Стронций в растенията. Къде се натрупва стронций при хората? Влияние на външното облъчване и абсорбираните радионуклиди

18.05.2020 Стени

Подобен модел е получен при опити с картофи. При облъчване на растенията през периода на клубене добивът на грудки при облъчване с дози 7–10 kR практически не намалява. Ако растенията се облъчват в по-ранна фаза на развитие, добивът на клубените намалява средно с 30-50%. Освен това клубените не са жизнеспособни поради стерилността на очите.

Облъчването на вегетативните растения не само води до намаляване на тяхната продуктивност, но и намалява посевните качества на поникналите семена. По този начин облъчването на вегетативните растения не само води до намаляване на тяхната продуктивност, но и намалява посевните качества на поникващите семена. По този начин, когато зърнените култури се облъчват в най-чувствителните фази на развитие (обработване, поникване в тръбата), добивът е значително намален, но кълняемостта на получените семена е значително намалена, което прави възможно те да не се използват за сеитба . Ако растенията се облъчват в началото на млечна зрялост (когато се образува връзката), дори и в относително високи дози, добивът на зърното се запазва почти напълно, но такива семена не могат да се използват за сеитба поради изключително ниската кълняемост.

По този начин радиоактивните изотопи не причиняват забележимо увреждане на растителните организми, но се натрупват в значителни количества в добивите на културите.

Значителна част от радионуклидите се намират в почвата, както на повърхността, така и в долните слоеве, като тяхната миграция зависи до голяма степен от вида на почвата, нейния гранулометричен състав, водно-физични и агрохимични свойства.

Основните радионуклиди, които определят естеството на замърсяването в нашия регион, са цезий - 137 и стронций - 90, които се сортират по почвата по различни начини. Основният механизъм за фиксиране на стронция в почвата е йонообмен, цезий - 137 чрез обменна форма или по вид йонообменна сорбция върху вътрешната повърхност на почвените частици.

Почвеното усвояване на стронций - 90 е по-малко от цезий - 137 и следователно е по-мобилен радионуклид.

По време на освобождаването на цезий-137 в околната среда, радионуклидът първоначално е в силно разтворимо състояние (парово-газова фаза, фини частици и др.)

В тези случаи навлизащият в почвата цезий-137 е лесно достъпен за усвояване от растенията. В бъдеще радионуклидът може да бъде включен в различни реакции в почвата и неговата подвижност намалява, силата на фиксиране се увеличава, радионуклидът „старее“ и такова „стареене“ е комплекс от кристалохимични реакции на почвата с възможно навлизане на радионуклид в кристалната структура на вторичните глинести минерали.

Механизмът на фиксиране на радиоактивни изотопи в почвата, тяхната сорбция е от голямо значение, тъй като сорбцията определя миграционните качества на радиоизотопите, интензивността на тяхното поглъщане от почвите и следователно способността им да проникват в корените на растенията. Сорбцията на радиоизотопи зависи от много фактори, като един от основните е механичният и минералогичният състав на почвата.При тежки по гранулометричен състав почви абсорбираните радионуклиди, особено цезий - 137, се фиксират по-силно, отколкото при леките и с намаляване на размера на механичните почвени фракции, силата на тяхното фиксиране на стронций - 90 и цезий - 137 се увеличава. Радионуклидите са най-здраво фиксирани от тинята на почвата.

По-голямото задържане на радиоизотопи в почвата се улеснява от наличието в нея на химични елементи, които са сходни по химични свойства с тези изотопи. По този начин калцият е химичен елемент, подобен по своите свойства на стронция - 90 и внасянето на вар, особено върху почви с висока киселинност, води до повишаване на абсорбционния капацитет на стронций - 90 и до намаляване на неговата миграция. Калият по своите химични свойства е подобен на цезия - 137. Калият, като неизотопен аналог на цезия, се намира в почвата в макроколичества, докато цезият е в ултра микроконцентрации. В резултат на това микроколичествата цезий-137 са силно разредени в почвения разтвор от калиеви йони и когато се абсорбират от кореновата система на растенията, се забелязва конкуренция за мястото на сорбция върху повърхността на корена. Следователно, когато тези елементи попаднат от почвата, в растенията се наблюдава антагонизъм на цезиеви и калиеви йони.

Освен това ефектът от миграцията на радионуклиди зависи от метеорологичните условия (валежите).

Установено е, че падналият върху повърхността на почвата стронций-90 се измива от дъжд в най-ниските слоеве. Трябва да се отбележи, че миграцията на радионуклиди в почвите протича бавно и основната им част е в 0–5 cm слой.

Натрупването (отстраняването) на радионуклиди от земеделските растения зависи до голяма степен от свойствата на почвата и биологичните характеристики на растенията. На кисели почви радионуклидите навлизат в растенията в много по-големи количества, отколкото от слабо кисели почви. Намаляването на киселинността на почвата, като правило, помага за намаляване на размера на преноса на радионуклиди към растенията. Така че, в зависимост от свойствата на почвата, съдържанието на стронций - 90 и цезий - 137 в растенията може да варира средно 10 - 15 пъти.

А междувидовите различия на земеделските култури в натрупването на тези радионуклиди се наблюдават при бобовите култури. Например, стронций - 90 и цезий - 137, се усвояват 2 - 6 пъти по-интензивно от бобови култури, отколкото от зърнени култури.

Приемът на стронций-90 и цезий-137 в тревата по ливади и пасища се определя от естеството на разпределението в почвения профил.

В замърсената зона ливадите на Рязанска област са замърсени на площ от 73491 ха, включително тези с плътност на замърсяване 1,5 Ci/km2 - 67886 (36% от общата площ), с плътност на замърсяване 5,15 Ci/km2 - 5605 ha (3%).

В девствени райони, естествени ливади, цезият е в слой от 0-5 см, като през последните години след аварията не е отбелязана значителната му вертикална миграция по почвения профил. На разораните земи цезий - 137 се намира в орния слой.

Заливната растителност натрупва цезий-137 в по-голяма степен от планинската растителност. И така, когато заливната низина беше замърсена с 2,4 Ci / km 2, тя беше открита в тревата

Ki/kg суха маса, а на сухо място със замърсяване от 3,8 Ci/km 2 тревата съдържа Ci/kg.

Натрупването на радионуклиди от тревисти растения зависи от особеностите на структурата на почвата. На житна ливада с дебела гъста копка съдържанието на цезий - 137 във фитомасата е 3-4 пъти по-високо, отколкото на тревистична ливада с рохкава, тънка копка.

Културите с ниско съдържание на калий натрупват по-малко цезий. Тревите натрупват по-малко цезий в сравнение с бобовите растения. Растенията са относително устойчиви на радиоактивно въздействие, но могат да натрупват такива количества радионуклиди, че стават негодни за консумация от човека и храна за добитък.

Приемът на цезий - 137 в растенията зависи от вида на почвата. Според степента на намаляване на натрупването на цезий в културата, почвените растения могат да бъдат подредени в следната последователност: дерново-подзолиста песъчлива глинеста почва, дерново-подзолиста глинеста, сива гора, черноземи и др. Натрупването на радионуклиди в културата зависи не само от вида на почвата, но и от биологичните характеристики на растенията.

Отбелязва се, че обичащите калций растения обикновено усвояват повече стронций - 90 от бедните на калций растения. Най-много натрупват стронций - 90 бобови растения, по-малко корени и грудки и още по-малко зърнени култури.

Натрупването на радионуклиди в растението зависи от съдържанието на хранителни вещества в почвата. Така се установи, че минералният тор, внесен в дози от N 90, P 90, повишава концентрацията на цезий - 137 в зеленчукови култури 3 - 4 пъти, а подобно въвеждане на калий в 2 - 3 пъти намалява съдържанието му. Съдържанието на калций-съдържащи вещества има положителен ефект върху намаляването на приема на стронций - 90 в реколтата от бобови култури. Така, например, въвеждането на вар в излужен чернозем в дози, еквивалентни на хидролитична киселинност, намалява доставката на стронций-90 на зърнените култури с 1,5–3,5 пъти.

Най-голям ефект върху намаляването на приема на стронций - 90 в добива се постига при внасянето на пълноценен минерален тор на фона на доломит. Ефективността на натрупване на радионуклиди в добивите на културите се влияе от органичните торове и метеорологичните условия, както и от времето на престоя им в почвата. Установено е, че натрупването на стронций - 90, цезий - 137 пет години след навлизането им в почвата намалява 3-4 пъти.

По този начин миграцията на радионуклиди зависи до голяма степен от вида на почвата, нейния механичен състав, водно-физични и агрохимични свойства. По този начин сорбцията на радиоизотопи се влияе от много фактори, като един от основните е механичният и минералогичен състав на почвата. Абсорбираните радионуклиди, особено цезий-137, се фиксират по-силно от почви с тежък механичен състав, отколкото от леки почви. Освен това ефектът от миграцията на радионуклиди зависи от метеорологичните условия (валежите).

Натрупването (отстраняването) на радионуклиди от земеделските растения зависи до голяма степен от свойствата на почвата и биологичния капацитет на растенията.

Радиоактивните вещества, изпуснати в атмосферата, в крайна сметка се озовават в почвата. Няколко години след радиоактивните утайки на земната повърхност, навлизането на радионуклиди в растенията от почвата се превръща в основен път за навлизането им в храната на хората и храната за животни. При аварийни ситуации, както показа аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, още на втората година след изпадането, основният начин за навлизане на радиоактивни вещества в хранителната верига е навлизането на радионуклиди от почвата в растенията.

Как да постигнем балансирано снабдяване на растенията с хранителни вещества и да намалим разходите?

Тестването на ядрени оръжия, рутинните и случайни изпускания от предприятията с ядрено-енергийния цикъл доведоха до увеличаване на съдържанието на радионуклиди в селскостопанските почви. На места нивата на повърхностно замърсяване на земята със стронций-90 и цезий-137 достигат такива стойности, че е невъзможно да се произвеждат нормативно чисти селскостопански продукти върху тях без използването на специални мерки.

Значителна част от радионуклидите с антропогенен произход е съсредоточена в горен слойпочва. Скоростта на миграция на цезий-137 и стронций-90 в дълбочина рядко надвишава 0,5 cm/година. В култивираните почви до 90% от брутния резерв на цезий-137 и 75% на стронций-90 е концентриран в орния хоризонт. Намаляването на съдържанието на радионуклиди в почвата се дължи на процесите на естественото им разпадане, отстраняване с прибиране на реколтата и процеси на миграция. Хоризонталната миграция на радионуклидите се влияе значително от вятъра, оттока на повърхностни води, наводнения и дъждовни потоци и пожари. Хоризонталната миграция с водни потоци води до забележимо преразпределение на радионуклидите в райони с неравномерна топография. В средните и долните части на склоновете плътността на замърсяване на почвата може да бъде 20-25%, а под обработените култури - със 75% по-висока в сравнение с горните елементи на релефа. Вторичното преразпределение на радионуклидите може да бъде смекчено с помощта на почвозащитни сеитбообороти и системно дълбоко подземно разрохкване на плуга.

