2.1.10. Миграция радионуклидов в биосфере. Схема миграции. Факторы, влияющие на миграцию.

Пути миграции радионуклидов в биосфере имеет сложный и многообразный характер. Первоначально радионуклиды поступают в атмосферу, а затем в результате различных процессов оседают на почву, растительность, водные системы, где в последующем включаются в миграционные процессы.

Миграция радионуклидов – это перераспределение радионуклидов между компонентами биосферы и в пределах каждого компонента.

Миграционная способность радионуклидов зависит от:

1) высоты и мощности взрыва (чем выше взрыв, тем интенсивнее миграция или перенос радионуклидов);

2) физико-химических свойств радионуклидов, т.е. фазового состояния (твердое, жидкое, газообразное), т.е. а) формы и характер дисперсности частиц и б) способности частиц и радионуклидов образовывать нерастворимые и растворимые соединения;

3) способности радионуклидов включаться в процессы биогенной миграции (наиболее интенсивно включаются Cs и Sr).

4) погодно-климатических условий и распределения в атмосфере, обусловленного ветровым переносом.

5) типа осаждения на поверхность почвы (сухое или мокрое).

6) перемещения по земной поверхности, обусловленным стоком поверхностных вод, действием ветра, деятельностью человека.

Пути миграции радиоактивных выбросов в биосфере отли­чаются многообразием и большой сложностью.

Искусственные радионуклиды, образовавшиеся при испытании ядерного оружия и авариях на атомных электростанциях, попадают в атмосферу, из которой в виде "мокрых" и " сухих" выпадений в составе аэрозолей и частиц поступают на поверхность почвы, водных систем и растительности (рис. 1).

Рис 1. Схема миграции радионуклидов по биологическим цепям.

Среди миграционных цепей наиболее значима цепь: почва–растение–животное. В звеньях этой цепи можно регулировать поступление радионуклидов. Например, в цепи почва–растение это осуществляется внесением минеральных удобрений, а в цепи растение–животное – путем подбора кормов рациона и введения в рацион сорбентов радионуклидов.

Пути поступления радионуклидов в организм человека различ­ны. Значительная их доля поступает в организм человека по двум пищевым цепям: почва–растение–человек и почва–растение (корм) – животное (продукция животноводства) – че­ловек.

2.Радиоэкология агроценозов

2.1. Первичное удержание радионуклидов растительностью. Факторы, влияющие на удержание радиоактивности и полевые потери радиоактивности

Первичное загрязнение растительности происходит при оседании радиоактивных выбросов из атмосферы на вегетативные органы растений. Радиоактивные частицы, выпавшие из атмосферы, задерживаются на вегетативных органах не полностью, так как часть радионуклидов теряется в результате сдувания ветром или смыва дождем. Степень удержания радионуклидов на растениях характеризует величина первичного удержания.

Первичное удержание – это отношение количества радиоактивных частиц, осевших на растения к общему количеству частиц, выпавших на данную площадь земли

α=δ_р / δ_в ,

где α – коэффициент первичного удержания (в долях единицы или в %)

δ_{р –} плотность радиоактивного загрязнения наземной массы растений (или количество радиоактивности в массе с единицы площади посева 1м²/га)

δ_{в –} плотность выпадений (количество радиоактивности, выпавшее на единицу площади посева)

α может изменяться от 0 до 95 %.

На растения радионуклиды оседают в следующих формах:

- газы

-аэрозоли

- оплавленные силикатные частицы грунта (нерастворимые в воде)

- карбонатные частицы (хорошо растворимые)

- частицы грунта.

Первичное удержание последующие потери радиоактивности, зависит от следующих факторов:

1. Площади поверхности растений и их способности удерживать частицы (прямая связь)

2. Плотность растительного покрова

3. Урожайность наземной массы

4. Морфология растений (форма, размер и ориентация листьев, особенности покровных тканей) – широкие, большие листья с горизонтальной ориентацией, опушенные – задерживают больше частиц.

5. Морфологические особенности культур (например, бобовые – до 80 % частиц задерживается листьями и 20%-стеблями; злаковые – до 75% - в пазухах листьев, а 25 % - на листьях).

6. Видовые особенности культур (пшеница задерживает 71%, ячмень 51%, картофель – 85%). Разница до 10 раз по видам.

7. Тип травостоя (естественный или сеянный). На травостоях лугов и пастбищ (естественные угодья) радионуклиды задерживаются на вегетативных органах и в отмершей массе – основа дернины. В зависимости от плотности травостоя задержание может составлять 70-90%. На окультуренных угодьях – задержание в 2 раза меньше (нет дернины, редкие посевы).

8. Защищенность товарной части растений от прямого контакта с частицами (зерно бобовых – створками, початки кукурузы – обертками, клубни картофеля – землей). Загрязнение возможно при уборке.

9. Фаза развития растений (онтогенез). Например, у зерновых, максим. Удержание частиц в фазу цветения и молочной спелости.

10. Метеоусловия. (Скорость ветра и относительная влажность воздуха вовремя и после выпадения частиц. При сухой ветренной погоде потеря частиц в 2-5 раз больше, чем при влажной безветренной погоде.)

11. Размер, количество, физико-химические состояния частиц (мелкие частицы до 80 мкм задерживаются сильнее крупных. Водорастворимые формы удерживаются в 4-7 раз прочнее, чем твердые нерастворимые частицы.)

На поверхности листьев радионуклиды могут находиться в свободном или поглощенном состоянии. При этом поглощение (сорбция) радионуклидов зависит от температуры, влажности воздуха, особенностей строения и возраста листьев, наличия или отсутствия кутикулы, от солевого или кислотного состава осадков.