Начало формы УДК: 631.438.2 ОТАРОВ А. РАДИОНУКЛИДЫ В

УДК: 631.438.2
ОТАРОВ А.
РАДИОНУКЛИДЫ В РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ
РЕКИ ИЛИ:
2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В РАСТЕНИЯ
(Институт почвоведения им. У.У.Успанова, г. Алматы, [email protected])
Приведены результаты исследования по изучению закономерностей поступления
радионуклидов в растения. Установлено, что степень накопления радионуклидов
растениями в заметной степени зависит от почвенных условий местообитания и
жизненных и экологических форм самих растений.
Количество радионуклидов, поступающих в растения, в значительной мере
определяется свойствами почвы, обуславливающими поглощение и закрепление
радионуклидов. Как уже было указано, свойства почвы являются одним из основных
факторов, определяющих состояние радионуклидов в почвах и интенсивность их
поступления в растения. Механический и минералогический состав, реакция среды,
содержание органического вещества, ёмкость поглощения и его состав, влажность и
ряд других факторов играют решающую роль в сорбции радионуклидов почвами и
тем самым регулируют поступление их в растения и накопление в урожае.
В настоящее время влияние свойств почвы на подвижность радионуклидов в системе
поч-ва-растение, можно сказать, в общем виде изучена достаточно полно [1, 2, 3, 4, 5].
Но в коли-чественном отношении влияние отдельных свойств почв неодинаково для
различных радио-нуклидов [6, 7, 8, 9]. Между биологической доступностью
радионуклидов и свойствами поч-вы в целом установлена следующая
закономерность: накопление радионуклидов растениями повышается с уменьшением
в почве ила, физической глины, ёмкости поглощения, обменных оснований,
органического вещества, минералов групп монтмориллонита и слюд [3, 6, 10, 11]. В
зависимости от свойств радионуклидов на их доступность по разному влияют такие
свойства почвы, как рН среды, содержание ионов СО3, SO4, влажность и др. [8, 10,
12].
Существует тесная обратная зависимость накопления 90Sr в растениях от ёмкости
поглощения почвы и количества обменного Са в ней [2, 3, 10]. Эта связь становится
более тесной при выражении содержания 90Sr в растениях по отношению к Са (в
стронциевых единицах - с.е.) [2]. Тесноту этой связи можно объяснить тем, что Са
является химическим аналогом 90Sr. Поэтому, при постоянном количестве 90Sr,
увеличение содержания Са приводит как бы к “разбавлению” радионуклида
элементом-аналогом. Кроме того, при переходе от одного звена экологической цепи к
другому, между ними наблюдается фактор дискриминации. В большинстве случаев
происходит дискриминация 90Sr кальцием [12, 3]. Необходимо отметить, что фактор
дискриминации 90Sr кальцием проявляется в большей мере на почвах с высоким
содержанием Са по сравнению с почвами отличающимися низким содержанием Са.
Между интенсивностью поглощения 137Cs растениями, ёмкостью поглощения и
содержанием
обменного
К
наблюдается
аналогичная
закономерность.
Наибольшую роль в накоплении радионуклидов растениями играют частицы
физической глины и ила, обладающие большой поглотительной способностью по
сравнению с более крупными фракциями. Такое влияние мелких фракции
механического состава почвы на на-копление радионуклидов растениями связано с
более прочной фиксацией на их поверхности радионуклидов, что, в свою очередь
обусловлено как большей удельной поверхностью гли-нистых и илистых частиц [3,
2], так и изменением физико-химических свойств почв (повы-шение ёмкости
поглощения, обменных катионов, содержания органического вещества).
Различные типы почв, в зависимости от их минералогического состава, обладают
неоди-наковой сорбционной способностью. В настоящее время, в литературе имеется
ряд работ [10, 3, 2], в которых показано, что минералогический состав почв оказывает
большое влияние на сорбцию радионуклидов почвами и на биологическую
доступность растениям. Более сильно снижают накопление 90Sr растениями глины
монтмориллонитовой группы, в частности, аска-нит и гумбрин. А минералы группы
каолинита не оказывают существенного влияния на пос-тупление 90Sr в растения.
Промежуточное положение в этом отношении занимают минералы группы слюд и
гидрослюд. Минералогический, также и как механический состав почв, более сильное
влияние оказывает на поступление в растения 137Cs, чем 90Sr. Это связано с возможной фиксацией 137Cs слоистыми структурами глинистых минералов подобно с
фиксацией
К.
По эффективности снижения поступления 137Cs в растения минералы и глины можно
раз-делить на три группы. К первой группе относятся наиболее сильно снижающие
поступление 137Cs в растения: асканит, гуморин, флогонит, гидрофлогонит. Ко
второй, промежуточной группе, относятся вермикулит, биотит, мусковит. К третьей
группе относятся, незначительно снижающие поступление радионуклидов в растения,
каолин
и
дамурит
[3].
Влияние содержания карбонатов в почве на доступность радионуклидов растениям
является
малоизученным
вопросом
сельскохозяйственной
радиоэкологии.
