Сотрудники кафедры радиохимии химического факультета и кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ исследовали, как радиоактивный изотоп стронция сорбируется в различных почвах.

Торфянисто-подзолисто-глееватые почвы (слева) включают горизонты, в основном состоящие из органического вещества (органогенные горизонты — на схеме T1, T2 и H). Эти горизонты образованы растительными остатками на разных стадиях разложения. Ниже расположены минеральные горизонты (ELih, ELg и ELBcn), развитые в пылеватых суглинках, и горизонт (BDg), сформированный на границе между суглинками и верхней частью тяжёлой морены (морены с высоким содержанием тяжёлых минералов). Профиль аллювиальной дерново-глеевой почвы (справа) включает органогенный горизонт O и минеральные горизонты AY и Bg, развитые в верхнем иловатом слое отложений двудольных покрытосеменных растений, а также горизонт BDg, связанный с верхней частью карбонатного моренного суглинка. Развитие профиля аллювиальной дерново-глеевой почвы сильно зависит от периодического затопления её речными водами и близости богатых карбонатами моренных отложений. Рисунок из статьи: Semenkova A., Izosimova Yu., Rzhevskaia A. et al. Mechanisms of Sr sorption in peaty-podzolic-gleyic and alluvial soddy-gleyic soils // Environmental Science: Processes and Impacts 27(11), October 2025.

Один из компонентов загрязнений, стронций-90, обладает сильной радиотоксичностью и особенно высокой подвижностью в почве по сравнению с другими радионуклидами. Период его полураспада немалый — 28,9 года, и при масштабных авариях, таких как трагедия на Чернобыльской АЭС, количество радиоактивного стронция в загрязнённых районах на протяжении десятилетий остаётся значительным. Поэтому важно понимать: насколько прочно радионуклид удерживается в почве, как глубоко проникает в её нижние горизонты, как активно мигрирует в грунтовые и поверхностные воды. И каким образом это происходит в почвах разного состава.

Сотрудники кафедры радиохимии химического факультета и кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ исследовали, как радиоактивный изотоп стронция сорбируется в различных почвах, для чего изучили механизмы удерживания радиоактивного вещества почвой и её отдельными компонентами.

Эксперименты вели на двух типах почв: торфянисто-подзолисто-глееватой и аллювиальной дерново-глеевой, принципиально отличающихся по химическим свойствам, содержанию органического вещества, илистой фракции и несиликатных соединений железа. Оба типа почв расположены в Нелидовском районе Тверской области и типичны для ландшафтов южной и средней тайги. Образцы почв, взятые с разных глубин, были отобраны на территориях, не подверженных значительному антропогенному воздействию и не загрязнённых тяжёлыми металлами или радионуклидами. Это позволило оценить сорбционную способность почв по отношению к стронцию-90 в отсутствие других загрязняющих веществ.

Все образцы показали схожие результаты по связыванию стронция — сорбировали от 85 до 96% ведённого радионуклида. В верхних горизонтах с высоким содержанием органического вещества стронций удерживался в основном за счёт комплексообразования, а в нижележащих органо-минеральных и минеральных горизонтах его связывание почвой происходило за счёт ионного обмена с глинистыми минералами.

Химические свойства радиостронция очень похожи на свойства кальция, что сильно влияет на распространение радионуклида. Проведённые эксперименты показали, что в почвенных грунтах с высоким содержанием ионов кальция наблюдается конкуренция за связывание с сорбционными центрами почвы, вследствие чего стронций плохо удерживается в подобных почвах, особенно при низком рН (в кислой среде). В пойменных почвах содержится больше ионов двухвалентного кальция по сравнению с торфянисто-глееватой почвой. Поэтому именно в почвах пойм, которые для многих тяжёлых металлов и радионуклидов становятся прекрасным геохимическим барьером на пути миграции в ручьи, ионы стронция-90 удерживаются хуже. Доля радиостронция в подвижной форме возрастает, из-за чего он становится доступным для усвоения растениями и распространяется в ландшафте.

Последующая экстракция подтвердила, что стронций в основном обменивается в минеральных горизонтах и лучше удерживается в органических слоях.

Работа опубликована в высокорейтинговом журнале Environmental Science: Processes & Impacts.

№12, 2025