Миграция радиоактивных веществ в сельскохозяйственных объектах

После поступления в окружающую среду радионуклиды могут в определенной мере попадать в сельскохозяйственные объекты и загрязнять их. Но и зависимости от химических и физических свойств радионуклидов, а также характера выброса в окружающую среду содержание их в сельскохозяйственной продукции может изменяться в довольно широких пределах. Одни радионуклиды обладают способностью легко передвигаться в биологических системах, другие прочно закрепляются (например, в почве) и таким образом выводятся из биологического круговорота веществ. Эти процессы в радиобиологической литературе описываются как миграции радиоактивных веществ по биологическим и пищевым цепям.

Для специалистов сельского хозяйства важно знать общие закономерности передвижения радионуклидов по пищевым цепям. В связи в связи с тем, что загрязнение сельскохозяйственных растений и животных радиоактивными веществами стало реальным фактором, способным вызвать глубокие последствия, возникло новое направление исследований — сельскохозяйственная радиобиология. Несмотря на то, что наличие радионуклидов в сельскохозяйственных объектах в практически невесомых количествах создает особые проблемы по их обнаружению и количественному определению, основные механизмы, с помощью которых растения и животные поглощают неорганические вещества остаются неизменными. Поэтому основой для изучения механизма передвижения радионуклидов по пищевым цепям являются знания, накопленные в области физиологического питания растений и животных.

Поступление радиоактивных веществ в растения в основном| происходит двумя путями. Первый путь — аэральный, когда осевшие на растения радионуклиды, в зависимости от их физических и химических свойств, а также характера поверхности растений, могут адсорбироваться или проникать внутрь, передвигаться в них и концентрироваться в отдельных органах, имеющих важное хозяйственное и пищевое значение.

Загрязнение растений радиоактивными веществами, оседающими на их поверхность, обусловлено только тем количеством радиоактивных веществ, которые выпали из атмосферы в течение периода вегетации. Механизм проникновения радионуклидов в растения с поверхности листьев к настоящему времени расшифрован неполностью. Однако установлено, что при повышенной влажности воздуха поглощение с поверхности листьев усиливается, а при относительно низкой влажности — резко снижается.

В результате исследований выявлены участки наиболее активного поглощения радиоактивных веществ при внекорневом загрязнении растений радионуклидами: через листья (листовое поглощение), через соцветие (флоральное поглощение) и через базальную часть растений или поверхностные корни (поглощение из дернины в базальные части стебля).

Цезий-137 лучше, чем стронций-90, всасывается через поверхность листа, но хуже усваивается из почвы через корневую систему. В зернах проса, кукурузы, озимой ржи стронция-90 накапливается в 3-4 раза меньше, чем в зернах бобовых и гречихи. Пшеница и овес занимают промежуточное положение. В расчете на 1 кг сухого вещества в клубнях картофеля его накапливается также в 4-6 раз меньше, чем в корнях сахарной и кормовой свеклы, в 10-20 раз меньше, чем в корнях брюквы и турнепса. Меньше, чем клевер, усваивает стронций-90 тимофеевка, Травы естественных угодий накапливают его в 3 раза больше, чем травы на вспаханной почве. Из трав естественных угодий в бобовых и разнотравье содержится этого изотопа в 3-4 раза больше, чем в злаковых.

На вспаханной почве высокой загрязненностью стронцием-90 отличаются многолетние и однолетние бобовые травы, а также мальва, капуста кормовая, ботва брюквы и турнепса. О размерах загрязнения некоторых кормовых растений стронцием-90, цезием-137 и йодом-131 при аэральном и почвенном поступлении радионуклидов можно судить по данным, приведенным в табл. 4.

Совсем иное значение фазы развития растений имеют при адсорбции малоподвижных радионуклидов на поверхности растения. Так, при выпадении стронция-90 на поверхность интенсивно растущих трав часть его под влиянием ветра и осадков со временем перемещается в почву, а часть разбавляется приростом новых порций органического вещества.

Таблица 4

Накопление радиоактивных веществ в кормовых растениях при аэральном и почвенном путях поступления (в % от внесенного количества)

Исследуемый объект

Путь поступления

Аэральный

Почвенный

Стронций-90

Естественные травы:

Пастбища

Сенокосы

Клевер красный (на сено)

Тимофеевка луговая

Кукуруза (зеленая масса)

Вико-овсяная смесь

Турнепс (ботва)

Турнепс (корнеплоды)

Ячмень (зерно)

Ячмень (солома)

9,6

13,1

58,0

48,1

52,3

60,5

53,9

0,57

2,36

0,84

0,34

0,21

0,02

0,30

Цезий-137

Естественные травы

Сеяные однолетние травы

25,0

0,047

0,007

Йод-131

Естественные пастбища

Свекла (ботва)

Ячмень (зерно)

Ячмень (солома)

25,0

15,0

2,1

5,6

При разработке конкретных мероприятий по уменьшению поступления радиоактивных веществ в растения факты загрязнения растений продуктами ядерного деления, поднимаемыми в воздух, следует учитывать. Очевидно, для того чтобы радиоактивные вещества в меньших размерах попадали на растения в составе пыли, они должны быть перемешаны с определенным слоем почвы, перемещены плугами в глубокие горизонты или покрыты каким-либо мульчирующим материалом. Известные в сельскохозяйственной практике приемы, ослабляющие воздушную эрозию почв (посев кулис и трав, посадка кустарников и деревьев), могут быть одновременно и средством ослабления загрязнения сельскохозяйственных культур радиоактивной пылью, поднятой с поверхности земли. Спустя 5—7 лет после последнего взрыва ядерного боеприпаса, когда стратосфера и тропосфера очистятся от радиоактивной пыли, в растения будут поступать РВ в основном из почвы. В таких случаях наиболее опасным, биологически доступным для растений изотопом окажется стронций-90. Усвоение его растениями и почвой зависит от ряда факторов: содержания в ней обменного кальция, гумуса, типа и механического состава почвы, ее кислотности, а также от вида растения.

Второй путь — почвенный; в этом случае радиоактивные вещества извлекаются из почвенного раствора корнями растений. Радиоактивные изотопы, поступающие в растения через корневую| систему, депонируются в основном в листьях и стеблях; менее 2% их переходит в зерно.

Как уже отмечалось, стронций-90 и цезий-137 из почвы в растения поступают с неодинаковой интенсивностью. Если вынос стронция-90 с урожаем естественных трав может достигнуть 2% и более, то вынос цезия — 137 не превышает 0,05%. Переход сгронция-90 из почвы в урожай сеяных кормовых культур обычно в 50-100 раз выше, чем цезия-137, за исключением торфянистых и супесчаных почв, из которых цезий-137 может поступать в размерах, соизмеримых со стронцием-90 (табл. 5).

Таблица 5

Вынос с урожаем за 3 года некоторыми культурами из почв разных типов стронция-90 и цезия-137 (в % от их общего содержания в почве)

Гранулометрический состав почв

Овес

Горох

Клевер

Тимофеевка

Sr90

Cs137

Sr90

Cs137

Sr90

Cs137

Sr90

Cs137

Супесчаный

16,2

0,8

26,0

0,1

43,9

1,5

17,1

0,9

Средний суглинок

8,6

0,4

18,9

0,1

27,0

0,5

10,9

0,5

Тяжелый суглинок

3,1

0,1

7,6

0,04

14,3

0,4

3,8

0,2

Метки: