Поступлении

Биологическая доступность радионуклидов, образующихся во время ядерных взрывов, во многом определяется его видом. При наземных взрывах на силикатных грунтах частицы локальных выпадений характеризуются слабой растворимостью и, следовательно, низкой биологической доступностью. Радионуклиды локальных выпадений подводных и подземных взрывов, наоборот, обладают, как правило, высокой биологической доступностью. То же относится к тропо- и стратосферным выпадениям, когда радиоактивные вещества оседают на поверхность земли в форме мелкодисперсных частиц.

Особенностью некорневого пути поступления радиоактивных веществ является то, что при оседании частиц из различных слоев атмосферы происхо-

дит загрязнение надземной части растений всеми выпадающими радионук-

лидами. Часть из них оседает на поверхность земли, минуя сами растения.

Степень удержания последними радиоактивных частиц характеризуется величиной коэффициента первичного удержания. Это отношениеколичества радиоактивных частиц, осевших на растения, к их общему количеству, выпавшему из атмосферы на данную площадь. Показатель может варьировать очень широко (от нескольких до 95 и более процентов), что зависит от плотности растительного покрова, морфологических особенностей растений, размеров радиоактивных частиц и метеорологических условий в момент выпадения осадков.

Чем больше надземная часть растений, тем больше величина первичного удержания. Так, например, в период максимального развития надземной части пшеница удерживает до 70% водорастворимых радионуклидов, горох - до 75%, ячмень, овес и просо - до 50%, а картофель - до 25%.

Наиболее высоким содержанием Sr⁹⁰ на единицу массы отличаются вегетативные части растений. Его концентрация в листьях в десятки и сотни раз выше, чем в зерне, корнеплодах или клубнях. Хотя этот изотоп слабо передвигается внутрь растения при попадании его на листья, для овощных культур (капуста, томаты, огурцы, пищевая зелень и т.д.) это очень опасно, так как они ничем не защищены.

При выпадении из атмосферы Cs ¹³⁷ он не только механически загрязняет урожай, но и как химический аналог калия способен передвигаться из листьев и стеблей в ткани наземных органов растений. Здесь он активно включается в метаболизм, накапливаясь в генеративных органах и урожае. Такая же закономерность отмечена и у йода-131, хотя он имеет более короткий период полураспада (8,04 сут.).

Прямое (некорневое) загрязнение из радиоактивного облака сельскохозяйственных растений в период их вегетации также имеет большое значение. Доля механической задержки радиоактивных выпадений растительным покровом определяется их физическими свойствами и видом растений.

По степени задерживания радионуклидов растения могут быть расположены в ряд в последовательности: капуста → свекла → картофель → пшеница → естественная травяная растительность (за исключением мхов, лишайников, грибов, которые отличаются высокой степенью задержки радионуклидов).

Дальнейшая судьба задержанных частиц зависит от их растворимости и скорости удаления под действием дождя, других атмосферных процессов. Нерастворимые радионуклиды загрязняют растения только с поверхности, а

растворимые поглощаются через листья, стебли и плоды. По скорости листо-

вой абсорбции радионуклиды располагаются в ряду:

цезий → барий → стронций → рутений.

Процессы резорбции протекают сравнительно быстро. Из почвы растения поглощают лишь те РВ, которые растворяются в воде. По степени поступления из почвы их можно расположить следующим образом:

^{89, 90}Sr → ¹³¹I → ¹⁴⁰Ba → ¹³⁷Cs → ¹⁰⁶Ru → ¹⁴⁴Ce → ⁹⁰Y → ⁴⁵Zn → ⁹⁵Nb, → ²¹⁰Po.

Поступление радионуклидов в растения сильно зависит от типа почвы. Наименьший переход наблюдается в регионах, где преобладают черноземные почвы, наибольший - в регионах с торфяно-болотистыми почвами. Высокие коэффициенты перехода радионуклидов характерны также для песчаных почв.

Вертикальная миграция в почве цезия-137 и стронция-90 протекает с малой скоростью. На необрабатываемых землях практически весь запас радионуклидов сосредоточен в верхней части гумусовых горизонтов. Глубина миграции радионуклидов зависит в значительной степени от состава органических и минеральных компонентов почв и режима увлажнения. В торфяных почвах радионуклиды мигрируют на 5-10 см глубже, чем в минеральных почвах. Значительные различия в глубине миграции радионуклидов отмечаются при изменении степени увлажнения почв.

Установлено, что вертикальная миграция в почве цезия-137 и стронция-90 протекает с очень малой скоростью. На необрабатываемых землях практически все радионуклиды находятся в верхней части корнеобитаемого слоя гумусовых горизонтов (рис. 37).

