Миграция радионуклидов

Миграция радионуклидов  в наземных биогеоценозах. Элементы наземных биогеоценозов, как и элементы гидросферы, взаимосвязаны круговоротом веществ в природе и, соответственно, цепочками миграции радионуклидов. В почву радионуклиды попадают с выбросами радиоактивных отходов, атмосферными выпадениями, из растительных и животных организмов и грунтовых вод. Степень сорбции и подвижность радионуклидов в почвах определяется агрохимическим составом последних, физико-химическими свойствами радионуклидов и их соединений, интенсивностью гидрологических, биологических и других процессов. Высокой сорбционной способностью обладают глинистые почвы и чернозем, низкой - пески. Некоторые радионуклиды включаются в состав малорастворимых соединений и, таким образом, переходят в необменную форму, могут выключаться из круговорота веществ. Большая часть радионуклидов, попавших на почву, прочно фиксируется ее поверхностными слоями. Так, до 80% выпавших стронция-90 и цезия-137 удерживается верхним 5-см слоем почвы.

Как осуществляется миграция радионуклидов в почве?

Миграция радионуклидов  в почве происходит благодаря  совокупности разных процессов, которые  приводят к перемещению радионуклидов  в почве или к перераспределению  разных форм и состояний радионуклидов, что приводит к перераспределению  нуклидов в глубь почвенного покрова.

 Основными «движущими силами», которые приводят к миграции радионуклидов в почве являются: конвективный перенос (фильтрация атмосферных осадков вглубь почвы, капиллярный поток влаги к поверхности почвы, который вызван испарениями, теплоперенос влаги под действием градиента температуры), диффузия свободных и адсорбированных ионов, перенос радионуклидов корневыми системами растений, перенос радионуклидов коллоидными частичками (лессиваж), роющая деятельность животных (дикие кабан, крот и т.д.) и хозяйственная деятельность человека.

 Указанные факторы  не являются равнозначными, поскольку  интенсивность и длительность  их действия разные и зависят  от конкретных условий.

 Наиболее значимыми  факторами, влияющими на интенсивность  миграции радионуклидов в почвах (не обрабатываемых человеком)  являются конвективный перенос  и диффузия. Корневой перенос  радионуклидов в значительной  степени зависит от глубины  корневого слоя и густоты корневых  систем. Кроме того, корневая миграция  в значительной степени зависит  от физико-химических форм радионуклидов.

 Дождевые черви и  другая почвенная фауна также  способствуют миграции радионуклидов  в почвах, как благодаря механическим, так и биологическим путям,  перемешивая почву и\или вовлекая  радионуклиды в ткани своего  организма.

Миграция радионуклидов  в почвах покрытых лесом имеет  свою специфику, которая обуславливается  наличием лесной подстилки. Этот компонент  является мощным буфером на пути миграции радионуклидов в глубь почвы.

 Исследования, которые  проводятся в Чернобыльской зоне  уже на протяжении 20-ти лет,  свидетельствую о хорошей способности  подстилки аккумулировать и удерживать  радионуклиды. Длительное удержание  радионуклидов в лесной подстилке  объясняется наличием нескольких, медленно разлагающихся, слоев.  Процесс разложения каждого слоя  подстилки имеет свою длительность, что обеспечивает длительную (5-10 лет) изоляцию радионуклидов от  минеральной части почвы.

 В зависимости от  режима увлажнения почвы, на  которых формируются лесные экосистемы, формируется разная толщина лесной  подстилки. Как свидетельствуют  исследования, толщина подстилки,  а также природа органического вещества является основным фактором, который влияет на вертикальную миграцию радионуклидов.

Как осуществляется миграция радионуклидов из почв в растения?

 

Миграция (накопление) радионуклидов  из почвы в растения зависит от комплекса факторов. Основными факторами определяющими уровни накопления радионуклидов в растениях является: физико-химические формы радионуклидов, агрохимические свойства почв, биологические особенности растений, агротехника выращивания культур.

 Для определения поступления  радионуклидов из почвы в растения  используют следующие показатели: коэффициент биологического поглощения, коэффициент перехода и коэффициент  пропорциональности. Данные показатели  используются в радиоэкологии  – с помощью этих показателей  сравнивают и характеризуют уровни  накопления радионуклидов для  разных видов растений, животных  и т.д.

 Например, для сравнивая величины поступления радионуклидов с почвы в растения было установлено, что в зависимости от уровня увлажнения величины перехода 137Cs в растительность изменяется в 600 раз. Значительные отличия в накоплении были отмечены для разных типов почв Чернобыльской зоны отчуждения – дерново-подзолистых и торфянистых.

