Введение, Общие сведения о радиоактивности почвы - Подготовка проб почвы и растительности для инструментального гамма-спектрометрического метода радионуклидного анализа
Цель работы: освоение методик подготовки проб почвы и растительности, подготовка проб почвы и растительности для инструментального гамма-спектрометрического метода радионуклидного анализа
Общие сведения о радиоактивности почвы
Почва является наиболее распространенным на поверхности Земли природным ионнообменным материалом на границе литосферы и атмосферы - главным резервуаром радионуклидов (естественные радионуклиды (ЕРН) - литосфера, искусственные радионуклиды (ИРН) - атмосфера). Она является наиболее емким и самым инерционным звеном в цепочках переноса радионуклидов в биологические объекты. Поэтому проблеме радионуклидов в почве уделяется особое внимание в радиоэкологии.
В процессе почвообразования ЕРН привносились от разрушавшихся материнских (подстилающих) пород в виде дисперсного материала, накапливались в тонких фракциях почвы в результате захвата (сорбции) их глинистым и коллоидным веществом. Поэтому содержание ЕРН в почвах определяется их содержанием в материнских породах, процессами выщелачивания их из этих пород подземными водами и другими процессами. ЕРН в процессе почвообразования и позднее участвуют в общем круговороте - часть их с газами через почву эманирует в атмосферу, часть концентрируется в наземных растениях, часть с грунтовыми водами и осадками выносятся в гидросферу.
Радиоактивность почв обусловлена рядом химических и др. факторов (растворение, миграция, осаждение и др.).
- 1. Она определяется типом подстилающих материнских пород и характеристиками их выветривания. Наивысшая радиоактивность почв имеет место для подстилающих пород изверженного типа (граниты, гнейсы и др.). 2. Условиями осаждения и адсорбции ЕРН, влияющими на ионы радиоактивных элементов и их комплексы с различными анионами (для урана - с анионами VO4, PO4, AsO4, CO3), почвенными коллоидами, гидроокислами (для урана - с гидроокислами Si, Al, Ti, Fe, Mn) 3. рH почвенного раствора. 4. Реакциями образования комплексов с органическим (гумусным) материалом. 5. Действием микроорганизмов. 6. Действием климатических условий. Уран, в общем, значительно более подвижен в почвах регионов с полуаридным и аридным климатом, чем в почвах, насыщенных влагой, в тропических районах. Это является результатом низкого содержания органического материала в почвах аридных регионов.
Одним из наиболее существенных факторов является влияние подземных вод, в том числе из глубоколежащих водоносных горизонтов высокоминерализированных пластовых вод. Для содержания некоторых радионуклидов (226Ra, 222Rn и его ДПР) в почвах иногда существенное значение имеет не только влияние подземных вод, но и подземных газов.
Именно этими факторами определяется сильная вариация содержания ЕРН и различия содержаний ЕРН в почвенных горизонтах. Вариация содержания U для нормальных почв ограничивается пределами <12100 Бк/кг, а для почв урановых аномалий 60012500 Бк/кг.
Во многих нормальных почвах горизонт А обогащен ураном из-за гумусных материалов (комплексов гумуса с глиной, силикатами, железом).
На некоторых ураноносных площадях может быть сильно обогащен ураном горизонт В (по сравнению с горизонтом А) из-за адсорбции и(или) конфискации (поглощения) его гидроокислами железа, алюминия марганца и др. радиоактивность почва ионообменный
Содержание 222Rn в почвенном воздухе варьирует в пределах от 0,37 кБк/м3 до 740 кБк/м3 и зависит от радиоактивности и степени выветривания подстилающих материнских пород, структуры, текстуры и состояния почв. С содержанием 222Rn в почвах естественно связаны и содержания его ДПР (210Pb, 210Bi и 210Pо), которые накапливаются в почве в результате распада 222Rn и в результате процессов осаждения.
Данные о содержаниях ЕРН в почвах сведены в таблице 1.
