Радиоэкологические исследования почв в районе разработки месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова (Архангельская область)

Аннотация

Цель исследования. На основе новых данных провести анализ радиоактивности почв в районе разработки месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова (Архангельская область).

Место и время проведения. Полевые исследования проведены летом 2018 года в районе разработки месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова (Архангельская область).

Методология.  Для выполнения поставленной задачи заложили 10 почвенных разрезов, из которых отобрали 69 почвенных образцов. В полевых условиях проведено описание морфологических свойств почв по генетическим горизонтам. В лабораторных условиях пробы почв высушивали в сушильном шкафу при температуре 105° С до постоянной массы. После взвешивания пробы помещали в сосуд Маринелли для измерения удельной активности изотопов (цезия (¹³⁷Cs), калия (⁴⁰К), радия (²²⁶Ra) и тория (²³²Th)) методом гамма-спектрометрии. Регистрацию гамма-излучений от счетного образца почв, а также обработку спектров проводили с использованием программно-аппаратурного комплекса «Прогресс-гамма» ФВКМ.412131.002-03. Калибровку гамма-спектрометра по энергии для контроля за сохранностью параметров установки проводили после каждого измерения с использованием комбинированного контрольного источника ОИСН-137-1 в сосуде Маринелли объемом 1 литр. Минимальное время экспонирования счетного образца составляло 3600 секунд. Однако в зависимости от активности пробы время экспонирования в отдельных образцах со слабой активностью увеличивали.

Основные результаты. В результате полевых исследований установлено, что в данном районе преобладают характерные для северной тайги почвы из отдела альфегумусовых (подзолы, Podzols). Максимальная активность ¹³⁷Cs сосредоточена в подстилочно-торфяном (от 11,4 до 71,8 Бк/кг) и гумусовом (от 26,7 до 105 Бк/кг) горизонтах. В подзолистом и альфегумовом горизонтах происходит резкое снижение активности, достигающее в почвообразующей породе предельно измеряемых величин – от 2 до 3 Бк/кг. Общая тенденция накопления естественных изотопов ⁴⁰К, ²²⁶Ra и ²³²Th в почвенных горизонтах в зависимости от типа и подтипа почвы выражена слабо. В ряде почвенных разрезов выявили увеличение активности естественных радионуклидов с глубиной: в основном это характерно для ⁴⁰К, где его активность изменялась от 82,6 до 652 Бк/кг. Активность ²²⁶Ra и ²³²Th в почвенных профилях изменялась в пределах от 2,4 до 47,2 Бк/кг и от 2,9 до 40,6 Бк/кг, соответственно. Это связано с тем, что торий прочно сорбируется почвой, поэтому миграция его по почвенному профилю выражена слабо. Он осаждается в почвах в виде гидроксидов. Больше обогащены радием суглинистые и глинистые почвы, а песчаные почвы, напротив, бедны этим радионуклидом. Количество радиоактивных элементов, содержащихся в почве, в значительной мере определяется концентрацией изотопов в подстилающих горных породах.

Заключение. Пики повышения концентрации в альфегумусовых горизонтах (BF, BFg) связаны с увеличением содержания глинистой фракции, гидроксидов Fe, Al, повышающих сорбционную способность почв. Подстилочно-торфяный и гумусовый горизонт выступают в роли биогеохимического барьера, который удерживает радиоактивные элементы в почве на длительное время. Ввиду высокой фильтрационной способности подзолов нижележащие горизонты не являются надежными барьерами. ¹³⁷Cs и другие радиоизотопы могут связываться с гумусовыми веществами, оксидами и гидроксидами железа и алюминия, образовывать гумусово-железистые комплексы, осаждаться в почвенных новообразованиях, например, входить в минеральный состав ортштейнов. Более хаотичный характер распределения естественных радиоизотопов ⁴⁰К, ²²⁶Ra и ²³²Th в большей степени связан с составом почвообразующих и подстилающих пород. Подвижность и накопление радионуклидов по профилю зависят от гранулометрического состава, содержания органического вещества, полуторных оксидов, минералогического состава, а также от температурного и водного режимов почв.