XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Введение

При попадании радионуклидов в систему они оказывают негативное влияние на все ее составляющие. Почва является основным источником их перехода в систему. Под миграцией радионуклидов в почве следует понимать совокупность процессов, ведущих к их перемещениям в почве и обусловливающих перераспределение по глубине и в горизонтальном направлении. Миграционные способности радионуклидов в почве и их включение в биологические циклы определяются большим количеством свойств самих радионуклидов, почвы, различными факторами окружающей среды.

В результате перемещения в почве и последующего корневого поглощения радиоактивные вещества поступают в части растений представляющих пищевую или кормовую ценность. Пищевые цепочки представляют собой ряд последовательных этапов, по которым осуществляется трансформирование вещества и энергии в экосистеме. Все живые организмы связаны между собой, поскольку они являются объектами питания.

Актуальность - Исследование особенностей перехода радионуклидов из почвы в растительность и далее по пищевым цепям имеет особую значимость в изучении характера радиоактивного загрязнения. При создании модели миграции радионуклидов можно определить влияние факторов и связей на динамику радионуклидов в системе.

Противоречие - Радионуклиды по цепочке «почва - растение - животное» попадают в организм человека, накапливаются и оказывают неблагоприятное воздействие на его здоровье, однако, миграция радионуклидов зависит от множества факторов, начиная с механического типа почвы и заканчивая видовым составом животных проживающих на территории.

Проблема: Какие факторы влияют на динамику радионуклидов?

Объект: Динамика радионуклидов в cистеме «почва-растения-животные».

Предмет: Выявление главных и фоновых факторов, влияющих на динамику радионуклидов в системе «почва-растения-животные».

Цель: Провести теоретическое обоснование динамики радионуклидов, построить модель динамики радионуклидов в системе «почва-растения-животные».

Гипотеза:

Миграция радионуклидов осуществляется по цепи «почва-растения-животные».

Миграция радионуклидов зависит от множества факторов, среди которых можно выделить лимитирующие и фоновые.

Задачи: 1) Провести теоретическое обоснование влияния факторов на динамику радионуклидов в системе «почва-растения-животные».

2) Построить модель внешнесредового воздействия на систему «почва-растения-животные».

3) Разработать предложения и рекомендации по снижению миграции радионуклидов.

Методы исследования: Теоретический.

Значение работы:

Теоретическое – Выявление особенностей миграции в системе «почва – растения – животные». Теоретическое обоснование процессов, в которых показана роль факторов.

Практическое – Полученные результаты будут использованы для построения модели. C помощью модели можно определить лимитирующие и второстепенные факторы, влияющие на систему «почва – растения – животные».

Структура работы: Работа состоит из содержания, введения, основной части, состоящей из трех глав, заключения, списка литературы из 16 наименований и 6 интернет ресурсов. Первая глава представлена двумя подглавами, вторая глава тремя подглавами. Глава 2.3 представлена в виде схемы.

1. Нормативно-правовые основы

1.1 Нормативно-правовые основы федерального уровня

В ходе написания курсовой работы были использованы следующие нормативно-правовые акты федерального уровня:

- Лесной кодекс Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N 200-ФЗ;

- Федеральный закон "О радиационной безопасности населения" от 9 января 1996 года N 3-ФЗ;

- Закон Российской Федерации от 15 мая 1991 года N 1244-1 "О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС";

1.2 Нормативно-правовые основы регионального уровня

В ходе написания курсовой работы были использованы следующие нормативно-правовые акты регионального уровня:

- Постановление Правительства Российской Федерации от 27 февраля 2004 года N 112 "Об использовании земель, подвергшихся радиоактивному и химическому загрязнению, проведении на них мелиоративных и культуртехнических работ, установлении охранных зон и сохранении находящихся на этих землях объектов";

-  Постановление Правительства Российской Федерации от 30 июня 2007 г. N 417 "Об утверждении правил пожарной безопасности в лесах";

- Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99), СП 2.6.1.799-99, утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 27 декабря 1999 года;

- Приказ Рослесхоза от 16.03.2009 N 81 "Об утверждении методических документов" (вместе с "Методическими рекомендациями по регламентации лесохозяйственных мероприятий в лесах, загрязненных радионуклидами", "Методическими рекомендациями по проведению контроля содержания радионуклидов в лесных ресурсах")

- Постановление правительства РФ от 25.12.1992 г. № 1008 « О режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС»;

- «Особенности охраны лесов, разработки и осуществления профилактических и реабилитационных мероприятий в зонах радиоактивного загрязнения лесов», утвержденные приказом МПР России от 17.04.2007г. №101;

- «Методические указания по определению удельной активности цезия-137 и стронция-90 в древесине, отпускаемой на корню (с отбором проб)», общие требования МИ 2453-98;

- Допустимые уровни содержания цезия и стронция в продукции лесного хозяйства (СП 2.6.1 759-99);

- «Методические рекомендации по проведению контроля содержания радионуклидов в лесных ресурсах (Москва, 2009г.);

- «Особенности охраны лесов, разработки и осуществления профилактических и реабилитационных мероприятий в зонах радиоактивного загрязнения лесов»; (приказ №101 от 17 октября 2017г.)

