Динамика накопления радионуклидов в почвенном покрове юга Хабаровского края

22

Размещено на http://www.allbest.ru/

Динамика накопления радионуклидов в почвенном покрове юга Хабаровского края

Матвеенко Т.И.

1. Актуальность

В связи с интенсивным воздействием промышленного производства на объекты природной среды, негативные последствия их антропогенного загрязнения уже проявляются не только на региональном, но и на глобальном фоновом уровнях. В процессе техногенеза увеличивается содержание в биосфере долгоживущих радионуклидов искусственного и естественного происхождения, тяжелых металлов, изменяется радиационный фон. Загрязняющие вещества легко вовлекаются в экосистемные миграционные циклы, накапливаясь в почве, растениях и сельскохозяйственной продукции

Увеличение нагрузки на окружающую среду (ОС) в результате человеческой деятельности, способствует появлению на территории России, в т.ч. Дальнего Востока, зон с критической экологической ситуацией. Техногенное воздействие, в частности газопылевые промышленные выбросы, распространяется в зависимости от климатических факторов и свойств загрязняющих веществ. Наибольшему их загрязнению подвергаются аккумулятивные горизонты почв сельскохозяйственных территорий [2].

По данным радиологического мониторинга, радиационная обстановка на сельхозугодьях России характеризуется содержанием стронция-90 от 5,2 до 9,8 Бк/кг, и цезия-137 от 13,8 до 2,0 Бк/кг, что соответствует плотности загрязнения по стронцию-90 0,04 Ки/км2 и по цезию-137 0,11 Ки/км2. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на уровне одного метра над поверхностью почвы колеблется в пределах 4-35 мкР/час. Минимальное ее значение выявлено во Владимирской области, а максимальное - в Рязанской области (ФГУ САС "Подвязьевская"). Исследования отечественных и зарубежных авторов свидетельствуют о том, что гамма фон на высоте 1 м над поверхностью почвы в заповедных районах составляет менее 20 мкР/час, его увеличение свидетельствует о загрязнении почв радионуклидами. Среднее содержание стронция-90 в почвах реперных участков субъектов Российской Федерации колеблется в пределах от 1,0 до 39,8 Бк/кг, что составляет в среднем по России 5,2 Бк/кг. На территории, обслуживаемой 17 центрами и станциями агрохимической службы обнаружены участки, в почвах которых содержание стронция-90 выше среднего: Карельский, Ивановская, Костромская, Удмуртский, Томская, Приморский, Подвязьевская, Мордовская, Оренбургский, Свердловский, Алтайский, Ставропольский, Волгоградский [3].

В свою очередь загрязнение способствует росту числа заболеваний населения, вызванному неблагоприятной экологической обстановкой. Эти проблемы требуют осуществления комплексного контроля состояния окружающей природной среды, проведения исследований, которые позволяют не только выявить и оценить опасность уровней загрязнения, но и установить тенденции, а также скорость происходящих изменений [4].

В настоящее время одной из наиболее важных проблем современности являются радиоэкологические исследования, которые необходимы для разработки мероприятий по охране природной среды от загрязнения радионуклидами. Особую актуальность они приобретают в восточных регионах России, в том числе и на Дальнем Востоке, т. к. по этому району практически нет сведений о содержании радионуклидов в объектах окружающей среды.

В связи с этим целью данной работы явилось выявление содержания и изучение динамики накопления радионуклидов искусственного и естественного происхождения (137Cs, 90Sr, 40K, 232Th, 226Ra) в почвах сельскохозяйственных угодий юга Хабаровского края. Исходя из цели исследования, сформулированы следующие задачи:

- изучить особенности распределения радионуклидов в почве;

- оценить степень загрязнения сельскохозяйственных угодий радионуклидами (137Cs, 90Sr, 40K, 232Th, 226Ra);

- сравнить полученные результаты исследований с общероссийскими показателями.

Объектом исследования явились почвы сельскохозяйственных угодий разного назначения (пашня, пастбища, многолетние насаждения), функционирующие в зоне влияния топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Предмет исследования - структура связей между организмами и средой, а также источником загрязнения агроэкосистем.

