Веб-приложение к отчёту по проекту РФФИ №19-05-00816

Цель проекта - проверка гипотезы о закономерном характере перераспределения техногенновнесенного вещества в элементарных ландшафтно-геохимических системах (ЭЛГС), т.е в элементарной структурной ячейке латеральной миграции химических элементов, образующей систему вершина – склон – замыкающее понижение. На протяжении первого этапа проекта (2019 г.) на территории Брянской и Челябинской областей проведен первый тур полевых исследований, посвященный изучению поведения радионуклидных маркеров (¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr), фиксируемых в почвенно-растительном покрове тестовых площадок, характеризующих лесные и залежные луговые ЭЛГС, подвергшиеся загрязнению в ходе аварий в Озерске 1957, 1967 и на ЧАЭС 1986 гг.

В ходе выполнения проекта (2019-2021 гг.) на тестовых участках, расположенных в зонах радиоактивного загрязнения Брянской и Челябинской областей проведено три тура полевых и лабораторных исследований.

На восьми тестовых площадках, характеризующих лесные и луговые ЭЛГС, подвергшиеся загрязнению в ходе Кыштымской аварии 1957 г., ветрового разноса радионуклидов с поверхности оз. Карачай 1967 г. и аварии на ЧАЭС 1986 гг., выполнен значительный объем полевых измерений гамма- и бета- активности почвенно-растительного покрова по секущим профилям (ЭЛГС) и регулярной сети с шагом 0,7, 1 и 5 м (более 2000 измерений), которые сопровождались отбором ненарушенных почвенных кернов до глубины 40 см и проб доминирующих видов травянистых растений.

Отобранные образцы проанализированы на содержание 90Sr в полевой лаборатории (более 1000 измерений), 137Cs и 90Sr - в лабораторных условиях в ГЕОХИ РАН и ИЭРиЖ УрО РАН (более 1500 измерений).

Подтверждена возможность определения активности 90Sr с помощью портативного спектрометра «Колибри» для целей изучения процессов миграции вещества в загрязненных природных системах Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа, головная часть следа).

На примере исследования распределения радионуклидов цезия и стронция по 25 профилям ЭЛГС продемонстрировано наличие закономерной пространственной упорядоченности распределения РН во всех ЭЛГС в виде циклической изменчивости.

Показано, что периодичность и амплитуда цикличности распределения ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в ЭЛГС отражает как разную миграционную способность этих изотопов в одних и тех же ландшафтно-геохимических условиях, так и различие тестовых участков (по растительному покрову, уклону склона, его микрорельефу, увлажненности и антропогенной нарушенности.

Цикличность обнаружена и в распределении и активности накопления РН в растительном покрове ЭЛГС, причем на уровень аккумуляции элементов оказывает влияние видовая и экологическая принадлежность растения (влаголюбие и требовательность к богатству почв по Раменскому).

Продемонстрировано, что выявленная цикличность варьирования РН может быть удовлетворительно описана математически, а ее периодичность и амплитуда оценены количественно. Полученные результаты в теоретическом плане открывают перспективу выявления специфических особенностей структурной организации геохимических полей элементов, обладающих разной подвижностью и, соответственно, скоростью перераспределения в ЭЛГС. Дополнительное исследование распределения минеральных форм азота (нитратной и аммонийной) как геохимического конкурента 137Cs в обменных процессах подтвердило это предположение.

Полученные результаты также имеют значение для решения ряда практических задач, в частности: 1) по оптимизации схем измерений, пробоотбора и реабилитации территорий, подвергшихся загрязнению в аварийных ситуациях, 2) по оптимизации процесса внесения минеральных удобрений, сбора растительного сырья, организации импактных зон и т.д. Таким образом, все поставленные задачи в целом выполнены, а цель проекта доказательство гипотезы о закономерном характере перераспределения антропогенно внесенного вещества в элементарных ландшафтно-геохимических системах (ЭЛГС) достигнута.

