Накопление радионуклидов растениями, грибами

 

Между плотностью загрязнения  почв радионуклидами природно-растительных комплексов и удельной радиоактивностью растений существует прямая зависимость. Например, растения в 1990 г. имели следующую  удельную 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 дернистая  имела удельную радиоактивность 4,3-10-8 Ки/кг, осока пузырчатая—1,4-10-7, клевер луговой — 5,5-Ю-8 Ки/кг. Показатели удельной радиоактивности аналогичных растений на ПП 20 (Ветковский район, пойма р. Беседь) были значительно. Плотность загрязнения  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 выделяется овсяница овечья (в 10 раз интенсивнее цезия-137), а также 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 аккумуляции изотопов плутония в растениях лесных фитоценозов, особенно сосняков, выделяется живой напочвенный покров, который концентрирует эти радионуклиды на 1—2 порядка больше, чем сосна. Н^ луговых пробах подавляющее количество видов концентрирует цезий-137, в меньшей степени — изотопы стронция-90.

В настоящее время радиоактивность  почв и растений определяется в основном радиоизотопами цезия, стронция и плутония.

 

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

Для практики лесного хозяйства  очень важны сведения о закономерностях  распределения радионуклидов по органам растений. Установлено, что  радионуклиды больше всего скапливаются в хвоё (листьях), затем в коре, ветвях, меньше всего их в Древесине.

Следует задуматься над тем, что при использовании «чистой» древесины мы получаем большую массу  отходов с высокой радиоактивностью, которые неизвестно куда девать —  то ли сжигать, то ли подвергать захоронению. Однако отходы — ценное сырье, его  нельзя терять, это неэкономично. Мы рекомендуем воздерживаться от эксплуатации таких насаждений в ближайшие 30—60 лет до понижения радиоактивности  органов древесных пород до приемлемого уровня за счет естественного распада радионуклидов.

В лесных фитоценозах картина  несколько иная. Из напочвенного покрова  в почву возвращается примерно 50% радионуклидов, 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 круговороте радионуклидов в природно-растительных комплексах. В результате изучения круговорота радионуклидов в природно-растительных комплексах можно составить схему распределения 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 — яруса фитоценоза. Это связано с особенностями биологии и строения растений. В большем количестве радионуклиды накапливаются в тех органах и тканях растений, в которых происходит интенсивный обмен веществ и относительно высокий процент белка. В одревесневевших органах и тканях, играющих проводящую роль, радионуклиды накапливаются в меньших количествах. В связи с этим сильнейшими биоконцентратами радионуклидов являются шляпочные грибы.

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.

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). Наблюдения за ростом и развитием растений, проводившиеся в первые месяцы после аварии в непосредственной близости от реактора, где выпало много радиоактивных осадков, а тип облучения в некоторых местах был близок к острому, выявили отдельные аномалии в морфогенетнческом развитии растений, особенно у хвойных (сосны, ели):

— утрата способности апикальных (верхушечных) почек к росту, усиленное  образование и рост новых почек, в том числе спящих;

— появление гигантской хвои у сосны и ели и гигантских листьев дуба, отличавшихся от обычных  по длине в 2—3 раза и по массе  в 5—7 раз;

— осыпание хвои предшествующих лет образования (2-го и 3-го годов) с  функционированием хвои только первого  года;

— потеря геотропической чувствительности.

Отмеченные морфозы (гигантизм  органов) встречались в 10-километровой зоне довольно часто в 1987—1988 гг. В 1991— 1992 гг. была отмечена вторая волна гигантизма органов, которая, как полагают, связана  с последовавшим после аварии накоплением радионуклидов в  органах растений. Имеются данные о том, что посевы озимой ржи и  пшеницы, расположенные в непосредственной близости от реактора и подвергшиеся загрязнению порядка 1000 Ки/км2, характеризовались  замедленным ростом и развитием, имели пониженный индекс листовой поверхности  и площади флагового листа  на 40—50%.

Посевы пшеницы, подвергшиеся острому облучению в год аварии, в последующие годы дали новое  поколение растений, среди которых  встречались мутантные формы, характеризовавшиеся  отсутствием остей, выпадением отдельных  колосков, раздвоением колоса и пр. Среди них можно найти и полезные для селекции формы. Отдельные проявления морфологических изменений растений наблюдали и в белорусском секторе 30-километровой зоны.

При выращивании сельскохозяйственных растений на почвах, загрязненных радионуклидами до 77 Ки/км2, не отмечали никаких особых изменений в их росте и развитии. Основные фазы развития наступали независимо от степени загрязненности почвы, морфологические  показатели семян также соответствовали  норме. Наблюдения, естественно, касались растений, полученных из «чистых» семян. Действительно, имеются данные, что уровни загрязнения почвы в пределах 86 Ки/км2 не оказывают существенного влияния на показатели роста и развития растения. Однако пересев семян подорожника, хронически облучавшихся в течение трех лет, несмотря на стабильность показателей всхожести, массы 1000 семян и т. д., выявил скрытые изменения, заключавшиеся в неодинаковой реакции растений на дополнительное облучение и неадекватной картине хромосомных аберраций в меристеме корешков. Таким образом, при тех плотностях загрязнений почв, следовало ожидать проявления отдельных количественных изменений в метаболизме выращиваемых растений.[4]

 

Заключение

Лесные экосистемы являются постоянным источником поступления радионуклидов в лесную продукцию, в частности, в пищевую. Накопление радионуклидов в лесных ягодах и грибах в 20-50 раз больше, чем их содержание в продуктах сельскохозяйственного производства при одинаковом уровне радиоактивного загрязнения. Исследования показали, что доза облучения, обусловленная потреблением лесных продуктов питания, в 2-5 раз выше доз, формируемых за счет употребления сельскохозяйственных продуктов. Причем в отличие от сельскохозяйственных угодий, лесные комплексы являются малоуправляемыми с точки зрения снижения радиационной нагрузки путем проведения различных эффективных контрмер с применением современных технологий. Пребывание в лесу также связано с дополнительным внешним облучением, поскольку леса явились естественным барьером, а, следовательно, резервуаром радиоактивных выпадений. Проблемы радиационной безопасности на загрязненных лесных территориях в основном решаются за счет ограничительных мероприятий. Следует также отметить, что к настоящему времени разработано множество рекомендаций по выходу из создавшегося кризисного положения в отношении использования даров леса. Перспективным способом является искусственное культивирование экологически чистых грибов и ягод, что позволит снизить поступление радионуклидов в организм человека, а, следовательно, и риск для здоровья населения.

 

Список литературы

1. http://uchilok.net/biologia/951-nuklidy-i-rastitelnyj-mir.html

2. http://www.nuclearpolicy.ru/publications/manzurova/part5.shtml

3.http://www.ngpedia.ru/id172047p3.html

4, http://uchit.net/catalog/Ekologiya/106440/

5. Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. Сельскохозяйственная радиология. М., Дрофа, 2005, 367 с.

6. Руководство по ведению лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения. Утверждено Министром по чрезвычайным ситуациям и защите населения от последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС 23 октября 1995 г. Мн. 1995. - 112 с.

7. Люцко А.М., Ролевич И.В., Тернов В.И. Выжить после Чернобыля. - Мн.: Вышэйшая школа, 1990. - 109 с

8 . Алексахин Р. М. Радиоактивное загрязнение почвы и растений. М., АН СССР, 1963, 132 с.