ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В РАСТЕНИЯХ

Основными факторами влияющими на накопление радионуклидов растениями являются:

Ø физико-химическая форма выпадений,

Ø биологические особенности растений,

Ø состав и свойства почв,

Ø тип ландшафта,

Ø климатические условия,

Ø время.

Известно, что около десяти физико-химических характеристик почв определяют поведение радионуклидов в почве и степень их перехода в растения. Различные типы почв имеют сложившиеся сочетания основных свойств почв, однако в пределах одного типа, например дерново-подзолистых почв, диапазон изменения агрохимических свойств, существенно влияющих на накопление Сs-137 и Sг-90 в растительной продукции, может быть весьма значительным.

Определение количественных параметров влияния отдельных свойств почв на поступление радионуклидов в растения является сложной задачей, так как большинство агрохимических показателей тесно связано между собой и степень воздействия каждого отдельного свойства зависит и от влияния всего комплекса. На основе анализа больших выборок экспериментальных данных установлена устойчивая достоверная отрицательная корреляционная зависимость между переходом в растения Сs-137 и содержанием в почвах обменного калия. Для большинства исследуемых культур установлена средняя степень связи между рассматриваемыми признаками.

Значительно труднее установить зависимость перехода радионуклидов в растения из почвы в зависимости от содержания в ней гумуса.

Известна способность гуминовых кислот адсорбировать ионы, а также образовывать прочные сложные комплексы с радионуклидами, что оказывает влияние на сорбцию их в почве и поступление в растения. Повышение содержания гумуса в дерново-подзолистых супесчаных почвах от минимального (1,0-1,5%) до оптимального (2,0-3,0%) сопровождалось снижением в 1,5 раза поступления Сз-137 в многолетние травы.

Слабее всего растения поглощают радионуклиды из черноземов. Отсюда становится понятным, почему при одном и том же уровне загрязнения почв наиболее загрязненными оказываются растения на дерново-подзолистых супесчаных почвах.

Далее загрязненность снижается по мере перехода к дерново-подзолистым суглинистым почвам, серым лесным и сероземам. Наиболее низкий уровень загрязнения растений будет на черноземах.

Одним из факторов, определяющим степень загрязнения растений, является прочность связи радионуклидов в корнеобитаемом слое почв. Прочность фиксации радионуклидов определяется составом почвы и геохимическими особенностями каждого радионуклида.

Гидролитическая кислотность также существенно влияет на накопление радионуклидов, находящихся в форме катионов, особенно Sr и Cs. На кислых почвах, при прочих равных условиях, КН радионуклидов значительно выше, чем на нейтральных и слабощелочных.

Внесение карбонатов Са, Na, К в кислую дерново-подзолистую почву снижает размеры накопления радионуклидов Sr и Cs в урожае.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ¹³⁷Cs В ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУРАХ

Для проведения анализа на содержания ¹³⁷Cs были выбраны следующие зерновые культуры: пшеница, овес и ячмень. Измерения проводились на гамма-бета-спектрометре МКС-АТ 1315.

Двухкристальный сцинтилляционный гамма-бета спектрометр МКС-АТ1315 с защитой на антисовпадениях для одновременного и селективного измерения гамма и бета активностей проб без их радиохимической подготовки

Имеет встроенный в ПЭВМ спектрометрический модуль и аналогово-цифровой преобразователь на 1024 канала. Осуществляет компьютерную обработку спектров с применением метода максимального правдоподобия. Производит автоматический учет плотности пробы и визуализацию набора спектров в реальном масштабе времени.

МКС-АТ1315 применяется для спектрометрического и радиометрического контроля содержания радионуклидов в воде, продуктах питания, сельскохозяйственном сырье, промышленных, строительных и лесоматериалах, объектах окружающей среды (почва, растительность и др.). Имеет следующие характеристики:

Размеры детекторов: сцинтиллятор Nal(TI) - Æ 63 × 63 мм; пластмассовый сцинтиллятор – Æ 128 × 10 мм.

Диапазон энергий: гамма-излучения – 50…3000 кэВ; бета-излучения – 150…3500 кэВ.

Относительное энергетическое разрешение: по -линии 662 кэВ < 8,5 %.

Число каналов: для гамма-спектров – 1024; для бета-спектров – 1024.

Диапазон измерения объемной (удельной) активности без концентрирования пробы: ³⁷Cs – 2…10⁶ Бк/л (Бк/кг); ⁴⁰К– 20…2·10⁴ Бк/л (Бк/кг); ⁹⁰Sr – 20…3·10⁶ Бк/л (Бк/кг).

Отбор пробы зерновых культур был произведен по стандартной методике в Слуцком районе, Минской области 6 июня 2015 года. Подготовка проб к измерениям включала в себя предварительную обработку доставленной в лабораторию продукции для приготовления счетного образца в виде «сырой» пробы для измерения содержания в ней ¹³⁷Cs и, при необходимости, дальнейшая обработка пробы с целью ее концентрирования разными способами (просушка, измельчение). При измерении удельной активности гамма-излучающих радионуклидов использовали сосуд Маринелли емкостью 1,0 литр.

Пробой равномерно заполняли сосуд и с помощью уплотнителя из комплекта поставки утрамбовывали, обеспечивая номинальный объем заполнения измерительного сосуда. Перед измерением предварительно определяли ее массу с помощью весов. Первая проба – пшеница, масса пробы m_пр1 = 0,7690 кг, вторая проба – овес, масса пробы m_пр2 = 0,7565 кг, третья проба – ячмень, m_пр3 = 0,5890 кг. Время набора спектра составило – 5400 с.

Результат измерений наших проб на сцинтилляционном спектрометре показал, что изотоп ¹³⁷Cs не обнаружен. По РДУ-99 содержание Cs-137 в зерновых культурах не должно превышать 90 Бк/кг.

Ниже представлены полученные спектры и результаты анализа (рис.2,3,4).

Первая проба:

Рисунок 2. Гамма-спектр первой пробы (пшеница)

Вторая проба:

Рисунок 3. Гамма-спектр второй пробы (овес)

Третья проба:

Рисунок 4. Гамма-спектр третьей пробы (ячмень)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для выполнения поставленной цели в работе были рассмотрены такие вопросы, как: свойства радиоизотопа ¹³⁷Cs, его характеристика и поведение, а также пути поступления в растения.

Эксперимент по определению удельной активности изотопа ¹³⁷Cs показал, что в отобранных зерновых культурах этот изотоп отсутствует.

ЛИТЕРАТУРА

1. 20 лет после чернобыльской катастрофы: последствия в Республике Беларусь и их преодоление. Национальный доклад //В.Е. Шевчука, В.Л. Гурачевского – Минск: Комитет по проблемам последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС при Совете Министров Республики Беларусь, 2006. –с.

2. Радиоэкологический монитроинг: практическое пособие по спецкурсу для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология» / Н.А. Ковзик; М-во образования РБ; Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины. – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2011

3. В.И.Гутько, Н.В.Ермоленко, О.В.Чистик Методические указания по проведению учебной радиоэкологической практики на базе г. Хойники, Минск МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2007

4. Лисовский, Л.А. Радиационная экология и радиационная безопасность / Л. А. Лисовский. – Мозырь: Белый Ветер, 1997.

5. «Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия и стронция в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ-99)». ГН 10-117-99 –Минск, 1999.