Публикации по проекту

1. Korobova E., Romanov S., Baranchukov V., Berezkin V., Korotkov A., Dogadkin N. Specificity of the ¹³⁷Cs distribution in arable elementary landscape-geochemical system contaminated during the accident at the Chernobyl NPP // Applied Geochemistry, Volume 109, 2019, 104394, ISSN 0883-2927. URL: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2019.104394 (дата обращения 2020-01-11)

2. Долгушин Д.И., Коробова Е.М. Особенности распределения Cs-137 в почвенно-моховом покрове ненарушенных элементарных ландшафтно-геохимических систем // в сборнике: Биогеохимия - научная основа устойчивого развития и сохранения здоровья человека. Труды XI Международной биогеохимической школы, посвященной 120-летию со дня рождения Виктора Владиславовича Ковальского: в 2-х томах. Т.2. Тула: Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого; Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН). 2019 ISBN: 978-5-6042450-1-9. с. 140-144

3. Долгушин Д.И., Коробова Е.М. Исследование вторичной миграции радиоцезия в почвенно-моховом покрове ненарушенных сопряжённых элементарных ландшафтов полесского типа // в сборнике: VI Международная научно-практическая конференция "Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы" Т.2. Севастополь: «Цифровая полиграфия», 2019. С. 101-104 ISBN: 978-5-906384-93-5.

4. ¹³⁷Cs И ⁹⁰Sr как маркеры миграции вещества в элементарных ландшафтно-геохимических системах // в сборнике: XXII симпозиум по геохимии изотопов имени академика А.П. Виноградова (29-31 октября 2019 г.) Расширенные тезисы докладов/ ГЕОХИ РАН – М: Акварель, 2019. С. 222-229. ISBN 978-5-904787-78-3

5. Potapov, V.N., Ivanov, O.P., Luk’yanov, V.V. et al. Portable β-Spectrometer for 90Sr Activity Field-Measurements in Radioecology and Rehabilitation of Nuclear Energy Facilities. At Energy 129, 155–162 (2021). https://doi.org/10.1007/s10512-021-00728-5

6. Dolgushin, D. and Korobova, E.: New data on the character of 137Cs lateral and vertical migration in soil-litter-moss cover within undisturbed elementary landscape geochemical systems on the test site in the Chernobyl abandoned zone, Russia, EGU General Assembly 2021, online, 19–30 Apr 2021, EGU21-7691, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-7691, 2021

7. Korobova, E., Romanov, S., Bech, J.B. et al. On the ordered nature of redistribution of technogenic elements in undisturbed elementary landscape-geochemical systems of the temperate zone on the example of the Chernobyl 137Cs fallout. Environ Geochem Health (2021). https://doi.org/10.1007/s10653-021-00906-1

8. Dolgushin, D., Korobova, E., Baranchukov, V., and Dogadkin, N.: Detailed study of 137Cs distribution in soil-litter-moss cover within the undisturbed woodland test site in the Chernobyl abandoned zone, Russia, EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-339, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-339, 2019.

9. Korobova, E., Romanov, S., Tarasov, O., Baranchukov, V., Berezkin, V., Dolgushin, D., Mikhailovskaya, L., Modorov, M., and Lukyanov, V.: A study of Cs-137 and Sr-90 distribution in the soil and vegetation cover of elementary landscape-geochemical systems in the zone of the East Ural Radioactive Trace, EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-5844, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-5844, 2020.

10. Коробова Е.М., Тарасов О.В., Романов С.Л., Баранчуков В.С., Березкин В.Ю., Долгушин Д.И., Модоров М.В., Михайловская Л.Н., Лукьянов В.В. О распределении Sr-90 и Cs-137 в элементарных ландшафтно-геохимических системах восточно-уральского радиоактивного следа // в сборнике Ядерно-физические исследования и технологии в сельском хозяйстве: сборник докладов международной научно-практической конференции, Обнинск, 16–18 сентября 2020 г. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2020. - С. 175-177

11. Потапов В.Н., Иванов О.П., Лукьянов В.В., Степанов В.Е., Коробова Е.М., Михайловская Л.Н. Портативный бета-спектрометр для полевых измерений активности ⁹⁰SR в радиоэкологии и при реабилитации объектов использования атомной энергии