РОЗДІЛ ІІІ РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Діючи згідно з методикою розрахунків виконавши пункти 1-9,я провела перерахунок питомої активності ¹³⁷Cs для трьох вертикалей грунтів ШНПП.Беручи вихідні дані з 1999-2011,лабораторією прикладної гамма-спектроскопії Львівського національного університету імені Івана Франка. [12].

3.1 Дерново-слабопідзолистий глеюватий супіщаний ґрунт ШНПП

Визначаємо зміну густини ґрунту з глибиною ρ(h_i) = m(h_i)/V, для кожного року та усереднюємо по роках рис.3.1.

 

Рис.3.1 Зміна густини ґрунту з глибиною, усереднено по роках відбору

З результатів вимірювання питомої активності в кожному прошарку вертикального зрізу, я порахувала об’ємну активність забруднення та знайшла сумарну активність всієї проби для кожного року, крім того побудовала вертикальний розподіл щільності забруднення радіоізотопом ¹³⁷Cs дерново – слабопідзолистого глеюватого супіщаного (ДСГ) ґрунту ШНПП.

В дерново – слабопідзолистому глеюватому супіщаному ґрунті ШНПП, весь запас радіонукліда сконцентрований в верхньому шарі ґрунту: 0 – 12 см, глибше спостерігається рівномірний розподіл радіоцезію (рис. 3.1.). Динаміка часових змін профілів залягання ¹³⁷Cs у верхньому шарі відображає порівняно незначні їх зміни в часі.

Рис. 3.2. Вертикальний розподіл ¹³⁷Cs в ДСГ ґрунті ШНПП

Спостережуване збільшення величини щільності забруднення для деяких років пояснюється зміною локалізації місця відбору. Така зміна місця відбору не впливатиме на отриманий результат параметрів міграції радіоцезію, оскільки для розрахунку бралися не абсолютні значення щільності забруднення, а відносні, що ілюструється рис.3.3.

Переходимо від кількісних значень щільності забруднення A_vⁱ, до імовірнісних p_i, за формулою. p_i= A_vⁱ /A_сум рис.3.3.

 

Рис. 3.3. Вертикальний розподіл ймовірності перебування ¹³⁷Cs в ДСГ ґрунті ШНПП

На рис. 3.4. наведено еволюцію глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСГ ґрунті ШНПП. Усереднивши значення центра мас прямою лінією, отримуємо значення коефіцієнту напрямленого переносу w=0,28 см/рік. З рис. 3.4 видно, що “центр мас” радіаційного забруднення поступово зміщується у глиб ґрунту, хоч спостерігаються періоди часу, коли рух “центра мас” змінює свій напрям до поверхні ґрунту. Цей “розкид” отриманих положень “центру мас” пояснюється впливом на вертикальну міграцію погодних факторів, та мозаїчністю ззабруднення невеликих за площею ділянок поверхні землі.

Рис. 3.4. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу щільності забруднення ¹³⁷Cs в ДСГ ґрунті ШНПП

Отримані результати свідчать про дуже повільне зміщення радіонукліду вглиб ґрунтової товщі, а отже зменшення радіоактивних запасів ¹³⁷Cs в цьому ґрунті відбувається за рахунок процесу радіоактивного розпаду.

На рис. 3.5 наведено еволюцію глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСГ ґрунті ШНПП (крива С). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива D). Коефіцієнт кореляції між кривими С і D для температури становить 0,19, це підтверджує, що є суттєвий впливи коливань температури,які впливають на розподіл радіоцезію . З рис 3.6 видно,що процес кореляції яскраво виражений,а зволоження впливає на величину коефіцієнту напрямленого переносу, для даного типу ґрунту, між кривими С і E коефіцієнт кореляції становить 0,29 що свідчить, про вплив середньорічних опадів на міграцію радіо цезію в даному типі ґрунту ШНПП.

