Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Аветисян С.Р. 1 Бураева Е.А. 1, 2 Гончаренко А.А. 3 Давыденко А.М. 1 Дергачева Е.В. 2, 1 Нефедов В.С. 1, 2 Стасов В.В. 2 Триболина А.Н. 1

---

1 Южный федеральный университет

2 Научно-исследовательский институт физики Южного федерального университета

3 Институт наук о Земле Южного федерального университета

В работе представлены данные по радионуклидному составу наземных экосистем (почв и растительности) степных территорий Ростовской области. Оценка радиоактивности объектов флоры была выполнена в 2003-2010 годах на ряде контрольных участков тридцатикилометровой зоны наблюдения Ростовской АЭС. Все контрольные площадки относятся к водораздельным участкам Центрального (южного) ландшафтно-геохимического района и расположены на целинных землях. Оценены коэффициенты накопления радионуклидов различной растительностью региона исследования. Показано, что накопление радионуклидов растительностью может зависеть от ряда факторов, таких как форма нахождения радионуклида в почве, агро-химические и физико-химические свойства почвы, метеорологические факторы и гидротермические условия, тектоническое состояние, мощность растительного покрова, наличие фауны.

Статья в формате PDF

144 KB

миграция

перенос

накопление

почва

растительность

искусственные радионуклиды

ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ

1. Анисимов В.С., Аниснмова Л.Н., Ломоносова Н.В., Алексахин Р.М., Фригидова Л.М., Круглов С.В., Байкова Т.А. Влияние кислотности дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы на подвижность и биологическую доступность радионуклидов 60Со, 137Сs, микроэлементов Со, Си, Zn, Mn, Fe. // Агрохимия. – 2005. - № 7. – С. 51-58.

2. Архипов Н.П., Февралёва Л.Т. Влияние сроков аэрального загрязнения сельскохозяйственных растений на содержание 89Sr в урожае. // Экология. – 1979. - №2. – С. 53-54.

3. Архипов Н.П., Февралёва Л.Т., Бобрикова Е.Т. Накопление тяжёлых естественных радионуклидов огурцами в условиях закрытого и открытого грунта. // Агрохимия. – 1986. - №3. – С. 86-91.

4. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В., Горина Л.И. Накопление цезия -137 в урожае в зависимости от видовых особенностей растений. // Агрохимия. – 1975. - №7. – С. 124-129.

5. Дворник А.М., Жученко Т.А. Поведение 137Cs в сосновых насаждениях Белорусского Полесья: моделирование и прогноз. // АНРИ. – 1995. - № ¾. – С. 60-66.

6. Дричко В.Ф., Крисюк Э.М., Поникарова Т.М. и др. Пути формирования доз облучения современного человека в связи с его хозяйственной деятельностью. // Радиационная гигиена. Вестник. – 1997. – С. 67.

7. Квасникова Е.В., Жукова О.М., Гордеев С.К., Константинов С.В., Киров С.С., Лысак А.В., Манзон Д.А. 137Cs в почвах ландшафтов через 20 лет после аварии на Чернобыльской АЭС. // Известия Российской академии наук. Серия географическая. – 2009. - № 5. – С. 66-83.

8. Кобцева М.А., Бураева Е.А., Давыдов М.Г. Распределение 137Cs в зависимости от физико-химических показателей почв тридцатикилометровой зоны Волгодонской АЭС. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2010. - № 2а. – С. 175-179.

9. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. О взаимосвязи между содержанием микроэлементов в растениях и дерново-подзолистых почвах. // Агрохимия. – 1964. - №6. – С. 118-122.

10. Охрименко С.Е., Петрова Т.Б., Лисунова В.В. Содержание радионуклидов естественного происхождения в грунтах г. Москвы, Измерения №1. // АНРИ. – 2000. – С. 23-27.

11. Таскаев А.И., Овченков В.Я., Алексахин Р.М. Поступление радия в растения и измерение его состояния в звене почва – наземная масса – опад. Химия и агрохимия почв, // Почвоведение. – 1977. - №2. – С. 41- 47.

