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)

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)