ЗТ-б4 З2,б 2б,В 570,5 н.о

ВС2 б4-90 4З,7 2В,7 510,З н.о

13. Крутая нижняя часть склона (^45о). Горно-лесная

бурая типичная почва на щебнисто-суглинистом элювио-

делювии кристаллических сланцев.

A0 0-2 14,б 9,5 29,2 бВ

A0 2-б 5В,В 1З,б 429,В 24В

AВ б-11 2б,5 17,0 41б,9 н.о

в, 11-40 21,9 20,9 520,В н.о

в1 40-Т5 ЗВ,В 20,0 51В,1 н.о

ВС2 Т5-90 24,1 2З,9 550,7 н.о

14. Нижняя часть склона — - шлейф (^7о). Горно-лесная

бурая оглеенная почва на щебнисто-суглинистом делю-

вии кристаллических сланцев.

A0 0-5 95,4 12,1 49,б В

A0 5-11 15,б 1З,2 З0б,1 б9

AВ 11-20 З4,9 21,В 44З,9 21

в, 20-З5 25,0 25,З 45б,4 н.о

в2 З5-5В ЗЗ,1 З7,2 509,З н.о

в" 5В-бТ ЗЗ,б Зб,З 54б,0 н.о

вС бТ-В4 Зб,5 ЗЗ,1 505,7 н.о

С g ; В4-110 б0,7 Зб,5 501,З н.о

Таблица 3 Радионуклиды в почвах катены №3

Горизонт, глубина (см) U -23В Th-232 K-40 Cs-137 Бк/кг

15. Останцовая вершина. Горно-лесная перегнойная

почва на элювии кри сталлических сл анцев.

A0 0-2 74,9 2,В 30,7 1б3

A 2-В 23,3 3,3 б0,2 115

A°В В-15(30) 10,7 7,3 7б,б 21

г/порода 40,5 2,б 41,7 н.о

16. Верхняя часть склона (^15о). Горно-лесная бурая

типичная почва на щебнисто-суглинистом элювио-

делювии к ристаллических с ланцев.

А0 0-1 12б,7 4,б б,3 43

А 1-5 32,1 7,0 215,б 153

АВ 5-10 24,2 14,4 297,2 17

АВ 10-17 22,В 17,б 342,4 2

В1 17-20 27,0 1б,2 337,9 н.о

В! 20-25 2б,4 21,4 375,1 н.о

В! 25-30 32,В 17,2 325,1 н.о

В2 50-б0 2б,В 1В,3 355,б н.о

В В0-90 2б,5 17,1 297,1 н.о

вС 105-115 29,4 12,9 345,2 н.о

17. Средняя часть склона (^12о). Горно-лесная бурая

типичная почва на щебнисто-суглинистом элювио-

делювии к ристаллических с ланцев.

А 1-4 35,7 13,1 309,2 205

АВ 4-11 40,0 11,В 329,9 99

В1 11-15 52,1 20,В 429,1 н.о

В11 15-20 31,б 17,4 403,1 н.о

В11 20-25 2В,5 20,2 40б,7 н.о

В11 25-30 2б,7 1В,9 3В5,б н.о

В12 40-50 33,2 10,9 49В,4 5

В б5-75 40,0 2б,9 524,В н.о

вС 90-100 25,5 21,В 3В5,9 н.о

С 120-1З0 40,1 21,0 3В3,б н.о

18. Средняя, часть склона (^12о). Светло-серая лесная

оглеенная почва на щебнисто-суглинистом элювио-

делювии кристаллических сланцев.

A0 0,5-5 35,7 13,7 2В0,9 79

5-10 Зб,1 1б,4 330,б 53

a,a2 10-15 31,2 22,7 399,В 19

АА 15-20 31,В 19,В 3бб,9 н.о

А,В 20-25 27,5 1В,2 34В,1 н.о

А,В 25-30 22,1 1б,4 329,4 н.о

Ві 40-50 2В,2 19,5 379,1 н.о

в б0-70 25,5 19,9 322,б н.о

ВС2 75-В5 23,9 23,1 297,5 н.о

ВС 90-95 22,9 23,5 297,3 н.о

19. Нижняя часть склона (^5-7о). Лугово-болотная

глеевая почва на щебнисто-суглинистом делювии

кристаллических сланцев (Н Я О а т—1 II

A 0,5-5 22,В 1В,9 251,б В4

АВ 5-1З 33,9 2В,В 374,б 30

Ві, 1З-20 25,б 19,3 275,0 н.о

ві; 20-25 25,4 17,9 275,4 н.о

в1, 25-30 20,В 20,3 30В,В н.о

В2, З0-40 29,4 20,1 27В,9 н.о

Вз, 45-55 33,1 1б,5 23б,б н.о

ВС ; б4-70 3В,1 29,б 3В3,4 н.о

В среднем, содержание ТЪ-232 и К-40 в почвах второй катены несколько выше, а урана — ниже. В пространственном отношении, распределение естественных радионуклидов не отличается от распределения в первой катене. Здесь так же происходит повышение удельной активности урана, тория и калия в почвах, развивающихся в основании катены (табл. 2).

Во всех представленных разрезах внутрипрофильное распределение тория и калия происходит по элювиально-иллювиальному типу. Распределение урана не так однозначно. В профиле почв 7, 8, 11, 13, 14 мы наблюдаем аккумулятивно-иллювиальное его распределение, а в точках 9 и 10 — элювиально-иллювиальное.

Как и в первой катене цезий сосредоточен в гумусовых горизонтах почв, не глубже 20 см.