На пахотных почвах радионуклиды распределены сравнительно равномерно по всей глубине обрабатываемого слоя. В ближайшей перспективе са-

моочищение корнеобитаемого слоя почв за счет вертикальной миграции

радионуклидов не произойдет.

Рис. 37. Динамика миграции Cs¹³⁷ по профилю необрабатываемых

дерново-подзолистых супесчаных почв (в % от общего содержания)

Вместе с тем наблюдаются процессы локального вторичного перераспределения радионуклидов за счет горизонтальной миграции, вызванной ветровой и водной эрозиями почв. Изменение содержания радионуклидов в пахотном горизонте на различных участках рельефа в результате водной эрозии на посевах однолетних культур за 10-12 лет достигает 1,5-3 раз. На бессменных посевах многолетних трав, при отсутствии твердого стока, этот эффект не наблюдается (см. рис. 38).

В связи с этим в качестве защитной меры предложена система почвозащитных севооборотов и специальной обработки почв с периодическим глубоким (до 40 см.) безотвальным рыхлением плужной подошвы. Это позволяет уменьшить потерю гумуса и масштабы вторичного загрязнения земель [119].

На пахотных почвах радионуклиды распределены сравнительно равномер-

но по всей глубине обрабатываемого слоя. В ближайшей перспективе самоочищение корнеобитаемого слоя почв за счет вертикальной миграции радионуклидов будет незначительным.

Рис. 38. Влияние водной эрозии на загрязнение цезием-137

различных элементов рельефа пахотных почв, кБк / м²

Вторичное горизонтальное перераспределение радионуклидов связано с процессами водной и ветровой эрозии. В зависимости от интенсивности развития эрозионных процессов содержание радионуклидов в пахотном слое на пониженных элементах рельефа может повышаться до 75%.

Соответственно изменяются во времени и коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в растения. Переход в зерновые культуры и сено многолетних трав цезия-137 за послеаварийный период по сравнению с 1986-88 г.г. уменьшился на порядок, а стронция-90 практически не уменьшился.

Для обеспечения прогноза загрязнения сельскохозяйственной продукции необходимо периодически уточнять данные по коэффициентам перехода радионуклидов из почвы в урожай.

Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции зависит не только от плотности загрязнения, но и от типа почв, их гранулометрического состава и агрохимических свойств, биологических особенностей возделываемых культур. Показатели почвенного плодородия оказывают существенное влияние на накопление радионуклидов всеми сельскохозяйственными культурами и, особенно, многолетними травами. При повышении содержания гумуса в почве от 1 до 3,5% переход радионуклидов в растения снижается в 1,5-2 раза, а по мере повышения содержания в почве обменных форм калия от низкого (менее 100 мг К ₂ О на кг почвы) до оптимального (200-300 мг/кг) (см. рис. 39).

Рис. 39. Зависимость накопления радионуклидов в сене многолетних

злаковых трав от содержания гумуса и обменного калия в дерново-подзолистых супесчаных почвах, Бк/кг (при плотности загрязнения по Cs¹³⁷ 37 кБк/м²)

Характер использования склоновых земель существенно меняет интенсивность горизонтальной миграции радионуклидов. Установлено отсутствие твердого стока на бессменных посевах многолетних трав. В зернотравяных севооборотах плотность загрязнения почв в зоне смыва увеличивается на 20-25%, под пропашными культурами- до 76% [124].
В качестве защитной меры предложена система почвозащитных севооборотов и специальной обработки почв с периодическим глубоким (до 40 см) безотвальным рыхлением плужной подошвы. Это позволяет уменьшить потерю гумуса и масштабы вторичного загрязнения земель.
Доступность радионуклидов растениям и уровень загрязнения продукции зависит от прочности закрепления цезия-137 и стронция-90 в почве. За период с 1987 по 2000 годы доля фиксированной фракции цезия-137 увеличилась почти в 3 раза и составляет 83- 98% от валового содержания. Для стронция-90, наоборот, характерно преобладание доступных для растений форм, доля которых составляет 57-81% от валового содержания и имеет тенденцию к повышению во времени.
Соответственно изменяются во времени и коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в растения. Переход цезия-137 в сельскохозяйственные культуры за послеаварийный период уменьшился на порядок, тогда как биологическая доступность стронция-90 практически не снижается. Для обеспечения прогноза загрязнения сельскохозяйственной продукции необходимо периодически уточнять коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в урожай.
Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции зависит не только от плотности загрязнения, но и от типа почв, степени их увлажнения, гранулометрического состава и агрохимических свойств, биологических особенностей возделываемых культур. Все это делает достаточно сложной задачу прогноза содержания радионуклидов в растениеводческой продукции.
Минимальное накопление радионуклидов в растениеводческой продукции наблюдается при оптимальных показателях кислотности почв (рН), которые для дерново-подзолистых почв составляют: глинистых и суглинистых - 6,0-6,7; супесчаных - 5,8-6,2; песчаных - 5,6-5,8. На торфяно-болотных и минеральных почвах сенокосов и пастбищ оптимальные показатели рН составляют соответственно 5,0-5,3 и 5,8-6,2.
Минимальный переход цезия-137 и стронция-90 в растения наблюдается при достижении оптимальных параметров агрохимических свойств почв.
Поступление радионуклидов в культуры существенно зависит от гранулометрического состава почв. На песках переход радионуклидов в растения примерно вдвое выше, чем на суглинках, особенно при низкой обеспеченности почв обменным калием.
Большое влияние на накопление радионуклидов в сельскохозяйственных культурах оказывает режим увлажнения почв. На переувлажненных песчаных почвах высокая степень загрязнения травяных кормов наблюдается даже при относительно низких плотностях загрязнения почв радионуклидами. В то же время на окультуренных участках лессовидных и моренных суглинков возможно получение продукции с допустимым содержанием цезия-137 при плотности загрязнения до 740-1110 кБк/м². Переход радиоцезия в многолетние злаковые травы выше в 10-27 раз на дерново-глеевых и дерново-подзо-

