A GEOMORPHOLOGICAL APPROACH TO THE ASSESSMENT OF RADIOACTIVE CONTAMINATION IN SMALL LOWLAND AGRICULTURAL CATCHMENTS

M. M. Ivanov

doi:10.15356/0435-4281-2017-1-30-45

A GEOMORPHOLOGICAL APPROACH TO THE ASSESSMENT OF RADIOACTIVE CONTAMINATION IN SMALL LOWLAND AGRICULTURAL CATCHMENTS

M. M. Ivanov

https://doi.org/10.15356/0435-4281-2017-1-30-45

Full Text:

PDF (Rus) |

Generate QR code

Abstract

Large fallout of 137Cs caused by the Chernobyl accident resulted in radioactive contamination of vast areas in the East-European Plain. Adsorption of the radionuclide by soil particle makes erosion processes the main driver of 137Cs redistribution in the landscape. In turn, radioisotope 137Cs is widely used to evaluate soil erosion rates and erosion-driven transport of sediments and associated contaminants. The paper presents the overview of more than two-decade long investigations of erosion and associated 137Cs migration in Chernobyl-affected areas in European part of Russia as well as the specific scheme of field data collection required for proper assessment of modern radioecological risks. The main result is that the most part of the transported 137Cs was deposited in the upper reaches of fluvial networks.

Keywords

ecological geomorphology, geomorphological techniques, 137Cs, erosion, fluvial geomorphology

About the Author

M. M. Ivanov

Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Faculty of Geography, Moscow

References

1. Chorley R.J. and Kennedy B.A. Physical geography: a systems approach. London: Prentice-Hall, 1971. 320 p.

2. Симонов Ю.Г., Кружалин В. И. Речные бассейны // Динамическая геоморфология. М.: Изд-во МГУ, 1992. С. 237–264.

3. Голосов В.Н. Эрозионно-аккумулятивные процессы в речных бассейнах освоенных равнин. М.: ГЕОС, 2006. 296 с.

4. Дмитриев П.П. Изменение профиля почвы в результате деятельности млекопитающихземлероев // Почвоведение. 1988. № 11. С. 75–81.

5. Романцова Н.А., Парамонова Т.А., Семенихин А. И. Особенности аккумуляции цезия‑137 почвами в пределах Тульского радиоактивного пятна // Мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвященной 60-летию ФГБОУ ВПО “Пензенская ГСХА”, 27–28 октября 2011 г. С. 72–74.

6. Гребенщикова Н.В., Фирсакова С.К., Жученко Ю.М. Исследование закономерностей вертикальной миграции Cs‑137 и Sr‑90 в почвах естественных суходольных лугов Белорусского Полесья // Итоги научных исследований в области радиоэкологии. 1996. С. 34.

7. Арастович Т.В. Влияние свойств почв на процесс вертикальной миграции радионуклидов // Изв. НАН Белоруссии. Сер. аграрных наук. 2004. № 2 (Электронная версия журнала).

8. De Jong E., Begg C.B.M., and Kacanoski R.G. Estimates of soil erosion and deposition for some Saskatchewan soils // Canadian Journal of Soil Sci. 1983. Vol. 63. P. 607–617.

9. Kachanoski R.G. and de Jong E. Predicting the temporal relationship between soil Cesium‑137 and erosion rate // Journal of Environmental Quality. 1984. Vol. 13. P. 301–304.

10. Walling D.E. and He Q. Improved models for estimating soil erosion rates from cesium‑137 measurements // Journal of Environmental Quality. 1999. Vol. 28. P. 611–622.

11. Conversion models for use in soil-erosion, soil-redistribution and sedimentation investigations // Chapter 7 in Handbook for the Assessment of soil erosion and sedimentation using environmental radionuclides / Zapata F., Walling D.E., He Q., Appleby P. G. Dordrecht–Boston–London: Kluwer Academic Publishers, 2002. P. 111–164.

12. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 346 с.

13. Бондарев В.П., Беляев В.Р., Иванова Н.Н., Эврар О. Доставка наносов с водосборных склонов в долину реки // Геоморфология. 2014. № 1. С. 36–45.

14. Kachanoski R.G. Estimating soil loss from changes in soil cesium‑137 // Canadian Journal of Soil Scie. 1993. Vol. 73. P. 515–526.

