2

РЕФЕРАТ

курсовой работы

«АККУМУЛИРОВАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ РАСТЕНИЯМИ ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ»

ОБЪЕМ РАБОТЫ: общий объем работы составляет 30 печатных страниц, содержит 4 таблицы, список использованных источников составляет 11 наименований.

Работа состоит из введения, теоретических частей, заключения, списка использованных источников.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: АККУМУЛИРОВАНИЕ, РАДИОНУКЛИДЫ, ФИТОЦЕНОЗЫ, ИЗЛУЧЕНИЕ, РАСТИТЕЛЬНОСТЬ.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: растительные сообщества как аккумуляторы радионуклидов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение аккумулирования растительностью радионуклидов в зонах радиоактивного загрязнения.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исходными данными для выполнения исследований явилась специальная научная литература, всемирная сеть Интернет.

РЕЗУЛЬТАТЫ: изучены особенности аккумулирования радионуклидов растительными сообществами в зонах радиоактивного загрязнения.

АКТУАЛЬНОСТЬ выбранной темы курсовой работы обусловлена тем, что в настоящее время важнейшая проблема сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы радиоактивными элементами - максимально возможное снижение поступления этих веществ в растениеводческую продукцию и предотвращение накопление их в организмах сельскохозяйственных животных..

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ 4
• ГЛАВА 1 НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ 6
• • 1.1 Источники радиоактивного загрязнения 6
  • 1.2 Особенности аккумуляции радионуклидов растительностью 8
  • 1.3 Накопление радионуклидов в почвах и растениях 11
  • 1.4 Пути миграции радионуклидов в окружающей среде 15
• Глава 2 Особенности аккумуляции радионуклидов различными фитоценозами 18
• • 2.1 Аккумуляция радионуклидов растениями лесных фитоценозов 18
  • 2.2 Особенности накопления радионуклидов растениями живого 22
  • напочвенного покрова в дубравах 22
  • 2.3 Миграция радионуклидов в сеяные луговые травы 25
  • 2.4 Влияние внешнего облучения и поглощенных радионуклидов 33
  • на жизнедеятельность растений 33
• Заключение 2
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛитературЫ 5

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время и в перспективе особо остро встаёт проблема эколо-гической безопасности окружающей среды, экологически безопасного природопользования при возрастающих антропогенных нагрузках.

Загрязнение системы “почва - растения - вода” различными химическими веществами, а главным образом твердыми, жидкими и газообразными отходами промышленности, продуктами топлива и т.д. приводит к изменению химического состава почв.

Техногенные выбросы радионуклидов в природную среду в ряде районов земного шара значительно превышают природные нормы.

До недавнего времени в качестве важнейших загрязняющих веществ рассматривались, главным образом, пыль, угарный и углекислый газы, оксиды серы и азота, углеводороды. Радионуклиды рассматривались в меньшей степени. В настоящее время интерес к загрязнению радиоактивными веществами вырос, в связи с факторами появления острых токсичных эффектов, вызванных загрязнением стронцием и цезием.

Чернобыльская катастрофа повлияла на экологическую ситуацию во многих агроэкосистемах Беларуси радиоактивное загрязнение охватило значительные площади: 411 тыс. га (плот-ность загрязнения по 137Cs 5--15 К.и/км2). 216 тыс. га (15-- 40 Ки/км²) 28,3 тыс. га (40--80 Ки/км2), 4,4 тыс. га (80 Ки/км2). Долевое участие лугов и пастбищ в этой градации -- соответ-ственно 156,2; 87,8; 12,1; 2,0 тыс. га. Радионуклиды по цепочке “почва - растение - животное” попадают в организм человека, накапливаются и оказывают не благоприятное воздействие на здоровье человека.

Важнейшая проблема сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы радиоактивными элементами - максимально возможное снижение поступления этих веществ в растениеводческую продукцию и предотвращение накопление их в организмах сельскохозяйственных животных. Решение этой задачи связано с комплексом мероприятий, которые необходимо проводить в сельском хозяйстве. Основание для проведения данных мероприятий является увеличение заболеваемости и смертности, врожденных уродств и населения, проживающего на загрязнённых территориях.[ 1]

ГЛАВА 1 НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ

1.1 Источники радиоактивного загрязнения

Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды. Радиоактивное излучение определяется естественным радиационным фоном и искусственным. Естественный радиационный фон - представляет собой ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, действующих на человека на поверхности земли. Космические лучи представляют собой поток частиц (протонов, альфа-частиц, тяжёлых ядер) и жёсткого гамма-излучения (это так называемое первичное космическое излучение). При взаимодействии его с атомами и молекулами атмосферы возникает вторичное космическое излучение, состоящее из мезонов и электронов.

