Введение к работе
Актуальность, проблемы. По причине ограниченности запасов урана и горючих, полезных ископаемых перспективным является
' применение 23 в качестве исходного материіала для производства ядерного топлива (Bonin, Sesonske, 1983: Nuclear, 1983). Показано; что использование сплава тория с ураном в качестве ядерного горючего обеспечивает наибольший коэффициент воспроизводства топлива при наименьшем потреблении 235tj (Филиппов с соавт.; 1980) * Добыча тория и урана из руд, содержащих эти радионуклиды.» продукты их распада в значительном количестве, приводит к образованию загрязненных территорий за счет отходов добывающей и перерабатывающей промышленности.
При добыче редких и цветных металлов, производстве мине-
. ральных удобрений и проведении геологоразведочных работ в ря
де случаев возникают локальные участки повышенной естествен»
ной радиоактивности. Интенсивное использование минеральных
ресурсов приводит к увеличению концентрации естественных ра
дионуклидов в почвах и к образованию обширных антропогенных
геохимических аномалий, условия обитания в которых неблаго
приятны для человека. Значительный вклад в загрязнение окружа
ющей среды при этом вносят торий и его изотопы. Тем не менее,
основная часть сведений о поведении тория в биосфере относится
к 23, а исследования о распределении и миграции изотопов то
рия с массовыми числами 230, 228 и 227, относящихся к ураново
му, ториевому и актиноурановому рядам, крайне немногочислен
ны и носят, фрагментарный характер. Учитывая значение изотопов
тория как дозообразующих радионуклидов. и слабую изученность
iix-биогеиных циклов мигращщ, представляет интерес изучеіше
биогеохимическнх аспектов поведения изотопов тория в природ
ной среде на участках с повышенным содержанием этих радионук
лидов в почвообразующих породах к почвах. .
Цель исследования заключается в выявлении закономерностей распределения и миграции' изотопов тория трех природных радиоактивных рядов в почвенно-растительном покрове территорий с естественно повышенной радиоактивностью, расположенных в двух климатических зонах Коми АССР.
Задачи исследований., Для достижения указанной выше цепи представлялось необходимым решить следующие основные задачи:
-
Изучить распределение и миграцию изотопов тория в разных подтипах почв районов средней тайги и горной тундры.
-
Исследовать распределение ^Захъ по гранулометрическим фракциям почв и минералогический состав тонкодисперсных гра*
. tIiy-ШЯ идти....»'.! t
' .jn*'*or-:»i.f'eV'M y-'-viV і ft—1? ^"^суч
ма. К. Д.-л.-.і-I*a-! -і і ' '
нулометрических фракций,
-
Провести анализ подвижных форм, изотопов тория в исследуемых почвах.. , ...
-
Выявить роль органического *вещества почв в миграции изотопов тория.
Б. ' Определить интенсивность поступления изотопов тория в ' различные виды растений районов исследований. _
Научная новизна. Впервые проведен комплексный анализ почв территорий - с природно повышенной радиоактивностью, включающий определение содержания, состояния и поведения отдельных "изотопов тория (23. ЯЗ&Гїі, 228Th, 227Th) трех природных радиоактивных рядов наряду с определением грануло* метрического, минералогического, валового химического и физико-химического состава исследуемых почв. Методом изотопных неравновесий доказано, что при переходе из почв в растения генетически связанных-изотопов тория (^^Th и ^wr/h) для .травянистой растительности имеет место "истинное разделение" указанных изотопов, в то время как для древесных видов наряду с этим механизмом большую роль играет специфика накопления ' растительностью разных элементов (Е,а и Th). На основании данных гранулометрических и минералогических исследований почв показана Идентичность форм нахождения 232тп как в крупных,^ так и в тонкодисперсных гранулометрических фракциях, в виде обломков торий содержащих минералов, различной степени дисперсности. Впервые получен экспериментальный материал о содержании мобильных форм іізотопов тория и распределении указанных радионуклидов по различным фракциям органического вещества исследуемых почв..
Праігпіческая „значимость. Выявленные основные закономерности миграции радиологически значимых изотопов тория в поч-венно-растительном покрове районов с естественно повышенным 4>оном радиоактивности могут быть использованы при обоснова-- нни необходимости введения радиоэкологического нормирования, при установлении ПДК изотопов торня в почвах и в кормовых цепях, при планировании практических мероприятий по снижению . уровней загрязнения почв и растительности. и при расчете погло-' шенных доз для различных живых организмов..
Предложенные методы выделения изотопов тория из больших,
навесок проб почв и растений и определения форм их нахождения
в почвах могут быть использованы в научных исследованиях ив
практике учреждений, осуществляющих контроль за состоянием
окружающей среды. - '\
Тед ретическое, значение. Получен фактический материал, кото-
рый существенно расширяет представление о миграции и формах нахождения четырех а-излучагощил: изотопов тория в почвенно-рас ч тигельном покрове терріггорий с природно повышенным фоном радиоактивности.
Р/ГРУКТУРА н объем работы. Диссертация состоит из введения, Четырех глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 188 источников, и том числе 34 иностранных. Работа изложена на 198 страницах (в'том числе машинописного текста 116 стр.)» иллюстрирована 11.рисунками и 25 таблицами.