Таблица 1
Почвы |
А, Бк/кг | ||
238U |
232Th |
40К | |
Земная кора |
|
|
|
Почвы |
1050 Ср. 25 |
750 Ср. 25 |
100700 Ср. 370 |
Почвы: | |||
-сероземы |
31 |
48 |
670 |
-серо-коричневые |
28 |
41 |
700 |
-каштановые |
27 |
37 |
550 |
-черноземы |
22 |
36 |
410 |
-серые лесные |
18 |
27 |
370 |
-дерново-подзол. |
15 |
22 |
300 |
-подзолистые |
9 |
12 |
150 |
-торфянистые |
6 |
6 |
90 |
Диапазон |
650 |
753 |
100700 |
Ср. мировые |
26 |
26 |
370 |
Общей особенностью пространственного распределения ЕРН в почвах является увеличение их содержания к югу, что связано с ландшафтным и геологическим строением земной коры. Главными факторами, определяющими содержание ЕРН в почве, являются радиогеохимические особенности подстилающих пород. Другим фактором является ландшафт и интенсивность потока солнечной радиации на земную поверхность. Почвы севера со слабоминерализованным кислым и гидрокарбонатно-кальциевыми инфильтрационными водами обеднены ЕРН. Почвы Юга семиаридной и аридной зон (лесостепная, степная, полупустынная) с сульфатно-карбонатными и хлоридными водами с высокой минерализацией обогащены ЕРН. Так, территорию России по содержанию ЕРН в почвах и уровню обусловленной этим радиации можно разделить на три зоны.
Зона пониженной радиации - равнинная часть севера России - тундровый и таежный ландшафты. Содержание ЕРН в подстилающих горных породах низкое, и низкое содержание ЕРН в глеевых, болотно-подзолистых и болотных почвах ( 14% территории России).
Зона умеренной радиации - лесостепные, таежные и горно-таежные ландшафты. Содержание ЕРН в осадочных и магматических породах соответствует средним, а содержание ЕРН в дерново-подзолистых и подзолистых почвах несколько выше, чем в северной зоне ( 65% территории России).
Зона повышенной радиации - степные и горно-степные ландшафты. Содержание ЕРН повышено в подстилающих кислых магматических породах и почвах степной зоны (лугово-черноземные, каштановые) и горно-таежной зоны (дерново-подзолистые и подзолистые) ( 17% территории России).
Связь содержания ЕРН с типом почв ясно видна из приведенной выше таблицы.
Мощности эквивалентной дозы (МЭД) в воздухе на высоте 1 м над поверхностью почвы от единицы удельной активности (Бк/кг) ЕРН равен 0,662 нГр/час, 0,427 нГр/час и 0,043 нГр/час соответственно от 232Th, 238U, 40К (для почвы плотностью 1,6 г/см3, влажностью 10% и в предложении, что все продукты распада 238U и 232Th находятся в радиоактивном равновесии со своими предшественниками). Вклады от ЕРН в суммарную МЭД 44 нГр/час составляют 11, 17 и 16 нГр/час для 238U, 232Th и 40К соответственно, при их среднем содержании в почвах (или 25%; 40% и 35% суммарной МЭД) соответственно для 238U, 232Th и 40К.
Результаты исследований 1964-1987 гг в 23 странах (около половины населения земного шара) показывают, что средние по странам (регионам) МЭД варьируют в пределах 24-85 нГр/час. Значения МЭД для регионов варьируют от минимального для Канады (24 нГр/час) до максимальных в Норвегии (73 нГр/час), Швеции и Китае (80 нГр/час).
Из-за высокого значения МЭД в таком огромном регионе, как Китай, предпринято дополнительное исследование удельной активности ЕРН в почвах. Выявлено, что средние удельные активности 238U, 232Th и 40К приблизительно вдвое выше, чем принятые НКДАР ООН в качестве среднемировых величин. К среднемировым величинам МЭД близки величины МЭД для ФРГ, Венгрии, Италии, Японии (50-60 нГр/час), особенно МЭД для США (46 нГр/час), Великобритании (40 нГр/час), Ирландии (42 нГр/час), Бельгии и Австрии (43 нГр/час).
Наибольшие уровни МЭД из-за высокой радиоактивности почв выявлены в ряде районов Индии и Бразилии: 1501000 нГр/час и вплоть до 6000 нГр/час в штатах Керала и Тамилнад (Индия) из-за монацитового песка, содержащего до 8-10% вес. тория; 1301200; 2204200 и 1101000 нГр/час для городов Гуарапари, Лиампа, Паус-ди-Калдас (Бразилия) соответственно.
Эти аномалии связаны с россыпями тяжелых песков, содержащих монацит, в котором содержание 232Th доходит до 10%. В Индии аномалии представляют собой залежи монацита длиной 250 км и шириной около 0,5 км.
