Файл: Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 169

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Содержание в созревшей фасоли радиоактивных

изотопов на 1 г сухого

вещества,

103 имп!мин

[32]

 

 

 

 

 

Органы и части

растения

»°Sr

 

 

I 4 4 C e

Четвертый

лист

 

3,5

12,6

130,0

3,0

Пятый лист

 

 

3,2

10,5

127,7

1,2

Створки бобов главного

стебля

0,1

0,6

219,4

0,9

Зерно бобов главного стебля

0,0

0,04

130,3

0,5

Створки бобов побега от третьего листа

0,3

1,4

234,3

1,6

Зерно бобов побега от третьего листа

0,0

0,7

'175,6

0,4

Створки бобов побега выше третьего

0,1

0,5

243,0

 

листа

 

 

0,0

0,2

144,5

Зерно бобов побега выше третьего листа

других органах и особенно в зерне радиоактивные вещества об­ наруживаются лишь в незначительных количествах.

В связи с тем, что вегетативный период луговых трав более продолжителен, чем сельскохозяйственных культур, время их контакта с радиоактивными веществами практически может быть от момента исчезновения снежного покрова и до поздней осени. Это приводит к более интенсивному накоплению радио­ изотопов в их внутренних тканях и может создавать более су­ щественные предпосылки для загрязнения животных. В специ­ альных опытах [32] установлено, что при попадании на листья продуктов ядерного деления всасывание и передвижение отдель­ ных радионуклидов с тканевыми соками неодинаково.

При попадании радиоактивных продуктов на листья в позд­

ние сроки развития растения — в период начала

образования

репродуктивных органов — значительно повышается

их накопле­

ние в хозяйственно ценной части урожая, в частности в зерне

злаковых и бобовых растений.

 

 

При

проникновении радиоизотопов

через листья

в отличие

от особенностей корневого заражения

растений условия пита­

ния кальцием и калием, как правило,

не оказывают

заметного

влияния

на интенсивность накопления 9 0 Sr и 1 3 7 Cs в зерне [33].

Однако

в картофеле, выращенном в грунте с разным

содержа­

нием кальция и калия, содержание радиоизотопов стронция и

цезця при их некорневом проникновении

соответственно

изме­

нялось. При высоком уровне содержания

в почве

кальция по­

ступление 9 0 Sr через листья в картофеле

уменьшается,

соот­

ветственно высокая концентрация калия

снижает

накопление

цезия. Эта зависимость была использована

в практике садовод­

ства для уменьшения в яблоках концентрации 1 3 7 Cs, попадаю­

щего на листья деревьев вместе с

глобальными

выпадениями.

В этих целях в течение 7 лет почва

сада обильно

обогащалась


калийными удобрениями,

что

привело

к снижению

содержа­

ния i 3 7 Cs в плодах на 15%

[34].

 

 

Та часть радиоактивных выпадений, которая не задержи­

вается надземными частями

растений,

оседает на

почву и в

значительной степени остается в поверхностной корневой дер­ нине, особенно развитой у многолетних травянистых растений и около базальных частей стеблей. Находящиеся в этом свое­

образном резервуаре радиоизотопы более доступны

растениям

для усвоения их

через корневую

систему, чем те,

которые

непосредственно

сорбировались

на минеральных

частицах

грунта.

 

 

 

Накоплению радиоактивных веществ в дернине в средней полосе и в северных районах способствует также и то, что вы­ падающие в зимний период радиоактивные осадки концентри­ руются в снежном покрове и весной во время снеготаяния по­ ступают в почву и загрязняют корневую систему многолетних трав.

В процессе последующего корневого усвоения

радиоактив­

ных веществ из дернины и почвы

они

могут подвергаться раз­

бавлению

неизотопными

носителями

(радиоактивный

строн­

ций— кальцием, радиоактивный

цезий — калием),

что

приво­

дит к выраженному эффекту дискриминации. При

листовом

усвоении

радиоизотопов

влияние

дискриминационных

факторов

практически отсутствует. В корневой дернине на лугах может аккумулироваться от 8 до 49% всей радиоактивности, содер­ жащейся в толще почвы и корневой дернине [35].