Апробация работу. Материалы диссертации обсуждены на Всесоюзном совещании "Проблема миграции тяжелых естественных радионуклидов в системе удобрения-почва-растенпе" (Москва, 1980)ДХ симпозиуме "Биологические проблемы Севера" (Сыктывкар, 1981), Всесоюзном совещашаї "Использование метода радиоактивных индикаторов в изучении загрязнении почвенно-рас-тительного покрова" (Обнинск, 1982)» Пленуме Научного Совета АН СССГ по проблемам радиоэкологии (Сыктывкар, 1983), Всесоюзном научно-координационном совещании "Итоги и перепек * тивы радиационного мониторинга в области растениеводства" (Обнинск, 1983), Второй Всесоюзної! конференции по сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, 1934).
Публикации, По результатам, изложенным в диссертации, опубликовано 13 работ.
ОБЪЕКТЫ ИМЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ " " ,
Исследования выполнены на двух участках площадью 5-10 кв. км каждый, расположенных в разных природно-климатических зонах (средняя тайга и горная тундра). Выбор участков определен повышенным уровнем гамма -излучения па их дневной поверхности, обусловленным относительно высоким естественным содержа- і нием тория и продуктов его распада в почвообразующих породах и почвах. Почвенные разрезы закладывались в различных геоморфологических условиях, отличающихся как по типу почв и характеру растительных ассоциаций, так и по уровню внешнего гам* ма-фоиа на почвенном покрове. Иа основе сопряженного исследовании физико-химического, валового и гранулометрического состава на участках, расположенных в таежной зоне выделено два типа почв; подзолистые, включающие глееподзолистые протгганно-гумусовые и глееподзолистые иллювиалъно-гумусовые, и аллю-. ' виальньге (аллювиалыто-дерновые и аллювпалъно-дерново-глеевые), В зоне тундры состояние миграции изотопов тория изучалось в . следующих подтипах почв: горные тундровые дерновые пропитан-
- —8'—
но-гумусовые, горные тундровые д^нрво-глеевьіе' іГторфяніїстсн /. глеевые. С.целью сопряженногошучения системылочва-ра'стеяие-. сбор всех растш^льных проб проводился в непосредственной :блн- :
, эости от почвенных разрезов и на них. Для изучения вонроса-р вли*; янии віщовой принадлежности растений на накопление изотопов * тория отбирались 'преимущественно те виды, которые .наиболее.: полно ртражалшуслошія.местрббитанияи являлись доминирующими в растительных ассоциациях Каждой изклиматнческихзон..
При . выполнен!^ ' диссертационной; работы применялись .как.'. общепринятые аналитические .методы.* {радиохимические, изотоп*'./ ные, агрохимотеские), так и специально разработанныеавтором. " Гранулометрический .состав' почв определяли по методу.(ГЬрбу-;-нов, 1972). Изучение минералогического состава осуществляли-' рентгендифрактометрііческіім,термоітраВїіметричесіаім ихнмичес-'. кимн методами. Физико-химические анализы почв выполнены по
. общепринятым, методам (Арлнушкина, 1962), Изотоп 2Э2ть/ определяли іальфа-спектрометрїетескнм методом и фотоколоримет* ' 'рическн'мс использованием реагента арсёназр Ш (Жуков,-1971).,.-/
'Для количественного определеіиіякаждЬго'гостотатррйя-тт-
ми был разработан метод выделения изотопов тория из больших' :
навесок почв и растений (до 20 г) (Шуктомова с соавт.,1983);.
Метод включает в себя три основных.этапа: 'разложениеи гіереве-.
денне в. раствор навейки образца;;- освобождение от мешающих .'
элементов; электролитическое осаждение изотопов тория из кисг-
лых сред.' Многократный анализ стандартных проб в интервале .
. концентраций от 10"* до 10*3 показал, что общий выход.тория,'. ^ включая стадию электроосаждения, с "надежностью **-0,95;,сое*- ' .тавляетг в среднем 82,3±10,3%. Воспроизводимость-метода, рас-", считанная по сериям 16-20 параллельных определений одних и.тех . же проб в указанном выше диапазоне концентраций и оцеиивае-- мая величиной относительной среднеквадратичной случайной погрешности (коэффициент вариации), не превышает 12%. Дальней- . шее определение отдельных изотопов" тория проводили с помощью альфа-спектро метра на полупроводниковьіх' Si (Ы)—детекто- і
pax. ' -." *' ..*.' -'' "-'..'. " '-;";
Состояния изотопов тория в почвах устанавливали экспериментально. Условия эксперимента — статические, используемые реагенты: шістиллированная вода, Ik CH3COONH4, In НСІи . Ь% №^Оз* Фракционирование органического "вещества почв проводили по методу ИВ.Тюрина, модифицированному Т.А.Плотнико-вой и .В.В.Пономаревой. Для определения изотопов тория в каждой, выделенной, фракции раствор выпаривали досуха. Остаток прокаливали для удаления органического вещества. Затем осадок "
растворяли в" 2 н НС1. Выделяли изотопы тория из раствора на ка«
..тионообменной смоле.КУ-&-С катионита изотопыторияэлюирс» --
вали 1%-ным раствором трилона Б изатем электролитически осаж-
дали на никелевые мишени для а-спектрометрического определе
ния концентраций каждого радионуклида. .'
...-- Математическуюобработку данных полевых и эксперименталь
ных исследований проводили методами вариационной статистики
, на ЭВ.М.СМ-4. Для.установления связей распределения концентра- .
ций изотопов тория с изучемымн физико-химическими характе*
\ рнетиками почв были рассчитаны коэффициенты парной корреля
ции по соответствующим программам. ,
