Физико-химическое состояние радионуклидов в воде, почве, кормах

Вода, являясь растворителем, содержит растворимые комплексные соединения урана, тория, радия. В морях и озерах концентрация радиоактивных элементов выше чем в реках. Минеральные источники содержат много радия и радона.

В почве выделяют водорастворимую, обменную, необменную и прочносвязанную необменную формы радионуклидов. Водорастворимая - часть радионуклидов, которая экстрагируется из почвы дист водой. В обменной форме -экстрагируются 1н раствором ацетатата аммония, в необменной форме — 6н раствором соляной кислоты. В необменной прочносвязанной -экстрагируются смесью плавиковой и азотной кислот.

Среди этих форм наиболее важны первые две, тк они способны усваиваться растениями->мигрировать по биологической цепочке. Каждый из радионуклидов присутствует в почве в водорастворимой, обменной и необменной формах одновременно, но отличается соотношение.

Биологическая подвижность радионуклидов (способность мигрировать по пищевым цепочкам) зависит от их физико-химических свойств, от свойств самой почвы (ее тип, минеральный состав, кислотность, содержание органических веществ, увлажненность, длительность ее использования в агроэкосистемах).

Наибольшей доступностью для растений обладает стронций (находится на 73,7% в водно-растворимой форме), ¹³⁷Cs -44,9%, а ¹⁴⁴Се-13

Закисление почв приводит к увеличению доступности радионуклидов для растений.

Радиоактивный стронций находится в почве в подвижной форме. Количество водно-растворимого стронция больше в почве с низким рН и минимальным содержанием обменного Са⁺².

⁹⁰Sr в почве связывается за счет ионного обмена и зависит от присутствия катионов Al⁺³, Fe⁺³, Ba⁺², Ca⁺², Mg⁺².

Попав в почву, радионуклиды способны мигрировать в горизонтальном и вертикальном направлениях. Способность к миграции у разных радионуклидов варьирует.

На длительно используемых дерново-подзолистых почвах подвижность ¹³⁷Cs увеличена. Калий является в природных системах носителем изотопов цезия.

Микроорганизмы почвы снижают подвижность радионуклидов в биологическом круговороте. Они могут связывать до 60% ¹³⁷Cs и препятствовать его дальнейшей миграции по пищевой цепочке. 90Sr распределяется более интенсивно, чем цезий, из-за более высокой подвижности.

Изменение радиационно-экологической обстановки на загрязненных территориях происходит в за счет естественного радиоактивного распада, вторичного ветрового переноса и вертикальной миграции.

Попавшие в растения радионуклиды распределяются в них по-разному. Одни концентрируются в корнях, другие — в надземной части растений (в стеблях, листьях, семенах). В растениях они находятся в виде подвижной фракции (диализуемой) и связанной со структурно-функциональными компонентами. Чем больше в растениях свободной фракции радионуклидов, тем более они доступны для усвоения организмом моногастричных животных. Для полигастричных, ввиду особенностей их пищеварения, эти взаимоотношения гораздо сложнее.

Состояние и обмен радионуклидов в органах и тканях животных зависят от многих причин, в том числе и от их физико-химических свойств- их способности к комплексообразованию и взаимодействию с тканевыми структурами. Такие элементы, как стронций и кальций, не обладают сильно выраженной комплексообразующей способностью.

В крови они находятся связанными с белками структур. Кальция, связанного в крови с белками, в 2 раза больше, чем стронция.

Чем выше комплексообразующая способность нуклидов с белками, тем меньшая доля элементов переходит из организма матери через плацентарный барьер в организм плода. При взаимодействии с химическими элементами белки могут их восстанавливать или окислять, адсорбировать своей поверхностью или образовывать сложные комплексы. Ра личные белки по-разному связывают один и тот же элемент.

Железо - наиболее важный микроэлементам, обладающий каталитическими функциями. Транспорт железа в животном организме осуществляется путем соединения его со специальным белком — трансферином. Каждая молекула трансферина способна связать два иона Fe.

Изучение комплексообразования радионуклидов с тканевыми белками показало сходство его с белками сыворотки крови. Радионуклиды щелочных металлов не связываются белками печени, почек, мышц. Нуклиды ⁴⁵Са и ⁹⁰Sr обнаруживаются в альбуминовой фракции тканевых белков, ⁹¹Y и ¹⁴⁴Се — в глобулиновой. Иттрий и церий связываются с органическим матриксом кости.

Введенный в организм ¹⁴⁴Се быстро проникает в костную ткань и откладывается в коллагеновых волокнах кости. Через сутки после поступления ¹⁰⁶Ru в организм он образует связи с белками всех выделенных фракций.

В белки и нуклеиновые кислоты включается 92% общего количества плутония, концентрирующегося в печени, образуя с ними устойчивые комплексы. Экскретируется ²³⁹Рu с желчью.

Цезий в костной ткани локализуется на поверхности кристаллов, не включаясь в кристаллическую решетку, поэтому процесс варки костной ткани в составе мяса рыбы и животных способствует переходу радионуклида в бульон. В случае загрязнения мяса животных и рыб ¹³⁷Cs можно снизить поступление радионуклида в рацион человека, удаляя бульон.

При оценке физико-химического состояния стронция в молоке коров оказалось, что он, подобно кальцию, на 70-80% связан с казеином и около 20% в виде фильтрующейся формы. Стронций связан с казеином молока прочнее, чем кальций. В крови характер связи этих ионов имеет противоположную направленность.

Кратко: Поступление радиоактивных веществ в организм животных происходит через ЖКТ, органы дыхания, через поврежденные кожные покровы.

Pb c гемоглобином в крови, стронций в молоке с казеином, цезий на поверхности костной ткани и в коллагеновых волокнах, плутоний с трансферином в печени, кальций и строний в крови с альбуминами.

в почве стронций анходитсяв в водно-растворимой форме , радионуклиды редкоземельных + W ,Zr находятся в воднл- растворимой форме и в нерастворимой форме, Марганец, железо, кобальт в воде образуют малорастворимые соединения. Стронций в почве практически весь в подвижной форме, цезий же сорбируется. попав в почву радионуклиды способны мигрировать в веритикальном и горизонтальном направлении. Содержание стронция напрямую связано с присутствием катионов в почве : алюминия,железа,бария,кальция, магния.

Попавшие в растения радионуклиды распределяются по-разному: одни концентрируются в корнях, другие в надземной части, они связываются со структурно- функциональными компонентами.