Загрязнение сельскохозяйственных растений и их урожая радиоактивными веществами

1.2 Загрязнение сельскохозяйственных растений и их урожая радиоактивными веществами

Радиоактивное загрязнение растений может происходить двумя путями: первый — аэральный путь, когда выпадающие из воздуха радиоактивные вещества непосредственно осаждаются на листьях, стеблях, плодах и других органах растения, и второй - непрямое загрязнение, когда в процессе почвенного питания радионуклиды поглощаются из загрязненной почвы корневой системой и поступают в надземные органы растений.

Во время выпадения радиоактивных осадков растения загрязняются преимущественно аэральным путем. Этим путем могут загрязняться не только вегетирующие растения, но также и собранный урожай, если во время выпадения радиоактивных осадков он окажется не укрытым защитными материалами на полях, площадках, токах и других местах на открытом воздухе. После окончания выпадения радиоактивных осадков из атмосферы в последующие вегетационные сезоны главным источником поступления радионуклидов в растения и накопления их в урожае становится почва. В случае многолетних хронических радиоактивных выпадений урожай может загрязняться одновременно аэральным и почвенным путями.

Как при аэральном, так и при почвенном пути главным фактором, определяющим степень радиоактивного загрязнения растений и их урожая, является величина радиоактивности, приходящаяся на единицу поверхности территории (плотность радиоактивных выпадений и плотность радиоактивного загрязнения почвы), которая обычно выражается в Кюри на 1 км2 [3,5,12,19].

Аэральное радиоактивное загрязнение растений. Радиоактивные осадки, выпадающие из атмосферы на сельскохозяйственные угодья, не задерживаются растительным покровом полностью. Часть из них минует растения и, осаждаясь в свободном пространстве между растениями, достигает поверхности почвы. Величины задерживания радиоактивных осадков растительным покровом зависят от мощности развития надземной массы растений (урожайности), степени облиственности, структуры травостоя, морфологического строения растений и степени шероховатости и опушенности их поверхностных тканей, дисперсности и физико-химических свойств радиоактивных осадков, погодных условий во время их выпадения на растительность. В зависимости от этих факторов размеры первичного задерживания радиоактивных осадков растениями могут варьировать в очень широких пределах: от 10 до 60%).

В экспериментах по изучению радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных культур было установлено, что величина задерживания радиоактивных осадков находится в прямой зависимости от урожайности надземной растительной массы. Процент задерживания для одного и того же вида растений может изменяться во времени в соответствии с изменением величины надземной биомассы в результате роста и развития растений. Так, например, при внесении в виде дождя раствора цезия-137 на посев яровой пшеницы надземной массой было задержано: в фазу кущения - 15%, в фазу выхода в трубку - 25%, в фазу цветения - 50%, в фазу молочной и восковой спелости - 60% от нанесенного количества радионуклида [1,12].

Задерживание радиоактивных осадков растительным покровом в сильной степени зависит от физико-химических свойств этих осадков. Так, при выпадении, на посев яровой пшеницы в фазу колошения растений растворимых форм радионуклидов в виде дождя первоначальное задерживание было в 5-7 раз выше, чем при выпадении твердых нерастворимых радиоактивных частиц размером 50-100мкм [19].

Различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой способностью к задерживанию выпадающих из атмосферы радиоактивных осадков, что обусловлено видовой спецификой морфологического строения растения. Так, задерживание растворимых форм радионуклидов в период максимального развития надземной массы составляет для гороха 75%>, яровой пшеницы - 70%), ячменя, овса и проса - 50%>, гречихи -40%, картофеля - 25%.

Неодинаковой способностью к задерживанию радиоактивных осадков характеризуются не только разные виды растений, но также и различные части, и органы одного и того же растения. При нанесении водного раствора стронция-90 на растения яровой пшеницы задерживание составляло: для листьев - 40%, для стеблей - 20%, для мякины - 10% и для зерна – 0,6%.

