Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект5.doc
Скачиваний:
112
Добавлен:
02.05.2019
Размер:
27.73 Mб
Скачать

6.4 Поступление радионуклидов в растения

Существует два пути поступления искусственных радионуклидов в растения:

- корневой;

- аэральный (некорневой).

При аэральном поступлении радионуклиды в том или ином состоянии непосредственно оседают из атмосферы на надземные части растений. Удерживающая способность растительного покрова по отношению к выпадающим из атмосферы радиоактивным частицам или растворам зависит от различных факторов: плотности растительного покрова, морфологии растений (формы и размеров листьев, шероховатости их поверхности, ориентации листьев), форм и состояний поступающих радионуклидов, метеорологических условий во время выпадения (влажности, скорости ветра, наличия осадков и др.).

Доля радионуклидов, осевших на поверхности растений на единице площади, от общего их количества, выпавшего на эту площадь, называется первичным удерживанием. Так, первичное удерживание водорастворимых форм радионуклидов, выпавших с дождем, в несколько раз выше, чем удерживание частиц размером в несколько десятков микрометров. Различной способностью удерживать выпавшие из атмосферы радионуклиды обладают не только разные виды растений, но и разные органы и части одного растения. По данным указанных выше авторов, первичное удерживание водного раствора 90Sr яровой пшеницей составило: для листьев 41 %, для стеблей 18 %, для мякины 11 % и для зерна 0,5 %. У многих сельскохозяйственных культур ценные части, используемые человеком в пищу, хорошо защищены от аэрального поступления радионуклидов (зерновые, бобовые, корнеплоды). В то же время для ряда овощных культур (огурцы, томаты, капуста, салат и т.д.) аэральное загрязнение товарной продукции очень опасно.

При поступлении на поверхность растений 137Cs не только механически загрязняет урожай, но и интенсивно проникает в ткани наземных органов растений, включается в метаболизм (обмен веществ), передвигается внутри растений и накапливается в урожае. Довольно интенсивно передвигается по растению поступивший на его поверхность 131I. Радиоактивные изотопы стронция, рутения, церия, прометия в относительно небольших количествах могут включаться в метаболизм растений.

Корневое поступление радионуклидов определяется не только их биохимическими особенностями и наличием элементов-носителей, но и прочностью связи того или иного радионуклида в почве. Лучше всего поступает в растения биогенный элемент К, от которого и зависит хорошее поглощение радионуклидов Cs. На втором месте стоит поглощение Са, совместно с которым поступают радионуклиды Sr. Поглощение 60Со связано с биогенным элементом Fe. Остальные радионуклиды не имеют носителей.

Легче других переходит из корневой системы в надземную часть 90Sr, затем 137Cs, в соответствии с подвижностью своих носителей. Ru и Се практически целиком остаются в корневой системе, так как не имеют биогенных элементов-носителей. Поступление радионуклида кобальта составляет около 10 % и связано с перемещением Fe. Все указанные закономерности очень важно учитывать при корневом загрязнении растений (например, в районах, загрязненных в настоящее время в результате Чернобыльской аварии) в зависимости от того, какие части растения употребляют в пищу.

На рисунке 6.3 представлены данные по распределению радионуклидов в растениях.

Не менее важным фактором, определяющим степень загрязнения растений, является прочность связи радионуклидов в корнеобитаемом слое почв. Прочность фиксации радионуклидов определяется составом почвы и геохимическими особенностями каждого радионуклида. Доступность радионуклидов для растений обратно пропорциональна прочности их связи в почве. Так, на почвах тяжелого гранулометрического состава с высоким содержанием физической глины и ила радионуклиды в меньшей степени доступны растениям, чем на почвах легкого механического состава, где радионуклиды закреплены менее прочно.

Рисунок 6.3 - Распределение радионуклидов между надземной

частью и корневой системой

Например, из дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в растения поступает на порядок меньше 90Sr, чем из супесчаной почвы. Особенно сильно влияет гранулометрический состав почв на поступление в растения радионуклидов Cs, которые находятся в почвах в составе глинистых минералов. Также проявляется и роль минералогического состава почвенных минералов. Слабее всего растения поглощают радионуклиды из черноземов. Отсюда становится понятным, почему при одном и том же уровне загрязнения почв наиболее загрязненными оказываются растения на дерново-подзолистых супесчаных почвах. Далее загрязненность снижается по мере перехода к дерново-подзолистым суглинистым почвам, серым лесным и сероземам. Наиболее низкий уровень загрязнения растений будет на черноземах.

