Ученые Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) им. В. И. Вернадского РАН, совместно с ВНИИРАЭ РАН, изучили вертикальную миграции радиоцезия чернобыльского происхождения на торфяно-болотных почвах Новозыбковского района Брянской области РФ.

Показано, что через значительно время после аварии на Чернобыльской АЭС часть выпавшего радиоцезия всё ещё находится в верхних корнеобитаемых слоях почв, и что для их ускоренного очищения следует проводить агромелиоративные мероприятия, направленные на усиление минерализации органического азота. Результаты опубликованы в Environmental Geochemistry and Health. 

При эксплуатации объектов атомной энергетики всегда существует риск техногенных аварий, приводящих к неконтролируемому выбросу радиоактивных веществ. Радиоактивные вещества, попадающие в окружающую среду, включаются в биогеохимические процессы в почве и попадают в пищевую цепь человека.

Опыт ликвидации последствий Чернобыльской аварии (1986 г.) показал, что загрязнение радиоцезием (¹³⁷Сs) органических почв является долгосрочной проблемой, поскольку этот радионуклид обладает высокой подвижностью в почвах такого типа. Обычно луга, расположенные на загрязненных торфяных почвах, интенсивно используются для выпаса скота, что приводит к загрязнению продуктов животноводства.

Для разработки эффективных методов ликвидации последствий загрязнения пастбищных лугов, расположенных на торфяно-болотных почвах, необходимы теоретические знания о ключевых свойствах почв, влияющих на миграцию радионуклида.

Ученые провели исследование по изучению вертикальной миграции радиоцезия чернобыльского происхождения на торфяно-болотных почвах Новозыбковского района Брянской области РФ. Проведенное исследование показало, что через 15 лет после аварии все еще значительная часть выпавшего радиоцезия находится в верхних корнеобитаемых слоях почв (Рис. 2).

К настоящему времени общепризнано, что повышенное закрепление радиоцезия в почвах определяется наличием в них глинистых минералов типа гидрослюд, которые, присутствуя даже в небольших количествах, оказывают сильное влияние на сорбционные свойства почв. Конкурирующими катионами за сорбционные места на глинистых минералах являются однозарядные ионы, имеющие близкие радиусы: цезий (Cs⁺) , калий (К⁺) и аммоний (NH₄⁺).

Отличительной особенностью болотных почв является избыточная влажность, которая оказывает значительное влияние на круговорот азота в болотной среде через воздействие на структуру микробного сообщества. Нитрификация и аммонификация являются процессами, управляемыми микроорганизмами. Микроорганизмы разлагают органическое вещество почвы, превращая органический N в аммиак и аммиак в NO₃^- , но аммонификация протекает быстрее, чем нитрификация, что приводит к увеличению концентрации аммония.

Химический анализ показал, что для радиоцезия основным конкурирующим ионом за сорбционные центры в изученных торфяно-болотных почвах является NH₄⁺, так как, в среднем, его концентрация в почвенном растворе существенно превышала концентрацию К⁺. Значительные количества аммония эффективно мобилизуют радиоцезий с сорбционных центров глинистых минералов почв, усиливая его вертикальную миграцию. Исследование показало, что скорость вертикальной миграции радиоцезия из верхних слоев почв прямо пропорциональна концентрации аммония в почвенном растворе.

Известно, что минерализация зависит от следующих факторов:

1) влажности (микроорганизмы проявляют большую активность во влажной почве);

2) рН (в кислой среде скорость разложения органического вещества и выделения минерального азота уменьшается);

3) аэрации (в анаэробных условиях активность микроорганизмов снижается).

Таким образом, при проведении защитных мероприятий, направленных на очищение корнеобитаемого слоя торфяных болотных почв, представляется целесообразным проведение следующих агромелиоративных мероприятий:

1) увлажнение сухих торфяников;

2) известкование почв с низким значением рН;

3) внесение азотных удобрений в виде солей аммония;

4) внесение ингибиторов нитрификации.

Рис. 2. Вертикальное распределение активности ¹³⁷Cs в профиле торфяно-болотных почв. Места отбора рядом с населенными пунктами: Бабаки (1), Старый Вышков (2), Старые Бобовичи (3), Батуровка (4) Новозыбковского района Брянской области.

Источник: ГЕОХИ РАН