- Приказ Министерства природных ресурсов Российской Федерации от 17 апреля 2007г. № 101 «Об утверждении особенностей охраны лесов, разработки и осуществления профилактических и реабилитационных мероприятий в зонах радиоактивного загрязнения лесов»;

- «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения» Федеральный закон от 16.07.1998 г. № 101-ФЗ.

- «Методические указания по оценке радиационной обстановки в лесном фонде РФ на стационарных участках (для части территорий Челябинской, Курганской и Свердловской областей, загрязненной радионуклидами вследствие аварий на производственном объединении «Маяк» и сбросов радиоактивных отходов в реку Теча)», 1994г. №94

2. Теоретическое обоснование особенностей динамики радионуклидов в системе.

2.1 Описание системы миграции радионуклидов.

Система миграции радионуклидов состоит из трех основных составляющих: почва, растения и животные. Ниже рассмотрим связи этих составляющих.

Все попадающие в атмосферу радиоактивные вещества, в конечном счете, концентрируются в почве.

Ионный обмен - главный механизм закрепления стронция-90 в почве. Цезий-137 закрепляется обменной формой, либо по типу ионообменной сорбции на внутренней поверхности частиц почвы. Основная часть радионуклидов в почвах находится в слое 0-5 см и их миграция протекает очень медленно.

Почва удерживает попадающие в неё радиоактивные вещества довольно прочно. Попадающие в почву они могут частично вымываться из неё и попадать в грунтовые воды. Поглощение радионуклидов обуславливает очень длительное (в течение десятилетий) их нахождение в почвенном покрове и постоянное поступление в сельскохозяйственную продукцию.

Миграция радионуклидов зависит от типа почвы. На передвижение радиоизотопов влияют и другие факторы, основными являются механический и минералогический состав почвы. Кроме того эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических условий (количества осадков).

Зависимость поступления стронция-90 и цезия-137 из почвы в растения довольно сложная, в разных почвах необходимо учитывать весь комплекс показателей. Ее не всегда можно установить по одному из свойств. Она зависит от плотности загрязнения и форм нахождения радионуклидов в почве, почвенных и климатических условий, места произрастания, типа и структуры биоценоза, биологических особенностей, возраста растений и многого другого [15].

Механизм усвоения радионуклидов корнями растений сходен с поглощением основных питательных веществ – макро- и микроэлементов. Определённое сходство наблюдается в поглощении растениями стронция-90 и цезия-137 и их аналогов - кальция и калия [4]. Они в относительно больших количествах накапливаются в наземной части растений.

При отмирании травянистой и древесной растительности радионуклиды возвращаются в почву и включаются в процессы миграции.

В организм животных радионуклиды могут поступать 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[21].

Радионуклиды попавшие в организм животных вовлекаются в метаболические процессы, включающие всасывание, передвижение по отдельным органам и тканям, депонирование и выведение. Накопление радионуклидов в продукции животноводства зависит от интенсивности этих процессов (таблица 1).

Для ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs переход в 1 л молока равен соответственно - 0,1-0,2 и 0,5-1,5% от суточно­го поступления с кормом, а в 1 кг мяса - соответственно 0,04 и 8%. Источником поступления радионуклидов в продукты животноводства может стать заг­латывание животными частиц почвы при выпасе животных на пастбищах, подвергшихся радиоактивному загрязнению (особенно на низкопродуктивных угодьях) [20].

Таблица 1 - Тип распределения радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных (по Р.М. Алексахину, 1991)

Тип распреде­ления	Радионуклиды
Равномерный	Радионуклиды щелочных эле­ментов (3Н, 7Li, 22Na, 40К, 86Rb, 134,137Cs)
Скелетный	Радионуклиды щелочноземель­ных элементов (7Ве, 45Са, 89-90Sr, 140Ва, 226Ra), 48V, 74Se, 76As, 125Sb, 238U
Печеночный	48V, 74Se, 76As, 125Sb, 238U
Тиреотропный	131I,211 At

Радионуклиды и их пути мигрaции в oргaнизм челoвека разнooбрaзны. Их знaчитeльнaя дoля пoступaет в oргaнизм чeлoвeкa пo пищевoй цeпи: пoчвa -рaстeния - сeльскoхoзяйствeнные живoтные - прoдукция живoтнoвoдствa- человeк. Рaдиoнуклиды мoгут пoступaть в oргaнизм чeрeз oрганы дыхaния, жeлудoчнo-кишeчный трaкт и пoверхнoсть кoжи. Рaдионуклиды, пoступaя в oргaнизм живoтных и чeлoвека, мoгут нaкaпливаться и oкaзывать неблагоприятное воздействие на здоровье и генофонд [6].

Из организмов животных радионуклиды выводятся с характерным для каждого изотопа периодом полувыведения. Они выводятся с калом и мочой, также установлено их присутствие в молоке. При выведении ⁹⁰Sr с молоком отмечается дискриминация его по отношению к кальцию. Коэффициент дискриминации в звене растительная пища животных - молоко составляет примерно 0,12-0,24. Указанные коэффициенты дискриминации могут существенно меняться в зависимости от характера питания животных, их физиологического состояния и другого [17].

После гибели животного радиоактивные элементы также возвращаются в процессы миграции путем попадания в почвенный покров.

2.2 Описание влияния факторов на систему. Влияние фоновых и главных факторов.

В системе Почва-Растения-Животные на особенности динамики радионуклидов влияют главные и фоновые факторы.

Главные факторы:

- Морфология почв и водно-физические свойства;

- Видовое разнообразие животных;

- Видовое разнообразие растений;

Фоновые факторы:

- Агрохимические свойства почв;

- Минералогический состав почв;

- Метеорологические условия (осадки);

- Пищевые цепочки;

Рассмотрим подробнее главные факторы влияющие на систему.

Видовое разнообразие растений

Различные биологические особенности растений оказывают влияние на накопление радионуклидов. Среди них выделяют эволюционное происхождение растений или филогенез. Растения, имеющие раннее происхождение, накапливают больше радионуклидов, чем растения, возникшие в поздние периоды. По накоплению радионуклидов отделы флоры располагаются в следующем убывающем порядке: лишайники > мхи > папоротники > голосеменные > покрытосеменные. В пределах классов, семейств и видов обнаружены различия по накоплению радионуклидов. Межвидовые различия могут достигать до 5–100 и более раз. Сортовые различия в накоплении радионуклидов значительно меньше (до 1,5–3 раз).

По накоплению радионуклидов в товарной части культуры располагаются в следующем убывающем порядке: корнеплоды, бобовые, картофель, крупяные, зерновые и овощные культуры. По накоплению стронция-90 выделяют сильнонакапливающие культуры (бобовые), средненакапливающие культуры (крупяные) и слабонакапливающие культуры (зерновые). Бобовые культуры накапливают радионуклиды в 2-10 раз больше, чем зерновые. Для формирования урожая сорта интенсивного типа требуют много калия. При дефиците калия в почве его недостаток может восполняться за счет цезия. Раннеспелые яровые культуры и озимые зерновые культуры накапливают меньше радионуклидов, так как они формируют высокую урожайность растительной массы. При распределении радионуклидов на большое количество растительной массы происходит биологическое разбавление радионуклидов.

Осоковые и осоко-злаковые ценозы, произрастающие на постоянно переувлажненных почвах, накапливают цезий-137 в 100 и более раз больше, чем злаковые ценозы. Высокие коэффициенты накопления характерны для разнотравья всех фитоценозов.

Максимальная концентрация радионуклидов в лесных фитоценозах у растительности нижнего яруса, минимальная – у растительности древесного верхнего яруса. Травянистые виды – кустарники, подлесок и подрост занимают промежуточное положение. По накоплению древесными растениями цезия-137 в древесине установлен следующий убывающий ряд: осина, береза, сосна, ель, дуб, ольха. По накоплению стронция-90 — осина, береза, ольха, ель, сосна, дуб. Максимальное количество радионуклидов у деревьев сосредоточено в коре, минимальное — в древесине. Деревья с заболонной древесиной (осина, береза) аккумулируют большее количество радионуклидов, чем деревья с ядровой древесиной (дуб, сосна). Концентрация радионуклидов снижается от периферии к центру ствола.

Грибы, лишайники и мхи накапливают радионуклиды на 1-2 порядка больше их концентрации в почве.

Лесные ягоды по накоплению радиоцезия располагаются в следующем убывающем порядке: черника, голубика, брусника, клюква, земляника. Также концентрация радионуклидов в ягодах в 2-3 раза меньше, чем в стеблях и листьях.

Накопление радионуклидов зависит от типа минерального питания, т.е. от потребности культур в калии, кальции и других элементах питания. Калиелюбивые культуры (свекла, картофель, овес, капуста) накапливают больше цезия, а кальциелюбивые культуры (люпин, люцерна, клевер, горох) накапливают больше стронция.

Значительное влияние на накопление радионуклидов оказывает онтогенез или фаза развития растений. Накопление радионуклидов в максимальных количествах отмечено в ранних фазах развития растений. В это время происходит интенсивный рост, который сопровождается активным всасыванием питательных веществ, радионуклидов, и в конечном счете их переносом в наземные органы.

Накопление радионуклидов также зависит от места расположения, типа и мощности корневой системы. Растения с мочковатой и корневищной корневой системой, расположенной в верхних слоях почвы, накапливают больше радионуклидов, чем растения со стержневой системой, которая проникает в более глубокие и более чистые почвенные горизонты [1,13,8,11,12].

Видовое разнообразие животных

Процессы накопления радионуклидов дикими животными обычно отражают природу распределения радионуклидов и тенденции их динамики в среде обитания. Наиболее заметное снижение содержания радионуклидов отмечено у гидробионтов, что обусловлено менее загрязненной и более однородной по сравнению с наземными экосистемами средой. Амфибии и полуводные млекопитающие более близки обитателям водных, чем наземным экосистем по абсолютным значениям содержания радионуклидов и скорости их уменьшения.

Высокая мозаичность радиоактивного загрязнения территории в совокупности с миграционными способностями животных накладывают свой отпечаток на особенности накопления радионуклидов и у животных наземных экосистем. Как непосредственно после аварии, так и в последующее время максимальные уровни содержания радионуклидов отмечены у тех групп животных, которые имеют наиболее плотный контакт с загрязненной средой - мышевидных грызунов и почвенных беспозвоночных животных.Аналогичная зависимость замечена и у охотничье - промысловых млекопитающих.

Дальнейшая динамика радиоактивного загрязнения фауны характеризуется существенным замедлением темпов его снижения при сохранении высокого уровня видовых и индивидуальных различий в содержании радионуклидов. Это определяется биогенной миграцией радионуклидов в разных средах, также неоднородностью загрязнения экосистем и особенностями экологических связей животных с радиационным биоценозом и их биотическими взаимоотношениями.

При обитании популяций животных в радиактивно загрязненных биоценозах в течении длительного времени замечено проявление негативных радиационных эффектов на молекулярном и клеточном уровнях. Также не исключается возможность изменения биохимических структур, накопления генетического груза в популяциях и сообществах животных и, в конечном итоге, их отражения в изменении показателей, характеризующих ход и динамику развития популяций и зооценозов. Однако дальнейшее продвижение молекулярных и клеточных радиационных эффектов к популяционному и экосистемному уровням сдерживается соответствующими генетическими механизмами и системами поддержания популяционного гомеостаза, обеспечивающими высокую радиоустойчивость природных экосистем в целом и ее отдельных компонентов [18,22].

Морфология почв и водно-физические свойства

Выделяются два типа массопереноса цезия вглубь почвенного горизонта – быстрый и медленный. Быстрый характеризуется передвижением металла вместе с тонкодисперсными частицами, медленный - передвижением водорастворимых форм. В порядке возрастания способности различных типов почв сорбировать радионуклиды их можно разделить в такой последовательности: торфяные-подзолистые-дерново подзолистые-серые лесные-щелочные-серозёмы-каштановые-черноземы.

Н. В. Тимофеевым-Ресовским с соавторами выделил ¹³⁷Сs в отдельную группу изотопов по характеру поведения в системе почва-раствор, обладающую признаками обменного и необменного поведения. Изменение его концентрации - наиболее важный фактор миграции цезия в системе почва-раствор (он по-разному мигрирует в почвах в зависимости от того, в каком количестве находится в них: поведение цезия в системе необменное при микроконцентрациях и обменное в области макроконцентраций).

