Накопление радионуклидов в почвах и растениях. Значительная часть радионуклидов находится в почве, как на поверхности, так и в нижних слоях, при этом их миграция во многом зависит от типа почвы, е гранулометрического состава, водно-физических и агрохимических свойств.
Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения, в нашей области является цезий 137 и стронция 90, которые по разному сортируются почвой.
Основной механизм закрепления стронция в почве ионный обмен, цезия 137 обменной формой либо по типу ионообменной сорбции на внутренней поверхности частиц почвы. Поглощение почвой стронция 90 меньше цезия 137, а следовательно, он является более подвижным радионуклидом. В момент выброса цезия 137 в окружающие среду, радионуклид изначально находится в хорошо растворимом состоянии парогазовая фаза, мелкодисперсные частицы и т.д. В этих случаях поступления в почву цезий 137 легко доступен для усвоения растениями.
В дальнейшем радионуклид может включаться в различные реакции в почве и подвижность его снижается, увеличивается прочность закрепления, радионуклид стареет, а такое старение представляет комплекс почвенных кристаллохимических реакций с возможным вхождением радионуклида в кристаллическую структуру вторичных глинистых минералов. Механизм закрепления радиоактивных изотопов в почве, их сорбция имеет большое значение, так как сорбция определяет миграционные качества радиоизотопов, интенсивность поглощения их почвами, а, следовательно, и способность проникать их в корни растений.
Сорбция радиоизотопов зависит от многих факторов и одним из основных является механический и минералогический состав почвы тяжлыми по гранулометрическому составу почвами поглощнные радионуклиды, особенно цезий 137, закрепляются сильнее, чем лгкими и с уменьшением размера механических фракций почвы прочность закрепления ими стронция 90 и цезия 137 повышается.
Наиболее прочно закрепляются радионуклиды илистой фракцией почвы. Большему удержанию радиоизотопов в почве способствует наличие в ней химических элементов, близких по химическим свойствам к этим изотопам. Так, кальций химический элемент, близкий по своим свойствам стронцию 90 и внесение извести, особенно на почвы с высокой кислотностью, ведт к увеличению поглотительной способности стронция 90 и к уменьшению его миграции.
Калий схож по своим химическим свойствам с цезием 137. Калий, как неизотопный аналог цезия находится в почве в макроколичествах, в то время как цезий в ультромикроконцентрациях. Вследствие этого в почвенном растворе происходит сильное разбавление микроколичеств цезия 137 ионами калия, и при поглощении их корневыми системами растений отмечается конкуренция за место сорбции на поверхности корней. Поэтому при поступлении этих элементов из почвы в растениях наблюдается антагонизм ионов цезия и калия.
Кроме того эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических условий количество осадков. Установлено, что стронций 90 попавший на поверхность почвы, вымывается дождм в самые нижние слои. Следует заметить, что миграция радионуклидов в почвах протекает медленно и их основная часть находится в слое 0 5 см. Накопление вынос радионуклидов сельскохозяйственными растениями во многом зависит от свойства почвы и биологической особенности растений.
На кислых почвах радионуклиды поступают в растения в значительно больших количествах, чем из почв слабокислых. Снижение кислотности почвы, как правило, способствует уменьшению размеров перехода радионуклидов в растения. Так, в зависимости от свойства почвы содержание стронция 90 и цезия 137 в растениях может изменяться в среднем в 10 15 раз. А межвидовые различия сельскохозяйственных культур в накопление этих радионуклидов наблюдается зернобобовыми культурами. Например, стронций 90 и цезий 137, в 2 6 раз поглощается интенсивное зернобобо- выми культурами, чем злаковыми.
Поступление стронция 90 и цезия 137 в травистой на лугах и пастбищах определяется характером распределения в почвенном профиле. В загрязннной зоне, луга Рязанской области загрязнены на площади 73491 га, в том числе с плотностью загрязнения 1,5 Кикм2 - 67886 36 от общей площади, с плотностью загрязнения 5,15 Кикм2 - 5605 га 3. На целинных участка, естественных лугах, цезий находится в слое 0-5 см, за прошедшие годы после аварии не отмечена значительная вертикальная миграция его по профилю почвы.
На перепаханных землях цезий 137 находится в пахотном слое. Хотя уровень загрязнения лугов в Рязанской области не очень высокий, но требует проведения определнных агротехнических мероприятий, направленных на ослабление влияния радионуклидов на сельскохозяйственную продукцию. Пойменная растительность в большей степени накапливает цезий 137, чем суходольная. Так при загрязнении поймы 2,4 Кикм2 в траве было обнаружено Кикг сухой массы, а на суходольной при загрязнении 3,8 Кикм2 в траве содержалось Ки кг. Накопление радионуклидов травянистыми растениями зависит от особенностей строения дернины.
На злаковом лугу с мощной плотной дерниной содержание цезия 137 в фитомассе в 3 4 раза выше, чем на разнотравном с рыхлой маломощной дерниной. Культуры с низким содержанием калия меньше накапливают цезия. Злаковые травы накапливают меньше цезия по сравнению с бобовыми. Растения сравнительно устойчивы к радиоактивному воздействию, но они могут накапливать такое количество радионуклидов, что становятся не пригодными к употреблению в пищу человека и на корм скоту.
Поступление цезия 137 в растения зависит от типа почвы. По степени уменьшения накопления цезия в урожае растения почвы можно расположить в такой последовательности дерново-подзолистые супесчаные, дерново-подзо-листые суглинистые, серая лесная, чернозмы и т.д. Накопление радионуклидов в урожае зависит не только от типа почвы, но и от биологической особенности растений.
Отмечается, что кальциелюбивые растения обычно поглощают больше стронция 90,чем растения бедные кальцием. Больше всего накапливают стронций 90 бобовые культуры, меньше корнеплоды и клубнеплоды, и ещ меньше злаковые. Накопление радионуклидов в растении зависит от содержания в почве элементов питания. Так установлено, что минеральное удобрение, внеснное в дозах N 90, Р 90, увеличивает концентрацию цезия 137 в овощных культурах в 3 4 раза, а аналогичные внесения калия в 2 3 раза снижает его содержание.
Положительный эффект на уменьшение поступления стронция 90 в урожай зернобобовых культур оказывает содержание кальций содержащих веществ. Так например внесение в выщелочный чернозм извести в дозах, эквивалентных гидролитической кислотности, уменьшает поступление стронция 90 в зерновые культуры в 1,5 3,5 раза. Наибольший эффект на снижение поступления стронция 90 в урожай растений достигает внесением полного минерального удобрения на фоне доломита.
На эффективность накопления радионуклидов в урожае растений оказывают влияние органические удобрения и метеорологические условия, а также и время их пребывание в почве. Установлено, что накопление стронция 90, цезия 137 через пять лет после их попадания в почву снижается в 3 4 раза. Таким образом миграция радионуклидов во многом зависит от типа почвы, е механического состава, водно-физических и агрохимических свойств. Так на сорбцию радиоизотопов влияют многие факторы, и одним из основных являются механический и минералогический сосав почвы.
Тяжлыми по механическому составу почвами поглощнные радионуклиды, особенно цезий 137, закрепляются сильнее, чем лгкими. Кроме того эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических условий количества осадков. Накопление вынос радионуклидов сельскохозяйственными растениями во многом зависит от свойства почвы и биологической способности растений. 1.4.