Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Экология

Диссертационная работа:

Кайрамбаев Самат Капашевич. Миграция радионуклидов в системе "почва - растение" на территории бывшего Семипалатинского испытательного полигона : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.16, 03.00.27.- Курчатов, 2006.- 133 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-3/675

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11

1.1 ПЕРЕНОС РАДИОНУКЛИДОВ ИЗ АТМОСФЕРЫ НА ПОЧВУ И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ 12

1.2 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ и МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ 18

1.3 ВЕРТИКАЛЬНАЯ МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ 36

1.4 ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ МИГРАЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ 39

1.5 ПОСТУПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ИЗ ПОЧВЫ В РАСТЕНИЯ 40

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 66

2.1 ВЫБОР ТЕРРИТОРИИ И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 66

2.2 МЕТОДИКА ОТБОРА И ПОДГОТОВКИ ПРОБ

2.2.1 Методика отбора и подготовки проб почвы 72

2.2.2 Методика отбора и подготовки проб растений 73

2.3 МЕТОДИКА И АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПЛОЩАДОК 76

2.3.1 Методика измерения мощности экспозиционной дозы (МЭД) 76

2.3.2 Методика измерения плотности поверхностного загрязнения а и р-излучателями 77

2.3.3 Спектрометрические и радиохимические методы анализа 78

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 81

3.1 ОПИСАНИЕ ПАСТБИЩНЫХ УГОДИЙ И РАДИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА 81

3.1.1 Природно-климатические условия, типы и структура почв изучаемого региона, ландшафтные условия 82

3.1.2 Флористическая характеристика пастбищных угодий 86

3.1.3 Радиологическая обстановка пастбищных участков 95

3.1.4 Содержание и распределение радионуклидов в почве и растительности,... 99

3.2 ОЦЕНКА МИГРАЦИИ ДОЛГОЖИВУЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ В ЦЕПИ «ПОЧВА РАСТЕНИЕ» 105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ш

ВЫВОДЫ 117

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .1  

Введение к работе:

В мире существует множество мест, подвергающихся воздействию остаточной радиоактивности. Частично эта радиоактивность является результатом деятельности человека, осуществлявшейся в прошлом в мирных целях, частично — результатом военной деятельности и состоит из радиоактивных отходов испытаний ядерного оружия. Испытывая беспокойство о состоянии окружающей среды, участвуя в движении нераспространения военного ядерного потенциала, многие страны обратили свое внимание на обследование и, при необходимости, восстановление районов, подвергающихся воздействию остаточной радиоактивности [52, 53, 54, 93].

Во времена «холодной войны» Центрально-Азиатский регион обеспечивал Советскую программу ядерных вооружений по добыче урановых руд и производству военных материалов для наземных и подземных испытаний. Особенно показательным примером является Казахстан. Небольшая плотность населения, наличие обширных районов, не пригодных для интенсивного земледелия, значительные запасы минерального сырья, сделали Казахстан регионом, удобным для разработки и отработки военных технологий и вооружений.

Около 70 % всех ядерных испытаний бывшего СССР, проведено на территории Казахстана с 1949 по 1989 годы [105]. Большая часть из них, включая 113 воздушных и наземных взрывов, была проведена на Семипалатинском полигоне (СИП) [7]. Здесь проводились испытания первой в СССР атомной (1949г.) и первой в мире водородной (1953 г.) бомб.

Ядерные испытания, проводившиеся на СИП в период с 1949 по 1989 г. создали весьма сложную радиационную обстановку на полигоне, которая эволюционирует во времени. По оценкам специалистов, в результате проведенных ядерных взрывов в окружающую среду внедрено цезия-137 примерно 9x1016 Бк [92]. Это важно учесть, потому что в настоящее время проявляются вторичные эффекты загрязнения территории, связанные с аккумуляцией продуктов деления при подземных ядерных взрывах, особенно в горном массиве Дегелен, и их выносом на дневную поверхность талыми и ливневыми водами. Поэтому при оценке экологических последствий ядерных испытаний необходимо принимать в расчет все количество радиоактивных веществ, сосредоточенных на поверхности и под землей [9,46, 47].

Имеется достаточно данных, позволяющих сделать вывод о том, что на большей части территории полигона уровень остаточной радиоактивности низок или же вообще отсутствует [92, 105].

Тем не менее, исключениями из данного правила являются районы Опытного поля и озера Балапан, где уровень загрязнения довольно высок. Наиболее загрязненной является территория испытательной зоны Опытное поле, где находятся эпицентры наземных и атмосферных ядерных взрывов [58].

Участки с высоким уровнем гамма-фона на Опытном поле занимают незначительную площадь. Зона загрязнения цезием-137 плотностью 5 Ки/км и выше занимает площадь 10-12 км , что составляет 3 % от общей площади испытательной зоны Опытного поля. Распределение активности внутри этих участков также неравномерно, плотность загрязнения возрастает от периферии к центру до 15-20 Ки/км2 и выше. На границах этих зон уровни загрязнения снижаются до 2-3 Ки/км2, а в области значений от 1 до 2 Ки/км2 простираются за пределы Опытного поля в южном и юго-восточном направлении [57].