В растения радионуклиды попадают также с их поверхности (при выпадении  радиоактивных осадков). На поверхности  растений хорошо задерживаются частицы  размером менее 50 мкм. Эффективность  этого процесса оценивают по коэффициенту задержки - процентному отношению  количества сорбированных на поверхности  растения радионуклидов к количеству осевших. Этот коэффициент для травы  составляет в среднем 25%. Осевшие  на поверхности растения радионуклиды могут смываться дождем, сдуваться ветром или поступать во внутренние части растения и усваиваться.

 

С поедаемыми растениями радионуклиды поступают в организм животных, где  их поведение определяется участием в биохимических процессах. Радиоактивность  органов и тканей при разовом  поступлении радионуклидов в  организм быстро нарастает и так  же быстро снижается. Это характерно для аварийных ситуаций. При длительном поступлении содержание радионуклидов  в органах и тканях определяется сложным комплексом процессов их резорбции и выведения. Например, выведение стронция-90, иода-131 с одним  литром молока составляет 0,3 – 1,0% суточного  поступления, тогда как для кобальта-60, рутения-106 и церия-144 эта величина равняется всего лишь тысячным и  даже меньшим долям процента.

Сельскохозяйственная продукция - один из главных источников поступления  радионуклидов в организм человека. Так, 30-60% дозовой нагрузки от глобальных радиоактивных выпадений связано  именно с пищевым путем поступления  радионуклидов. В некоторых районах  Земли пищевые продукты могут  явиться причиной повышенного поступления  радионуклидов в организм человека. Так, пастухи на Крайнем Севере получают дозы от цезия-137, в 100-1000 раз превышающие  среднюю индивидуальную ЭД для населения  умеренных широт, поскольку цезий-137 накапливается в мхе (ягеле), затем мясе северных оленей, являющемся одним из основных продуктов питания народов Крайнего Севера. Эта же пищевая цепь обусловливает и повышенное поступление в организм людей северных народностей полония-210. В районах Белорусско-Украинского полесья торфяниковыми почвами слабо фиксируется цезий-137, в результате чего он в относительно больших количествах поступает в растения, организм животных и человека. Основными поставщиками его являются молоко (до 70%) и картофель (10-27%).

 

Агротехнические приемы могут  существенно уменьшить поступление  радионуклидов по пищевым цепям. Например, глубокая вспашка почвы  снижает накопление радионуклидов  в корнеобитаемом слое, а известкование  кислых почв и внесение фосфатных  удобрений фиксируют в почвах стронций-90, повышенные дозы калийных удобрений уменьшают поступление  цезия-137. В то же время азотные  удобрения способствуют усвоению ряда радионуклидов. Рациональным вскармливанием (введение в пищу кальция, замена сена силосом-концентратом и т.д.) достигается  снижение поступления радионуклидов  в организм сельскохозяйственных животных.

В организм человека, как  и другие живые организмы, радиоактивные  и химические загрязнения проникают  через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт с потребляемой пищей и водой.

В ходе метаболизма загрязняющие вещества превращаются в неопасные  продукты, выводимые затем из организма  через выделительную систему. Ксенобиотики не перерабатываются ферментными системами  организмов. Значительная часть канцерогенных  веществ превращается в еще более опасные и токсичные вещества, чем до поступления в организм.

Продукты питания могут  загрязняться в результате миграции вредных веществ из упаковочных  материалов, применения пищевых добавок.

 Обязательным звеном  кругооборота радионуклидов в  природе является человек. Поэтому  всякий сброс РВ в окружающую  среду с гигиенической точки  зрения не обоснован, ибо при  отсутствии порога негативного  действия ИИ (согласно общепринятой  концепции беспорогового действия радиации) единственным адекватным подходом в этом случае является запрет на выброс в окружающую среду любых количеств РВ. Именно это обстоятельство никогда не должно выпадать из поля зрения гигиенистов, так как оно оправдывает жесткий подход к разрешению сбросов радиоактивных отходов, запрещает использование ПДК для расчета количества этих сбросов, стимулирует разработку методов обезвреживания и захоронения радиоактивных отходов и гарантирует надежную защиту окружающей среды от загрязнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. http://www.vmedaonline.narod.ru/Chapt15/C15_33.html
2. http://neznaniya.net/agrojekologija/radiacionnaja-bezopasnost/916-migraciya-radionuklidov-v-biosfere-i-v-sfere-selskohozyaystvennogo-proizvodstva.htm
3. http://chornobyl.in.ua/radionuclide-migration.html
4. В.Ф. Кириллов, Е.Ф. Черкассов. Радиационная гигиена. М., 1982г.
5. А. Н. Стожаров. Радиационная медицина. М., 2010г.