Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАДИОНУКЛИДАМИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА УРАНОВО-ТЕХНОГЕННОЙ ПРОВИНЦИИ МИН-КУШ КЫРГЫЗСТАНА

Иманбердиева Н.А. 1 Качыбекова С.Д. 1 Жолболдиев Б.Т. 2
1 Кыргызско-Турецкий университет «Манас»
2 Институт биологии Национальной академии наук Кыргызской Республики
В Кыргызстане бывший урановый рудник Мин-Куш находится в долине бассейна реки Нарын, на территории Джумгальского района. Согласно проведенным ранее исследованиям и по литературным данным, на данной территории в 1955–1969 гг. производилась добыча урана, в результате которой на сегодняшний день имеются захоронения отходов бывшего уранового производства в виде хвостохранилищ и отвалов объемом свыше 2 млн м3. Из них Туюк-Суу и Талды-Булак выделены как особо опасные хвостохранилища Министерством чрезвычайных ситуаций Кыргызской Республики. Наши исследования проводились в местности хвостохранилища Туюк-Суу, площадь которого 3,2 га и накоплено в нем 450 тыс. м3 отходов. Рядом протекает одноименная река. В свое время канал реки был реконструирован железобетонной конструкцией, но из-за постоянного весеннего половодья, селевые потоки разрушили часть этих конструкций, в результате чего поверхность хвостохранилища дала осадок, вследствие чего железобетонная конструкция канала реки была повреждена, через повреждения вода начала просачиваться в хвостохранилище. На исследуемой территории нами определен радионуклидный состав почв: 238 U, 232Th, 226Ra, 40K, 137Cs. Поскольку радионуклиды аккумулируются в поверхностном плодородном горизонте почвы, то это очень негативно влияет на рост растений в целом. Нами изучена общая радиоактивность почв прилегающей территории хвостохранилища Туюк-Суу провинции Мин-Куш Кыргызской Республики. Результаты исследований показали, что распределение естественных радиоактивных элементов в процентном соотношении указывает на максимальное содержание 238 U и 226Ra.
уран
хвостохранилище
почвенный покров
радионуклиды
руда
загрязнение окружающей среды
1. Дженбаев Б.М., Калдыбаев Б.К., Жолболдиев Б.Т. Проблемы радиоэкологии и радиационной безопасности бывших урановых производств в Кыргызстане // Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53. № 4. С. 428–431.
2. Дженбаев Б.М., Мурсалиев А.М. Биогеохимия природных и техногенных экосистем Кыргызстана. Бишкек, 2012. 404 с.
3. Торгоев И.А., Алешин Ю.Г. Геоэкология и отходы горнопромышленного комплекса Кыргызстана. Бишкек, 2009. 239 с.
4. Атлас Киргизской ССР. Том І. Природные условия и ресурсы. М.: ГУКК, 1987. 157 с.
5. Дженбаев Б.М., Каддыбаев Б.К., Жолболдиев Б.Т. Проблемы радиоэкологии и радиационной безопасности бывших урановых производств в Кыргызстане, Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53. Ш. С. 428–431.
6. Дженбаев Б.М., Жолболдиев Б.Т., Жумалиев Т.Н. Войцехович О.В. Радиологическая съемка ураново-природно-техногенных объектов в п. Мин-Куш // Известия Национальной Академии наук Кыргызской Республики. 2015. № 2. С. 53–60.
7. Al-Hamarneh I.F., Awadallah M.I. Soil radioactivity levels and radiation hazard assessment the highlands of northern Jordan. Radiation Measurements. 2009. V. 44. № 1. Р. 102–110.
8. Кожобаев К.А., Молдогазиева Г.Т., Тотубаева Н.Э., Оторова С.Т. Геоэкологические проблемы, связанные с деятельностью горнодобывающих предприятий Кыргызской Республики // Горный журнал. 2016. № 8. С. 32.
9. Рачкова Н.Г., Шуктомова И.И., Таскаев А.И. Состояние в почвах естественных радионуклидов урана, радия и тория (обзор) // Почвоведение. 2010. № 6. С. 698–705.
10. Дженбаев Б.М., Жолболдиев Б.Т., Жалилова А.А. и др. Некоторые проблемы радиоэкологии и радиобиогеохимии в Кыргызской Республике // Современные проблемы геоэкологии и сохранение биоразнообразия: мат. 2-й Междунар. конф. Бишкек, 2007. С. 40–49.
11. Шапошникова Л.М., Шуктомова И.И. Особенности распределения урана, тория и радия в профиле техноподзолистой почвы // Успехи современного естествознания. 2016. № 6. С. 48–52.
12. Дженбаев Б.М., Жолболдиев Б.Т. Изучение естественных изотопов урана и их отношение в урановых биогеохимических провинциях Иссык-Куля // Известия Национальной Академии наук Кыргызской Республики. 2010. № 1. С. 67–71.
13. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. М.: Бином, 2003. С. 68–79.
14. Мамытов А.М. Почвы Кыргызской ССР. Фрунзе: Изд-во Илим, 1974. 407 с.
15. Strok M., Smodis B. Fractionation of natural radionuclides in soils from the vicinity of a former uranium mine Zirovski vrh, Slovenia. J. Environ. Radioactivity. 2010. V. 101. № 1. Р. 22–28.