2. Состояние вопроса

2.1 Источники возможного поступления радионуклидов в почву

Поступление и накопление радионуклидов в почвенно-растительном покрове главным образом связывается с глобальными выпадениями, которые происходят в результате испытания ядерного оружия, деятельности предприятий по добыче, переработке минерального сырья и ископаемого топлива, выбросов АЭС. Применение в земледелии фосфорных удобрений, с повышенным содержанием естественных радионуклидов, также может привести к увеличению природного радиационного фона [5].

Не маловажную роль в загрязнении окружающей природной среды играют тепловые электростанции (ТЭЦ). Они являются одним из наиболее распространённых типов производств, по использованию ископаемых углей. При сжигании угля происходит концентрирование микроэлементов, в том числе и радионуклидов, в продуктах сгорания.

В углях Дальнего Востока концентрация естественных радионуклидов значительно выше по сравнению с мировыми данными. В зависимости от характера месторождения содержание 40K, 226Ra в золе увеличивается при сопоставлении с углем от 2 до 8 раз, а 232Th - от 3 до 8 раз. В шлаковых отходах УА 40K возрастает от 2 до 7 раз, 232Th от 3 до 9 раз, а 226Ra - от 3 до 8 раз. Кроме того, 232Th значительно накапливается в летучей золе, а 226Ra - в шлаке.

Попадая в окружающую природную среду радионуклиды активно вовлекаются в круговорот веществ, несомненно, накапливаясь в ее компонентах. Они становятся неотъемлемым звеном пищевых цепей и играют существенную роль в функционировании экосистем, в т.ч. почвы и растительности [6].

Являясь неотъемлемой частью любого наземного биоценоза и биосферы в целом, почвенный покров выполняет ряд экологических функций, в том числе глобальные биосферные и экосистемные (биогеоценотические), которые обеспечивают стабильность биосферы и саму возможность существования жизни на Земле. Однако в процессе техногенеза, почва аккумулирует и долго сохраняет загрязняющие вещества (полютанты), являясь основным критерием состояния земель. Она представляет собой небольшой, очень уязвимый, биопродуктивный слой, в случае разрушения которого продуктивная функция почвы оказывается нарушенной полностью или на длительный период [7].

Установлено, что взаимодействие техногенного вещества с органоминеральной массой почвы ведет к изменению количества и качества гумуса, реакции среды и состава обменных катионов [8]. Загрязненный тяжелыми металлами и другими токсикантами почвенный покров не способен полноценно выполнять свои экологические функции и, прежде всего, общие биосферные и сельскохозяйственные, что создает угрозу экологической и продовольственной безопасности человечества [9].

Потребность в информации о миграции радионуклидов в разных климатических условиях и природных средах на фоновом уровне резко возросла после аварии на ЧАЭС в 1986 году. В результате аварии произошел огромный выброс радионуклидов в биосферу. Продукты ядерного топлива распространились на большие территории.

В умеренной зоне Северного полушария, приблизительно между 50 и 60° с. ш. выпало значительно больше радиоактивных осадков после аварии на ЧАЭС и испытаний ядерного оружия в начале 60-х гг., чем на других широтах. Сложившаяся ситуация стимулировала расширение работ по исследованию глобального загрязнения биосферы и обобщению научных трудов по радиоэкологии, а также введению в действие новых нормативных документов [10].

2.2 Своеобразие почвенно-климатических особенностей Дальневосточного региона

Регион исследований принадлежит к одной почвенно-биоклиматической области, что определяет общие закономерности природных условий, связанные с температурными факторами, условиями увлажнения и континентальности. Своеобразные природные условия привели к формированию лесной таежно-широколиственной почвенно-климатической зоны.

Территория сельскохозяйственного освоения юга Дальнего Востока представляет собой уникальный комплекс и обусловлена в значительной мере климатическими особенностями зоны, а также своеобразием ландшафта. Климат юга Хабаровского края - муссонно-континентальный. Погоду определяет континентальный воздух умеренных широт, который составляет 75 % дней в году. Для территории юга Хабаровского края обычны жаркое лето и не соответствующая широтному положению холодная зима, также свойственно преобладание ветров юго-западного направлений (55% дней в году). На долю ветров северо-восточного направления приходится до 20 % дней в году. Оптимальные значения относительной влажности для нормальной жизнедеятельности людей - от 30 до 60 %. Территория исследуемого района характеризуется очень высокими показателями влажности в летний период (как правило, выше 60 %, а в июле-августе и более 80%) [11].

