Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Радиоактивное загрязнение наземных экосистем 137Cs
1.1 Источники радиоактивного загрязнения окружающей среды 8
147
1.2 Общая характеристика Cs как загрязнителя окружающей среды 16
1.3 Глобальные выпадения I37Cs 20
1.4 Поступление Cs при Чернобыльской катастрофе 21
1 47
1.5 Радиоактивное загрязнение почв Cs 29
1.6 Радиоактивное загрязнение растительности 41
1.7 Мероприятия по снижению содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции 50
1.8 Радиоэкологический мониторинг 53
Глава II. Природные условия и радиационная обстановка в пределах Плавского радиоактивного пятна
2.1 Природные условия юга Тульской области 57
2.2 Радиационная обстановка в пределах Плавского радиоактивного пятна Тульской области 67
Глава III. Район, объекты и методы исследования 70
137
Глава IV. Современные особенности накопления Cs в почвах Плавского радиоактивного пятна 80
Глава V. Современные особенности накопления 137Cs в растительности травянистых фитоценозов Плавского радиоактивного пятна 91
Глава VI. Баланс 137Cs в системе «почва-растение» травянистых фитоценозов Плавского радиоактивного пятна 106
Глава VII. Экологическая оценка современных уровней 137
накопления Cs в почвах и продукции растениеводства Плавского радиоактивного пятна 107
Выводы
Список литературы
- Общая характеристика Cs как загрязнителя окружающей среды
- Радиоактивное загрязнение растительности
- Радиационная обстановка в пределах Плавского радиоактивного пятна Тульской области
- Современные особенности накопления Cs в почвах Плавского радиоактивного пятна
Введение к работе
Актуальность исследований.
В условиях напряженной экологической ситуации, складывающейся в мире, одной из наиболее актуальных проблем является загрязнение наземных экосистем техногенными радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году на Европейской части России сформировался обширный регион с плотностью загрязнения почв радиоцезием 1 Ки/км2 (37 кБк/м2), площадь которого составила более 15 млн. га (Израэль и др., 1998). Наибольшие уровни радиоактивного загрязнения пришлись при этом на территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, плодородные почвы которых интенсивно использовались и продолжают использоваться в сельском хозяйстве. В этой связи аварию на Чернобыльской АЭС можно с полным правом классифицировать как экологически тяжелую для сельского хозяйства (Алексахин, 2006, Панов и др., 2007).
Среди «чернобыльских» радионуклидов наиболее экологически значимым при рассмотрении последствий радиоактивного загрязнения является 137Cs – массово поступивший в наземные экосистемы долгоживущий радиоизотоп (период полураспада 30 лет), который прочно фиксируется в почве (Черных, Овчаренко, 2002; Фокин и др., 2005).
Прогнозные оценки показывают, что загрязненные радиоцезием районы Европейской части России будут сохранять свой статус вплоть до середины ХХI века, а наиболее пораженные участки в их пределах – до конца столетия (Атлас современных и прогнозных аспектов …, 2009).
Долговременность создаваемого 137Cs загрязнения почв, а также возможность его распространения по пищевым цепочкам, конечным потребителем в которой является человек, определяет актуальность изучения поведения 137Cs в экосистемах, а также поиск закономерностей распределения радионуклида по компонентам окружающей среды.
Целью работы в рамках указанной проблемы является изучение особенностей биогеохимических циклов 137Cs чернобыльских выпадений в природных и агрогенных травянистых экосистемах радиоактивно загрязненной территории Тульской области.
Задачи исследования:
-
Выявление уровня современного радиоактивного загрязнения почв и растительности травянистых экосистем Плавского радиоактивного пятна Тульской области техногенным 137Cs.
-
Анализ особенностей накопления и глубины массового проникновения 137Cs в почвах территории в отдаленный период после чернобыльской аварии.
-
Установление параметров, закономерностей и особенностей перехода 137Cs в растительность природных и агрогенных фитоценозов при корневом потреблении радионуклида.
-
Оценка баланса 137Cs в системе «почва-растение» автономных и гетерономных геохимических ландшафтов исследованной территории.
