КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Физико-химическое состояние радионуклидов в воде, почве и растениях
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В БИОСФЕРЕ Радиоактивные продукты ядерного деления · выпадают сами по себе («сухие» осадки), · с атмосферными осадками («мокрые» осадки), · радиоактивные отходы, включаются в компоненты биосферы — абиотические (почва, вода) и биотические (флора, фауна) и принимают участие в биологическом цикле круговорота веществ. Наиболее короткий путь поступления радиоактивных продуктов деления в организм человека: · непосредственного попадания из атмосферы, · через сельскохозяйственные растения и животных. При этом продукты деления могут попадать в организм человека как непосредственно через растительную пищу, так и через животных, питающихся растениями, содержащими радиоактивные вещества. Из радиоактивных продуктов деления в первый период наибольшую опасность представляют изотопы йода вследствие наиболее высокого относительного содержания их и значительной биологической токсичности. В последующем основную роль играют 90Sr и 137Cs из-за их относительно высокой энергии излучения, большого периода полураспада и способности активно включаться в биологический круговорот веществ (почва — растения — животные — человек). Эти изотопы способны надолго задерживаться в организме человека и животных. При поступлении с кормом в организм 90Sr его постоянным неизотопным носителем служит кальций, а для 137Cs — калий. В организме животных калий и кальций представлены как макроэлементы. При исследовании закономерностей передвижения 90Sr и 137Cs от одного объекта биосферы к другому было замечено, что первый ведет себя сходно с кальцием, второй — с калием. Это обстоятельство имеет большое практическое значение для радиохимической экспертизы. Например, установлено, что при равных условиях в объектах биосферы, загрязненных радионуклидами, максимальная концентрация 90Sr всегда обнаруживается в органах (продуктах), физиологически богатых кальцием (кости, яичная скорлупа), а максимальная концентрация 137Cs — в объектах, богатых калием (например, мышцы).
Формы состояния радионуклидов в почве: - водорастворимая, - обменная, - необменная, - прочносвязанная необменная. Первые две формы способны усваиваться растениями и, следовательно, мигрировать по биологической цепочке. Каждый из радионуклидов присутствует в почве в водорастворимой, обменной и необменной формах одновременно, однако соотношение между этими формами для разных радионуклидов существенно различается. В почве радионуклиды находятся в разном физико-химическом состоянии. Биологическая подвижность радионуклидов (способность мигрировать по пищевым цепочкам) зависит от: 1) их физико-химических свойств, 2) свойств самой почвы (тип, минеральный состав, кислотность, содержание органических веществ, увлажненность, длительность ее использования в агроэкосистемах и т. д.) Наиболее доступен для растений - стронций, который на 73,7 % в глобальных выпадениях находится практически полностью в водорастворимой форме, 137Cs — в пределах 44,9 %, а 144Се — около 13 %. Радионуклиды редкоземельных элементов, а также 185W и 95Zr находятся в выпадениях как в водорастворимой, так и нерастворимой формах, причем для 93Zr и 144Се характерно преобладание нерастворимой формы. Радионуклиды редкоземельных элементов, а также радионуклидов из группы нейтронной активации (52, 54Mn, 55Fe,58,60Со) в воде образуют малорастворимые соединения. Доступность радионуклидов для растений зависит от наличия в почве 1) обменных катионов — элементов-носителей (чем больше в ней элементов-носителей, тем меньше биологическая подвижность радионуклидов, и наоборот),
2) кислотности (чем выше кислотность почв, тем более доступны радионуклиды для растений). Радиоактивный стронций находится в почве в подвижной форме (до 98 %). Основная часть цезия сорбируется в почве достаточно прочно С течением времени обменно-связанные радионуклиды могут превращаться в слаборастворимые соединения — фосфаты и карбонаты, в результате чего их миграционная способность может снизиться. В почве 90Sr связывается в основном за счет ионного обмена, сильно зависит от присутствия катионов А1+3, Fe+3, Ba+2, Ca+2, Mg+2 При увеличении в почве концентрации анионов фосфорной, серной и угольной кислот сорбция стронция возрастает в результате образования труднорастворимых соединений с этими анионами. Глинистыми минералами почв может быть сорбировано до 99 % 90Sr. Органические