Изучались содержание и распределение тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН) в генетически сопряженных почвах из разных районов Иркутской области. Содержание ТЕРН в исследуемых дерновых лесных, серых лесных почвах и черноземах не превышало средних региональных значений. Распределение ТЕРН по глубине носит преимущественно элювиально-иллювиальный характер с некоторой аккумуляцией естественных радионуклидов в средней части профиля почв. Наблюдаемые различия в характере распределения ТЕРН определяются индивидуальным для каждой почвы сочетанием экологических условий ее формирования.

Тяжелые естественные радионуклиды (ТЕРН) являются неотъемлемыми компонентами биогеосферы в целом и, в частности, педосферы. Они представлены тремя радиоактивными семействами, родоначальниками которых являются уран-238, уран-235 и торий-232. Большинство сведений о ТЕРН в почвах Иркутской области получено учреждениями экологического мониторинга (2), методология которых отлична от методологии, используемой в почвоведении. Результаты наших почвенных исследований показали, что содержание ТЕРН в верхних слоях исследуемых почв не превышает аналогичных показателей, определенных другими авторами. В ходе работы согласно традиционным методикам в образцах исследуемых почв определялись: рН водной суспензии, содержание гумуса, емкость катионного обмена, гранулометрический анализ. Радиометрически на жидкостном сцинтилляционном счетчике определялось суммарное содержание ТЕРН. Результаты измерений выражались в виде эквивалентной по радиоактивности массе урана-238.

Данные химического анализа позволяют предположить, что основная масса ТЕРН в условиях исследуемых почв входит в состав малоподвижных соединений, представленных вторичными минералами. Основной тип миграции в этих условиях – в адсорбированном состоянии на органических, минеральных и органо-минеральных коллоидах.

Остаются малоизученными закономерности содержания и распределения ТЕРН в почвенном покрове и в толще разных почв в зависимости от географического положения почвы, а также других экологических факторов – климата, рельефа, растительности, почвообразующей породы и антропогенного воздействия. В пределах этой общей проблемы было проведено изучение закономерностей содержания и распределения ТЕРН в почвах, расположенных в южной части Приангарья:

• в черноземах (Балаганский район) на сопряженных участках однородной территории – в зависимости от характера хозяйственного использования (разрезы 1, 2, 3);
• в дерновой лесной почве и серых лесных почвах долины реки Иркут – в зависимости от расположения на сопряженных элементах рельефа (разрезы 4, 5, 6);
• в серых лесных почвах долины реки Ангара в ее верхнем течении – в зависимости от удаления от источника промышленного загрязнения – г. Иркутска (разрезы 7, 8, 9).

Исследуемые почвы сформировались практически в одинаковых условиях, но на разных элементах рельефа.

Разрез 1, заложен в 60 м от уреза Братского водохранилища; представляет собой лугово-черноземную мощную среднесуглинистую на легкосуглинистом красноцветном делювии почву под лугом, используемым для выпаса домашнего скота. Содержание ТЕРН в верхнем слое почвы А_д, (0-8 см) составляло 4,1*10^–4 %; с появлением карбонатов в горизонте А_са (8–30 см) количество ТЕРН сначала резко снижалось до 2,4*10^–4 %, а затем увеличивалось до 3,7*10^–4 % в горизонте В_са (30–60 см). В переходном горизонте ВС_са (60–105 см) опять наблюдалось резкое снижение содержание ТЕРН до 1,5*10^–4 % и, затем, некоторое повышение до 2,0*10^–4 % в горизонте С_са (105–155 см).

Разрез 2 заложен в 50 м от разреза 1 в мертво-покровном сосновом лесу (возраст древостоя ~40 лет); представляет собой чернозем типичный маломощный среднесуглинистый на легкосуглинистом щебнисто-каменистом делювии. Содержание ТЕРН в опаде хвои было относительно невысоким – 0,8*10^–4 % в золе и 0,32*10^–4 % в расчете на сухую массу опада. В верхних слоях почвы количество исследуемых веществ сначала увеличивалось с 3,3*10^–4 % в горизонте А (8–25 см) до 4,6*10^–4 % в горизонте АВ_са (25–50 см). Затем содержание ТЕРН резко уменьшалось до 2,6*10^–4 % в горизонте В_са (50–71 см) и достигало минимума в горизонте ВС_са (71–107 см) – 1,2*10^–4 %. В горизонте С_са наблюдалось некоторое увеличение исследуемых соединений до 1,8*10^–4 %.

Разрез 3 заложен на бывшей пашне (залежь 15-летней давности) в 60 м от разреза 2. Почва представляет собой чернозем типичный маломощный легкосуглинистый на легкосуглинистом щебнистом делювии. Содержание ТЕРН в верхнем горизонте А_пах (0–25 см) составляло 3,6*10^-4 %, которое затем повышалось в горизонте АВ_са (25–45 см) до 5,4*10^–4 %. С глубиной содержание исследуемых веществ резко понижалось до 2,4*10^–4 % в горизонте В_са (45–74 см) и до 1,0*10^–4 % в горизонте ВС_са (74–90 см). В горизонте С_са отмечалось увеличение ТЕРН до 1,7*10^–4 %.

Рассмотренные выше почвенные разрезы по содержанию ТЕРН очень схожи. Бимодальное распределение естественных радионуклидов в разрезах 1–3 отмечено в одних и тех же горизонтах – АВ_Са и С_Са соответственно. В разрезе 1 в горизонте А_д также отмечается относительный максимум, но и он хорошо сочетается с прослеженной закономерностью.