В восточной части полигона выделяется участок интенсивного локального загрязнения у искусственного Атомного озера, образованного экскавационным ядерным взрывом 15 января 1965 года, площадью 1 х 8 км . Максимальная плотность загрязнения 100 Ки/км. Уже в полукилометре от границы "пятна" плотность загрязнения падает до фоновых значений (0,15 Ки/км2). Исключение составляет северо-восточная часть, в направлении которой наблюдается след с плотностью загрязнения от 0,2 до 0,3 Ки/км2 [137]. Радиационная обстановка на полигоне эволюционирует со временем. Исследования радиационной обстановки на полигоне показали, что на отдельных участках стали проявляться эффекты вторичного загрязнения [137]. Сюда можно отнести: миграцию радионуклидов подземными водами, вынос радиоактивности на земную поверхность талыми и ливневыми водами, ветровой перенос, миграцию радионуклидов по пищевой цепочке. Эти явления вызывают крайнюю озабоченность, поскольку в настоящее время доступ на территорию СИП открыт, и некоторое заселение полигона уже началось. На территории полигона ведется промышленная добыча угля, поваренной соли, производится выпас скота и заготовка кормов, начата разведка полезных ископаемых.

Эксперты МАГАТЭ [194] определили, что лица, ежедневно посещающие Опытное поле или озеро Балапан, получают годовую дозу порядка ЮмЗв, обусловленную преимущественно внешним облучением. Если в будущем произойдет заселение районов Опытного поля и озера Балапан с целью постоянного проживания, то годовое облучение населения составит, по скромным подсчетам, порядка 100 мЗв/год. Эта годовая доза выше уровня действия, при котором вмешательство следует осуществлять при любых обстоятельствах.

Решение проблем, связанных с реабилитацией территории бывшего ядерного полигона, приводит к необходимости научной разработки и практической реализации методов и путей, обеспечивающих оценку степени влиянии радиоактивных загрязнений почвенно-растительного покрова на живые организмы.

Научной основой обоснования природоохранных мероприятий и выработки предложений о возможной передаче земель бывшего СИП в хозяйственное пользование являются закономерности миграции радионуклидов, их распределения в системе «почва-растение». Известно, что миграция радионуклидов в почве и в звене цепи «почва-растение» зависит от типа почвы и вида растений. Исследование особенностей перехода радионуклидов из почвы в естественную травяную растительность имеет особую значимость в изучении характера радиоактивного загрязнения почвенно-растительного покрова на территории бывшего СИП, что не вызывает сомнений в актуальности этой работы.

Создавшаяся радиационная ситуация и необходимость принятия конкретных мер по охране здоровья населения определили цели и задачи исследований диссертационной работы.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлась оценка миграции радионуклидов в системе «почва-растение» на примере отдельных участков Семипалатинского испытательного полигона.

Для достижения поставленной цели исследований были определены следующие задачи:

1. Провести радиоэкологические исследования на выбранных участках Семипалатинского испытательного полигона, как в полевых, так и лабораторных условиях по отобранным образцам проб почв, растительности.

2. Определить агрохимические показатели и физико-химические свойства почв на выбранных участках.

3. Изучить флористические характеристики сельскохозяйственных угодий. Определить доминирующие виды растений.

4. Определить содержание радионуклидов 137Cs, 90Sr, 239Pu в пробах почвы и растений.

5. Рассчитать коэффициенты перехода и накопления радионуклидов в системе «почва-растение».

6. Оценить радиоэкологическую ситуацию и разработать рекомендации по её улучшению. Научная новизна

Впервые проведены комплексные исследования радиоэкологической обстановки на отдельных пастбищных участках территории бывшего Семипалатинского испытательного полигона. Установлено содержание радионуклидов в разных почвенных горизонтах. Выявлено, что цезий и плутоний, в основном, сосредоточены в верхних слоях почвы. Наибольшее содержание стронция выявлено в нижнем горизонте почвы. Проанализированы природно-климатические условия районов СИП с точки зрения миграции радионуклидов. Показано, что при ветровой эрозии, особенно в районах, где происходят пыльные бури, наблюдается вторичное загрязнение территории радиоактивными веществами. По результатам изучения флористической характеристики пастбищных угодий выявлено, что корневая система доминирующих растений сосредоточена в почвенном слое с основным содержанием радионуклидов. Впервые определены коэффициенты накопления и перехода радионуклидов в системе «почва -растение» для разных типов почв полигона.

Практическая значимость работы

Результаты исследований целесообразно использовать для разработки рекомендаций по использованию земель бывшего полигона в хозяйственной деятельности и разработки агрохимических мероприятий.