В связи с различием прочности связи отельных радионуклидов в почвах одного и того же состава поступление их в растения из почв заметно отличается от поступления из раствора. Так, если 137Cs полностью поглощается растениями из раствора, то его поступление из почвы не превышает 1 % и сходно с поступлением таких малоподвижных радионуклидов, как Ru, Се, Рm, 60Со. Лишь 90Sr, обменно связанный в почвенном поглощающем комплексе, поступает в растения в заметных количествах. Гидролитическая кислотность также существенно влияет на накопление радионуклидов, находящихся в форме катионов, особенно Sr и Cs. На кислых почвах, при прочих равных условиях, коэффициент накопления радионуклидов значительно выше, чем на нейтральных и слабощелочных. Внесение карбонатов Са, Na, К в кислую дерново-подзолистую почву снижает размеры накопления радионуклидов Sr и Cs в урожае. Особенно существенна роль Са: с увеличением количества обменного Са в почве поступление 90Sr в растения уменьшается.

Существует связь видовых особенностей растений с величинами коэффициентов накопления искусственных радионуклидов. Для радионуклидов Sr и Cs большую роль играет содержание их элементов-носителей. Растения, содержащие больше Са, накапливают в повышенных количествах 90Sr, а растения, отличающиеся высоким содержанием К, легче накапливают и 137Cs. Накопление этих радионуклидов в товарной части сельскохозяйственных растений наиболее интенсивно происходит в корнеплодах (столовая свекла, морковь) и бобовых культурах (горох, соя, вика), более слабо - в картофеле, плодах томатов и особенно в зерновых злаках. Более низкое содержание в клубнях картофеля по сравнению с корнеплодами объясняется тем, что клубень - это видоизмененный стебель, а корнеплод - видоизмененный корень.

Наиболее высокие уровни загрязнения имеют грибы. Величина коэффициента накопления 137Cs у отдельных их видов может различаться в 50 раз. Наибольшее загрязнение было отмечено в свинушке, наименьшее - в белом грибе.

Загрязнение древесной растительности радионуклидами, выпадающими из атмосферы, происходит в несколько этапов. На первом этапе загрязняется крона, которая может их удерживать достаточно долгое время и играет роль своеобразного фильтра. Затем начинается вертикальная и горизонтальная миграция радионуклидов под действием осадков, ветра и опадения листвы. Продолжительность вертикальной миграции, в течение которой более 90 % радионуклидов перемещается в лесную подстилку, в березовых насаждениях составляет около 1 года, а в хвойных - порядка 3-5 лет. Это связано с большей продолжительностью жизни хвои и большей шероховатостью ветвей хвойных деревьев.

Затем начинается процесс минерализации подстилки, вымывания из нее радионуклидов и проникновения их в почву.

После этого радионуклиды становятся доступными для усвоения корневыми системами растений. Время, в течение которого выпавший на крону радионуклид становится доступным для корней дерева, в лиственных лесах меньше, чем в хвойных. Так, 50 % выпавшего 90Sr будет доступно для корневого усвоения в березовом лесу через 4-5 лет, а в сосновом - через 8-9 лет, что связано со скоростью самоочищения крон и минерализации подстилки. Накопление этого радионуклида в надземной части ели в 6-7 раз выше, чем у сосны, так как корни ели имеют поверхностное расположение в наиболее загрязненном слое почв. Кроме того, ель характеризуется большей потребностью в Са, чем сосна. Наибольшее количество радионуклидов концентрируется в листьях, затем в хвое, коре, ветвях. Наименьшее количество накапливается в древесине. Среди основных радионуклидов легче всего поступает в надземную часть древесной растительности 90Sr. Kоэффициент накопления для 137Cs на порядок ниже. Кратность различия в содержании радионуклидов в древесине не превышает 2. Наибольшее содержание 137Cs отмечено в древесине березы, наименьшее - в древесине сосны.

Вопросы для самопроверки:

  1. Назовите источники ионизирующего излучения в атмосфере.

  2. Охарактеризуйте пути поступления радона в жилые помещения.

  3. Поведение радионуклидов в водоемах.

  4. Поведение радионуклидов в почвах.

  5. Охарактеризовать пути поступления радионуклидов в растения.

  6. Какие существуют радиационно-химические превращения вещества под действием радиоактивных излучений ?

  7. Охарактеризовать радиолиз воды.

  8. Какие основные продукты реакции образуются при взаимодействии ионизирующих излучений с водой?

  9. Чем определяется выход продуктов радиолиза?

  10. Охарактеризуйте радиационно-химические процессы в твердой фазе.