Натрупването на радионуклиди в растенията се влияе от общото им съдържание в почвата, както и от физикохимичните форми, в които се намират. Експертите разграничават четири основни форми: водоразтворими, обменни (разтворими в разтвор на амониев ацетат), подвижни (разтворими в слаб разтвор на солна киселина) и неподвижни (свързани или фиксирани). Само онези радионуклиди, които са в първите три от горните форми, могат да влязат в растенията. След утаяването на цезий-137 той е лесно достъпен за усвояване от растенията. Но постепенно се свързва, прониквайки в кристалната решетка на глинести минерали. В рамките на 10 години, като правило, 5-15% от общото съдържание на този радионуклид остава в биологично достъпни форми. Стронций-90 се утаява главно под формата на горивни частици, които се разпадат с течение на времето. Следователно, биологичната наличност на този радионуклид, напротив, нараства с времето.

Коефициентите на пренос на радионуклиди в растенията зависят и от гранулометричния състав на почвата. На глинести почви те се натрупват два пъти по-слабо, отколкото на пясъчни. Естествено, биологичните характеристики на растенията също влияят върху натрупването на радионуклиди. Ако в зависимост от вида коефициентите на преход могат да се различават с един или два порядъка, тогава разликите между различните сортове не са толкова големи.

За да се получи нормативно чиста по радиологични параметри реколта се прилагат специално разработени защитни мерки, които се прилагат в допълнение към обичайните агротехнически методи за отглеждане на определена култура.

Най-евтината техника е подборът на култури и сортове културни растения, които натрупват радионуклиди в най-малка степен. В низходящ ред на коефициентите на пренос на цезий-137 културите могат да бъдат подредени в следния ред: лупина, грах, фий, рапица, овес, просо, ечемик, пшеница, зимна ръж. По правило картофите и цвеклото натрупват цезий в по-малки количества. На практика е невъзможно да се изгради ясна намаляваща серия от натрупване на цезий в зеленчуковите култури, поради силната зависимост на коефициентите на преход от сортовите характеристики.

Характерът на разпределението на културите според степента на натрупване на стронций-90 е много различен от този за цезий-137. В най-голяма степен този радионуклид акумулира пролетната рапица, следвана от лупина, грах, фий, ечемик, пролетна пшеница, овес, зимна пшеница и зимна ръж. И цезият, и стронцийът се натрупват по-силно в сламата на зърнените култури и много по-малко преминават в зърното. Картофените клубени натрупват стронций-90 в по-малки количества в сравнение с корените от цвекло.

Въз основа на коефициентите на преобразуване трябва да се вземат стриктни мерки за контрол на съдържанието на радионуклиди в растителните продукти при отглеждане на земи с повърхностна плътност на замърсяване с цезий-137 над 15 Ci/km 2 . В диапазона от 15-40 Ci/km 2 по правило е възможно да се получат нормативно чисти реколти от зърнени култури и картофи.

Варуването на почвата е ефективен метод за ограничаване на навлизането на стронций-90 в растенията. Дозите на приложение на вар или доломит на прах зависят от киселинността на почвата, гранулометричния състав, типа на почвата и плътността на радионуклидно замърсяване. Най-ниските коефициенти на преобразуване се наблюдават, когато pH се регулира до ниво, което осигурява максимален добив, или леко отклонение към алкалната страна. Ако изчисленията показват, че е необходимо да се внасят повече от 8 t/ha вар, тогава тя се добавя на две стъпки. Първите 50% се прилагат за оран, а останалите за обработка.

Поради варуването е възможно да се намали натрупването на стронций-90 в културата с 1,5-3 пъти. Варуването елиминира увеличаването на коефициентите на преобразуване след въвеждането на азотни торове. Това е особено важно за отглеждането на култури, чийто добив е силно зависим от подвижните форми на азота в почвата.

На почви с достатъчно дълбок хумусен хоризонт се препоръчва дълбока мелиоративна оран. Ако се използва тази техника, последващата обработка на почвата не може да се извърши на същата дълбочина.

Използването на органични торове повишава съдържанието на хумус в почвата, подобрява нейната структура и намалява коефициентите на пренос на радионуклиди в растенията. То е свързано с редица явления. Първо, много радионуклиди са ефективно свързани с органо-минерални комплекси. Второ, от съществено значение е увеличаването на обменния капацитет на почвата и наличието на елементи-аналози на радионуклидите. Трето, оптимално съдържание органична материяв почвата допринася за по-високи добиви, докато настъпва ефектът на "биологичното разреждане" на радионуцида. Като органични торове са подходящи всякакви източници - оборски тор, торф, компости, зелени торове, неутрализиран лигнин и продукти от неговата преработка. Основното изискване към торовете е минималното съдържание на радионуклиди в техния състав. В същото време беше установено, че внасянето на оборски тор от стопанства, работещи върху радиоактивно замърсени земи, не води до забележимо повишаване на съдържанието на радионуклиди в почвата. Ефективни като органични торове и средство за намаляване на натрупването на радиоизотопи в сапропелните растения. Дозите за внасяне на органични торове трябва да бъдат същите като при незамърсени с радионуклиди земи.

Азотните торове играят двойна роля. От една страна, липсата им води до намаляване на добива. От друга страна, по-високите дози увеличават преноса на много радионуклиди в растенията. Дозите на азотните торове трябва да се изчисляват стриктно въз основа на планирания добив. Необходимо е да се вземе предвид ефектът от ефекта на торовете и да се извърши задълбочен агрохимичен анализ на почвата. Идеалният варианте използването на бавнодействащи азотни торове.

Въвеждането на фосфорни торове може да намали притока на радионуклиди в растенията. В допълнение, подвижните форми на стронций-90 се утаяват при взаимодействие с фосфати.

Калиевите торове имат най-силен ефект за намаляване на натрупването на цезий-137 в растителните продукти. Това се дължи както на антагонистичния ефект на калия върху приема на цезий в корена, така и на увеличаването на добива и „ефекта на разреждане“. При условие на балансирано азотно-фосфорно хранене, внасянето на калий помага и за намаляване на приема на стронций-90 в културата. Най-ефективното използване на калиеви торове е, когато съдържанието на подвижни форми на калий в почвата е до 100 mg/kg. На почви с ниско и средно калийно снабдяване, внасянето на 160-240 kg K 2 O на хектар води до 1,5-1,7 пъти увеличение на добива, 1,5-2,7 пъти намаляване на натрупването на цезий-137 и 1,3 пъти -кратно намаляване на натрупването на стронций-90. На почви с по-високо съдържание на подвижни форми на калий се препоръчва да се прилагат торове само в количества, които допълват отстраняването на елементите с културата.

За постигане на балансирано снабдяване на растенията с хранителни вещества и намаляване на разходите позволява използването на комплексни торове, обогатени с микроелементи и биологично активни вещества. При необходимост се препоръчва листно подхранване на растенията с микроелементи. Технологично може да се комбинира с въвеждането на продукти за растителна защита, регулатори на растежа и азотни добавки. Дозите на микроелементите не се различават от препоръчаните за незамърсени земи.

По този начин добавянето на традиционни земеделски практики за отглеждане на земеделски култури със специални защитни мерки може значително да намали съдържанието на техногенни радионуклиди в културата.

Александър Никитин,
канд. с-х. Науки

Радиоактивният стронций може да навлезе в растенията по два начина: въздушен, през надземните органи на растенията и корен.

Делът на радионуклидите, отложени върху повърхността на растенията по време на влизане от въздуха на единица площ, от общото им количество, паднало върху тази площ, се нарича първично задържане.Не само различни видоверастенията, но и различните органи и части от растенията имат различна способност да задържат радионуклиди, изпаднали от атмосферата. Подадена от Б.Н. Аненкова и Е.В. Юдинцева (1991), първичното задържане на воден разтвор от 90 8 g от пролетната пшеница е: за листата - 41%, за стъблата - 18, за плявата - 11 и за зърното - 0,5%. Толкова висок капацитет на задържане се дължи на факта, че радионуклидите в атмосферните валежи са в много ниски концентрации (ултрамикроконцентрации) и при такива условия бързо и напълно се абсорбират върху повечето повърхности, включително повърхността на листата. Това обаче е възможно само в случай на утаяване на водоразтворими форми на радионуклиди и не се отнася за замърсяване с прахови частици, като гориво. Време за отстраняване с дъжд и вятър на половината от задържаните радионуклиди от тревисти растенияза умерените зони е приблизително 1-5 седмици.

908g не само се абсорбира на повърхността на растенията, но може частично да проникне и в тъканите на надземните органи. Въпреки това, въпреки факта, че стронцийът е аналог на калция, който е необходим за метаболизма на растенията, тези процеси протичат бавно и интензивността им е много по-ниска, отколкото при въздушния прием на 137C5.
908g се характеризира с висока мобилност в системата "почва-растение". При същата плътност на замърсяване притокът на 90 Sg от почвите в растенията е средно 3-5 пъти по-висок от 137 Cs, но когато тези радионуклиди попаднат в растенията от водни разтвори, 137 Cs се оказва по-мобилен. Основната причина за тези различия е естеството на взаимодействието на радионуклидите с почвата – 137 Cs се сорбира в по-голяма степен в почвения необмен, докато 90 Sr се намира в почвата предимно в обменни форми.

Внесеният корен на 90 Sr зависи от свойствата на почвата и биологичните характеристики на растенията и варира в много широк диапазон: коефициентите на натрупване (Kn) могат да се различават 30-400 пъти. На различни видовепочвите Kn 90 8g варират за една и съща култура от 5 до 15 пъти. Като цяло, колкото по-голяма е абсорбционната способност на почвите, толкова по-високо е съдържанието на органична материя, толкова по-тежък е механичният състав на почвата, а минералната част е добре представена от глинести минерали с висока абсорбционна способност, толкова по-ниски са коефициентите на пренос на 90 8 g от почвата към растенията. Максималните коефициенти на натрупване се наблюдават върху торфени почви и минерални почви с лек механичен състав - песъчливи и песъчливи глинести, а минималните - върху плодородни тежко глинести и глинести почви (сиви горски и черноземи). Преовлажняването на почвата допринася за повишен трансфер на радионуклида в реколтата.

Сред многото свойства на почвата, киселинността и съдържанието на обменен калций оказват основно влияние върху приема на 90 Sg в растенията. С повишаване на киселинността интензивността на приема на радионуклиди в растенията се увеличава с 1,5-3,5 пъти. С увеличаване на съдържанието на обменен калций, натрупването на 908g в растенията, напротив, намалява.

Върху карбонатни почви се осъществява безобменно фиксиране на 90 8 g, което води до намаляване на натрупването му в растенията с 1,1-3 пъти. Например в карбонатния чернозем, в сравнение с излужения чернозем, съдържанието на водоразтворими 90 8 g е 1,5-3 пъти по-ниско, а количеството на необменните 90 8 g е с 4-6% по-високо.

Скоростта на пренос на 90 Sr във връзката "почва-растение" и по-нататък по трофичните вериги зависи от съдържанието на придружаващите го носители: изотопен (стабилен стронций) и неизотопен (стабилен калций). В този случай ролята на калция за транспорта на радионуклида е по-важна от тази на стронция, тъй като количеството на първия е значително по-голямо от това на втория. Например концентрацията на стабилен стронций в почвата е средно 2-3 10 -3%, а калций - около 1,4%.

