The radionuclides 226Ra, 232Th, 40К and 137Cs in soils formed on clays originating from intraglacier and paraglacier areas (“zvontsovye” clays and “striped” clays)

Е.В. Мингареева, Б.Ф. Апарин, Е.Ю. Сухачева

Abstract


Data on the contents of the natural radionuclides (NRN)226Ra, 232Th and 40K and the anthropogenic radionuclide 137Cs in soils of the Northwest of Russia are presented and analyzed. Study samples obtained in different times related to periods before nuclear weapon trials (1926 and 1932), during trials (1964) and after trials had been banned (1996, 2000 and 2009) were stored at V.V. Dokuchayev Central Museum of Soil Science (Saint Petersburg, Russia). This is the first time that the specific radioactivity (RA) of NRN before nuclear trials was determined in natural soils that formed under relatively similar climatic conditions of the forest zone on glacial sediments (clays) that emerged in intraglacial lakes (“zvontsovye” clays) and paraglacial lakes (“striped” clays). NRN RAvalues were found to vary more in soils formed on the former clays than in soils formed on the latter clays. The former feature higher mean RAof 226Ra and lower meanRAof 232Th and 40K compared with the latter. This may relate to the specificities of 226Ra behavior in soils. NRN RA in soil-forming rocks vary less than in the upper soil layers. RA values were found to depend on soil pH and soil texture. Anthropogenic 137Cs was found only in the present-time samples. Its content varies within 6.7–48.6 Bq/kg (17.5±17.0). The highest levels were found in soils formed on the striped clay in Leningrad Region. Its content is low (<10Bq/kg) in soils formed on the “zvontsovye” clays in Novgorod and Pskov Regions. The differences are likely to reflect the pathways of radioactivity spread after Chernobyl accident. The collection of soils sampled in 1926 to 2009 may provide reference standards for ecological soil monitoring in the Northwest of Russia


Keywords


natural radionuclides, anthropogenic 137Cz, soil monoliths

References


Алексахин РМ, Санжарова НИ, Спиридонов СИ, Фесенко СВ. Чернобыль и окружающая среда. Радиационная биология. Радиоэкология. 2007;47(2):196-203.

Алексахин РМ, Васильев АВ, Дикарев ВГ, Егорова ВА, Жигарева ТЛ, Иванов ЮА, Козьмин ГВ, Кругликов БП, Круглов СВ, Моргунова ЕА, Пантелеев ЛИ, Поваляев АП, Попова ГИ, Расин ИМ, Ратников АН, Санжарова НИ, Сарапульцев ИА, Соколов ВА, Спирин ЕВ, Фесенко СВ, Филипас АС, Хвостунов ИК, Шевченко АС, Шуховцев БИ. Сельскохозяйственная радиология. М.: Экология; 1992.

Апарин БФ, Бабиков БВ, Касаткина ГА, Сухачева ЕЮ. Лисинское лесничество как уникальный полигон почвенно-экологического мониторинга. Бюлл почв ин-та. 2016;(83):140-57.

Апарин БФ, Касаткина ГА, Матинян НН, Сухачева ЕЮ. Красная книга почв Ленинградской области. СПб.: Аэроплан; 2007.

Апарин БФ., Мингареева ЕВ, Санжарова НИ, Сухачева ЕЮ. Содержание радионуклидов (226Ra, 232Th, 40K, 137Cs) в черноземах Волгоградской области разных сроков отбора образцов. Почвоведение. 2017;(12):1457-67.

Барсуков АО, Языкеев ДВ. Горизонтальная и вертикальная миграция 40K, 137Cs, 226Ra, 232Th и 241Am на обрабатываемых склоновых агроландшафтах Пензенской области различной степени крутизны. Изв ПГПУ им Белинского. 2012;(29):369-74.

Богатова МК, Щеглов АИ, Цветнова ОБ. Пространственная неоднородность радиоактивного загрязнения почв лесных фитоценозов Тульской области. Актуальные проблемы лесного комплекса. 2005;(10):78-81.

Булгаков АА, Коноплев АВ, Попов ВЕ, Бобовникова ЦИ, Сиверина АА, Шкуратова ИГ. Механизмы вертикальной миграции долгоживущих радионуклидов в почвах 30-километровой зоны ЧАЭС. Почвоведение. 1990;(10):14-9.

Бураева ЕА, Малышевский ВС, Вардуни ТВ, Шиманский ЕИ, Триболина АН, Гончаренко АА, Гончарова ЛЮ, Тоцкая ВС, Нефедов ВС. Содержание и распределение естественных радионуклидов в различных типах почв Ростовской области. Современные проблемы науки и образования. 2013;(4):1-9.

