Ophobningen af strontium i jorden fører til Hvor ophobes strontium hos mennesker? Effekt af ekstern bestråling og absorberede radionuklider

05.03.2020

Hvordan opnår man en balanceret forsyning af plantenæringsstoffer og reducerer omkostningerne?

Afprøvning af atomvåben, rutine- og nødemissioner fra virksomheder i atomenergikredsløbet har ført til en stigning i indholdet af radionuklider i jordbunden i landbrugsjord. Nogle steder når niveauerne af overfladeforurening af jord med strontium-90 og cæsium-137 sådanne værdier, at det er umuligt at producere normativt rene landbrugsprodukter uden brug af særlige foranstaltninger.

En betydelig del af radionuklider af menneskeskabt oprindelse er koncentreret i det øverste jordlag. Migrationshastigheden af cæsium-137 og strontium-90 i dybden overstiger sjældent 0,5 cm/år. I dyrkede jorde er op til 90 % af den samlede reserve af cæsium-137 og 75 % af strontium-90 koncentreret i agerhorisonten. Et fald i indholdet af radionuklider i jorden opstår på grund af processerne med deres naturlige forfald, fjernelse med afgrøder og migrationsprocesser. Vind og afstrømning har en væsentlig indflydelse på den horisontale migration af radionuklider. overfladevand, oversvømmelse og regn strømme, brande. Vandret migration med vandafstrømning fører til en mærkbar omfordeling af radionuklider i områder med ujævn relief. I de midterste og nedre dele af skråningerne kan tætheden af jordforurening være 20-25%, og under rækkeafgrøder - 75% højere sammenlignet med de øvre elementer af relieffet. Sekundær omfordeling af radionuklider kan reduceres ved hjælp af jordbeskyttende sædskifte og systematisk dyb, mugfri løsning af plovbunden.

Ophobningen af radionuklider i planter er påvirket af deres samlede indhold i jorden, samt de fysisk-kemiske former, de findes i. Eksperter skelner mellem fire hovedformer: vandopløselig, udskiftelig (opløselig i en opløsning af ammoniumacetat), mobil (opløselig i en svag opløsning af saltsyre) og immobil (bundet eller fikseret). Kun de radionuklider, der er i de tre første af ovenstående former, kan trænge ind i planter. Efter cæsium-137 falder ud, er det let tilgængeligt til absorption af planter. Men det binder sig gradvist og trænger ind i krystalgitteret af lermineraler. Inden for 10 år forbliver som udgangspunkt 5-15 % af bruttoindholdet af dette radionuklid i biologisk tilgængelige former. Strontium-90 falder primært i form af brændstofpartikler, som nedbrydes over tid. Derfor stiger den biologiske tilgængelighed af dette radionuklid tværtimod over tid.

Koefficienterne for overførsel af radionuklider til planter afhænger også af jordens granulometriske sammensætning. På lerjord de akkumuleres dobbelt så svagt som på sandede. Naturligvis påvirker planters biologiske egenskaber også ophobningen af radionuklider. Hvis overgangskoefficienterne afhængigt af typen kan afvige med en eller to størrelsesordener, så mellem forskellige varianter forskellene er ikke så store.

For at opnå en afgrøde, der er normativt ren med hensyn til radiologiske parametre, anvendes specialudviklede beskyttelsesforanstaltninger, som anvendes ud over de sædvanlige agrotekniske metoder til at dyrke en bestemt afgrøde.

Den billigste metode er udvælgelsen af afgrøder og sorter dyrkede planter akkumulerer radionuklider i mindste omfang. I faldende rækkefølge af cæsium-137 overgangskoefficienter kan kornafgrøder arrangeres i følgende række: lupin, ærter, vikke, raps, havre, hirse, byg, hvede, vinterrug. Som regel ophober kartofler og roer cæsium i mindre mængder. Det er næsten umuligt at konstruere en klart faldende serie af størrelsen af cæsiumakkumulering i vegetabilske afgrøder på grund af overgangskoefficienternes stærke afhængighed af sortsegenskaber.

Arten af fordelingen af afgrøder i henhold til graden af akkumulering af strontium-90 er meget forskellig fra den for cæsium-137. Vårraps ophober i størst grad dette radionuklid, efterfulgt af lupin, ærter, vikke, byg, vårhvede, havre, vinterhvede og vinterrug. Både cæsium og strontium ophobes stærkere i kornhalm, og meget mindre overføres til korn. Kartoffelknolde ophober strontium-90 i mindre mængder sammenlignet med roerødder.

På baggrund af overgangskoefficienterne bør der træffes strenge foranstaltninger for at kontrollere indholdet af radionuklider i afgrødeprodukter, når der dyrkes på jorder med en tæthed af overfladeforurening med cæsium-137 over 15 Ci/km 2 . I intervallet 15-40 Ci/km 2 er det som regel muligt at opnå normativt rene korn- og kartoffeludbytter.

En effektiv metode til at begrænse indtrængen af strontium-90 i planter er jordkalkning. Doser af påføring af kalk- eller dolomitmel afhænger af jordens surhedsgrad, partikelstørrelsesfordeling, jordtype og tæthed af radionuklidforurening. De laveste overgangskoefficienter observeres, når pH bringes til et niveau, der sikrer maksimalt udbytte, eller en lille afvigelse til den alkaliske side. Hvis beregninger viser, at det er nødvendigt at påføre mere end 8 t/ha kalk, så tilsættes det i to doser. De første 50 % anvendes til pløjning, og den resterende del er til dyrkning.

På grund af kalkning er det muligt at reducere ophobningen af strontium-90 i afgrøden med 1,5-3 gange. Kalkning gør det muligt at eliminere stigningen i overgangskoefficienter efter påføring af nitrogengødning. Dette er især vigtigt for dyrkning af afgrøder, hvis udbytte er meget afhængig af mobile former for nitrogen i jorden.

På jorde med en tilstrækkelig dyb humushorisont anbefales dyb genvindingspløjning. Hvis denne teknik udføres, kan efterfølgende jordbearbejdning ikke udføres i samme dybde.

Brugen af organisk gødning øger humusindholdet i jorden, forbedrer dens struktur og reducerer overførselshastigheden af radionuklider til planter. Det skyldes en række fænomener. For det første er mange radionuklider effektivt bundet af organo-mineralkomplekser. For det andet er det afgørende at øge jordens udvekslingskapacitet og tilgængeligheden af grundstoffer, der er analoge til radionuklider. For det tredje er det optimale indhold af organisk stof i jorden med til at opnå mere høje udbytter, i dette tilfælde opstår effekten af "biologisk fortynding" af radionucidet. Enhver kilde er egnet som organisk gødning - gødning, tørv, kompost, grøn gødning, neutraliseret lignin og dets forarbejdningsprodukter. Hovedkravet til gødning er minimumsindholdet af radionuklider i deres sammensætning. Det er konstateret, at udbringning af strøgødning fra gårde, der arbejder på radioaktivt forurenede jorder, ikke medfører en mærkbar stigning i indholdet af radionuklider i jorden. Sapropeller er effektive som organisk gødning og midler til at reducere ophobningen af radioisotoper i planter. Doserne af organisk gødning bør være den samme som på arealer, der ikke er forurenet med radionuklider.

Kvælstofgødning spiller en dobbelt rolle. På den ene side fører deres mangel til et fald i udbyttet. På den anden side øger øgede doser overførslen af mange radionuklider til planter. Doser af kvælstofgødning skal nøje beregnes ud fra den planlagte høst. Det er nødvendigt at tage hensyn til eftervirkningen af gødning og udføre en grundig agrokemisk analyse af jorden. Den ideelle mulighed er at bruge kvælstofgødning med langsom frigivelse.

Anvendelse af fosforgødning kan reducere optagelsen af radionuklider i planter. Derudover udfældes mobile former for strontium-90, når de interagerer med fosfater.

Kaliumgødning har den stærkeste effekt på at reducere ophobningen af cæsium-137 i afgrødeprodukter. Dette skyldes både den antagonistiske effekt af kalium på rodoptagelsen af cæsium, og en stigning i udbyttet og "fortyndingseffekten". Forudsat at der er en afbalanceret nitrogen-fosfor-ernæring, hjælper tilsætningen af kalium også med at reducere tilførslen af strontium-90 til afgrøden. Den mest effektive anvendelse af kaliumgødning er, når indholdet af mobile former for kalium i jorden er op til 100 mg/kg. På jorde, der er dårligt og moderat forsynet med kalium, fører tilførslen af 160-240 kg K 2 O pr. -fold reduktion i ophobningen af strontium-90. På jord med et højere indhold af mobile former for kalium anbefales det kun at anvende gødning i mængder, der genopbygger fjernelse af elementer fra afgrøden.