15. He Q. and Walling D. E. The distribution of fallout 137Cs and 210Pb in undisturbed and cultivated soils // Applied Radiation and Isotopes. 1997. Vol. 48. Р. 677–690.

16. Шамшурина Е.Н., Голосов В.Н., Иванов М.М. Пространственно-временная реконструкция поля выпадения чернобыльского 137Cs на почвенный покров в верховьях бассейна реки Локны // Радиационная биология. Радиоэкология. 2016. № 4. С. 414–425.

17. Sutherland R.A. Examination of Caesium‑137 areal activities in control (uneroded) locations // Soil technology. 1994. Vol. 4. P. 33–50.

18. Owens P.N. and Walling D.E. Spatial variability of Caesium‑137 inventories at reference sites: an example from two contrasting sites in England and Zimbabwe // Appl. Radiat. Isot. 1996. Vol. 47. No. 7. P. 699–707.

19. Беляев В.Р., Маркелов М.В., Голосов В.Н., Бонте Ф., Иванова Н.Н. Использование изотопа цезия‑137 для оценки современной агрогенной трансформации почвенного покрова в районах чернобыльского загрязнения // Почвоведение. 2003. № 7. С. 876–891.

20. Ivanov M., Golosov V., and Shamshurina E. Evaluation of optimal number of soil samples for detail reconstruction of initial field of Cs‑137 fallout in Chernobyl affected areas // Eurasian Journal of Soil Science. 2015. Vol. 4. P. 227–233.

21. Golosov V.N., Panin A.V., and Markelov M.V. Chernobyl 137Cs redistribution in the small basin of the Lokna river, Central Russia // Phys. Chem. Earth. 1999. Vol. 24. No. 10. P. 881–885.

22. Belyaev V.R., Golosov V.N., Kuznetsova J.S., and Markelov M.V. Quantative assessment of effectiveness of soil conservation measures using a combination of 137Cs radioactive tracer and conventional techniques / Catena. 2009. Vol. 79. Р. 214–227.

23. Атлас радиоактивного загрязнения европейской части России, Белоруссии и Украины. М.: ИГКЭ Росгидромета, Роскартография, 1998. 142 с.

24. Литвин Л.Ф., Голосов В.Н., Добровольская Н.Г., Иванова Н.Н., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф. Перераспределение 137Cs процессами водной эрозии // Водные ресурсы. 1996. Т. 23. № 3. С. 314–320.

25. Golosov V.N., Walling D.E., Panin A.V., Stukin E.D., Kvasnikova E.V., and Ivanova N.N. The spatial variability of Chernobyl-derived 137Cs inventories in a small agricultural drainage basin in central Russia // Applied Radiation and Isotopes. 1999. Vol. 51. P. 341–352.

26. Panin A.V., Walling D.E., and Golosov V. N. The role of soil erosion and fluvial processes in the post-fallout redistribution of Chernobyl-derived caesium‑137: a case study of the Lapki catchment, Central Russia // Geomorphology. 2001. Vol. 40. P. 185–204.

27. Wischmeier W.H. and Smith D.D. Predicting rainfall losses from cropland east of the Rocky Mountain // Agric. Handbook № 282. Washington. 1965. 48 p.

28. Ларионов Г. А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во МГУ, 1993. С. 14–18.

29. Belyaev V.R., Golosov V.N., Markelov M.V., Ivanova N.N., Shamshurina E.N., and Evrard O. Effects of landuse and climate changes on small reservoir siltation in the agricultural belt of European Russia // Considering Hydrological Change in Reservoir Planning and Management, Proceeding of H09, IAHS-IAPSO-IASPEI Assembly, Gothenburg. Sweden, July 2013 P. 134–145.

30. Piest R.F., Kramer L.A., and Heinemann H.G. Sediment movement from loessial watersheds // Present and Perspective Technology for Predicting Sediment Yields and Sources U. S. Dep. Agric., Publ. ARS-S‑40. 1975. P. 130–141.

Review

For citations:

Ivanov M.M. A GEOMORPHOLOGICAL APPROACH TO THE ASSESSMENT OF RADIOACTIVE CONTAMINATION IN SMALL LOWLAND AGRICULTURAL CATCHMENTS. Geomorfologiya. 2017;(1):30-45. (In Russ.) https://doi.org/10.15356/0435-4281-2017-1-30-45