Р.М.Алексахиным и др. [10] показано, что наблюдается некоторое снижение (от 1,1
до 3,0 раза) 90Sr при увеличении содержания карбонатов в чернозёме. Причём
действие карбонатов наблюдалось только до уровня их содержания 2,2%. По мнению
авторов, снижение связано с уменьшением воднорастворимых форм 90Sr, они также
предполагают образование малоподвижных карбонатов 90Sr. Этими же авторами для
137Cs установлена обратная зависимость, и этот факт объясняется увеличением в
карбонатных почвах воднорастворимых органических веществ, которые являются
десорбентом
этого
радионуклида.
Довольно значительное влияние на интенсивность поступления радионуклидов в
растения оказывает и влажность почвы [10, 13, 14, 15, 16, 17]. Данные влияния
влажности почв на интенсивность накопления радионуклидов растениями
противоречивы. В ряде случаев наблюдается тенденция к повышению концентрации
радионуклидов в растениях, выращенных на почвах с повышенной влажностью [17], а
иногда, наоборот, наблюдается снижение концентрации радионуклидов в растениях
[14]. В некоторых экспериментах изменение влажности почвы не влияло на
коэффициенты накопления радионуклидов, хотя отмечалось возрастание суммарного
выноса радионуклидов в результате увеличения биомассы растений при более
высокой
влажности
почвы
[16].
В связи с вышеизложенным изучение влияния почвенных условий не накопление
радионуклидов растениями является одним из важных вопросов радиоэкологий
имеющие
как
научное,
так
и
практическое
значение.
С этой целью были определения содержания радионуклидов в основных
доминантных видах растительного покрова нижнего течения реки Или.
Из статистической обработки полученных аналитических данных видно, что
объединение содержания радионуклидов различных видов растений в одну выборку
по признаку почвенных условий местообитания заметно отражается на степени
варьирования признака. Коэффициенты корреляции по шкале градации перешли в
разряд очень высоких. Но, несмотря на сильное варьирование доверительный
интервал остается довольно узким, и величины t-критерий Стьюдента не опускаются
до критических величин и превышают t табличное. Следовательно, мы можем
утверждать, что среднестатистическое содержание радионуклидов в растениях в
зависимости от почвенных условий местообитания являются достоверными и
статистически
значимыми.
В зависимости от почвенных условий местообитания между растениями имеется
довольно заметная разница в содержании радионуклидов, которая по 90Sr достигает
2,5 и по 137Cs 2,2 раза (таблица 1). Максимальное содержание 90Sr (6,6 Бк/кг)
характерно для растений произрастающих на почвах солончакового ряда, т.е. для
галофитов, а минимальное (2,6 Бк/кг) - для растений почв болотного ряда. 137Cs в
максимальном количестве накапливают растения почв болотного ряда, а
минимальное – растения почв автоморфного ряда. В результате данного суждения
можно заключить, что степень накопления радионуклидов растениями также в
заметной степени зависит и от почвенных условий местообитания.
Из статистической обработки аналитических данных (таблицы 2) по выносу
радионукли-дов видно, что объединение содержания радионуклидов различных видов
растений в одну выборку по признаку жизненных и экологических форм растений как
и в случае с почвенны-ми условиями местообитания заметно отражается на степени
варьирования признака. Коэф-фициенты корреляции по шкале градаций поднялись на
одну и две ступени, и перешли в раз-ряд высоких и очень высоких. Но, как мы уже
отмечали, для радионуклидов, которые в поч-ве находятся в весовом отношении в
ультрамикроколичествах, высокие коэффициенты ва-риации являются вполне
допустимыми. Это подтверждается величинами t-критерия Стью-дента, которые во
всех случаях оказались выше t табличного. Следовательно, вычисленные
среднестатистические величины содержания радионуклидов в растениях, в
зависимости от их жизненных и экологических форм, являются достоверными и
статистически значимыми.
Таблица 1 - Вариационно-статистические показатели содержания радионуклидов в
растениях произрастающих на основных группах почв нижнего течения р. Или.
Вынос радионуклидов из почвы в определенной степени зависит также и от их
жизненных форм и связанных с ним морфологических, физиологических и др.
особенностей. Как видно из данных таблицы 2 в зависимости от жизненных форм
между растениями имеются доволь-но заметные разницы в выносе радионуклидов из
почвы. Разброс среднестатистического содержания радионуклидов в растениях в
зависимости от их жизненных форм достигает по 90Sr 2,6 и по 137Cs 2,5 кратных
величин. По степени интенсивности выноса 90Sr жизненные фор-мы растений
нижнего течения р.Или можно расположить в следующий убывающий ряд: полукустарники > деревья > травы > кустарники, а по выносу 137Cs – кустарники > травы
> полу-кустарники > деревья. Повышенным выносом отличаются кустарники и
полукустарники.
Большинству доминантных растений низовьев р. Или характерным является довольно
широкая экологическая амплитуда их местообитания. Благодаря этому их формации
занимают самые различные местообитания, начиная от заболоченных участков и
кончая сухими опустынивающимися луговыми почвами и солончаками.