В силу гидролизации сорбция ¹³⁷Сs  слабо зависит от рН почвенного раствора. Отмечено накопление ¹³⁷Сs в пойменных почвах, обусловленное дополнительным привнесением с механическими взвесями во время паводков. В пойменных почвах¹³⁷Сs, задерживается в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в случаях, когда поверхностные горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава с низким содержанием гумуса, ¹³⁷Сs выщелачивается из этих горизонтов и задерживается в нижележащих. Миграционная способность ¹³⁷Сs повышена и в некоторых торфяных почвах, где он энергично поступает в растения.

Из кислых почв радионуклиды поступают в растения в особо больших количествах, чем из слабокислых, нейтральных и слабощелочных почв, также повышается подвижность стронция -90 и цезия-137.

Поступление стронция уменьшается с увеличением содержания обменного кальция в почве. Следовательно, зависимость поступления стронция-90 и цезия-137 из почвы в растения довольно сложная, в разных почвах необходимо учитывать комплекс показателей, и её не всегда можно установить по одному из свойств [5,9]

Влияние фоновых факторов:

Влияние минералогического состава почвы. 

Сорбционная способность почв возрастает с увеличением дисперсности его механических элементов. Иловой фракцией почвы радиоактивные продукты деления удерживаются наиболее прочно. Мелкодисперсные глинистые и иловые фракции почвы содержат большее количество минералов монтмориллонитовой группы, слюд и гидрослюд, обладающих высокой впитывающей способностью. Преобладающими минералами фракций песка являются кварц и полевые шпаты. Их сорбционные свойства очень низкие.

Мелко пылеватые и илистые частицы высокодисперсных фракций почв содержат и большое количество органических веществ, которые также существенно влияют на миграцию радионуклидов. С увеличением содержания гумуса в почве переход в растения радионуклидов снижается. Это связано с тем, что гуминовые и фульвокислоты гумуса имеют высокую способность поглощать и удерживать радионуклиды, а также образовывать с ними комплексные соединения, поступление которых в растения происходит трудно.

В целом перечисленные свойства почв формируют в них определенный неспецифический уровень способности к сорбции и содержание радионуклидов [19].

Агрохимические свойства почвы. 

Радионуклиды обычно находятся в почвах в ультрамикроколичествах. При содержании ¹³⁷Cs 3,7 × 10^-4 Бк/м² (1 Ки/км²) — уровень, выше которого почвы принято считать загрязненными, его массовая концентрация в пахотном слое составляет 3,9 × 10^-12%, а ⁹⁰Sr — еще меньше — 2,4 × 10^-12%.

Такие низкие концентрации радионуклидов в почвах должны вызывать существенную зависимость их поведения от содержания соответствующих стабильных изотопов, элементов, сходных с ними по физико-химическим свойствами некоторых химических характеристик грунтов.

Реакция почвенного раствора по-разному влияет на миграцию радионуклидов. При росте кислотности уменьшается прочность закрепления в почве, увеличивается подвижность и поступления в растительность для большинства из них радионуклидов. Некоторые из них, в частности ⁵⁹Fe, ⁶⁰Co, ⁶⁵ Zn, при повышении рН переходят с ионной формы в разные гидролизные и комплексные соединения и становятся менее доступными для растений.

На миграцию и доступность радионуклидов в почвах чень большое влияние оказывает содержание обменного кальция, который характеризует их так называемую «карбонатность». С увеличением их содержания поступления ⁹⁰Sr из почвы в растения снижается.

В почвах с повышенным содержанием обменных форм фосфора и серы, особенно первых, наблюдается снижение перехода ⁹⁰Sr в растения за счет соосаждения труднорастворимых и слабо усваиваемых растениями соединений стронция. Поэтому в почвах с повышенным содержанием обменных форм фосфора и серы, особенно первых, наблюдается снижение перехода ⁹⁰Sr в растения.

Увеличение в почве содержания обменного калия снижает миграцию и поступление в растения ¹³⁷Cs. С одной стороны, это связано с тем, что при большом количестве в ґрунте калия происходит замена на него всех обменных катионов почвы, увеличивает сорбцию и закрепления цезия. С другой — с тем, что между калием и цезием, как между химическими аналогами, возникают конкурентные отношения при поступлении в растения, схожие с теми, что проявляются между кальцием и стронцием.

Особого внимания заслуживает один из основных природных радиоактивных «загрязнителей» почвы и биосферы — ⁴⁰K . Его содержание в пахотном слое достаточно большой — 2,7-21,6 × 10^-4 Бк/м² (0,7-5,8 Ки/км²). Миграция ⁴⁰K в почве, поступления в растении и следующее движение звеньями биологического цепочки полностью определяется поведение его стабильных носителей — ³⁹K и ⁴¹K и зависит от многих уже отмеченных свойств почв: карбонатности, реакции среды, содержания различных катионов, и в первую очередь натрия, концентрации анионов и других. Но при всяком уменьшении поступления ⁴⁰K наблюдается и снижение поступления калия в целом [9].