-
Определение экологической значимости аккумуляции и динамики накопления радиоцезия в почвах и продукции растениеводства радиоактивно пораженных районов Тульской области.
На защиту выносятся следующие положения:
В постчернобыльское время на территории Плавского радиоактивного пятна в пределах геохимически сопряженных ландшафтов произошло увеличение неоднородности ореолов загрязнения почв 137Cs. Почвы аккумулятивных позиций ландшафта характеризуются достоверно повышенной плотностью загрязнения радиоцезием и должны обязательным образом включаться в систему радиоэкологического мониторинга земель.
Аккумуляция 137Cs в травянистых фитоценозах зависит от плотности радиоактивного загрязнения почв, структуры растительных сообществ, биологических особенностей доминантных видов (общая фитомасса, доля корней в общей фитомассе, жизненный цикл растения и др.) и более выражена в природных луговых сообществах, чем агрофитоценозах.
137Cs характеризуется низким биологическим потреблением и отсутствием избирательного поглощения растениями из почвы. При этом основное накопление радионуклида в исследованных агрогенных и природных травянистых фитоценозах происходит в корневой системе растений, а процессы транслокации 137Cs в надземные органы подавлены.
137Cs и 40К, являясь химическими аналогами, имеют различные особенности биогеохимических циклов в травянистых фитоценозах, радиоактивно загрязненных земель.
Экологическая оценка современных уровней накопления 137Cs в продукции растениеводства Плавского радиоактивного пятна показала, что при сохранении почвами территории статуса радиоактивно загрязненных, уровни накопления 137Cs в растительной продукции (зерне культурных злаков, картофеле и поедаемой части луговых трав) очень низкие и полностью соответствуют нормативным показателям допустимого накопления.
Научная новизна работы:
Количественно показаны особенности радиоэкологической обстановки и структуры полей загрязнения почв 137Cs в пределах Плавского радиоактивного пятна Тульской области через 25 лет после чернобыльской аварии.
В условиях установившихся биогеохимических циклов впервые дана оценка параметров накопления 137Cs в надземной и подземной фракциях травянистой растительности природных и агрогенных фитоценозов и выявлена ключевая роль корневой фитомассы в процессах депонирования радионуклида.
Впервые установлены параметры миграции 137Cs в системе «почва-растение» с учетом аккумуляции радионуклида в растении в целом, в его вегетативных зеленых частях и корневой фитомассе в зависимости от биологических особенностей видов растений и плотности радиоактивного загрязнения почв Плавского радиоактивного пятна.
Практическая значимость работы.
Полученные данные по содержанию 137Cs в почвах и растительности травянистых агрогенных и луговых экосистем Плавского радиоактивного пятна Тульской области могут быть использованы для оценки и прогноза радиоэкологического состояния почв и продукции растениеводства в пределах территории, пострадавшей при аварии на Чернобыльской АЭС.
Фактические оценки современного баланса 137Cs в системе «почва-растение» исследованных радиоактивно загрязненных ландшафтов могут быть интегрированы в базы данных по биологической доступности радионуклидов, в том числе в международных программах “BORIS: Bioavailability of Radionuclides in Soils”, “EMRAS: Environmental Modelling for Radiation Safety”, а также использованы для верификации моделей биогеохимических циклов 137Cs в наземных экосистемах.
Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации сети государственного радиационного контроля и разработки природоохранных и реабилитационных мероприятий для ландшафтов лесостепной и степной зон европейской территории России.
Личный вклад автора. Собственные исследования автора включали следующие виды работ: почвенно-геохимическое опробование почв и растительности в системе сопряженных наземных ландшафтов (опробование склонов в верховье, средней и нижней частях балки по линиям стока); отбор образцов почвы для химически и радиоэкологических исследований; произведен сплошной укос растительности с определением общей биомассы растительности и параметров вовлечения 137Cs в биогеохимические циклы; проведение лабораторных исследований, включающих в себя определение удельной активности 137Cs в образцах почв и растительности методом гамма-спектрометрии (удельная активность цезия в растениях, запасы цезия в растительности коэффициент биологического перехода из почвы в растения); анализ полученных результатов; сопоставление полученных данных с результатами других исследователей.