Воробьева ЛА. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС; 2006.

Воскресенский ВС. Изучение содержания радионуклидов в почвах городских и природных территорий. Вест РУДН, Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2001(1):69-73.

Гагарина ЭИ, Абакумов ЕВ. Почвообразующие породы с элементами четвертичной геологии. СПб.: Изд-во СПбГУ; 2012.

Гагарина ЭИ, Матинян НН, Счастная ЛС, Касаткина ГА. Почвы и почвенный покров Северо-Запада России. СПб.: Изд-во СПбГУ; 1995.

Дмитриев ЕА. Математическая статистика в почвоведении: учебник. М.: Изд-во МГУ; 1995.

Матинян НН, Дергачева МИ. Гумусовый профиль полугидроморфных почв на ленточных глинах. Вест ЛГУ. 1988;3(2):90-5.

Мингареева ЕВ. Изменение содержания радионуклидов (Ra-226, Th-232, K-40, Cs-137) в почвах государственного природного заказника «Каменная степь» с 1929 по 2011 г. В кн.: Взгляд молодых ученых на современные проблемы развития радиобиологии, радиоэкологии и радиационных технологий. Обнинск; 2016. с. 177-82.

Переволоцкий АН, Переволоцкая ТВ. О содержании 40К, 226Ra и 232Th в лесных почвах республики Беларусь. Радиационная биология. Радиоэкология. 2014;54(2):193-200.

Попов АИ, Игамбердиев ВМ, Алексеев ЮВ. Статистическая обработка экспериментальных данных. СПб.: Изд-во СПбГУ; 2009.

Рачкова НГ, Шуктомова ИИ, Таскаев АИ. Состояние в почвах естественных радионуклидов урана, радия и тория (обзор). Почвоведение. 2010;(6):698-705.

Силантьев АН, Шкуратова ИГ, Бобовникова ЦИ. Вертикальная миграция в почвах радионуклидов, выпавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Атомная энергия. 1989;66(3):194-7.

Тюрин ИВ. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. Учение о почвенном гумусе. М.-Л.: Сельхозгиз; 1937.

Фокин АД, Лурье АА, Торшин СП. Сельскохозяйственная радиология. СПб.: Лань; 2011.

Шишов ЛЛ, Тонконогов ВД, Лебедева ИИ, Герасимова МИ, Добровольский ГВ. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена; 2004.

Aleksakhin RM, Sanzharova NI, Spiridonov SI, Fesenko SV. [Chernobyl and the environment]. Radiatsionnaya Biologiya Radioekologiya. 2007;47(2):196-203. (In Russ.)

Aleksakhin RM, Vasilyev AV, Dikarev VG, Yegorova VA, Zhigareva TL, Ivanov YuA, Koz’min GV, Kruglikov BP, Kruglov SV, Morgunova EA, Panteleyev LI, Povalyayev AP, Popova GI, Rasin IM, Ratnikov AN, Sanzharova NI, Sarapultsev IA, Sokolov VA, Spirin YeV, Fesenko SV, Filipas AS, Khvostunov IK, Shevchenko AS, Shukhovtsev BI. Selskokhoziaystvennaya Radiologiya. [Agricultural Radiology]. Moscow; Ecologiya; 1992. (In Russ.)

Aparin BF, Babikov BV, Kasatkina GA, Sukhacheva YeYu. [Lisinsky Forestry as a unique site for ecological soil monitoring]. Biulleten Pochvennogo Instituta. 2016;(83):140-57. (In Russ.)

Aparin BF, Kasatkina GA, Маtinyan NN, Sukhacheva YeYu. Krasnaya Kniga Pochv Leningradskoy Oblasti. [Red Book of Soils of Leningrad Region]. Saint Petersburg: Аeroplan; 2007. (In Russ.)

Aparin BF, Mingareeva YeV, Sanzharova NI, Sukhacheva YeYu. [Concentrations of radionuclides (226Ra, 232Th, 40K, and 137Cs) in chernozems of Volgograd Oblast sampled in Different Years]. Pochvovedenie. 2017;(12):1457-67. (In Russ.)

Barsukov AO, Yazykeev DV. [Horizontal and vertical migration of 40K, 137Cs, 226Ra, 232Th and 241Am on processed sloped landscapes of various degree of steepness in Penza Region]. Izvestiya Penzenskogo Gosudarstvennogo Pedegogicheskogo Universiteta Imeni Belinskogo. 2012;(29):369-74. (In Russ.)