За оценка на движението на радиоактивен стронций в биологични обекти се използва съотношението на съдържанието на 90 8g към Ca, което обикновено се изразява чрез стронциеви единици(т.е.).

1 s.u = 37 mBq 90 8g/g Ca.

Съотношението на стронциевите единици в растенията към стронциевите единици в почвата се нарича дискриминационен фактор(KD):

KD = s.u. в завод / s.u. в почвата.

Дискриминация между стронций и калций един спрямо друг не възниква, когато броят на атомите 90 8 g и калция преминават от почвата в растенията в същото съотношение. Доста често обаче, когато 90 Sr преминава от една връзка в друга, се наблюдава намаляване на съдържанието му по отношение на калция. В този случай се говори за дискриминация на стронция по отношение на калция. В най-много

по-типични почви средна лентаевропейска част Руска федерациякоефициентът на дискриминация варира от 0,4 до 0,9 за вегетативните органи на растенията и от 0,3 до 0,5 за зърното (табл. 5.15; Корнеев, 1972; Russell, 1971).

Таблица 5.15

Средната стойност на коефициента на дискриминация (CD)

Съотношението 908g към калция в зърното винаги е по-малко, отколкото в сламата, а в листата на цвекло и моркови е по-малко, отколкото в кореноплодните. На почви, богати на обменен калций, коефициентът на дискриминация обикновено е по-висок, отколкото при почви с ниско съдържание на калций, което е свързано с конкуренцията на тези елементи при навлизане в растенията. Това е важно да се има предвид при отглеждането на фуражни култури, тъй като фуражът трябва да съдържа не само ниско съдържание на радиоактивен стронций, но и високо съдържаниекалций, който предотвратява навлизането на 90 Bg в организма на животните.

Натрупването на 90 Bg в растенията се влияе от техните биологични характеристики. В зависимост от вида на растението натрупването на 90 8 g в биомаса може да се различава от 2 до 30 пъти, а в зависимост от сорта – от 1,5 до 7 пъти.

Минималното натрупване от 90 8 g се наблюдава в зърнените и картофените клубени, максималното - в бобовите и бобовите култури. Ако сравним коефициентите на натрупване от 90 Bg в зърнените и бобовите култури, тогава при бобовите те ще бъдат много по-високи (Таблица 5.16).

Таблица 5.16

Коефициенти на пренос на 90 Bg към различни култури върху дерново-подзолисти песъчливи глинести почви (Bq/kg)/(kBq/m 2)

90 8g се натрупва главно във вегетативните органи на растенията. В зърната, семената и плодовете винаги е много по-малко, отколкото в други органи. Освен това стронций се натрупва главно не в корените, а в надземните части на растенията.

В низходящ ред на концентрация от 90 Bg, полските култури се разпределят, както следва:

зърнени, бобови и бобови растения: пролетна рапица > лупина > грах > фий > ечемик > пролетна пшеница > овес > зимна пшеница > зимна ръж;
зелена маса: бобови многогодишни треви > житно-зърнени бобови смеси > детелина > лупина > многогодишни бобово-тревни смеси > грах > многогодишни житни треви > фий >

> пролетна рапица > смес от грах и овес > смес от фий >

> царевица;

Естествени ценози: билки > острици > тревисти трева > билки зърнени култури > зърнени култури > ливадна синя трева > петлич.

Концентрацията на радиоактивен стронций в културите зависи от съдържанието на калций в растенията. От таблицата. 5.17 (Marakushkin, 1977, цит. в: Priester, 1991) се вижда, че колкото по-високо е съдържанието на калций в културата, толкова повече 908g се натрупват в тях.

Таблица 5.17

(опит на място с постоянно ниво на замърсяване на почвата)

Разпределението на кореновата система на растенията също влияе върху натрупването на 90 Sr. Например, такива гъсто храстови треви като овча власатка и блуграс натрупват 90 8 g 1,5-3,0 пъти повече от коренищните треви - пълзяща житна трева и безостен огън. Това се дължи на факта, че при гъсто храстовидни житни възелът на култивиране е разположен на повърхността на почвата и получените млади корени са в най-горния замърсен почвен слой. При коренищните треви възелът на култивиране и съответно нови корени се образуват на дълбочина 5-20 cm, където съдържанието на 90 8 g в естествените екосистеми е много по-ниско. Културите с плитко разпределение на кореновата система винаги са по-замърсени с радионуклида.

Тревите от естествените ливади имат по-висока концентрация от 90 8 g в биомаса от засятите треви, което се обяснява с по-голямата подвижност на радионуклида в горния почвен хоризонт, където той е в по-достъпна за растенията форма, отколкото в минералната почва. хоризонти.

в горските екосистеми.При въздушно замърсяване на горските екосистеми 90 Sr остава здраво фиксиран във външните покривки на дървесните растения за дълго време. Характеризира се с ниска подвижност и при замърсяване на листата практически не се движи през тъканите и пътищата на растенията.

Въпреки това, натрупването на 90 Sr през корените, за разлика от усвояването чрез листата, е много по-изразено както в дървесната, така и в тревната растителност. С течение на времето това води до забележимо натрупване на радиостронций във всички части на растенията, включително дървесината. При иглолистните дървесни видове натрупването на радионуклиди поради поглъщане на корени е забележимо по-слабо, отколкото при широколистните дървета. Най-значително 90 8g се усвояват от трепетлика, планинска пепел, крехък зърнастец, върби и обикновена леска. По-високо натрупване от 90 8g в сравнение с |37 C3 е характерно и за смърч, дъб, клен, бреза и липа.

Съотношението 90 8g: 137 C5 в дървесината се променя значително с течение на времето, от 0,2-0,7 по време на въздушно замърсяване до 6-7 с преобладаване на приема на корени. Това се дължи на факта, че |37 C3, за разлика от 90 Sr, се движи по-лесно през органите на растенията след попадане на повърхността на листата, отколкото през корените, тъй като се абсорбира силно от почвата. 90 8g е в почвата в по-достъпна форма. Така се отбелязва, че 5-7 години след замърсяването на горите в Чернобилската зона съдържанието на 90 Bg в дървесината се е увеличило с 5-15 пъти в сравнение с първата година (Клековкин, 2004). Поглъщането на 90 8g от корените се подобрява при хидроморфни почви.

Пристигайки от разрушения реактор в заобикаляща среда, стронций е в състояние, достъпно за хората. Той участва в биологичните вериги на миграция. Това означава, че стронций се натрупва в растенията, които човек яде. се натрупва в тялото на домашни животни (например крави), които хората отглеждат в замърсени райони и в резултат на това млякото и месото натрупват повишено количество от този радионуклид. Чрез консумирането на хранителни продукти, получени в радиационно неблагоприятни територии, човек допринася за натрупването на стронций в организма.

Освен това, стронцийможе да попадне в човешкото тяло и чрез вдишване на прах. Какво се случва с човешкото тяло, когато се натрупа много стронций?

Къде се натрупва стронций при хората?

стронцийостеотроп – тоест елемент, който се натрупва селективно в определени тъкани на живи същества, включително и хора. Този орган (тъкан) е скелетът (кости). Този модел се обяснява много просто - по химични свойства стронцийът е подобен на калция, който е основният градивен елемент на скелета на всички организми. При дефицит на калций и зоната на Polesye е бедна на този елемент и в присъствието на радиоактивен стронций тялото безразборно натрупва този радионуклид в костите.

Натрупването на стронций в костите причинява друг важен проблем – радионуклидът се отделя много бавно от човешкото тяло (скелета). След двеста дни се отделя само половината от натрупания стронций.

Важно е, натрупвайки се в костите - стронций облъчва важни, казано на езика на радиобиологията, критични човешки органи - Костен мозък. Мястото, където се образува човешката кръв. Високото съдържание на стронций в човешките кости може да окаже значително влияние върху този орган и да причини съответните заболявания.

За да разберем колко селективно се натрупва стронций в костната тъкан, посочваме, че например само един процент от стронция се натрупва в мускулната тъкан (месото) - останалото е в костите.

Влияние на радиоактивния стронций

Високото натрупване на стронций, особено в организма на децата, може да доведе до изключително опасни последици. Радиоактивният стронций облъчва нарастващата костна тъкан, което води до заболяване и деформация на ставите на детето, наблюдава се забавяне на растежа. Това заболяване дори има собствено име - стронциев рахит.

най-ярко Отрицателно влияниестронций върху човешкото тяло е уловен на снимка на дете, оцеляло при ядрената бомбардировка в Хирошима.

Снимка на човешко същество, засегнато от вграден стронций.

1 - снимка на дете 2 години след бомбардировките (1947 г.);

2 - прогресивно увреждане на ставата на крака (снимката е направена 1 година след първата снимка);

3 - дете през 1951 г. (развитие на заболяването).

Както вече беше отбелязано, при високо натрупване на стронций в костите настъпва облъчване и увреждане. костен мозък. Хроничното излагане води до развитие лъчева болест, появата на тумори в кръвообразуващите системи, както и злокачествени тумори в костите. Предизвиква левкемия, води до увреждане на черния дроб и мозъка на човек.

Важно превантивен метод, което ви позволява да предотвратите навлизането на стронций в човешкото тяло е правилното приготвяне на храна, която се получава в зони, замърсени със стронций-90. Кулинарна обработкави позволява да намалите концентрацията на радионуклида няколко пъти. Не е необходимо да се пренебрегват такива прости процедури.

Съществува пряка връзка между плътността на замърсяване на почвата с радионуклиди на естествените растителни комплекси и специфичната радиоактивност на растенията. Например растенията през 1990 г. са имали следната специфична радиоактивност: борови игли - 1,8-10-7 Ci / kg, боровинки - 1,2-K) -7. Плътността на замърсяване на почвата с радионуклиди от гама спектъра в тези проби е 7,0 и 19,9 Ci/km2.

В ливадни пробни участъци, както и в горски фитоценози, подобен модел се наблюдава само при идентични типове ливади, характеризиращи се със сходни почвени свойства. И така, заливна низина Sozhchka дернова щука имаше специфична радиоактивност от 4,3-10-8 Ci / kg, везикулирана острица - 1,4-10-7, червена детелина - 5,5-10-8 Ci / kg. Показателите за специфична радиоактивност на подобни инсталации на СП 20 (Ветковски район, заливна низина на р. Бесед) са значителни. Плътността на замърсяване на почвата с радионуклиди в тези тестови участъци е съответно 4,2 и 17,1 Ci/km2.

Растенията от живата почвена покривка натрупват тези радионуклиди по различни начини: според натрупването на стронций-90 се разграничават овча власатка (10 пъти по-интензивна от цезий-137), както и лишеи от еленски мъх (6 пъти). Изотопи на церий, празеодим и рутений са открити в растенията в големи количества, въпреки че не принадлежат към биогенни елементи. Натрупването им е съизмеримо с натрупването на стронций-90 и цезий-137. Въз основа на натрупването на плутониеви изотопи в растенията от горски фитоценози, особено борови гори, се отличава жива земна покривка, която концентрира тези радионуклиди с 1-2 порядъка повече от бора. В пробите от ливади по-голямата част от видовете концентрират цезий-137 и в по-малка степен изотопи на стронций-90.