Естественные радиоактивные элементы условно можно разделить на три группы:

изотопы радиоактивных семейств урана, тория и актиноурана;

не связанные с первой группой радиоактивные элементы - калий - 40, кальций - 48, рубидий - 87 и др.;

радиоактивные изотопы, возникающие под действием космического излучения - углерод - 14 и тритии.

Технически изменённый радиационный фон представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевших определённые изменения в результате деятельности человека. Например, поступление радионуклидов в биосферу вместе с извлечёнными на поверхность земли из недр полезными ископаемыми (главным образом минеральными удобрениями), в результате сгорания органического топлива, излучения в помещениях, построенных из материалов, содержащих естественные радионуклиды, а также облучения за счёт полётов на современных самолётах.

Излучение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными радионуклидами, представляет собой искусственный радиационный фон (аварии на АЭС, отходы предприятий ядерной энергетики, использование искусственных ионизирующих излучений в медицине, народном хозяйстве).

Радиоактивное загрязнение природных средств в настоящее время обусловлено следующими источниками:

глобально распределёнными долгоживущими радиоактивными изотопами - продуктами испытаний ядерного оружия, проводивших в атмосфере и под землёй;

выбросом радиоактивных веществ из 4-го блока Чернобыльской АЭС в апреле - мае 1986 года;

плановыми и аварийными выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности;

выбросами в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;

привнесенной радиоактивностью (твёрдые радиоактивные отходы и радиоактивные источники).

Атомная энергетика вносит весьма незначительный вклад в изменение радиационного фона окружающей среды при нормальной работе ядерных установок. АЭС является лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергается вторичной обработке. Заканчивается процесс, как правило, захоронением радиоактивных отходов. [2]

Но в результате аварий на АЭС в окружающую среду могут попасть большое количество радионуклидов. Возможны аварии с локальными загрязнения только технологических помещений. Также случаются аварии, которые сопровождаются выбросом в окружающие среду радиоактивных веществ в количествах, превышающие установленные пределы. Большую опасность при этом имеют выбросы в атмосферу. Аварийный выброс в водную среду, по мнению специалистов, менее вероятное событие и будет характеризоваться более низкими уровнями воздействия.

Также большое значение как источника радиации имеют ядерные взрывы. При испытаниях ядерного оружия в атмосфере часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в нижнем слое атмосферы, подхватывается ветром и переносится на большие расстояния. Находясь в воздухе около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако, большая часть радиоактивного материала выбрасывается в атмосферу (на высоту 10-15 км), где он остаётся многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

В настоящее время большой вклад в дозу получаемую человеком вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Также проблемы могут возникать при не правильной транспортировке радиоактивных отходов на комбинат по переработке этих отходов, хранении жидких и твёрдых радиоактивных отходов.

Таким образом, из всего выше сказанного можно сделать вывод, что в изменении радиационного фона окружающей среды большой вклад вносят АЭС, ядерные взрывы и радиоактивные отходы.

1.2 Особенности аккумуляции радионуклидов растительностью

Между плотностью загрязнения почв радионуклидами природно-растительных комплексов и удельной радиоактивностью растений существует прямая зависимость. Например, растения в 1990 г. имели следующую удель-ную радиоактивность: хвоя сосны--1,8-10^-7 Ки/кг, черника -- 1,2- К)^-7, мох Шребера-- 1,1-КН Ки/кг, ХЮ 6 и 2,9-10^-6 Ки/кг соответственно. Плотность загрязнения почвы радионуклидами гамма-спектра на этих пробах была равна 7,0 и 19,9 Ки/км².