12. Титаева Н.А., Таскаев А.И., Овченков В.Я. Содержание и особенности поступления изотопов U, Th, Ra и Rn в растениях, произрастающих в различных радиоэкологических условиях. // Экология. – 1978. - №4. – С. 106-112.

13. Февралёва Л.Т., Фёдорова Т.А., Бобрикрва Е.Т. Переход естественных радионуклидов в сельскохозяйственные растения из поливной воды. // Агрохимия. – 1991. - №2. – С. 83- 91.

Пути поступления естественных радионуклидов в надземную массу растений разнообразны. Если для изотопов U, Th, Ra в условиях загрязнений доминирующим является корневой путь усвоения, для ²²⁰Rn - аэральный, то для ²²²Rn и ²¹⁰Po возможны оба названных способа [9]. Отсутствие радиоактивного равновесия между ²²⁶Ra и ²²²Rn свидетельствует о поступлении газообразного ²²²Rn в надземную массу растений не только из приземной атмосферы, но и по корневой системе [9]. Из множества естественных радионуклидов максимальным содержанием в растениях характеризуются ²²⁶Ra и ²²⁴Ra, что обусловлено их повышенными концентрациями в почвах и значительной миграционной способностью, а наименьшим - ²³²Th.

Больший интерес для степных территорий Ростовской области, в особенности - района расположения Ростовской АЭС (РоАЭС) представляют определения содержания естественных  и искусственных (ИРН) радионуклидов в растительных объектах.

Объекты и методы их исследования

Оценка радиоактивности объектов флоры была выполнена в 2003-2010 годах в районах Ростовской области, в том числе, на ряде контрольных участков (КУ) тридцатикилометровой зоны наблюдения Ростовской АЭС. Все КУ относятся к водораздельным участкам Центрального (южного) ландшафтно-геохимического района и расположены на целинных землях: КУ 12, КУ 103а, КУ 118а, КУ 133а.

Почвенные образцы отбирались из разрезов глубиной до 120 см послойно, слоями 0-1, 1-3, 3-5, 5-10, 10-15, 15-25, 25-35 см и далее слоями по 10 см до дна. Перед измерением гамма-спектров, растительные образцы высушивались в сушильных шкафах при температуре 60-70^оС, затем измельчались, а образы почвы высушивали при температуре 100-105^оС, измельчались до размера частиц не более 1 мм. Все пробы герметично упаковывались в счетные геометрии. Для определения удельной активности ²²⁶Ra по продуктам распада ²²²Rn (²¹⁴Pb и ²¹⁴Bi) упакованные образцы выдерживались в течение не менее 14 дней.

Содержание естественных (²²⁶Ra,²¹⁰Pb, ²³²Th, ⁴⁰K, ⁷Ве) радионуклидов и искусственного ¹³⁷Cs в образцах растительности и почвы определяли гамма-спектрометрическим методом радионуклидного анализа. Использовали спектрометр гамма-излучения с GeHP-детектором с эффективностью 25% в диапазоне 30-1500кэВ, отношением пик/комптон 51,7:1 (модель 7229N-7500sl-2520, фирмы Canberra) и набор счетных геометрий Дента 0,02 л (диск высотой h=7мм, диаметром 50мм, V=0,02л)).

Результаты и их обсуждение

Для оценки пределов вариации содержаний основных радионуклидов в наземных экосистемах были проанализированы несколько сотен проб почвы, отобранных в Ростовской области. Данные по радионуклидному составу почв приведены в табл.1:

Таблица 1

Радионуклидный состав проб почвы

В Ростовской области наиболее распространены каштановые почвы, а также черноземы южные и обыкновенные, отличающиеся повышенным (по сравнению со среднемировыми значениями) содержанием естественных радионуклидов.