Разрез 4 расположен на 1 надпойменной террасе р. Иркут. Почва – серая лесная грунтово-глееватая среднемощная на легкосуглинистом аллювии. Содержание ТЕРН в золе опада составило 1,2*10^–4 %. Концентрация исследуемых веществ в горизонте А_д (1–9 см) была равной 4,5*10^-4 %, в горизонте В наблюдалось ее снижение до 3,7*10^–4 %, а затем повышение – до 5,5*10^–4 % в горизонте ВС и 5,3*10^–4 % в горизонте С.

Разрез 5 расположен вблизи тылового шва на 2 надпойменной террасе р. Иркут. Почва – темно-серая лесная мощная легкосуглинистая на четвертичном супесчаном делювии. Содержание ТЕРН в золе опада составляло 1,0*10^–4 %; в верхнем горизонте А_д (2–7 см) их концентрация была равной 3,2*10^–4 %, затем увеличивалась в горизонте В (7–20 см) до 5,3*10^–4 %, а в горизонте ВС (20–30 см) уменьшалась до 3,1*10^–4 %.

Разрез 6 расположен на коренном склоне, представляет собой дерновую лесную почву среднемощную среднегумусную среднесуглинистую, сформированную на среднесуглинистом делювии верхнекембрийский отложений (окрестности поселка Шаманка Шелеховского района). Содержание ТЕРН в золе опада составляло 1,5*10^–4 %; в верхнем горизонте А_д (2–7 см) их концентрация была равной 3,7*10^–4 %, затем увеличивалась в горизонте В (7–20 см) до 7,8*10^–4 %, а в горизонте ВС (20–30 см) уменьшалась до 6,1*10^–4 %.

В почвах данного трансекта четко обозначены различия между разрезом 4 и разрезами 5 и 6. Последние представляют собой зональные почвы, иллювиальные (В) горизонты которых являются геохимическими барьерами, обеспечившими аккумуляцию естественных радионуклидов. Почва разреза 4 в недавнем прошлом была аллювиальной, причем, признаки реликтовой аллювиальности в настоящее время поддерживаются постоянным грунтовым подтоплением, поэтому аккумуляция ТЕРН в этом разрезе отмечена в горизонте ВС, содержащем большее количество илистых фракций.

Разрез 7 расположен в черте город Иркутска, на пашне экспериментально-опытного участка СИФИБРа. Почва – темно-серая лесная маломощная легкосуглинистая на легкосуглинистом делювии. Содержание ТЕРН в золе опада составляло 1,5*10^–4 %; в верхнем горизонте А_д (2–7 см) – 3,9*10^–4 % и постепенно увеличивалось с глубиной: 4,1*10^–4 % в горизонте А (7–20 см); 4,5*10^–4 % в горизонтах АВ (20–30 см) и В (30–65 см) и в горизонте ВС (65–80 см) достигало 4,8*10^–4 %.

Разрез 8 расположен в 20 км от г. Иркутска по Байкальскому тракту. Почва – темно-серая лесная среднемощная легкосуглинистая на среднесуглинистом делювии. Содержание ТЕРН в золе опада составило 1,1*10^–4 %. Концентрация исследуемых веществ в горизонте А (1–17 см) была равной 2,6*10^–4 %, с глубиной наблюдалось ее постепенное увеличение: в горизонте В (17–55 см)– 3,5*10^–4 %; в горизонте ВС (55–72 см)– 3,8*10^–4 %.

Разрез 9 расположен в 62 км от г. Иркутска в створе истока р. Ангара. Почва – светло-серая лесная маломощная легкосуглинистая на среднесуглинистом делювии. Содержание ТЕРН в золе опада было несколько меньше, чем в описанных выше почвах и составило 0,8*10^-4 %, а в почве заметно увеличивалось с глубиной: 3,6*10^-4 % в горизонте А (1-9 см); 4,6*10^-4 % в горизонте В (9-40 см) и 5,2*10^-4 % в горизонте ВС (40-65 см).

Почвы разрезов 7, 8 и 9, несмотря на их значительный географический разброс, формировались в сходных экологических условиях. Это нашло свое отражение в следующих общих закономерностях указанных разрезов: содержание гумуса в них убывает постепенно; с глубиной нарастает нейтральная реакция среды; с глубиной наблюдается утяжеление гранулометрического состава почв за счет увеличения содержания илистых фракций. Также постепенно возрастает с глубиной и содержание ТЕРН.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы.

Содержания ТЕРН в изученных почвах не превышают средних мировых и региональных значений (1, 2). Антропогенное воздействие в течение 40–50 лет оказало небольшое влияние на содержание и распределение ТЕРН в исследуемых почвах (черноземы Балаганского района). Распределение ТЕРН по профилю исследуемых почв отражает однотипность их генезиса и может служить диагностическим признаком для данного типа почв (серые лесные почвы Байкальского тракта). Содержание и характер распределения зависит от кислотности почвенной среды, распределения илистых фракций, водного и температурного режима почвы, связанного с топографическим положением почвы. Наблюдаемые отклонения от типичного распределения ТЕРН по профилю почвы можно соотнести с интенсивностью процессов почвообразования, в частности, с дерновым процессом (происходит накопление ТЕРН). Расстояние от источников промышленного загрязнения, в целом, не оказывает заметного влияния на содержание исследуемых соединений в почвенных горизонтах, однако отмечено, что с уменьшением расстояния наблюдается некоторое увеличение их содержания в золе растительного опада.

С.Г. Швецов, О.С. Лыков

Литература:

1. Искра А.А., Бахуров В.Г. Естественные радионуклиды в биосфере. – М.: Энергоиздат, 1981. – 124 с.
2. Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы II международной конференции. – Томск: Тандем-Арт, 2004. – 772 с.