В почвах и материнских породах присутствует широкий набор радиоактивных элементов (радионуклидов). Они могут быть как естественного, так и антропогенного происхождения.
В связи с этим различают естественную и искусственную радиоактивность почв. Она выражается количеством ядерных распадов в единицу времени и измеряется в беккерелях (1 Бк= 1 распад/с) или единицах активности — кюри (1 Ки = 3,7- 1010 Бк).
Естественная радиоактивность
Она обусловлена двумя группами радиоактивных элементов — первичными, которые содержатся в материнских породах и вошли в состав почв, и космогенными — поступающими в почву из атмосферы, образование которых происходит при взаимодействии космического излучения с ядрами стабильных элементов.
Первичные радионуклиды представлены:
- ураном (238U, 235U),
- торием (232Th),
- радием (226Ra),
- радоном (222Rn, 220Rn),
- изотопами калия (40К),
- рубидия (8‘Rb),
- кальция (48Са),
- циркония (96Zr) и др.;
космогенные представлены:
- тритием (3Н),
- бериллием (7Ве, 1йВе) и
- углеродом (14С).
Все естественные радиоактивные изотопы, как правило, долго-живущие с периодом полураспада 108–1016 лет, испускающие альфа- и бета-частицы и гамма-лучи.
Естественная радиоактивность определяется в основном содержанием урана, тория, радия и изотопа калия.
В почвах радионуклиды находятся в очень малых количествах, в рассеянном состоянии:
- уран —3·10-6 —5,1·10-4 %;
- торий – 4·10-6–16·10-4;
- радий – 1·10-12–1,7·10-10;
- калий – 3,9·10–6 – 3,1·10–5%).
Наблюдается возрастание их концентраций в меридиональном направлении (табл. 36) от подзолистых почв к сероземам.
36. Концентрация основных естественных радиоизотопов в почвах (Тихомиров, 1988)
| Почвы | Концентрация, Бк/kг | ||
| 40К | 238U | 232Th | |
| Болотные | 110 | 8 | 8 |
| Подзолистые | 180 | 11 | 15 |
| Дерново-подзолистые | 360 | 18 | 27 |
| Серые лесные | 450 | 22 | 32 |
| Черноземы | 500 | 26 | 44 |
| Каштановые | 700 | 32 | 45 |
| Сероземы | 810 | 38 | 60 |
| Среднемировое значение для почвенного покрова | 450 | 32 | 32 |
Валовое содержание радионуклидов в почвах прежде всего зависит от материнских пород. Например, почвы, сформировавшиеся на обогащенных фосфором породах, содержат повышенные концентрации урана.
Содержание естественных радиоактивных элементов в почвах зависит также от степени изменения материнской породы в процессе почвообразования, а количественные изменения по профилю — от типа почвообразования.
Читайте также: Дерновые почвы
Оподзоливание, осолодение, лёссивирование, осолонцевание приводят к выносу естественных радионуклидов из элювиальных горизонтов в иллювиальные.
В лесостепных почвах и почвах степных областей профильная дифференциация содержания радиоэлементов совпадает с типичными профильными закономерностями изменений в них гранулометрического состава, оксидов железа и алюминия.
Искусственная радиоактивность
Она является следствием загрязнения почв радионуклидами в результате термоядерных взрывов, аварий на атомных электростанциях, внесения в почву фосфорных удобрений.
Часто содержащих изотопы урана, загрязнения почвы отходами атомной промышленности, зольными выбросами тепловых электростанций, работающих на угле и горючих сланцах, содержащих уран, радий, торий, полоний.
Всем известны трагические последствия сброшенных США атомных бомб в конце второй мировой войны на города Японии Хиросима и Нагасаки, последствия аварии на Чернобыльской АЭС в Белоруссии.
Радиоэлементы разносятся ветром, дождевыми и талыми водными потоками, расширяя зоны радиоактивных загрязнений почвенного покрова и природных вод, подвергая радиоактивному облучению живые организмы.
Ранее мы писали про Болотные почвы
Особенностью радиоактивных загрязнителей является то, что они обычно не изменяют уровень плодородия почв, но накапливаются в урожае. Поэтому на продукты питания для человека и корма для животных установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) радионуклидов.
В почвах более тяжелых и гумусированных антропогенные радионуклиды активнее и надолго закрепляются в верхнем гумусовом горизонте. В почвах же легких они могут мигрировать в течение 10-15 лет на глубину 40-50 см.
В экологическом отношении особенно опасны долгоживущие антропогенные радионуклиды: 90Sr, l06Ru, 129J, 137Cs, 144Ce, 226Ra, 232Th, 238U, 239Pu. У стронция-90 период полураспада 28 лет, у цезия-137 – 33 года, а у некоторых других долго живущих радионуклидов он составляет сотни лет.
Ещё по теме: Сероземы
Цезий и стронций наиболее активно вовлекаются в биологический круговорот веществ благодаря тому, что цезий является аналогом калия, а стронций – кальция.
Основное количество стронция и цезия, поступившее в растения, накапливается в их надземной массе, а остальных радионуклидов – в корнях.
В урожае сельскохозяйственных культур содержание стронция можно уменьшить в 4-5 раз, применяя органические и минеральные удобрения, а на кислых почвах – известь. Стронций-90 задерживается в организме человека и животных гораздо дольше, чем цезий-137.
Контрольные вопросы и задания
- Что такое естественная радиоактивность почв, чем она вызывается?
- Чем вызывается искусственная радиоактивность?
- Охарактеризуйте агрономическое и экологическое значение радиоактивности почв.