Большинство почв, встречающихся на территории края, изучено недостаточно. До настоящего времени нет ясного представления о направлении процессов почвообразования, протекающих в разных экологических условиях, остаются дискуссионными многие вопросы генезиса почв, существуют разные мнения в отношении их номенклатуры и классификации, отсутствуют материалы по возможной эволюции почв в результате хозяйственной деятельности человека. Устранение этих недостатков позволило бы частично решить проблему рационального использования и охраны земельных ресурсов в крае [12].

Природная экосистема может быть устойчива только при обеспечении максимального биоразнообразия. Агробиоценозы имеют определенный потенциал устойчивости, самоочищения и самовосстановления. При нарушении оптимального соотношения между антропогенной нагрузкой и свойствами агробиоценоза, происходят негативные изменения, как в агробиоценозах, так и в окружающей среде. Потенциал устойчивости биоценоза зависит от его способности поддерживать нормальное состояние. Дальневосточный регион отнесен к территории с низкими процессами самоочищения природных систем от продуктов техногенеза [13].

Сельскохозяйственная экологическая система представляет природный комплекс, преобразованный сельскохозяйственной деятельностью человека. Агробиоценоз характеризуется как неустойчивая биологическая система с искусственно созданными или обедненными видами естественного биотического сообщества, которое дает сельскохозяйственную продукцию

Многолетнее применение минеральных удобрений и химических средств защиты растений усиливает техногенный пресс на агробиоценозы, ведет к загрязнению почв сельскохозяйственных угодий и объектов ОС тяжелыми металлами и пестицидами. В регионе уже превышен уровень экологически допустимого воздействия на почву, в связи с этим существует реальная угроза их истощения и загрязнения. Система применения средств химической защиты растений не адаптирована для почвенно-климатических условий Дальнего Востока. Использование гербицидов в дозах, рекомендуемых для южных регионов России, неприемлемо для Приамурья.

Низкий биоклиматический потенциал не способствует быстрой и полной детоксикации препаратов в почве. В результате почва, продукция растениеводства, корма оказываются загрязненными токсичными остатками. Происходит миграция экотоксикантов в агроэкосистеме по схеме почва - растения - корма - животные. В то же время, показатели пестицидной нагрузки в Приамурье на пашне превышают средний показатель по России. В течение 30 лет она составляла от 2,5 до 4,7 кг/га [15]. Многолетнее использование химических средств защиты растений, минеральных удобрений, химических мелиорантов приводит к изменению содержания химических элементов в объектах ОС. Глобальная химизация является одной из причин нарушения круговорота основных элементов.

С одной стороны, при применении средств химизации происходит механическое перемещение химических элементов, и создаются своего рода геохимические аномалии, например, накопление в почвах тяжелых металлов, ртути в концентрациях, превышающих фоновые в несколько раз.

С другой стороны, если исходить из замкнутости круговоротов химических элементов, синтез соединений, не существующих в природе, способствует количественному сдвигу в гармонично отлаженных круговоротах атомов химических элементов. Только системный подход к изучению, конструированию и использованию агроэкосистем, приближение устройств техногенных экосистем, агробиоценозов к природным биоценозам может обеспечить адаптивность в сельскохозяйственном производстве и охрану ОС [15].

Исследование структуры почвенного покрова, как целостной и генетически взаимосвязанной, обладающей мерой неоднородности, контрастности и сложности почвенных компонентов позволяет утверждать, что основными критериями почвенно-экологической устойчивости Дальневосточного региона являются: а) векторные поля влажности, определяющие скорости геохимических процессов в почвенном профиле; б) внутрипочвенный температурный режим. Их соотношение и вариабельность во времени определяет степень устойчивости и процессы саморегуляции почвенно-экологических систем [16].

