Эколого-токсикологическая оценка почвенно-растительного покрова некосимой части участка «Стрелецкая степь» Центрально-Черноземного заповедника им. В.В. Алехина

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Определено содержание ряда тяжелых металлов (ТМ) и радионуклидов в типичном черноземе. Рассчитаны значения кларков концентрации, индексов геоаккумуляции ТМ (As, Cd, Co, Cs, Cu, Pb, Sr, Zn), естественных радионуклидов (232Th, 238U) и калия, а также индексов загрязнения почвы отдельными ТМ. Показано, что повышенные значения педогеохимического фона по сравнению с кларковыми значениями в литосфере наблюдаются только в отношении Cd и As. В то же время для исследованных элементов (As, Cd, Cu, Pb, Zn) можно утверждать об отсутствии загрязнения ими почвы. Определено содержание радионуклидов (40K, 137Cs, 232Th, 238U), ТМ и калия в различных видах естественной степной растительности. На основании коэффициентов накопления радионуклидов и ТМ растениями оценена степень их биофильности. Рассчитаны значения коэффициентов перехода 137Cs и 40K из почвы в растения, проведен сравнительный анализ биологической доступности цезия и калия при корневом поглощении. Изучено вертикальное распределение радионуклидов 137Cs и 40K в корнеобитаемом слое почвы 0–20 см. Установлено, что 40K равномерно распределен в корнеобитаемом слое почвы, в то время как особенностью вертикального распределения 137Cs по профилю является смещение максимума содержания радионуклида с глубины 0–5 до 5–10 см. На основании полученных данных рассчитано значение миграционного коэффициента 137Cs, учитывающего конвективную и диффузионную составляющие процесса транслокации радионуклида в типичном черноземе.

Об авторах

В. С. Анисимов

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: vsanisimov@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8493-3104
Россия, Обнинск

С. В. Фесенко

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

Г. П. Глазунов

Центрально-Черноземный государственный природный биосферный заповедник имени профессора В.В. Алехина

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Заповедный

Л. Н. Анисимова

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

А. И. Санжаров

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

С. В. Коровин

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

Д. В. Крыленкин

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

Ю. Н. Корнеев

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

Н. В. Новикова

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

М. В. Мезина

Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vsanisimov@list.ru
Россия, Обнинск

