ACTINIDES IN THE SOIL CHRONOSEQUENCE OF THE AMUR RIVER FLOODPLAIN

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the first time in the Russian Far East, a study was conducted to assess the rate of accumulation of gross and mobile forms of actinides (U and Th) in a 5000-year-old soil chrono-sequence embedded within the floodplain of the middle reaches of the Amur River. The relationships between actinides and the properties of alluvial and residual alluvial soils are characterized using regression models. It was found that during the evolution of soils, the content of the gross form of actinides in soils of the automorphic series increased for U from 1 to 2 mg/kg, for Th from 4 to 10 mg/kg. In the soils of the hydromorphic series, over a shorter period of time (2600 years), the increase was from 1 to 3 mg/kg for U and from 4 to 12 mg/kg for Th. The content of the mobile U form in automorphic and hydromorphic soils increased on average from 0.1 to 0.4 mg/kg, for Th from 0.02 to 0.2 mg/kg. In automorphic soils, accumulation of U is observed while the flood regime is in effect, Th continues to accumulate even after the floodplain leaves the flood zone. In hydromorphic soils, the accumulation of actinides continues over the entire chronological range. The results obtained show that the main soil properties determining the accumulation of actinides in soils are the content of clay minerals and iron oxides. The intake of actinides into the soils of the Amur River floodplain is carried out mainly due to the weathering of melanocratic granitoid minerals in the composition of alluvium. The mobilization of actinides is influenced by pH in automorphic soils and Eh in hydromorphic soils.

About the authors

A. V Martynov

Institute of Geology and Nature Management Far Eastern Branch Russian Academy of Sciences

