Биогеохимия радионуклидов и экотоксикантовНИР

Biogeochemistry of radionuclides and ecotoxicants

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Радиоэкологический мониторинг наземных и водных экосистем в зонах влияния АЭС
Результаты этапа: Было изучено воздействие технологических выбросов Смоленской и Нововоронежской АЭС РФ на компоненты окружающей среды. Показано, что на современном этапе радиоэкологическая ситуация в зоне влияния САЭС и НВАЭС является вполне удовлетворительной. Ни по одному обследованному параметру на обследованных участках не обнаружено превышения нормативов радиационной безопасности. В 30-км зонах влияния Смоленской АЭС и НВАЭС уровни загрязнения природных экосистем по 137Сs и 60Со не выходят за пределы допустимых изменений. Особенности распределения техногенных радионуклидов (137Сs и 60Со) в наземных экосистемах 30-км зон влияния этих АЭС во многом определяется ландшафтными условиями и структурой сформированных здесь растительных сообществ, а также компонентом БГЦ. В изменении запасов радионуклидов в почвах прослеживается определенная зависимость их снижения по мере удаления от АЭС. В почвах автоморфных и гидроморфных ландшафтов, а также различных типов БГЦ запасы 137Сs и интенсивность его миграции в системе «почва- растение» различны. Наибольшая интенсивность миграции отмечается в почвах болотных фитоценозов и лиственных лесов. В водных экосистемах особенности распределения техногенных радионуклидов (137Сs и 60Со), как правило, определяются мощностью слоя воды (приповерхностная или придонная) и донных отложений. При этом удельная активность и запасы исследуемых радионуклидов в толще воды невелики и не превышают пределы допустимых. В 0-10 см поверхностном слое донных отложений удельная активность и запасы исследуемых радионуклидов также не превышают допустимых, при этом максимальные показатели наблюдается в отложениях площадок, находящихся в непосредственной близости от АЭС. Сделан вывод, что запас техногенных радионуклидов воде и донных отложениях водоемов территории исследуемых АЭС связан в основном с их аэральным поступлением. Среди компонентов биоты максимальным уровнем накопления 137Сs характеризуются грибы, меньшим - виды мохового покрова, затем травяно-кустарничкового яруса и минимальным - компоненты древесного яруса. Для оценки состояния природных сред зоны воздействия АЭС в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения 137Сs на современном этапе могут быть использованы различные компоненты. В наземных экосистемах: в древесном ярусе - ассимилирующие органы текущего года формирования и кора внутренняя; в травяно-кустарничковом ярусе - представители семейства папоротниковых; в моховом покрове – сфагновые мхи, а из зеленых мхов - плевроций Шребера; среди высших грибов - желчный гриб. В водных экосистемах - виды растений экологической группы «гидатофиты» (в частности роголистник погруженный), которые характеризуются максимальным накоплением 137Cs и 60Со.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Содержание, распределение и трансформация хлорорганических пестицидов в почвах г. Москвы
Результаты этапа: Рассмотрено содержание, распределение, степень и направление трансформации и формы поступления хлорорганических пестицидов (ХОП) в почвы Москвы; оценен уровень загрязнения почвы этими экотоксикантами на основе отечественных норм. В поверхностных слоях почв города суммарное содержание остаточных количеств дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и его метаболитов - дихлордифенилдихлорэтилена (ДДЕ) и дихлордифенилдихлорэтана (ДДД) - находится в диапазоне 2,22-1440 мкг/кг при среднем значении 158,9±314,1 мкг/кг и медиане 42,53 мкг/кг, суммарное содержание α-, β-, γ- и δ-изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ) - в диапазоне 0,12-7,54 мкг/кг при среднем значении 1,16±1,37 мкг/кг и медиане 0,65 мкг/кг, ГХБ – в диапазоне 0,33-3,33 мкг/кг при среднем значении 0,86±0,86 мкг/кг и медиане 0,55 мкг/кг. Содержание ДДТ и его метаболитов в почвах города от нескольких до десятков раз превосходит фоновые показатели для