Brugen af komplekse gødninger beriget med mikroelementer og biologisk aktive stoffer gør det muligt at opnå en afbalanceret forsyning af planter med næringsstoffer og reducere omkostningerne. Om nødvendigt anbefales bladfodring af planter med mikroelementer. Teknologisk kan det kombineres med tilsætning af plantebeskyttelsesmidler, vækstregulatorer og kvælstofgødning. Doserne af mikroelementer adskiller sig ikke fra dem, der anbefales til uforurenede arealer.

Således kan tilføjelsen af traditionel landbrugsteknologi til dyrkning af afgrøder med særlige beskyttelsesforanstaltninger reducere indholdet af menneskeskabte radionuklider i afgrøden betydeligt.

Alexander Nikitin,
Ph.D. s-x. videnskaber

Et lignende mønster blev opnået i forsøg med kartofler. Når planter bestråles i tuberiseringsperioden, falder udbyttet af knolde, når de bestråles med doser på 7-10 kR, praktisk talt ikke. Hvis planterne bestråles på et tidligere udviklingsstadium, reduceres knoldudbyttet med i gennemsnit 30-50%. Desuden er knoldene ikke levedygtige på grund af øjnenes sterilitet.

Bestråling af vegetative planter fører ikke kun til et fald i deres produktivitet, men reducerer også såningskvaliteterne af de nye frø. Således fører bestråling af vegetative planter ikke kun til et fald i deres produktivitet, men reducerer også såningskvaliteterne af de nye frø. Når kornafgrøder bestråles i de mest følsomme udviklingsfaser (tillering, bolling), reduceres udbyttet således kraftigt, men spiringen af de resulterende frø reduceres betydeligt, hvilket gør det muligt ikke at bruge dem til såning. Hvis planter bestråles i begyndelsen af mælkemodenheden (når dannelsen af et led forekommer) selv i relativt høje doser, bevares kornudbyttet næsten fuldstændigt, men sådanne frø kan ikke bruges til såning på grund af ekstremt lav spiring.

Radioaktive isotoper forårsager således ikke mærkbar skade på planteorganismer, men de ophobes i landbrugsafgrøder. betydelige mængder.

En betydelig del af radionuklider findes i jorden, både på overfladen og i de nederste lag, og deres migration afhænger i høj grad af jordtypen, dens granulometriske sammensætning, vandfysiske og agrokemiske egenskaber.

De vigtigste radionuklider, der bestemmer arten af forurening i vores region, er cæsium - 137 og strontium - 90, som er sorteret forskelligt efter jorden. Hovedmekanismen til fiksering af strontium i jorden er ionbytning, cæsium - i udvekslingsform eller ved typen af ionbyttersorption på den indre overflade af jordpartikler.

Jordens absorption af strontium er 90 mindre end cæsium - 137, og derfor er det et mere mobilt radionuklid.

I det øjeblik, hvor cæsium-137 frigives til miljøet, er radionuklidet til at begynde med i en meget opløselig tilstand (damp-gasfase, fine partikler osv.)

I disse tilfælde kommer cæsium-137 ind i jorden og er let tilgængelig for absorption af planter. Efterfølgende kan radionuklidet indgå i forskellige reaktioner i jorden, og dets mobilitet falder, fikseringsstyrken øges, radionuklidet "ældes", og en sådan "ældning" repræsenterer et kompleks af jordkrystalkemiske reaktioner med mulig indtræden af radionuklidet ind i krystalstrukturen af sekundære lermineraler.

Mekanismen for fiksering af radioaktive isotoper i jorden, deres sorption har stor betydning, da sorption bestemmer radioisotopers migrationskvaliteter, intensiteten af deres absorption af jord og følgelig deres evne til at trænge ind i planterødder. Sorption af radioisotoper afhænger af mange faktorer, og en af de vigtigste er den mekaniske og mineralogiske sammensætning af jorden i granulometrisk sammensætning absorberer radionuklider, især cæsium - 137, er fikseret stærkere end lette og med et fald i størrelsen; af de mekaniske fraktioner af jorden stiger styrken af deres fiksering af strontium - 90 og cæsium - 137. Radionuklider er mest fast fikseret af lerfraktionen af jorden.

En større tilbageholdelse af radioisotoper i jorden lettes af tilstedeværelsen i den af kemiske grundstoffer, der ligner kemiske egenskaber til disse isotoper. Calcium er således et kemisk grundstof, der i sine egenskaber ligner strontium-90, og tilsætning af kalk, især på jorde med høj surhedsgrad, fører til en stigning i absorptionskapaciteten af strontium-90 og et fald i dets migration. Kalium ligner i sine kemiske egenskaber cæsium - 137. Kalium, som en ikke-isotopisk analog af cæsium, findes i jorden i makromængder, mens cæsium er i ultra mikrokoncentrationer. Som følge heraf fortyndes mikromængder af cæsium-137 kraftigt i jordopløsningen af kaliumioner, og når de optages af planters rodsystemer, er der konkurrence om sorptionsstedet på rodoverfladen. Derfor, når disse elementer kommer ind fra jorden, observeres antagonisme af cæsium- og kaliumioner i planter.

Desuden afhænger effekten af radionuklidmigration af meteorologiske forhold (nedbørsmængde).

Det er konstateret, at strontium-90, der falder på jordoverfladen, skylles ud af regn til de nederste lag. Det skal bemærkes, at migrationen af radionuklider i jord forløber langsomt, og deres hoveddel er placeret i 0-5 cm-laget.

Landbrugsplanters akkumulering (fjernelse) af radionuklider afhænger i høj grad af jordens egenskaber og planternes biologiske egenskaber. På sur jord trænger radionuklider ind i planter i meget større mængder end fra let sure jorde. Et fald i jordens surhedsgrad hjælper som regel med at reducere størrelsen af overførslen af radionuklider til planter. Afhængigt af jordens egenskaber kan indholdet af strontium - 90 og cæsium - 137 i planter således i gennemsnit variere 10 - 15 gange.

Og interspecifikke forskelle i landbrugsafgrøder i akkumuleringen af disse radionuklider observeres i bælgfrugter. For eksempel absorberes strontium - 90 og cæsium - 137 2-6 gange mere intensivt af bælgfrugter end af korn.

Indtrængen af strontium-90 og cæsium-137 i græs på enge og overdrev er bestemt af arten af fordeling i jordprofilen.

I den forurenede zone er engene i Ryazan-regionen forurenet på et område på 73.491 hektar, herunder med en forureningstæthed på 1,5 Ci/km 2 - 67.886 (36% af det samlede areal), med en forureningstæthed på 5,15 Ci/km 2 - 5.605 ha ( 3%).

I jomfruelige arealer og naturlige enge findes cæsium i et lag på 0-5 cm i løbet af de seneste år efter ulykken, er der ikke konstateret væsentlig lodret migration langs jordprofilen. På pløjede arealer findes cæsium-137 i agerlaget.

Flodslettevegetation akkumulerer cæsium-137 i højere grad end højlandsvegetation. Så da flodslettet var forurenet, blev der fundet 2,4 Ci/km 2 i græsset

Ki/kg tørmasse, og på det tørre land med forurening på 3,8 Ci/km 2 indeholdt græsset Ki/kg.

Akkumulering af radionuklider urteagtige planter afhænger af plænens strukturelle egenskaber. I en korneng med tyk, tæt græstørv er indholdet af cæsium-137 i fytomassen 3-4 gange højere end i en forbeng med løs, tynd græstørv.

Afgrøder med lavt kaliumindhold akkumulerer mindre cæsium. Korngræsser ophober mindre cæsium sammenlignet med bælgfrugter. Planter er relativt modstandsdygtige over for radioaktive effekter, men de kan ophobe sådanne mængder af radionuklider, at de bliver uegnede til konsum og husdyrfoder.

Indtagelsen af cæsium-137 i planter afhænger af jordtypen. I henhold til graden af reduktion i akkumuleringen af cæsium i planteafgrøden kan jorden arrangeres i følgende rækkefølge: sod-podzolisk sandet lerjord, sod-podzolisk lerjord, grå skovjord, chernozem osv. Ophobningen af radionuklider i afgrøder afhænger ikke kun af jordtypen, men også af planternes biologiske egenskaber.

Det bemærkes, at calcium-elskende planter normalt optager mere strontium - 90 - end calcium-fattige planter. Bælgplanter akkumulerer mest strontium - 90%, rod- og knoldafgrøder mindre, og korn endnu mindre.

Ophobningen af radionuklider i en plante afhænger af indholdet af næringsstoffer i jorden. Det er blevet fastslået, at mineralsk gødning anvendt i doser af N 90, P 90 øger koncentrationen af cæsium - 137 i vegetabilske afgrøder med 3 - 4 gange, og lignende påføringer af kalium reducerer indholdet med 2 - 3 gange. Indholdet af calciumholdige stoffer har en positiv effekt på at reducere indtaget af strontium-90 i afgrøden af bælgfrugter. For eksempel reducerer tilsætning af kalk til udvasket chernozem i doser svarende til hydrolytisk surhed tilførslen af strontium-90 til kornafgrøder med 1,5 - 3,5 gange.

