Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.

Лекции 7- 8. Закономерности загрязнения радионуклидами почвы и растений

2. Радиоактивное загрязнение растений при корневом и некорневом поступлении

Вертикальная миграция в почве цезия-137 и стронция-90 протекает с малой скоростью. На необрабатываемых землях практически весь запас радионуклидов сосредоточен в верхней части гумусовых горизонтов. Глубина миграции радионуклидов зависит в значительной степени от состава органических и минеральных компонентов почв и режима увлажнения.

На пахотных почвах радионуклиды распределены сравнительно равномерно по всей глубине обрабатываемого слоя.

Вторичное горизонтальное перераспределение радионуклидов связано с процессами водной и ветровой эрозии. В зависимости от интенсивности развития эрозионных процессов содержание радионуклидов в пахотном слое на пониженных элементах рельефа может повышаться до 75%.

Соответственно изменяются во времени и коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в растения. Переход в зерновые культуры и сено многолетних трав цезия-137 за послеаварийный период по сравнению с 1986-88 г.г. уменьшился на порядок, а стронция-90 практически не уменьшился. Для обеспечения прогноза загрязнения сельскохозяйственной продукции необходимо периодически уточнять данные по коэффициентам перехода радионуклидов из почвы в урожай.

Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции зависит не только от плотности загрязнения, но и от типа почв, их гранулометрического состава и агрохимических свойств, биологических особенностей возделываемых культур. Показатели почвенного плодородия оказывают существенное влияние на накопление радионуклидов всеми сельскохозяйственными культурами и, особенно, многолетними травами. При повышении содержания гумуса в почве от 1 до 3,5% переход радионуклидов в растения снижается в 1,5-2 раза, а по мере повышения содержания в почве обменных форм калия от низкого (менее 100 мг К₂О на кг почвы) до оптимального (200-300 мг/кг).

Доступность радионуклидов растениям и уровень загрязнения продукции зависит от прочности закрепления цезия-137 и стронция-90 в почве. За период с 1987 по 2000 годы доля фиксированной фракции цезия-137 увеличилась почти в 3 раза и составляет 83-98% от валового содержания. Для стронция-90, наоборот, характерно преобладание доступных для растений форм, доля которых составляет 57-81% от валового содержания и имеет тенденцию к повышению во времени. Для обеспечения прогноза загрязнения сельскохозяйственной продукции необходимо периодически уточнять коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в урожай.

Минимальное накопление радионуклидов в растениеводческой продукции наблюдается при оптимальных показателях кислотности почв (рН).

Дальнейшая миграция радионуклидов по биологическим пищевым цепочкам зависит, прежде всего, от их растворимости, а значит и доступности. При выпадении таких частиц на силикатные почвы обычно происходит только механическое загрязнение (запыление) растений. А при выпадении частиц, содержащих радиоактивный С¹⁴, они способны проникать через листья и стебель растений, накапливаясь в них.

Переход радионуклидов существенно зависит от межвидовых особенностей сельскохозяйственных культур. Накопление цезия-137 по видам растений (в расчете на сухое вещество) может различаться до 180 раз, а накопление стронция-90 — до 30 раз при одинаковой плотности загрязнения почв.

Многократные различия наблюдаются по накоплению стронция-90 между зерновыми злаковыми и зернобобовыми культурами.

Сортовые различия в накоплении радионуклидов также значительны, хотя и заметно меньше (1,5-3 раза). Например, сорта ярового рапса по содержанию цезия-137 различаются в 2-3 раза, а по стронцию-90 — до 4 раз. При одинаковой плотности загрязнения накопление цезия-137 в зерне озимой ржи в 10 раз ниже, чем в семенах ярового рапса и в 24 раза ниже по сравнению с зерном люпина, что также необходимо учитывать в сельскохозяйственном производстве на загрязненных землях.

Особенностью некорневого пути поступления радиоактивных веществ является то, что при оседании частиц из различных слоев атмосферы происходит загрязнение надземной части растений всеми выпадающими радионуклидами. Часть из них оседает на поверхность земли, минуя сами растения.

Степень удержания последними радиоактивных частиц характеризуется величиной коэффициента первичного удержания. Это отношение количества радиоактивных частиц, осевших на растения, к их общему количеству, выпавшему из атмосферы на данную площадь. Показатель может варьировать очень широко (от нескольких до 95 и более процентов), что зависит от плотности растительного покрова, морфологических особенностей растений, размеров радиоактивных частиц и метеорологических условий в момент выпадения осадков.

Чем больше надземная часть растений, тем больше величина первичного удержания. Так, например, в период максимального развития надземной части пшеница удерживает до 70% водорастворимых радионуклидов, горох — до 75%, ячмень, овес и просо — до 50%, а картофель — до 25%.

Наиболее высоким содержанием Sr⁹⁰ на единицу массы отличаются вегетативные части растений. Его концентрация в листьях в десятки и сотни раз выше, чем в зерне, корнеплодах или клубнях. Хотя этот изотоп слабо передвигается внутрь растения при попадании его на листья, для овощных культур (капуста, томаты, огурцы, пищевая зелень и т.д.) это очень опасно, так как они ничем не защищены.

При выпадении из атмосферы Cs¹³⁷ он не только механически загрязняет урожай, но и как химический аналог калия способен передвигаться из листьев и стеблей в ткани наземных органов растений. Здесь он активно включается в метаболизм, накапливаясь в генеративных органах и урожае. Такая же закономерность отмечена и у йода-131, хотя он имеет более короткий период полураспада (8,04 сут.).