Основы радиационной экологии (стр. 18 )

Содержание радионуклидов в растениях зависит также от их индивидуальной способности избирательно аккумулировать в себе определенные химические элементы. В частности, некоторые пред­ставители растительных сообществ концентрируют радиоактивные вещества. К таким растениям относятся, в первую очередь, мхи и лишайники. (1997) установлено, что накопление ра­дионуклидов этими растениями в значительной степени определя­ется уровнями радиоактивности глобальных атмосферных выпаде­ний. Рисунок 15 четко демонстрирует увеличение концентрации радио­активного цезия в этих растениях на целый порядок во время аварии на Чернобыльской АЭС 1986 года. Поэтому мохово-лишайниковую растительность рекомендуется использовать при проведении дли­тельного радиоэкологического мониторинга окружающей среды.

Искусственные радионуклиды поступают в лишайники и мхи аэральным путем. Другие растения накапливают отдельные радионукли­ды, заимствуя их преимущественно из почвы. В этом отношении инте­ресна работа и (1998) о накоплении радионуклидов дикорастущими лекарственными растениями Оль­ховского болота в зоне влияния Белоярской АЭС, где наблюдается по­вышенная концентрация радионуклидов в почве. Некоторые виды ле­карственных растений названного урочища (крапива двудомная, чере­да трехраздельная) накапливают значительные количества радиоизо­топов стронция и цезия, тогда как другие травы, растущие рядом, этой способностью не обладают. Причем, если крапива накапли­вает оба радионуклида, то череда – преимущественно цезий.

Рис. 15. Динамика содержания 137Cs в надпочвенном мохово-лишайни­ковом
покрове (нижнее) и в почве (верхнее). На графике четко выделяется
Чернобыльский пик (, 1997)

Таблица 45 – Содержание радионуклидов в надземной массе лекарственных растений, Бк/кг (Караваева, Молчанова, 1998)

Виды растений	90Sr	137Cs
1	2	1	2
Иван-чай узколистный	24	9	–	16
Крапива двудомная	580	15	2043	12
Таволга вязолистная	62	65	247	93
Горец змеиный	61	15	678	40

Примечание. 1 – зона Белоярской АЭС, 2 – контрольный участок.

Как и в организме животных, распределение радионуклидов в разных частях растений неодинаково. Так большая часть искусственных радиоизотопов концентрируется в вегетативных частях рас­тений и корнях, а меньшая – в семенах (табл. 46).

Таблица 46 – Содержание искусственных радионуклидов в культурных
сельскохозяйственных растениях (в % на единицу массы,
по , , 1989)

Части растений	Радионуклиды
90Sr	137Cs	114Ce	106Ru
Пшеница: семена	4,26	4,8	0,2	0,1
вегетативные части	90,03	78,2	3,0	4,2
корни	5,71	17,0	96,8	95,7
Горох: семена	1,45	21,4	2,4	–
вегетативные части	73,95	52,8	6,8	–
корни	24,6	25,8	90,8	–

В древесине деревьев обычно накапливается меньше радио­нуклидов, чем в листьях или хвое. Коэффициент концентрации ра­диоизотопов в разных частях дерева зависит также от его вида (см. табл. 47).

Таблица 47 – Коэффициенты концентрации 137Cs в различных частях деревьев
(Рябов и др., 1997)

Структурные части дерева	Коэффициенты концентрации
сосна	дуб	береза
Кора	16,5	26,0	17,5
Камбий	50,0	6,2	16,0
Древесина	4,5	1,3	4,6
Ветки	13,0	9,8	20,0
Листья (хвоя)	86,0	32,0	68,0

Коэффициенты концентрации радиоизотопов у молодых дере­вьев выше, чем у старых, поскольку у последних обменные процес­сы замедленны. Коэффициенты накопления цезия-137 у разных ягод различаются в 2-3 раза (см. табл. 48).