Den største effekt på at reducere indtagelsen af strontium-90 i planteudbytte opnås ved at anvende komplet mineralgødning på baggrund af dolomit. Effektiviteten af akkumulering af radionuklider i planteafgrøder er påvirket af organisk gødning og meteorologiske forhold, samt den tid de forbliver i jorden. Det er blevet fastslået, at akkumuleringen af strontium - 90, cæsium - 137, fem år efter at de kommer ind i jorden, falder med 3-4 gange.

Migrationen af radionuklider afhænger således i høj grad af jordtypen, dens mekaniske sammensætning, vandfysiske og agrokemiske egenskaber. Så mange faktorer påvirker sorptionen af radioisotoper, og en af de vigtigste er jordens mekaniske og mineralogiske sammensætning. Absorberede radionuklider, især cæsium-137, er stærkere fikseret i jord, der er tung i mekanisk sammensætning end i jord, der er let. Desuden afhænger effekten af radionuklidmigration af meteorologiske forhold (nedbørsmængde).

Landbrugsplanternes akkumulering (fjernelse) af radionuklider afhænger i høj grad af jordens egenskaber og planternes biologiske formåen.

Radioaktive stoffer, der frigives til atmosfæren, bliver i sidste ende koncentreret i jorden. Flere år efter radioaktivt nedfald på jordens overflade bliver radionukliders indtrængen i planter fra jorden hovedvejen for deres indtræden i menneskeføde og dyrefoder. I nødsituationer, som det fremgår af ulykken kl Tjernobyl atomkraftværk, allerede i det andet år efter nedfaldet, er hovedvejen for radioaktive stoffer, der kommer ind i fødekæden, indgangen af radionuklider fra jorden til planter.

Introduktion

1. Litteraturgennemgang

1.1 Egenskaber af radionuklidet strontium-90

2. Karakteristika for Semipalatinsk nukleare teststed, beliggende på Pavlodar-regionens territorium

3. Genstand og metoder til forskning

4. Forskningsresultater

4.1 Strålingskonsekvenser af atmosfæriske nukleare test på territoriet af Semipalatinsk nukleare teststed, beliggende på landene i Pavlodar-regionen

4.2 Karakteristika for atmosfæriske nukleare eksplosioner produceret på forsøgsstedet

Konklusion

Liste over brugt litteratur

Introduktion

Den vigtigste reelle kilde til radioaktiv forurening af jord- og plantekomplekset er globalt radioaktivt nedfald fra atmosfæren af langlivede radionuklider efter nukleare forsøg, samt emissioner af menneskeskabte radionuklider forbundet med driften af virksomheder i nuklear brændselskredsløb.

Den vigtigste kilde til radionuklider, der kommer ind i jordbaserede fødekæder, er jord. Som følge af nedfald kommer radionuklider ind i jordens overflade, ophobes i jorden, indgår i biogeokemiske migrationscyklusser og bliver til nye jordbundskomponenter. Jorden er det vigtigste inertielle led, og hastigheden af deres spredning gennem hele kæden afhænger i høj grad af migrationshastigheden af radionuklider i jorden. Som følge af bevægelse i jorden og efterfølgende rodabsorption trænger radioaktive stoffer ind i plantedele af føde- eller foderværdi

Sr-90 er det førende nuklid med hensyn til strålingsfare i områder udsat for radioaktiv forurening med en halveringstid på 28,6 år.

Der er oplysninger om, at migrationsegenskaberne for Sr-90 i jord-plantekomplekser adskiller sig væsentligt afhængigt af jordtype, mekanisk sammensætning og plantearter. I denne henseende spørgsmålet om at identificere migrationsmønstre af Sr-90 radionuklider i biogeocenoserne i steppezonen samt at studere indflydelsen fysiske og kemiske egenskaber jord ved Sr-90's indtræden i planter

På nuværende og i fremtiden er problemet med miljøsikkerhed i miljøet og miljømæssig sikker brug af naturressourcer under stigende menneskeskabte belastninger særligt akut.

Forurening af jord-plante-vand-systemet af forskellige kemikalier, og hovedsageligt fast, flydende og gasformigt industriaffald, brændstofprodukter mv. fører til ændringer i jordbundens kemiske sammensætning.

Teknogene udslip af radionuklider til det naturlige miljø i en række områder globus væsentligt overskride naturlige normer.

Indtil for nylig har støv, kulilte og carbondioxid, svovl- og nitrogenoxider, kulbrinter. Radionuklider blev betragtet i mindre omfang. I øjeblikket er interessen for radioaktiv forurening steget på grund af de akutte toksiske effekter forårsaget af strontium- og cæsiumforurening.

Radionuklider kommer ind i menneskekroppen gennem kæden "jord - plante - dyr", akkumuleres og har en negativ indvirkning på sundheden. Derfor er en af vor tids udfordringer produktionen af miljøvenlige produkter.

Landbrugets vigtigste problem under forhold med jordforurening med radioaktive elementer er den maksimalt mulige reduktion i indtrængen af disse stoffer i afgrødeprodukter og forhindrer deres ophobning i husdyrs kroppe. Løsningen på dette problem er forbundet med en række foranstaltninger, der skal udføres i landbruget. Grundlaget for at udføre disse aktiviteter er stigningen i sygelighed og dødelighed, medfødte deformiteter og befolkningen, der bor i forurenede områder.

Spørgsmålet om at ændre landbrugspraksis skal løses i hver konkret sag under hensyntagen til alle omstændigheder baseret på nøjagtige og pålidelige oplysninger afhængigt af jordtypen, dens mekaniske sammensætning, vandfysiske og agrokemiske egenskaber og graden af forurening af territoriet.

Den nordlige del af territoriet til det tidligere Semipalatinsk-teststed bruges aktivt til landbrugsaktiviteter: græsning, høhøst, kornproduktion osv. I nærheden af dette område blev der udført forsøg med militære radioaktive stoffer, hvis virkning på miljøet og mennesker, der er engageret i arbejdsaktiviteter i dette og tilstødende områder, er kun lidt undersøgt.

Formålet med undersøgelsen er jord- og plantekomplekserne i steppezonen, der er underlagt globalt nedfald af radionuklider. Migrationen af strontium-90 radionuklider i jord af forskellige typer og akkumulering af radionuklider af planter i steppezonen blev undersøgt

Formålet med arbejdet er at studere overgangskoefficienten for strontium-90 fra jord til plante på Semipalatinsk-teststedets territorium, beliggende på landene i Pavlodar-regionen

Analyser egenskaberne ved akkumulering af strontium-90 radionuklid i jord og planter

At studere træk ved strontium-90 migration til planter

Bestem overførselskoefficienten for strontium-90 fra jord til planter

1 Litteraturanmeldelse

1.1 Egenskaber af radionuklidet Strontium-90

Strontium 90 Sr er et sølvagtigt calciumlignende metal belagt med en oxidskal og reagerer dårligt, idet det indgår i økosystemets metabolisme, da komplekse Ca - Fe - Al - Sr - komplekser dannes. Det naturlige indhold af den stabile isotop i jord, knoglevæv og miljø når 3,7 x 10 -2%, i havvand, muskelvæv 7,6 x 10 -4%. Biologiske funktioner er ikke blevet identificeret; ikke-giftig, kan erstatte calcium. Der er ingen radioaktiv isotop i det naturlige miljø.

Stromnium er et element i hovedundergruppen af den anden gruppe, femte periode periodiske system kemiske grundstoffer af D.I. Mendeleev, med atomnummer 38. Benævnt med symbolet Sr (lat. Strontium). Det simple stof strontium (CAS-nummer: 7440-24-6) er et blødt, formbart og duktilt jordalkalimetal af sølv-hvid farve. Det har høj kemisk aktivitet; i luften reagerer det hurtigt med fugt og ilt og bliver dækket af en gul oxidfilm.

Det nye grundstof blev opdaget i mineralet strontianit, fundet i 1764 i en blymine nær den skotske landsby Stronshian, som senere gav navn til det nye grundstof. Tilstedeværelsen af et nyt metaloxid i dette mineral blev opdaget næsten 30 år senere af William Cruickshank og Ader Crawford. Isoleret i sin rene form af Sir Humphry Davy i 1808.

Strontium findes i havvand (0,1 mg/l), i jord (0,035 vægt%).

I naturen forekommer strontium som en blanding af 4 stabile isotoper 84 Sr (0,56%), 86 Sr (9,86%), 87 Sr (7,02%), 88 Sr (82,56%).

Der er 3 måder at opnå strontiummetal på:

Termisk nedbrydning af nogle forbindelser

Elektrolyse

Reduktion af oxid eller chlorid

Den vigtigste industrielle metode til fremstilling af strontiummetal er termisk reduktion af dets oxid med aluminium. Derefter renses det resulterende strontium ved sublimering.

