О распределении радионуклидов на территории Краснодарского края

УДК 550.4:546.02

О РАСПРЕДЕЛЕНИИ РАДИОНУКЛИДОВ НА ТЕРРИТОРИИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

© 2006 г. Г.И. Панюшкина, В.Я. Нагалевский, И.О. Невинский

The results of gamma background monitoring on the territory of Krasnodar Region are adduced. The conditions of forming of radio-ecological situation in the region are registered. Azov-Black Sea coast's recreational zones are given special attention.

Структура и функционирование биологических систем в естественных и измененных человеком условиях - актуальная задача научных исследований, одним из аспектов которой является изучение воздействия радиации на биологические объекты. Международная комиссия по радиационной защите и научный комитет ООН по действию атомной радиации рассмотрели (1997 г.) хроническое воздействие малых и ультрамалых доз радиации, вызываемых естественными и искусственными радионуклидами на человека и среду его обитания как ключевую проблему современной радиоэкологии.

Краснодарский край как аграрный регион России до последнего времени в плане изотопных исследований изучен весьма слабо. Только в последнее десятилетие началось систематическое обследование территорий, загрязненных радионуклидами естественного происхождения, и техногенных загрязнений, вызванных, в частности, аварией на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС). Кроме того, край испытывает существенную антропогенную нагрузку от последствий неправильного ведения разработок недр (например, деятельность Троицкого йодного завода, в результате которой на поверхности образовались отвалы бромида радия, Краснодарского ртутного рудника и др. [1]).

Особенно актуальным является изучение радиационного фона территорий, где располагаются санаторно-курортная зона Азово-Черноморского побережья, курорты Адыгеи, Кавказский государственный биосферный заповедник.

Учитывая жёсткий контроль количества поступивших в окружающую среду радионуклидов и многократную систему очистки газов и вод в сбросах, следует ожидать незначительное поступление изотопов от АЭС в атмосферу и гидросферу. С учётом метеорологических условий предприятия ЯТЦ, в частности Ростовской АЭС (РАЭС), оказывают незначительное влияние на агропромышленный комплекс Кубани и её рекреационные зоны. При этом решающим оказывается фактор избирательного накопления и коммулятивный эффект накопления рассеянных искусственных радионуклидов в биосфере и ускорение темпов передвижения естественных радионуклидов с последующим включением в цепочку: осадки -почва - сельскохозяйственные растения - сельскохозяйственные животные - человек. Наибольшую опасность в этом плане представляют гамма-активные изотопы, представленные в основном техногенными 137Сб и 60Со, и радиогенными изотопами природных рядов урана и тория. Существенное влияние на общий радиоактивный фон оказывает природный изотоп 40К.

Согласно исследованиям [2-3], среднее содержа-

ние калия в разных типах почв изменяется от 0,33 до 2,64 %; в пахотном слое почвы содержится 40К в количестве (2,7 - 21,6)-1010 Бк/км. Характерной особенностью радиокалия является его большое накопление в продуктивных частях растений. Содержание этого радионуклида увеличивается от дерново-подзолистых почв к южным чернозёмам и каштановым почвам.

137Сб и 134Сб, относящиеся к искусственным изотопам, являются химическим аналогом калия, который является их химическим носителем. Калий оказывает существенное влияние на сорбцию 137Сб и 134Сб; при замещении всех обменных катионов почвы на калий заметно увеличивается сорбция этих изотопов. Минералогический состав почв оказывает большое влияние на сорбцию цезия. Минеральные и органические удобрения, известь усиливают прочность закрепления цезия в почвах. С увеличением рН почвенного раствора от 4,4 до 8,3 поглощение 137Сб у подзолистых почв возрастает на 220 %, а у краснозёма - на 250 %.

Тяжёлые естественные радионуклиды в Краснодарском крае представлены тремя изотопами урана (234и,

235 238

и, и,) и шестью изотопами тория, из которых ра-диологически наиболее значимый 232ТЪ. Содержание изотопов в почвах определяется их концентрацией в материнских породах. Поэтому и окружающий гамма-фон в интервалах излучения рядов урана и тория определяется геологической структурой местности. Однако следует обратить внимание на то, что, например, для 234и, находящегося в очень малых концентрациях в почвах, носителем может быть не 238И, а другие химические элементы, характерные для отдельных ландшафтов. Накопление тяжёлых изотопов растениями зависит от вида растений, концентрации изотопов в почве и присутствия других радионуклидов и химических элементов в окружающей среде. По накоплению, например, в зерне злаковых культур тяжёлые естественные радионуклиды образуют ряд: 226Яа > 238И > 232ТИ. Так как гамма-излучающими изотопами являются в основном элементы, идущие в рядах после радона и торона, то на окружающий гамма-фон должна оказывать влияние и тектоническая обстановка региона, изменения которой приводят к изменениям полей радона и торона в почве [4].