Таблица 48 – Коэффициенты накопления 137Cs ягодами
(по Рябову и др., 2001)

Виды ягод	Коэффициенты накопления
Брусника	10
Клюква	13
Черника	7
Земляника	4
Малина	3

4.1.1. Радионуклиды в искусственных
агробиогеоценозах

Решение основных экологических вопросов в случаях загрязнений местности в чрезвычайных ситуациях связано в основном с искусственными агробиогеоценозами.

Радиоактивные частицы, находящиеся в нижних слоях атмосферы (в тропосфере), осаждаются на растительный и почвенный покров в течение нескольких часов, а стратосферного происхождения – в течение длительного периода – десятки лет (примерно 10% от общего количества ежегодно после выброса в стратосферу). Они выпадают в результате вымывания атмосферными осадками («мокрое выпадение») или в виде сухих частиц за счет гравитационных сил, вертикального движения воздушных масс и турбулентной диффузии («сухое» отложение). Максимальное выпадение наблюдается в весенне-летний период (около 60% годового отложения), менее интенсивное выпадение – в осенне-зимний период. Известно, что основное количество долгоживущих радионуклидов стронция и цезия попало в атмосферу до заключения в 1963 году Московского договора о запрещении испытания ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой.

Миграция радиоактивных частиц, выпавших на поверхность земли, происходит по биологическим цепочкам, начиная от внекорневого
поступления их в растительный биоценоз по определенным закономерностям.

Радиоактивные вещества, попадающие на вегетирующие посевы, задерживаются на растениях, оседают на поверхности почвы. Первичное удерживание зависит от плотности растительного покрова, морфологии растений, размеров и агрегатного состояния радиоактивных веществ, метеорологических условий в момент выпадения радиоактивных осадков.

По мере увеличения запаса растительной массы на единицу площади повышается степень удерживания радионуклидов.

Таблица 49 – Первичное удерживание радионуклидов,
% от нанесенного количества

Фаза развития	Масса растений на 1 м2, кг	90Sr	137Cs
Кущение	0,1	24	16
Выход в трубку	0,3	28	24
Цветение	0,6	52	48
Молочная спелость	0,8	48	62
Восковая	0,9	50	62

Первичное удержание водорастворимых форм РВ в 4-7 раз выше, чем нерастворимых. С увеличением размера частиц уменьшается их удерживание растениями. Различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой способностью удерживания РВ.

Таблица 50 – Величина первичного удерживания РВ
сельскохозяйственными культурами, %

Культура	Водорастворимые формы	Нерастворимые формы
Пшеница яровая	71	13
Ячмень яровой	51	19
Овес	51	12
Просо	51	10
Горох	74	31
Гречиха	39	–
Картофель	25	–

У некоторых растений хозяйственно ценные части урожая достаточно надежно защищены от загрязнения – зерно бобовых культур, просо, риса, ячменя, овса, початки кукурузы, клубни картофеля, корнеплоды.

Неодинаковая способность растений к первоначальному удержанию РВ обуславливает большие различия в уровнях загрязнения урожая.

Наиболее высоким содержанием 90Sr на единицу массы отличаются вегетативные органы растений (десятки и сотни раз выше, чем в зерне, клубнях и корнеплодах), в зерне гречихи наблюдается максимальная концентрация, минимальная – в зерне гороха.

Выпадение 90Sr и 137Cs наиболее опасно для овощных культур, причем радиоцезий включается в метаболизм растений.

При выпадении РВ на луговую и пастбищную растительность значительная их часть задерживается в нижней части растений и в верхнем слое прикорневой дернины, откуда поступают в растения через основание стебля и поверхностные корни, также образуют «дернинный резервуар».

РВ, попадающие в почву, частично вымываются и загрязняют грунтовые воды, но почва довольно прочно удерживает их и обеспечивает очень длительное их нахождение в почвенном горизонте и поступление в сельскохозяйственную продукцию за счет почвенного поглощающего комплекса (ППК).

Гранулометрический состав почвы влияет на закрепление РВ в почве следующим образом:

– тяжелые почвы сильнее закрепляют поглощенные радионуклиды, чем легкие;

– радионуклид 137Cs поглощается и удерживается почвой в большей степени, чем 90Sr.