Помимо дернины источником радиоактивных веществ для растений могут быть также почвенный раствор и твердая фаза почвы. Однако поступление в растения продуктов деления из почвы происходит значительно слабее, чем из почвенного ра­ створа.

В условиях радиоактивного загрязнения биосферы, сопро­ вождающегося выпадениями радиоактивных веществ из атмо­ сферы в сравнительно больших количествах, продукты деления проникают в почвенный раствор в период снеготаяния. Обна­ ружено, что весенний снег имеет наибольшую удельную актив­ ность, поэтому обусловливает более высокое загрязнение расте­ ний. Проникая из почвы в растение, радиоактивные вещества в зависимости от их химических особенностей попадают в надзем­ ные органы или задерживаются в корневой системе. Нуклиды, проникающие в надземные органы растения, в основном кон­ центрируются в соломе (в листьях и в стеблях, меньше — в мя­ кине, колосьях без зерен, метелке без зерна и т. д.), и относительно небольшое количество их накапливается в зер­ не [32].

Стронций в отличие от других продуктов деления в первый период времени концентрируется в корневой системе, а затем в зерне. В созревших пшенице, горохе и овсе только около 8%


9 0 Sr задерживается в корнях,

а остальное

его количество (око­

ло 90%)

накапливается

в наземных частях

растения [36].

Таким

образом, по

мере

развития растения в его надзем­

ной части происходит последовательное увеличение содержания радиоактивных веществ; при этом оказалось, что радиоизотопы стронция и цезия поступают в зерно в значительно больших ко­ личествах, чем 1 4 4 Се, 1 0 6 Ru, 9 5 Zr, 9 5 Nb и 9 1 Y, которые в основ­ ном откладываются в корнях.

Механизм перераспределения радиоизотопов в органах ра­ стений в различные периоды их развития объясняется тем, что при первичном соприкосновении растения с изотопами в почве накопление его в корневой системе происходит за счет двух одновременно протекающих процессов: минерального обмена и адсорбции. Известно, что поглощение минеральных солей зави­ сит от функционального состояния растения и от ряда физиче­ ских факторов, прежде всего от скорости диффузии и обмена ионов. Этому процессу в значительной мере способствует ад­ сорбция, в результате которой радиоизотопы аккумулируются на покровных тканях корней [37]. Большая часть радиоактив­ ного стронция проникает в корни из почвы в ходе ионного об­ мена вместе с питательными веществами и в том числе с каль­ цием. Значительно меньшая часть его связывается на поверх­ ности корневой системы (адсорбция). Цезий поступает в расте­ ния также в основном в результате обмена ионов с почвенным раствором и сопровождается обменным калием. Однако в от­ личие от стронция в растение проникает лишь небольшая доля цезия, находящегося в почве. Тем не менее количественное рас­ пределение цезия между надземной частью и корневой системой имеет тот же характер, что и у стронция.

По-иному распределяются между наземной частью растений и корнями радиоизотопы таких элементов, как церий, цирконий, иттрий, теллур, плутоний и др. Соединения, в которых нахо­

дятся

в почве эти

радиоизотопы, плохо диссоциируют, в силу

чего

резорбция их

затруднена и они в небольших количествах

накапливаются преимущественно в корневой системе.

Несколько особо ведет себя 1 0 6 Ru, отличающийся способно­ стью мигрировать в почве на большие расстояния, чем другие радионуклиды.

Исследования растений, выросших

в районе

захоронения

радиоактивных отходов Ок-Риджской

лаборатории,

показали,

что в ряде случаев этот изотоп может

усваиваться

растениями

в сравнительно больших количествах. Из рис. 37 видно, что особенно высокие уровни 1 0 6 Ru были определены в травянистой растительности, но и деревья, удаленные от очага заражения на 87 м, имели концентрацию этого радиоизотопа немногим мень­ ше, чем трава [38]. В лабораторных условиях было найдено, что коэффициент накопления рутения в корнях растений иногда достигает 20, в листьях— 15, в стеблях— 10.


Содержание трития в растениях в основном связано с его поступлением через корневую систему в процессе усвоения влаги.