У некоторых растений хозяйственно ценные части урожая достаточно надежно защищены от непосредственного загрязнения радиоактивными осадками (зерно бобовых культур, зерно кукурузы, клубни картофеля, подземная часть корнеплодов). Их радиоактивное загрязнение может происходить в последующие периоды либо метаболическим путем, либо в результате вторичного загрязнения при контакте с загрязненной соломой, ботвой, почвой [3,5].

После прекращения радиоактивных выпадений, осевшие на растения радиоактивные вещества, в полевых условиях могут смываться дождями и стряхиваться ветром. Наибольшие полевые потери этих веществ с загрязненных растений происходит сразу же после окончания радиоактивных выпадений, когда радиоактивные вещества еще прочно не закрепились на поверхности листьев, стеблей, соцветий, плодов. С течением времени интенсивность потерь заметно снижается (таблица1).

1. Полевые потери стронция-89 загрязненными растениями в разные сроки после нанесения раствора радионуклида на кормовые сеяные травы (в процентах от первоначально задержанного количества)

При длительном пребывании загрязненных растений в поле суммарные потери радиоактивного загрязнения могут достигать значительных величин: 80-95%. Отсюда следует, что чем дольше после выпадения радиоактивных осадков растения будут находиться в поле, тем меньше будет загрязнен урожай радиоактивными веществами[21,25].

В случае загрязнения растений радиоактивными осадками на локальных следах ядерных взрывов, когда в составе загрязнителя преобладают короткоживущие радионуклиды, одновременно с полевыми потерями радиоактивных веществ будет происходить также снижение радиоактивности за счет радиоактивного распада короткоживущих радионуклидов. Скорость распада непостоянная и изменяется во времени. Вначале она наиболее высокая, а затем, с течением времени, постепенно снижается. Тем не менее, снижение радиоактивного загрязнения растений, обусловленное этой причиной, может быть весьма существенным. Так, величина радиоактивности смеси продуктов деления 1-часового возраста уменьшается за первые 10 суток в 720 раз, за последующие 20 суток - еще в 2.4 раза, а в целом за месяц - в 2600 раз. Снижение радиоактивного загрязнения урожая за счет распада короткоживущих радионуклидов происходит не только в период вегетации растений, но также и после уборки урожая во время его хранения. При этом зачастую может сложиться такая ситуация, когда урожай, имеющий на момент уборки повышенный уровень радиоактивного загрязнения, после хранения на складах и хранилищах становится вполне пригодным для использования[3,29].

Обычно пригодность загрязненной продукции для использования оценивается по концентрации в ней радионуклидов, т.е. по содержанию их в единице веса продуктов.

Размеры аэрального радиоактивного загрязнения урожая некоторых сельскохозяйственных культур стронцием-90 приведены в таблице 2. В условиях полевого эксперимента водный раствор стронция-90 путем мелкокапельного дождевания наносился на вегетирующие посевы в разные сроки: 8 июля и 15 августа. Уборка урожая производилась по мере созревания культур: 23 августа — горох и ячмень, 27 августа - гречиха, пшеница, овес, кукуруза (на силос), картофель, 6 сентября - просо и подсолнечник, 12 сентября — сахарная свекла.

Приведенные в таблице 2 данные подтверждают положение о том, что чем больше времени проходит от выпадения радиоактивных осадков на посевы до уборки урожая, тем меньше радиоактивное загрязнение получаемой растениеводческой продукции[26].

2. Концентрация стронция-90 в урожае сельскохозяйственных культур при различных сроках нанесения на посевы радиоактивного раствора из расчета 1 Кu/км²

Из числа изучавшихся культур максимальное загрязнение хозяйственно ценных частей урожая отмечается у проса и гречихи. Значительно ниже концентрация стронция-90 в зерне пшеницы, ячменя и овса. Очень слабо загрязняется урожай картофеля и сахарной свеклы [3,4, 6, 12,36].