Минералогический состав почвы также оказывает существенное влияние на эти процессы. Наибольшей поглотительной способностью обладают минералы монтмориллонитовой группы и группы гидрослюд, наименьшей – каолинитовой группы. Поглощенный 137Cs в отличие от 90Sr прочнее сорбируется минералами.

Механизм усвоения радионуклидов корнями растений сходен с поглощением основных питательных веществ – макро - и микроэлементов. Определенное сходство наблюдается в поглощении растениями и передвижении по ним 90Sr и 137Cs и их химических аналогов – кальция и калия. В наибольших количествах поглощается растениями 137Cs, значительно меньше – 90Sr, еще в меньших количествах – 60Co, 106Ru, 144Ce, 147Pm (концентрируются преимущественно в корневой системе). Радионуклиды, поступившие в надземную часть растений зерновых культур, в основном концентрируются в соломе (листья и стебли), меньше – в мякине (колосья, метелки без зерна). С возрастом растений в их надземных органах увеличивается абсолютное количество радионуклидов и снижается содержание на единицу массы сухого вещества.

После накопления радиоактивных веществ растениями начи­нает работать следующее звено перемещения радионуклидов, а именно миграция их в организм животных и человека (рис. 16). Дикие и до­машние животные, потребляя загрязненную растительную пищу, накапливают радионуклиды, которые тут же начинают разрушать их организм изнутри. Не все дикие животные одинаково накаплива­ют радиоактивные цезий и стронций. Меньше всего их концентри­руют животные, питающиеся листьями кустарников. К таковым от­носится, например, лось. В мясе этого животного в 10-12 раз мень­ше радиоцезия, чем в мясе кабана, промышляющего в лесной под­стилке.

Рис. 16. Схема движения радионуклидов по пищевым цепочкам

Очень важно уметь грамотно наладить сельскохозяйственное производство на загрязненных радионуклидами землях. Все мероприятия должны быть направлены на защиту населения и животных, т. к. радиорезистентность растений на порядок или два порядка выше по сравнению с млекопитающими (табл. 51, 52).

Радиочувствительность бактерий и простейших составляет Гр, а бактерий Micrococcus radiodurens, обитающих в каналах ядерных реакторов, – до 106 Гр.

Радиочувствительность сельскохозяйственных культур определяется по снижению урожайности на 50% при облучении от всходов до цветения, данные представлены в таблице 52.

Таблица 51 – Летальные дозы облучения биологических объектов, Гр

Вид	ЛД50/30	ЛД100/30
Морская свинка	1,5-3,0	4,0-6,0
Мышь	4,6-7,5	7,0
Крыса	5,0-7,0	10,0
Овца	1,5-4,0	5,5-7,5
Ягнята до 3 мес.	1,5-3,0	6,0
Крупный рогатый скот	1,6-5,5	6,5
Телята до 5 мес.	2,0-5,5	8,0
Свинья	2,5-3,0	4,5
Поросята до 2 мес.	2,5-6,0	–
Лошадь	3,5-4,0	5,0-6,5
Осел	2,1-5,5	7,5
Коза	2,5	–
Верблюд	2,5-4,0	4,0-6,0
Собака	2,0-3,5	4,0-5,0
Кошка	5,0-7,5	8,0
Щенки до3 мес.	4,5-7,0	8,0-10,5
Человек	2,5-5,5	4,0-6,0
Обезьяна	2,5-6,0	8,0
Летучая мышь	5,0-8,0	9,5
Хомяк	5,5-8,0	-
Полевка	6,0-9,0	9,0-10,0
Суслик	6,0-9,5	9,0-11,5
Сурок	8,0-10,0	11,0-12,0
Кролик	10,0-13,0	14,0
Монгольская песчанка	-	15,0-18,0
Птицы, рыбы	8,0-20,0	-
Насекомые	10,0-100,0	-
Змеи	80,0-200,0	-
Растения	10-1500

Таблица 52 – Радиочувствительность основных сельскохозяйственных культур