Метеорологические условия (осадки).

Движение воздуха, атмосферные осадки, температура окружающей среды и некоторые другие явления, характеризующие особенности погодно климатических условий, играют важную роль в миграции радионуклидов не только в атмосфере, но и в почве. Ветер имеет огромное значение для их распространения. Вторичное чрезвычайно быстрое перемещение радиоактивных веществ на расстоянии десятков километров от места выпадения становится возможным за счет ветрового подъема с поверхности почвы и переноса. Это может определить загрязнения или повышение уровня загрязнения более чистых почв.

Выделяют три основных вида ветрового подъема почвы: настоящий ветровой подъем — за счет движения воздуха над поверхностью почвы; локальный ветровой подъем — за счет движения воздуха, который создается спецификой рельефа местности, наличием лесных насаждений, зданий; механический ветровой подъем, возникающий при выполнении сельскохозяйственными машинами полевых орбит, движения транспорта.

Сезон года, когда произошло радиоактивное загрязнения среды, в значительной степени определяет взаимодействие радионуклидов с почвой. Она будет минимальной в зимний период при низких температурах и твердых атмосферных осадках. Летом плюсовые температуры и высокая влажность почвы усиливают ее.

Радиоактивные частицы, попадая на поверхность почвы, вовлекаются в процессы вертикальной миграции вглубь почвы, которые имеют важное значение. Это приводит к снижению мощности дозы излучения радионуклидов над поверхностью почвы, уменьшение их вторичного переноса ветром и поверхностными водами.

Процесс вертикальной миграции радионуклидов идет довольно медленно. На почвах более тяжелого механического состава с богатым грунтовым впитывающим комплексом вертикальная миграция радионуклидов происходит еще медленнее. На всех типах почв ⁹⁰Sr проникает на большую глубину, чем ¹³⁷Cs. Бесспорно, это связано с большей растворимостью стронция и «старением» цезия.

Значительное влияние оказывают погодно-климатические условия на горизонтальную миграцию радионуклидов — их переноса по поверхности почвы. При сильных ливневых дождях в летне-осенний период возможен значительный смыв радионуклидов с площадей водозборов в водоем и загрязнения ими рек, озер, водохранилищ — источников питьевой и поливной воды. Аналогичная ситуация может возникнуть при формировании мощного снежного покрова в зимний период и резком повышении температуры весной. При быстром таянии снега и слабой фильтрации осадков в мерзлый грунт перенос радионуклидов по поверхности усиливается [3].

Пища

При потреблении людьми растительной пищи и растительных кормов животными происходит их миграция пот пищевым цепям. Чем короче пищевые цепи, тем выше уровень радиоактивности, создаваемый радионуклидом при поступлении в организм конечного хозяина [14].

2.3 Модель системы «почва – растения – животные».

Система миграции радионуклидов состоит из трех основных составляющих: «почва - растения – животные». Она определяется связями в системе. Основными являются: почва-растения, растения-почва, растения-животные и животные - почва.

Миграция также зависит от влияния факторов на систему. Факторы образуют две группы: главные и фоновые. Главными являются - морфология почв и водно-физические свойства, видовое разнообразие животных и видовое разнообразие растений. Фоновые факторы представлены агрохимическими свойствами почв, минералогическим составом почв, метеорологическими условиями и пищевыми цепочками. Перечисленные факторы оказывают влияние на систему. Они вызывают увеличение и снижение скорости миграции. Комплексное влияние факторов определяет миграцию радионуклидов в системе «почва – растения – животные».

Выявление закономерностей и особенностей миграции радионуклидов является основой для обоснования различных мероприятий для уменьшения их перехода в системе.

3 Меры для уменьшения перехода радиоактивных веществ в системе.

Различные меры по уменьшению перехода радиоактивных веществ в системе используются для территорий имеющих сельскохозяйственное значение. Основное значение имеет переход радионуклидов из почвы в растения.

Приемы для снижения концентрации радионуклидов в сельскохозяйственных растениях делятся на две большие группы:

- меры, общепринятые в агропромышленном производстве, направленные на сохранение и увеличение плодородия почвы, повышение качества продукции растениеводства, рост урожайности, и одновременно способствующие уменьшению перехода радиоактивных веществ из почвы в растения;

- специальные приемы (глубокая вспашка с погребением загрязненного слоя почвы, удаление верхнего загрязненного радиоактивными веществами слоя почвы, внесения в почву специальных мелиорантов, связывающих радионуклиды в труднодоступные для растений формы и др.), которые могут привести к некоторому ухудшению плодородия почвы и уменьшению урожайности растений.