На луговых пробных площадях, как и в лесных фитоценозах, аналогичная закономерность соблюдалась только в идентичных типах луга, характеризующихся сходными свойствами почв. Так, пойма р. Сож щучка дер-нистая имела удельную радиоактивность 4,3-10^-8 Ки/кг, осока пузырчатая--1,4-10^-7, клевер луговой -- 5,5-Ю^-8 Ки/кг. Пока-затели удельной радиоактивности аналогичных растений на ПП 20 (Ветковский район, пойма р. Беседь) были значительно. Плотность загрязне-ния почв радионуклидами на этих пробных площадях была равна соответственно 4,2 и 17,1 Ки/км².

Растения живого напочвенного покрова аккумулировали эти радионуклиды по-разному: по аккумуляции стронция-90 выде-ляется овсяница овечья (в 10 раз интенсивнее цезия-137), а так-же лишайник олений мох (в 6 раз). В растениях в больших количествах обнаружены изотопы церия, празеодима и рутения, хотя они и не относятся к биогенным элементам. Их накопление соизмеримо с аккумуляцией стронция-90 и цезия-137. По акку-муляции изотопов плутония в растениях лесных фитоценозов, особенно сосняков, выделяется живой напочвенный покров, ко-торый концентрирует эти радионуклиды на 1--2 порядка боль-ше, чем сосна. Н^ луговых пробах подавляющее количество видов концентрирует цезий-137, в меньшей степени -- изотопы стронция-90.

По изотопному составу радионуклидов, содержащихся в при-родно-растительных комплексах, можно проследить динамику общего содержания гамма-излучаюших радионуклидов в расте-ниях. С момента аварии удельная радиоактивность раститель-ности непрерывно падала.

Значительные колебания удельной радиоактивности отмечаются в самой близ-кой к аварийному реактору точке д. Масаны. Это связано с распадом короткоживущих изотопов -- церия, празеодима и рутения, а также цезия-134.

В настоящее время радиоактивность почв и растений опре-деляется в основном радиоизотопами цезия, стронция и плу-тония.

Следует подчеркнуть, что с течением времени в почвах уменьшается подвижность цезия-137, а стронция-90 возрастает. Это от-ражается на поступлении данных радионуклидов в растения. Очевидно, что поступление цезия-137 в растения за 5 лет сокра-тилось в 5--10 раз, а стронция-90 возросло в такой же степени. Это обстоятельство следует учитывать при использовании рас-тительных ресурсов в зонах радиоактивного загрязнения.

Для практики лесного хозяйства очень важны сведения о за-кономерностях распределения радионуклидов по органам расте-ний. Установлено, что радионуклиды больше всего скапливаются в хвоё (листьях), затем в коре, ветвях, меньше всего их в Дре-весине.

Следует задуматься над тем, что при использовании «чи-стой» древесины мы получаем большую массу отходов с высо-кой радиоактивностью, которые неизвестно куда девать -- то ли сжигать, то ли подвергать захоронению. Однако отходы -- цен-ное сырье, его нельзя терять, это неэкономично. Мы рекомен-дуем воздерживаться от эксплуатации таких насаждений в ближайшие 30--60 лет до понижения радиоактивности органов древесных пород до приемлемого уровня за счет естественного распада радионуклидов. [5]

В лесных фитоценозах картина несколько иная. Из напочвен-ного покрова в почву возвращается примерно 50% радионук-лидов, а из древесного яруса за счет опада хвои, веток, шишек, коры в почву поступает около 5% радиоизотопов, или 0,1 Ки/км². Общее поступление (возврат) радионуклидов в почву составляет (с учетом живого напочвенного покрова) 0,46 Ки/км².

Таким образом, живой напочвенный покров, особенно травянистые растения, принимает более активное участие в круго-вороте радионуклидов в природно-растительных комплексах. В результате изучения круговорота радионуклидов в природно-растительных комплексах можно составить схему распреде-ления радионуклидов между компонентами биогеоценоза. Наибольшей удельной радиоактивностью обладает нижний ярус фитоценоза (мхи, лишайники, грибы), затем идут травянистые виды, кустарнички, подлесок и подрост. Наименьшая удельная радиоактивность характерна для древесного-- верхнего -- яру-са фитоценоза. Это связано с особенностями биологии и строе-ния растений. В большем количестве радионуклиды накапли-ваются в тех органах и тканях растений, в которых происходит интенсивный обмен веществ и относительно высокий процент белка. В одревесневевших органах и тканях, играющих проводя-щую роль, радионуклиды накапливаются в меньших количе-ствах. В связи с этим сильнейшими биоконцентратами радио-нуклидов являются шляпочные грибы.