Апробация работы. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2011); Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работах, в том числе в 1 статья в издании, рекомендованном ВАК, 3 статьи находятся в печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, состоящего из 100 источников, в том числе 30 на иностранном языках. Содержательная часть работы изложена на 152 страницах текста, иллюстрирована 20 рисунками, включает 16 таблиц.
Общая характеристика Cs как загрязнителя окружающей среды
Химические свойства цезия Цезий - химический элемент первой группы Периодической системы Д. И. Менделеева с атомным номером 55 и атомной массой 132,9064 г/моль. Как и другие элементы первой группы, по химическим свойствам он относится к щелочным металлам.
Имеет одну степень окисления (1+) и в растворе присутствует в виде катиона Cs+. Катион цезия обладает наибольшим радиусом среди других простых катионов (Титаева, 2000).
В виде простого вещества цезий - золотисто-желтый металл, один из трех интенсивно окрашенных металлов (наряду с медью и золотом). После ртути - это самый легкоплавкий металл. Плавится цезий при 28,44С, кипит при 669,2С. Его пары окрашены в зеленовато-синий цвет.
Легкоплавкость цезия сочетается с большой легкостью. Несмотря на довольно большую атомную массу элемента, его плотность при 20С составляет всего 1,904 г/см . Особенностью электронной структуры атомов цезия заключается в том что один электрон находится на последнем s-подуровне, что приводит к тому, что металлический радиус цезия очень велик (0,266 нм).
Химически цезий очень активен. На воздухе он мгновенно окисляется с воспламенением, образуя надпероксид Cs02 с примесью пероксида CS2O2. Цезий способен поглощать малейшие следы кислорода в условиях глубокого вакуума. С водой он реагирует со взрывом с образованием гидроксида CsOH и выделением водорода. Цезий взаимодействует даже со льдом при -116 С. Соединения цезия в целом хорошо растворимы. Распространенность цезия в природе Содержание цезия в земной коре оценивается в 2,6-10"4% (Популярная библиотека..., 1977). Цезий относится к редким элементам. Он встречается в рассеянном состоянии (порядка тысячных долей процента) во многих горных породах; ничтожные количества этого металла были обнаружены и в морской воде. В большей концентрации (до нескольких десятых процента) он содержится в некоторых калиевых и литиевых минералах, главным образом, в лепидолите.
Цезий образует собственные минералы - поллуцит, авогадрит и родицит. Родицит крайне редок. Его часто относят к литиевым минералам, так как в его состав (М20 2А1203-ЗВ203, где М20 - сумма оксидов щелочных металлов) лития обычно входит больше, чем цезия. Авогадрит (K,Cs)[BF4] тоже редок. Больше всего цезия содержится в поллуците (Cs,Na)[AlSi206]-nH20 (содержание Cs20 составляет 29,8-36,7% по массе). Во всех почвах Cs присутствует в виде одновалентного катиона. Изотопы цезия Взвестно 33 радиоактивных изотопа цезия с массовыми числами от 114 до 148. Все изотопы цезия имеют техногенное происхождение. В большинстве случаев они недолговечны: периоды полураспада измеряются секундами и минутами, реже - несколькими часами или днями. Однако три из них распадаются не так быстро - это Cs, Cs и Cs с периодами полураспада 2 года, 30 лет и 3-Ю6 лет соответственно (Василенко, 2001).
Из радиоизотопов цезия наибольшее значение имеют l34Cs (ТУ2 =2 года), и 137Cs (Ті/2 = 30, 2 года). 134Cs - продукт активации стабильного I33Cs.
Cs характеризуется большим выходом в реакциях деления (6 %), высокой миграционной способностью и токсичностью. Он считается одним из наиболее значимых радионуклидов продуктов ядерного деления (ПЯД). Cs — бета-излучатель со средней энергией бета-частиц 170,8 кэВ. Его дочерний радионуклид Ва имеет период полураспада 2,55 мин и испускает при распаде гамма-кванты с энергией 661,6 кэВ. Выход 137Cs при делении меняется в зависимости от делящегося вещества и энергии нейтронов, вызывающих деление. Получение и применение Cs
Радиоизотопы цезия образуются при делении ядер атомов тяжелых элементов в ядерных реакторах или при ядерных взрывах, а также с помощью ускорителей заряженных частиц. Промышленное получение цезия для нужд народного хозяйства и медицины осуществляется выделением его из смеси осколочных продуктов различными методами (экстракцией, соосаждением, адсорбцией).
