< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Низхідна міграція радіонуклідів

Радіальна, низхідна або вертикальна, міграція радіонуклідів обумовлена процесами інфільтрації та випаровування вологи, розчинення, біогенної міграції при кореневому живленні рослинного покриву та подальшій мінералізації біомаси, життєдіяльності ґрунтових організмів і тварин. Заглибленню радіонуклідів сприяють процеси лесиважу радіоактивних частинок і перенесення водорозчинних форм під час інфільтрації вологи.

Висхідний потік радіонуклідів зумовлений випаровуванням вологи, кореневим живленням. Дифузійне перенесення радіонуклідів та переміщення їх унаслідок життєдіяльності організмів приводить до вирівнювання активності по вертикальному профілю [281].

Частка латеральної міграції 137Cs і 90Sr незначна – близько половини радіонуклідів на території ЗВ зосереджена на позазаплавних водозборах, які за сукупністю ландшафтних чинників характеризуються мінімальною схильністю до поверхневого стоку [84, 85]. Потенційна небезпека латерального винесення радіонуклідів обмежується заплавами р. Прип'ять та її приток (див. розд. 3.2) [82, 83, 374]. Тому одним із провідних геохімічних критеріїв щодо здатності ландшафтів до самоочищення є інтенсивність винесення радіонуклідів за межі кореневмісного шару ґрунту внаслідок вертикальної міграції [34, 40, 279, 402].

Для дослідження міграції радіонуклідів у ґрунті, особливо в перші роки після випадінь, необхідне знання первинного розподілу цього забруднення в ґрунтовому профілі. Вважається, що внаслідок радіоактивних випадінь на

Таблиця 5.4

Параметри квазідифузійної моделі міграції 137Cs у ґрунтах ЗВіЗБ(О)В [293]

Рослинний покрив

Механічний склад

D, см2 • рік-1

V, см • рік-1

Відкриті ділянки дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтів

Густа трава, дернина, підстилка

Супісь, суглинок

0,2 ±0,1

0,1 ±0,1

Рідкісна трава без дернини і підстилки

Те саме

0,2 ±0,1

0,1 ±0,1

Трава середньої гущини, дернина

Важкий суглинок

0,3 ±0,1

0,2 ±0,1

Лучні ґрунти заплави

Густа трава, дернина

Супісь, суглинок

0,6 ± 0,3

0,2 ± 0,1

Важкий суглинок

0,7 ± 0,3

0,2 ± 0,1

Лісові ґрунти

Хвойний ліс

Супісь

0,1 ±0,05

0,1 ±0,05

Змішаний ліс

"

0,1 ±0,05

0,1 ± 0,05

Суглинок

0,3 ± 0,2

0,1 ±0,05

Примітка: D – коефіцієнт квазідифузії; V – швидкість спрямованого перенесення.

поверхні утворюється шар плівкового забруднення. Втім, хоча основна кількість радіонуклідів залишилася на поверхні, помітна частина проникла в глибину ґрунту в перші роки після випадінь.

Частка радіонуклідів, що проникають у ґрунт з атмосферними опадами, залежить від гущини трав'яного покриву. На супіщаних, легких і середньо- суглинистих ґрунтах з густим трав'яним покривом ця частка не перевищує 20 %, з рідким трав'яним покривом – сягає 70; на важкосуглинистих і глинистих ґрунтах з трав'яним покривом середньої гущини – становить 30 – 60, з рідким трав'яним покривом – 50–90 % [293]. Припустивши, що радіонукліди, які випали на поверхню рослинного покриву, включаються до міграційних процесів лише після розкладу рослинності [208, 292], можна вважати, що основна кількість радіонуклідів залучається у процеси міграції через 1–2 роки після аварії.

Для описання радіальної міграції радіонуклідів у перші роки після аварії успішно була застосована модель квазідифузійного перенесення, яку розробив В.М. Прохоров для глобальних випадінь [259]. Параметри цієї моделі наведені у працях А.І. Силантьева зі співавт. (табл. 5.4) [292, 293]. Експериментальні значення в межах 20%-го середньоквадратичного відхилення апроксимовані експоненційною залежністю.