Характерной особенностью юга Дальнего Востока является контрастность климатических показателей между суровой малоснежной зимой, жарким летом и затяжной, прохладной весной, а также сочетанием муссонных дождей в летне-осенний период с пыльными бурями. Все эти факторы оказывают влияние на режим и характер формирующихся, на этой территории, почв. В зимний период происходит глубокое промерзание почв, а в весенне-раннелетний период сильное иссушение. Летне-осенний период характеризуется переувлажнением почв. Следует отметить, что буроземообразование здесь сочетается с криогенными и глеевыми процессами.

В связи с выше изложенным климат исследуемой территории характеризуется ограниченными тепловыми ресурсами, неравномерностью выпадения муссонных осадков во второй половине лета, и как следствие, частым переувлажнением почв [12].

Основной пахотный фонд представлен бурыми лесными, лугово-бурыми, луговыми глеевыми почвами и различными их разновидностями. Почвы Приамурья не имеют аналогов в мире, они отличаются глубоким и длительным сезонным промерзанием, низкими запасами гумуса и элементов питания, 90 % почв являются кислыми, а 70 % из них относятся к сильно кислым, требующим известкования [15].

Зональным типом почв являются бурые лесные и их модификации в зависимости от механического состава субстрата и степени увлажнения. Бурые лесные почвы (типичные) характеризуются в большинстве случаев слабокислой реакцией среды, насыщенностью почвенного поглощающего комплекса, высоким содержанием гумуса в верхнем горизонте и резким уменьшением его с глубиной. Но наряду с такими почвами встречаются и сильнокислые бурые лесные почвы, ненасыщенные основаниями, обедненные гумусом. Среди других почвенных разностей наиболее часто встречаются лугово-бурые и луговые глеевые почвы. Отрицательным свойством этих почв является переувлажнение во время летне-осенних дождей. Поэтому для сельскохозяйственного использования почв необходимо проведение мелиорации.

Наряду с почвами, имеющими слабо дифференцированный профиль, на равнинных территориях, которые сложены тяжелыми породами (глинами), формируются почвы с резко дифференцированным профилем. В таком профиле отчетливо обособлен белесый горизонт, который, как правило, содержит большое количество железисто-марганцевых конкреций. На обширных плоских низких террасах распространены различные луговые глеевые почвы [17]. Выявлены следующие закономерности:

- на вершинах и склонах сопок, а также рёлках, в условиях хорошего дренажа, формируются автоморфные бурые лесные и подзолисто-бурые лесные почвы;

- ниже по рельефу на пологих склонах и верхних частях шлейфов сопок, на вершинах и склонах увалов распространены полугидроморфные подзолисто-бурые лесные глееватые почвы;

- лугово-глеевые гидроморфные почвы приурочены к межувальным и межсопочным понижениям, долинам ручьёв, пониженным равнинам;

- на повышенных участках поймы (грядах и гребнях) формируются аллювиально-дерновые почвы;

- аллювиально-луговые почвы занимают слабо пониженные участки поймы;

- в низкой пойме и логах развиваются аллювиально-болотные почвы.

Для южной части Дальнего Востока в настоящее время одной из важнейших проблем современного почвоведения является всесторонняя оценка деградации почв под воздействием техногенеза [18].

В результате отрицательного баланса питательных веществ, в земледелии снижается плодородие (содержание гумуса) пахотных земель. Анализ содержания в почвах края гумуса, определяющего уровень потенциального плодородия, показывает, что в последние годы наблюдается значительное уменьшение его запасов в корнеобитаемом слое. По данным агрохимического центра "Хабаровский", площадь пашни с низким содержанием гумуса составляет 78,6 тыс. га или 65,4% от общей ее площади

В крае значительно сократились работы по известкованию кислых почв, что сказалось на увеличении кислотности пахотных земель. Обеспеченность почв с/хозяйственных угодий подвижными формами фосфора остается также очень низкой. Почвы с очень низким и средним содержанием подвижного фосфора составляют 62.9% от общей площади с/хозяйственных угодий, в том числе 2/3 почв пашни. Почвы сенокосов и пастбищ на 95.0% очень слабо обеспечены доступными формами фосфора. По механическому составу почти все почвы края средне или тяжелосуглинистые, поэтому достаточно хорошо обеспечены калием. Однако, в связи с тем, что в последние годы калийные удобрения практически не применяются, площадь пашни с очень низким и низким обеспечением калием составляет более 26,8%. На малопродуктивных почвах края невозможно вырастить хорошие урожаи практически всех культур без применения органических и минеральных удобрений. Своеобразные почвенно-климатические особенности региона способствуют накоплению загрязнителей в продуктивном слое почвенного покрова [19].