Въз основа на изотопния състав на радионуклидите, съдържащи се в естествените растителни комплекси, може да се проследи динамиката на общото съдържание на гама-излъчващи радионуклиди в растенията. След аварията специфичната радиоактивност на растителността непрекъснато спада.

Значителни колебания в специфичната радиоактивност се забелязват в най-близката точка до аварийния реактор в с. Масани. Това се дължи на разпадането на краткоживеещите изотопи - церий, празеодим и рутений, както и на цезий-134.

Понастоящем радиоактивността на почвите и растенията се определя главно от радиоизотопите на цезий, стронций и плутоний.

С течение на времето подвижността на цезий-137 в почвите намалява, а стронций-90 се увеличава. Това се отразява в приема на тези радионуклиди в растенията. Очевидно е, че доставките на цезий-137 на растенията са намалели с 5-10 пъти за 5 години, докато стронций-90 се е увеличил в същата степен. Това обстоятелство трябва да се има предвид при използване на растителни ресурси в зони на радиоактивно замърсяване.

За практиката на горското стопанство информацията за моделите на разпределение на радионуклидите в растителните органи е много важна. Установено е, че радионуклидите се натрупват най-много в иглите (листата), след това в кората, клоните и най-малко в дървесината.

При използване на „чиста“ дървесина получаваме голяма маса отпадъци с висока радиоактивност, която не се знае къде да се сложи – дали да се изгори, или да се зарови. Отпадъкът обаче е ценна суровина, не може да се хаби, той е неикономичен. Препоръчваме да се въздържат от експлоатация на такива насаждения през следващите 30-60 години, докато радиоактивността на органите на дървесните видове не бъде намалена до приемливо ниво поради естествения разпад на радионуклидите.

В горските фитоценози картината е малко по-различна. Приблизително 50% от радионуклидите се връщат в почвата от земната покривка, а около 5% от радиоизотопите, или 0,1 Ci/km2, влизат в почвата от дървесния слой поради падането на игли, клони, шишарки и кора. Общото връщане на радионуклидите в почвата е (включително живата земна покривка) 0,46 Ci/km2.

По този начин живата почвена покривка, особено тревистите растения, взема по-активно участие в циркулацията на радионуклиди в природно-растителните комплекси. В резултат на изследването на циркулацията на радионуклиди в естествено-растителни комплекси е възможно да се изготви схема за разпределение на радионуклидите между компонентите на биогеоценозата. Долният слой на фитоценозата (мъхове, лишеи, гъби) има най-висока специфична радиоактивност, следван от тревисти видове, храсти, подлес и подлес. Най-ниска специфична радиоактивност е характерна за дървесно-горния слой на фитоценозата. Това се дължи на особеностите на биологията и структурата на растенията. Радионуклидите се натрупват в по-големи количества в онези органи и тъкани на растенията, в които има интензивен метаболизъм и относително висок процент протеин. В вдървесините органи и тъкани, които играят проводяща роля, радионуклидите се натрупват в по-малки количества. В това отношение шапачките са най-силните биоконцентрати на радионуклидите.

1.3 Натрупване на радионуклиди в почви и растения

Значителна част от радионуклидите се намират в почвата, както на повърхността, така и в долните слоеве, като тяхната миграция зависи до голяма степен от вида на почвата, водно-физичните и агрохимичните свойства.

Почвеното усвояване на стронций - 90 е по-малко от цезий - 137 и следователно е по-мобилен радионуклид.

В тези случаи навлизащият в почвата цезий-137 е лесно достъпен за усвояване от растенията. В бъдеще радионуклидът може да се включва в различни реакции в почвата и подвижността му намалява, силата на фиксиране се увеличава, радионуклидът „старее“ и такова „стареене“ е комплекс от химични реакции на почвените кристали с възможно навлизане на радионуклид в кристалната структура на вторичните глинести минерали.

По-голямото задържане на радиоизотопи в почвата се улеснява от наличието в нея на химични елементи, които са сходни по химични свойства с тези изотопи. По този начин калцият е химичен елемент, подобен по своите свойства на стронция - 90 и внасянето на вар, особено върху почви с висока киселинност, води до повишаване на абсорбционния капацитет на стронций - 90 и до намаляване на неговата миграция. По своите химични свойства калият е подобен на цезия - 137. Калият, като неизотопен аналог на цезия, се намира в почвата в макроколичества, докато цезият е в ултрамикроконцентрации. В резултат на това микроколичества цезий - 137 са силно разредени в почвения разтвор от калиеви йони и когато се абсорбират от кореновата система на растенията, се забелязва конкуренция за мястото на сорбция на повърхността на корена. Следователно, когато тези елементи идват от почвата, в растенията се наблюдава антагонизъм на цезиеви и калиеви йони.

Освен това ефектът от миграцията на радионуклиди зависи от метеорологичните условия (валежите).

Приемът на стронций - 90 и цезий - 137 в тревистите ливади и пасища се определя от естеството на разпределението в почвения профил.

Заливната растителност натрупва цезий-137 в по-голяма степен от планинската растителност. Така при замърсяване на заливната низина с 2,4 Ci/km2, Ci/kg суха маса е открита в тревата, а Ci/kg е установена в тревата при замърсяване от 3,8 Ci/km2.

Приемът на цезий - 137 в растенията зависи от вида на почвата. Според степента на намаляване на натрупването на цезий в културата, почвените растения могат да бъдат подредени в следната последователност: дерново-подзолиста песъчлива глинеста почва, дерново-подзолиста глинеста почва, сива гора, чернозем и др. Натрупването на радионуклиди в културата зависи не само от вида на почвата, но и от биологичните характеристики на растенията.

Натрупването на радионуклиди в растението зависи от съдържанието на хранителни вещества в почвата.

По този начин сорбцията на радиоизотопи се влияе от много фактори, като един от основните е механичният и минералогичен състав на почвата. Абсорбираните радионуклиди, особено цезий-137, се фиксират по-силно от почви с тежък механичен състав, отколкото от леки почви. Освен това ефектът от миграцията на радионуклиди зависи от метеорологичните условия (валежите).

1.4 Пътища на миграция на радионуклиди в околната среда

Радиоактивните вещества, изпуснати в атмосферата, в крайна сметка се концентрират в почвата. Няколко години след радиоактивните утайки на земната повърхност, навлизането на радионуклиди в растенията от почвата се превръща в основен път за навлизането им в храната на хората и храната за животни. При аварийни ситуации, както показа аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, още на втората година след изпадането, основният начин за навлизане на радиоактивни вещества в хранителната верига е навлизането на радионуклиди от почвата в растенията.

Радиоактивните вещества, влизащи в почвата, могат да бъдат частично измити от нея и да попаднат в нея подземни води. Въпреки това, почвата доста здраво задържа радиоактивните вещества, които влизат в нея. Поглъщането на радионуклиди причинява много дълго (в продължение на десетилетия) тяхното присъствие в почвената покривка и непрекъснато отделяне в селскостопански продукти. Почвата като основен компонент на агроценозата оказва решаващо влияние върху интензитета на включване на радиоактивните вещества във фуражните и хранителните вериги.

Поглъщането на радионуклиди от почвите предотвратява тяхното придвижване по почвения профил, проникване в подпочвените води и в крайна сметка обуславя натрупването им в горните почвени хоризонти.

Механизмът на усвояване на радионуклидите от корените на растенията е подобен на усвояването на основните хранителни вещества - макро и микроелементи. Известно сходство се наблюдава при усвояването от растенията и движението през тях на стронций - 90 и цезий - 137 и техните химични аналози - калций и калий, поради което съдържанието на тези радионуклиди в биологичните обекти понякога се изразява по отношение на техните химични аналози. , в така наречените стронциеви и цезиеви единици.

Радионуклидите Ru - 106, Ce - 144, Co - 60 са концентрирани главно в кореновата система и се придвижват в малки количества към приземните органи на растенията. За разлика от тях, стронций - 90 и цезий - 137 се натрупват в относително големи количества в земната част на растенията.

Радионуклидите, които са попаднали в подземната част на растенията, са концентрирани главно в сламата (листа и стъбла), по-малко - в меките (класове, метлички без зърно. Някои изключения от този модел са цезий, чието относително съдържание в семената може да достигне 10% и по-високо от общото му количество в надземната част Цезият интензивно се движи през растението и се натрупва в относително големи количества в младите органи, което очевидно причинява повишената му концентрация в зърното.

Като цяло натрупването на радионуклиди и тяхното съдържание на единица маса сухо вещество в процеса на растеж на растенията се наблюдава по същия начин, както при биологично важните елементи: с възрастта на растенията в техните надземни органи, абсолютното количество радионуклиди се увеличава и съдържанието на единица маса сухо вещество намалява. С увеличаване на добива, като правило, съдържанието на радионуклиди на единица маса намалява.

От кисели почви радионуклидите постъпват в растенията в много по-големи количества, отколкото от слабо кисели, неутрални и слабо алкални почви. В кисели почви се увеличава подвижността на стронций - 90 и цезий - 137, силата на техните растения намалява. Въвеждането на калциеви и калиеви или натриеви карбонати в кисела натриево-подзолиста почва в количества, еквивалентни на хидролната киселинност, намалява количеството на натрупване на дългоживеещи стронциеви и цезиеви радионуклиди в културата.

Съществува тясна обратна зависимост между натрупването на стронций-90 в растенията и съдържанието на обменен калций в почвата (доставката на стронций намалява с увеличаване на съдържанието на обменен калций в почвата).

Следователно зависимостта на приема на стронций-90 и цезий-137 от почвата в растенията е доста сложна и не винаги е възможно да се установи по някое от свойствата, в различни почви е необходимо да се вземе предвид набор от индикатори.

Пътищата на миграция на радионуклидите в човешкото тяло са различни. Значителна част от тях навлизат в човешкото тяло чрез хранителната верига: почва - растения - селскостопански животни - животински продукти
- човек. По принцип радионуклидите могат да попаднат в тялото на животните през дихателните органи, стомашно-чревния тракт и повърхността на кожата. Ако през периода

радиоактивните отлагания на добитъка са на пасище, тогава приемът на радионуклиди може да бъде (в относителни единици): през храносмилателния канал 1000, дихателни органи 1, кожа 0,0001. Ето защо, при условия на радиоактивни отлагания, основното внимание трябва да се обърне на максимално възможното намаляване на приема на радионуклиди в организма на селскостопанските животни през стомашно-чревния тракт.

Тъй като радионуклидите, попадащи в организма на животните и хората, могат да се натрупват и да окажат неблагоприятно въздействие върху човешкото здраве и генофонда, е необходимо да се вземат мерки за намаляване на притока на радионуклиди в селскостопанските растения, за намаляване на натрупването на радиоактивни вещества в телата на селскостопански животни.

Глава 2 Характеристики на натрупване на радионуклиди от различни фитоценози

2.1 Натрупване на радионуклиди от растения от горски фитоценози

Особеностите на поведението на радиоактивните елементи в почвата и растенията водят до така нареченото биогенно разделяне, което се проявява в различен изотопен състав на замърсената почва и растенията, растящи върху нея. Разпределението на радионуклидите в техните органи е строго специфично и зависи от подвижността на този елемент в растението, наличността му, биологичните характеристики на растението и др.