Den elektrolytiske produktion af strontium ved elektrolyse af en smeltet blanding af SrCl 2 og NaCl er ikke udbredt på grund af den lave strømeffektivitet og forurening af strontium med urenheder.

Den termiske nedbrydning af strontiumhydrid eller nitrid producerer fint dispergeret strontium, som er tilbøjelig til let antændelse.

Strontium er et blødt, sølvhvidt metal, der er formbart og duktilt og nemt kan skæres med en kniv.

Polymorf - tre af dens modifikationer er kendt. Op til 215 o C er den kubiske fladecentrerede modifikation (b-Sr) stabil, mellem 215 og 605 o C - hexagonal (b-Sr), over 605 o C - kubisk kropscentreret modifikation (g-Sr).

Smeltepunkt - 768 o C, Kogepunkt - 1390 o C.

Strontium i dets forbindelser udviser altid en valens på +2. Strontiums egenskaber er tæt på calcium og barium og indtager en mellemposition mellem dem.

I den elektrokemiske serie af spændinger er strontium blandt de mest aktive metaller (dets normale elektrodepotentiale er lig med? 2,89 V. Det reagerer kraftigt med vand og danner hydroxid: Sr + 2H 2 O = Sr(OH) 2 + H 2 ^ .

Interagerer med syrer, fortrænger tungmetaller fra deres salte. Det reagerer svagt med koncentrerede syrer (H 2 SO 4, HNO 3).

Strontiummetal oxiderer hurtigt i luften og danner en gullig film, hvori udover SrO-oxid altid er SrO 2-peroxid og Sr 3 N 2-nitrid til stede. Når det opvarmes i luft, antændes det pulveriseret strontium i luften er tilbøjelig til selvantændelse.

Reagerer kraftigt med ikke-metaller - svovl, fosfor, halogener. Interagerer med brint (over 200 o C), nitrogen (over 400 o C). Reagerer praktisk talt ikke med alkalier.

Ved høje temperaturer reagerer det med CO 2 og danner carbid:

5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO (1)

Strontiumsalte med anionerne Cl - , I - , NO 3 - er letopløselige. Salte med anioner F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- er svagt opløselige.

De vigtigste anvendelsesområder for strontium og dets kemiske forbindelser-- dette er den radio-elektroniske industri, pyroteknik, metallurgi, fødevareindustrien.

Strontium bruges til legering af kobber og nogle af dets legeringer, til introduktion i batteriblylegeringer, til afsvovling af støbejern, kobber og stål.

Strontium med en renhed på 99,99-99,999% anvendes til reduktion af uran.

Hårde magnetiske strontiumferriter anvendes i vid udstrækning som materialer til fremstilling af permanente magneter.

I pyroteknik bruges strontiumcarbonat, nitrat og perklorat til at farve flammen karminrød. Magnesium-strontium-legeringen har stærke pyrofore egenskaber og bruges i pyroteknik til brand- og signalsammensætninger.

Radioactive 90 Sr (halveringstid 28,9 år) bruges til produktion af radioisotopstrømkilder i form af strontiumtitanit (densitet 4,8 g/cm³ og energifrigivelse ca. 0,54 W/cm³).

Strontiumuranat spiller en vigtig rolle i produktionen af brint (strontium-uranat cyklus, Los Alamos, USA) ved termokemiske metoder (atomar-hydrogen energi), og der udvikles især metoder til direkte fission af urankerner i sammensætningen strontiumuranat til at producere varme fra nedbrydning af vand til brint og ilt.

Strontiumoxid bruges som en komponent i superledende keramik.

Strontiumfluorid bruges som en komponent i faststof-fluorbatterier med enorm energikapacitet og energitæthed.

Strontiumlegeringer med tin og bly anvendes til støbning af batteristrømledninger. Strontium-cadmium legeringer til galvaniske celle anoder.

Strålingskarakteristika er angivet i tabel 1.

Tabel 1 - Strontium 90's strålingskarakteristika

I tilfælde, hvor isotopen kommer ind i miljøet, afhænger indtagelsen af strontium i kroppen af graden og arten af inklusionen af metabolitten i jordens organiske strukturer, føde og varierer fra 5 til 30%, med større penetration i børns krop. Uanset indgangsvejen akkumuleres emitteren i skelettet (i blødt væv indeholder ikke mere end 1 %). Det udskilles ekstremt dårligt fra kroppen, hvilket fører til konstant ophobning af dosis på grund af kronisk indtagelse af strontium i kroppen. I modsætning til naturlige β-aktive analoger (uran, thorium osv.) er strontium en effektiv β-emitter, som ændrer spektret af strålingseksponering, herunder på kønskirtler, endokrine kirtler, rød knoglemarv og hjerne. Akkumulerede doser (baggrund) svinger inden for området (op til 0,2 x 10-6 µCi/g i knogler ved doser af størrelsesordenen 4,5 x 10-2 mSv/år).

Virkningen på den menneskelige krop af naturlige (ikke-radioaktive, lav-toksiske og desuden meget anvendte til behandling af osteoporose) og radioaktive isotoper af strontium bør ikke forveksles. Strontiumisotopen 90 Sr er radioaktiv med en halveringstid på 28,9 år. 90 Sr gennemgår henfald og bliver til radioaktivt 90 Y (halveringstid 64 timer) Fuldstændig henfald af strontium-90, der frigives til miljøet, vil først forekomme efter flere hundrede år. 90 Sr dannes under atomeksplosioner og emissioner fra atomkraftværker.

Ved kemiske reaktioner Radioaktive og ikke-radioaktive isotoper af strontium er praktisk talt de samme. Naturligt strontium er en bestanddel af mikroorganismer, planter og dyr. Uanset ruten og rytmen for indtrængen i kroppen, ophobes opløselige strontiumforbindelser i skelettet. Mindre end 1 % tilbageholdes i blødt væv. Indgangsvejen påvirker mængden af strontiumaflejring i skelettet.

Strontiums adfærd i kroppen er påvirket af arter, køn, alder samt graviditet og andre faktorer. For eksempel har mænd højere niveauer af aflejringer i deres skeletter end hunner. Strontium er en analog af calcium. Strontium ophobes i høj grad i kroppen hos børn op til fire år, når knoglevæv aktivt dannes. Strontium metabolisme ændringer i visse sygdomme i fordøjelsessystemet og det kardiovaskulære system. Indgangsveje:

Vand (den maksimalt tilladte koncentration af strontium i vand i Den Russiske Føderation er 8 mg/l og i USA - 4 mg/l)

Mad (tomater, rødbeder, dild, persille, radiser, radiser, løg, kål, byg, rug, hvede)

Intratracheal levering

Gennem huden (kutan)

Indånding (gennem luft)

Fra planter eller gennem dyr kan strontium-90 direkte passere ind i den menneskelige krop.

Mennesker, hvis arbejde involverer strontium (i medicin bruges radioaktivt strontium som applikatorer til behandling af hud- og øjensygdomme. De vigtigste anvendelsesområder for naturligt strontium er den radio-elektroniske industri, pyroteknik, metallurgi, metallotermi, fødevareindustri, produktion af bl.a. magnetiske materialer, radioaktive -- atomproduktion elektriske batterier. atom-brint energi, radioisotop termoelektriske generatorer osv.).

Påvirkningen af ikke-radioaktivt strontium optræder ekstremt sjældent og kun under påvirkning af andre faktorer (calcium- og D-vitaminmangel, underernæring, ubalancer i forholdet mellem mikroelementer som barium, molybdæn, selen osv.). Så kan det forårsage "strontium rakitis" og "urologisk sygdom" hos børn - skader og deformation af led, væksthæmning og andre lidelser. Tværtimod har radioaktivt strontium næsten altid en negativ effekt på den menneskelige krop:

Det aflejres i skelettet (knogler), påvirker knoglevæv og knoglemarv, hvilket fører til udvikling af strålingssyge, tumorer i hæmatopoietisk væv og knogler.

Forårsager leukæmi og ondartede tumorer (kræft) i knogler samt lever- og hjerneskade

Strontiumisotopen 90 Sr er radioaktiv med en halveringstid på 28,79 år. 90 Sr gennemgår β-henfald og bliver til radioaktivt yttrium 90 Y (halveringstid 64 timer). 90 Sr dannes under atomeksplosioner og emissioner fra atomkraftværker.

Strontium er en analog af calcium og er i stand til at blive fast aflejret i knogler. Langvarig strålingseksponering for 90 Sr og 90 Y påvirker knoglevæv og knoglemarv, hvilket fører til udvikling af strålesyge, tumorer i hæmatopoietisk væv og knogler.