1.3 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, её 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 тяжёлыми по гранулометрическому составу почвами поглощённые радионуклиды, особенно цезий - 137, закрепляются сильнее, чем лёгкими 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, ведёт 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 дождём 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 зернобобовыми культурами, чем злаковыми.

Поступление стронция - 90 и цезия - 137 в травистой на лугах и пастбищах определяется характером распределения в почвенном профиле.

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.

Пойменная растительность в большей степени накапливает цезий - 137, чем суходольная. Так при загрязнении поймы 2,4 Ки/км² в траве было обнаружено Ки/кг сухой массы, а на суходольной при загрязнении 3,8 Ки/км² 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-подзолистые суглинистые, серая лесная, чернозёмы 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 ещё меньше злаковые.

Накопление радионуклидов в растении зависит от содержания в почве элементов питания.

Таким образом, миграция радионуклидов во многом зависит от типа почвы, её механического состава, водно-физических и агрохимических свойств. Так на сорбцию радиоизотопов влияют многие факторы, и одним из основных являются механический и минералогический состав почвы. Тяжёлыми по механическому составу почвами поглощённые радионуклиды, особенно цезий - 137, закрепляются сильнее, чем лёгкими. Кроме того эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических условий (количества осадков). [5]

1.4 Пути миграции радионуклидов в окружающей среде

Радиоактивные вещества попадающие в атмосферу, в конечном счёте концентрируются в почве. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на земную поверхность поступления радионуклидов в растения из почвы становится основным путём попадания их в пищу человека и корм животным. При аварийных ситуациях, как показала авария на Чернобыльской АЭС, уже на второй год после выпадений основной путь попадания радиоактивных веществ в пищевые цепи - поступление радионуклидов из почвы в растения.

Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут из неё частично вымываться и попадать в грунтовые воды. Однако почва довольно прочно удерживает попадающие в неё радиоактивные вещества. Поглощение радионуклидов обуславливает очень длительное (в течение десятилетий) их нахождение в почвенном покрове и непрекращающееся поступления в сельскохозяйственную продукцию. Почва как основной компонент агроценоза оказывает определяющее влияние на интенсивность включения радиоактивных веществ в кормовые и пищевые цепи.

Поглощение почвами радионуклидов препятствует их передвижению по профилю почв, проникновению в грунтовые воды и в конечном счёте определят их аккумуляцию в верхних почвенных горизонтах.

Механизм усвоения радионуклидов корнями растений сходен с поглощением основных питательных веществ - макро и микроэлементов. Определённое сходство наблюдается в поглощении растениями и передвижения по ним стронция - 90 и цезия - 137 и их химических аналогов - кальция и калия поэтому содержание данных радионуклидов в биологических объектах иногда выражают по отношению к их химическим аналогам, в так называемых стронциевых и цезиевых единицах.

Радионуклиды Ru - 106, Ce - 144, Co - 60 концентрируются преимущественно в корневой системе и в незначительных количествах передвигаются в назёмные органы растений. В отличие от них стронций - 90 и цезий - 137 в относительно больших количествах накапливаются в наземной части растений.

Радионуклиды, поступившие в подземную часть растений, в основном концентрируются в соломе (листья и стебли), меньше - в мягкие (колосья, метёлки без зерна. Некоторые исключения из этой из этой закономерности составляет цезий, относительное содержание которого в семенах может достигать 10 % и выше общего количества его в надземной части. Цезий интенсивно передвигается по растению и относительно в больших количествах накапливается в молодых органах, чем очевидно вызвана повышенная концентрация его в зерне.

В общем накопление радионуклидов и их содержание на единицу массы сухого вещества в процессе роста растений наблюдается такая же закономерность, как и для биологически важных элементов: с возрастом растений в их надземных органах увеличивается абсолютное количество радионуклидов и снижается содержание на единицу массы сухого вещества. По мере увеличения урожая, как правило, уменьшается содержание радионуклидов на единицу массы.

Из кислых почв радионуклиды поступают в растения в значительно больших количествах, чем из почв слабокислых, нейтральных и слабо щелочных. В кислых почвах повышается подвижность стронция - 90 и цезия - 137 снижается прочность их растениями. Внесение карбонатов кальция и калия или натрия в кислую дерново-подзолистую почву в количествах, эквивалентных гидролической кислотности, снижает размеры накопления долгоживущих радионуклидов стронция и цезия в урожае.