Д. А. Желтов

Институт ядерной физики

Email: vsanisimov@list.ru
Казахстан, Алматы

Список литературы

  1. Алексахин Р.М. Итоги преодоления последствий Чернобыльской катастрофы в агросфере // Агрохимический вестник. 2006. № 2. С. 2–5.
  2. Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др. Сельскохозяйственная радиоэкология. М.: Экология, 1992. 400 с.
  3. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в агроландшафте. СПБ.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2008. 216 с.
  4. Анисимов В.С., Кузнецов В.К., Санжаров А.И. Вертикальная миграция 137 Cs Чернобыльских выпадений в различных ландшафтах // Радиационная биология. Радиоэкология. 2021. Т. 61. № 3. С. 286–300. https://doi.org/10.31857/S0869803121030036
  5. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси (АСПА Россия–Беларусь) / Под ред. Израэля Ю.А., Богдевича И.М. М.–Минск: Фонд “Инфосфера” НИА-Природа? 2009. 140 с.
  6. Афанасьева Е.А. Черноземы Средне-Русской возвышенности. М.: Наука, 1966. 224 с.
  7. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
  8. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1980. 520 с.
  9. Васильева И.Е., Шабанова Е.В., Ступакова Г.А., Канева Е.В., Шакирова А.А., Игнатьева Е.Э. Стандартные образцы почв для исследований в агрохимии и геохимии: назначение, сходство и отличие // Плодородие. 2023. № 2. С. 47–55. https://doi.org/10.25680/S19948603.2023.131.11
  10. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
  11. Головатый С.Е. Тяжелые металлы в агроэкосистемах. Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии, 2002. 239 с.
  12. Дайнеко Е.К., Оликова Е.С. Почвы // Центрально-Черноземный государственный заповедник. Курск, 1995. Вып. 14. С. 11–20.
  13. Дайнеко Е.К. Структура почвенного покрова Центрально-Черноземного заповедника имени В. В. Алехина и его окрестностей // Химия, генезис и картография почв. М., 1968. С. 165–174.
  14. Добровольский В.В. Геохимическое землеведение. М.: Владос, 2008. 206 с.
  15. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
  16. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва – растение. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2012. 220 с.
  17. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 221 с.
  18. Константинов И.Е., Федоров Г.А., Скотникова О.Г. Накопление цезия-137 в почвах Советского Союза в 1960–1966 гг. // Радиобиология. 1971. № 13. С. 13–16.
  19. Кузнецов В.К., Калашников К.Г., Грунская В.П., Санжарова Н.И. Горизонтальная и вертикальная миграция 137 Cs в склоновых ландшафтах // Радиобиология. Радиоэкология. 2009. № 3. C. 282–290.
  20. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: Росинформагротех, 2003. 240 с.
  21. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 100 с.
  22. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 762 с.
  23. Практикум по агрохимии / Под ред. Минеева В.Г. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 689 с.
  24. Обухов А.И., Плеханова И.О. Атомно-абсорбционный анализ в почвенно-биологических исследованиях. М.: Изд-во МГУ, 1991.184 с.
  25. Протасова Н.А., Горбунова Н.С., Беляев А.Б. Биогеохимия микроэлементов в обыкновенных черноземах Воронежской области // Вестник ВГУ. Сер. Химия. Биология. Фармация. 2015. № 4. С. 100–106.
  26. Протасова Н.А., Щербаков А.П. Особенности формирования микроэлементного состава зональных почв центрального Черноземья // Почвоведение. 2004. № 1. С. 50–59
  27. Санжарова Н.И., Котик В.А., Архипов А.Н., Соколик Г.А., Иванов Ю.А., Фесенко С.В., Левчук С.Е. Количественные параметры вертикальной миграции радионуклидов в почвах на лугах различных типов // Радиационная биология. Радиоэкология. 1996. Т. 36. № 4. С. 488–497.
  28. Силантьев А.Н., Шкуратова И.Г. Обнаружение промышленных загрязнений почвы и атмосферных выпадений на фоне глобального загрязнения. Л.: Гидрометеоиздат.1983. 136 с.
  29. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Тула: Гриф и К. 2005. 336 с.
  30. Стрелецкий участок Центрально-Черноземного заповедника: Полевой путеводитель / Под ред. Власова А.А. и др. Курск, 2014. 105 с.
  31. Ступакова Г.А., Панкратова К.Г., Игнатьева Е.Э., Щелоков В.И., Щиплецова Т.И., Митрофанов Д.К. Проблемы разработки стандартных образцов почвы, загрязненных тяжелыми металлами // Плодородие. 2017. № 6. С. 41-43.
  32. Центрально-Черноземный государственный природный биосферный заповедник имени профессора В.В. Алехина / Под ред. Власова А.А. др. Курск: Мечта, 2016. 320 с.
  33. Bunzl K., Schimmack W., Krouglov S.V., Alexakhin R.M. Changes with time in the migration of radiocesium in the soil, as observed near Chernobyl and in Germany, 1986–1994 // Sci. Tot. Environ. 1995. V. 175. P. 49–56.
  34. Council of the European Union. Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the Quality of Water Intended for Human Consumption. Official Journal of the European Communities L 330. Office for Official Publications of the European Communities. Luxembourg, 1998.
  35. Dercon G., Lee Zhi Yi. A., Fesenko S., Heng L. Sampling of agricultural soils and plants for radioactivity analysis // Joint FAO/IAEA Centre of Nuclear Techniques in Food and Agriculture. Vienna., 2022. https://doi.org/10.4060/cb9304en
  36. ENDF Radioactive Decay Data /MF8.MT457/ IAEA-NDS. 2020-2022.ver.2022-08-29. https://www-nds.iaea.org/exfor/servlet/E4sShowDecayData?db=e4&op=showDecayData&req=6284&Sect=8933000.914608 4.14656612&plus=3 (accessed on 18 June 2023).
  37. Environmental Protection Agency. Method 3052. SW-846. 1996
  38. Guidelines for Drinking-water Quality. Third Edition Incorporating the First and Second Addenda. V. 1 Recommendations. World Health Organization. Geneva, 2008. 515 p.
  39. IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria.
  40. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. London: CRC Press, 2011. 505 p.
  41. Liu H., Zhang Y., Zhou X. et al. Source identification and spatial distribution of heavy metals in tobacco-growing soils in Shandong province of China with multivariate and geostatistical analysis // Environ. Sci. Pollut. Res. 2017. 24. Р. 5964–5975. https://doi.org/10.1007/s11356-016-8229-1
  42. Pandey R. Mineral Nutrition of Plants // Plant Biology and Biotechnology. V. I. Plant Diversity. Organization. Function and Improvement. Springer, 2015. P. 499–538.
  43. Prichard E., Barwick V. Quality assurance in analytical chemistry. England: John Wiley Sons Ltd., 2007. 293 p. https://doi.org/10.1002/9780470517772
  44. Sanzharova N.I., Fesenko S.V., Alexakhin R.M., Anisimov V.S., Kuznetsov V.K., Chernyayeva L.G. Changes in the forms of 137 Cs and its availability for plants as dependent on properties of fallout after the Chernobyl nuclear power plant accident // Sci. Total Environ. 1994. V. 154. P. 9–22. https://doi.org/10.1016/0048-9697(94)90609-2.
  45. Sokolik G.A., Ovsiannikova S.V., Voinikava K.V., Ivanova T.G., Papenia M.V. Biological availability of 238 U. 234 U and 226 Ra for wild berries and meadow grasses in natural ecosystems of Belarus // J. Environ. Radioact. 2014. V. 127. P. 155–162.
  46. Štrbac S., Stojić N., Lončar B. et al. Heavy metal concentrations in the soil near illegal landfills in the vicinity of agricultural areas—artificial neural network approach // J. Soils Sediments. 2023. https://doi.org/10.1007/s11368-023-03637-1
  47. Technical reports series #488 / Eds. Carvalho F.P. et al. The environmental behavior of uranium. IAEA. Vienna, 2023.
  48. World Health Organization. Uranium in Drinking-water: Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality. WHO. Geneva, 2012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Рентген-дифрактограммы образцов илистой фракции, извлеченной из типичного чернозема, подготовленных для минералогического анализа по методу Корнблюма (образцы: исходный – Mg-насыщенный, обработанный глицерином, прокаленные при 350 и 500°C)

Скачать (418KB)
3. Рис. 2. Проверка модели вертикальной миграции 137Cs в почвах участка “Стрелецкая степь” Центрально-Черноземного заповедника им. В.В. Алехина

Скачать (574KB)
4. Рис. 3. Прогноз вертикального распределения 137Cs в почвах полигона “Стрелецкая степь” Центрально-Черноземного заповедника им. В.В. Алехина

Скачать (198KB)

© Российская академия наук, 2024