Цезий применяют в химических и радиобиологических исследованиях, в гамма-дефектоскопии и радиационной технологии. 137Cs используется в качестве источника у-излучения для контактной и лучевой терапии (Черных и Овчаренко, 2002).
Из всех изотопов цезия наибольшую биологическую опасность представляет 137Cs. 137Cs мигрирует из почвы в растения. При попадании в организм животных с кормом он всасывается в кровь полностью и равномерно распределяется по тканям и органам. Кратность накопления и интенсивность выведения Cs имеет прямую зависимость от массы животного. Через дыхательные пути в организм человека поступает около 0,25 % поступления через желудочно-кишечный тракт. Выведения радионуклида из организма происходит в основном через почки. За месяц выделяется до 80% введенного количества Cs (Черных и Овчаренко, 2002).
Радиоактивное загрязнение растительности
Биологическая опасность Cs определяется высоким выходом при делении атомных ядер в ходе антропогенно инициированных процессов, а также его значительной подвижностью в природных средах (Санжарова и др., 2005).
В первые годы после Чернобыльской аварии прямое радиоактивное загрязнение растительной продукции определялось главным образом атмосферными выпадениями техногенных радионуклидов на почвенно-растительный покров. 137Cs оседал на поверхность почвенно-растительного покрова в составе радиоактивных аэрозолей под влиянием гравитационных сил и метеорологических факторов (дождь, снег, туман). Однако большая доля радионуклидов может оседать и без осадков в результате турбулентного движения воздушных масс в атмосфере (Алексахин, 2006).
Первичное загрязнение наземных ландшафтов 137Cs зависело не только от погодных условий, но и от «архитектурных» характеристик фитоценозов (высоты, сомкнутости, облиственности и др.) (Клечковский В.М. и др. 1956; Караваева, 1973; Павлоцкая, 1974; Пристер и др., 1991).
При попадании радиоактивных веществ на территории лесных массивов значительная часть радионуклидов задерживается кронами деревьев, осаждаясь на листьях, хвое и коре, другая их часть попадает в травяной покров, лесную подстилку и почву (Черных и Овчаренко, 2002). В первые месяцы после аварии загрязнение было сосредоточено в верхнем слое подстилки, мха, опада и т.д. (Израэль и др. 1987, 1988; Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред..., 1990).
Осевший на поверхности почвы радиоактивный материал может снова перейти в атмосферу под влиянием ветра, дождя и механических воздействий, обусловленных деятельностью человека, и способствовать вторичному переотложению на поверхности вегетирующих растений. Этот факт имеет большое значение в аэралыюм загрязнении наземных экосистем (Черных и Овчаренко, 2002; Chamberlain, 1960).
Разбрызгивание радиоактивных частиц с каплями дождя, как источник радиоактивного вторичного радиоактивного загрязнения наземных органов растений, важен для низкорослых растений (овощные культуры, пастбищные растения и др.), тогда как роль этого пути загрязнения для высоких растений (зерновые злаки, кукуруза) незначительна (Алексахин, 2006).
Задерживание оседающих частиц ( отношение количества радионуклидов, сорбированных на наземных частях растений, к выпавшему на данную площадь сельскохозяйственных угодий количеству радиоактивных веществ) зависит от следующих факторов: площади поверхности, способной сорбировать частицы; фитомассы на единицу площади почвы; формы, размера и ориентации листьев и других наземных органов растения; характеристики их поверхности; скорости ветра проходящего через посев во времени и после выпадения частиц; размера аэрозольных частиц; количества выпавшего материала; относительной влажности во времени и после выпадений (Алексахин, 2006).