Существует тесная обратная зависимость накопления стронция - 90 в растениях от содержания в почве обменного кальция (поступление стронция уменьшается с увеличением содержания обменного кальция в почве).

Следовательно, зависимость поступления стронция - 90 и цезия -137 из почвы в растения довольно сложная, и не всегда её можно установить по какому-либо одному из свойств, в разных почвах необходимо учитывать комплекс показателей.

Пути миграции радионуклидов в организм человека различны. Значительная их доля поступает в организм человека по пищевой цепи: почва - растения - сельскохозяйственные животные - продукция животноводства - человек. В принципе радионуклиды могут поступать в организм животных через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и поверхность кожи. Если в период

радиоактивных выпадений крупных рогатый скот находится на пастбище, то поступление радионуклидов может составить (в относительных единицах): через пищеварительный канал 1000, органы дыхания 1, кожу 0,0001. Следовательно, в условиях радиоактивных выпадений основное внимание должно быть обращено на максимально возможное снижение поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных через желудочно-кишечный тракт.

Так как радионуклиды поступая в организм животных и человека могут накапливаться и оказывая неблагоприятное воздействие на здоровье и генофонд человека необходимо проводить мероприятия, снижающие поступление радионуклидов в сельскохозяйственные растения, снижение накопления радиоактивных веществ в организмах сельскохозяйственных животных. [1]

Глава 2 Особенности аккумуляции радионуклидов различными фитоценозами

2.1 Аккумуляция радионуклидов растениями лесных фитоценозов

Особенности поведения радиоактивных элементов в почве и растениях приводят к так называемой биогенной сепарации, которая проявляется в различном изотопном составе загрязнен-ной почвы и произрастающих на ней растений. Распределение радионуклидов по их органам строго спе-цифично и зависит от подвижности данного элемента в расте-нии, его доступности, биологических особенностей растения и т. д.

Вопрос о поступлении и распределении в растениях (осо-бенно древесных) различных радиоизотопов изучен недоста-точно, что объясняется отчасти трудностями определения радио-нуклидов в растениях вследствие незначительного их содержания. А между тем изучение поведения различных радиоактивных веществ, особенно долгоживущих, имеет немаловажное значе-ние для лесного хозяйства, так как дает возможность оценить радиобиологические эффекты, связанные с их транспортом в системе почва--растение, и получить прогнозные данные для разработки лесохозяйственных мероприятий на загрязненных радионуклидами территориях (создание лесных культур, заго-товка хвойно-витаминной муки, селекция древесных растений и т. д.).

Из выпавших в результате аварии на ЧАЭС радионуклидов наибольший интерес для лесного хозяйства представляют ⁹⁰Sr и ⁴⁷Cs, которые при соответствующих условиях могут активно включаться в древесную растительность корневым путем, в зна-чительной мере влиять на ее жизнедеятельность и определять степень использования. Большинство других радиоактивных изо-топов (¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Ce и. др.) усваивается корневыми систе-мами в небольших количествах и с точки зрения загрязнения растительной продукции несущественно. Поэтому необходимо было оценить роль основных лесообразующих дре-весных растений в вертикальной миграции радионуклидов по содержанию радиоактивных веществ в различных органах рас-тений и почве в зависимости от уровня ее загрязнения, устано-вить вклад основных продуктов распада в корневое питание опытных растений. Принималось во внимание, что динамика накопления изучаемых элементов отражает потребность расте-ний в них.

Результаты исследования показали, что из важнейших дол-гоживущих продуктов деления через корневые системы в надзем-ную часть древесных растении в наибольших количествах по-ступали ^l37Cs и ¹³⁴Cs. Они вносили основной вклад в удельную радиоактивность растений (в зависимости от их вида и плот-ности загрязнения почвы) -- от 25 до 80% общей концентрации изучаемых элементов. Поглощение цезия-134 и - 137 надземными органами растений шло примерно одинаково (1 : 1). Некоторое несоблюдение этой закономерности при поступлении ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs в хвою второго и третьего года жизни объясняется, по нашему мнению, частичным поверхностным ее загрязнением. Наблюдается и определенная видовая специфичность в по-глощении цезия-134 и цезия-137 из почвы. Максимальная акку-муляция этого элемента отмечена в листьях березы, несколько меньшая -- у дуба. Близкие концентрации цезия обнаружены в фотосинтезирующих органах осины, ольхи, хвое сосны первого года жизни. Относительно высокое содержание цезия-137 и це-зия-134 (по сравнению с почвой) наблюдается в хвое сосны обыкновенной второго года жизни.