3. Методика исследования

Изучение содержания радионуклидов в почвах и растительности проводилось на контрольных участках, которые расположены в основных сельскохозяйственных районах края (Хабаровском, имени Лазо, Вяземском, Бикинском), в течение 1979-2005 гг. Их закладка осуществлялась с учетом почвенно-климатических условий, направления преобладающих ветров, типичности возделываемых культур и особенностей их агротехники, расположения вблизи потенциальных источников загрязнения. В основном участки находятся на пахотных землях, культурных пастбищах и многолетних насаждениях [20]. Контрольный участок отражает преобладающий в районе почвенный покров, историю землепользования, интенсивность и характер применения средств химизации, органических удобрений и проведение мелиоративных мероприятий. Эти участки закреплены на местности, их географические координаты зарегистрированы в паспорте и используются для составления различных карт и картограмм.

Контрольные площадки, в основном, имеют форму квадрата площадью один гектар (100 на 100 метров). На каждом из них закладывался основной полно профильный разрез с подробным морфологическим анализом почвенного профиля и отбором почвенных образцов по генетическим горизонтам.

На мониторинговых участках смешанные почвенные образцы из пахотного и подпахотного горизонтов отбирались методом конверта. Их вес для радиохимического и гамма, бета спектрометрического анализов составлял 1,5-2,0 кг. В почвенных пробах также определялись показатели, которые характеризуют агрохимические свойства почвы. Отбор смешанных проб растений проводился в фазу технической спелости с тех же площадок. Вес растительного образца для проведения радиохимического и гамма, бета спектрометрического анализов радионуклидов составлял 2 кг для зерновых, зернобобовых и трав; 5-8 кг - для пропашных, овощных и плодовых культур.

В работе использовались методы анализа, обобщение и систематизация литературных и собственных данных.

Радиологическое обследование проводилось путем замера гамма фона и отбора почвенных и растительных проб согласно методическим указаниям комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий [21].

Исследовались почвенные и растительные образцы. Пробы к анализу готовились согласно "Методике выполнения гамма спектрометрических измерений активности радионуклидов в пробах почвы и растительных материалов". Для радиологических исследований использовался универсальный комплекс "Гамма Плюс". В объектах исследования определялось содержание Cs137 и Sr90. Измерение Cs137 проводилось гамма спектрометрической установкой "ГАММА-ПЛЮС". Для определения Sr90 применялся оксалатный радиохимический метод с последующим радиометрическим измерением сконцентрированных проб.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения почв изучалась с помощью сцинтилляционного геологоразведочного прибора СРП-68-01, который в соответствии с техническим описанием подлежит обязательной государственной поверке точности. Измерения проводились в пределах контрольного участка, на высоте 1 метра от поверхности почвы.

Агрохимический анализ почвенных и растительных образцов осуществлялся стандартными методами, общепринятыми в агрохимической службе России [22, 23].

Результаты исследования обрабатывались статистически с использованием компьютерных программ.

4. Обсуждение результатов

Предприятиями г. Хабаровска за 2004 год в атмосферу было выброшено 377,529 тыс. т/год загрязняющих веществ. Из специфических веществ поступило 63,622 тыс. т/год. На их долю приходится 26,697 тыс. т/год, от общего объема выбросов. Хабаровск отнесен к списку городов России с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха [24].

Радиационный фон на территории юга Хабаровского края обусловлен ионизирующим излучением от естественных и искусственных радионуклидов. Среднее значение мощности эквивалентной дозы в населенных пунктах Хабаровского края характеризуется 0,15 мкЗв/ч, что находится на уровне среднемноголетних значений.

