Реферат на тему:

Екологічний моніторинг міграції радіонуклідів в дерново-підзолистих
грунтах

Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС радіонуклідами забруднено понад
4,6 млн га земель у 74 районах 11 областей України. Понад 12% орних
угідь України мають показники забруднення в межах від 0,1 до 15 Кі/км2.
Оскільки земля є основним засобом виробництва продуктів харчування то
проведення її екологічного моніторингу, процесів міграції радіонуклідів
в грунті є актуальною проблемою.

В роботі досліджено процеси міграції 137Cs і 90Sr в дерново-підзолистому
грунті піщаного типу, який є переважаючим в зоні Українського Полісся.
Для відбору вибирались ділянки де після аварії на ЧАЕС не проводилась
оранка землі. Дослідження ?-активності проводились з допомогою
бетарадіометра, а дослідження ?-активності – з допомогою 256-канального
сцинтиляційного гамарадіометра.

В результаті проведених досліджень встановлено, що радіонукліди
розподілені в приповерхневому шарі грунту глибиною 50-60 см. На більшій
глибині концентрація радіоактивного цезію і стронцію швидко зменшується
до нуля. В забрудненому радіонуклідами шарі розподіл їх концентрації
нерівномірний. В цьому шарі виявлено три смуги підвищеної концентрації:
смуга І – на глибині 42 см, смуга ІІ – на глибині 20 см, смуга ІІІ – в
приповерхневій ділянці. Смуга І пов’язана з міграцією найбільш рухливих
іонів радіонуклідів, які перебувають у вільному стані у водній фракції
грунту. Смуга ІІ пов’язана з міграцією іонів середньої рухливості, які
фізично адсорбовані мінеральними частинками грунту. Смуга ІІІ пов’язана
з міграцією хімічно зв’язаних іонів, які мають малу рухливість.

Основними механізмами міграції радіонуклідів в грунті є дифузія і дрейф
іонів в фізичних полях, зокрема в гідродинамічному полі рухомої рідини і
в полі сили земного тяжіння.

Розроблена фізична модель процесу міграції радіонуклідів в грунті, в
основу якої покладене дифузійне рівняння [1] :

, (1)

де n – концентрація радіонукліду; t – час; ? — коефіцієнт генерації; ? —
коефіцієнт захоплення вільного іона центром адсорбції; N – концентрації
центрів адсорбції радіонуклідів; f – функція розподілу, яка характеризує
заповнення центрів адсорбції іонами; V0 – середня швидкість дрейфу
радіонуклідів; х – координата, спрямована вглиб грунту вертикально вниз;
Д – коефіцієнт дифузії радіонуклідів.

В даній моделі враховані процеси дифузії, дрейфу іонів радіонуклідів, а
також процеси їх адсорбції і десорбції.

?

Oe

« ( 2 6 ?

?

O

і глибини міграції в грунті х :

, (2)

де n 0 – початкова концентрація радіонуклідів в грунті; а = ?N (1- f ) ,

, (3)

де c – константа; Ei – енергія зв’язку іона радіонукліду з центром
адсорбції; k – постійна Больцмана; Т – абсолютна температура грунту.

В роботі отримана також формула питомої активності грунту в залежності
від типу радіонукліду, часу і глибини міграції. Вона має вигляд:

, (4)

де А – питома активність грунту; ? — постійна радіоактивного розпаду.

Співставлення теоретичних розрахунків з експериментальними даними
дозволило визначити коефіцієнт дифузії і швидкість дрейфу радіонуклідів,
які представлені в табл.1.

Таблиця 1

Коефіцієнти дифузії та швидкості дрейфу радіонуклідів.

Параметр Смуга І Смуга ІІ Смуга ІІІ

Коефіцієнт дифузії Д, м2/с 3,21*10-12 2,31*10-12 6,86*10-12

Дрейфова швидкість V0 , м/с 8,86*10-10 4,43*10-10 0

Експериментально встановлено вплив електричного поля лінії
електропередачі на процеси міграції радіонуклідів в грунті. Зокрема
виявлено, що електричне поле лінії електропередачі зменшує загальну
активність грунту вдвічі і змінює характер розподілу активності з
глибиною. Розроблена фізична модель цих процесів.

В цьому випадку залежність питомої активності грунту від типу
радіонукліду, часу і глибини міграції визначається формулою (4), а
функції розподілу іонів радіонукліду має вигляд:

, (5)

де Eel – потужність електричного поля, створеного лінією
електропередачі.

Дія електричного поля зводиться, в основному, до збільшенн імовірності
десорбції зв’язаних радіонуклідів і переходу їх у вільний стан.

Зроблений прогноз міграції радіонуклідів 137Cs і 90Sr в
дерново-підзолистому грунті піщаного типу і стану забруднення цього
грунту на майбутній період.

Розроблені рекомендації щодо ведення сільськогосподарського виробництва
на забруднених радіонуклідами дерново-підзолистих грунтах піщаного типу.

Література

М. З. Згуровський, В. В. Скопецький, В. К. Хрущ, Н. Н. Беляев Численное
моделирование распространения загрязнения в окружающей среде. К.,
«Наукова думка», 1997, 368с.

Похожие записи