Поглощение радионуклидов растениями определяется еще и сорбционными процессами в почве. Так, при поступлении из водного раствора в наибольших количествах поглощается ¹³⁷Cs, в меньшей степени -- ⁹⁰Sr, тогда как при поступлении из почвы коэффициент накопления ¹³⁷Cs намного меньше, чем ⁹⁰Sr.

При исследовании поступления ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в древесные рас-тения из почв в Гомельской и Могилевской областях, загрязнен-ных радионуклидами, такой закономерности не выявлено. Нао-борот, в значительно больших количествах в надземную часть древесных растений поступает из почвы ¹³⁷Cs. Повышенная миграция ¹³⁷Cs отмечалась и другими исследователями. Так, известно, что ¹³⁷Cs из дерново-подзо-листых торфяных, супесчаных и песчаных почв Белорусского Полесья поступает в травянистые растения интенсивнее, чем ⁹⁰Sr. На исследованных почвах наблюдается большее (в среднем в 10 раз) по сравнению с ⁹⁰Sr поступление ^I37Cs в растения, о чем свидетельствует увеличение отношения ¹³⁷Cs : ⁹⁰Sr (до 16 раз). Считается, что основной причиной значительного по-ступления ¹³⁷Cs в растительность данного региона является ма-лая фиксирующая способность почв по отношению к этому радионуклиду, что обусловлено особенностями их минералоги-ческого состава (невысоким содержанием илистых фракций, почти полным отсутствием глинистых минералов и высокой их гидроморфностью). Показано, что растениям доступен не только ¹³⁷Cs, находящийся в обменной форме, но и радионуклид в необ-менной форме.

Сравнительное перемещение радионуклидов в системе поч-ва--растение удобно оценивать с помощью коэффициентов накопления (отношение концентрации элемента в растении к содержанию этого элемента в почве). При расчете коэффициен-тов нами использовались данные о концентрации радионукли-дов в верхнем (0--5 см) слое почвы и листьях, где находится значительное количество исследуемых радионуклидов.

Обнаружены существенные различия в содержании радио-активных веществ, обусловленные неодинаковой избирательной поглотительной способностью древесных растений (табл. 1). Наиболее высокие коэффициенты накопления (КН) характер-ны для поступления цезия в березу (2,8--3,8). Коэффициенты накопления для дуба и осины достаточно близки (1,39--1,56 и 1,42--1,44 соответственно). Мало различаются по этому пока-зателю и ольха с сосной. Наиболее высокий уровень потребле-ния стронция у дуба: коэффициент накопления равен 0,79. Близки к нему осина и ольха. Минимальная аккумуляция этого элемента отмечена у сосны (КН = 0,45). Береза по этому пока-зателю занимает промежуточное положение (КН = 0,50). Потребление других радиоактивных элементов (церия, плутония, рутения, празеодима) также неодинаково.

Таблица 1 Коэффициенты накопления радионуклидов из почвы различными из древесными породами

Таблица 2. Содержание элементов питания в различных древесных растениях, %

Проведено сравнение поступления в исследуемые дре-весные растения изотопов стронция и цезия и их аналогов -- калия и кальция, так как известно, что поведение стронция-90 в системе почва--растение сходно с миграцией кальция -- его основного неизотопного но-сителя, а цезия-134 и -137 -- с калием. Установленные кафедрой почвоведения МГУ закономерности в содержании калия и каль-ция в листьях исследуемых нами древесных пород в основном справедливы и для радиоактивных изотопов стронция-90 и це-зия-134 и -137 (табл. 2). Больше всего калия, кальция и ра-дионуклидов стронция и цезия поглощают и накапливают лист-венные древесные растения. Различия в поступлении и содер-жании радиоактивных изотопов цезия и стронция, обусловлен-ные биологическими особенностями древесных пород, сходны с усвоением растениями их химических аналогов -- кальция и калия. Сопоставление данных табл. 3.3 и 3.4 показывает, что береза, осина и дуб накапливают в своих фотосинтезирующих органах радиоактивный изотоп цезия (как неизотопный калий) в количествах, превышающих их содержание в почве. Накоп-ление радиоактивного стронция из почв идет слабее, чем накоп-ление кальция, но видовая специфичность в основном сохра-няется. [5]