По материалам краевого центра государственного санитарно-эпидемиологического контроля (КЦ ГСЭН), плотность радиоактивных выпадений из атмосферы на поверхность почвы составляет 0,02-0,03 мКи/ км2. Гамма фон на исследованных сельскохозяйственных угодьях Хабаровского края колеблется в пределах от 9 до 13 мкр./час. Такие данные не превышают предельно-допустимый показатель относительно удовлетворительной ситуации, который равен 20 мкр./час.

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что наибольшая удельная активность (УА) цезия-137 в почвах (рисунок 1) отмечается в горизонте 0-20 см и составляет: в лугово-бурой 7,8 Бк/кг; бурой лесной и луговой глеевой - 5,9 Бк/кг соответственно. Во всех исследованных типах почв прослеживается плавное уменьшение концентрации элемента вниз по почвенному профилю.

Рис. 1 Содержание цезия-137 в почвах по горизонтам

Удельная активность стронция-90 в почвах (рисунок 2) варьирует от 7,1 Бк/кг (бурая лесная) до 8,1 Бк/кг (лугово-бурая). Из диаграммы видно, что основная масса радионуклида задерживается в верхнем горизонте.

Рис. 2 Количество стронция-90 в почвах по горизонтам

Калий-40 присутствует в природных биогеоценозах и как примесь вносится с удобрениями. Его миграция в почвенном профиле представлена на рисунке 3. По результатам исследования, наибольшая УА горизонта 0-20 см отмечается в бурой лесной (337,5 Бк/кг) и лугово-бурой (300,1 Бк/кг) почвах, наименьшая - в луговой глеевой (189,7 Бк/кг).

Отмечается увеличение концентрации в горизонте 41-60 луговой глеевой почвы, связанное с периодическим переувлажнением и тяжёлым механическим составом.

Рис. 3 Содержание калия-40 в почвах по горизонтам

Наибольшая УА радия-226 (рисунок 4) прослеживается в горизонте (0-20 см) лугово-бурой (15,1 Бк/кг) и бурой лесной (11,3 Бк/кг) почвах, наименьшая - луговой глеевой (8,6 Бк/кг). Установлено неоднородное распределение элемента по почвенному профилю.

Рис. 4 Количество радия-226 в почвах по горизонтам

Содержание тория-232 в почвах изображено на рисунке 5. Выявлена наименьшая его концентрация в горизонте 0-20 см луговой глеевой почвы (19,5 Бк/кг). Прослеживается накопление тория-232 в слое 0-20 см лугово-бурой (30,6 Бк/кг) и бурой лесной (29,4 Бк/кг) почвах.

Рис. 5 Динамика накопления тория-232 в почвах

В связи с выше изложенным можно сделать вывод о том, что загрязнение сельскохозяйственных угодий юга Хабаровского края радионуклидами (137Cs, 90Sr, 40K, 232Th, 226Ra) характеризуется следующим образом: удельная активность наиболее опасных искусственных радионуклидов - стронция-90 варьирует в бурой лесной и лугово-бурой почвах от 7,1 до 8,1 Бк/кг, что значительно выше средне-российских показателей [25], а содержание цезия-137 оказалось ниже данных по России от 5,9 до 7,8 Бк/кг для тех же почв.

Выявлено, что во всех почвах отмечается увеличение концентрации естественных радионуклидов в горизонте 81-100 см. По нашему мнению, это связано с их присутствием в материнской породе.

Для подтверждения закономерности изменения содержания радионуклидов по годам и по типам почв была проведена статистическая обработка данных с применением метода дисперсионного анализа. Изменчивость случайной величины под воздействием каких-либо факторов характеризуется ее дисперсией, определяемой по формуле (1) для всего массива данных:

, (1)

где x(i, j) - содержание Sr- 90 в i-ом году в почве j-го пункта,

хср. - среднее значение содержания стронция по всему массиву, вычисляемое по формуле (2):

, (2)

Общая дисперсия разлагается на две категории, каждая из которых обусловлена изменчивостью одного из факторов: D1 - дисперсия, вызванная различием почв (пунктами наблюдения); D2 - дисперсия, характеризующая изменчивость по годам:

, (3)

, (4)

где - хср.(j) - среднее значение содержания Sr - 90 в почве j-го пункта;

n(j) - численность опытов в этом пункте;

хсг(i) - среднее значение содержания элемента в почве в i - oм году;

n(i) - численность опытов в этом году.