В свете вышесказанного, используя данные многолетних исследований [1], по методике [2] был проведен корреляционный анализ полей распределения общего гамма-фона с различными характеристиками территории Краснодарского края.

Установлено, что наибольший коэффициент связи наблюдается между гамма-фоном и параметром климата - количеством осадков за год. Карта их распределения показана на рис. 1. Чуть меньшее значение

связывает фон со стоками рек. Также доля сельскохозяйственных площадей в земельных угодьях проявляет повышенную тенденцию к зависимости гамма-фона от этого параметра. Объяснением этим величинам может быть высокий вклад в общий гамма-фон радиоактивности, присутствующей в выпадениях из атмосферы, уносимая реками и сорбирующаяся пахотным слоем. Радиоактивные выпадения не обязательно должны быть связаны с техногенными радионуклидами. Природные радионуклиды присутствуют

в атмосфере в большом количестве в виде аэрозолей и пыли. С другой стороны осадки связаны в определённой степени с геотермическими процессами, которые, как указывалось выше, могут определяться радиогенным теплом, обусловленным присутствующими в земной коре радиоэлементами. Связь гамма-фона с сельскохозяйственными пахотными угодьями может быть объяснена наличием в почвах калийных удобрений с высоким калийным фоном.

При рассмотрении детальной карты гамма-фона рекреационных зон (в основном прибрежная зона Чёрного моря, рис. 2), видно, что распределение гамма-активности вдоль побережья крайне неравномерно. Здесь выделяются несколько зон: район Анапы (изменения фона от низкого до средневысокого), район Новороссийск - Геленджик (низкий и средний уровни), район Туапсе (средневысокий уровень) и район Сочи (средневысокий и высокий уровни фона). Согласно картам [5], все вышеуказанные зоны

Рис. 2. Карта гамма-фона рекреационных зон

Черноморского побережья характеризуются примерно одинаковой гидрологической и экологической ситуацией, а также одинаковым радиационным балансом.

Различие заключается в разных затратах тепла на испарение, что как следствие приводит к различию в климате и растительности. Зона Анапы находится в засушливом и умеренно влажном районе, зона Нов-российска - в умеренно влажном и влажном районах, Туапсе - Сочи расположены в избыточно влажном районе. Наиболее разнообразная растительность присутствует в районе Анапы: распаханные пространства, предгорные луга, степи, обес-лесенные пологие склоны и шлейфы с редкими группами деревьев и т.д.

Зона Новороссийска в основном представлена можжевеловым редколесьем с приморской сосной, зона Сочи -смешанными широколиственными лесами. Прослеживается связь - чем выше гамма-фон, тем богаче растительность. Все зоны также различаются почвами и ландшафтами. Отмеченная связь для остальной части Краснодарского края между фоном и характеристиками педосферы прослеживается и в рекреаци-

----—^

онных зонах; свой уровень фона соответствует определённым видам ландшафтов.

Полученные корреляционные зависимости могут быть использованы при оценке экологической обстановки, а главное, при построении моделей загрязнений при экстремальных (например, аварийные выбросы на АЭС) ситуациях. Анализ данных мониторинга крайне необходим в связи со следующим: изменяющиеся во времени параметры, в том числе и радиоактивный фон, позволят моделировать процессы изменения экологической обстановки в загрязнённых районах, так как, как показано, уровень радиоактивности (и его изменения во времени) может быть связан не только с ядерно-физическими процессами (радиоак-

тивный распад), но и с характеристиками региона. Литература

1. Цветкова Т.В., Невинский И.О., Панюшкин В.Т. Экологический мониторинг и прогноз катастроф. Краснодар; 2005.

2. Панюшкина А.В., Тюрин В.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2000. № 4. С. 91-94.

3. Белюченко И.С. Эволюционная экология. Краснодар, 2001. С. 493.

4. Невинский И.О., Цветкова Т.В., Ляшенко К.Л. // Разведка и охрана недр. 1999. № 1. С. 38-40.

5. Атлас Краснодарского края / Под ред. В.И. Честякова Минск, 2000. С. 117.

Кубанский государственный университет_3 июня 2006 г.