Въпросът за приема и разпространението на различни радиоизотопи в растенията (особено дървесните) не е достатъчно проучен, което отчасти се обяснява с трудностите при определяне на радионуклидите в растенията поради незначителното им съдържание. Междувременно изследването на поведението на различни радиоактивни вещества, особено дългоживеещите, е от немалко значение за горското стопанство, тъй като дава възможност да се оценят радиобиологичните ефекти, свързани с тяхното транспортиране в системата почва-растение, и да се получат прогнозни данни за разработване на горскостопански мерки в райони, замърсени с радионуклиди (създаване на горски насаждения, добив на иглолистно-витаминово брашно, селекция на дървесни растения и др.).

От радионуклидите, отложени в резултат на аварията в Чернобил, най-голям интерес за горското стопанство представляват 90Sr и 47Cs, които при подходящи условия могат активно да се внедряват в дървесната растителност чрез корена, значително влияят на нейната жизнена активност и определят степента на използвайте. Повечето други радиоактивни изотопи (103Ru, 106Ru, 144Ce и др.) се усвояват от кореновите системи в малки количества и са незначителни от гледна точка на замърсяването на растителните продукти. Поради това се наложи да се оцени ролята на основните горообразуващи дървесни растения във вертикалната миграция на радионуклидите по съдържанието на радиоактивни вещества в различни растителни органи и почва в зависимост от степента на нейното замърсяване и да се установи приносът на основните продукти на гниене за кореновото хранене на опитните растения. Беше отчетено, че динамиката на натрупването на изследваните елементи отразява нуждата на растенията от тях.

Резултатите от проучването показаха, че сред най-важните дълготрайни продукти на делене чрез коренови системив надземната част на дървесните растения в най-големи количестваПолучени са l37Cs и 134Cs. Те имат основен принос за специфичната радиоактивност на растенията (в зависимост от вида им и плътността на замърсяване на почвата) - от 25 до 80% от общата концентрация на изследваните елементи. Абсорбцията на цезий-134 и -137 от надземните растителни органи протича приблизително по същия начин (1:1). Известно неспазване на тази закономерност при навлизането на 134Cs и 137Cs в иглите на втората и третата година от живота се обяснява според нас с частичното му повърхностно замърсяване. Съществува и определена видова специфичност при усвояването на цезий-134 и цезий-137 от почвата. Максималното натрупване на този елемент е отбелязано в листа от бреза, малко по-малко - в дъб. Подобни концентрации на цезий са открити в фотосинтетичните органи на трепетлика, елша и борови иглички през първата година от живота. Относително високо съдържание на цезий-137 и цезий-134 (в сравнение с почвата) се наблюдава в иглите на белия бор през втората година от живота.

Поглъщането на радионуклиди от растенията се определя и от сорбционните процеси в почвата. Например, при навлизане от воден разтвор, 137Cs се абсорбира в най-големи количества, а 90Sr се абсорбира в по-малка степен, докато при навлизане от почвата коефициентът на натрупване на 137Cs е много по-малък от този на 90Sr.

При изследване на постъпването на 90Sr и 137Cs в дървесни растения от почви, замърсени с радионуклиди в Гомелска и Могилевска област, такава закономерност не беше открита. Напротив, 137Cs навлиза в надземните части на дървесните растения в много по-големи количества от почвата. Повишената миграция на 137Cs е отбелязана и от други изследователи. Например, известно е, че 137Cs от дерново-подзолист торф, песъчлива глинеста почва и песъчливи почви на Беларуска Полисия навлиза в тревните растения по-интензивно от 90Sr. На изследваните почви се наблюдава по-голям (средно 10 пъти) приток на I37Cs в растенията спрямо 90Sr, което се доказва от повишаване на съотношението 137Cs:90Sr (до 16 пъти). Смята се, че основната причина за значителното внасяне на 137Cs в растителността на този район е ниската фиксираща способност на почвите спрямо този радионуклид, което се дължи на особеностите на техния минералогичен състав (ниско съдържание на глинести фракции, почти пълно отсъствие на глинести минерали и техният висок хидроморфизъм). Доказано е, че не само обменяемият 137Cs е достъпен за растенията, но и радионуклидът в необменяема форма.

Удобно е да се оцени сравнителното движение на радионуклидите в системата почва-растение, като се използват коефициенти на натрупване (отношението на концентрацията на елемент в растението към съдържанието на този елемент в почвата). При изчисляване на коефициентите използвахме данни за концентрацията на радионуклиди в горния (0-5 cm) почвен слой и листата, където се намира значително количество от изследваните радионуклиди.

Установени са значителни разлики в съдържанието на радиоактивни вещества поради неравномерната селективна абсорбционна способност на дървесните растения (табл. 1). Най-високите коефициенти на натрупване (KN) са характерни за навлизането на цезий в брезата (2,8-3,8). Коефициентите на натрупване за дъб и трепетлика са доста близки (съответно 1,39-1,56 и 1,42-1,44). Има малка разлика в този показател между елша и бор. Повечето високо нивоконсумация на стронций в дъб: коефициентът на натрупване е 0,79. Аспен и елша са близо до него. Минималното натрупване на този елемент е отбелязано в бора (КН = 0,45). Брезата заема междинна позиция по този показател (КН = 0,50). Консумацията на други радиоактивни елементи (церий, плутоний, рутений, празеодим) също не е същата.

Таблица 1 Коефициенти на натрупване на радионуклиди от почвата от различни дървесни видове

изследвания

	0,50 0,60 0,79 0,60 0,45	0,30 0,09 0,18 0,22 0,19	1,44 1,66 1,37 1,12 0,73	2,85 1,42 1,39 0,53 0,48	3,82 1,44 1,56 0,71 0,74

Таблица 2. Съдържание на хранителни вещества в различни дървесни растения, %

изследвания

Направено е сравнение на приема на изотопи на стронций и цезий и техните аналози, калий и калций, в изследваните дървесни растения, тъй като е известно, че поведението на стронций-90 в системата почва-растение е подобно на миграцията на калций , неговият основен неизотопен носител, и цезий-134 и -137 - с калий. Закономерностите в съдържанието на калий и калций в листата на изследваните от нас дървесни видове, установени от катедрата по почвознание на Московския държавен университет, са в основата си валидни за радиоактивните изотопи на стронций-90 и цезий-134 и -137 ( Таблица 2). Най-много калий, калций и радионуклиди на стронций и цезий се усвояват и натрупват от широколистните дървесни растения. Разлики в приема и съдържанието на радиоактивни изотопи на цезий и стронций поради биологични особеностидървесните видове са подобни на усвояването от растенията на техните химични аналози - калций и калий. Сравнение на данните в табл. 3.3 и 3.4 показва, че брезата, трепетликата и дъбът натрупват в своите фотосинтетични органи радиоактивния изотоп на цезия (като неизотопен калий) в количества, надвишаващи съдържанието им в почвата. Натрупването на радиоактивен стронций от почвите е по-слабо от натрупването на калций, но видовата специфичност е до голяма степен запазена.

2.2 Характеристики на натрупването на радионуклиди от живите растения

земно покритие в дъбови гори

Дъбовите гори са много различни една от друга по степен на замърсяване. Така дозата на експозиция на радиация на ниво почва през 1986 г. е 13 - 710 μR / h, замърсяване на почвата - 185,2 и 112,4. Експозиционната доза радиация през 1987 г. намалява с 5-7 пъти, активността на почвата - с 8-14 пъти. През следващите години се забелязва по-нататъшно намаляване на двата показателя. През 1993 г. експозиционната доза радиация намалява до 46-PO µR/"h, активността на почвата до 1,7-7,2 Ci/km2.

В приземната покривка на дъбовите гори са широко разпространени обикновени оборни, клубни мъхове, мъхове и представители на следните семейства: ранункулус, розацея, елда, здравец, чадър, боровинка, иглика, мишелов, комбиниран, марен, тръстика, лилия, зърнени култури. За изследването взехме обикновен папоротник, клубен мъх, кървавочервен здравец, лечебна начална буква, космат киселец, майска момина сълза, лечебна купена, смляна тръстика, овча власатка.

Живите почвопокривни растения, растящи в дъбови гори, имат малко по-ниска обща γ активност през 1987 г., отколкото през 1986 г., но разликата при назидателните растения и ястреба е 50%, в останалите разликите достигат 10–100 пъти. По данни от 1987 г. PR намалява при почти всички видове. Максималните стойности са регистрирани през май в дъба маряник, минималните - в майската момина сълза, първоначално лекарство, закупено officinalis. Към 1990 г. общата активност на тревиста и полухрастова растителност е равна (Ci/kg): оборник 3-10-7, шреберов мъх - 8,5-10-7, боровинка - 1,4-10-7, ливадна трева - 9,8- 10 8, двулистна норка-1,8-10 6, овча власатка - 5,5-10. През 1988 г. при растенията с жива почвена покривка те варират в следните граници: при обикновена скоба от 0,74 до 1,24, при дъб маряник от 0,24 до 2,71, при кървавочервен здравец от 0,02 до 0,82, в началната буква на дрогата от 1,30 до 6,21, в косматия киселец от 0,02 до 2,12, в майската момина сълза от 0,02 до 0,52, в kupena officinalis от 0,02 до 1,12, при овча власатка от 0,02 до 0,0 у. до 0,59, в смляна тръстика от 0,02 до 0,71.

Анализът на получените данни показва, че се наблюдава намаляване на специфичната гама активност при всички растителни видове от живата почвена покривка. Трябва да се отбележи, че когато замърсяването на почвата на дъбовите гори е до 50 Ci/km2, растенията от семейство лилийни са по-активни от останалите. Увеличаването на плътността на замърсяването с 2-10 пъти води до адекватно повишаване на активността на смляната тръстика. Общата -γ - активност на растителността на живата почвена покривка към 1990 г., ако е намаляла, то много слабо.

Данните от γ - спектрометричен анализ показват, че през 1987 г. в почвения слой от 0-5 cm са присъствали следните елементи: 144Се - 3.0-10-8 Ci/kg; I06Ru - 3,0-10-8; 134Cs - 1,4-10-8;

137Cs 4.3. 10-8; 90Sr - 6.6-10-8 (средни данни).

При провеждане сравнителен анализСпоред натрупването на изотопи на цезий и стронций-90 в различни (1988 и 1992) години на изследвания може да се отбележи намаляване на съдържанието на цезиеви изотопи в растенията с 1,5-10 пъти, в зависимост от вида. Съдържанието на стронций-90 нараства в обикновения слон от 250 до 6850 Bq/kg (PP 38), майската момина сълза - от 322 до 2540 (PP 9), боровинките - от 740 до 7700 Bq/kg (PP 13) .

Коефициентите на натрупване на цезий-137 от растенията от живата земна покривка на горите от кален дъб са както следва: овча власатка - над 20, рамишия едностранна, veronica officinalis, смляна тръстика - 6, купена officinalis, боровинка - 5, боровинки, майска момина сълза, кален - 2, кръвен здравец червен - 1; стронций-90: овча власатка - 7, смляна тръстикова трева - 5, officinalis veronica - 3, боровинки, officinalis kupena - 1, bracken - 7, officinalis kupena, кървавочервен здравец - 5, момина сълза - 3.

