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
Объект
исследования
|
Элемент
|
90Sr
|
Pu
|
144Се
|
144Pr
|
106Ru
|
134Cs
|
137Cs
|
Береза
Осина
Дуб
Ольха
Сосна
|
0,50 0,60 0,79 0,60 0,45
|
0,30 0,09 0,18 0,22 0,19
|
1,44 1,66 1,37 1,12 0,73
|
2,79
2,72 0,29 0,73
|
1,52
0,83 0,53 0,88
|
2,85 1,42 1,39 0,53 0,48
|
3,82 1,44 1,56 0,71 0,74
|
Таблица 2. Содержание элементов питания в различных древесных растениях, %
Объект
исследования
|
Элемент
|
Са
|
К
|
Береза
Осина
Дуб
Ольха
Сосна
|
1,43
0,68
1,16
0.71
0,33
|
0,36
1,42
1,11
0,39
0,53
|
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]
|
