книги из ГПНТБ / Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы

их на листьях й стеблях. Поступление радиоактивных веществ внутрь через корневую систему составляет сотые доли того, что может быть задержано надземными частями растений.

Многолетние наблюдения за глобальными радиоактивными выпадениями позволили установить, что в среднем из общего количества радиоизотопов, оседающих на единицу площади поч­ вы, растениями задерживается около 20%. На луговых целин­ ных участках трава задерживает до 25% 9 0 Sr, до 30% 1 3 7 Cs, до 65% 1 4 4 Се и 8—10% 9 5 Zr и 9 5 Nb [26, 25J. Крайние колебания степени удержания радиоактивных выпадений разнотравьем определены в пределах 1—25% [27]. При этом оказалось, что эффективность задержки возрастает по .мере уменьшения разме­ ра выпадающих радиоактивных частиц.

Корневое усвоение радионуклидов представляет собой отно­ сительно медленный процесс, поэтому для короткожпвущих ра­ диоизотопов, таких, как 1 3 1 1 и др., загрязнение биотических це­ пей через корневую систему маловероятно.

ния с плотными листьями, содержащими жирные и смолистые вещества, или с листьями, покрытыми ворсинками, будут иметь более сильное заражение, чем растения с редкой листвой, с гладкими или покрытыми восковым налетом листьями. Однако значимость поверхностного заражения изменяется в течение вегетационного периода. Например, для сельскохозяйственных животных и для человека наибольшую опасность оно представ­ ляет в период перед уборкой урожая или активного выпаса скота, особенно молочного. Наоборот, опасность может быть минимальной в осенние месяцы, когда урожай собран, а живот­ ные находятся на стойловом содержании. Однако даже в эти месяцы прямое отложение радионуклидов на нижних частях

ваться растениями. Такая форма загрязнения особенно неблаго­ приятна для растений, развивающих подстилку в основании стеблей или поверхностных корнях [28].

Особое значение в удержании радиоактивных веществ имеет архитектоника растений. Так, форма соцветий пшеницы способ­ ствует максимальному их удержанию. По этой причине пшени­ цу считают основным источником радиоактивного стронция, поступающего в организм человека. Причем там, где в пищу употребляют хлеб, выпеченный из непросеянной муки, содержа­ щей остатки оболочки зерна вместе с его внутренней белой частью, как правило, имеет место более интенсивное заражение, чем в районах, употребляющих пшеничный хлеб из просеянной муки. Однако для животных преимущественное значение в ве­ роятном загрязнении принадлежит листьям и стеблю. По дан-

Дождевые осадки, смывая с поверхности растений радиоак­ тивные частицы, снижают уровень их загрязнения. В опытах с пшеницей было обнаружено, что растения, не защищенные от дождя, усваивали около 20% находящихся на них радиоизото­ пов цезия и стронция, а защищенные — до 80%.

различных природных факторов активность загрязценных расте­ ний уменьшалась примерно в два раза. Последующие иссле­

различные части. Передвижение продуктов деления урана и осо­ бенно стронция, церия и иода по надземным органам происхо­ дит сравнительно быстро. Уже через 40 ч после попадания на листья они обнаруживаются в других частях растений в коли­ честве ~ 15% от сорбированного покровными тканями. Среди исследозанных в этом отношении продуктов деления урана наиболее подвижным оказался 1 3 7 Cs. Будучи нанесенным в виде раствора на листья различных растений, он передвигался по стеблю в ниже- и вышележащие листья и в дальнейшем обна­ руживался даже в семенах. Количество 1 3 7 Cs, передвигающегося по растению, обычно в 100 раз больше, чем других радиоизо­ топов.

В табл. 84 приведены данные, характеризующие распределе­ ние основных радиоизотопов по органам и частям созревшей фасоли после их нанесения на третий лист.

Из табл.,-84 видно, что стронций, рутений и цезий задержи­ ваются в основном в листьях, расположенных вблизи места пер­ вичного соприкосновения растений с радиоизотопами. В ли­ стьях, удаленных от места нанесения радиоизотопа, а также в

других органах и особенно в зерне радиоактивные вещества об­ наруживаются лишь в незначительных количествах.

В связи с тем, что вегетативный период луговых трав более продолжителен, чем сельскохозяйственных культур, время их контакта с радиоактивными веществами практически может быть от момента исчезновения снежного покрова и до поздней осени. Это приводит к более интенсивному накоплению радио­ изотопов в их внутренних тканях и может создавать более су­ щественные предпосылки для загрязнения животных. В специ­ альных опытах [32] установлено, что при попадании на листья продуктов ядерного деления всасывание и передвижение отдель­ ных радионуклидов с тканевыми соками неодинаково.

При попадании радиоактивных продуктов на листья в позд­

ние в хозяйственно ценной части урожая, в частности в зерне

нием кальция и калия, содержание радиоизотопов стронция и

ства для уменьшения в яблоках концентрации 1 3 7 Cs, попадаю­

значительной степени остается в поверхностной корневой дер­ нине, особенно развитой у многолетних травянистых растений и около базальных частей стеблей. Находящиеся в этом свое­

Накоплению радиоактивных веществ в дернине в средней полосе и в северных районах способствует также и то, что вы­ падающие в зимний период радиоактивные осадки концентри­ руются в снежном покрове и весной во время снеготаяния по­ ступают в почву и загрязняют корневую систему многолетних трав.

практически отсутствует. В корневой дернине на лугах может аккумулироваться от 8 до 49% всей радиоактивности, содер­ жащейся в толще почвы и корневой дернине [35].

Помимо дернины источником радиоактивных веществ для растений могут быть также почвенный раствор и твердая фаза почвы. Однако поступление в растения продуктов деления из почвы происходит значительно слабее, чем из почвенного ра­ створа.

В условиях радиоактивного загрязнения биосферы, сопро­ вождающегося выпадениями радиоактивных веществ из атмо­ сферы в сравнительно больших количествах, продукты деления проникают в почвенный раствор в период снеготаяния. Обна­ ружено, что весенний снег имеет наибольшую удельную актив­ ность, поэтому обусловливает более высокое загрязнение расте­ ний. Проникая из почвы в растение, радиоактивные вещества в зависимости от их химических особенностей попадают в надзем­ ные органы или задерживаются в корневой системе. Нуклиды, проникающие в надземные органы растения, в основном кон­ центрируются в соломе (в листьях и в стеблях, меньше — в мя­ кине, колосьях без зерен, метелке без зерна и т. д.), и относительно небольшое количество их накапливается в зер­ не [32].

Стронций в отличие от других продуктов деления в первый период времени концентрируется в корневой системе, а затем в зерне. В созревших пшенице, горохе и овсе только около 8%

ной части происходит последовательное увеличение содержания радиоактивных веществ; при этом оказалось, что радиоизотопы стронция и цезия поступают в зерно в значительно больших ко­ личествах, чем 1 4 4 Се, 1 0 6 Ru, 9 5 Zr, 9 5 Nb и 9 1 Y, которые в основ­ ном откладываются в корнях.

Механизм перераспределения радиоизотопов в органах ра­ стений в различные периоды их развития объясняется тем, что при первичном соприкосновении растения с изотопами в почве накопление его в корневой системе происходит за счет двух одновременно протекающих процессов: минерального обмена и адсорбции. Известно, что поглощение минеральных солей зави­ сит от функционального состояния растения и от ряда физиче­ ских факторов, прежде всего от скорости диффузии и обмена ионов. Этому процессу в значительной мере способствует ад­ сорбция, в результате которой радиоизотопы аккумулируются на покровных тканях корней [37]. Большая часть радиоактив­ ного стронция проникает в корни из почвы в ходе ионного об­ мена вместе с питательными веществами и в том числе с каль­ цием. Значительно меньшая часть его связывается на поверх­ ности корневой системы (адсорбция). Цезий поступает в расте­ ния также в основном в результате обмена ионов с почвенным раствором и сопровождается обменным калием. Однако в от­ личие от стронция в растение проникает лишь небольшая доля цезия, находящегося в почве. Тем не менее количественное рас­ пределение цезия между надземной частью и корневой системой имеет тот же характер, что и у стронция.

По-иному распределяются между наземной частью растений и корнями радиоизотопы таких элементов, как церий, цирконий, иттрий, теллур, плутоний и др. Соединения, в которых нахо­

накапливаются преимущественно в корневой системе.