2.2 Особенности накопления радионуклидов растениями живого

напочвенного покрова в дубравах

Дубравы по степени загрязнения они сильно отличаются друг от друга. Так, экспозиционная доза излучения па уровне почвы в 1986 г. была 13 -- 710 мкР/ч, за-грязненность почвы -- 185,2 и 112,4. Экспозиционная доза излучения в 1987 г. снизилась в 5--7 раз, активность почвы -- в 8--14 раз. В последующие годы отмечено дальнейшее сниже-ние обоих показателей. В 1993 г. экспозиционная доза излучения снизилась до 46--ПО мкР/ч, активность почвы--до 1.7-- 7,2 Ки/км².

В напочвенном покрове дубрав широко распространены ор-ляк обыкновенный, плауны, мхи и представители следующих семейств: лютиковых, розоцветных, гречишных, гераниевых, зон-тичных, брусничных, первоцветных, норичнико-вых, сложноцветных, мареновых, ситниковых, лилейных, злако-вых. Для исследования были взяты орляк обыкновенный, плаун булавовидный, герань кроваво-красная, буквица лекарственная, ожика волосистая, ландыш майский, купена лекарственная, вейник наземный, овсяница овечья.

Растения живого напочвенного покрова, произрастающие в дубравах, обладали в 1987 г. несколько меньшей общей г -активностью, чем в 1986 г., но разница у растений-эдификаторов и ястребинки зонтичной составила 50%, у остальных различия достигали 10--100 раз. По данным 1987 г., КНР снизились почти у всех видов. Максимальные значения зафиксированы в мае у марьянника дубравного, минимальные -- у ландыша майского, буквицы лекарственной, купены лекарственной. К 1990 г. общая активность травянистой и полукустарничковой растительности была равна (Ки/кг): у орляка 3-10^-7, мха Шребера -- 8,5 -10^-7, черники -- 1,4-10^-7, марьянника лугового -- 9,8-10 8, майника двулистного--1,8-10 6, овсяницы овечьей -- 5,5-10. В 1988 г. у растений живого напочвенного покрова колебались в следующих пределах: у орляка обыкновен-ного от 0,74 до 1,24, у марьянника дубравного от 0,24 до 2,71, у герани кроваво-красной от 0,02 до 0,82, у буквицы лекарствен-ной от 1,30 до 6,21, у ожики волосистой от 0,02 до 2,12, у ланды-ша майского от 0,02 до 0,52, у купены лекарственной от 0,02 до 1,12, у овсяницы овечьей от 0,02 до 0,71, у горичника горного от 0,02 до 0,59, у вейника наземного от 0,02 до 0,71.

Анализ полученных данных показывает, что наблюдается снижение удельной гамма-активности у всех видов растений жи-вого напочвенного покрова. Необходимо отметить, что при за-грязнении почв дубрав до 50 Ки/км² растения семейства лилей-ных обладают большей активностью по сравнению с осталь-ными. Увеличение плотности загрязнения в 2--10 раз приводит к адекватному увеличению активности вейника наземного. Об-щая -г -активность растительности живого напочвенного покрова к 1990 г. если и снизилась, то очень незначительно.

Данные г - спектрометрического анализа показывают, что в 1987 г. в слое почвы 0--5 см присутствовали следующие эле-менты: ¹⁴⁴Се -- 3,0-10^-8 Ки/кг; ^I06Ru -- 3,0-10^-8; ¹³⁴Cs -- 1,4- 10^-8;

¹³⁷Cs 4,3. 10^-8; ⁹⁰Sr -- 6,6-10^-8 (средние данные).

При проведении сравнительного анализа по накоплению изо-топов цезия и стронция-90 в разные (1988 и 1992) годы иссле-дований можно отметить снижение содержания изотопов цезия в растениях в 1,5--10 раз в зависимости от вида. Содержание стронция-90 увеличилось у орляка обыкновенного от 250 до 6850 Бк/кг (ПП 38), ландыша майского -- от 322 до 2540 (ПП 9), черники --от 740 до 7700 Бк/кг (ПП 13).