За тривалими спостереженнями на експериментальних ділянках, закладених у 1986–1987 pp., швидкість вертикальної міграції l37Cs у ґрунтах Чорнобильської зони відчуження оцінено у 0,2; 90Sr – 0,4 см • рік-1. Середня швидкість вертикальної міграції l37Cs у дерново-підзолистих ґрунтах Народицького р-ну становить 0,5-0,7 см • рік-1, у ґрунтах заплави р. Уж – 0,3, у лісових ґрунтах – 0,65–0,8, у торф'яних – близько 0,7 см • рік-1. Швидкість вертикальної міграції 90Sr у ґрунтах цього району – в середньому 0,75; 0,4; 0,5 та 0,6 см • рік-1 відповідно. Отже, з віддаленням від джерела викиду та збільшенням частки конденсаційної компоненти випадінь інтенсивність ра-

Інтерполяція динаміки глибини напівміграції радіонуклідів у типових ландшафтах ЗВіЗБ(О)В [280]: а - 137Cs; б - 90Sr

Рис. 5.3. Інтерполяція динаміки глибини напівміграції радіонуклідів у типових ландшафтах ЗВіЗБ(О)В [280]: а - 137Cs; б - 90Sr

діальної міграції зростає. У ґрунтах полігонів Народицького р-ну спостерігається подібність вертикального розподілу l37Cs та 90Sr незалежно від того, наскільки рівномірно розподілені ці радіонукліди між шарами ґрунту. Така подібність не характерна для ґрунтів Чорнобильської зони відчуження, де 80–90 % ,37Cs зосереджено у поверхневому двосантиметровому шарі ґрунту з різким зниженням вмісту з глибиною та порівняно рівномірним розподілом 90Sr по вертикальному профілю.

І.В. Садолько зі співавт. [2, 279, 280] використали поняття глибини напівміграції як площини, що поділяє вертикальний розріз ґрунту на дві частини, які характеризуються рівновеликими значеннями вмісту радіонукліда:

(5.5)

де h1/2 – положення глибини напівміграції; hi – глибина залягання i-го шару; Аi – активність радіонукліда в i-му шарі.

На основі 13-річного моніторингу вертикальної міграції радіонуклідів у Зоні відчуження була встановлена емпірична залежність зміни глибини напівміграції l37Cs від часу після аварії. Цю залежність апроксимовано за рівнянням [280]

(5.6)

де h1/2 положення глибини напівміграції; А і В – постійні коефіцієнти, значення яких залежать від типу ґрунту; t – час після аварії.

Значення коефіцієнта А рівняння (5.6) варіюють в інтервалі 0,3-0,5 см. У межах спряженого геохімічно ландшафту коефіцієнт В збільшується у напрямку акумулятивного елементарного ландшафту від 0,35 в дерново-підзолистих піщаних до 2,3 у дерново-лучних і торф'яно-болотних ґрунтах. Період напіввиведення 137Cs з умовного 10-сантиметрового шару ґрунту варіює від сотень до тисяч років.

Виположення кривих залежності глибини напівміграції l37Cs від часу (рис. 5.3, а) для другого десятиріччя після аварії свідчить про уповільнення низхідного потоку l37Cs у ґрунтах унаслідок значного перевищення швидкості фіксації радіонукліда над швидкістю його мобілізації та вирівнювання низхідного і висхідного потоків. Тому ґрунт можна розглядати як динамічний бар'єр на шляху міграції ,37Cs.

Для ґрунтів Полісся характерні промивний режим, кисла або нейтральна реакція, мала потужність гумусового шару, що сприяє винесенню 90Sr. Швидкість його вертикальної міграції в післяаварійні роки, на відміну від такої l37Cs, для більшості типів ґрунтів постійна, що визначається перевищенням швидкості його мобілізації над швидкістю фіксації (рис. 5.3, б). Міграційна здатність 90Sr у мінеральних ґрунтах значно вища, ніж для l37Cs, в органічних ґрунтах міграційні параметри цих нуклідів рівновеликі внаслідок близьких констант швидкості мобілізації, фіксації та ремобілізації [36].

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >