Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практические работы по курсу «Радиоэкология». Учебное пособие
.pdf
удельная активность
137
Cs в плодовых телах высших грибов
более чем в 20 раз превосходит таковую в максимально загрязнённом слое почвы – в лесной подстилке и почти на три
математических порядка – его содержание в минимально загрязнённом компоненте лесного биогеоценоза – древесине.
Поведение радионуклидов в почве
Относительное количество радионуклидов, поступающих в минеральную толщу лесных почв, отражает удерживающую способность лесной подстилки. Общей закономерностью профильного распределения
морфных ландшафтов является аккумуляция основной его
части именно в подстилке. В подпостилочном слое концентрация радионуклидов резко снижается и достигает фоновых
значений уже на глубине 30-70 см в зависимости от плотности загрязнения и типа ценоза.
В почвах гидроморфного ряда интенсивность миграции
радионуклидов примерно в 2-3 раза выше, чем
ных почвах, и их профильное распределение имеет иной характер. В этих почвах отмечается более плавное снижение
концентрации радионуклидов с глубиной и отсутствие столь
выраженной аккумуляции в верхнем подпостилочном слое.
Интенсивная вертикальная миграция радионуклидов в гидроморфных почвах аккумулятивных ландшафтов с высоким
уровнем залегания грунтовых вод (поймы, болота) обуслав
ливает необходимость отнесения этих ландшафтов к критическим, т.е. зонам наиболее вероятного и быстрого поступления радионуклидов в грунтовые воды и, соответственно,
первоочередного экологического мониторинга.
137
Cs в почвах авто-
в автоморф-
-
Примечание:
Автоморфные почвы – почвы, формирование которых проходит в
условиях хорошо дренируемых водоразделов, т.е. под влиянием атмосферной влаги, систематические нисходящие токи которой обуславливают перемещение химических элементов сверху вниз. Режим почвенной
51
влаги в этих условиях может быть как промывным, так и непромывным.
Грунтовые воды расположены относительно глубоко.
Гидроморфные почвы – почвы, формирование которых происходит в условиях близкого расположения грунтовых вод. В этом случае
процесс почвообразования идёт под воздействием грунтовых вод, которые периодически или постоянно обогащают почвенную толщу определёнными химическими
ческую обстановку.
элементами и создают специфическую геохими-
Заметное влияние на вертикальное распределение радионуклидов в почве оказывает тип биогеоценоза. Повы-
137
шенная интенсивность миграции
Cs в минеральные (под-
постилочные) слои отмечается в лиственных лесах, что связано со спецификой процессов почвообразования в этих условиях: составом опада, скоростью его трансформации и интенсивностью потоков
образовавшихся растворимых орга-
нических веществ (РОВ). Многолетняя динамика в мине-
ральных горизонтах почвы в отличие от лесной подстилки
сходна и характеризуется постоянным ростом запасов радионуклидов.
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите основные дозообразующие радионуклиды,
входящие в радионуклидный состав загрязнённых территорий после аварии на Чернобыльской АЭС.
Что такое «опушечный эффект»?
2.
Назовите индикаторные органы, характеризующие
3.
загрязнение древесных пород
Для чего нужны коэффициенты перехода радионук-
4.
лидов в компоненты древесного яруса, и как они рассчитываются?
Какие факторы влияют на величину коэффициента
5.
перехода радионуклида в растения?
С какими процессами связана сезонная и многолет-
6.
няя динамика содержания радионуклидов в экосистемах?
137
Cs и 90Sr в целом.
52
7. В чем специфика радиоактивного загрязнения травя-
нисто-кустарничкового яруса лесных биогеоценозов?
Какие организмы наиболее активно накапливают ра-
8.
дионуклиды?
Что влияет на вертикальное распределение радио-
9.
нуклидов в почвенной толще?
Какие ландшафты должны быть объектами перво-
10.
очередного радиоэкологического мониторинга? Обоснуйте
ответ.
Задачи
1. Удельная активность золы клевера среднего по 90Sr
90
составляет 300 кБк/кг. КП
Sr из почвы в растение в Киевской
области равен 30. Рассчитайте плотность загрязнения почв.
Удельная активность почвы по
2.
его содержание в кукурузе – 23 кБк/кг. Рассчитайте КП
137
Cs – 670 Бк/кг, а
137
Cs
из почвы в растение.
Плотность загрязнения почвы по
3.
137
Cs в листья липы составляет 42. Определите удельную ак-
137
Cs 900 Бк/м2. КП
тивность листьев.
Составьте схему первичного и вторичного распреде-
4.
ления радионуклидов в лесном биогеоценозе.
Составьте схему, иллюстрирующую зависимость
5.
многолетней динамики КП радионуклидов в компоненты
растительности, учитывая как можно большее число факторов, влияющих на неё.
4.2. Коэффициенты накопления (КН) и перехода (КП) [1]
4.2.1. Удельная активность
составляет 6,5 Бк/г. Удельная активность
20 Бк/л. Найдите коэффициент накопления радионуклида макрофитами.
137
Cs в образце макрофитов
53
137
Cs в воде озера –
Решение: Коэффициент накопления рассчитывается
по формуле
С
б
,
К =
н
С
с
где Кн – коэффициент накопления, Сб – измеренная активность в биоте, С
– измеренная активность в субстрате.
с
10005,6=⋅
=
К
н
20
.325
4.2.2. Удельная активность
137
Cs в мягких тканях коровы,
выращенной в Чернобыльской зоне отчуждения, составляет
930 Бк/кг, удельная активность в костях – 170 Бк/кг. Костная
ткань животного составляет 18% от общей массы тела. Рассчитайте средневзвешенную удельную активность всего тела.
Решение:
Необходимо рассчитать, сколько килограммов каждого
типа ткани приходится на 1 кг тела животного:
18 1
⋅
0,18 кг
= ,
100
100–18=82% – мышечной ткани:
82 1
⋅
0,82 кг
=
100
требуется найти активность каждого типа ткани на 1 кг тела
животного:
930·0,82 = 762,6 Бк/кг
170·0,18 = 30,6 Бк/кг
54
найдём удельную активность всего тела:
762,4+30,6 = 793,0 Бк/кг
4.2.3. Удельная активность
137
Cs в мягких тканях дикой
свиньи, добытой в Чернобыльской зоне отчуждения, составляет 560 Бк/кг, удельная активность в костях – 73 Бк/кг. Костная ткань животного составляет 18% от общей массы тела.
Найдите средневзвешенную удельную активность всего тела.
4.2.4. Удельная активность
137
Cs в мягких тканях лося,
добытого в Чернобыльской зоне отчуждения, составляет
750 Бк/кг, в костях – 52 Бк/кг. Костная ткань животного со-
ставляет 18% от общей массы тела. Рассчитайте удельную
активность всего тела.
4.2.5. В плодовых телах белых грибов удельная актив-
137
ность по
13 000 Бк/кг. Рассчитайте коэффициент перехода
Cs составляет 7300 Бк/кг, а в лесной подстилке –
137
Cs из
лесной подстилки в плодовые тела грибов.
4.3. Коэффициенты соотношения (КС) [1]
4.3.1. В 1998 г. в оз. Глубоком, расположенном в Черно-
быльской зоне отчуждения, определялось накопление радионуклидов двумя экологическими группами гидробионтов –
высшей водной растительностью и моллюсками. В результате исследований найдены коэффициенты соотношения
137
Сs/90Sr для воды – 2,2, для гидробионтов – 2,4 и 0,2. Какой
экологической группе гидробионтов соответствует каждый
коэффициент? Почему вы так думаете?
Решение:
Загрязнение гидробионтов происходило из воды в
1.
результате жизнедеятельности.
Значения коэффициентов, найденные для воды и гид-
2.
робионтов, показывают, что одна из групп селективно накапливает
90
Sr (коэффициент 0,2).
55
3. Из периодической системы химических элементов
нам известно, что стронций является химическим аналогом
кальция.
Значительную часть тела моллюсков занимает наруж-
4.
ный скелет (раковина), состоящий из соединений кальция.
Из вышеизложенного следует, что коэффициент соот-
137
ношения
Сs/90Sr, равный 0,2, принадлежит моллюскам, а
КС 2,4 – высшей водной растительности.
4.3.2. В теле моллюсков-перловиц, обитающих в озере,
137
обнаружен
137
Сs/90Sr 0,2. КН 90Sr из воды 680. Рассчитайте содержание
(удельную активность)
Cs с удельной активностью 4900 Бк/кг. КД
90
Sr в озёрной воде на момент прове-
дения измерений.
Решение:
4900·0,2 = 24500 Бк/кг –
1.
90
Sr накоплено моллюсками;
2.
24500
Бк/кг – содержание
36
=
90
Sr в озёрной воде.
680
4.3.3. В 1998 г. на исследовательском участке в Черно-
быльской зоне отчуждения были собраны образцы коры акации белой (Robinia pseudoacacia) и сосны обыкновенной
(Pinus silvestris). Изученные виды деревьев относились к
двум возрастным группам – 30-40 лет и до 5 лет. В результате исследований получены коэффициенты дискриминации
137
Сs/90Sr для акации – 0,61 и для сосны – 1,43. Распределите
виды по возрастным группам. Аргументируйте свой ответ.
Решение:
Исследовалась кора деревьев. Это индикатор загряз-
1.
нений, которые преимущественно находятся в атмосферном
воздухе и не затрагивают корневую систему растений.
Образцы собирались с деревьев – свидетелей катаст-
2.
рофы (возрастная группа 30–40 лет) и тех, что были посажены через 7 лет после аварии. Таким образом, кора одних деревьев была загрязнена через атмосферный воздух в момент
56
аварии и для них коэффициент соотношения
137
Сs/90Sr будет
таким же, каким он был в аварийном выбросе. Кора деревьев,
которые выросли после 1986 г., загрязнялась преимущественно через корневое питание.
Пользуясь справочными данными (приложение 5)
3.
находим коэффициент соотношения
137
Сs/90Sr в атмосферном
воздухе после аварийного выброса:
17
2,9·10
/2,0·1017 = 1,45.
Сравнение найденного коэффициента с коэффициен-
4.
том, определённым для сосны, – 1,43, показывает, что эти
деревья принадлежат к возрастной группе 30-40 лет, так как
их кора подверглась загрязнению через атмосферный воздух
в момент выброса.
4.3.4. Моховая подушка, образованная листостебельным
мхом Pleurozium schrebri (Brid) Mitt., была разделена для изучения содержания радионуклидов на верхний, 3-5-летний, и
нижний – старше 10 лет слои. В результате исследований по-
137
лучены коэффициенты соотношения
Сs/90Sr – 0,59 и 1,25.
Отнесите полученные коэффициенты к возрастным слоям моховой подушки. Обоснуйте свое решение.
4.3.5. В 1999 г. на исследовательском участке в Черно-
быльской зоне отчуждения были собраны образцы 3-летней
хвои и коры с 30-40-летних деревьев сосны обыкновенной. В
результате исследований получены коэффициенты соотноше-
137
ния
Сs/90Sr 0,22 и 2,4. Распределите коэффициенты по об-
разцам. Обоснуйте свое решение.
4.3.6. В 1999 г. на исследовательском участке в Черно-
быльской зоне отчуждения были собраны образцы эпифитных
лишайников Parmelia acetabulum Th. Tayl. и древесины с 30летних деревьев сосны обыкновенной. В результате исследо-
137
ваний получены коэффициенты соотношения
Сs/90Sr 0,06 и
2,6. Распределите коэффициенты по образцам. Обоснуйте свое
решение.
57
4.4. Определение запасов радионуклидов
в компонентах окружающей среды [1]
4.4.1. При лесных пожарах из древостоя в окружаю-
щую среду высвобождаются радионуклиды, которые были
накоплены корой, хвоей и листвой деревьев. На участке соснового леса 35-летнего возраста биомасса деревьев составляет 89 т/га. На кору стволов приходится 11% биомассы, на
137
хвою – 10% биомассы. Удельная активность коры по
90
19000 Бк/кг, по
137
хвои по
те запасы
Cs – 5300 Бк/кг, по 90Sr – 21000 Бк/кг. Определи-
137
Cs и 90Sr в коре и хвое на 1 га леса.
Sr – 12000 Бк/кг. Удельная активность
Cs –
Решение:
Составим пропорцию для определения биомассы на
1)
исследуемом участке:
8911=⋅
79,9
т/га коры
100
8910=⋅
9,8
т/га хвои.
100
Определим запасы
2)
137
Cs в коре:
9,79·1000·19 000 = 186 000 кБк
Определим запасы
3)
90
Sr в коре:
9,79·1000·12 000 = 117 500 кБк
Аналогично определите запасы
4)
137Cs и 90
Sr в хвое.
4.4.2. На участке луга площадью 30 га запасы травяни-
2
стой растительности составляют 20 кг/м
137
ность почвы по
Cs – 30 кБк/кг. Определить запасы
. Удельная актив-
137
Cs в
травяном покрове на участке с учётом того, что коэффициент
58
накопления
137
Cs травяным покровом 3, а все расчёты содер-
жания радионуклида произведены на абсолютно сухую биомассу. Коэффициент увлажненности травяного покрова – 7,5.
4.4.3. На участке радиационно-загрязнённой речной за-
пруды площадью 100 га в результате проведенных исследований обнаружено, что запасы травянистой растительности со-
2
ставляют 40 кг/м
сырой массы. Коэффициент увлажненности
травяного покрова – 9,5, удельная активность травяного по-
137
крова по
Cs – 80 кБк/кг абсолютно сухой массы. К
Рассчитайте запасы
90
Sr в травяном покрове на участке.
Sr/Сs
= 200.
4.4. На участке территории в Чернобыльской зоне отчу-
ждения площадью 50 га в результате проведённых исследований в 1995 г. обнаружено, что удельная активность грунта
238
Pu – 0,4 кБк/кг абсолютно сухой массы. Рассчитайте
по
запасы
241
Pu на участке с учётом того, что плутоний накап-
ливается в верхних 10 см грунтового покрова.
4.5. Биомасса двустворчатых моллюсков в бассейне-
охладителе ЧАЭС в 2000 г. составляла 50 000 т. Запасы ра-
137
дионуклидов в мягких тканях моллюсков составляли по
10
– 3·10
Бк и по 90Sr – 8·108 Бк. В раковинах запас
несущественным, а
90
Sr – 9·1010 Бк. Определите коэффициен-
137
Cs
Cs был
ты накопления и соотношения данных радионуклидов в целом в теле моллюсков, принимая во внимание, что удельная
137
активность воды в 2000 г. составляла по
90
Sr – 2 Бк/л.
Cs – 3 Бк/л, а по
4.5. Миграция радионуклидов и динамика
радиационного загрязнения [1]
4.5.1. В 1987 г. удельная активность
ставляла 300 кБк/кг. Через 20 лет – 40 кБк/кг. Определите,
какая доля
да, а какая – вследствие геохимической миграции и физического переноса.
137
Cs утрачена в результате периода полураспа-
59
137
Cs в грунте со-
Решение:
Для определения остаточной активности радио-
1.
нуклида используем формулу основного закона радиоактивного распада (формула 2, прил. 5):
0,693 20 30 137
300 000 2, 7 100 484 Бк/ кг CsA
=⋅ =
20
−⋅÷
Определим долю радионуклида, утраченного вслед-
2.
ствие процессов миграции:
137
А = 100484 – 40000 = Бк/кг
Cs
4.5.2. Вследствие нарушения правил радиационной безо-
пасности человеком были съедены грибы в количестве 800 г,
90
собранные на территории с активностью грунта по
Sr
600 кБк/кг. Определите величину активности радионуклида в
организме в начальный период и через 10 лет.
Решение:
Пользуясь данными прил. 7, определим количество
1.
радионуклида, попавшего в организм человека:
А = 600·0,3·0,8 = 144 кБк.
С помощью формулы 9 (приложение 5) и прил. 8
2.
рассчитаем период биологического полувыведения
90
Sr с
учётом радиоактивного распада:
4
108,136512,29
=
t дней.
эф
()
⋅⋅⋅
108,136512,29
⋅+⋅
6683
=
4
3. С помощью формулы 7 (приложение 5) рассчитаем ра-
диоактивность, которая останется в организмах через 10 лет:
668336510693,0
A кБк
t
()
÷⋅⋅−
5,1047,2144144
=⋅−=
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]