Катена № 3 отличается разнообразием представленных здесь типов почв. На вершине развиваются перегнойные маломощные почвы, в верхней и средней части склона — горно-лесные бурые. В средней части

склона ближе, к основанию, формируются горно-лесные светло-серые почвы, в гидроморфных условиях заболоченной седловины — лугово-болотные почвы.

Заметного увеличения концентраций естественных радионуклидов в аккумулятивных ландшафтах третей катены не обнаружено (табл. 3). Органогенные горизонты перегнойных почв характеризуются низким содержанием тория и калия. Такой четкой элювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля по содержанию этих элементов, как в первых двух кате-нах, в почвах третей катены мы не наблюдаем. А в лугово-болотной почве заметна некоторая аккумуляция тория и калия в гумусовых горизонтах.

Распределение урана в профиле представленных почв более или менее равномерное. Резко высоким содержанием и-238 характеризуются подстилки в точках 15 и 16. Возможно, это связано с преобладанием в составе подстилок мхов, способных накапливать уран до значительных концентраций [1, 2]. Внутрипрофиль-ное распределение цезия аккумулятивное.

Выводы:

1. В гумидных условиях Северо-Восточного Алтая за счет латерального стока происходит увеличение концентраций естественных радионукли-

дов от элювиальных ландшафтов к аккумулятивным. При этом, значительную роль играет крутизна склона: чем больше угол наклона поверхности, тем интенсивнее вынос элементов. Данная закономерность не проявляется в отношении искусственного радионуклида Сб-137.

2. На относительно пологих элементах рельефа в почвенном покрове усиливается радиальная миграция веществ, о чем свидетельствует более выраженная элювиально-иллювиальная дифференциация профиля почв по гранулометрическому составу и содержанию естественных радионуклидов, особенно тория и калия.

3. Внутрипрофильное распределение урана имеет, в большинстве случаев, аккумулятивный или аккумулятивно-иллювиальный характер. Значительными концентрациями отличаются органогенные горизонты исследуемых почв.

4. Несмотря на промывной тип водного режима, кислую реакцию почвенных растворов, основное количество Сб-137 поступившего на поверхность почв аккумулируется в верхних горизонтах. Глубже 20 см удельная активность его ниже пределов обнаружения.

Библиографический список

1. Поведение тяжелых естественных радионуклидов в техногенных ландшафтах южной Якутии / Л.Н. Михайловская, И.В. Молчанова [и др.] // Экология. — 1996. — №3. — С. 203-205.

2. Радиоактивное загрязнение полуострова Ямал и оценка радиационной опасности для населения / Н.М. Любашевский, В.И. Стариченко [и др.] // Экология. — 1993. — №4. — С. 39-45.

Статья поступила в редакцию 06.08.08.

УДК 574.587

Л.В. Яныгина, канд. биол. наук, доц., с.н.с. Института водных экологических проблем СО РАН, г. Барнаул

Е.Н. Крылова, м.н.с. Института водных экологических проблем СО РАН, г. Барнаул

ЗООБЕНТОС ВЫСОКОГОРНЫХ ВОДОЕМОВ БАССЕЙНА ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА

Проанализированы состав, структура и пространственное распределение донных беспозвоночных в водоемах бассейна Телецкого озера. Отмечено низкое таксономическое разнообразие донных зооценозов исследованных водоемов. Приводится сравнительный анализ некоторых методов биоиндикации и рекомендовано использование индекса Вудивисса для оценки экологического состояния высокогорных водоемов.

Ключевые слова: зообентос, высокогорные озера, качество воды.

Введение

Разработка научных основ оценки экологического состояния водных объектов и нормирования антропогенных нагрузок на их экосистемы предполагает учет типа антропогенного воздействия и особенностей природных условий в различных природно-климатических зонах [10]. В этой связи особое значение приобретает изучение водоемов, находящихся на особо охраняемых природных территориях и не имеющих антропогенной нагрузки. Исследование особенностей распределения и динамики количественных показателей биоценозов таких фоновых водоемов дает ценный сравнительный материал для оценки характера и уровня изменений биоценозов водоемов со схожими природными условиями, но расположенных вне охраняемых территорий и подверженных антропогенному прессу. Исследованные водоемы бассейна Телецкого озера находятся на территории Алтайского государственного заповедника, эти водоемы труднодоступны и не имеют вблизи поселений.

Цель работы — изучение состава, структуры и пространственного распределения донных беспозвоночных животных высокогорных водоемов и разработка рекомендаций по оценке экологического состояния этих водоемов.

Материал и методы

Зообентос 18 водоемов бассейна Телецкого озера был обследован 7-17 августа 2007 г. Исследованные водоемы находятся на высоте 1500-1700 м над у. м. и относятся к бассейну р. Чульча (правый приток р. Чулыш-ман). Водоемы небольшие по площади (0,1-1,7 км2), мелководны (средняя глубина 3,8 м), слабоминерали-зованы, хорошо прогреваются летом (до 20 оС), имеют слабоокисляемые насыщенные кислородом воды [3, 5]. В прибрежной части озер преобладают каменисто-га-лечниковые грунты, песчано-илистые участки незначительны. Пробы зообентоса с мягких грунтов отбирали трубкой (с площадью захвата 0,006 м2), с каменистых — гидробиологическим сачком (с последующим определением площади камней по их проекциям на плоскость). Затем пробы промывали через капроновый газ с размером ячеи 350х350 мкм, выбирали животных и фиксировали их 70% этиловым спиртом. После установления постоянного веса животных разбирали по систематическим группам, считали и взвешивали на торсионных весах ВТ-500.

Для оценки экологического состояния были рассчитаны следующие индексы: олигохетный индекс Гуд-