Загрязнение биосферы во всем мире сегодня остается острой и важной проблемой. Оно может быть вызвано разными причинами. Например, добыча радиоактивных руд, условия их хранения, транспортировка, утечка и захоронения отходов радиоактивных компонентов. А все живое очень сильно зависит от окружающей среды.

Территория Центральной Азии во второй половине XX в. являлась одной из главных минерально-сырьевых баз природного урана и редкоземельных элементов для бывшего СССР. С 1907 г. в горных районах функционировали рудники и комбинаты, осуществлявшие добычу и переработку урановых руд, редкоземельных элементов. В качестве наследия от многолетней деятельности этих предприятий осталось огромное количество радиоактивных отходов, размещенных на поверхности земли в отвалах и хвостохранилищах [1].

В Кыргызстане большинство хвостохранилищ находится в пределах населенных пунктов, бассейнов и русел рек. При Советском Союзе был четкий контроль, но после его развала долгое время они оставались без технического надзора. Кыргызстан по своему физико-географическому положению является страной с высокой сейсмической и оползневой активностью, вследствие чего места захоронения радиоактивных отходов тоже находятся в местах прохождения паводков, селей и с близким залеганием грунтовых вод.

Перечисленные опасные природные процессы и явления в сочетании с несанкционированным доступом местного населения к хранилищам радиоактивных отходов, ухудшают экологическую обстановку в районах складирования отходов [2].

Согласно имеющимся данным в Кыргызской Республике имеются 72 объекта складирования радиоактивных отходов (хвостохранилищ и горных отвалов). Общий объем твердых радиоактивных отходов превышает 130 млн м3, а занимаемая ими площадь составляет 650 гектаров (га). Наибольшую опасность представляют 35 радиоактивных хвостохранилищ с общим объемом в 48,3 млн м3, включая 29 хвостохранилищ с отходами уранового производства общим объемом до 41 млн м3 хвостового материала. Дополнительно 35 объектов (отвалы пустой породы) с низким содержанием урановой руды общим объемом 83 млн м3 также находятся на территории страны [3].

Хозяйственная деятельность человека воздействует на окружающую среду по-всякому, но переработка горнопромышленного производства носит широкомасштабный и объемный характер. Неразумная эксплуатация горных ресурсов приводит к обвалам, селям и вызывает деградацию природной среды. Это все более обостряет проблему охраны окружающей среды в процессе освоения минеральных ресурсов.

Провинция Мин-Куш расположена в отрогах хребта Молдо-Тоо, который замыкает долину Джумгал – горностепной пояс, на высоте 2200–2500 м над ур. м. [4].

Следует отметить, что в течение двух лет с начала пуска гидрометаллургического цеха (до 1957 г.) все жидкие и твердые отходы производства сбрасывались в р. Мин-Куш без очистки. С 1957 г. отходы складировались в хвостохранилищах, которые были законсервированы после закрытия рудника в 1969 г. [5].

В настоящее время, в результате разносторонних исследований хвостохранилища Туюк-Суу установлены некоторые угрозы, такие как разрушение железобетонной конструкции и дамбы, в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Эта опасность усугубляется возникновением прорывного потока в находящихся ниже хвостохранилища участках, в случае внезапного и полного разрушения оползневой дамбы. Особую опасность и риск реализации катастрофического сценария представляет возможный частичный или полный захват и вовлечение в движение прорывного потока радиоактивных отходов, заскладированных на хвостохранилище Туюк-Суу. Это повлечет за собой разрушение жилых домов, расположенных в приустьевой части р. Туюк-Суу, а также радиоактивное загрязнение русел и поймы р. Мин-Куш, Коко-Мерен и Нарын [1].

