11.6.2. Поступление искусственных радионуклидов в растения1

Поступление искусственных радионуклидов в организмы людей происходит главным образом с продуктами питания. Поэтому очень важную роль играет миграция радионуклидов по пищевой цепочке: почва - растения - сельскохозяйственные животные - человек.

АЭРАЛЬНОЕ ПОСТУПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В РАСТЕНИЯ

Существует два пути поступления искусственных радионуклидов в растения: корневой и аэральный (некорневой). При аэральном поступлении радионуклиды в том или ином состоянии непосредственно оседают из атмосферы на надземные части растений. Удерживающая способность растительного покрова по отношению к выпадающим из атмосферы радиоактивным частицам или растворам зависит от различных факторов: плотности растительного покрова, морфологии растений (формы и размеров листьев, шероховатости их поверхности, ориентации листьев), форм и состояний поступающих радионуклидов, метеорологических условий во время выпадения (влажности, скорости ветра, наличия осадков и др.).

Доля радионуклидов, осевших на поверхности растений на единице площади, от общего их количества, выпавшего на эту площадь, называется первичным удерживанием. Так, первичное удерживание водорастворимых форм радионуклидов, выпавших с дождем, в несколько раз выше, чем удерживание частиц размером в несколько десятков микрометров. Различной способностью удерживать выпавшие из атмосферы радионуклиды обладают не только разные виды растений, но и разные органы и части одного растения. По данным указанных выше авторов, первичное удерживание водного раствора 90Sr яровой пшеницей составило: для листьев 41%, для стеблей 18, для мякины 11 и для зерна 0,5%. У многих сельскохозяйственных культур ценные части, используемые человеком в пищу, хорошо защищены от аэрального поступления радионуклидов (зерновые, бобовые, корнеплоды). В то же время для ряда овощных культур (огурцы, томаты, капуста, салат и т.д.) аэральное загрязнение товарной продукции очень опасно.

При поступлении на поверхность растений 137Cs не только механически загрязняет урожай, но и интенсивно проникает в ткани наземных органов растений, включается в метаболизм (обмен веществ), передвигается внутри растений и накапливается в урожае. Довольно интенсивно передвигается по растению поступивший

268

на его поверхность 131I. Радиоактивные изотопы стронция, рутения, церия, прометия в относительно небольших количествах могут включаться в метаболизм растений.

КОРНЕВОЕ ПОСТУПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В РАСТЕНИЯ

Корневое поступление радионуклидов определяется не только их биохимическими особенностями и наличием элементов-носителей, но и прочностью связи того или иного радионуклида в почве. Биохимические особенности радионуклидов хорошо видны при изучении их поступления из раствора по различию коэффициентов накопления КН (табл. 11.3). 137Cs полностью поглощается из раствора. Поглощение 90Sr ниже, но также составляет существенную долю (24%). 106Ru и 144Се растениями практически не поглощаются, а поглощение 60Со не превышает 3%. Такие особенности поглощения радионуклидов из раствора определяются прежде всего поглощением элементов-носителей. Лучше всего поступает в растения биогенный элемент К, от которого и зависит хорошее поглощение радионуклидов Cs. На втором месте стоит поглощение Са, совместно с которым поступают радионуклиды Sr. Поглощение 60Со связано с биогенным элементом Fe. Остальные радионуклиды не имеют носителей.

Таблица 11.3

Коэффициент накопления радионуклидов в зерне и соломе овса
(Анненков, Юдинцева, 1991)

Радионуклид Из водного раствора Из дерново-подзолистой суглинистой почвы Из выщелоченного чернозема
Солома Зерно Солома Зерно Солома Зерно
90Sr 24,1 3,4 10,0 0,5 1,2 0,09
137Cs 100,3 36,5 0,8 0,3 0,13 0,03
106Ru 0,4 - 0,12 0,005 0,03 0,003
144Се 0,4 0,05 0,006 0,04 0,003 0,002
147Pm - - 0,5 0,05 0,10 0,01
60Со 2,7 1,3 0,2 0,06 0,03 0,04

Сходные закономерности определяют возможности перемещения радионуклида в растении (рис. 11.3). Легче других переходит из корневой системы в надземную часть 90Sr, затем 137Cs, в соответствии с подвижностью своих носителей. Ru и Се практически целиком остаются в корневой системе, так как не имеют биогенных элементов-носителей. Поступление радионуклида кобальта составляет около 10% и связано с перемещением Fe. Все указанные закономерности очень важно учитывать при корневом загрязнении растений (например, в районах, загрязненных в настоящее время в результате Чернобыльской аварии) в зависимости от того, какие части растения употребляют в пищу.