Почвенный путь радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных растений и их урожая

После прекращения радиоактивных выпадений загрязнение урожая сельскохозяйственных культур происходит главным образом в результате поступления радионуклидов в растения из загрязненной почвы. Источником радиоактивного загрязнения почвы, так же как и растительности, являются радиоактивные выпадения из атмосферы. В зависимости от продолжительности выпадений загрязнения почвы сельскохозяйственных угодий может быть одноразовым или длительным (как, например, при глобальных выпадениях, продолжающихся в течение нескольких лет). В первом случае почвенный путь поступления радионуклидов в растения будет главным источником радиоактивного загрязнения урожая уже в следующем вегетационном сезоне после выпадения радиоактивных осадков. Во втором случае первые 2-4 года будет преобладать аэральный путь радиоактивного загрязнения растений, а в последующие годы – почвенный [42,47].

Радиоактивные вещества, осевшие на поверхность почвы, вступают во взаимодействие с почвенными частицами, и почва, как основной компонент агроценоза, оказывает определяющее влияние на характер миграции радионуклидов по биологическим цепочкам. Известно, что почва является хорошим поглотителем для многих химических веществ, в том числе и для радионуклидов [5,4].

Поглощение радионуклидов происходит сразу же при контакте их с почвой. Разные почвы обладают неодинаковой способностью к поглощению радионуклидов, но в целом поглощается не менее 50%, а во многих случаях значительно больше. Так, при внесении в дерново-подзолистую супесчаную почву растворимых форм радионуклидов было поглощено 66% стронция-90, 98% цезия-137, 98% церия-144, 94% кобальта-60, 49% рутения-106. Еще сильнее радионуклиды поглощаются черноземной почвой: стронций-90 - 96%, цезий-137 — 100%, церий-144 - 100%, кобальт - 60-91%, рутений - 106-61%.

Поглощение и фиксация радионуклидов почвой затрудняет их усвоение корневой системой. Поэтому поступление радионуклидов из почвы в растения в десятки раз меньше, чем из водного раствора, т.е. почва представляет собой мощный барьер на пути миграции радионуклидов по пищевым цепочкам [3,39].

Биологическая избирательная способность растений к усвоению различных химических веществ и различия физико-химических свойств радионуклидов обуславливают неодинаковые размеры поступления отдельных радионуклидов из почвы в растения (таблица 3) [5].

Похожие работы

Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство

Скачать

54243

6

0

... в урожае, наибольший эффект достигается внесением минеральных и органических удобрений. 4.       МЕТОДЫ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ ТЕРРИТОРИЯХ 4.1. Общие принципы организации агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения При загрязнении сельскохозяйственных угодий радиоактивными эле- ментами нельзя не учитывать одной важной ...

Аккумулирование радионуклидов грибами в зонах радиоактивного загрязнения

Скачать

31590

0

0

... тысяч стали инвалида­ми. Полмиллиона человек до сих пор проживает на загряз­ненных территориях. [1] ГЛАВА 2 АККУМУЛЯЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ГРИБАМИ В ЗОНАХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ 2.1 Особенности аккумулирования радионуклидов грибами Изучение грибов в загрязненных зонах проводится с 1986 г. Установлено, что по степени накопления цезия грибы сильно отличаются друг от друга. Коэффициенты ...

Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений

Скачать

98685

7

2

... ОСВ на состав почвенных растворов и т.д. материалов практически не имеется. С учетом вышеизложенного, целью наших исследований было изучить возможности использования осадков сточных вод г. Курска в качестве удобрений. Глава 2. Методика и условия проведения исследований. 2.1 Методика исследований Исследования проводились на опытном поле Курской государственной сельскохозяйственной академии имени ...

Эколого-экономические проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов

Скачать

41620

1

0

... поэтому опресненная вода еще очень дорога. Значительно дешевле опреснять солоноватые подземные воды. С помощью гелиоустановок эти воды уже опресняют. На международных конференциях по проблемам водных ресурсов обсуждаются возможности переброски пресной воды, законсервированной в виде айсбергов. Впервые предложил использовать айсберги для водоснабжения засушливых районов земного шара американский ...