вещества также оказывают влияние на поведение этого нуклида, в частности он хорошо связывается с сульфокислотами почв, что также снижает его способность к биологической миграции. Типы миграций радионуклидов в почве: - в горизонтальном направлении, - вертикальном. В зависимости типа почв различаются формы нахождения радионуклидов. Например, в дерново-подзолистых почвах в обменной форме находится до 20 % общего количества цезия. В почвах других типов в обменной форме его находится в 1,5...2 раза меньше. Но на сильнокислых легких почвах относительное содержание цезия, доступного для растений, достигает 35...40 %. На длительно используемых дерново-подзолистых почвах при прочих равных условиях подвижность 137Cs увеличена. Большая подвижность радиоактивного цезия определяется тем, что это изотоп щелочного элемента — химического аналога важнейшего биогенного элемента калия, который в природных системах служит носителем изотопов цезия. В дерново-подзолистых супесчаных почвах Полесья, бедных слюдистыми минералами, до 70 % 137Cs сравнительно равномерно распределяется по профилю почвы на глубину 20...30 см, что свидетельствует о его интенсивной миграции даже на целинных участках. В почвах других ландшафтов до 90 % 137Cs сорбируется в верхних слоях почвы (0...5 см). При использовании заглубленной вспашки таких почв на верхний 20—30-сантиметровый слой приходится до 79 % радиоактивного цезия.
Микроорганизмы почвы снижают подвижность радионуклидов в биологическом круговороте. Они могут связывать до 60 % Cs и этим препятствовать его дальнейшей миграции по пищевой цепочке. По профилю почв естественных экосистем 90Sr распределяется с меньшей закономерностью, но более интенсивно, чем цезий, вследствие своей более высокой подвижности. Радиационно-экологическая обстановка на загрязненных территориях изменяется в основном в результате естественного радиоактивного распада, вторичного ветрового переноса и вертикальной миграции. При этом происходит загрязнение чистых территорий сельхозпродукцией, техникой, животными, в том числе птицами, и т. д. Попавшие в растения радионуклиды распределяются в них по-разному. Одни концентрируются в корнях, другие — в надземной части растений, преимущественно в стеблях, листьях, семенах и т. д. Причем в растениях они находятся в виде подвижной фракции и связанной со структурно-функциональными компонентами. Чем больше в растениях свободной фракции радионуклидов, тем более они доступны для усвоения организмом моногастричных животных. Для полигастричных вследствие особенностей их пищеварения эти взаимоотношения гораздо сложнее. Состояние и обмен радионуклидов в органах и тканях животных зависят от многих причин, в том числе и от их физико-химических свойств, среди которых важная роль принадлежит их способности к комплексообразованию и взаимодействию с тканевыми структурами. Фаза вегетации имеет большое значение в накоплении растениями радионуклидов. Листья молодых растений поглощают радионуклиды в значительно больших количествах, чем листья растений, заканчивающих рост и развитие. Фаза развития растений имеет значение при удержании на их поверхности малоподвижных радионуклидов. Радиоактивные вещества, выпавшие на поверхность почвы из атмосферы и осевшие с поверхности растений, могут служить существенным источником повторного механического их загрязнения уже после прекращения выпадения радиоактивных осадков. Загрязнение растений радиоактивной пылью происходит при поднятии ее с поверхности земли ветром, пасущимися животными, при разбрызгивании каплями дождя и обработке или уборке урожая сельскохозяйственными машинами. Дополнительный вклад 90Sr, 106Ru и 144Се в процессе уборки естественных трав может достигать 50 % поступления 90Sr через корневые системы.
При некорневом радионуклидном загрязнении растительности переход их из корма в организм животных и продукцию животноводства, как правило, выше, чем при корневом поступлении. При непрерывных глобальных выпадениях наиболее высокие концентрации радионуклидов обнаруживаются в продукции растениеводства, меньшие — в продукции животноводства. Концентрация 90Sr и !37Cs в кормах превосходит концентрацию в молоке соответственно в 100 и 30 раз, в мясе — в 50 и 10 раз. Наибольшей подвижностью в цепи «воздух — растение — животные — продукция животноводства» обладают 90Sr, 131I и 137Cs, менее подвижны 106Ru, 144Се и изотопы U.
Дата добавления: 2014-12-10; Просмотров: 1581; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |