4. Влияние содержания в почве органического вещества на поступление радионуклидов в растительность

На переход цезия и стронция в растения оказывает влияние органическое вещество почвы. Гумусовые кислоты, особенно гуминовая кислота, образуют сложные комплексы с радионуклидами или гуматы, поэтому из органических комплексов доступность стронция снижается в 2–4 раза, а цезия – в 1,5 раза. Гумус — это совокупность органических соединений, находящихся в почве, но не входящих в состав живых организмов или их остатков, сохраняющих анатомическое строение. Гумус составляет 85-90 % органического вещества почвы и является важным критерием при оценке её плодородности. Гумус составляют индивидуальные (в том числе специфические) органические соединения, продукты их взаимодействия, а также органические соединения, находящиеся в форме органо-минеральных образований [27]. Повышенная биологическая доступность радионуклидов на торфяно-болотных почвах связана со способностью органического вещества фиксировать ионы радионуклидов на поверхности органических коллоидов, поэтому не обеспечивается прочная сорбция радионуклидов и увеличивается их доступность растениями. Кроме этого на торфяно-болотных почвах повышена кислотность почвенного раствора, что обеспечивает хорошую растворимость солей радионуклидов и их доступность растениям.

Наиболее доступны для растений радионуклиды, находящиеся в почве в растворенном виде. Однако растения могут извлекать химические элементы, в том числе и радионуклиды, из твердой фазы почвы. Кислые корневые выделения растений способны растворять относительно подвижные формы радионуклидов, связанные в минерально-обломочной фракции почв и растворимые в слабых кислотах (обменные, сорбционные и др.). Сорбция на гумусовом веществе с последующим переходом в необменные формы делает радионуклиды слабо доступными для растений [19].

По данным учёных НИРУП «Институт почвоведения и агрохимии», весьма эффективным способом снижения поступления радионуклидов и нитратов в урожай сельскохозяйственных культур являются медленнодействующие удобрения (карбамид и сульфат аммония с добавками гуматов). Применение этих удобрений позволяет в среднем снизить содержание ¹³⁷Cs на 20%, а ⁹⁰Sr на 12% в урожае большинства сельскохозяйственных культур по сравнению с обычными формами азотных удобрений (аммиачная селитра, мочевина) при увеличении урожайности на 25%. На тех почвах, где основная масса радионуклидов прочно связана в гумусовых горизонтах, наблюдается снижение коэффициентов накопления растениями радионуклидов (КН) [8,17].

Также проведено изучение распределения ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr по группам и молекулярно-массовым фракциям гумусовых веществ. При взаимодействии радионуклидов с органическими соединениями происходит образование сложных органо-минеральных комплексов и комплексно-гетерополярных солей. Исследовано влияние органических лиганд на молекулярно-массовое распределение углерода, радиоцезия и радиостронция. Изучено поступление ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr в растения под влиянием искусственных комплексонов и гуминовых кислот, а также из разных органо-минеральных источников из водных растворов, так из различных почв.

Диапазон различия в содержании органического вещества в пределах одной разновидности почв на большинстве опытных участков может быть невелик. Повышение содержания гумуса в дерново-подзолистых супесчаных почвах от минимального (1,0–1,5%) до оптимального (2,0-3,0%) сопровождалось снижением в 1,5 раза поступления ¹³⁷Сs и ⁹⁰Sr в многолетние травы.

Таблица 1.4.1. Влияние содержания гумуса в дерново-подзолистых супесчаных почвах на поступление радионуклидов в многолетние злаковые травы, КП (1989–1993 гг.)

Радионуклиды	Содержание гумуса, %
	1,0-1,5	1,6-2,0	2,1-3,0	3,1-3,5
137Сs	5,9±0,4	5,6±0,2	4,7±0,5	3,4±0,3
90Sr	15,9±0,3	15,7±0,4	12,2±1,1	8,2±0,9

В зоне радиоактивного загрязнения может быть оправданным и поддержание более высокого уровня содержания гумуса в почве (3,1–3,5%) для дальнейшего снижения поступления радионуклидов в продукцию при наличии дешевых источников органического вещества.

Представление о противоположных функциях разных фракций гумусовых кислот помогает понять особенности миграции элементов.

Вывод о противоположном действии гуминовых и фульвокислот нашел подтверждение и при исследовании форм нахождения радионуклидов, образовавшихся во время катастрофы на Чернобыльской АЭС [23]. Высокую радиоактивность наблюдали лишь в пробах природных вод высокой цветности, т.е. с большими содержаниями фульвокислот. При фазовом химическом анализе почв района Чернобыля показано, что основная доля радионуклидов связана с труднорастворимыми фракциями, прежде всего с гуминовыми кислотами почвы. В условиях Украины и Белоруссии тенденция к удерживанию радионуклидов в почвах значительно сильнее, чем тенденция к их рассеянию поверхностными водами.

Итак, можно сделать вывод, что:

- гуминовые кислоты обладают высокой сорбционной емкостью по отношению к ионам загрязняющих и рудных элементов, а также изотопных носителей долгоживущих радионуклидов: 1 г гуминовых кислот сорбирует 30 мг цезия, 18 мг стронция, 18 мг меди, 60–150 мг свинца, 80 мг хрома, 300 мг ртути, 300–600 мг золота, 85–100 мг палладия.

- гуминовые кислоты – эффективный геохимический барьер, ограничивающий подвижность ионов металлов.

- миграционная способность элементов в конкретных ландшафтных условиях зависит от состава гумусовых кислот почв и вод и во многом определяется конкуренцией процессов комплексообразования ионов металлов с фульво- и гуминовыми кислотами [27].