Одним из важнейших путей сокращения поступления радионуклидов в сельскохозяйственные растения, а затем в продукцию животноводства является химизация земледелия (в первую очередь внесение удобрений и различных химических мелиорантов, улучшающих физико-химические свойства почвы и повышают ее плодородие). Для уменьшения концентрации радионуклидов в продукции растениеводства, наиболее эффективной мерой является применение минеральных и органических удобрений.

При внесении удобрений уменьшается содержание радионуклидов в урожае, обусловленное: улучшением условий питания растений, увеличением биомассы, улучшением концентрации в почве обменных катионов, усилением антагонизма между ионами радионуклидов и ионами солей, вносимых в почву. Перевод радионуклидов в труднодоступные соединения и обменная фиксация в результате их реакции с удобрениями приводит к изменению доступности для корневых систем.

Вспашка почвы является эффективным приемом для сдерживания перехода радионуклидов в растения. Попадая на поверхность почвы радионуклиды сосредоточиваются в верхнем слое почвы (0-2 см). Перераспределению радиоактивных веществ в корнеобитаемом слое почвы (как правило, 0-25 см) способствует ее вспашка.

Еще одним важным результатом пахоты почв является снижение мощности дозы гамма-излучения за счет углубления радионуклидов. Обычная вспашка почвы на глубину 18-20 см уменьшает мощность дозы гамма-излучения в несколько раз. При возделывании почвы на глубину около 25-28 см поступления стронция уменьшается по сравнению с обработкой на глубину 10 см. Глубокая запашка (на 30 см) снижает накопление стронция в растения с малой корневой системой более чем в три раза по сравнению с запашкой на 10 см, где радионуклид остается на поверхности, но не влияет на поглощение стронция растениями с глубокой корневой системой. По сравнению с мелкой обработкой почвы (на 15 см), вспашка почвы на 30 см способствует уменьшению усвоения радионуклидов растениями на 20-30 %.

Механическое удаление поверхностного слоя, концентрирующего основное количество радионуклидов, является одним из важных специальных приемов для уменьшения содержания радиоактивных веществ в почве. Однако этот способ очень трудоемкий и дорогостоящий. Снятие слоя 0-5 см с площади 1 га соответствует отчуждению около 500 т грунта, который по сути может рассматриваться как радиоактивные отходы. Данный прием можно использовать только на очень ограниченной территории.

Прием глубокой вспашки почв с заделкой верхнего, наиболее загрязненного слоя почвы на глубину 40-60 см и глубже, принадлежит к механической дезактивации почв.

В дополнение к пахоте с перемещением загрязненного слоя почвы на глубину предлагается отделять новый верхний слой почвы от ниже лежащего, с повышенной концентрацией радионуклидов, экранным барьером из токсичных химических соединений, который будет препятствовать проникновению корней растения в нижние слои почвы.

Перевод радионуклидов в трудноусвояемые формы - еще один способ ограничивающий аккумуляцию радионуклидов в растениях. Для этого в почвы вносятся различные химические реагенты. Для радиоактивного стронция в качестве фиксирующих химических соединений можно использовать большие дозы фосфатов, растворимых силикатов (калия, натрия) и т.д.. Можно также промывать грунт, применяя растворы кислот, щелочи, нейтральные соли, комплексоны. На орошаемых землях большое значение имеет вымывание радионуклидов из почвы.

Важным является вопрос мелиорации радиоактивно загрязненных лугов и пастбищ. Более доступны растениям, чем в пахотных землях, являются радионуклиды, выпавшие на поверхность лугов, в результате чего содержание радиоактивных веществ в кормах на естественных пастбищах и сенокосах существенно выше, чем в кормовых растениях на пашне.

Разрушение дернистого слоя и перемешивание радионуклидов в корнеобитаемом слое почвы, т.е. перевод естественных пастбищ в искусственные - первоочередные задачи агромелиоративных мероприятий на загрязненных лугах. Для повышения производительности сенокосов и пастбищ применяют обычные агротехнические мероприятия: вспашки, известкование, подкормка минеральными удобрениями, пересев трав. Они дают возможность одновременно значительно уменьшить и радиоактивное загрязнение кормов.