Радиоактивные аномалии в Бразилии также связаны с монацитовыми песками вдоль атлантического побережья (штаты Эспиряту-Сайбу, Рио-де-Жанейро) и в районе геологического разлома вдали от побережья (штат Минся-Жерайе). Значительные аномалии различной природы выявлены также в провинциях Лацио и Кампанья (Италия), на Мадагаскаре, в Нигерии, во Франции (в основном до 2 мкГр/час) и Иране (г. Рамсер) в районе с высоким содержанием 226Rа в воде на площади в несколько квадратных км (0,750 мкГр/час), на севере в районах, где процесс почвообразования заторможен (тундровые почвы) и на территориях, подверженных действию ледников (север Норвегии, Аляска) в почвенном покрове также обнаруживается значительное количество урана (> 10 раз выше, чем среднемировые).
Повсеместно распространены менее четко выраженные природные радиоактивные аномалии, связанные, как правило, с изверженными породами, некоторыми глинами, песчаниками и др. породами с высоким содержанием ЕРН.
Для малых (локальных) аномалий над рудным телом, содержащим повышенное содержание урана, в типичном случае над земной поверхностью достаточно резко изменяется интенсивность излучения урана, более резко - излучение 222Rn и еще более резко - излучение 226Rа.
Особый интерес представляют данные о содержаниях в почвах ДПР 222Rn, которые не представлены в таблице. Содержание 222Rn и его ДПР в основном определяется потоком радона из глубины земной коры (с газом и в составе подземных вод). Содержание в почвах 210Pо варьирует в пределах 9,6555 Бк/кг и иногда меньше равновесного. Величина отношений 210Pb/210Pо в верхнем (0-5 см) слое почвы значительно больше 1 и уменьшается с глубиной.
Замечено существенное влияние мощности растительного покрова на содержание 210Pb в почвах. Так, при исследовании содержания 210Pо в почвах сосновых лесов определено, что содержание 210Pb минимально в суглинистых, лишенных растительности почвах 85 Бк/кг, при наличии развитого растительного покрова 320 Бк/кг, а при наличии мхов - до 470 Бк/кг.
Похожие статьи
-
Методика отбора и хранения проб Отбор и хранение проб производилось согласно ГОСТ Р 51592-2000 "Общие требования к отбору проб".[35,36] Пробы воды в...
-
Задача количественного химического анализа состоит в определении содержания тех или иных элементов в анализируемом материале; при этом главное требование...
-
Адсорбционные явления чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе. Толщи горных пород и почвы являются огромными колоннами с...
-
Методы, применяющиеся для синтеза мультиферроиков - Мультиферроики
Для синтеза мультиферроиков используются различные методы синтеза. К ним относятся: спекание, гидротермальный синтез, соосаждение, золь-гель метод,...
-
Хранилище серной кислоты На территории участка серной кислоты сернокислотного цеха (далее УСК СКЦ) установлено четыре емкости - хранилища, изготовленные...
-
Введение - Агрохимический анализ почв, растений, удобрений
Агрономическая химия изучает гл. обр. вопросы азотного и минерального питания с.-х. растений с целью повышения урожая и улучшения продукции. Таким...
-
В этой работе описаны общая характеристика пероксидов щелочных металлов, их химические и физические свойства, а также их получение. Особое внимание...
-
Введение - Применение метода Монте-Карло в эконометрическом анализе
Метод Монте-Карло можно определить как метод моделирования случайных величин с целью вычисления характеристик их распределений. Возникновение идеи...
-
Введение - Синтез скоринговой модели методом системно-когнитивного анализа
Кредитно-финансовая система является одной из важнейших структур рыночной экономики, так как от темпов ее развития напрямую зависят темпы развития...
-
Количественный анализ - это совокупность, химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов,...
-
В результате первой стадии статистического исследования (статистического наблюдения) получают статистическую информацию, представляющую собой большое...
-
Попытаемся дать общее представление о свойствах и применении адсорбентов на примере весьма распространенных углеродных материалов. Углеродные адсорбенты...
-
Адсорбционные методы исследования свойств поверхности позволяют количественно охарактеризовать происходящие при адсорбции межмолекулярные взаимодействия,...
-
Преимущества комплексного применения методов анализа силикатных материалов
Химический состав силикатов можно представить как сочетание различных оксидов металлов и неметаллов с SiO2. Например, силикат натрия - натриевая соль...
-
Введение - Ртуть: свойства и токсичность
Ртуть -- относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее...
