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).

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.

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).

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.