Når det først er i jorden, trænger strontium-90 sammen med opløselige calciumforbindelser ind i planter, hvorfra det kan komme direkte ind i menneskekroppen eller gennem dyr. Dette skaber en transmissionskæde af radioaktivt strontium: jord - planter - dyr - mennesker. Strontium trænger ind i menneskekroppen og ophobes hovedsageligt i knoglerne og udsætter dermed kroppen for langvarige interne radioaktive effekter. Resultatet af denne eksponering, som vist af forskning udført af videnskabsmænd i forsøg på dyr (hunde, rotter osv.), er en alvorlig sygdom i kroppen. Skader på de hæmatopoietiske organer og udvikling af tumorer i knoglerne kommer i forgrunden. Under normale forhold er "leverandøren" af radioaktivt strontium eksperimentelle eksplosioner af nukleare og termonukleare våben. Forskning udført af amerikanske videnskabsmænd har fastslået, at selv en lille mængde af strålingseksponering helt sikkert er skadelig for en sund person. Hvis vi tager i betragtning, at selv med ekstremt små doser af denne effekt sker der skarpe ændringer i de celler i kroppen, som reproduktionen af afkom afhænger af, så er det helt klart, at nukleare eksplosioner udgør en dødelig fare for dem, der endnu ikke er Født! Strontium fik sit navn fra mineralet strontianit (kuldioxidsalt af strontium), fundet i 1787 i Skotland nær landsbyen Strontian. Den engelske forsker A. Crawford, der studerede strontianit, foreslog tilstedeværelsen af en ny, endnu ukendt "jord" i den. Individuel funktion Klaproth etablerede også strontianit. Den engelske kemiker T. Hope beviste i 1792 tilstedeværelsen af et nyt metal i strontianit, isoleret i fri form i 1808 af G. Davy.

Men uanset vestlige videnskabsmænd har den russiske kemiker T.E. Lovitz i 1792, der undersøgte mineralet baryt, kom til den konklusion, at det ud over bariumoxid også indeholdt "strontian jord" som en urenhed. Ekstremt forsigtig i sine konklusioner turde Lovitz ikke at offentliggøre dem før slutningen af den sekundære verifikation af eksperimenter, der krævede akkumulering stor mængde"strontian jord". Derfor blev Lovitz' forskning "On strontian earth in heavy spar", selvom den blev offentliggjort efter Klaproths forskning, faktisk udført før ham. De indikerer opdagelsen af strontium i et nyt mineral - strontiumsulfat, nu kaldet celestine. Fra dette mineral bygger de enkleste marine organismer - radiolarier, acantharia - rygsøjlen af deres skelet. Fra nålene fra døende hvirvelløse dyr blev der dannet klynger af selve celestin

1.2 Akkumulering af strontium-90 radionuklid i jord og planter

Mad og teknisk kvalitet produkter - korn, knolde, oliefrø, rodafgrøder, opnået fra bestrålede planter, forringes ikke væsentligt, selv når udbyttet reduceres til 30-40%.

Olieindholdet i solsikke- og lotusfrø afhænger af den strålingsdosis, som planterne modtager, og fasen af deres udvikling ved begyndelsen af bestrålingen. En lignende afhængighed observeres i udbyttet af sukker i høsten af rodafgrøder fra bestrålede roeplanter. Indholdet af C-vitamin i tomatfrugter indsamlet fra bestrålede planter afhænger af plantens udviklingsfase ved begyndelsen af bestrålingen og bestrålingsdosis. For eksempel, når en plante blev bestrålet under masseblomstring og begyndelsen af frugtsætning med doser på 3 - 15 kR, steg indholdet af C-vitamin i tomatfrugter med 3 - 25% sammenlignet med kontrollen. Bestråling af planter i perioden med masseblomstring og begyndelsen af frugtdannelse med en dosis på op til 10 kR hæmmer udviklingen af frø i udviklende frugter, som normalt bliver frøfri.

Et lignende mønster blev opnået i forsøg med kartofler. Når planter bestråles i perioden med knolddannelse, falder udbyttet af knolde, når de bestråles med doser på 7 - 10 kR, praktisk talt ikke. Hvis planter bestråles på et tidligere udviklingstrin, reduceres knoldudbyttet med i gennemsnit 30 - 50%. Desuden er knoldene ikke levedygtige på grund af øjnenes sterilitet.

Radioaktive isotoper forårsager således ikke mærkbar skade på planteorganismer, men de ophobes i betydelige mængder i landbrugsafgrøder.

De vigtigste radionuklider, der bestemmer arten af forurening i vores region, er cæsium - 137 og strontium - 90, som er sorteret forskelligt efter jorden. Hovedmekanismen til fiksering af strontium i jorden er ionbytning, cæsium - i 137-bytningsformen eller ved typen af ionbyttersorption på den indre overflade af jordpartikler.

Jordens absorption af strontium er 90 mindre end cæsium - 137, og derfor er det et mere mobilt radionuklid.

I det øjeblik, hvor cæsium-137 frigives til miljøet, er radionuklidet til at begynde med i en meget opløselig tilstand (damp-gasfase, fine partikler osv.)

Mekanismen for fiksering af radioaktive isotoper i jorden, deres sorption er af stor betydning, da sorption bestemmer radioisotopers migrationskvaliteter, intensiteten af deres absorption af jord og følgelig deres evne til at trænge ind i planterødder. Sorption af radioisotoper afhænger af mange faktorer, og en af de vigtigste er den mekaniske og mineralogiske sammensætning af jorden i granulometrisk sammensætning absorberer radionuklider, især cæsium - 137, er fikseret stærkere end lette og med et fald i størrelsen; af de mekaniske fraktioner af jorden stiger styrken af deres fiksering af strontium - 90 og cæsium - 137. Radionuklider er mest fast fikseret af lerfraktionen af jorden.

En større tilbageholdelse af radioisotoper i jorden lettes af tilstedeværelsen i den af kemiske elementer, der i kemiske egenskaber ligner disse isotoper. Calcium er således et kemisk grundstof, der i sine egenskaber ligner strontium-90, og tilsætning af kalk, især på jorde med høj surhedsgrad, fører til en stigning i absorptionskapaciteten af strontium-90 og et fald i dets migration. Kalium ligner i sine kemiske egenskaber cæsium - 137. Kalium, som en ikke-isotopisk analog af cæsium, findes i jorden i makromængder, mens cæsium er i ultra mikrokoncentrationer. Som følge heraf fortyndes mikromængder af cæsium-137 kraftigt i jordopløsningen af kaliumioner, og når de absorberes af planters rodsystemer, observeres konkurrence om sorptionsstedet på rodoverfladen. Derfor, når disse elementer kommer ind fra jorden, observeres antagonisme af cæsium- og kaliumioner i planter.

Desuden afhænger effekten af radionuklidmigration af meteorologiske forhold (nedbørsmængde).

Og interspecifikke forskelle i landbrugsafgrøder i akkumuleringen af disse radionuklider observeres i bælgfrugter. For eksempel absorberes strontium - 90 og cæsium - 137 2 - 6 gange mere intensivt af bælgfrugter end af korn.

Indtrængen af strontium-90 og cæsium-137 i græs på enge og overdrev er bestemt af arten af fordeling i jordprofilen.

Flodslettevegetation akkumulerer cæsium-137 i højere grad end højlandsvegetation. Så da flodsletten var forurenet med 2,4 Ci/km 2, blev der fundet Ki/kg tørmasse i græsset, og på oplandet, da forureningen var 3,8 Ci/km 2, indeholdt græsset Ki/kg.

Ophobningen af radionuklider af urteagtige planter afhænger af græstørvens strukturelle træk. I en korneng med tyk, tæt græstørv er indholdet af cæsium-137 i phytomassen 3-4 gange højere end i en forbeng med løs, tynd græstørv.

Det bemærkes, at calcium-elskende planter normalt optager mere strontium - 90 - end calcium-fattige planter. Bælgplanter akkumulerer mest strontium - 90%, rodfrugter og knolde færre, og korn endnu mindre.

Ophobningen af radionuklider i en plante afhænger af indholdet af næringsstoffer i jorden. Det er blevet fastslået, at mineralsk gødning tilført i doser af N 90, P 90 øger koncentrationen af cæsium-137 i vegetabilske afgrøder med 3-4 gange, og lignende påføringer af kalium reducerer indholdet med 2-3 gange. Indholdet af calciumholdige stoffer har en positiv effekt på at reducere indtaget af strontium-90 i afgrøden af bælgfrugter. For eksempel reducerer tilsætning af kalk til udvasket chernozem i doser svarende til hydrolytisk surhed tilførslen af strontium-90 til kornafgrøder med 1,5 - 3,5 gange.

Den største effekt på at reducere indtagelsen af strontium-90 i planteudbytte opnås ved at anvende komplet mineralgødning på baggrund af dolomit. Effektiviteten af akkumulering af radionuklider i planteafgrøder påvirkes af organisk gødning og vejrforhold, samt den tid, de forbliver i jorden. Det er blevet fastslået, at akkumuleringen af strontium - 90, cæsium - 137, fem år efter at de kommer ind i jorden, falder med 3-4 gange.