Поступление в ткани растений 1 4 С сопряжено с поглощени­ ем его стабильного аналога. Поэтому уровни накопления 1 4 С как в однолетних, так и в многолетних растениях зависят от его концентрации в атмосферных осадках и в почвенных растворах. Как отмечалось раньше, интенсивные испытания ядерного ору­ жия, имевшие место до 1962 г., привели к тому, что общее со­ держание 1 4 С во всех составляющих биосферы заметно повы­ силось.

Рис. 37.

Накопление , 0 6 Ru растениями

в районе захоронения отходов

Ок-Риджской лаборатории. Удельная

активность

твердых отходов

в

кюри/кг,

жидких — в кюри/л [37].

 

 

 

Плутоний, так же как и 2 1 0 РЬ,

листьями

практически

не

усваивается, а коэффициент перехода его из почвы в растение через корневую систему не превышает 0,0001. При этом в ла­ бораторных опытах было установлено, что тип почв оказывает

Поглощение овсом 2 3 9 Р и и

2 i°Pb [39]

Изотоп

Почва из района

2 3 9 р и

Ефрата

 

Милвилла

 

Синебара

2 1 0 р Ь

Ефрата

 

Милвилла

 

Синебара

Т a t) л и ц а 85

Удельная

Концентрация

активность

в

тканях

почвы,

растения,

мккюри/г

нкюри/г

О

1

, 3 ± 0 , 1 3

О

О

0 , 4 ± 0 , 0 8

 

 

2 , 2 ± 0 , 3 7

 

0

, 2 ± 0 , 0 2

ООО

0

, 2 ± 0 , 0 5

0 , 5 ± 0 , 0 5


влияние на интенсивность усвоения растениями плутония и свин­ ца. Материалы этих опытов приведены в табл. 85.

Усвоение всех других радиоизотопов находится в характер­ ной зависимости от типа почвы, на которой выращен урожай. Эта зависимость хорошо иллюстрируется коэффициентами на­

копления, полученными

при выращивании

овса и

гороха на

почвах, загрязненных 9 0 Sr

и 1 3 7 Cs. Под коэффициентом

накопле­

ния здесь подразумевают

отношение содержания

радиоизотопа

в сухой массе растения

к его содержанию

в

единице массы

почвы. Результаты

этого опыта

приведены

в табл.

86.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

86

Коэффициент накопления стронция и цезия из различных почв в урожае

 

растений [32]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»°Sr

 

 

 

 

 

• Почв»

1-й год

2-й го д

3 - й год

1-й год

2 - й го д

3-й год

 

 

 

 

Овес

 

 

 

 

Глинистый

песок

]5,6

7,6

5,1

0,20

0,20

 

Средний суглинок

 

4,9

4,1

о , п

0,27

 

Тяжелый

суглинок

3,2

1,8

1,8

0,04

о , п

 

 

 

Горох

 

 

 

 

Глинистый

песок

46,5

31,2

19,9

0,20

0,18

0,10

Средний суглинок

24,2

22,2

20,2

0,11

0,06

0,15

Тяжелый

суглинок

8,8

7,7

8,7

0,06

0,06

0,06

Из табл. 86 видно, что наиболее интенсивно в растениях на­ капливается стронций (особенно на глинистых песках). С те­ чением времени накопление стронция несколько ослабевает, что, по-видимому, обусловлено усилением его связи с механическими фракциями почвы и частичным переходом в необменную форму. Но и на третий год накопление стронция в растениях довольно ЕЬІСОКОЄ. В то же время коэффициент накопления радиоактив­ ного цезия во всех случаях меньше единицы. Из таблицы также видно, что коэффициент накопления снижается на более тяже­ лой по механическому составу почве и соответственно повыша­ ется на более легкой.

Невысокие коэффициенты накопления в надземной части растений найдены и для других радиоизотопов. Установлено, что

в зависимости от типа почв эти коэффициенты варьируют

для

I S 7 Cs в пределах 0,01—0,48%, для 1 4 4 Се 0,01—0,16%,

для

Ru

0,01—0,06%, Для 9 0 Y 0,01—0,03%. При этом оказалось,

что осо-