Радиоактивные элементы и их распространение в почве

Радиоактивность почв обусловлена естественными и искусственными изотопами. Выражается количеством распадов в единицу времени: по системе СИ – беккерель (1Бк – 1 распад/с) или кюри (1 Ки = 3,7 · 1010 Бк).

Основная часть радиоактивных почв связана с естественными радиоактивными элементами (ЕРЭ), которые подразделяются на две группы – первичные (т.е. пришедшие в почву из почвообразующей породы или с геохимическим потоком, и космогенные – попадающие в почву из атмосферы, где они возникают в результате взаимодействия космического излучения с ядрами стабильных элементов.

Все естественные радиоактивные элементы являются долгоживущими изотопами с большим периодом полураспада- 108- 1016 лет, испускают α-, β- и γ- лучи. Их делят на три группы:

1) семейство урана (238U), тория (232Th), радия (226Ra), все изотопы в этих семействах радиоактивны;

2) радиоактивные изотопы стабильных изотопов: калий (40К), рубидий (87Rb), кальций (48Са) и др. Особое значение в этой группе имеет 40К, составляющий 0,0119% общей массы калия;

3) космогенные радиоизотопы углерод-14 (14С), тритий (3Н), бериллий (7Ве, 10Ве).

В результате большого количества исследований, касающихся содержания естественных радиоактивных веществ в почве, горных породах, растениях и животных организмах, стало известно не только число естественных радиоактивных элементов, но и их распространенность в природе. Содержание радиоактивных элементов в отдельных горных породах подвержено большим колебаниям. Наибольшее распространение имеет калий. Значительные количества его содержатся в почве.

В почве естественные изотопы находятся в крайне рассеянном состоянии. Содержание естественно живущих изотопов незначительно. Содержание их зависит в основном от почвообразующих пород. Естественно живущих изотопов больше в тяжелых почвах, кроме того, их больше аккумулируется в иллювиальных и глеевых горизонтах, в почвах они находятся в прочно связанной форме. Торфяно-болотные почвы, особенно верховые торфяники, отличаются низкой радиоактивностью.

Искусственная радиоактивность обусловлена загрязнением почв радиоактивными изотопами, образовавшимися в результате термоядерных и атомных взрывов. В результате деления тяжелых ядер урана-235, 239 и плутония-239 образуется большое количество новых радиоизотопов с периодом полураспада от долей секунды до многих лет. Образующиеся радиоактивные вещества, попадая в воздушное пространство, переносятся на большие расстояния, постепенно выпадая на земную поверхность, в том числе и на почву. В результате происходит глобальное загрязнение искусственными радионуклидами. Искусственные радиоизотопы, включаясь в биологический круговорот веществ, попадают через растительную и животную пищу в организм человека, накапливаются в костях и других тканях, вызывая радиоактивное загрязнение.

На повышение радиационного фона влияют выбросы атомных электростанций, обогатительных урановых фабрик, тепловых электростанций, работающих на угле и горючих сланцах. Характерно, что при этом почти не изменяются основные свойства почвы (реакция, питательный режим и др.), но накопление радиоактивных веществ может превышать пределы биологически безопасных доз. Гигиеническое значение этой проблемы определяется также и тем, что добыча миллиардов тонн руд, содержащих делящиеся материалы, транспортировка и обогащение их, получение атомной энергии на атомных электростанциях, реакторах и пр. связаны с большим или меньшим загрязнением окружающей среды и, в частности, почвы радиоактивными веществами. Главным же и наиболее опасным источником загрязнения почвы этими веществами являются испытания атомных и термоядерных устройств.

Попадающие в почву радиоактивные элементы включаются в общий круг движения веществ в природе; в частности, они могут усваиваться и накапливаться в растениях и по биологической цепи доходить до организма человека.

Высокие дозы калия и кальция препятствуют накоплению в растениях повышенного количества радионуклидов. Подвижность стронция в почве значительно превышает подвижность других радионуклидов.

Для Республики Беларусь, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС, проблема получения продуктов питания и сельскохозяйственного и лесного сырья с содержанием радионуклидов в пределах допустимых уровней имеет особую значимость. Принято считать, что уровень радиоактивного загрязнения почв сельскохозяйственных угодий в 10- сантиметровом слое почвы менее 10-6 Ки/ м2 является безопасным.

Основные массивы загрязненных пахотных земель сосредоточены в Гомельской (58%) и Могилевской (27%) областях. В результате исследований установлено, что на кислых малогумусных почвах подвижных радионуклидов больше, чем на высокоплодородных, и повышение в почве содержания гумуса, подвижных соединений фосфора и калия, снижение кислотности уменьшают накопление радионуклидов растениями в 1,5-3 раза. Большое значение на накопление радионуклидов имеют биологические особенности растений. На этой основе были разработаны значения коэффициентов перехода радионуклидов из почвы в урожай в зависимости от гранулометрического состава почв, результатов агрохимического и радиологического обследования почв.

Содержание радиоактивных элементов в почве в несколько раз меньше, чем в литосфере; из этого можно заключить, что последняя является резервуаром, из которого в почву могут поступать естественные радиоактивные элементы. В этом отношении заслуживает особого внимания радий, так как продуктами его распада являются радон и радий А, В, С, С1, обусловливающие радиоактивность почвы и почвенного воздуха.