Несколько особо ведет себя 1 0 6 Ru, отличающийся способно­ стью мигрировать в почве на большие расстояния, чем другие радионуклиды.

в сравнительно больших количествах. Из рис. 37 видно, что особенно высокие уровни 1 0 6 Ru были определены в травянистой растительности, но и деревья, удаленные от очага заражения на 87 м, имели концентрацию этого радиоизотопа немногим мень­ ше, чем трава [38]. В лабораторных условиях было найдено, что коэффициент накопления рутения в корнях растений иногда достигает 20, в листьях— 15, в стеблях— 10.

влияние на интенсивность усвоения растениями плутония и свин­ ца. Материалы этих опытов приведены в табл. 85.

Усвоение всех других радиоизотопов находится в характер­ ной зависимости от типа почвы, на которой выращен урожай. Эта зависимость хорошо иллюстрируется коэффициентами на­

Из табл. 86 видно, что наиболее интенсивно в растениях на­ капливается стронций (особенно на глинистых песках). С те­ чением времени накопление стронция несколько ослабевает, что, по-видимому, обусловлено усилением его связи с механическими фракциями почвы и частичным переходом в необменную форму. Но и на третий год накопление стронция в растениях довольно ЕЬІСОКОЄ. В то же время коэффициент накопления радиоактив­ ного цезия во всех случаях меньше единицы. Из таблицы также видно, что коэффициент накопления снижается на более тяже­ лой по механическому составу почве и соответственно повыша­ ется на более легкой.

Невысокие коэффициенты накопления в надземной части растений найдены и для других радиоизотопов. Установлено, что

Наоборот, усвоение растениями рутения и церия снижается по мере увеличения рН [15].

Существенное влияние на уровень поглощения радиоактив­ ного стронция растениями оказывает содержащийся в почвах

ними устанавливается определенное соотношение в тканях. По­ этому в большинстве работ, посвященных изучению передвиже­ ния стронция и цезия по пищевым цепям, можно встретить по­ нятие о стронциевой и цезиевой единицах. Под стронциевой единицей подразумевают отношение содержания в образце 9 0 Sr,

в последующем звене по сравнению с предыдущим. В резуль­ тате этого уменьшается накопление радиоактивного стронция по сравнению с кальцием в следующем звене цепочки. В лабо­ раторных условиях было установлено, что коэффициент дискри­

мени от 5 до 50% радиоактивного стронция становится недоступ­

Ориентировочный коэффициент дискриминации для звена почва — растение находится из отношения

что она во многом зависит от содержания в почве подвижного кальция. Обычно чем больше подвижного кальция, тем выраженнее бывает дискриминация. На эффект дискриминации ока­ зывают существенное влияние тип почвы, содержание в почве стабильного стронция и т. д.

Влияние содержания в почве обменного кальция на коэффи­ циент дискриминации иллюстрируется цифрами табл. 88.

Коэффициент дискриминации стронция в некоторых растениях в цепи почва — растение [41]

дах, тогда как кальций относительно больше накапливается в ботве растений.

В целом в соломе злаковых и бобовых растений, в ботве корнеплодов и клубнеплодов абсолютное и относительное содер­ жание 9 0 Sr значительно больше, чем в зерне, корнеплодах и в клубнях растений. Но если количество стронция в растениях выразить в стронциевых единицах, то эта разница сглаживается. В этом случае в корнеплодах свеклы и редиса, а часто и в клуб­ нях картофеля количество стронциевых единиц оказывается больше, чем в ботве. Все это имеет важное значение для про­ гнозирования вероятных уровней включения 9 0 Sr в биотический цикл круговорота вещества.

9 0 Sr, несмотря на сравнительно низкую его концентрацию в зерне, картофеле и столовой свекле, может интенсивно накапли­ ваться в теле животных и человека.

Сведения о закономерностях количественного перехода 1 3 7 Cs по звеньям пищевых цепочек весьма ограниченны. Имеющиеся данные позволяют сделать предположение о том, что основной путь миграции этого радиоизотопа к человеку — поверхностное отложение, при выпадениях из атмосферы, на покровных тка­ нях растений, от них — в организм животных и с молоком или мясом последних — к человеку.