Landbrugsplanternes akkumulering (fjernelse) af radionuklider afhænger i høj grad af jordens egenskaber og planternes biologiske formåen.

Radioaktive stoffer, der frigives til atmosfæren, bliver i sidste ende koncentreret i jorden. Flere år efter radioaktivt nedfald på jordens overflade bliver radionukliders indtrængen i planter fra jorden hovedvejen for deres indtræden i menneskeføde og dyrefoder. I nødsituationer, som ulykken på atomkraftværket i Tjernobyl viste, allerede i det andet år efter nedfald, er hovedvejen for radioaktive stoffers indtræden i fødekæderne indtrængen af radionuklider fra jorden til planter.

Radioaktive stoffer, der kommer ind i jorden, kan delvist skylles ud af den og komme ind i grundvandet. Men jorden tilbageholder radioaktive stoffer, der trænger ganske fast ind i den. Absorptionen af radionuklider forårsager en meget lang (i årtier) tilstedeværelse i jorddækket og kontinuerlig indtræden i landbrugsprodukter. Jord, som hovedbestanddelen af agrocenose, har en afgørende indflydelse på intensiteten af inklusion af radioaktive stoffer i foder- og fødekæder.

Jordens absorption af radionuklider forhindrer deres bevægelse langs jordprofilen, indtrængning i grundvandet og bestemmer i sidste ende deres akkumulering i de øvre jordhorisonter.

Mekanismen for absorption af radionuklider af planterødder ligner absorptionen af grundlæggende næringsstoffer - makro- og mikroelementer. En vis lighed observeres i absorption og bevægelse af strontium - 90 og cæsium - 137 af planter og deres kemiske analoger - calcium og kalium, derfor udtrykkes indholdet af disse radionuklider i biologiske objekter nogle gange i forhold til deres kemiske analoger, i såkaldte strontium- og cæsiumenheder.

Radionuklider Ru-106, Ce-144, Co-60 er hovedsageligt koncentreret i rodsystemet og bevæger sig i små mængder til planters overjordiske organer. Derimod ophobes strontium-90 og cæsium-137 i relativt store mængder i de overjordiske dele af planter.

Radionuklider, der kommer ind i den underjordiske del af planter, er hovedsageligt koncentreret i halm (blade og stængler), mindre - i bløde (ører, pander uden korn. Nogle undtagelser fra dette mønster er cæsium, hvis relative indhold i frø kan nå 10% og højere end den samlede mængde i luftdelen Cæsium bevæger sig intensivt i hele planten og akkumuleres i relativt store mængder i unge organer, hvilket naturligvis forårsager dens øgede koncentration i kornet.

Generelt observeres ophobningen af radionuklider og deres indhold pr. masseenhed tørstof under plantevækst i samme mønster som for biologisk vigtige grundstoffer: med alderen af planter i deres overjordiske organer stiger den absolutte mængde af radionuklider og indholdet pr. masseenhed tørstof falder. I takt med at udbyttet stiger, falder indholdet af radionuklider pr. masseenhed som udgangspunkt.

Fra sur jord kommer radionuklider ind i planter i meget større mængder end fra let sure, neutrale og let basiske jorde. I sure jorde øges mobiliteten af strontium - 90 og cæsium - 137, og styrken af deres planter falder. Tilsætning af calcium og kalium eller natriumcarbonater til sur soddy-podzoljord i mængder svarende til hydrolytisk surhed reducerer akkumuleringen af langlivede radionuklider af strontium og cæsium i afgrøden.

Der er en tæt omvendt sammenhæng mellem ophobningen af strontium-90 i planter og indholdet af udskifteligt calcium i jorden (tilførslen af strontium falder med en stigning i indholdet af udskifteligt calcium i jorden).

Følgelig er afhængigheden af tilførslen af strontium-90 og cæsium-137 fra jord til planter ret kompleks, og det kan ikke altid bestemmes af nogen af egenskaberne i forskellige jordarter, det er nødvendigt at tage højde for et kompleks af indikatorer .

Migrationsvejene for radionuklider ind i den menneskelige krop er forskellige. En betydelig del af dem kommer ind i menneskekroppen gennem fødekæden: jord - planter - husdyr - husdyrprodukter - mennesker. I princippet kan radionuklider trænge ind i dyrs krop gennem luftvejene, mavetarmkanalen og hudoverfladen. Hvis under

radioaktivt nedfald fra kvæg er på græs, så kan indtaget af radionuklider være (i relative enheder): gennem fordøjelseskanalen 1000, åndedrætsorganer 1, hud 0,0001. Under forhold med radioaktivt nedfald bør hovedopmærksomheden derfor rettes mod den størst mulige reduktion af indtrængen af radionuklider i husdyrs krop gennem mave-tarmkanalen.

Da radionuklider, der trænger ind i dyrs og menneskers krop, kan ophobes, og som har en negativ indvirkning på menneskers sundhed og genpulje, er det nødvendigt at træffe foranstaltninger for at reducere indtrængen af radionuklider i landbrugsanlæg og reducere ophobningen af radioaktive stoffer i kroppens kroppe. bondegårdsdyr.

1.3 Egenskaber ved strontium-90-migrering til miljøet

Radionuklidet 90 Sr er karakteriseret ved større mobilitet i jord sammenlignet med 137 Cs. Absorptionen af 90 Sr i jord skyldes hovedsageligt ionbytning. Det meste af det dvæler i de øvre horisonter. Hastigheden af dens migration langs jordprofilen afhænger af jordens fysisk-kemiske og mineralogiske egenskaber.

Hvis der er en humushorisont i jordprofilen placeret under et lag af strøelse eller græstørv, er 90 Sr koncentreret i denne horisont. I jorder som soddy-podzolisk sandet, humus-tørv-gley leret på sand, chernozemic-eng podzolized, udvasket chernozem, er der en svag stigning i radionuklidindholdet i den øvre del af den illuviale horisont.

I saltholdige jorder vises et andet maksimum, som er forbundet med lavere opløselighed af strontiumsulfat og dets mobilitet. I den øvre horisont tilbageholdes den i saltskorpen. Koncentrationen i humushorisonten forklares med det høje humusindhold, store kationoptagelsesevne og dannelsen af lavt-mobile forbindelser med jordens organiske stof.

I modelforsøg ved tilsætning af 90 Sr til forskellige jorde placeret i vegetationsbeholdere, blev det fundet, at hastigheden af dets migration under eksperimentelle forhold stiger med en stigning i indholdet af udskifteligt calcium. En stigning i migrationsevnen for 90 Sr i jordprofilen med en stigning i calciumindholdet blev også observeret i markforhold. Migrationen af strontium-90 stiger også med stigende surhedsgrad og indhold af organisk stof.

Skovvegetation spiller en vigtig rolle i migrationen af 90Sr. I perioder med intenst radioaktivt nedfald fungerer træer som en skærm, hvorpå radioaktive aerosoler aflejres. Radionuklider tilbageholdt af overfladen af blade og nåle kommer ind i jordoverfladen med nedfaldne blade og nåle. Træk af skoven kuld har betydelig indflydelse om indhold og distribution af strontium-90. I løvfældende kuld falder 90 Sr-indholdet gradvist fra det øverste lag til det nederste i nåletræskuld, sker der en betydelig ophobning af radionuklidet i den nedre befugtede del af kuldet.

Tabel 2 - Dannelse af strontium 90

Når 235 U og 239 Pu spaltes af termiske neutroner i en reaktor, dannes 90 Sr med udbytter på 5,77 og 2,25 %. Betydelige mængder af 90 Sr (7,4 10 17 Bq) blev frigivet til atmosfæren under atomvåbentestning i 1945-1980. .

Når de frigives, kommer de fleste af radionukliderne ind i stratosfæren (laget af atmosfæren, der ligger i en højde af 10-50 km) og forbliver der i mange måneder, langsomt nedadgående og spredt over hele klodens overflade. Halveringstiden for 89 Sr er 50,5 dage, og når den kommer ind i stratosfæren under atomeksplosioner, henfalder den hovedsageligt der og udgør ikke så stor en strålingsfare for jordbeboere som 90 Sr og 137 Cs, som, når de falder ud, forurener. jordens overflade i mange år.

På den anden side, i tilfælde af ulykker ved atomreaktorer, såsom ved atomkraftværket i Tjernobyl, når den akkumulerede ligevægtsaktivitet på 89 Sr er 10 gange højere end aktiviteten af 90 Sr, som på grund af dens lange halveringstid , ikke har tid til at akkumulere i løbet af 2-3 års reaktordrift, ændrer situationen sig. Umiddelbart efter Tjernobyl-ulykken var aktiviteten af de frigivne kortlivede radionuklider 89 Sr mange gange højere end 90 Sr eller 137 Cs.