269

Рис. 11.3. Распределение радионуклидов между надземной частью и корневой системой (Анненков, Юдинцева, 1991)
Рис. 11.3. Распределение радионуклидов между надземной частью и корневой системой (Анненков, Юдинцева, 1991)

Не менее важным фактором, определяющим степень загрязнения растений, является прочность связи радионуклидов в корнеобитаемом слое почв. Как мы видели в предыдущем разделе, прочность фиксации радионуклидов определяется составом почвы и геохимическими особенностями каждого радионуклида. Доступность радионуклидов для растений обратно пропорциональна прочности их связи в почве. Так, на почвах тяжелого гранулометрического состава с высоким содержанием физической глины и ила радионуклиды в меньшей степени доступны растениям, чем на почвах легкого механического состава, где радионуклиды закреплены менее прочно. Например, из дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в растения поступает на порядок меньше 90Sr, чем из супесчаной почвы. Особенно сильно влияет гранулометрический состав почв на поступление в растения радионуклидов Cs, которые находятся в почвах в составе глинистых минералов. Также проявляется и роль минералогического состава почвенных минералов. Возрастание монтмориллонитовой группы в составе глинистых минералов снижает поступление радионуклидов в растения. То же самое относится и к концентрации в почве Са и гумуса. Из табл. 11.3 хорошо видно, что слабее всего растения поглощают радионуклиды из черноземов. Отсюда становится понятным, почему при одном и том же уровне загрязнения почв наиболее загрязненными оказываются растения на дерново-подзолистых супесчаных почвах. Далее загрязненность снижается по мере перехода к дерново-подзолистым суглинистым почвам, серым лесным и сероземам. Наиболее низкий уровень загрязнения растений будет на черноземах.

В связи с различием прочности связи отельных радионуклидов в почвах одного и того же состава поступление их в растения из почв заметно отличается от поступления из раствора. Так, если 137Cs полностью поглощается растениями из раствора, то его поступление из почвы не превышает 1% и сходно с поступлением таких малоподвижных радионуклидов, как Ru, Се, Рm, 60Со. Лишь 90Sr, обменно связанный в почвенном поглощающем

270

комплексе, поступает в растения в заметных количествах. Гидролитическая кислотность также существенно влияет на накопление радионуклидов, находящихся в форме катионов, особенно Sr и Cs. На кислых почвах, при прочих равных условиях, КН радионуклидов значительно выше, чем на нейтральных и слабощелочных. Внесение карбонатов Са, Na, К в кислую дерново-подзолистую почву снижает размеры накопления радионуклидов Sr и Cs в урожае. Особенно существенна роль Са: с увеличением количества обменного Са в почве поступление 90Sr в растения уменьшается.

РОЛЬ ВИДОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСТЕНИЙ
В НАКОПЛЕНИИ ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ

Существует связь видовых особенностей растений с величинами коэффициентов накопления искусственных радионуклидов. Для радионуклидов Sr и Cs большую роль играет содержание их элементов-носителей. Растения, содержащие больше Са, накапливают в повышенных количествах 90Sr, а растения, отличающиеся высоким содержанием К, легче накапливают и 137Cs. Накопление этих радионуклидов в товарной части сельскохозяйственных растений наиболее интенсивно происходит в корнеплодах (столовая свекла, морковь) и бобовых культурах (горох, соя, вика), более слабо - в картофеле, плодах томатов и особенно в зерновых злаках. Более низкое содержание в клубнях картофеля по сравнению с корнеплодами объясняется тем, что клубень - это видоизмененный стебель, а корнеплод - видоизмененный корень (см. рис. 11.3).

Наиболее высокие уровни загрязнения имеют грибы. Величина КН 137Cs у отдельных их видов может различаться в 50 раз. Наибольшее загрязнение было отмечено в свинушке, наименьшее - в белом грибе (Тихомиров, см.: Радиоактивное загрязнение природных сред, 1990).

Загрязнение древесной растительности радионуклидами, выпадающими из атмосферы, происходит в несколько этапов. На первом этапе загрязняется крона, которая может их удерживать достаточно долгое время и играет роль своеобразного фильтра. Затем начинается вертикальная и горизонтальная миграция радионуклидов под действием осадков, ветра и лесного опада. Продолжительность вертикальной миграции, в течение которой более 90% радионуклидов перемещается в лесную подстилку, в березовых насаждениях составляет около 1 года, а в хвойных - порядка 3 - 5 лет. Это связано с большей продолжительностью жизни хвои и большей шероховатостью ветвей хвойных деревьев.

271

Затем начинается процесс минерализации подстилки, вымывания из нее радионуклидов и проникновения их в почву.

После этого радионуклиды становятся доступными для усвоения корневыми системами растений. Время, в течение которого выпавший на крону радионуклид становится доступным для корней дерева, в лиственных лесах меньше, чем в хвойных. Так, 50% выпавшего 90Sr будет доступно для корневого усвоения в березовом лесу через 4 - 5 лет, а в сосновом - через 8 - 9 лет, что связано со скоростью самоочищения крон и минерализации подстилки. Накопление этого радионуклида в надземной части ели в 6 - 7 раз выше, чем у сосны, так как корни ели имеют поверхностное расположение в наиболее загрязненном слое почв. Кроме того, ель характеризуется большей потребностью в Са, чем сосна. Наибольшее количество радионуклидов концентрируется в листьях, затем в хвое, коре, ветвях. Наименьшее количество накапливается в древесине. Среди основных радионуклидов легче всего поступает в надземную часть древесной растительности 90Sr. KH для 137Cs на порядок ниже. Кратность различия в содержании радионуклидов в древесине не превышает 2. Наибольшее содержание 137Cs отмечено в древесине березы, наименьшее - в древесине сосны.

272


1 Этот раздел написан в основном по данным Б.Н.Анненкова и Е.В. Юдинцевой (1991).


Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved