Лекції 9. ГІС та дистанційний моніторинг ґрунтів

https://www.youtube.com/watch?v=6TsoQy63D9I

Залежно від характеру накопичення радіоактивних елементів в ґрунтах розрізняють природну і штучну радіоактивність (рис.1).

Рис.1. Види радіоактивності.

Природна радіоактивність ґрунтів зумовлюється природними радіоактивними елементами, які завжди є в ґрунтах і у ґрунтоутворюючих породах. Їх поділяють на дві групи: первинні і космогенні. Первинні елементи, що ті що надійшли в ґрунт з ґрунтоутворюючих порід або з геохімічним потоком з інших територій. Це або елементи, всі ізотопи яких є радіоактивними − уран (17 ізотопів, зокрема 238 U, 235 U), актиній (14 ізотопів), торій (12 ізотопів, зокрема 232 Th), радий (226 Ra) та радон (222 Rn, 220 Rn). Або ізотопи “звичайних” елементів, які здатні до радіоактивного розпаду (40 К; 87 Rb; 48 Са; 96 Zr та ін.). Найбільшу природну радіоактивність з цих елементів має калій. Космогенні радіоактивні ізотопи надходять в ґрунт з атмосфери, де вони виникають в результаті взаємодії космічного випромінювання з ядрами стабільних елементів. До цієї групи належать тритій (3 Н), берилій (7 Ве, 10 Ве) і вуглець (14 С).

Процес природної радіоактивності супроводжує Землю так давно, як давно існують на ній живі організми. З цієї причини все живе на Землі виникало, існувало та розвивалося при безперервному впливі цього геофізичного фактору. Концентрація природних радіонуклідів у ґрунтах істотно збільшується внаслідок технологічних процесів, пов'язаних з видобутком, переробкою та складуванням мінералів, які містять радіоактивні ізотопи, виробництвом і внесенням деяких мінеральних добрив; спалювання вугілля на теплових і електростанціях і т. п.

Вміст урану в промислових рудах складає в середньому 0.1-0.2%, тобто більш ніж 99,9% складають радіоактивні відходи. Результатом цього є надходження і концентрування на денній поверхні величезної кількості природних радіонуклідів. Найбільшу небезпеку в цьому випадку представляють елементи 3-х радіоактивних сімейств 235 U, 238 U, 232 Th і продукти їх розпаду. Джерелами забруднення території радіоактивними елементами на етапах видобутку урану є кар'єри, шахти, хвостосховища; виділення радіоактивних газів, в першу чергу, радону з руд і відходів; застосування рудних порід як місцевих будівельних матеріалів, зокрема при будівництві доріг. Рівень випромінювання в деяких районах, зокрема у населених пунктах (Кропивницький, Жовті Води) прилеглих до копалин в 30- 100 разів перевищує фонові значення.

Неминуче радіоактивне забруднення ґрунтів відбувається природними радіонуклідами в результаті виробництва і застосування калійних добрив. Зокрема калійні добриває джерелом додаткового надходження 40 К в ґрунт. Після внесення деяких видах калійних добрив у ґрунт вміст 40 К становить 37-1100 Бк/кг, тоді як у добривах вміст 40 К становить приблизно 6000 Бк/кг.

Природні фосфорити (рис. 2), як правило, містять в 10-100 разів більше урану, ніж його середній вміст у земній корі. Іноді концентрація урану в  фосфоритах досягає промислових величин. Тривале використання фосфорних добрив призводить до значного збільшення вмісту урану та продуктів його поділу в ґрунтах. При цьому найбільше зростає кількість доступних для рослин форм радіонуклідів: водорозчинних в 10 разів, кислоторозчинні в 4 рази, порівняно з вихідною породою. Водночас з цим при видобутку фосфоритів і їх переробці утворюються величезні відвали із фосфогіпсу з вмістом радіонуклідів у них вище, ніж ГДК. Це створює проблеми, пов'язані з переробкою і захороненням таких відходів, а також рекультивацією даних територій. При постійному використанні фосфогіпсу як меліоранту солонців та солонцевих ґрунтів можливе накопичення радіонуклідів, зокрема 90 Sr.

Рис. 2. Природний фосфорит.