При непосредственном загрязнении растений и почв радионуклидами особый интерес представляют: место входа радионуклидов в ткани и факторы, влияющие на скорость поглощения. Известны четыре способа непосредственного поглощения 1) листовое, 2) флоральное (через соцветия), 3) из дернины (через базальные части растений или поверхностные части растений, которые не соприкасались с почвой), 4) через корневую систему. Во время дождей одновременно с поглощением происходит смывание радиоактивных продуктов с верхних частей растений и перемещение их в нижние. Листовое и флоральное загрязнение может быть обусловлено только теми радионуклидами, которые попадали на растения во время роста данного листа или соцветия. Данные по радионуклидному составу растительных проб приведены в табл. 2:

Таблица 2

Радионуклидный состав растительных проб

Наиболее характерные растения для Ростовской области - это полынь австрийская, тысячелистник, люцерна серповидная, василёк раскидистый, шалфей остепнённый, осока, тополь чёрный, амброзия, верблюдка, осина. В целом, радионуклидный состав растительности определяет: форма нахождения радионуклида в почве, агро-химические и физико-химические свойства почвы, метеофакторы и гидротермические коэффициенты, тектоническое состояние, мощность растительного покрова, наличие фауны.

Данные по содержаниям ЕРН, в том числе космогенного ⁷Ве в почвах 0-1 см и растительности приведены в табл. 3.

Таблица 3

Содержание ЕРН в почвах и растительности на различных КУ (всм - высушенная масса растительности)

Содержание ⁴⁰К в растительности почти в 10 раз больше, чем в почве и в 6-7 раз больше, чем в опаде (кроме КУ 12, для которого содержание ⁴⁰К в растительности всего в 2 раза больше, чем в почве).

Почти во всех элементах наземной экосистемы содержание ⁷Ве довольно высоко и обусловлено особо интенсивными атмосферными выпадениями в весенне-летний период (сезонный максимум данного радионуклида). Этот радионуклид достаточно быстро мигрирует вглубь почвы и интенсивно переходит в растительный материал и особенно в опад. В наземной части растений за счет поглощения листовой поверхностью прямо из осадков и, возможно, поглощением корневой системой из почвы содержание ⁷Ве может составлять до 100-300 Бк/кг всм, а в опаде, за счет поглощения из осадков, еще больше - до 600-750 Бк/кг всм.

Коэффициенты накопления ⁷Ве растительностью из 1см слоя почвы К_н=25-40 (если этот механизм преобладает). Коэффициенты накопления ²¹⁰Pb растительностью из 1 см слоя почвы К_н=0,5-3,0 (наибольший для КУ 118а), из опада К_н=5,0-9,6 (наибольший для КУ 133а).

Заметны различия в величине К_н для различных радионуклидов: наибольшие для ⁷Be, ²¹⁰Pb и ⁴⁰K. Имеются и различия К_н для КУ с различным типом почв: наибольшие К_н имеют место для КУ 118а (для ²²⁶Ra, ²³²Th, ²¹⁰Pb для растительности и ²²⁶Ra, ²³²Th, ⁴⁰К и ⁷Ве для опада), для КУ 133а (для ²³⁸U и ⁴⁰К для растительности и для ²¹⁰Pb для опада) и для КУ 103а для ⁷Ве для растительности и опада.

Эти величины следует считать только оценочными, так как, строго говоря, надо определять К_н исходя из удельной активности почвы на глубине, соответствующей развитой корневой системе.

Выводы

В работе определен радионуклидный состав почвы и растительности и оценены особенности накопления радионуклидов растительностью. Попадая различными путями на земную поверхность, радионуклиды включаются в биогеохимические процессы миграции, перераспределяются в почвенном покрове, системах почва - грунтовые и поверхностные воды, почва - растения и далее в пищевых и биологических цепях.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-0141313 и в рамках проектной части внутреннего гранта Южного федерального университета (Тема № 213.01.-07.2014/13ПЧВГ).

Рецензенты:

Вардуни Т.В., д.п.н., к.б.н., профессор, заведующая отделом экологических инноваций Академии биологии и биотехнологии, директор Ботанического сада ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону;

Симонович Е.И., д.б.н., старший научный сотрудник Академии биологии и биотехнологии ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону.

Библиографическая ссылка