Цель работы: оценка современного состояния почвенного покрова района Туюк-Суу природно-техногенной урановой провинции Мин-Куш.

Материалы и методы исследования

Нами проведены исследования почвенного покрова участка, где находится хвостохранилище Туюк-Суу поселка Мин-Куш. При определении мощности экспозиционной дозы было выявлено, что радиационный фон хвостохранилища Туюк-Суу повышен. Мощность экспозиционной дозы колеблется в пределах 60–65 мкР/ч (табл. 1).

Таблица 1

Уровень радиационного фона в техногенной провинции Мин-Куш

Местоположение

Высота над уровнем моря (м)

Координаты

Экспозиционная доза

(на высоте 10 см от земли), мкр\ч

Хвостохранилище Туюк-Суу

2104

N – 41 °39,531"

E – 074 °28,050"

60–65

Локально 100–150

пгт. Мин-Куш, 17-площадка

2107

N – 41 °40,876"

E – 074 °26,919"

35–38

Хвостохранилище Дальний

2018

N – 41 °41,160"

E – 074 °21,792"

50–55

Локально 200–250

Хвостохранилище Талды-Булак

1926

N – 41 °40,922"

E – 074 °23,734"

50–55

Хвостохранилище Как

1938

N – 41 °41,054"

E – 0,74 °22,572"

60–75

Локально 150–200

с. Кок-Ой

1562

N – 41 °52,828"

E – 0,74 °25,412"

18–25

Примечание. Данные лаборатории биогеохимии, Институт биологии Национальной академии наук Кыргызской Республики (НАН КР).

Естественные радионуклиды распределены неравномерно в разных типах почв и на различных их глубинах. Вертикальное распределение радионуклидов исследовалось многими авторами [6–9].

Радиоактивность почв обусловлена присутствием в них широкого набора радиоактивных элементов естественного и техногенного происхождения. Важнейшими и самыми распространенными естественными радиоактивными элементами в природе являются: калий (К), уран (U), торий (Th), полоний (Po), радий (Ra), свинец (Pb). Два последних являются наиболее биологически опасными среди естественных радионуклидов [10].

В почве миграция радионуклидов зависит от физико-химических свойств отдельных изотопов и формы химических соединений, в которых они находятся, рН среды, характера движения грунтовых вод и др. [11].

Полевые исследования проведены летом 2018 г. На близлежащих участках территории хвостохранилища Туюк-Суу были отобраны почвенные образцы из верхних горизонтов (0–20 см), поскольку радионуклиды аккумулируются в плодородном слое почвы. Лабораторные анализы радионуклидов в почвах проведены в лаборатории биогеохимии Института биологии Национальной академии наук Кыргызской Республики в гамма-спектрометре «Canberra». Все измеренные спектры обрабатывали с помощью программ для гамма-спектрометрического анализа.

С учетом ландшафтно-геохимических и метеорологических условий отбор образцов почв проводили согласно ГОСТ 17.4.3.01-83 «Общие требования к отбору проб почвы» [12].

Почвенный образец, взятый из одной точки, тщательно перемешивался и отбирался, средняя проба примерно 300–400 г [13].

Результаты исследования и их обсуждение

Жизнь любого живого организма зависит от окружающей среды, в частности, от естественного радиационного фона, обеспечивающего оптимальные условия для их жизнедеятельности. При оценке опасности различных излучений обязательно надо учитывать характер и уровень облучения от различных источников.

Почвенный покров объекта исследования представлен горными темно-каштановыми и горными субальпийскими-лугово-степными почвами.

Горные темно-каштановые почвы характеризуются как низким, так и средним плодородием, среднекаменистые, среднемощные, с различным механическим составом. Содержание гумуса в верхнем слое почвы (0–20 см) находится в пределах 2,0–6,2 %, общего азота – 0,1–0,3 %, фосфора – 0,1–0,2 %, калия – 1,1–2,0 %. Реакция почвенного раствора нейтрально-слабощелочная, рН в пределах 7,1–8,5.

Горные субальпийские лугово-степные почвы на исследуемой территории каменистые, маломощные, с различным механическим составом и по данным лабораторных анализов характеризуются низким и средним плодородием. Содержание гумуса в верхнем слое почвы (0–20 см) находится в пределах 2,1–6,2 %, общего азота – 0,05–0,3 %, фосфора – 0,1–0,2 %, калия – 0,8–1,2 %. Реакция почвенного раствора нейтрально–слабощелочная, рН в пределах 7,3–8,6 [14].