Для снижения присутствия радионуклидов в сельскохозяйственной продукции на территории бывшего Семипалатинского испытательного полигона необходимо проводить постоянный радиоэкологический мониторинг.

Использование полученных теоретических и экспериментальных данных по миграции радионуклидов позволит моделировать радиационную ситуацию на бывшем Семипалатинском испытательном полигоне.

Результаты исследований использованы при проведении лекционных и практических занятий для студентов-экологов, радиобиологов. Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты радиоэкологического обследования поведения долгоживущих радионуклидов в почве и растениях на территории Семипалатинского испытательного полигона показало, что радионуклиды сосредоточены в корнеобитаемом слое почвы, что обуславливает их интенсивное поступление в травяную растительность, служащую кормом для сельскохозяйственных животных.

2. Миграция радионуклидов по цепи почва- растение зависит от типа и агрохимических свойств почвы, физико-химических свойств радионуклидов, их биологической доступности. Горизонтальная миграция радионуклидов происходит под действием ветровой эрозии и стока поверхностных вод.

3. Коэффициенты накопления и перехода радионуклидов в системе «почва- растение» свидетельствуют о прямой корреляционной зависимости между концентрацией радионуклидов в растениях и количеством их обменных форм в почвах.

Апробация работы и реализация результатов исследований Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на I Международной научно-практической конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующей радиации» (г.Томск, 2000г.), на Международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (г.Алматы, 2001г.), на II конференции-конкурсе НИОКР молодых ученых и специалистов НЯЦ РК (г. Алматы ИЯФ НЯЦ РК, 2002г.), на II Евразийской Международной конференции «Ядерная наука и ее применение» (г.Алматы, 2002г.), на I городской конференции, посвященной Всемирному Дню охраны окружающей среды «Экологическая ситуация в регионе Курчатова» (г. Курчатов, 2002г.), на II и III Международных научно-практических конференциях «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (г. Семипалатинск, в 2002г. и 2004гг.), на V международной биогеохимической школы "Актуальные проблемы геохимической экологии" (г. Семипалатинск, 2005 г.). 

Результаты работы докладывались на заседаниях Научно-Технического Совета РГП НЯЦ РК. По материалам диссертации опубликованы в открытой печати 12 работ.

Личный вклад диссертанта в разработку научных результатов, выносимых на защиту

Автором диссертационной работы выполнены полевые работы по отбору проб окружающей среды (почва, растительность, вода), проведены полевые радиометрические и дозиметрические измерения при отборе проб, определены с помощью навигационных приборов географические координаты мест отбора проб, подготовлены к спектрометрическим и радиохимическим анализам исследуемые пробы, проведены спектрометрические измерения проб, произведены расчеты коэффициенты накопления и перехода радионуклидов в цепи «почва-растение», сформулированы основные положения и выводы. Работа выполнена в 1997-2000 гг. и является частью комплексных исследований проведенных Отделом радиобиологических исследований ИРБЭ НЯЦ РК в рамках проекта К-054 Международного научно-технического центра по теме «Экологические пути миграции радионуклидов на Семипалатинском испытательном полигоне».

Автор выражает искреннюю признательность научным руководителям д.б.н., профессору М.С. Панину и к.ф-м.н., доценту М.К. Мукушевой, а также к.б.н. Б.К. Карабалину за ценные советы, всестороннюю помощь, внимание и поддержку при проведении исследовательской работы.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания объектов, материалов и методов исследований, изложения результатов проведенных исследований, заключения, выводов и списка использованных источников, включающего 202 наименований, в том числе иностранных - 29 Материалы диссертации изложены на 133 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками, 8 таблицами.  

Подобные работы
Замана Светлана Павловна
Эколого-биогеохимические принципы оценки и коррекции элементного состава системы почва - растения - животные
Бокова Татьяна Ивановна
Закономерности детоксикации антропогенных загрязнителей (тяжелых металлов) в системе почва - растение - животное - продукт питания человека
Спринчак Дмитрий Викторович
Детоксикация тяжелых металлов (свинца и кадмия) в системе "почва - растение - животное"
Коренькова Екатерина Анатольевна
Экологическая оценка роли продуктов техногенеза в системе почва-растение
Ткаченко Ольга Анатольевна
Влияние различных видов вермикомпоста на поведение цезия-137 и тяжелых металлов в системе почва-растение
Шаранова Екатерина Вячеславовна
Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов (меди и свинца) в системе почва-растение
Пильгук Олег Николаевич
Экологическая оценка состояния кадмия в системе "почва-растение" в условиях Семипалатинского Прииртышья
Дьяконова Ольга Владимировна
Тяжелые металлы и минеральные формы азота в системе почва-растение
Ноздрина Светлана Ивановна
Экологическая эффективность применения осадка сточных вод и цеолитовых туфов в системе почва-растения (В условиях черноземных почв Орловской области)
Джамбетова Петимат Махмудовна
Исследование эколого-генетического влияния загрязнения почв нефтепродуктами на природные популяции растений и тест-системы

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net