Таблица 3. Съдържание на изотопи в живи почвопокривни растения в борови гори, Ci/kg

Растение	Радионуклид


Тръстикова трева
Двулистна мина
майска момина сълза
Клубен мъх
Начална буква лекарствена

Овча власатка
Тръстикова трева

Според общата гама активност, коефициентите на натрупване в растителността се разпределят, както следва: мъхове> елда, лилии, сложноцветни> здравец> дупки> ранункулус> розоцветни> зърнени култури> тръстика> папрати> клубен мъх> боровинка, луд> зимник , чадър.

2.3 Миграция на радионуклиди в засети ливадни треви

Във връзка с отстраняването от селскостопанското производство на значителни площи от естествени ливади и пасища, замърсени с радиоактивни емисии в резултат на аварията в Чернобил, проблемът с получаването на екологично чисти продукти в райони с относително ниско (1-5 Ci/km2) ниво на радионуклидите в почвата става все по-важно.

Създаването на сенокоси в замърсени територии е свързано с разработването на система от агротехнически мерки, които, от една страна, да поддържат оптимално ниво на производителност на тревните насаждения и качество на фуражите, а от друга страна да допринесат за ефективно намаляваненатрупване на радионуклиди в надземната маса на фуражните култури. Ето защо, започвайки от 1986 г., в условията на дерново-подзолистите песъчливи глинести почви на Мозирския район на Гомелска област, ние изследвахме влиянието на структурата на агроценозата, минералните торове и обработката на почвата върху миграцията на основните дозообразуващи радионуклиди в система почва-растение. Проведени са радиологични изследвания върху експерименти, попаднали в зоната на радиоактивно замърсяване, които са положени през 1985 г. с цел изследване на агротехническите и агрофитоценотични методи за повишаване на стабилността и продуктивността на агроценозите на многогодишните фуражни треви.

След разпадането на краткоживеещите радионуклиди през 1987 г., дозата на облъчване на мястото на експерименталната площадка е 70-80 μR / h на височина 1 m над повърхността на почвата, 80-100 μR / h върху почвата повърхност, плътността на радиоактивното замърсяване в почвения слой е 0-5 cm е 4-4,5 Ci/km2. По този начин беше възможно да се изследва динамиката на миграцията на радионуклиди в разсад на ливадна трева върху ненарушена почва.

Експериментите бяха поставени по следните схеми.

Опит 1. Едновидови култури и сдвоени тревни смески на два фона на минерално хранене: 1) синьохибридна люцерна, 2) комбиниран крак, 3) безост, 4) ливадна тимотейска трева, 5) люцерна + таралеж, 6) люцерна + крупа, 7) люцерна + тимотей.

Експеримент 2. Едновидови култури от бобови треви на фона на P90K120: ливадна детелина, розова детелина, пълзяща детелина, планинска детелина, синя хибридна люцерна, сърповидна люцерна, рогата корона, женско биле астрагал, пясъчен еспарзет.

Експериментът се повтаря три пъти. Площта на опитните участъци е 15 и 2. Преди коситбата са взети проби от почвата и растенията. Радиоекологичният мониторинг е извършен през вегетационния период 1986-1988 г.

Като се има предвид повърхностния характер на радионуклидното замърсяване и слабата им вертикална миграция върху автоморфни дерново-подзолисти почви, през 1989 г. е изследвано влиянието на почвената оран под многогодишни треви върху характера на натрупване на радионуклиди в органите на новозасяти растения. За целта в края на вегетационния период през 1988 г. копката на опитния участък е разорана, а през пролетта на 1989 г. след дискуване и култивиране се засяват тревни смески детелина-таралеж и люцерна-таралеж. Основата на минералното хранене е предсеитбеното внасяне на пълна доза N12oP9oKi2o, а след това чрез подрязване - фосфорно-калиеви торове (PSoKi2c). За контрол са послужили неразорани площи със стари треви.

Установено е, че общата радиоактивност на почвата на опитните участъци в слой 0-5 cm постоянно намалява от май до септември 1986 г. в диапазона 10~7-10~8 Ci/kg, достигайки относително стабилно ниво през май. 1987 г. Специфична гама активност Почвата (все още не е нарушена) от това време съответства на плътност на замърсяване от 2,6-3,0 Ci/km2 (опит 1) и 2,1-2,3 Ci/km2 (опит 2). Сравнението на кривите на динамиката на радиоактивността на почвата и засадените треви показва, че по-рязкото намаляване на нивото на радиоактивно замърсяване на растенията в сравнение с почвата през вегетационния период от 1986 г. се дължи не само на разпадането на краткоживеещите радионуклиди, но и до голяма степен отслабването на повърхностното замърсяване на тревните листа от радиоактивни отлагания. Според нивото на това замърсяване през май 1986 г. доста ясно се разграничават група детелина (ливадна, пълзяща и розова детелина), както и рогата птица, което се свързва с опушването на листната повърхност на тези билки.

Повърхностното замърсяване на люцерна, полумесец, астрагал и еспарзет е значително по-ниско от това на детелини и птичи стъбла. Разликите са запазени главно в растенията от 2-ри отсечки (юли 1986 г.) в червена и розова детелина, специфичната радиоактивност на надземната фитомаса е почти с порядък по-висока от тази на други видове, а при 3-ти сечен (септември 1986 г.) максималната радиоактивност е отбелязана при силно опушена планинска детелина. За разлика от бобовите растения, многогодишни зърнени култури(комбиниран таралеж, безостен бром, ливадна тимотейска трева) растенията от 3-та сеч през 1986 г. се различават с порядък по-ниски показатели.

Известно е, че видовите и сортовите различия в натрупването на основните дозообразуващи радионуклиди (l37Cs и 90Sr) от фуражните растения са теоретичната основа за разработването на целенасочена селекция на земеделски растения като метод за фитомелиорация на почви, замърсени с радиоизотопи. и средство за намаляване на съдържанието на радионуклиди в продуктите. Но дезактивиращият ефект от отстраняването на радиоизотопи с надземната маса на растенията с висок акумулиращ капацитет е значително по-нисък по отношение на степента на пречистване на почвата от ефекта, дължащ се на естествения радиоактивен разпад. Ето защо подборът на култури за сеитбообороти и агротехническите методи за рационалното им отглеждане в замърсени райони в момента остава един от реалните начини за получаване на относително „чисти“ фуражни продукти. Според С. К - Фирсакова (1974) натрупването на 90Sr от засадените многогодишни житни култури след механична обработкаи повторното намокряне на дерново-подзолистата почва намалява с 5-16 пъти, а на торфената почва - с 14-31 пъти в сравнение с естествените ливади.

Основната селскостопанска техника, която ограничава притока на цезий-134 и цезий-137 от почвата в растението - използването на калиеви торове - е свързана с антагонистичния характер на съотношението на цезий и калий в почвения разтвор и ефекта на "разреждане" в надземната маса на растенията. Това се потвърждава и в изследванията на беларуски учени (Shuglya, Ageets, 1990). Поташните торове в комбинация с други торове намаляват притока на цезий-137 в земеделските растения с 2-20 пъти. Неутрализацията на киселинността на почвения разтвор чрез варуване намалява натрупването на цезий-137 в културата 2-4 пъти, а на почви с лека текстура увеличаването на дозата на фосфорни и калиеви торове на фона на варуването намалява натрупване на цезиевия изотоп в растенията до 4-5 пъти.

За съжаление ролята на азотните торове при миграцията на основните дозообразуващи агенти от почвата към икономически ценната част на фуражните тревисти растения е разгледана по твърде противоречив начин. Много изследвания свидетелстват за интензифицирането на процеса на миграция на радиоактивен цезий в надземните органи на фуражните растения, особено на силно плодородни почви, под въздействието на минерален азот. Така че, когато азотът беше въведен в амониевата форма на чернозем, концентрацията на цезий-137 в граха се увеличава с 18-52%, а в дерново-подзолиста почва - със 72-83%. В същото време азотът, въведен под формата на нитрати, практически не оказва влияние върху натрупването на радиоактивен цезий в културата. Противоречива е и информацията за значението на минералния азот в следрадиационното възстановяване на структурите на растителните клетки. Понастоящем се счита за целесъобразно използването на азотни торове като част от пълноценна минерална добавка със значително преобладаване на калий и фосфор върху почви, замърсени с цезий-137 и стронций-90 (Алексахин и др., 1991). Внасянето на азотни торове се препоръчва да се извършва в такива дози, които осигуряват най-голямо увеличение на добива при дадени почвени условия.

Като се има предвид нерешения проблем с растителния протеин в Беларус (дефицитът на смилаем протеин е средно 20-25%, във връзка с което цената на фуражните продукти се увеличава с 1,5 пъти, а консумацията на фураж с 1,3-1,4 пъти), е много важно изследване на ролята на азотните торове при миграцията на радионуклиди в засевите треви и регулирането на този процес чрез агрофитоценотични методи.

Изследвания на влиянието на структурата на сеитба и азотните торове върху натрупването на радиоизотопи на цезий, стронций и плутоний в надземната фитомаса на люцерна и житни треви при монокултурни и смесени култури разкриха редица особености на този процес, дължащи се както на фитоценотичните фактори, така и на въздействието на минералния азот, въведен в почвата под формата на поташ.селитра.

Ефектът от съвместния растеж върху натрупването на цезий-137 в надземните органи на люцерната и тревите се определя от видовия състав на тревата: в тревните смеси от люцерна и люцерна и люцерна и в двата компонента приема на цезий се увеличава ( при люцерната с 30-78, при таралеж с 15, в бром с 16%) спрямо монокултурите им. В билката люцерна-тимо-фея не са отбелязани промени. Прилагането на азотни торове стимулира навлизането на l37Cs в растенията от люцерна, таралеж и трости в монокултури, където съдържанието на изотопи се увеличава съответно с 54, 36 и 16% в сравнение с липсата на азотен фон. В сместа от люцерна и кора, показателите за натрупване на цезий, напротив, намаляват: при люцерната със 71, в кората с 21%. Същият ефект се наблюдава при таралежи, смесени с люцерна – въвеждането на минерален азот намалява миграцията на 137Cs с 22% спрямо фосфорно-калиевия фон. По този начин най-малко интензивната миграция на 137Cs и липсата на стимулиращ ефект на азотните торове върху него се наблюдава в компонентите на сместа от люцерна-тимотея и в монокултурата на тимотейката.

Значително намаление (до 2-7 пъти) в натрупването на Sr с внасяне на минерален азот в почвата е отбелязано в монокултури от люцерна и бром, както и в компонентите на тревните смески от люцерна-круп и люцерна-тимотея .

В сместа от люцерна и таралеж азотните торове увеличават доставката на 90Sr към надземната маса както на бобовия компонент, така и на зърнените култури с 2,0-2,5 пъти.