Общее среднее хср.=7,472.

Наше предположение о влиянии факторов формулируется в виде нулевой гипотезы: совокупность однородна, влияние факторов отсутствует. Для проверки этой гипотезы сравнивались оценки дисперсии по годам с остаточной дисперсией и получена величина F=32,900/7,154=4,60. По таблице было найдено значение критерия Фишера, соответствующего выбранной доверительной вероятности Р=0,95 (уровень значимости =0,05) и числу степеней свободы 21 и 121 [26] F(0,05;21,121)=1,68. Полученное нами значение F=4,60 > 1,68 позволило сделать вывод о том, что изменчивость среднего содержания стронция в почвах по годам значительна.

При сравнении значения дисперсии по пунктам с остаточной дисперсией получена следующая величина: F=12,571/7,154=1,76 < F(0,05; 7, 121)=2,16.

С доверительной вероятностью Р=0,95 по выборке не доказано влияние на содержание элемента в почве исследуемого фактора. Но поскольку F=1,76=F(0,10; 7, 121), различие некоторых пунктов по содержанию Sr-90 можно принять существенным с меньшей уверенностью (Р=0,90).

Сравнение различных типов почв показывает, что для бурой лесной и лугово-бурой почв средние значения содержания стронция в почве составляют хс1=7,10 и хс2=8,4; а средние квадратические отклонения равны S1=2,88 и S2=4,02.

Применение метода сравнения средних, основанных на критерии Стьюдента и предполагающих нормальное распределение исходных данных позволяет предположить, что средние значения отличаются незначительно для достаточно большого числа опытов (n > 30). Для проверки вывода нулевой гипотезы была выдвинута односторонняя альтернативная гипотеза, предполагающая, что содержание стронция-90 в лугово-буровой почве больше. C этой целью вычислена дисперсия и отношения t, объединенные для этих почв:

, (5)

, (6)

Получены значения s=3,24 и t=2,05. По таблице значение критерия t для выбранной вероятности Р=0,95 и числа степеней свободы n1+n2=128 определена величина t(0,05; 128)=1,66, которая оказалась меньше фактического значения (2,05). Поэтому нулевая гипотеза отвергается, что позволяет предположить, что содержание стронция в различные годы в лугово-буровых почвах существенно больше, чем в бурых лесных. Для лугово-глеевой почвы такой зависимости не установлено.

Аналогичные расчеты выполнены в отношении содержания в почвах цезия-137. Полученные данные с вероятностью Р=0,95 позволяют утверждать, что влияние времени и разных типов почв на содержание цезия-137 значительно (F=24,457/8,589=2,85 > F(0,05; 23,146)=1,62 при выявлении зависимости по годам и F=47,519/8,589=5,53 > F(0,05; 7,146)=2,09 - по типам почв). Различимое влияние по критерию Стъюдента отмечено для лугово-бурой и бурой лесной почв (t=4,28 > t(0,05; 152)=1,66) и незначительное - для лугово-глеевой и бурой лесной (t=2,2 > t(0,05; 60)=1,67).

Предложены природно-охранные мероприятия направленные на обеспечение экологической безопасности, заключающиеся в применении средств химизации (известкование, внесение органических удобрений).

радионуклид экологический загрязнение сельскохозяйственный

Список литературы

1. Молчанова И.В., Караваева Е.Н. Эколого-геохимические аспекты миграции радионуклидов в почвенно-растительном покрове. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН. 2001. 161 с.

2. Просянников Е.В. Экологическая оценка агросистем юго-запада России, загрязненных радионуклидами. // Омнигенная экология: Сборник научных работ; - Брянск, Изд-во Брянской ГСХА, 1995. С. 64-115.