Из анализа данных видно, что вынос радионуклидов растениями также в заметной
степени зависит и от их экологических форм. Сравнение среднестатистических
величин содержания радионуклидов между экологическими формами растений
показывает, что амплитуда этой зависимости по 90Sr оценивается разницей в 1,97
раза и по 137Cs – 2,7 раза.
Таблица 2 - Вариационно-статистические показатели содержание радионуклидов в
различных жизненных и экологических формах растительности нижнего течения
р.Или (Бк/кг).
Примечание: в числителе – среднее арифметическое и его ошибка, Бк/кг; в
знаменателе – коэффициент вариаций (%) и в скобке t-критерий Стьюдента; * саксаул.
По способности к накоплению 90Sr изученные экологические формы растительности
нижнего течения р.Или можно расположить в следующий убывающий ряд:
галоксерофиты > мезогалофиты > ксерофиты > мезофиты и 137Cs – мезогалофиты >
мезофиты > галоксерофиты > ксерофиты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексахин Р.М. Радиоактивное загрязнение почв и растений. –М., Изд-во АНСССР,
1963. -132с.
2. Юдинцева Е.В., Гулякин М.В. Агрохимия радиоактивных изотопов стронция и
цезия. –М., Изд-во «Атомиздат», 1968. -472с.
3. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. Сельскохозяйственная радиобиология. –М., «Колос»,
1973. -272с.
4. Алексеев Ю.В. Влияние фосфогипса при внесении в дерново-подзолистую почву на
поступление 90Sr в растения. // Агрохимия, 1983, №2. -С.96-99.
5. Sheppard M.J., Sheppard S.C., Thibauet D.H. Uptake by plants and migration of uranium
and chromium in field lysimeters. // J. Environ. Qual., 1984, 13, №3. –Р.357-361.
6. Шагалова Э.Д., Ручьёва Е.П. Формы калия в почве и поступление 137Cs в зерновые
культуры. // Почвоведение и агрохимия, 1982, №18. -С.117-121.
7. Юдинцева Е.В., Левина Э.М. О роли калия в доступности цезия-137 растениям. //
Агрохимия, 1982, №4. -С.75-81.
8. Kiepul J. Glabiszewski J., Sieukiewicz J. Pobieranie 90Sr i 137Cs prozez niektore rosliny
uprawue z gleb o rozuym sktodzie mechaniczuym. // Pamietuik Putaw, 1984, №83. –Р.105115.
9. Szabo A., Kovacs A. Adotok a novenyek 90Sr es 137Cs felvetelenek vizsgalatarol. //
Novenytermeles, 1977, 26, №4. –Р.249-252.
10. Алексахин Р.М., Буфарин О.И., Маликов В.Г. и др. Радиоэкология орошаемого
земледелия. – М., Изд-во «Энергоатомиздат», 1985. -224с.
11. Бондарь Ю.И., Шманай Г.С., Ивашкевич Л.С. и др. Доступность 137Cs и 90Sr
растениям из различных компонентов почвы. // Почвоведение. 2000. №4. -С.439–445.
12. Lowe B.G. Lovels 137Cs in soils and vegetation of west Malaysia. // Health Phys.,
1978, 34, №5. –Р.439-444.
13. Моисеев И.Т., Тихомирова Ф.А., Алексахин Р.М. и др. Влияние свойств почвы и
времени инку-бации 137Cs на динамику его форм и биологическую доступность
растениям. // Агрохимия, 1982, №8. С.108-113.
14. Зацепина Л.Н. Формы соединения 90Sr в атмосферных осадках и почвах и методы
их определения. Автореф. канд. дисс., -М., 1973. –20с.
15. Отаров А. Влияние орошения на содержание и характер распределения
радионуклидов. // Материалы международной научно-практической конференций:
«Аграрная наука на рубеже веков», т.4, Акмола, 1997. -С.26.
16. Моисеев И.Т., Тихомирова Ф.А., Рерих Л.А. и др. Формы соединений
радионуклидов в почвах и их трансформация. // Агрохимия, 1981, №1. -С.110-113.
17. Cline J.F. Ageing effekts of the availability of strontium and ceasium to plants. //Health
Phys., 1961, v.4, №2. Р.293-296.
***
Ðàäèîíóêëèäòåðäi» ¼ñiìäiê áîéûíäà æèíàëó çà»äûëûºòàðûí çåðòòåóäi» í¸òèæåëåði
êåëòiðiëãåí. ´ñiìäiê áîéûíäà ðàäèîíóêëèäòåðäi» æèíàëóû îëàðäû» ¼ñêåí îðòàñûíû» òîïûðàº
æà¹äàéûíà æ¸íå äå îëàðäû» òiðøiëiê æ¸íå ýêîëîãèÿëûº ò¾ðëåðiíå áàéëàíûñòû åêåíäiãi
àíûºòàë¹àí.
***
Results of the researches on peculiarities of radionuclide accumulation by plants are given
in the article. It has been established that the level of radionuclides accumulation by plants
mainly depends on soil conditions of their location, vital and ecological forms of plants
themselves.