Efter atomvåbentestning består radioaktivt nedfald hovedsageligt af vandopløselige og ionbyttelige former af 90 Sr, mens 90 Sr efter Tjernobyl-ulykken ofte blev deponeret i form af stabile forbindelser.

Under driften af et atomkraftværk akkumuleres 90 Sr, ligesom 137 Cs, frigivet til miljøet eller i øverste lag jord i terrestriske systemer eller i bundsedimenterne i naturlige vandreservoirer. I dette tilfælde vandrer strontium over meget korte afstande, for eksempel 1 cm over flere år.

Udført i slutningen af 1980'erne. Undersøgelser af upløjede områder i Kyshtym, forurenet i 1957 med 90 Sr og andre radionuklider fra en affaldseksplosion, viste, at 90 Sr i denne periode nåede en dybde på 15 cm, hvilket betyder, at dens migrationshastighed var 0,5 cm/g. Fra jorden igennem rodsystem 90 Sr føres ind i planter og indgår i korn, bønner, gulerødder og andre produkter. Denne fjernelse bestemmes af overførselskoefficienten (TC), som afhænger af jordtypen og miljøets pH.

For at reducere fjernelse af 90 Sr fra jorden til planterne, anvendes jordpløjning og gødning.

Den mest effektive er dyb pløjning, som fører til nedgravning af aktivitet under det lag, hvori planterødderne er placeret. I områder i det sydlige Ural, der var forurenet med 90 Sr efter ulykken i Kyshtym, blev der opnået gode resultater ved pløjning til en dybde på 50 cm gødning, kalker jorden.

Tabel 3 - Nogle karakteristiske værdier for CP på 90 Sr fra jord til plante (Bq kg-1 tør afgrøde/Bq kg-1 tør jord) (Forklaring: CP er givet for det øverste lag 20 cm dybt, og værdier for græs er angivet for det øverste lag jorddybde 10 cm)

Tabel 4 - Indvirkning af landbrugets modforanstaltninger på 90 Sr-optagelsen engplanter i nærheden af Gomel (Hviderusland)

Radioaktivt strontium trænger ind i menneskekroppen gennem mave-tarmkanalen, lungerne og huden. Opløselige strontiumforbindelser absorberes godt fra mave-tarmkanalen, resorptionsværdien er 0,1-0,6, og resorptionen er mindre end 0,01 for dårligt opløselige forbindelser. Strontium absorberes hurtigt fra lungerne. 5 minutter efter intratracheal administration i en mængde på 1,48 · 10 4 Bq/g forbliver 33,3 % af den administrerede mængde i lungerne, efter 24 timer - 0,39 %. Når strontiumisotoper påføres huden i en mængde på 2,4 · 10 5 Bq/cm 2, påvises aktivitet umiddelbart efter kontaminering af hudoverfladen.

Under resorptionen af strontium fra mave-tarmkanalen er kosten, den kemiske forbindelse af radionuklid og fysiologiske faktorer (alder, amning og graviditet, mineralmetabolismens tilstand, nerve- og endokrine systemer) vigtige. Mængden af radionuklidabsorption fra mave-tarmkanalen falder med stigende alder, med stigende calcium- og fosforindhold i kosten og med administration af høje doser thyroxin. Indtagelse af natriumalginat 20 minutter før administration af strontium reducerer dets indhold i blodet med 8-10 gange, og laktose, lysin og arginin fordobler tværtimod mængden af strontiumabsorption fra mave-tarmkanalen.

Uanset ruten og hyppigheden af opløselige forbindelser af radioaktivt strontium, der kommer ind i kroppen, akkumuleres det selektivt i skelettet, og mindre end 1% tilbageholdes i blødt væv. Efter intravenøs administration af radioaktivt strontium i menneskekroppen, efter 100 dage, vil 20% af den injicerede mængde forblive i den, mens den hos aber er 47%, og hos kaniner er den 7,5%. Andelen af strontiumaflejringer i skelettet afhænger af ruten for dets indtræden. Ved intratracheal indtræden deponeres 76%, inhalation - 31,6%, intra-abdominal - 81,2% og kutan - kun 7? .

I dyreforsøg blev det fastslået, at ved intramuskulær eller oral administration af radioaktivt strontium til hunner i forskellige vilkår graviditet, blev det meste (50-70) af det deponeret i fostrene i de sidste dage af graviditeten. Fordelingen af radioaktivt strontium i forskellige dele af den samme knogle og i forskellige knogler er ujævn. Strontium aflejres i områder af knogler, der har den største vækstzone, hvor der opstår øget knogledannelse.

Under hensyntagen til funktionen af retention og udskillelse af 90 Sr gennem nyrerne, beregnede Abramov og Golutvina dosis af disse radionuklider på knogleoverfladen med enkelt og kronisk administration af radionuklider i en mængde på 37 kBq/dag. Tabellen viser, at med en enkelt administration af strontium radionuklider, stiger den samlede dosis fra 89 Sr efter flere halveringstider af dette nuklid praktisk talt ikke, og dosen fra 90 Sr, på grund af summen af små henfaldskonstanter og biologisk fjernelse, løbende stiger.

Tabel 5 - Estimeret dosis på knogleoverfladen under enkelt og kronisk administration af radionuklider 89 Sr og 90 Sr i kroppen i en mængde på 37 kBq/dag.

Tid efter administration, dage.	Dosis fra 89 Sr, mSv	Dosis fra 90 Sr, mSv
Enkel administration





Kronisk administration

En aldersrelateret model for aflejring af strontium og andre jordalkalielementer i menneskelige knogler i hele aldersgruppen, startende fra fødslen, er blevet foreslået. Det har vist sig, at de forventede ækvivalente doser vedr knoglemarv når 90 Sr kommer ind i kroppen i de første måneder efter fødslen, er det en størrelsesorden højere, end når det kommer ind i en voksens krop.

Strontium udskilles fra kroppen hos mennesker og dyr gennem både afføring og urin. Når det tages oralt, udskilles det meste af strontium i afføringen. Over 8 dage er den totale udskillelse af 89 Sr 77,9%, hvoraf 5% er i urinen.

Der er etableret flere halveringstider på 90 Sr fra kroppen. En kort halveringstid (2,5-8,5 dage) karakteriserer fjernelse af strontium fra blødt væv, en lang periode (90-154 dage) - hovedsageligt fra knogler. Ved langvarig oral eller parenteral administration af 90 Sr til kroppen øges halveringstiden fra skelettet betydeligt, og den initiale korte halveringstid er fraværende eller meget kort. Hos mennesker og dyr frigives fra 0,04 til 4 % pr. 1 liter mælk fra det administrerede radionuklid efter en enkelt oral indtagelse af strontiumradionuklider i mælk under amning; ved kronisk indtag af 90 Sr i kroppen med mælk frigives 0,05-6,3 % pr. 1 liter i forhold til dagsnormen.

Administrationen af akut effektive mængder af 90 Sr forårsager udviklingen af typisk akut strålingspatologi. Der er udtalte ændringer i det perifere blod: leukopeni, lymfopeni, neutropeni, retikulopeni. Ændringer i rødt blod, acceleration afn, opbremsning af blodkoagulation og en stigning i plasmavolumen observeres.

Hos hunde, der modtog 0,74 kBq/kg af 90 Sr dagligt i foder i 3-3,5 år, blev der afsløret forstyrrelser i kulhydratmetabolismen, ændringer i sekretions- og udskillelsesfunktionerne i leveren og nyrerne. Mindre mængder af 90 Sr (0,675 kBq/kg) førte ikke til signifikante funktionelle ændringer i deres krop, dog over 9-13 år døde 80% af hundene fra forsøgsgruppen og 11% fra kontrolgruppen.

Langvarig administration af 90 Sr til hunde med foder (0,74-0,074 kBq/kg) og akkumulering af den totale absorberede dosis i skelettet op til 3,6-9,0 Gy fører til en stigning i forekomsten af godartede og ondartede tumorer i blødt væv (hos 3-5 gange oftere end kontroldyr). Kronisk administration af 90 Sr til disse dyr (0,74 kBq/kg pr. dag i 3 år), hvilket skaber en vævsdosishastighed i skelettet på op til 1,5 Gy/g, kan forårsage udvikling af leukæmi og osteosarkom. Ved kronisk administration af 10 gange mindre mængder af dette radionuklid (absorberet dosis i skelettet op til 0,5 Gy/g) observeres forstyrrelser i udviklingen af afkommet og et fald i deres levedygtighed.