Большое значение имеет размер аэрозольных частиц радионуклидов. Установлено, что чем меньше частицы, тем выше эффект удерживания. Так частицы с диаметром 44-88 мкм задерживаются растениями в 2,5 раза сильнее, чем частицы с диаметром 88-175 мкм (Witerspoon and Taylor, 1971; Taylor and Witerspoon, 1972). Первичное удерживание водорастворимых форм радионуклидов, выпавших с дождем, в несколько раз выше, чем удерживание частиц размерами в несколько десятков микрометров (Титаева, 2000).
Показатель задерживания оседающих частиц зависит от морфологических особенностей растений (Witerspoon and Taylor, 1971). Так, при аэральном загрязнении радионуклидами сельскохозяйственных культур максимальный коэффициент перехода радионуклидов в надземные части растений был обнаружен для трав и озимой ржи (Израиль и др. 1987, 1988; Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред, 1990).
При оседание радионуклидов на поверхность культурных злаков до 75% радиоактивных частиц оседает в пазухах листьев и листовые обертки и 25% приходится на листья (Алексахин, 2006). В травостое луга или пастбища радионуклиды задерживаются не только вегетирующими органами, но и отмершей биомассой, которая составляет основу будущей дернины (Фокин и др., 2005; Алексахин, 2006).
После осаждения радионуклидов на поверхность растения под влиянием метеорологических факторов начинается процесс их удаления, который существенно отличается в агрофитоценозах и естественных фитоценозах, в которых падающие с верхних листьев радиоактивные частицы задерживаются нижними вегетирующими органами и отмершими частями травостоя. По данным Алексахина P.M. (1996 г.), средний период потерь для аэрозолей с растений составляет от 7 до 17 суток. По данным Санжаровой Н.И. (2005 г.), снижение содержание цезия-137 в растениях происходило медленее - к началу июня в вегетативной массе озимой ржи содержалось 137Cs 20-30% от первоначально задержанного количества, а ко времени уборки урожая 9-20%. Для травостоя эти величины составили соответственно 15-40 и 5-10% (Санжарова Н.И. Изменение радиоционной обстановки..., 2010).
Многочисленные исследования показали, что проникая с поверхности в ткани листьев, радионуклиды не только механически загрязняют урожай, но включаются в метаболизм и распределяются по органам растения. При нанесении 137Cs на наземные органы различных растений, наблюдается его переход в корневую массу растений и корневые выделения (Анненков и Юдинцева, 1991; Фокин и др., 2005). Перенос радионуклидов в продуктивные части растений зависит от их возраста и физиологического состояния тканей, на которые они нанесены. Так например, передвижение радионуклидов из старых листьев идет интенсивнее чем из молодых (Алексахин, 2006).
Концентрация задержанных радиоігуклидов в растениях снижается под влиянием метеорологических условий (дождь, туман и др.), а также в результате разбавления нарастающей биомассы в период интенсивного роста. Установлено, что для яровой пшеницы от фазы кущения до уборки урожая эти потери составляют от 97-98%, от фазу выхода в трубку до уборки урожая 50-70%, от фазы молочной спелости до уборки урожая 30% от начального количества радионуклидов (Егоров и др., 1983).
Вторичное (корневое) загрязнение При переходе радиоігуклида в почвы начал формироваться поток косвенного загрязнения растительности вследствие корневого потребления Cs, который постепенно стал доминирующим путем поступления радионуклида в растения. В отдаленный период после аварии переход Cs в фитомассу связан уже только с его поглощением из почвы. И в настоящее время сформировались относительно устойчивые биогеохимические циклы элемента в системе «почва-растение» (Юдинцева и др., 1968; Титаева, 2000; Фокин и др., 2005; Алексахин, 2006; Санжарова и др., 2009).