Коэффициенты накопления цезия-137 растениями живого напочвенного покрова дубрав орляковых были следующими: овсяница овечья -- свыше 20, рамишия однобокая, вероника ле-карственная, вейник наземный -- 6, купена лекарственная, брус-ника -- 5, черника, ландыш майский, орляк -- 2, герань крова-во-красная-- 1; стронция-90: овсяница овечья -- 7, вейник на-земный-- 5, вероника лекарственная -- 3, черника, купена ле-карственная-- 1, орляк -- 7, купена лекарственная, герань кроваво-красная -- 5, ландыш майский -- 3. [11]

Таблица 3. Содержание изотопов в растениях живого напочвенного покрова в орляковых дубравах, Ки/кг

По общей гамма-активности коэффициенты накопления в растительности распределены следующим образом: мхи>гре-чишные, лилейные,сложноцветные> гераниевые> норичниковые> лютиковые> розоцветные > злаковые > ситниковые > папоротники > плауны> брусничные, мареновые > грушанковые > первоцветные, зонтичные.

2.3 Миграция радионуклидов в сеяные луговые травы

В связи с выведением из сельскохозяйственного производ-ства значительных площадей естественных лугов и пастбищ, подвергшихся загрязнению радиоактивными выбросами в ре-зультате аварии на ЧАЭС, все большую актуальность приобре-тает проблема получения экологически чистой продукции в зо-нах с относительно невысоким (1--5 Ки/км²) уровнем радио-нуклидов в почве.

Создание сенокосов на загрязненных территориях сопряже-но с разработкой системы агротехнических мероприятий, кото-рые позволили бы, с одной стороны, поддерживать оптимальный уровень продуктивности травостоев и качества кормов, с дру-гой -- способствовали эффективному снижению аккумуляции радионуклидов в надземной массе кормовых культур. Поэтому начиная уже с 1986 г. нами в условиях дерново-подзолистых супесчаных почв Мозырского района Гомельской области иссле-довалось влияние структуры агроценоза, минеральных удобре-ний и обработки почвы на миграцию основных дозообразующих радионуклидов в системе почва--растение. Радиологические исследования выполнялись на оказавшихся в зоне радиоактив-ного загрязнения опытах, которые были заложены в 1985 г. с целью изучения агротехнических и агрофитоценотических приемов повышения устойчивости и продуктивности агроценозов многолетних кормовых трав.

После распада короткоживущих радионуклидов в 1987 г. экс-позиционная доза излучения в месте расположения опытного участка составляла на высоте 1 м над поверхностью почвы 70--80 мкР/ч, на поверхности почвы -- 80--100 мкР/ч, плот-ность радиоактивного загрязнения в слое почвы 0--5 см состав-ляла 4--4,5 Ки/км². Таким образом, представлялась возможность исследовать динамику миграции радионуклидов в сеянце луговые травы на ненарушенной почве.

Опыты закладывались по следующим схемам.

Опыт 1. Одновидовые посевы и парные травосмеси на двух фонах минерального питания: 1) люцер-на синегибридная, 2) ежа сборная, 3) кострец безостый, 4) ти-мофеевка луговая, 5) люцерна+ежа, 6) люцерна+кострец, 7) люцерна+тимофеевка.

Опыт 2. Одновидовые посевы бобовых трав на фоне Р90К120: клевер луговой, клевер розовый, клевер ползучий, кле-вер горный, люцерна синегибридная, люцерна серповидная, ляд-венец рогатый, астрагал солодколистный, эспарцет песчаный.

Повторность опыта трехкратная. Площадь опытных делянок 15 и2. Почвенные и растительные образцы отбирались перед укосами. Радиоэкологический мониторинг осуществляли в тече-ние вегетационных сезонов 1986--1988 гг.

Учитывая поверхностный характер загрязнения радионукли-дами и слабую вертикальную миграцию их на автоморфных дерново-подзолистых почвах, в 1989 г. исследовали влияние перепашки почвы под многолетними травами на характер накопления ра-дионуклидов в органах вновь высеянных растений. Для этого в конце вегетацион ...........