Рис. 3.5. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСГ ґрунті ШНПП (крива С). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива D)

Рис. 3.6. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСГ ґрунті ШНПП (крива C). Зміна кількості середньорічних опадів з часом (крива E)

Коефіцієнт квазідифузії відповідає за “профіль” вертикального забруднення радіонуклідом. Фронт розподілу ¹³⁷Сs на рис.3.7.вказує на значне закріплення цим типом ґрунту досліджуваного радіонукліду. Отже, виходячи з методики розрахунку отримуємо часову залежність для дерново – слабопідзолистого глеюватого супіщаного ґрунту ШНПП. З нахилу усередненої прямої, визначаємо величину коефіцієнта квазідифузії

D = 1,6*10^-3 см²/рік

Рис. 3.7. Часова залежність у ДСГ ґрунті ШНПП з усередненою прямою.

Видно з рис 3.7. для коефіцієнта квазідифузії характерне „коливання” з часом, яке може бути пояснене змінами погодних умов від року до року.

Рис.3.8.Часова залежність у ДСГ ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива D)

 

Рис. 3.9. Часова залежність у ДСГ ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічних опадів з часом (крива E).

3.2 Дерново - слабопідзолистий піщаний ґрунт ШНПП

На рис.3.10. наведено зміну густини з глибиною та усереднено прямою по роках відбору для дерново - слабопідзолистого піщаного ґрунту ШНПП

Рис.3.10.Зміна густини ґрунту з глибиною, усереднено по роках відбору для дерново – слабопідзолистого піщаного (ДСП) ґрунту ШНПП

Рис. 3.11. Вертикальний розподіл щільності забруднення ¹³⁷Cs у ДСП ґрунті ШНПП.

З рис 3.11. видно, що щільність забруднення у ДСП ґрунті в верхньому шарі (0 – 13см) в 2 – 3 рази більша за нижні горизонти даного ґрунту. З роками щільність забруднення зменшується.

Переходжу від кількісних значень щільності забруднення A_vⁱ, до імовірнісних p_i, за формулою. p_i= A_vⁱ /A_сум.

Рис. 3.12. Вертикальний розподіл ймовірності щільності забруднення ¹³⁷Cs у ДСП ґрунті ШНПП.

На рис. 3.13. наведено еволюцію глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСП ґрунті ШНПП. Різка зміна характеру поведінки w свідчить, так як і у випадку дерново-слабопідзолистого глеюватого супіщаного ґрунту, про значний вплив погодних умов на процес міграції радіоцезію в даному типі ґрунтів.

Рис. 3.13. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу щільності забруднення ¹³⁷Cs у ДСП ґрунті ШНПП.

Усереднивши значення центра мас прямою лінією, я отримала значення коефіцієнту напрямленого переносу w =0,08см/рік. На рис. 3.13. з усередненої прямої видно, що “центр мас” радіаційного забруднення повільно зміщується у глиб ґрунту.

Коефіцієнт кореляції для опадів -0,13, від’ємний коефіцієнт свідчить про зворотній процес до процесу міграції. Тобто вологість навпаки сповільнює рух радіонукліду в грунті. Для температури коефіцієнт кореляції становить0,74. З чого випливає,що температура значним чином впливає на міграцію радіонукліда в даному грунті.

Рис. 3.14. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСП ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічних опадів з часом.

Рис. 3.14. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСП ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива E)

Часова залежність для ДСС ґрунту ШНПП – рис. 3.15. З кутового нахилу усереднюючої прямої, визначаємо величину коефіцієнта квазідифузії

D=8,7 *10^-5 см²/рік.

Рис. 3.15. Часова залежність у ДСП ґрунті ШНПП з усередненою прямою

Залежність між та режимом зволоження також існує і коефіцієнт кореляції між кривими C та E для температури становить 0,19, це свідчить про вплив на міграцію радіо цезію в даному типі грунту. Для середньорічних опадів коефіцієнт кореляції становить 0,28. Виходячи з даних результатів, можна зробити висновок,що в даному типі грунту більше впливає на міграцію радіо цезію зволоження.

