Диссертация: Геохимические барьеры краевой зоны болота Белорусского Полесья и концентрация на них Cs-137

Актуальность исследования. Изучение миграции радионуклидов приобрело исключительную актуальность в связи с проблемой радиоактивного загрязнения биосферы. Даже незначительные концентрации техногенных радионуклидов создают огромную радиационную нагрузку на все живое. Это то, что В.И. Вернадский охарактеризовал как огромные эффекты ничтожных масс.
После Чернобыльской аварии были сформированы ореолы, различающиеся по концентрации и физико-химическим формам радиоактивных выпадений. “Геоэкологическая ситуация на земной поверхности зависит не только от особенностей источника загрязнения..., но и от ландшафтно-геохимических условий территории - особенностей миграции элементов загрязнителей и их концентрирования на геохимических барьерах” (Перельман и др., 1997, с.137). По мере вовлечения в процессы биологического круговорота (БИКа) радионуклиды перераспределяются в соответствии с пространственной дифференциацией ландшафтов. Формируются области выноса, транзита и аккумуляции. Особый интерес представляют области аккумуляции радионуклидов, локализующие радиоактивное загрязнение.
Значительная часть территории Беларуси, подвергшейся радиоактивному загрязнению, относится к полесскому типу ландшафтов. Их структурной особенностью является высокая доля болотных комплексов. Этим обусловлено широкое распространение в Полесье краевых зон болот, обнаруживающих свойства геохимических барьеров.
Цель и задачи исследования. Цель работы - исследование типичного для Полесья сопряжения элементарных ландшафтов в зоне контакта с болотными комплексами, выделение в его пределах геохимических барьеров и изучение концентрации на них техногенного радионуклида ¹³⁷Cs. В соответствии с поставленной целью в работе решались задачи:
1. детальная ландшафтно-геохимическая характеристика катены и анализ ее структуры;
2. сопряженный анализ распределения химических элементов по катене;
3. выделение геохимических барьеров в соответствии с классификацией А.И.Перельмана (1989);
4. изучение распределения ¹³⁷Cs между компонентами ландшафта;
5. исследование концентрации ¹³⁷Cs на геохимических барьерах.
Объект, предмет и методы исследования. В работе исследуются ландшафтно - геохимические особенности геосистемы, типичной для Мозырского Полесья, и поведение в ее пределах ¹³⁷Cs. С использованием метода ландшафтно-геохимического профилирования, позволяющего изучать сопряженные ландшафтные комплексы и их границы - области наиболее вероятного распространения геохимических барьеров - заложена катена, структурно-функциональные части которой охарактеризованы 10 точками комплексного описания (далее - точками). С помощью метода сопряженного анализа рассматривается распределение химических элементов (в том числе -¹³⁷Cs) в компонентах ландшафта (почва, наземный покров, воды), наиболее детально - в краевой зоне болота, выполняется выделение геохимических барьеров.
Научная новизна. В работе рассматривается малоисследованный аспект геохимии ¹³⁷Cs - миграция радионуклида на границе природных комплексов. Предпринята попытка проанализировать особенности пространственного распределения ¹³⁷Cs с учетом ландшафтно - геохимических особенностей геосистемы, установить способность ¹³⁷Cs концентрироваться в ландшафтах, выявить черты сходства или различия в распределении радионуклида и ряда химических элементов. При этом впервые установлено влияние горизонтальной ландшафтной структуры на особенности концентрации радионуклида, в частности - на биогеохимическом фитоценотическом барьере, а также сходство в распределении ¹³⁷Cs и валовых форм K, а также Si, Mg, Na. Кроме этого, новым результатом является выделение краевой зоны болота в барьерную геосистему, где установлен эффект барьерной геохимической инверсии.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные автором результаты являются важными для оценки роли ландшафтно-геохимической структуры полесских ландшафтов и, особенно, барьерных геосистем, как элемента их структуры, в биологическом круговороте химических элементов. Выявленные особенности в распределении ¹³⁷Cs на геохимических барьерах важны для понимания геохимии данного радионуклида в ландшафтах.
Установление аккумуляции ¹³⁷Cs на геохимических барьерах позволяет решать следующие практические задачи по научному обоснованию локализации радиоактивного загрязнения: 1) рассматривать краевые зоны болот как естественные фильтры, где концентрируется часть радионуклидов; 2) выполнять инвентаризацию барьерных комплексов загрязненной территории с учетом ее ландшафтной структуры; 3) исследовать аккумуляционный потенциал ландшафтных граничных комплексов; 4) давать количественную оценку выведенному из миграционных потоков и сконцентрированному на геохимических барьерах запасу радионуклидов. Выполнение этих задач позволит приблизиться к оценке баланса ¹³⁷Cs в ландшафтах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международной научной конференции “Десять лет после Чернобыльской катастрофы (научные аспекты проблемы)” (г.Минск, февраль 1996 г), на Третьем съезде по радиационным исследованиям (г.Москва, октябрь 1997 г.), на Международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные аспекты радиобиологии: биологические эффекты малых доз и радиоактивное загрязнение среды" (г.Минск, апрель 1998 г.).
По результатам исследований опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы; изложена на страницах, включает 12 таблиц, 59 рисунков. Список использованной литературы содержит 169 наименований.
За неоценимую помощь и содействие я бесконечно благодарна всем, причастным к созданию данной работы, и прежде всего – моему Учителю и научному руководителю А.И.Перельману, по поводу смерти которого глубоко скорблю; научному руководителю В.А.Кнатько; Е.М.Никифоровой, И.П.Гавриловой и всему коллективу кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ; всем сотрудникам лаборатории мониторинга ИРБ НАН Беларуси, отдельно–И.И.Ивашкевичу; а также моим родным и близким.