Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

С точки зрения задач сельскохозяйственной радиологии не­ обходимо знать влияние различных факторов на степень выноса радионуклидов из почвы. В этих целях в различных странах проведены исследования роли почвенно-климатических условий, уровня загрязненности почвы, характера распределения радио­ нуклидов по профилю почвогрунтов. Изучали вынос радио­ нуклидов из почв различными сельскохозяйственными расте­ ниями. В СССР такие исследования проведены В. М. Клечковским, И. В. Гулякиным и Е. В. Юдинцевой.

Для количественной характеристики выноса радионуклидов растениями из питательных субстратов введен коэффициент на­

ного раствора в случае вегетационных опытов).

Из водных растворов радионуклиды, естественно, ассимили­ руются лучше, чем из почвы, где они находятся в основном в связанном состоянии. Коэффициенты накопления радионукли­

неодинаковым коэффициентом накопления одного и того же ра­ дионуклида.

По усвояемости растениями радионуклиды располагаются в следующий ряд:

Различно также и распределение разных радионуклидов в растениях. Трехвалентные радионуклиды (редкоземельные эле­ менты) и 239Ри поступают в надземную часть растений в очень малых количествах, 90Sr, 131I, 137Cs накапливаются в относи­ тельно больших количествах и в корнях, и в надземной части растений.

При листовом усвоении весьма подвижным оказывается I37Cs. Как при корневом, так и при листовом усвоении 137Cs в относительно больших количествах (до 10% общей радиоактив­ ности растения) накапливается в семенах.

В отличие от 137Cs другие радионуклиды при листовом усвое­ нии мигрируют по растению очень медленно.

Установлена общая закономерность: продукты деления больше накапливаются в вегетативных органах, чем в репро­ дуктивных.

350

При ассимиляции и миграции продуктов деления нару­ шается радиоактивное равновесие в радиоактивных цепочках генетически связанных радионуклидов. Это необходимо иметь в виду при проведении радиометрических анализов растительных материалов. Так, из-за различий химических и физиологических свойств 90Sr и 90Y происходит их частичное разделение как при поступлении из почвы в корни, так и при дальнейшей миграции по растению. Материнский 90Sr опережает дочерний 90Y.

Если для данного радионуклида в составе почвы и растения имеется стабильный элемент — носитель, то радионуклид может выступать в качестве радиоактивного индикатора данного хи­ мического элемента. Например, метаболизм 90Sr должен опреде­ ляться метаболизмом природного стронция. Изотоп 90Sr может в известной степени выполнять роль неизотопного индикатора для природного кальция. Аналогичная закономерность должна наблюдаться для l37Cs и природного цезия, с одной стороны, для

нии 90Sr и стабильного кальция, 137Cs и стабильного калия. Это предполагаемое различие получило название дискриминации. Такая дискриминация 90Sr и 137Cs при переходе из одного звена экологической цепи в другое с теоретической точки зрения вполне возможна, так как 90Sr является неизотопным индикато­ ром кальция, a 137Cs — неизотопным индикатором калия.

Для количественной оценки дискриминации 90Sr и 137Cs в

радиоэкологии введен коэффициент дискриминации:

ции не происходит.

Однако экспериментальные данные по определению коэффи­ циента дискриминации для сравниваемых пар 90Sr — Са и I37C s— К весьма противоречивы. Одни авторы приводят данные о существовании дискриминации, другие исследователи ее не наблюдали.

Даже в тех случаях, когда явление дискриминации наблю­ дается, коэффициенты дискриминации оказываются непостоян­ ными, зависящими от многих условий (вида растения, свойства почвы, концентрации стабильных элементов, температуры, осве-

351

щенности, физиологического состояния растения, химического состояния сравниваемых элементов, их пространственного рас­ пределения в почве и т. п.).

Такую противоречивость экспериментальных данных можно объяснить следующим. Во-первых, определение радионуклидов и стабильных элементов может сопровождаться значительной погрешностью.

Во-вторых, в определении подвижного, усвояемого стронция и кальция в почве может быть некоторая неопределенность. В общем случае, по-видимому, 90Sr и кальций в почве находятся в различных химических формах, что существенно влияет на усвоение их корнями растений, а следовательно, и на коэффи­ циент дискриминации.