Европейской части РФ и лежит в диапазоне, характерном для городских почв Восточной Европы и Китая. Содержание изомеров ГХЦГ и содержание ГХБ соответствует фоновым значениям для РФ и близко к показателям, характерным для городских почв Европы. В почвах Москвы наиболее высокое содержание ДДТ и его метаболитов, а так же изомеров ГХЦГ отмечено в селитебно-транспортной и промышленной зонах, ГХБ - в зоне резерва. Пространственное распределение ДДТ и его метаболитов в поверхностных слоях почв не подчиняется нормальному или логнормальному закону. Распределение изомеров ГХЦГ и ГХБ описывается логнормальным законом. В поверхностных слоях почв установлена значимая положительная корреляция между содержанием ДДТ, его метаболитов, изомеров ГХЦГ и ГХБ. Аналогичная связь содержания данных экотоксикантов с содержанием органического углерода и рН не выявлена, за исключением значимой положительной корреляции содержания ДДЕ с содержанием органического углерода. В поверхностных слоях почв Москвы степень трансформации ДДТ в метаболиты мала. В 75 % почв трансформации подверглось менее половины исходного пестицида. В 67,5 % почв образование ДДД превалирует над ДДЕ. В расчете на все опробованные почвы города 16 % ДДТ превратилось в ДДЕ и 23 % ДДТ - в ДДД. В почвенных разностях промышленной и селитебно-транспортной зон трансформация ДДТ идет с преимущественным образованием ДДД (ДДД > ДДЕ), в почвах парково-рекреационной и селитебной зон метаболиты образуются в равных количествах (ДДД ≈ ДДЕ). Для 95 % почв города отношение изомеров о,п'-ДДТ/п,п'-ДДТ < 0,3, а среднее значение этого показателя составляет 0,1, что характерно при применении ДДТ в форме технического препарата. Вклад α-, β-, γ- и δ-изомеров ГХЦГ в их суммарное содержание в поверхностных слоях почв в среднем равен 18,8, 34,1, 41,1 и 6,0 % соответственно, а отношение α-ГХЦГ/γ-ГХЦГ лежит в диапазоне 0,056 - 3,2 при среднем значении 0,69±0,76. Данные показатели свидетельствует о применении пестицида преимущественно в форме препарата линдана и относительно высокой степени его трансформации пестицида. Наиболее интенсивно процесс трансформации имел место в почвах парково-рекреационной и селитебных зон, где относительное содержание β-ГХЦГ в смеси изомеров равно или даже превосходит содержание γ-ГХЦГ. Содержание ХОП в профиле урбанозема дендропарк Ботанического сада МГУ им.М.В.Ломоносова на Воробьевых горах) изменяется в диапазоне 33,6-147,0 мкг/кг (сумма ДДТ и его метаболитов), 0,3824-0,9863 мкг/кг (сумма изомеров ГХЦГ) и 2,479-5,868 мкг/кг (ГХБ). Вертикальное распределение ДДТ, ДДЕ и изомеров ГХЦГ характеризуется максимальным содержанием этих экотоксикантов в гумусовом горизонте Аu (0-10 см ) и/или верхней части техногенного слоя U (10-20 см) почвы, ДДД – в нижней части почвенного профиля в техногенном слое U+[А](50-60 cм), ГХБ - в техногенном слое U (20-30 см). В профиле почвы установлена значимая положительная корреляция содержания изомеров ГХЦГ с ДДТ и ДДЕ и их отрицательная корреляция со значением рН. Между содержанием метаболитов ДДЕ и ДДД выявлена значимая отрицательная корреляционная связь, а между содержанием ГХБ и нефтепродуктов - значимая положительная связь. В профиле урбанозема степень трансформация ДДТ возрастает с глубиной от 5,7 % в поверхностном слое Аu (с образованием преимущественно метаболита ДДЕ) до 37,6 % в слое U+[A] (50-60 см) нижней части почвенного профиля (с образованием преимущественно метаболита ДДД). Степень трансформации ГХЦГ, наоборот, в нижней части почвенного профиля снижена по сравнению с поверхностными слоями почвы. По содержанию остаточных количеств ДДТ и его метаболитов большая часть почвенных разностей на территории Москвы может быть отнесена к категориям загрязнения «чистая» (80,0 %, <ПДК) и «допустимая» (7,5 %, 1-2ПДК) для почв населенных мест РФ, меньшая часть - к категориям «опасная» (7,5 %, 2-5ПДК) и «чрезвычайно опасная» (5,0%, >5ПДК). По содержанию остаточных количеств ГХЦГ (0,0014-0,069 от ПДК) и ГХБ (0,0011-0,11 от ОДК) все исследованные почвенные разности могут быть отнесены к категории загрязнения «чистая».
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Пространственное варьирование содержания радионуклидов и органических экотоксикантов в почвах фоновых и загрязненных территорий
Результаты этапа: Рассмотрены закономерности вертикального распределения и статистические показатели пространственной вариабельности токсикантов и радионуклидов в почвах на фоновых, слабо- и сильнозагрязненных территориях в Центральном регионе России и о. Сахалин. В однотипных почвах и биогеоценозах наблюдаются сходные особенности профильного распределения Сs-137, сформировавшиеся в отдаленный период после чернобыльских выпадений и на фоновых территориях в условиях глобальных радиоактивных выпадений. По увеличению интенсивности заглубления Сs-137 вглубь почвы исследованные экосистемы формируют ряд: сосняки < дубравы < березняки < залежи < агроценозы < урбоэкосистемы. Коэффициенты вариации плотности загрязнения Cs-137 в почвах на фоновых территориях в условиях глобальных радиоактивных выпадений составляют 15–25%. В дальней зоне чернобыльских выпадений вследствие неравномерности радиоактивного загрязнения коэффициенты вариации Cs-137 в почвах повышаются до 25–50%. В почвах лесных биогеоценозов пространственная структура распределения Сs-137 связана с дендрометрическими показателями и парцеллярным строением фитоценозов. В почвах агроценозов отмечена линейная конфигурация пространственного распределения Сs-137. В урбоэкосистемах пространственное распределение Сs-137 связано с характером техногенных процессов в верхних слоях почвы и проводившимися дезактивационными мероприятиями. На исследованной нефтедобывающей территории о. Сахалин определены региональные фоновые уровни содержания углеводородов нефти, составившие в подзолах 100–500 мг/кг, в торфяных почвах и торфяно-глееземах – 100–2000 мг/кг. На промышленных площадках месторождения Катангли отмечены ореолы нефтяного загрязнения, приуроченные к верхним горизонтам почв, а также по кромке почвенно-грунтовых вод. Коэффициенты вариации содержания углеводородов нефти в них составляли 90–165 %. Распределение бенз(а)пирена по профилю почв о. Сахалин характеризуется регрессивно-аккумулятивным типом. Уровни содержания бенз(а)пирена на импактных территориях северо-восточного Сахалина и вблизи Южно-Сахалинской ТЭЦ выше фоновых, но ПДК (0,02 мг/кг) не превышена. В торфяных почвах и торфяно-глееземах на импактных территориях среднее содержание бенз(а)пирена увеличивается в следующем ряду горизонтов: Tmr < TO2 < O < TO1, при этом коэффициенты вариации в исследованных органогенных слоях составляли 52,5–85,6%. В почвах урболандшафтов Московского региона загрязнение почв нефтепродуктами (НП) с превышением ОДК (1000 мг/кг) зафиксировано в придорожных зонах и обусловлено локальными проливами горюче-смазочных материалов. Рассмотрено распределение токсикантов в профилях почв вблизи полигона ТБО «Торбеево» (Люберецкий район Московской области). Выявлено многократное превышение ПДК бенз(а)пирена и фоновых уровней других полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почвах на расстоянии 100 м от полигона ТБО вблизи автодороги. Для высокомолекулярных ПАУ протяженность ореолов загрязнения достигает 750 м от полигона ТБО. В урбаноземе на территории города Москвы отмечена аккумуляция ПАУ и полихлорированных бифенилов (ПХБ) в поверхностном слое гумусово-аккумулятивного горизонта, а также в техногенном горизонте в средней части почвенного профиля. В условиях аэротехногенных потоков поллютантов от источников загрязнения, а также выбросов и проливов от автотранспорта увеличивается пространственная гетерогенность загрязнения почв органическими токсикантами. Коэффициенты вариации содержания НП, ПАУ, ПХБ в почвах контрольных участков в урболандшафтах Москвы и Московской области достигали 100 % и более, самые высокие уровни загрязнения и степень варьирования органических токсикантов отмечены в почвах промышленных зон. На фоновых территориях пространственное варьирование загрязняющих веществ обычно удовлетворительно аппроксимируются нормальным законом, тогда как при повышенной техногенной нагрузке часто проявляется логнормальный закон или полимодальность распределения. При планировании объемов выборок для оценки среднего уровня загрязнения различными веществами техногенной природы необходимо располагать информацией о степени их пространственного варьирования. Для большинства участков, исследованных в нашей работе на загрязненных и фоновых территориях при коэффициенте вариации меньше 50 %, обосновано применение традиционной конвертной методики почвенного пробоотбора с объемом выборки 25. При более высокой вариабельности количество почвенных проб, необходимое для достоверной оценки среднего уровня загрязнения, следует значительно увеличивать, но реализовывать пробоотбор за счет объединения их в смешанные образцы на отдельных промышленных площадках или в урболандшафтах. Отмечена пространственная сопряженность варьирования радионуклидов и токсикантов с неоднородностью почвенных свойств. В дальней зоне чернобыльских выпадений интенсивность вертикальной миграции Cs-137 в серых лесных почвах связана с их физическими свойствами. В импактной зоне Южно-Сахалинской ТЭЦ зафиксирована сопряженность распределения бенз(а)пирена с содержанием гумуса и плотностью верхнего горизонта почвы. В торфяных почвах на северо-востоке о. Сахалин выявлена отрицательная корреляционная связь содержания углеводородов с зольностью органогенных горизонтов, которая указывает на преобладание в их составе природных битумоидов. Зафиксированная в отдаленный период после чернобыльских выпадений, пространственная сопряженность Cs-137 и кислоторастворимых соединений Pb в почвенной подстилке связана с их общим миграционным потоком в лесном биогеоценозе. В почвах Московского региона отмечены положительные корреляционные связи между накоплением органических токсикантов, относящихся к одной химической группе (НП, ПАУ, ПХБ) и поступивших в почву от общего источника загрязнения. Загрязняющие вещества, имеющие различные химические характеристики и пути миграции в почвах, не проявляют взаимной пространственной сопряженности.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Особенности биогеохимического цикла 137Cs в агроландшафтах в отдаленный период после чернобыльских выпадений
Результаты этапа:
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Имитационное моделирование и информационные технологии в изучении поведения техногенных загрязнителей в экосистемах
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".