Както е известно, намаляването на замърсяването с радиоактивни продукти на делене от растениевъдството
с помощта на въвеждането на мелиоранти се постига чрез такива основни механизми като повишаване на добива и по този начин „разреждане“ на съдържанието на радионуклиди в единица тегло на културата; повишаване на концентрацията на калций и калий в почвения разтвор; фиксиране на следи от радиоизотопи в почвата чрез въвеждане на подходящи съединения. И ако получените от нас резултати за промяната в степента на натрупване на 137Cs и 90Sr в засевите треви под влияние на съвместния им растеж и прилагането на азотни торове могат да се разглеждат като проява на тези механизми чрез физиологични и биохимични взаимодействия на растенията в агроценозите и тяхното влияние върху почвена среда, то изследването на миграцията на плутоний в системата почва-растение включва разработването на подходи, които засягат както химията на почвата, така и механизмите на действие на биотичните и агрохимичните фактори върху навлизането му в корените и натрупването му в надземните органи. Има зависимост на преминаването на плутоний в разтвор с намаляване на неговата сорбция от почвените частици от диапазона на стойностите на рН, механичния състав и водно-въздушния режим на почвата.

Сравнителен анализ на съдържанието на гама-излъчващи радионуклиди в почвата и тревите преди оран (1988 г.) и след оран на копката (1990 г.) дава възможност да се прецени ефективността на тази селскостопанска техника за намаляване на миграцията на радиоизотопи в растенията. Оран, задълбочаване на горния (0-5 см) почвен слой и последваща култивация, като се запази старата технология на отглеждане на треви, допринесе за „разреждането“ на концентрацията на радионуклиди в кореновия слой на почвата. Общото съдържание на гама излъчватели в почвата намалява средно 1,8 пъти поради двукратно намаляване на концентрацията на 137Cs и 134Cs, тъй като цезиевите радиоизотопи представляват повече от 65% от общата концентрация. Вторият по значимост радионуклид е 4aK, чието участие в общата гама активност на почвата преди оран е 23%, а след третиране - 32%, т.е. не само не се променя, но дори се увеличава в резултат на прилагането на калиеви торове преди оран. повторно засяване на треви , а след това pokosno.

Така върху дерново-подзолистите почви на земеделски земи с плътност на замърсяване 2–5 Ci/km2 гама активността на засевите треви се определя основно от 40K, чиято концентрация в почвата остава висока поради прилагането на фосфор и калиеви торове, съдържанието във фосфорните торове е 70–120 B q / kg, а с въвеждането на поташни торове в доза от 60 kg / ha, 1,35-10e Bq / kg калий-40 навлиза в почвата.

Ефектът от разораване на почвата за равномерно смесване на радионуклиди в орния хоризонт може да се прояви главно при зърнени култури, тъй като поглъщащата активност на кореновите системи на бобовите култури се осъществява в целия профил на третирания слой.

Анализът на разпределението на цезиевите радионуклиди в корените и надземните органи на видове с контрастиращи свойства (комбинация таралеж, безост и лисича опашка) показа, че при прилагане на азотни торове върху почвата миграцията на цезиевите радионуклиди от корените към надземните органи се увеличават: ако на безазотен фон съотношението на специфичната активност на цезия в корените и надземната маса е 1:3 за таралежа и 5:1 за брома, то на азотен фон - 1:20 и съответно 1:1 (Таблица 4.9). В същото време при ливадната лисича опашка тези съотношения бяха 6:1 на безазотен фон и 16:1 при внасяне на тор.

За по-подробно изследване на особеностите на преразпределението на цезия между подземните и надземните органи беше проведен вегетационен експеримент с въвеждане на стабилни цезиеви изотопи в почвата под ливадни треви. Експериментите бяха проведени в съдове Mitcherlich върху два вида почви: торфено-блатиста и дерново-глеева глинеста, т.е. покрихме най-разпространените ливадни почви. Схема на експеримента: 7 вида ливадни треви на безазотен фон и на фон на азотно приложение. Минерални торове се внасят върху почвата преди пълнене на съдовете под формата на соли: амониева селитра (на минерална почва 1,71 g/съд, върху торф-0,40 g/съд). Натрупване на радиоцезий (Bq/kg) от многогодишни треви

Така радиоекологичният мониторинг в ливадни фитоценози, извършен през 1986-1990г. на пробни участъци от естествени ливади, в различна степен отдалечени от АЕЦ в Чернобил, и в агроекосистеми при опити със засадени билки, ни позволява да направим следните изводи.

1. Постъпването на радионуклиди и натрупването им в ливадната растителност през периода на наблюдение се определя от редица фактори, включително количеството и елементния състав на следаварийните радиоактивни утайки и естеството на взаимодействието на радионуклидите с почвата, което до голяма степен се отразява на тяхната достъпност за растенията, усвояване и миграция в надземните органи на ливадни треви.

2. В следаварийния период специфичната радиоактивност на растенията в ливадните фитоценози на замърсената зона, представена основно от житни и билково-тревни сдружения, след рязко намаляване през 1986-1987 г. поради разпадането на краткоживеещите радионуклиди се стабилизира на тестови площадки в Гомелска област на ниво 10~8-10~6 Ci/kg, в Могилев - 10-9-10-8, в Минск - 10 - 9-10-8 Ci/kg;

4. За редица доминиращи ливадни растения са установени както междувидови, така и вътрешновидови различия в натрупването на радионуклиди. Вътревидовите различия са най-силно изразени при сравняване на нивата на натрупване на гама емитери върху торфени и минерални почви. При сходни показатели за плътност на замърсяване, специфичната гама активност на надземната фитомаса на ценопопулации от един и същи вид е средно с порядък по-ниска в торфените блата в сравнение с дерново-подзолистите почви поради високата сорбционна способност на торфената почва, която е осигурява се от наличието на значително количество хуминови и нискомолекулни киселини в него.

5. Най-ниски коефициенти на акумулиране на гама-излъчващи радионуклиди, до 70-90% от които са цезиеви радиоизотопи, са отбелязани в ливадни доминанти на торфено-глееви почви (0,4-1,5). Натрупването на гама емитери от ливадна растителност е много по-интензивно на минерални почви.

6. Коефициентите на натрупване на радионуклиди върху една и съща почвена разлика могат да се различават значително (до 4-6 пъти) не само при представители на различни систематични групи, но и при видове от едно и също семейство, например синя трева. Поради това е неправомерно използването на такава таксономична единица като семейство в сравнителна характеристика на натрупването на радионуклиди от ливадна растителност. Анализът на акумулиращия капацитет на ливадните треви по отношение на отделните дозообразуващи радиоизотопи трябва да се основава на изследвания на морфологичните и физиологични характеристики на всяка доминанта от ливадно съобщество, като се вземат предвид ценотичните съотношения на компонентите и водно-физичните и агрохимични параметри на едафотопа, които определят концентрацията на обменните форми на радионуклиди в почвения разтвор.

2.4 Ефекти от външно облъчване и абсорбирани радионуклиди

върху растителния живот

Растеж, развитие и продуктивност на растенията. Наблюденията върху растежа и развитието на растенията, извършени през първите месеци след аварията в непосредствена близост до реактора, където паднаха много радиоактивни утайки, а видът на облъчване на места е близък до остър, разкриха индивидуални аномалии в морфогенетичното развитие на растенията, особено при иглолистните дървета (борове, яде):

Загуба на способността на апикалните (апикални) пъпки да растат, повишено образуване и растеж на нови пъпки, включително спящи;

Появата на гигантски игли в борови и смърчови и гигантски дъбови листа, които се различават от обичайните по дължина с 2-3 пъти и по тегло с 5-7 пъти;

отделяне на иглите от предходните години на формиране (2-ра и 3-та година) с функциониране на иглите само от първата година;

Загуба на геотропна чувствителност.

Отбелязаните морфози (гигантизъм на органи) се срещат доста често в 10-километровата зона през 1987-1988 г. През 1991-1992г отбелязана е втора вълна на органен гигантизъм, за която се смята, че е свързана с последващото натрупване на радионуклиди в растителните органи след аварията. Има данни, че зимните култури от ръж и пшеница, разположени в непосредствена близост до реактора и замърсени с около 1000 Ci/km2, се характеризират с бавен растеж и развитие, имат намален индекс на листната площ и площта на флага с 40-50% .

Пшеничните култури, подложени на остро облъчване в годината на аварията, през следващите години дадоха ново поколение растения, сред които имаше мутантни форми, характеризиращи се с отсъствие на оси, загуба на отделни класове, разцепване на класа и др. Сред тях могат да се намерят и форми, полезни за отглеждане. Отделни прояви на морфологични промени в растенията се наблюдават и в беларуския сектор на 30-километровата зона.

При отглеждане на земеделски растения върху почви, замърсени с радионуклиди до 77 Ci/km2, не се наблюдават особени промени в растежа и развитието им. Основните фази на развитие настъпват независимо от степента на замърсяване на почвата, морфологичните параметри на семената също отговарят на нормата. Наблюденията, разбира се, засягат растения, получени от "чисти" семена.

Всъщност има доказателства, че нивата на замърсяване на почвата в рамките на 86 Ci/km2 не влияят значително на растежа и развитието на растенията. Въпреки това, повторното засяване на семена от псилиум, хронично облъчени в продължение на три години, въпреки стабилността на кълняемостта, теглото на 1000 семена и др., разкрива скрити промени, състоящи се в неравномерна реакция на растенията към допълнително облъчване и неадекватна картина на хромозомните аберации в кореновата меристема. По този начин при тези плътности на замърсяване на почвата, които бяха в нашите опити, трябва да се очаква проява на отделни количествени промени в метаболизма на културните растения.

Таблица 4. Продуктивност на жълтата лупина при условия на замърсяване на почвата с радионуклиди.

опция	Специфична γ активност почва, Bq/kg, X 103	реколта от семена
растения	да контролирам

За сеитба се използваха ежегодно семена от „чисти” култури. Отчитането на добива на семена от растения лупина (сорт BSHA 382), отгледани в партиден експеримент, показва средно за две години леко увеличение на продуктивността на растенията с увеличаване на степента на замърсяване на почвата с радионуклиди (Таблица 4), което показва, че наличието на връзка между тези показатели. Анализирайки показателите за продуктивност, сме склонни да смятаме, че наблюдаваните промени до известна степен са причинени от малки разлики в механичния състав и нивото на плодородие на почвите, използвани в опитите.