Рис.3.16.Часова залежність у ДСП ґрунті ШНПП (крива C). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива E)

Рис. 3.17.Часова залежність у ДСП ґрунті ШНПП (крива С).Зміна кількості середньорічних опадів з часом (D)

3.3. Дерново – слабопідзолистий супіщаний ґрунт ШНПП

На рис. 3.16. наведено розподіл густини ґрунту з глибиною усереднено по роках.

Рис. 3.18. Зміна густини ґрунту з глибиною, усереднено по роках відбору для дерново – слабопідзолистого супіщаного (ДСС) ґрунту ШНПП

 

На рис. 3.17. наведено розподіл об’ємної щільності забруднення ¹³⁷Cs у (ДСС) ґрунті ШНПП. Розподіл радіоактивного ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП характеризується рівномірним розподілом по шарах ґрунту, з невеликим, порівняно з іншими типами ґрунтів зменшенням з глибиною. Це пояснюється тим, що в складі ґрунту домінує Силіцій який має малу поглинаючу здатність (рис 3.17) і вже станом на 1996 рік (початок дослідження даного ґрунту) розподіл в ґрунті ¹³⁷Cs набув свого рівноважного значення.

 

Рис. 3.19. Вертикальний розподіл щільності забруднення ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП.

Переходимо від кількісних значень щільності забруднення A_vⁱ, до імовірнісних p_i, за формулою. p_i= A_vⁱ /A_сум рис.3.18.

Рис. 3.20. Вертикальний розподіл ймовірності щільності забруднення ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП.

На рис. 3.21. наведено еволюцію глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП. Усереднивши значення центра мас прямою лінією, отримуємо значення коефіцієнту напрямленого переносу v =0,06 см/рік.

Рис. 3.21. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу щільності забруднення ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП.

Глибина залягання “центру мас” ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП (рис.3.19.) майже не змінюється з глибиною, порівняно з іншими типами ґрунтів, це вказує на те, що розподіл ¹³⁷Cs в ґрунті вже набув свого рівноважного значення.

Коефіцієнт кореляції між кривими 1 та 2 для опадів 0,55 та для температури 0, 23.

 

Рис.3.22. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива C)

Рис.3.23. Еволюція глибини залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs у ДСС ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічних опадів з часом (крива D)

Часова залежність для ДСС ґрунту ШНПП – рис. 3.24. З кутового нахилу усереднюючої прямої, визначаємо величину коефіцієнта квазідифузії D=3,67*10^-4 см²/рік.

Рис. 3.25. Часова залежність у ДСС ґрунті ШНПП з усередненою прямою

Рис. 3.26. Часова залежність у ДСС ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічної температури з часом (крива C)

Рис. 3.26. Часова залежність у ДСС ґрунті ШНПП (крива B). Зміна кількості середньорічних опадів з часом (крива C).

З рис. 3.26. бачимо, що все ж таки на міграцію радіоцезію в ДСС ґрунті який не проявляє значного закріплення радіонукліду серед погодних факторів більше впливають опади, що спричинює змивання радіонукліду в глиб ґрунту.

 

Коефіцієнти	ДСГ	ДСП	ДСС
w, см/рік	0,28	0,08	0,06
D, см2/рік	1,6*10-3	8,7*10-5	3,67*10-5
rxy(D, температура)	0,19	0,08	0,02
rxy(D, опади)	0,28	0,2	0,06
rxy(V, температура)	0,33	0,25	0,23
rxy(V, опади)	0,51	0,39	0,55

ВИСНОВКИ

Отримано величини коефіцієнтів напрямленого переносу та квазідифузії для трьох різних типів ґрунтів (ДСГ, ДСП та ДСС) ШНПП.

Величина коефіцієнту напрямленого переносу становить v=0,03см/рік для дерново-слабопідзолистого глеюватого супіщаного ґрунту, v=0,11 см/рік – для дерново-слабопідзолистого піщаного ґрунту і для дерново-слабопідзолистого супіщаного приймає значення v=0,06 см/рік.