Радиационная обстановка в пределах Плавского радиоактивного пятна Тульской области
Основные биологические особенности опробованных сельскохозяйственных культур следующие:
Яровая мягкая пшеница Мис - высокопродуктивный сорт, позволяющий стабильно получать зерно, пригодное для производства макаронных изделий. Сорт создан в ГІГУ «НИИСХ центральных районов Нечерноземной зоны» совместно с Владимирским НИИСХ. Разновидность лютесценс. Сорт среднеспелый. Куст полупрямостоячий, соломина полая, опушение листа отсутствует. Лист зеленый, промежуточной ширины с сильным восковым налетом. Колос белый, веретеновидный, средней плотности, хорошо озерненный. На верхней 1/2 колоса имеются остевидиые отростки средней длины. Колосковая чешуя имеет слегка изогнутый зубец средней величины, плечо широкое, закругленной формы. Киль выражен сильно. Жилкование среднее. Зерно красное, круглое, стекловидное, полуудлиненной формы с коротким хохолком. Бороздка неглубокая. Масса 1000 зёрен 35-45 г (Портал сайта МосНИИСХ http://www.nemchinowka.ru/).
Яровой ячмень Hyp - сорт ярового ячменя Hyp создан в НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны. Получен от скрещивания сорта ярового ячменя Верас с сортом Московский 3/125, в который введён методом беккросса ген Run 15. Разновидность нутапс. Куст промежуточный. Имеется средняя антоциановая окраска ушек флагового листа и кончиков остей. Восковый налёт на влагалище флагового листа сильный, на колосе — отсутствует. Положение колоса — горизонтальное. Тип опушения основной щетинки зерна — короткий. Окраска алеройнового слоя у зерновки белая. Зерновка бочкообразная. Масса 1000 зёрен 46-52 г. Среднеспелый сорт, вегетационный период 67-86 дней. Высота растений средняя. Слабовосприимчив к поражению пыльной головнёй, гельминтоспориозными пятнистостями (Портал сайта МосНИИСХ http://www.nernchinowka.ru/). Яровой ячмень имеет слаборазвитую корневую систему, поэтому лучше растет на плодородных, хорошо обеспеченных питательными легкодоступными веществами (Портал АгроХХІ http://vvww.agroxxi.ru).
Картофель Журавлгшка - многоклубневой сорт с высокими потребительскими качествами, среднепоздний, столовый. В клубнях картофеля содержание крахмала — 14,0-19,0%, 75% воды, 2% сырого протеина, а остальная часть приходится на сахар, жиры, клетчатку и золу. остальная часть приходится на сахар, жиры, клетчатку и золу. Отрицательно относиться к повышенным дозам азотных удобрений. Растение средней высоты, промежуточного типа, полупрямостоячее; стебель средней толщины, средне окрашен антоцианом; лист средней величины, темно-зеленый, главная жилка слабо окрашена антоцианом; доли листа средние со слабоволнистыми краями, жилкование среднее; соцветие среднее, малоцветковое; венчик средний, красно-фиолетовый; ягодообразование редкое (Портал АгроХХІ http://www.agroxxi.ru). Картофель относится к семейству пасленовых. Это многолетнее травянистое растение, размножающееся семенами и клубнями. Корневая система у картофеля мочковатая, корни располагаются преимущественно в пахотном слое почвы, и только немногие из них проникают на глубину до 1 м. В подземной части у картофеля образуются также видоизмененные стебли — столоны, которые, утолщаясь на конце, переходят в клубни (Портал АгроХХІ http://www.agroxxi.ru).
Фитоценоз суходольного луга в период проведения полевых работ был представлен следующими видами растений: мятлик луговой, кострец безостый, бор развесистый, ежа сборная, цикорий обыкновенный, мышиный горошек, земляника зеленая, лапчатка прямостоячая и др.
Фитоценоз влажного луга характеризуется высоким травостоем и представлен такими видами растений как: вейник седеющий, кострец безостый, мать-и-мачеха, конский щавель, бодяк полевой и др.
Доминантные виды природных фитоценозов представлены многолетними травянистыми растениями, способными образовывать дернину. Большинство видов имеют корневище (конский щавель, мать-и-мачеха, вейник седеющий, земляника зеленая и др.). Многие виды растений являются ценными пастбищными культурами - мятлик луговой, вейник седеющий, мышиный горошек зеленый.
На опорных площадках в 4-кратной повторности были произведены биологические укосы и отобраны образцы надземной части фитомассы с площадок 50x50 см, что соответствует методическим подходам к определению запасов растительной фитомассы в травянистых экосистемах (рис. 3.6) (Гришина, Самойлова, 1971).
