Изучение особенностей поведения и распределения 137Cs в звене почва–растения

ВВЕДЕНИЕ

Сельскохозяйственная радиоэкология – это наука, изучающая закономерности миграции радионуклидов по биологическим цепочкам в агропромышленной сфере и действия ионизирующего излучения как одного из ведущих экологических факторов на сельскохозяйственные растения и животных. Она обосновывает принципы функционирования агропромышленного комплекса на территории с повышенным содержанием радиоактивных веществ.

Актуальность избранной темы: в последние годы большинством радиоэкологов предлагается для прогностических целей определить показатели, учитывающие не валовое содержание радионуклидов в почве, а ту их часть, которая способна участвовать в миграционных процессах и, следовательно, будет доступна растениям. В этой связи исследование поведения радионуклидов в системе почва – растения, особенно после аварии на ЧАЭС, приобретает более углубленный детальный характер и направлены не только на изучение трансформации физико-химических форм радионуклидов с течением времени, но и влияние этих процессов на переход радионуклидов из почвы в растения и на выявление факторов, обуславливающих их биологическую доступность.

Цель работы: изучение особенностей поведения и распределения 137Cs в звене почва – растения. Это предусматривало решение следующих задач:

–  определение содержания ¹³⁷Cs в пробах почвы и растительных пробах;

–  рассчитать коэффициент перехода в биологической цепочке почва – растения;

–  изучение вторичного загрязнения в результате горизонтальной и вертикальной миграции.

Практическое значение: изучение особенностей взаимодействия радионуклидов с почвами и растениями в регионах радиоактивного загрязнения представляет не только научных интерес, но и больную практическую значимость для долгосрочного прогноза поведения радиоактивного цезия в почвах, его доступность растениям и разработка системы мероприятий, ограничивающих поступление радионуклидов в сельскохозяйственные культуры и, следовательно в корм животных и пищу человека.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В результате аварии на ЧАЭС 26 апреля 1986 года почти вся территория Беларуси была загрязнена радиоактивными изотопами. По данным БелНИИ почвоведения и агрохимии площадь сельскохозяйственных угодий республики, загрязненных радиоактивным цезием составляет более 1,5 млн га. Поскольку ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr представляют большую опасность для всего живого, особенно человека, возникла необходимость изучения сельскохозяйственных и лесных угодий нашей республики.

Цезий – химический элемент I группы периодической системы Д.И. Менделеева, атомных номер 55, атомная масса 132,9 [1]. Природный цезий состоит из 1 стабильного изотопа – ¹³³Cs. Наибольшее значение имеет радиоактивный изотоп – ¹³⁷Cs [2]. В свежих продуктах демения содержится до 6 % изотопов цезия [3]. Период полураспада 30,2 года. Средняя энергия 179 КЭВ. Этому излучению сопутствует γ-излучение, испускаемое дочерним радиоактивным барием с энергией 661,662 КЭВ. При инкорпорации ¹³⁷Cs в организме возможно развитие лейкимии, рана молочной железы и печени, угнетение функций красного костного мозга, опухоли кожи [4]. Допустимые уровни активности ¹³⁷Cs в атмосферном воздухе – 4,9·10^-13 Ки/л (0,02 Бк/л) [5].

Следствием использования атомной энергии является рассеяние искусственных радионуклидов в биосфере в том числе и в сфере агропромышленного производства, и ускорения темпов передвижения естественных радионуклидов с последующим включением их в цепи миграции в системе радиоактивное выпадение – почва – растительность – животные [6]. На территории Беларуси радионуклиды выпадали с мелкодисперсионными частицами, взвешенными в воздухе. Это были в основном частицы углерода с адсорбированными атомами металлов, а также топливные частицы [7]. Значительной миграции ¹³⁷Cs по почвенному профилю не наблюдается. Средняя скорость передвижения в почве 1см/год. Переходя в подвижное состояние, растворяясь в почве, радионуклиды поглощаются почвенным комплексом, гумусом и глинистыми минералами, что объясняет их малую миграцию по почвенному профилю [8].

¹³⁷Cs поглощается по ионно-обменному типу. В дерново-подзолистой супесчаной почве радионуклиды находятся в более подвижном состоянии. Коэффициент диффузии ¹³⁷Cs – от 5,4 · 10^-8 см²/с [9]. Глубина проникновения в почву является важным фактором. Анализ послойного распределения показывает (по профилю почв):

–  на распахиваемых землях вследствие перемешивания слоев 0–25 см распределение радионуклидов по глубине не сохраняется;

–  на засоленных землях основной слой запасов радионуклидов находится на глубине 5-10 см;

–  на песчаных почвах глубина проникновения радионуклидов ниже слоя 0–10 см [10].