4. Факторы, влияющие на поступление радионуклидов из почвы в растения

Величина накопления радионуклидов растениями зависит от следующих основных показателей: 1) свойств радионуклидов и форм нахождения их в почве; 2) физико-химических параметров почвы; 3) биологических особенностей растений; 4) агротехники возделывания; 5) погодно-климатических условий.

Поступление и распределение радионуклидов по растению определяется их свойствами и участием в процессах обмена веществ. Из водного раствора ионы одновалентных радионуклидов поглощаются интенсивнее, чем ионы двух- и трехвалентных радионуклидов. Известно, что ⁶⁰Со, ¹⁰⁶Ru и ¹⁴⁴Се поглощаются в 10 и более раз меньших количествах, чем цезий и стронций. Из почвенных частиц одновалентные ионы поглощаются незначительно, потому что они прочно фиксируются. При поступлении из водного раствора коэффициент накопления Сs-137 значительно выше, чем Sr-90. При поступлении из почвенно-поглощающего комплекса коэффициент накопления цезия-137 намного меньше, чем стронция-90 (табл.5). Это связано с более прочной сорбцией цезия-137 минеральной частью почвенно-поглощающего комплекса.

Таблица 5. Коэффициент накопления радионуклидов в зерне и соломе ячменя

Радионуклид	Коэффициент накопления
	водный раствор		дерново-подзолистая почва
	солома	зерно	солома	зерно
Цезий-137 Стронций-90 Церий-144	100,0 24,0 0,4	36,0 3,4 0,05	0,8 10,0 0,006	0,3 0,5 0,04

В наземную часть растений ионы низких валентностей переносятся активнее и в больших количествах, чем ионы высоких валентностей, которые до 90-99% концентрируются в корнях. Из поступивших в корни цезия-137 и стронция-90 в корнях остается 20-40%, а 60-80% переносится в наземные органы, где они распределяются неравномерно. Обнаружено сходство в поглощении и продвижении по растению цезия-137 и калия, стронция-90 и кальция, а также радиоцезия и стабильного цезия, радиостронция и стабильного стронция.

Большинство радионуклидов наведенной активности являются биологически важными микроэлементами, которые накапливаются преимущественно в корнях, кроме ⁶⁵Zn и ⁵⁴Mn, которые накапливаются в наземной части и репродуктивных органах, где Кн по культурам изменяются до 10 раз. Трансурановые радионуклиды имеют очень низкие коэффициенты накопления (n·10^-2 – 10^-10), так как у них ограничено поступление в корни и перенос из них в вегетативные органы. Накопление снижается в ряду: нептуний > америций > кюрий > плутоний.

Уровень аккумуляции трансурановых элементов (ТУЭ) зависит от видовой принадлежности как для дикорастущих, так и для сельскохозяйственных растений. Для луговых трав наиболее высокая концентрация ТУЭ отмечается у трав семейства бобовых. ТУЭ поступают в растения в настоящее время преимущественно корневым путем. Преобладающий вклад в суммарное загрязнение наземной массы растений ТУЭ вносит америций-241, что свидетельствует о более высокой биологической подвижности америция-241 по сравнению с изотопами плутония. Максимальные уровни накопления ТУЭ наблюдаются в корнях. В наземных органах растений распределение ТУЭ неравномерное, при этом накопление в листьях луговых растений плутония-239, 240 и америция-241 в 4-140 раз выше, чем в стеблях. Для америция-241 установлены более высокие коэффициенты накопления (до 0,9) по сравнению с изотопами плутония. Содержание изотопов плутония-239 и 240 в наземной фитомассе луговых растений, произрастающих в естественных фитоценозах с ненарушенной дерниной, изменяется от 0,003 до 0,02 Бк/кг, а содержание америция-241 от 1,7 до 8,9 Бк/кг, что обусловлено их нахождением в верхних слоях почвы (0-3 см), т.е выше мест расположения корневых систем растений. При вспашке почвы ТУЭ распределяются в пахотном слое равномерно, увеличивается контакт радионуклидов с корневыми системами и содержание этих радионуклидов в фитомассе растений значительно возрастает и может составлять по изотопам плутония 0,027-0,220 Бк/кг, а по америцию-241 – 6,07-10,67.

Поступление радионуклидов зависит от времени и форм нахождения их в почве, от концентрации доступных форм в корнеобитаемом слое почвы. После аварии на ЧАЭС наиболее интенсивно поступление цезия происходило в первые 2 года. К концу 5-го года содержание обменного цезия в почве уменьшилось в 3 и более раз и вышло на стационарный уровень, т.е. стабилизировалось. Таким образом, со временем уменьшается содержание доступных для растений форм цезия-137 и снижается его поступление в растения. Подвижность и доступность стронция-90 практически не изменяется со временем, потому что он находится в обменной и водорастворимой формах, которые хорошо доступны для корневого усвоения.

Среди почвенных характеристик наибольшее влияние оказывают гранулометрический и минералогический состав, агрохимические показатели почвы и режим увлажнения почвы. Гранулометрический состав влияет на сорбцию радионуклидов, которая зависит от степени дисперсности частиц. Чем больше в почве глинистых частиц, тем прочнее сорбция радионуклидов и тем меньше коэффициенты накопления радионуклидов растениями. На почвах тяжелого гранулометрического состава с высоким содержанием глин радионуклиды накапливаются в растениях в меньших количествах, чем на почвах легкого состава. Основное влияние на накопление радионуклидов оказывает илистая фракция, в состав которой входят глинистые минералы группы монтмориллонита и гидрослюд. В зависимости от типа почвы при одинаковой плотности загрязнения их Сs-137 и Sr-90 коэффициенты пропорциональности для этих радионуклидов могут различаться в 6 и более раз (табл. 6).

Таблица 6. Влияние гранулометрического состава почв на