Величина коефіцієнту квазідифузії відповідно набуває значення: D=1,4*10^-4 см²/рік для дерново-слабопідзолистого глеюватого супіщаного ґрунту, D=2,3*10^-4 см²/рік для дерново-слабопідзолистого піщаного ґрунту. Для дерново-слабопідзолистого супіщаного ґрунту D=2,02*10^-6 см²/рік така величина коефіцієнту квазідифузії пояснюються тим, що на даний час процес вирівнювання концентрації фактично відбувся і ¹³⁷Cs знаходиться в малорухомій формі.

Залежність коефіцієнтів від часу можна пов’язати з річними коливаннями температури та кількістю опадів.

Кореляційний аналіз показав: вплив режиму зволоження на залягання “центру мас” вертикального розподілу ¹³⁷Cs, максимальний для дерново-слабопідзолистого глеюватого супіщаного ґрунту ШНПП і мінімальний у дерновому-слабопідзолистому піщаному ґрунті ШНПП.

Часова залежність проявляє значну кореляцію з перепадами температури у дерново-слабопідзолистому піщаному ґрунті ШНПП і фактично відсутня для дерново-слабопідзолистого глеюватого супіщаного ґрунту.

 

Список літератури:

1. Козлов В. Ф. Справочник по радиационной безопасности. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. :Энергоатомиздат, 1991. – 352с.

2. Кутлахмедов Ю. О. Основи Радіоекології; ред. В.П. Зотова / В.І. Корогодін, В. К. Колътовер – К.: Вища шк., 2003. – 311с.

3. Малкович Р. Ш. В кн.: Радиоактивные изотопы в почвах и растиниях/ Р. Ш. Малкович, В. М. Прохоров – Л.: Колос, 1969. -С.94.

4. Караваева Е. Н. Роль некоторых категорий почвенной влаги в вертикальном перемещении ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в почве / Караваева Е. Н., Молчанова И. В. / Экология №1, 1979. – C. 48-52.

5. Прохоров В. М. Міграція радіоактивних забруднень у ґрунтах. Фізико - хімічні механізми й моделювання; ред. Р. Алексахіна – М.: Енерговидав., 1981. – с. 98;

6. Згуровський М. З. Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде/ Згуровський М. З., Скопецький В. В., Хрущ В. К. – К.: Наукова думка , 1997. – 368с.

7. Прохоров В.М. Диффузия некоторых радиоактивных продуктов деления в почвах. /Информ. бюл.// Радиобиология,1966. –с.46-52.

8. Бондарьков М. Д. Исследование вертикальной миграции ¹²⁵Sв и ¹³⁷Cs в почве/ Донец Н. П., Желтоножский В. А., ,Стукин Е. Д. [та ін.]//НЦ “Институт Ядерных Исследований” НАН Украины, 1999. – с.32-33.

9. Переволоцкий А. Н. Розпределение ¹³⁷Cs в лисных биогеценозах/ Перволоцкий ­ А.Н. - К.:Гомель // РНИУП «Институт радіології»,2006. ­- 24­25с.

10. Анохин В. Л. Моделирование процессов миграции радиоизотопов в ландшафтах // Атомиздат, 1974. –245с.

11. Бугір М.К. Теорія ймовірності та математична статистика: ”Підручники і посібники”, –“Тернопіль”: 1998.–с.59-98.

12. Грабовський В. Дослідження міграції радіоцезію в грунтах ШНПП/ О.Дзендзелюк, І.Катеринчук, Ю.Фургала //Вісник Львів ун-ту Серія фізична. Вип. 35, 2002. – с. 18-23;

13. Караваеав Е. Н. Роль некоторых категорий почвенной влаги в вертикальном перемещении ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в почве/ Е. Н. Караваеав , И.В., Молчанова И.В. //Экология №1, 1979. – с. 48-52.

14. Куликов Н. В. Влияние режима почвенного увлажнения на переход стронция-90, цезия-137 и церия-144 из почвы в раствор/ И. В. Молчанова, Е. Н Караваева // Экология №4, 1973. – с. 57-62.