Фотосинтеза. При проучвания е установена повишена фотохимична активност на хлоропласти, изолирани от растения, които растат в условия на висок радиационен фон (доза на експозиция на γ - радиация 300-500 μR / h), тенденция към увеличаване на съдържанието на хлорофил на единица се наблюдава суха листна маса и намаляване на концентрацията на разтворими протеини. Наблюдавани са и някои промени в нивото на RDF-карбоксилазна активност. Ниската хидролитична активност на ензима за разграждане на хлорофила, хлорофилаза, също свидетелства за повишаване на активността на фотосинтетичния апарат на растенията, растящи в условия на радиоактивно замърсяване. Друг важен показател за ефекта на радиацията при тези условия е повишаването на активността на пероксидазата. В листата на жълтата лупина, отгледани в партиден експеримент, няма значителни промени в пигментния апарат (броя на хлорофилите и активността на хлорофилаза) според вариантите - експериментът не се наблюдава обаче с повишаване на степента на замърсяване на почвата, имаше тенденция към увеличаване на скоростта на фотохимичните реакции в хлоропластите и липидна пероксидация (ензим пероксидаза)

Асимилация на азот. При жълтата лупина снабдяването на вегетативните и репродуктивните органи с редуциран азот се осъществява по два начина: чрез симбиотично фиксиране на атмосферния азот от нодулни бактерии (Rhizobium) и възстановяване на минералния азот в почвата в корените и листата и частично в стъблата. И двата пътя взаимодействат един с друг. Възстановяването на минералния азот с помощта на ензима нитрат редуктаза започва с покълването на семената и образуването на кореновата система и до периода на стъблото поема основния товар в процеса на снабдяване на растението с редуциран азот. След фазата на пъпкуване активността на този процес бързо намалява и се проявява много слабо в следващите фази. Азотфиксиращата активност се развива заедно с нарастването на нодули по корените на бобовите растения, започвайки във фазата на четири листа. Постепенно нараства, достига максимум във фазата напъпка-цъфтеж. Така във фазата на пъпкуване и цъфтеж и двата процеса протичат интензивно и количествената оценка на тяхната активност в този момент може да характеризира състоянието на азотния метаболизъм в растението.

Почвите, използвани в партидния експеримент, са взети от различни места, което повдига въпроса за ефекта върху нивото на азотфиксация (с изключение на плътността на замърсяване) на разликите в почвеното плодородие. За да се отслаби това влияние, през 1991 г. е въведен партиден експеримент 2, при който различни нивазамърсяването на почвата според вариантите е създадено чрез смесване на условно чиста почва (контрола) със силно замърсена почва в съотношение 2,5:1 и 1:1. В резултат бяха получени три варианта на замърсяване с цезий: 0,7; 9,6 и 13,7 kBq/kg почва, като първата е взета за контролна. Приет през 1991 - 1992 г. Резултатите показват известно повишаване на азотфиксиращата активност в условия на замърсяване на почвата, но те са по-скоро тенденция. Активността на нитрат редуктазата в условия на различна степен на замърсяване на почвата с радионуклиди не показва ясна картина на промените. Трябва да се има предвид голямата му зависимост от съдържанието на нитратен азот в почвата.

Въпросът за влиянието на възможните различия в почвеното плодородие върху азотфиксиращата активност беше допълнително проучен при отглеждане на лупина на почви с различен механичен състав и плодородие без радиоактивно замърсяване. Експериментите са проведени в растителния павилион на IEB. През 1991 г. растенията от лупина се отглеждат върху смес от дерново-подзолиста песъчлива и изкуствено подготвена хумусна почва, взети в същите пропорции като радиоактивната почва в опит 2. Резултатите показват леко повишаване на азотфиксиращата активност на нодулите при отглеждане лупина върху изкуствена хумусна почва и при смесването й с песъчлива почва в съотношение 1:1. По този начин повишаването на плодородието на почвата стимулира фиксирането на азота в нодулите и намаляването на нитратите в листата на лупина.

През 1992 г. е проведен вегетативен опит с различни по механичен състав почви за отглеждане на лупина. Както се вижда, най-ниската активност на азотфиксация се наблюдава при отглеждане на лупина върху песъчлива (горска) почва и средна глинеста почва. Пясъчни, песъчливи глинести и леки глинести обработваеми почви практически не се различават по нивото на азотфиксираща активност в възлите на лупина.

Глутамин синтетазата (GS), чиято активност в листата характеризира интензивността на образуването на глутамин, е най-важният ензим при усвояването на редуцирания азот, който е отговорен за включването му в аминокиселините. Последният, чрез трансаминиране с а-кетоглутарова киселина, образува глутаминова киселина. Следователно активността на GS дава представа за интензивността на процеса на включване на редуцирания азот директно в органичните съединения. Резултатите, получени през 1990 г., не показват разлики в активността на GS в листата на лупина в зависимост от степента на замърсяване на почвата с радионуклиди. Подобни данни са получени за ечемик, отглеждан при същите условия.

Интегрален показател за интензивността на азотния метаболизъм в растението е съдържанието на азот в неговите органи. Определянето на азота по метода на Келдал в органите на жълтата лупина сорт BSHA 382 и ечемик сорт Жодински 5 разкрива значителни разлики в растителните органи. При лупина най-висока концентрация на азот се характеризира с горните листа (48-5,7% на сухо тегло) и осите на съцветия с цветове (4,3-4,9%), а най-ниската - стъбла (1,6-1,9%). При ечемика най-високо съдържание на азот е също в листата на флага (2,8-3,3%), а най-ниско в стъблата (0,8-1,2%). Флуктуациите в концентрацията на азот във вариантите на експериментите не са систематични и очевидно са причинени от други причини. Следователно може да се заключи, че няма ефект от замърсяването на почвата с радионуклиди върху съдържанието на общ азот в растенията от лупина и ечемик.

По този начин, на почви с плътност на замърсяване до 80 Ci/km2, погълнатите от лупина радионуклиди имат известен ефект върху азотния метаболизъм на вегетативните органи. Това заключение обаче се отнася само за растения, отгледани от „чисти” семена, тоест тези, получени при липса на радиоактивно замърсяване на почвата.

Заключение

Подробно проучване на горите на Беларус показа, че в резултат на аварията в Чернобил повече от 1700 хиляди хектара (една четвърт от цялата горска площ) са били изложени на радиоактивно замърсяване. Трябва да се отбележи, че дадена територия се счита за замърсена, ако плътността на опадите надвишава 1 Ci/km2 за цезий-137, 0,15 Ci/km2 за стронций-90 и 0,01 Ci/km2 за плутоний-238,239,240. Повече от 90% от замърсения горски фонд попада в зоната на замърсяване с цезий-137 от 5 до 15 Ci/km2. В предаварийния период нивото на радиоактивно замърсяване в горите на Беларус достигна 0,2-0,3 Ci/km2 и се определя основно от естествени радионуклиди и изкуствени радионуклиди от глобални атмосферни отлагания, образувани в резултат на изпитване на ядрено оръжие.

От съществуващите в републиката 88 горски стопанства 49 са били подложени на радиоактивно замърсяване в една или друга степен, което значително промени естеството на стопанската им дейност. Мащабното замърсяване на горските комплекси на Беларус рязко ограничи използването на горските ресурси, оказа отрицателно въздействие върху икономическото и социално-психологическото състояние на населението като цяло.

В първите дни след аварията до 80% от радиоактивните отлагания се задържаха от надземната част на дървесния слой. След това се извършва бързо почистване на короните и стволовете под въздействието на метеорологичните фактори и в края на 1986 г. до 95% от радиоактивните вещества, уловени от гората, вече са в почвата и повечето от тях в горската постеля. , който е акумулатор на радионуклиди. По-нататъшната скорост на миграция на радионуклидите в дълбочината на почвата зависи от вида на растителната покривка, водния режим, агрохимичните параметри на почвите и физикохимичните свойства на радиоактивните отлагания. Извършените изследвания показват, че понастоящем основната част от радиоактивните утайки все още е концентрирана в горния почвен хоризонт, където те се задържат добре от органични и минерални компоненти.

Замърсяването на горската растителност зависи от нивото на радиоактивни отлагания и свойствата на почвата. При хидроморфни (прекомерно овлажнени) почви се забелязва по-висока степен на преход в системата „почва-растение“, отколкото при автоморфни (нормално овлажнени) почви. Колкото по-високо е плодородието на почвата, толкова по-малък е делът на радионуклидите както в насажденията, така и в организмите на почвената покривка (гъби, горски плодове, мъхове, лишеи, тревиста растителност).

Иглите (листата), младите филизи, кората, ликът се характеризират с най-високо съдържание на радионуклиди в различни части на дървесната корона; най-малко замърсяване е наблюдавано в дървесината. Акумулатори на радионуклиди в горските съобщества са гъби, мъхове, лишеи и папрати. Горската растителност поглъща основно цезий-137, стронций-90. Трансурановите елементи (плутоний-238,239,240 и америций-241) са слабо включени в миграционните процеси.

По този начин горските екосистеми са постоянен източник на радионуклиди, навлизащи в горски продукти, по-специално храна. Натрупване на радионуклиди в горски плодовеи гъби 20-50 пъти повече от съдържанието им в селскостопанските продукти при същото ниво на радиоактивно замърсяване. Проучванията показват, че радиационната доза, дължаща се на консумация на горски храни, е 2-5 пъти по-висока от дозите, генерирани от консумацията на селскостопански продукти. Освен това, за разлика от земеделските земи, горските комплекси се стопанисват лошо по отношение на намаляване на радиационното натоварване чрез прилагане на различни ефективни противодействия с помощта на съвременни технологии. Престоят в гората е свързан и с допълнително външно облъчване, тъй като горите са били естествена бариера, а следователно и резервоар на радиоактивни отлагания. Проблемите с радиационната безопасност в замърсените горски територии се решават основно чрез ограничителни мерки.

Понастоящем събирането на гъби и горски плодове в замърсената територия е много ограничено и е почти напълно забранено в райони с плътност на опадите над 2 Ci/km2 за цезий-137. Въпреки това, нивото на радионуклиди в горските хранителни продукти ще намалява с течение на времето поради естествения радиоактивен разпад и миграцията на радионуклиди в дълбините на почвата. Предварителните прогнозни изчисления показват, че през 2015 г. концентрацията на цезий-137 ще намалее до нивото на допустимите норми.

Трябва също да се отбележи, че към момента са разработени много препоръки за преодоляване на настоящата кризисна ситуация по отношение на използването на горски дарове. Обещаващ начин е изкуственото отглеждане на екологично чисти гъби и горски плодове, което ще намали приема на радионуклиди в човешкото тяло и следователно риска за общественото здраве.

budivel.ru За изолацията и отоплението на къщата.

Стронций в растенията. Къде се натрупва стронций при хората? Влияние на външното облъчване и абсорбираните радионуклиди

Къде се натрупва стронций при хората?

Влияние на радиоактивния стронций

1.3 Натрупване на радионуклиди в почви и растения

1.4 Пътища на миграция на радионуклиди в околната среда

2.1 Натрупване на радионуклиди от растения от горски фитоценози

2.2 Характеристики на натрупването на радионуклиди от живите растения

земно покритие в дъбови гори

2.3 Миграция на радионуклиди в засети ливадни треви

2.4 Ефекти от външно облъчване и абсорбирани радионуклиди

върху растителния живот

Подобни публикации

Стронций в растенията. Къде се натрупва стронций при хората? Влияние на външното облъчване и абсорбираните радионуклиди

Къде се натрупва стронций при хората?

Влияние на радиоактивния стронций

1.3 Натрупване на радионуклиди в почви и растения

1.4 Пътища на миграция на радионуклиди в околната среда

2.1 Натрупване на радионуклиди от растения от горски фитоценози

2.2 Характеристики на натрупването на радионуклиди от живите растения

земно покритие в дъбови гори

2.3 Миграция на радионуклиди в засети ливадни треви

2.4 Ефекти от външно облъчване и абсорбирани радионуклиди

върху растителния живот

Подобни публикации

Идеи за малък бизнес с минимални инвестиции

Петров пост: хранителен календар

Какво е щастливо семейство?