Email: lexxm@ascnet.ru
Blagoveshchensk, Russia

References

  1. Бойнов А.И. (1984) Пойменные земли Сибири, Дальнего Востока и их сельскохозяйственное использование. Проблемы использования и охраны почв Сибири и Дальнего Востока (Под ред. Р.В. Ковалева). Новосибирск: Наука, 69–72.
  2. Горбунов Н.И. (1971) Методы минералогического и микроморфологического изучения почв. М.: Изд-во Наука, 175 с.
  3. Градусов Б.П. (1976) Минералы со смешанослойной структурой в почвах. М.: Изд-во Наука, 128 с.
  4. Каменев А.Г., Ефимов И.А., Чубинский-Надеждин И.В. (1996) Обнаружение следовых количеств актиноидов в пробах методом термоионизационной масс-спектрометрии. Атомная энергия. 80(1), 43–47.
  5. Корнилович Б.Ю., Пшинко Г.Н., Ковальчук И.А. (2001) Влияние фульвокислот на взаимодействие U(VI) c глинистыми компонентами почв. Радиохимия. 43(5), 404–407.
  6. Зайдельман Ф.Р. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов. М.: Изд-во КДУ, 720 с.
  7. Мартынов А.В. (2021) Подвижные формы фосфора в пойменных катенах реки Амур. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 107, 61–91.
  8. Никольская В.В. Физико-географические исследования в бассейне верхнего и среднего Амура в связи с работой по отысканию путей борьбы с наводнениями на Зейско-Буреинской равнине. ЗейскоБуреинская равнина (Под ред. Г.Д. Рихтер). М.: АН СССР, 85–133.
  9. Новицкий М.В., Донских Д.В., Чернов И.Н. (2009) Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Санкт-Петербург: Проспект Науки, 2009. 320 с.
  10. Ознобихин В.И., Синельников Э.П., Рыбачук Н.А. (1994) Классификация и агропроизводственные группировки почв Приморского края. Владивосток. ДВО РАН, 93 с.
  11. Павлова Л.М., Радомская В.И., Юсупов Д.В. (2015) Высокотоксичные элементы в почвенном покрове на территории г. Благовещенска. Экология и промышленность России. 19(5), 50–55.
  12. Радомская В.И., Юсупов Д.В., Павлова Л.М., Сергеева А.Г., Воропаева Е.Н. (2017) Использование многомерного статистического анализа для исследования эколого-геохимических свойств почв г. Благовещенска. Ученые записки Казанского университета. Серия естественные науки. 159(4), 602–617.
  13. Разворотнева Л.И., Маркович Т.И. (2012) Физикохимические особенности аккумуляции уранил-иона на рутиле. Вестник ОНЗ РАН. 4. NZ9001.
  14. Смыслов А.А. (1974) Уран и торий в земной коре. Л.: Недра, 1974. 231 с.
  15. Сорокина О.А., Зарубина Н.В. (2011) Химический состав донных отложений среднего течения р. Амур. Тихоокеанская геология. 30(5), 105–113.
  16. Чевычелов А.П., Собакин П.И. (2020) Содержание и распределение естественных радионуклидов 238U, 232Th, 40K в мерзлотных почвах Центральной Якутии. Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 13(1), 109–123.
  17. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. Герасимова М.И. (2004) Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 342 с.
  18. Asylbaev I.G., Khabirov I.K., Gabbasova I.M., Rafikov B.V., Lukmanov N.A. (2017) Geochemistry of thorium and uranium in soils of the southern Urals. Eurasian Soil Sci. 50(12), 1406–1413.
  19. Baeza A., del Rio M., Jimenez A., Miro C., Paniagua J. (1995) Influence of geology and soil particle size on the surface area/volume activity ratio for natural radionuclides. J. Radioanal. Nucl. Chem. 189, 289–299.
  20. Barnett M.O., Jardine P.M., Brooks S.C., Selim H.M. (2000) Adsorption and transport of uranium (VI) in subsurface media. Soil Sci. Soc. Am. J. 64(3), 908–917.
  21. Bayley P.B. (1995). Understanding large river — floodplain ecosystems. BioScience. 45(3), 153–158.
  22. Biscay P.E. (1965) Mineralogy and sedimentation of recent deep-sea clay in the Atlantic Ocean and Adjacent Seas and Oceans. Geol. Soc. Am. Bull. 76(7), 803–832.
  23. Cardenas E., Wu W.M., Leigh M.B., Carley J., Carroll S., Gentry T., Luo J., Watson D., Gu B., Ginder-Vogel M. (2010) Significant association between sulfate-reducing bacteria and uranium-reducing microbial communities as revealed by a combined massively parallel sequencingindicator species approach. Appl. Environ. Microbiol. 76(20), 6778–6786.
  24. Cornu S., Lucas Y., Lebon E., Ambrosi J.P., Luizão F., Rouiller J., Bonnay M., Neal C., (1999) Evidence of titanium mobility in soil profiles, Manaus, central Amazonia. Geoderma. 91(3), 281–295.
  25. CCME. (2011) Canadian water quality guidelines: uranium. scientific criteria document. Canadian council of ministers of the environment. Canada. Winnipeg: MB, 121 p.
  26. Cook H.E., Johnson P.D., Matti J.C., Zemmels I. (1975) Methods of sample preparation and X-ray diffraction data analysis, X-ray Minеralogy laboratory, Deep Sea Drilling Projekt. Initial Rep. Deep Sea Drill. Proj. 28, 999–1007.
  27. Crawford S.E., Lofts S., Liber K. (2017) The role of sediment properties and solution pH in the adsorption of uranium(VI) to freshwater sediments. Environmental Pollution. 220 (Pt B), 873–881.
  28. Cui Q. Zhang Z., Beiyuan J., Cui Y., Chen L., Chen H., Fang L. (2023) A critical review of uranium in the soilplant system: Distribution, bioavailability, toxicity, and bioremediation strategies. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 53(3), 340–365.
  29. Cumberland S.A., Douglas G., Grice K., Moreau J.W. (2016) Uranium mobility in organic matter-rich sediments: A review of geological and geochemical processes. Earth Sci. Rev. 159(1–2), 160–185.
  30. Degueldre C., Kline A. (2007) Study of thorium association and surface precipitation on colloids. Earth Planet. Sci. Lett. 264(1–2), 104–113.
  31. Edayilam N., Ferguson B., Montgomery D., Al Mamun A., Martinez N., Powell B.A., Tharayil N. (2020) Dissolution and vertical transport of uranium from stable mineral forms by plants as influenced by the cooccurrence of uranium with phosphorus. Environ. Sci. Technol. 54(11), 6602–6609.
  32. Elles P., Lee S.Y. (2002) Radionuclide-contaminated soil: a mineralogical perspective for their remediation. In: Soil mineralogy with environmental applications (Eds. Dixon J.B., Schulze D.G.). Madison, Wisconsin: Soil Science Society of America, Inc., 737–763.
  33. Goulet R.R., Thompson P.A., Serben K.C., Eickhoff C.V. (2015) Impact of environmentally based chemical hardness on uranium speciation and toxicity in six aquatic species. Environ. Toxicol. Chem. 34(3), 562–574.
  34. Graf M., Lair G.J., Zehetner F., Gerzabek M.H. (2007) Geochemical fractions of copper in soil chronosequences of selected European floodplains. Environ Pollut. 148(3), 788–796.
  35. Huggett R.J. (1998) Soil chronosequences, soil development, and soil evolution: a critical review. Catena. 32, 155–172.
  36. IUSS Working Group WRB. (2014) World reference base for soil resources international soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. № 106. FAO, Rome, 181 р.
  37. Kabata-Pendias A. (2011) Trace elements in soils and plants. Boca Raton: CRC Press, 534 c.
  38. Kawalko D., Jezierski P., Kabala C. (2021) Morphology and physicochemical properties of alluvial soils in riparian forests after river regulation. Forests. 12(3), 329.
  39. Külahc F., Çiçek S. (2019) On the determination of transportation, range and distribution characteristics of Uranium-238, Thorium-232 and Potassium-40: a critical review. Environ. Earth Sci. 78(24), 1–29.
  40. Lee S.Y., Baik M.H. (2009) Uranium and other trace elements’ distribution in Korean granite: implications for the influence of iron oxides on uranium migration. Environ. Geochem. Health. 31(3), 413–420.
  41. Liao R., Shi Z., Chen Y., Wang X., (2020) Redox potential and uranium sorption onto sediments: kinetic and thermodynamic characteristics. Chem. Ecol. 36(5), 475–485.
  42. Makarov V.N. (2023) Actinides Th and U in Atmospheric Particulate Matter in Yakutsk. Geochem. Int. 61, 95–102.
  43. Manoj S., Thirumurugan M., Elango L. (2020) Determination of distribution coefficient of uranium from physical and chemical properties of soil. Chemosphere. 244, 125411.
  44. Martín-García J.M., Manuel S-M.J.C., Víctor A., Gabriel D., Rafael D. (2016) Iron oxides and rare earth elements in the clay fractions of a soil chronosequence in southern Spain. Eur. J. Soil Sci. 67(6), 749–762.
  45. Mehta V.S., Maillot F., Wang Z., Catalano J.G., Giammar D.E. (2016) Effect of reaction pathway on the extent and mechanism of Uranium (VI) immobilization with calcium and phosphate. Environ. Sci. Technol. 50(6), 3128–3136.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».