61. Радиоактивное загрязнение луговых фитоценозов. Формы нахождения радионуклидов в почве

При выпадении радиоактивных осадков радионуклиды в составе аэрозолей и частиц различного происхождения оседают на вегетативные органы растений и почвенный покров лугового фитоценоза. Под действием естественных природных явлений и процессов (сдувание ветром, смыв осадками, отмирание наземных органов) радионуклиды попадают в верхний слой почвы, где включаются в миграционные процессы, т. е. перераспределяются между твердой и жидкой фазами почвы и перемещаются вглубь по ее профилю в результате конвективного переноса (движения с почвенной влагой), диффузии и других процессов, достигая зоны расположения корней.

Растительность природных комплексов (луга, леса) аккумулирует в своих органах 2-5 % радионуклидов от их содержания в почве. Биологическая доступность радионуклидов в луговых экосистемах определяется многими факторами. Роль каждого фактора и его вклад в снижение доступности зависит от времени, прошедшего после выпадений радиоактивных осадков, и может значительно изменяться.

Загрязнение луговой растительности зависит от формы выпадения и формы нахождения радионуклидов в почве. В первое время активно поступают в растительность водорастворимые радионуклиды аэрозольных выпадений. Увеличение в выпадениях содержания частиц реакторного топлива и крупнодисперсных вторичных аэрозолей, образовавшихся при конденсации радионуклидов на матрице различного химического состава (графит, битум, материал конструкции реактора и др.), способствует снижению коэффициента перехода радионуклидов из почвы в растительность, что связано с невозможностью усвоения их корнями из частиц. Cs-137 входит преимущественно в состав аэрозольного и топливного компонентов, Sr-90 – в состав конденсированных и топливных частиц. На 3-й год в результате деструкции частиц и выщелачивания из них радионуклидов в доступной для растений форме возрастает их накопление растительностью. Формы нахождения радионуклидов в почве изменяются с течением времени. Через 10 лет после аварии на ЧАЭС 85-92 % Cs-137 находилось в необменной и прочносвязанной формах. При этом основная масса Cs-137 прочно фиксировалась в кристаллических решетках глинистых минералов по типу необменной сорбции и частично на поверхности минеральных частиц по типу обменной сорбции. Содержание в почве фиксированного Sr-90 составляет 2-6 %. Это в основном трудно растворимые гуматы – соли гуминовых кислот. С течением времени возрастает доля обменного Sr-90, потому что он практически не поглощается минеральной (глинистой) фракцией почвы, не закрепляется на почвенных частицах, а присутствует в почвенном растворе в виде обменных ионов. При выходе из частиц Sr-90 не фиксируется в ППК, поэтому увеличивается концентрация его ионов в почвенном растворе. Cs-137 быстро фиксируется минералами при выходе из частиц, поэтому количество обменного Sr-90 в почве в 7-9 раз больше, чем обменного Cs-137.

Накопление радионуклидов луговыми растениями зависит от поведения в почве (почвенной химии радионуклидов) и биологических особенностей растений. Травяной покров естественных и улучшенных сенокосов и пастбищ представляет собой совокупность нескольких видов растений, из которых один (реже два) являются доминирующими, и, таким образом, концентрация радионуклидов в растениях этого вида (видов) в значительной степени определяет уровень загрязнения травостоя и получаемых кормов в целом. Условия питания луговых растений, различия в характере распределения и мощности корневых систем определяют межвидовые различия в аккумуляции Cs-137 и Sr-90 при корневом пути их поступления, которые могут достигать 10-30 и более раз.

По плотности загрязнения выделяют 3 группы земель:

1.плотность загрязнения Cs-137 менее 15 Ku/км² и Sr-90 менее 2 Ku/км² (используются без ограничений);

2. плотность загрязнения Cs-137 15-40 Ku/км² и Sr-90 2-3 Ku/км² (почвы используются с проведением агротехнических и агрохимических мероприятий, т.е. увеличение доли площадей под культуры с низким уровнем накопления радионуклидов, коренное и поверхностное улучшение сенокосов и пастбищ, оптимизация водного режима, а также известкование кислых почв, внесение органических удобрений, повышенных доз фосфорных и калийных удобрений, регулирование азотного питания, применение средств защиты растений);

3. плотность загрязнения Cs-137 более 40 Ku/км² и Sr-90 более 3 Ku/км².