3. Кузнецов А.В., Павлихина А.В., Лобас Н.В. Радиоэкологический мониторинг почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условьях техногенного загрязнения агроэкосистемы: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции посвященной 10-летию Академии наук Республики Татарстан, Казань, 2001. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2001. С. 34-37.

4. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М., 1992. 83 с.

5. Титаева Н.А., Таскаев А.И. Миграция тяжелых естественных радионуклидов в условиях гумидной зоны. Л.: Наука, 1983. 232 с.

6. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические функции почв и влияние на них загрязнения тяжелыми металлами // Почвоведение. 2002. № 12. С. 1509-1514.

7. Сапожников А.П., Гришин И.А. Земельный кадастр и земельная политика //Природопользование Дальнего Востока на рубеже веков. Приморский институт агроэкономики и бизнеса. Материалы научной конференции, Хабаровск, 2001. с. 51-58

8. Рябчикова И.А., Серышев В.А., Белых Л.И. Оценка состояния почв агроэкосистем Южного Прибайкалья. Геогр. и природные ресурсы. 2003, № 3, С. 147-150

9. Сычев В.Г., Плющиков В.Г., Кузнецов А.В., Павлихина А.В., Лобас Н.В. Агроэкологическая характеристика пахотных почв Российской Федерации по данным локального мониторинга. Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условьях техногенного загрязнения агроэкосистемы: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции посвященной 10-летию Академии наук Республики Татарстан, Казань, 2001. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2001. С. 14-17.

10. Минеева Н.Я. Эколого-географические аспекты охраны окружающей среды при обезвреживании радиоактивных отходов и радиоактивном загрязнении. // Автореферат диссертации на соиск. уч. степени докт. географ. наук. Москва, МГУ. 1991. 51 с.

11. Петров Е.С., Новороцкий П.В., Леншин В.Т. Климат Хабаровского края и Еврейской автономной области. Владивосток - Хабаровск. Дальнаука. 2000. 171 с.

12. Иванов Г.И. Почвообразование на юге Дальнего Востока, М., "Наука", 1976, 198 с.

13. Глазовская М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям // Почвоведение.-1999.-№1.-С. 114-124.

14. Волкова Т.В Государственный мониторинг земель как элемент обеспечения экологического равновесия. Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции, Пенза, 6-7 февр., 2003. Пенза: Изд-во ПГСХА. 2003, 30-32 с.

15. Харина С.Г. Экологические проблемы сельскохозяйственного природопользования Приамурья //Природопользование Дальнего Востока на рубеже веков. Приморский институт агроэкономики и бизнеса. Материалы научной конференции, Хабаровск, 2001. с. 59-61.

16. Махинова А.Ф. Экологическая устойчивость почвенных комбинаций в районах горнорудного освоения. Регионы нового освоения: состояние, потенциал, перспективы в начале третьего тысячелетия 2002. Материалы научной конференции, Хабаровск, 2002. Т. 2. Владивосток; Хабаровск: Изд-во ДВО РАН. 2002 с. 17-19

17. Иванов Г.И. Классификация почв равнин Приморья и Приамурья, Дальневосточное книжное издательство, Владивосток, 1966. 44 с.

18. Росликова В.И. Влияние техногенных геологических процессов на современное почвообразование в городах Дальнего Востока. Владивосток: Даль наука, 1999. 75 с.

19. Состояние природной среды и природоохранная деятельность в Хабаровском крае в 2002 году. Государственный доклад. Хабаровск, 2003. 124 с.

20. Методические указания по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий. Москва. Центр научно-технической информации, пропаганды и рекламы, 1984. 94 с.

21. Методы и средства радиационного контроля в сельском хозяйстве. Москва. 1995. 178 с.

22. Аринушкина Е.А. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 488 с.

23. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. -М.: - Колос, 1968. 496 с.

24. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Хабаровского края в 2004 году, Хабаровск, 2005. 182 с.

25. Красницкий В.М. Эколого-агрохимическая оценка плодородия почв и эффективности применения удобрений в Западной Сибири, диссертация на соискание доктора наук, Омск, 2002. 52 с.

26. Митропольский А.К.. Техника статистических вычислений. М. Наука.1971. 575 с.

Размещено на Allbest.ru