Тем не менее, существование дискриминации при переходе 90Sr и кальция, 137Cs и калия в экологических цепях неоспо­ римо вследствие различий химических свойств этих пар эле­ ментов.

По данным Е. В. Юдинцевой и И. В. Гулякина, для пары 90Sr — Са в почве коэффициент дискриминации испытывает ко­

дискриминации для 137Cs — К лежит в пределах 0,3—0,9. Низкие значения коэффициента дискриминации для 137Cs — К, получае­ мые в опытах с почвами, возможно, обусловлены неоднород­ ностью состояний 137Cs и стабильного калия в почвах. Известно, что 137Cs поглощается почвой с участием специфического меха­ низма проникновения ионов цезия в межслойные пространства кристаллических решеток почвенных минералов. Такой же ме­ ханизм поглощения, наряду с адсорбционным ионообменным механизмом, наблюдается и для калия. Но, по-видимому, обрат­ ный выход ионов цезия и калия из межплоскостных пространств проходит по-разному: ионы цезия значительно прочнее удержи­ ваются внутри межслойных пространств.

Кальций и калий являются неизотопными носителями 90Sr и 137Cs соответственно, поэтому поглощение радионуклидов рас­ тениями зависит от концентрации носителей кальция и калия в питательной среде. Эти стабильные элементы неизотопно раз­ бавляют 90Sr и 137Cs.

При данном содержании радиоактивного индикатора в пита­ тельной среде, но при разном содержании носителя вынос ра­ диоактивного индикатора тем меньше, чем больше содержание носителя (изотопного или неизотопного) в питательной среде. При этом следует иметь в виду, что предельный вынос носителя растениями есть величина примерно постоянная для данного вида растений и прочих равных условий.

352

Эта закономерность очень важна, так как она дает возмож­ ность путем увеличения концентрации кальция и калия в поч­ вах уменьшать вынос 90Sr и I37Cs растениями.

При заданном содержании носителей (кальция и калия) в почве вынос 90Sr и 137Cs соответственно должен быть пропор­ ционален содержанию этих радионуклидов в почве, что и на­ блюдается в действительности.

Радионуклиды-загрязнители облучают растения. При этом происходит и внешнее и внутреннее облучение растений. Радио­ биологические эффекты должны зависеть, естественно, от коли­ чества радионуклидов, т. е. фактически от получаемой расте­ ниями дозы излучения.

Радиобиологическое действие выпадающих радиоактивных осадков обычно изучается в модельных опытах, когда можно контролировать и количество радионуклидов и дозы излучения.

В модельных опытах установлено, что при концентрации продуктов деления 1СН°— 10-7 кюри/кг и 1 л питательного суб­ страта не наблюдается каких-либо заметных изменений в росте и развитии растений. Иногда отмечается некоторая стимуляция жизнедеятельности. Лучевое поражение растений начинает про­ являться при концентрации 10~6— 10-1 кюри!кг и 1 л питатель­ ной среды.

§ 5. С И С Т Е М А И М Е Т О Д Ы

Р А Д И О Л О Г И Ч Е С К О Г О К О Н Т Р О Л Я С Р Е Д Ы

Как видно из краткого обзора основных закономерностей распределения и миграции радионуклидов в экологической цепи почва — растение, известна лишь общая качественная картина поведения радионуклидов. Установленные закономерности имеют скорее качественный, чем количественный характер. Во всяком случае они пригодны лишь для качественных, а не для количественных прогнозов. Поэтому непосредственный радиоло­ гический контроль внешней среды становится совершенно необ­ ходимым. Проведение радиологического контроля почв, расте­ ний и сельскохозяйственной продукции, как уже отмечалось, —■ одна из основных задач службы сельскохозяйственной радио­ логии.

Общая схема системы радиологического контроля в сель­ ском хозяйстве представлена на рис. 10.4.

По сложности работы выделяют: 1) экспрессный дозиметри­ ческий контроль содержания радиоактивных нуклидов в почвах, растениях и сельскохозяйственной продукции; 2) взятие проб почв, растений или сельскохозяйственной продукции для непо­ средственного радиометрического определения содержания в них радиоактивных нуклидов на стационарных радиометриче­ ских установках; 3) использование радиохимических процедур

353