Биогенная концентрация

1.2 Биогенная концентрация

Все животные и растения обладают способностью избирательно и интенсивно накапливать рассеянные в экосистемах в ничтожных концентрациях микроэлементы, к конкурентам которых (в том числе и по характеру биологических функций) относятся долгоживущие радиоактивные загрязнители среды. Коэффициенты накопления их (отношение радиоактивности радионуклида в составе среды к его радиоактивности в организме) колеблются от нескольких до десятков тысяч. Высокие коэффициенты накопления приводят к тому, что концентрация излучателей в биомассе загрязненных биоценозов становится более высокой по сравнению с радиоактивностью среды (что ведет к неадекватной оценке радиационного риска при простом санитарном анализе событий).

Мощный процесс избирательной биогенной концентрации рассеянных излучателей наиболее интенсивен в первые годы от момента выпадения радиоактивных осадков. Радионуклиды в этот период представляют собой новейшие для среды, легко диссоциирующие соединения, не вкрапленные, как это происходит в последующем, в кристаллические решетки глинистых минералов (процесс старения элементов). Комплекс почвенно-химических реакций старения и последующее включение радионуклидов в состав труднорастворимых почвенных и минеральных структур переводит метаболизм изотопов на равные с их естественными химическими аналогами права. Скорость таких процессов зависит от физико-химических свойств радионуклидов, а также характера загрязнения почв (влажности, концентрации ионов). Максимальная скорость поглощения радионуклидов растениями происходит при рН, близком к нейтральному и слабощелочному. В кислой среде усиливается сорбция твердой фазой почв, т.е. радионуклиды «консервируются» на более долгосрочные периоды. Влажность, как следствие увеличения массы сельскохозяйственной продукции, снижает концентрацию радионуклидов в биомассе. Высокие концентрации ионов стабильных элементов препятствуют проникновению радионуклида в корневую систему.

Наиболее доступен для корневых систем растительности, особенно в первые годы после загрязнения среды, стронций. Старение радионуклида происходит медленно. Через 12 лет после внесения ⁹⁰Sг в почву более 95% изотопа остается в обменной, кальцийподобной форме. Фиксация ⁹⁰Sг в необменную форму может явиться следствием включения его в кристаллы CaCO₃. В кислых почвах этот процесс связан с вхождением ⁹⁰Sг и Ca в нерастворимые трехкальциевые фосфаты и другие нерастворимые соединения почвы как результат взаимодействия с анионами PO₄, CO₃ и др. Накопление ⁹⁰Sг в растениях обратно пропорционально количеству обменного конкурента изотопа кальция почвы. Такая блокада метаболизма имеет предел. Избыточное (> 25 мг-экв на 100 г. почвы) внесение кальция не ведет к дальнейшему снижению скорости перехода радионуклида в растительность.

Цезий, судя по коэффициентам накопления в почвах, по разным источникам, относится либо к сильно, либо к слабо накапливаемой группе элементов. В экспериментах и наблюдениях по миграции изотопа (почва–вода-растительность) выявлено его преимущественное накопление в неорганической фазе почв (коэффициент накопления 0,25), но при высоком содержании излучателя в биомассе (8000–9000). У Юдинцевой (1981) имеются данные по влиянию емкости обмена почв и величины поглощенного калия на поступление ¹³⁷Cs в урожай растений (овес). На почвах различного типа (дерново-подзолистая, серая лесная и выщелоченный чернозем) установлена закономерность – при величине емкости обмена 4,5 и менее мг-экв на 100 г. ¹³⁷Cs в наибольшей степени поступает в растения. При увеличении поглотительной способности почв до 20 мг-экв и более поступление радионуклида мало зависит от этого показателя.

Наименее исследована миграция и последующее накопление в теле человека плутония и сопутствующих ему нептуния, америция, кюрия. Эти элементы относятся к сильно дискриминированным метаболитам, не включающимся в активный экосистемный обмен. Первичная загрязненность почв радионуклидами этого ряда регистрируется в виде «горячих частиц» PuO₂ диаметром порядка 10 мкм, активностью от 50 до 1000 мкБк. Включение в почвенную миграцию происходит медленно, после образования Fe-Pu-Al-комплексов с низкомолекулярными фульвокислотами. Скорость последующего вертикального движения в прикорневую систему зависит от сформировавшейся в почвах скорости движения нерадиоактивных носителей. До 9% от плутониевых выпадений мигрируют на глубину 10–90 см чернозема и до 20% на аналогичную глубину – серозема торфяников спустя 10 – 15 лет после загрязнения среды. Почвенные загрязнения плутонием, их долгосрочное содержание в поверхностных слоях ведут к аэрозольному проникновению α-излучателя в организм человека и накоплению радионуклида в легких (от 4 до 83 мБк). После чернобыльской аварии лучевые нагрузки от плутония возросли в среднем в 1,5 раза и достигли 2 мкЗв/год.

Период полуочищения корнеобитаемых слоев от радионуклидов цезия и стронция (совокупность функций экспоненты радиоактивного распада, минерализации, перехода в подкорневую систему и др.) представлен в таблице 1.3. для различных видов почв. Он минимален для чернозема и торфяных почв, а для почв, пострадавших от аварий, максимален, что позволяет прогнозировать радиационную «чистоту» таких территорий только через 600 – 1000 лет.

Таблица 1.3. Периоды полуочищения корнеобитаемых слоев почв от суммарной радиоактивности (по Михалеву, 2004)

Похожие работы

Миграция радионуклидов стронция-90 в почвах различных типов Павлодарской области

Скачать

177997

25

11

... области, находящиеся на территории Семипалатинского полигона подверглись влиянию радиоактивных элементов, которое проявляется как на молекулярном, клеточном уровне, так и на уровне целого организма. Основными радионуклидами, определяющими характер загрязнения, в нашей области является стронций-90. Некоторые районы Павлодарской области оказалась наиболее загрязнёнными областями Республ

Экологическая экспертиза в России

Скачать

289808

20

0

... документация по реализа­ции видов и объектов деятельности, перечень которых приведен в Приложении к настоящему Положению, без результатов проведения ОВОС на государственную экологическую экспертизу в Минприроды России и/или его территориальные органы не принимается. 2. Область применения 2.1. ОВОС организуется и проводится при подготовке следующих видов обосновывающей документации: 1) ...

Классификация антропогенных воздействий на окружающую среду

Скачать

51869

5

1

... безопасность — состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства в процессе взаимодействия общества и природы от реальных или потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду». Оно может быть сведено к краткой формуле: «состояние защищенности от опасности». Но так же, как защита не исчерпывает защищенности, так и ...

Аккумулирование радионуклидов растениями лесных фитоценозов

Скачать

70098

4

0

... поступление радионуклидов в сельскохозяйственные растения, снижение накопления радиоактивных веществ в организмах сельскохозяйственных животных. [1] Глава 2 Особенности аккумуляции радионуклидов различными фитоценозами 2.1 Аккумуляция радионуклидов растениями лесных фитоценозов Особенности поведения радиоактивных элементов в почве и растениях приводят к так называемой биогенной ...