Способность растений аккумулировать радионуклиды, может быть использована для биологической очистки почв, подвергшихся радиоактивному загрязнению, с помощью отчуждения растительной массы - фитомелиорации почв. Отчуждение выращенной фитомассы не способствует заметному очищению почвы - с урожаем будет вынесено не более 3 % радиоактивного стронция и цезия, содержащегося в почве [2,7,16,10].

На естественных территориях, не имеющих сельскохозяйственной значимости, деятельность по уменьшению перехода радиоактивных веществ регулируется различными нормативными актами.

Выводы:

1) Миграция радионуклидов в системе зависит от влияния различных факторов. Факторы делятся на 2 группы: главные и фоновые. Все факторы влияющие на систему связаны между собой, усиливают или снижают скорость миграции, определяют ее направление. Для исследования зависимость поступления радионуклидов необходимо учитывать комплекс показателей, и её не всегда можно установить по одному из факторов.

2) Система миграции радионуклидов состоит из трех основных составляющих: «почва - растения – животные». Основные связи в системе это: почва-растения, растения-почва, растения-животные и животные - почва. Данные связи определяют основные потоки радионуклидов в среде.

3) Методы и приемы снижения содержания Sr-90 и Cs-137 в почвах делятся на меры, общепринятые в агропромышленном производстве, и специальные приемы. Самыми действенными способами являются удаление верхнего загрязненного радиоактивными веществами слоя почвы, глубокая вспашка с погребением загрязненного слоя почвы, внесение в почву специальных мелиорантов. Естественные природные территории не подвергаются деятельности по снижения концентрации радионуклидов.

Список использованной литературы

1. Анненков Б.Н., Юдинцева Е. В. Основы сельскохозяйственной радиологии/ - М.: Агропромнздат, 1991.

2. Алексахин Р. М. и др. Сельскохозяйственная радиоэкология : учеб. пособие /– M. , 1992.

3. Бондарь П.Ф. Теоретическое обоснование методик оценки влияния разных факторов на поступления в растения радионуклидов и прогнозирование накопления их в урожае // Радиационная биология. Радиоэкология, 1998. С. 45-49.

4. Бударников, В.А. Радиобиологический справочник/– Мн.: Урожай, 1992. – 336 с.

5. Гапанович И.Я. Основы радиационной  безопасности под редакцией/ -Мн.: БГЭУ, 2002.-216 с.

6. Завилохина О.А. Экологический мониторинг РФ/ 2002. 

7. Кильчевский А. В. и др. Основы сельскохозяйственной экологии и радиационная безопас­ность : учеб. пособие /– Мн. , 2001.

8. Лазаревич Н.В., Чернуха Г.А. Поведение техногенных радионуклидов в системе почва-растение: /Лекция.- Горки: БГСХА, 2007.

9. Марчик Т.П., ЕфремовА.Л. ПОЧВОВЕДЕНИЕ С ОСНОВАМИ РАСТЕНИЕВОДСТВА /Учебное пособие - Гродно 2006.

10. Санжарова Н.И. и др. Роль химии в реабилитации сельскохозяйственных угодий, подвергшихся радиоактивному загрязнению / Рос. хим. ж. - 2005. - Т.3. - С. 26-34.

11. Чистик, О.В. Ведение сельскохозяйственного производств на землях, загрязненных радионуклидами:учебно-методическое пособие / О.В. Чистик, С.Е. Головатый, С.С. Позняк. - Мн.: МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2008. - 208с.

12. Юдинцева Е. В., Гулякин И. В. Агрохимия радиоактивных изотопов цезия и стронция. М.: Атомиздат, 1968.

13. Геохимические пути миграции искусственных радионуклидов в биосфере: Тез. докл. IV конф. по программе «АЭС-BO». Гомель, 1990.

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

15. Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного гамма-спектрометра с программным обеспечением “Прогресс” // ГНМЦ"ВНИИФТРИ"-Менделеево,2003.–32с.

16. Правила ведения агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель РБ на 2002-2005гг. Министерство сельского хозяйства и продовольствия РБ, Мн.,2002.

17. Агро-архив [Электронный ресурс]. –Режим доступа: http://agro-archive.ru/

18. Агрохимия [Электронный ресурс]. –Режим доступа: http://agrohimija.ru/

19. Биофайл [Электронный ресурс]. –Режим доступа: http://biofile.ru/

20. Википедия [Электронный ресурс]. –Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/

21.Vinpr.org [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vinpr.org/ecolo

22. Оpen library [Электронный ресурс]. –Режим доступа: https http://oplib.ru/

Код для цитирования: Скопировать