-
Введение - Риформинг как способ получения бензина с улучшенными характеристиками
Риформинг как способ получения бензина с улучшенными характеристиками. Бензины являются одним из основных видов горючего для двигателей современной...
-
Общие вопросы Привести объекты судебно-химического (химико-токсикологического) анализа. Дать понятие "вещественным доказательствам". Значение наружного...
-
Алгоритмы метода Монте-Карло для решения интегральных уравнений второго рода Пусть необходимо вычислить линейный функционал , Где, причем для...
-
Математическое ожидание, дисперсия Дискретной называют случайную величину, которая принимает отдельные, изолированные возможные значения с определенными...
-
Метод дихотомии требует менее всего итераций цикла для получения корней уравнения с заданной точностью. Если расчет ведется без помощи ЭВМ, то это...
-
1. Ознакомиться с методами регрессионного анализа и планирования эксперимента; 2. Определить коэффициенты статистической характеристики объекта...
-
В практике управления системами различного назначения (экономическими, финансовыми, техническими и др.) неизбежно приходится сталкиваться с различными...
-
Введение, Общие сведения о фосфорной кислоте - Общие сведения о фосфорной кислоте
Фосфорная кислота является основным сырьем для производства фосфорных удобрений, кормовых добавок, инсектицидов и других фосфорсодержащих продуктов....
-
Провести комплексное исследование численных методов для задачи решения нелинейных уравнений. 1. Решить нелинейные уравнения А) ; Б) ; В) . 2....
-
Общие сведения о хлорорганических пестицидах - Метод определения хлорсодержащих пестицидов
Хлорорганические пестициды (ХОП) широко применяют в качестве инсектицидов, акарицидов и фунгицидов для борьбы с вредителями зерновых, зернобобовых,...
-
В связи с переходом России на рыночные условия хозяйствования для предприятий актуальной стала проблема прогнозирования экономической эффективности...
-
Данная контрольная работа состоит из двух частей - теоретической и практической. В теоретической части будет подробно рассмотрена такая важная...
-
Знаменитая теория полимолекулярной адсорбции Брунауэра, Эммета и Теллера, получившая название теории БЭТ (по первым буквам фамилий ученых), основана на...
-
Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из одного или большего числа составных звеньев. Молекулярная масса (число атомов)...
-
Введение - Сущность трудовых ресурсов предприятия и методы их статистического анализа
Роль статистики при переходе к рыночным отношениям, как известно, возрастает. Статистика выступает не только как действенный инструмент анализа рыночной...
-
Введение - Анализ методов прогнозирования
Процесс прогнозирования достаточно актуален в настоящее время. Широка сфера его применения. Прогнозирование широко используется в экономике, а именно в...
-
Проба брал на ГПУ г. Москвы "Природный заказника "Воробъевы горы"из реки Москва, с помощью стеклянной бутыли. Затем стеклянную бутыль опускал в реку и...
-
Введение - Использование квази-клик для анализа графа рынка России
Графы, состоящие из вершин и ребер, представляют удобный инструмент моделирования для изучения различных сетевых структур, в том числе, социальных сетей,...
-
Применение статистических методов анализа для адекватной интерпретации результатов контроля остаточных знаний соискателей высшего образования на примере...
-
Введение - Нейтрон-спектрометрический анализ изотопного состава обогащенных проб гафния
Измерения ядерных материалов (ЯМ) различными методами, является одним из необходимых направлений совершенствования, для решения ряда задач, таких как,...
-
Подгруппа бора -- главная подгруппа III группы. По новой классификации ИЮПАК: 13 группа элементов Периодической системы химических элементов Д. И....
-
С развитием системных исследований, с расширением экспериментальных методов изучения реальных явлений все большее значение приобретают абстрактные...
-
Аппаратурное оформление процесса - Общие сведения о фосфорной кислоте
Аппараты для разложения и кристаллизации сульфата кальция. Разложение фосфата и кристаллизация сульфата кальция обычно протекает в одних и тех же...
-
Подготовка угля к коксованию - Анализ и технологическая оценка химического производства
Коксование-- Процесс сухой перегонки каменных углей при их нагревании до 900--1050° С без доступа воздуха. В результате сложных физических и химических...
-
Качественные методы анализа - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
Рециркуляционных реакционно-ректификационных процессов. При анализе сложных ХТС, характеризующихся большим числом параметров и переменных необходимо...
Введение, Общие сведения о радиоактивности почвы - Подготовка проб почвы и растительности для инструментального гамма-спектрометрического метода радионуклидного анализа