Bogatova MK, Shcheglova AI, Tsvetnova OB. [Spatial heterogeneity of radioactive contamination of soils in the forest phytocenoses of Tula Region]. Aktualnye Problem Lesnogo Kompleksa.2005;(10):78-81. (In Russ.)

Bulgakov AA, Konoplyev AV, Popov VYe, Bobovnikova TsI, Siverina AA, Shkuratova IG. [Mechanisms of vertical migration of long-lived radionuclides in soils of the 30-kilometer zone of Chernobyl nuclear power plant]. Pochvovedeniye. 1990;(10):14-9. (In Russ.)

Burayeva YeA, Malyshevskiy VS, Varduni TV, Shimanskiy YeI, Tribolina AN, Goncharenko АА, Goncharova LYu, Тоtskaya VS, Nefedov VS. [Distribution of natural radionuclides in soil of Rostov Region]. Sovremennye Problem Nauki i Obrazovaniya. 2013;(4):1-9. (In Russ.)

Vorobyeva LA. Teoriya i Praktika Khimicheskogo Analyza Pochv. [Theory and Practice of Chemical Analysis of Soils]. Moscow: GEOS; 2006. (In Russ.)

Voskresenskiy VS. [Study of radionuclides contents in soils of urban and natural areas]. Vestnik RUDN, Seriya Ecologiya i Bezopasnost Zhiznedeyatelnosti. 2001(1):69-73. (In Russ.)

Gagarina EI, Аbаkumov YeV. Pochvoobrazuyuschiye Porody s Elementami Chetvertichnoy Geologii. [Soil-forming Rocks with Elements of Quaternary Geology]. Saint Petersburg: SPbGU; 2012. (In Russ.)

Gagarina EI, Маtinyan NN, Schastnaya LS, Kasatkina GA. Pochvy i Pochvennyi Pokrov Severo-Zapada Rossii. [Soils and Soil Cover of the North-West of Russia]. Saint Petersburg: SPbGU, 1995. (In Russ.)

Dmitriyev EyА. Matematicheskaya Statistika v Pochvovedenii: Uchebnik. [Mathematical Statistics in Pedology: A Textbook]. Moscow: MGU; 1995. (In Russ.)

Маtinyan NN, Dergachyeva MI. [Humus profile of semihydromorphic soils on belt clays]. Vestnik LGU. 1988;3(2):90-5. (In Russ.)

Mingareeva YeV. [Changes in the content of radionuclides (Ra-226, Th-232, K-40, Cs-137) in soils of the State Nature Reserve “Kamennaya Step” in 1929-2011]. In: Vzgliad Molodykh Uchenykh na Sovremennye Problemy Razvitiya Radiobiologii, Radioekologii i Radiatsyonnykh Tekhnologiy. Obninsk; 2016. р. 177-82. (In Russ.)

Perevolotskiy AN, Perevolotskaya TV. [The content of 40K, 226Ra and 232Th in forest soils of the Republic of Belarus]. Radiatsionnaya Biologiya Radioekoligiya. 2014;54(2):193-200. (In Russ.)

Popov AI, Igamberdiyev VM, Alekseyev YuV. Statisticheskaya Obrabotka Eksperimentalnykh Dannykh. Saint Petersburg: SPbGU; 2009. (In Russ.)

Rachkova NG, Shuktomovs II, Taskaev AI. [The state of natural radionuclides of uranium, radium, and thorium in soils]. Pochvovedeniye. 2010;(6):698-705. (In Russ.)

Silantyev AN, Shkuratova IG, Bobovnikova TsI. [Vertical migration of radionuclides in soils that precipitated because the Chernobyl nuclear power plant accident]. Atomnaya Energiya. 1989;66(3):194-7. (In Russ.)

Tyurin IV. Organicheskoye Veschestvo Pochv i Yego Rol’ v Pochvoobrazovanii i Plodorodii. Ucheniye o Pochvennom Gumuse. [Organic Matter of Soils and its Role in Soil Formation and Fertility. The Doctrine of Soil Humus]. Moscow-Leningrad: Selkhozgiz; 1937. (In Russ.)

Fokin AD, Lurye АА, Тоrshin SP. Selskokhoziaystvennaya Radiologiya. [Agricultural radiology]. Saint Petersburg: Lan’; 2011. (In Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v10i3.454

Refbacks

  • There are currently no refbacks.