листо-глеевых почвах по сравнению с временно избыточно увлажняемыми.

Дальнейшая миграция радионуклидов по биологическим пищевым цепочкам зависит, прежде всего, от их растворимости, а значит и доступности. При выпадении таких частиц на силикатные почвы обычно происходит только механическое загрязнение (запыление) растений. А при выпадении частиц, содержащих радиоактивный С ¹⁴, они способны проникать через листья и стебель растений, накапливаясь в них.

Переход радионуклидов существенно зависит от межвидовых особенностей сельскохозяйственных культур. Накопление цезия-137 по видам растений (в расчете на сухое вещество) может различаться до 180 раз, а накопление стронция-90 - до 30 раз при одинаковой плотности загрязнения почв. Многократные различия наблюдаются по накоплению стронция-90 между зерновыми злаковыми и зернобобовыми культурами

Сортовые различия в накоплении радионуклидов также значительны, хотя и заметно меньше (1,5-3 раза). Например, сорта ярового рапса по содержанию цезия-137 различаются в 2-3 раза, а по стронцию-90 - до 4 раз. При одинаковой плотности загрязнения накопление цезия-137 в зерне озимой ржи в 10 раз ниже, чем в семенах ярового рапса и в 24 раза ниже по сравнению с зерном люпина, что также необходимо учитывать в сельскохозяйственном производстве на загрязненных землях.

Также установлены существенные различия по накоплению радионуклидов растениями ячменя, картофеля, сахарной свеклы и рапса при их возделывании на землях, выведенных из севооборота. Они были связаны не с плотностью загрязнения, а, по-видимому, исключительно с формами выпадения радиоактивных веществ (Фирсакова С.К. и др., 1994).

В таблице 29 приведены данные по уровням загрязнения отдельных продуктов питания населения России за почти 40-летний период наблюдения.

Как видно из приведенных в ней данных динамика уровней загрязнения хле-

ба, говядины, молока и картофеля носит криволинейный характер, как для стронция, так и для цезия.

Таблица 29. Динамика уровней загрязнения пищевых продуктов Sr ⁹⁰ и Cs ¹³⁷
на территории России с 1963 по 2000 годы, Бк/кг (л)

Год	Sr90	Cs137
Хлеб	Говядина	Молоко	Картофель	Хлеб	Говядина	Молоко	Картофель
	2,2	0,9	1,1	0,2	9,3	10,7	7,8	2,3
	1,7	0,5	0,7	0,3	6,5	9,3	2,9	2,5
	0,6	0,3	0,4	0,25	1,2	5,0	1,4	0,9
	0,4	0,2	0,3	0,25	0,9	2,1	1,0	0,6
	0,4	0,2	0,26	0,23	0,8	0,9	0,8	0,4
	0,23	0,17	0,2	0,2	0,42	0,6	0,7	0,3
	0,15	0,13	0,1	0,14	0,22	0,5	0,2	0,3
	0,17	0,27	0,21 *	0,27	1,62	4,0	5,0 *	5,7
	0,13	0,14	0,11 *	0,16	0,22	1,2	0,5 *	1,6
	0,13	0,06	0,12 *	0,1	1,4	0,3	0,1 *	0,7

* - данные без проб из наиболее загрязненных районов после Чернобыльской аварии