Радиоактивность почвы обусловливается тем, что в почве присутствуют естественные и техногенные радиоактивные элементы. В природе как естественный радиоактивный элемент широко распространен калий (К), из тяжелых металлов: уран (U), полоний (Ро), радий (Ra), свинец (Рb) и др [10].

Нами изучена общая радиоактивность почв прилегающей территории хвостохранилища Туюк-Суу провинции Мин-Куш. Результаты исследований показали неравномерность распределения радиоактивных элементов. Анализы гамма-спектрометрического прибора и средние содержания в почвах естественных радионуклидов представлены в табл. 2.

Таблица 2

Содержание естественных радиоактивных элементов в почвах

Шифр проб

Удельная активность, Бк/кг

238 U

±

232Th

±

226Ra

±

40K

±

137Cs

±

№ 1

428,7

25,00

39,0

1,47

988,6

58,84

566

21,34

0,5

0,03

№ 2

147,3

8,59

33,7

1,35

370,5

22,94

638

23,75

2,8

0,17

№ 3

33,7

1,96

35,0

1,42

42,6

2,72

776

28,70

1,5

0,09

№ 4

51,2

2,98

33,9

1,44

96,6

6,02

701

26,01

3,3

0,19

№ 5

27,2

1,58

35,9

1,37

40,7

2,52

788

29,12

2,4

0,14

№ 6 (контрольная точка)

31,6

1,84

24,1

1,02

63,6

3,89

536

19,93

0,8

0,04

№ 7 (контрольная точка)

0,7

0,04

2,6

0,09

34,8

1,97

118

5,17

0,6

0,03

Максимальные содержания 238 U и 226Ra зафиксированы в двух пробах: № 1 – 238 U (428,7 Бк/кг), 226Ra (988,6 Бк/кг); № 2 – 238 U (147,3 Бк/кг), 226Ra (370,5 Бк/кг). Можно предположить, что важным фактором может стать минералогический состав почвы. Наибольшее содержание 40K отмечено почти во всех пробах, что интересно в порядке возрастания от пробы No1 до пробы No5 (566-638-776-701-788 Бк/кг). Высокое содержание 40K наблюдалось даже в 2-х контрольных точках: проба № 6 – 536 Бк/кг и проба № 7 – 118 Бк/кг. Содержание 232Th и 137Cs в исследуемых почвах оказалось в пределах допустимой нормы.

Минеральный состав почв, содержание гумуса, уровень кислотности почвы, химический состав радионуклидов комплексно влияют на вертикальное распределение естественных радионуклидов [15].

Распределение естественных радиоактивных элементов в исследуемых почвах в процентном соотношении указывает на максимальное содержание 226Ra и 238 U, особенно в пробе № 1 – 50 % и более. В контрольных точках естественные радиоактивные элементы минимальны (рисунок).

iman1.tif

Распределение естественных радиоактивных элементов в почвах в процентном соотношении

Факторов, характеризующих миграцию радионуклидов в почвенных горизонтах, немало. Это зависит от состава почвы, физико-химических свойств, количества осадков, pH среды, расположения и особенностей движения грунтовых вод и др. [13].

Таким образом, хвостохранилище Туюк-Суу остается опасным источником загрязнения окружающей среды на территории провинции Мин-Куш.

Заключение

В данной работе определен радионуклидный состав почвы хвостохранилища Туюк-Суу провинции Мин-Куш. Естественные радионуклиды 238 U и 226Ra отмечены в двух первых пробах высокими. Наибольшее содержание 40K отмечено почти во всех пробах. Содержание 232Th и 137Cs в исследуемых почвах оказалось в пределах нормы. Предположительно, на миграцию естественных радионуклидов влияют: состав почвы и ее физико-химические свойства.

Из-за складирования радиоактиввных отходов на территории провинции Мин-Куш происходит деградация почвенного покрова. Все явления, происходящие вокруг хвостохранилища Туюк-Суу, уничтожают растительность, почва лишается естественных средств защиты от всех видов эрозий.


Библиографическая ссылка

Иманбердиева Н.А., Качыбекова С.Д., Жолболдиев Б.Т. ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАДИОНУКЛИДАМИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА УРАНОВО-ТЕХНОГЕННОЙ ПРОВИНЦИИ МИН-КУШ КЫРГЫЗСТАНА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2019. – № 5. – С. 30-34;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=12733 (дата обращения: 08.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074