Современные особенности накопления Cs в почвах Плавского радиоактивного пятна
Поступление 137Cs в наземные экосистемы сопровождается внедрением радионуклида в биогеохимические циклы и приводит к формированию относительно стабильной системы связанных между собой форм соединений l37Cs (Фокин и др., 2005): - почвенный инертный пул; - обменный почвенный пул; - пул в составе биогеохимических циклов.
Почвенный инертный пул является не только самым значительным по своей массовой доли, но способен увеличиваться во времени, прошедшем после поступления Cs в наземные экосистемы. Многие авторы (Алексахин, 1992; Фокин и др., 2005) отмечают наличие так называемого эффекта старения радионуклида, характеризующегося уменьшением поступления радионуклида в растительность со временем (снижение коэффициента накопления Cs). Так, например, по данным Фокина А.Д. с соавторами (2005) за первые 8 лет после выпадений коэффициент накопления Cs в соломе пшеницы уменьшился в 8 раз. В последующие годы снижение продолжалось, но менее интенсивно (Кругов, Архипов, 1996; Санжарова, Фесенко, Лисянский и др., 1997). По мнению Фокина А.Д. с соавторами (2005), это связано в основном с фиксацией радионуклида почвенными алюмосиликатами.
Проведенные исследования показали, что на территории Плавского радиоактивного пятна основным депо 137Cs являются радиоактивно загрязненные почвы. В них прочно зафиксировано около 99,23 - 99,6 % пула радионуклида, накопленного в системе «почва-растение» (табл. 6.1).
Состояние и поведение радионуклида в естественных фитоценозах и агроценозах отличаются. В агроэкосистемах объемы почвенных пулов радионуклидов значительно выше, что соответственно снижает содержание загрязнений в фитомассе сельскохозяйственных растений по
сравнению с естественной растительностью. В агрофитоценозах исследуемой территории ежегодные выносы Cs с урожаем ничтожно малые доли: меньше 0,004-0,005% у зерновых и 0,05% картофеля. В целом, постепенное выведение Cs из системы «почва-растение» в исследуемых агрофитоценозах определяется радиоактивным распадом радионуклида, и лишь в незначительной степени связано с его отчуждением в составе урожая сельскохозяйственной продукции.
При минерализации органического вещества эта фракция приобретает высокую лабильность и может быть быстро реутилизирована растительностью лугов (замкнутые циклы). Таким образом, биогеохимические циклы 37Cs в системе почва-растение» черноземных почв характеризуются высокой степенью воспроизводства, что нарушается лишь естественным радиоактивным распадом. среду является почвенно-растительный покров. Это определяется во-первых, тем, что растения как компонент рациона играют важную роль в формировании дозы облучения человека и, во-вторых, ведущей ролью кормовых растений в поступлении радионуклидов в продукцию животноводства. В ряде случаев с миграцией радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам почва — продукция растениеводства и почва — растения — продукция животноводства и далее в рацион человека связано до 70—90% дозы внутреннего облучения его организма (Тихомиров, Алексахин, 1985).
Существенный вклад в дозовую нагрузку может вносить и внешнее облучение, обусловленное излучениями радионуклидов, содержащихся непосредственно в почве (Гулякин, Юдинцева, 1996; Павлоцкая, 1983; Тихомиров, Алексахин, 1985).
Проведенные исследования показали, что почвы участка «Верхняя Локна», приуроченного к центру Плавского радиоактивного пятна, характеризуются повышенными показателями накопления техногенного 137Cs в поверхностном 30-см слое, составляющими 5-12 Ки/км2, что существенно превышает допустимо норлгу 1 Ки/км и, согласно Закону от 15.05.1991
№ 1244-1 «О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации, вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС», относит данную территорию к зоне проживания с правом на отселение, в которой производство растениеводческой продукции разрешено, но рекомендуется контроль содержания в ней радионуклидов.
В то же время прямые оценки параметров накопления радиоцезия в составе в составе растительной продукции (зерне культурных злаков, картофеле и поедаемой части луговых трав) очень низкие и полностью соответствуют показателям допустимого накопления, установленных СанПиЫ 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» (табл. 7.1).