Radioaktiviteten af 90 Sr bestemmes af dens datter 90 Y, som udfældes i form af oxalater. 90Y isoleres fra fødevareprodukter ved ekstraktion med methylphosphonsyre monoisooctylester. 90 Y udvindes fra knoglevævsaske med tributylphosphat. Aktivitet måles ved hjælp af en lav baggrundsopsætning. Bestemmelse af 89 Sr i fødevarer, vegetation og knoglevæv er baseret på udfældning af strontium med rygende salpetersyre efterfulgt af måling af aktivitet. Hvis radioaktive strontiumisotoper kommer i kontakt med udsat hud, udføres dekontaminering med en 5% opløsning af pentacin, en 5% opløsning af Na 2 (EDTA) eller en 2% opløsning af saltsyre samt rengøringspulver. Hvis strontiumradionuklider kommer ind i mave-tarmkanalen, skal du oralt tage lægemidlet "Adsorbar" eller bariumsulfat (25 g med 200 ml vand), natrium- eller calciumalginat (15 g med 200 ml vand) eller lægemidlet "Polysurmin" (4 g) med 200 ml vand). Der anvendes brækmidler, og der udføres omfattende maveskylning. Efter rensning af maven genindføres adsorbenter med saltvandsafføringsmidler. I tilfælde af skade fra støvprodukter vaskes nasopharynx og mundhulen rigeligt, slimløsende midler og diuretika anvendes.

I overensstemmelse med NRB-99 er den tilladte koncentration på 90 Sr i luften i arbejdslokaler cirka 24 gange lavere end 89 Sr, hvilket indikerer dens usædvanlige strålingsfare. For befolkningen er den tilladte koncentration af 90 Sr i den atmosfæriske luft reguleret (NRB-99) med en værdi lig med 2,7 Bq/m 3, hvilket er ud over følsomheden af de fleste metoder til isolering og måling af radioaktiviteten af dette radionuklid.

Tabel 6 - GWP, e, DOA i luften af arbejdslokaler afhængig af kemiske forbindelser og nukleære fysiske egenskaber af radionuklider 89 Sr og 90 Sr, MSUA og MZA af disse isotoper på arbejdspladsen

Tabel 7 - DOA i luft, e, GWP med luft, vand og fødevarer af radionuklider 89 Sr og 90 Sr og kulbrinter, når de forsynes med vand til befolkningen

Forskning har fastslået, at 80-90% af radionukliderne er koncentreret i den aktive zone, hvor hovedparten af rødderne af landbrugsafgrøder er placeret. På arealer, der ikke er dyrket efter Tjernobyl-katastrofen, er næsten alle radionuklider placeret i den øvre del (op til 10-15 cm) af humushorisonten, og på agerjorden er radionuklider fordelt relativt jævnt i hele dybden af det dyrkede lag. Beregninger viser, at selvrensning af rodlaget af forurenede jorde på grund af den vertikale migration af radionuklider vil være ubetydelig i den nærmeste fremtid.

Samtidig observeres processer med lokal sekundær forurening af landbrugsjord på grund af horisontal migration af radionuklider på grund af vind- og vanderosion. Indhold af cæsium-137 i agerhorisonten forskellige elementer Aflastningen af skråninger som følge af vanderosion på afgrøder af enårige afgrøder blev omfordelt op til 1,5-3,0 gange over ni år.

Stigningen i tætheden af jordforurening med cæsium-137 i akkumuleringszonen (nedre dele af skråninger og lavninger) sammenlignet med udvaskningszonen var i gennemsnit fra 13 % med årlig jordudskylning på mindre end 5 t/ha til 75 % med udvaskning af 12-20 t/ha. På permanente afgrøder af flerårige græsser blev der ikke observeret fast afstrømning, og der blev ikke konstateret signifikante forskelle i tætheden af jordforurening blandt skråningselementer. Som følge af vinderosion af drænet tørvemose og sandjord, der anvendes til såning af enårige afgrøder, nåede lokale forskelle i tætheden af forurening af agerhorisonten med radiocæsium 1,5-2,0 gange. Dette understreger behovet for at beskytte jordbunden mod vand- og vinderosion, hvilket også reducerer tabet af humuslaget og reducerer sandsynligheden for produktforurening i lokale landområder.

Lignende dokumenter

Funktioner ved ophobning af radionuklid af vegetation. Migrationsveje for radionuklider til miljø. Akkumulering af radionuklider af planter af skovfytocenoser. Påvirkningen af ekstern bestråling og absorberede radionuklider på planternes liv.

kursusarbejde, tilføjet 22/08/2008

kursusarbejde, tilføjet 11/03/2011

Naturlige økosystemer er forurenet med menneskeskabte radionuklider fra forskellige kilder: fra atmosfæren - resultatet af atomvåbenforsøg kom en betydelig mængde radionuklider ind i miljøet som følge af nukleare virksomheders aktiviteter.

abstract, tilføjet 17-12-2004

Kilder til radioaktiv forurening. Tjernobyl-katastrofen og dens konsekvenser på Republikken Belarus' territorium. Funktioner ved akkumulering af radionuklider af svampe, deres klassificering i henhold til deres lagerkapacitet. Reduktion af indholdet af radionuklider i svampe.

kursusarbejde, tilføjet 22/08/2008

Strålingssikkerhed som det vigtigste hygiejniske kriterium for et materiales miljøsikkerhed. Begrebet radionuklider, deres indhold i byggematerialer. Byggematerialers egenskaber i form af radionuklidindhold og miljøvenlighed.

abstrakt, tilføjet 02/03/2011

Radionuklider er ustabile grundstoffer, der gennemgår nukleart henfald med relativt høj intensitet. Koncentration af radionuklider i miljøet. Landbrugsaktiviteter i forurenede områder. Radionukliders indflydelse på kroppen.

præsentation, tilføjet 17.11.2013

Begrebet tungmetaller, deres biogeokemiske egenskaber og former for forekomst i miljøet. Mobilitet af tungmetaller i jord. Typer af regulering af tungmetaller i jord og planter. Aerogene og hydrogeniske metoder til byjordforurening.

kursusarbejde, tilføjet 07/10/2015

Historien om opdagelsen af fænomenet nuklear fission af uran-235 under påvirkning af termiske neutroner. Karakteristika og årsager til dannelsen af radionuklider i naturen. Begrebet naturlige atomreaktorer. Analyse af placeringen af borebrønde i Bogombo-feltet (Gabon).

præsentation, tilføjet 02/10/2014

Undersøgelse af de farligste miljøforurenende stoffer: tungmetaller, lægemidler, mineralsk gødning og radionuklider. Funktioner af indflydelsen af forskellige faktorer på menneskers sundhed. Faren for ophobning af forurening i økosystemet.

abstract, tilføjet 17/04/2015

Beskrivelse af mønstre for distribution af mikroelementer i forskellige typer landskaber på territoriet. Identifikation af deres overvægt eller mangel i jord og planter. Analyse af egenskaberne ved planters biologiske absorption af visse kemiske elementer fra jorden.

At planlægge korrekt brug jord forurenet med strontium-90, dvs. for at opnå en høst egnet til konsum, bør man bruge en af de eksisterende metoder til at forudsige det mulige indhold af strontium-90 i udbyttet af landbrugsafgrøder, når de dyrkes på forurenet jord. Ved brug af metoderne nedenfor er det nødvendigt at huske, at ved beregning af strontium-90-indholdet i jorden tages ikke alt strontium-90 i betragtning, men | kun dens udskiftelige del, altså den opløselige mængde.

1. Beregning ved hjælp af akkumuleringsfaktor

Akkumuleringskoefficienten (AC) er forholdet mellem strontium-90-indholdet pr. masseenhed planteprodukter og isotopindholdet pr. masseenhed jord:

KN = indhold strontium-90 i 1 kg produkt/indhold. strontium-90 i 1 kg jord

Tabel 7

Gennemsnitlig akkumuleringskoefficient for hovedafgrøder

Bemærk: Akkumuleringsfaktoren for grøntsager er baseret på friskvægt; til korn og hø - ved standard luftfugtighed.

Når man forudsiger det mulige indhold af strontium-90 i landbrugsprodukter ved hjælp af akkumuleringskoefficienten, er det nødvendigt at bestemme eller beregne dets indhold i 1 kg agerjordslag, og derefter ved at gange denne værdi med akkumuleringskoefficienten (tabel 7) for at bestemme det mulige indhold af isotopen i 1 kg planteprodukter.

I tabel Figur 8 viser beregningsdata ved hjælp af akkumuleringskoefficienten for det mulige indhold af strontium-90 (i picocuries pr. 1 kg produkt) i landbrugets hovedafgrøder ved en jordforureningstæthed på 1 curie/km2 med udskiftelig (opløselig) strontium-90. Ved større eller mindre forureningstæthed falder eller stiger værdierne i denne tabel med det tilsvarende antal gange.

Tabel 8

Kultur	Soddy-podzolisk jord	Udvasket chernozem
Sandet muldjord	Let Lerjord	Gennemsnit Lerjord	Tung Lerjord
Hvede (korn)	2310	1090	690	390	200
Kartofler (knolde)	1150	560	330	190	100
Bordroer
(rodfrugt)	3960	1910	1120	660	330
Kål (hoved)	2970	1650	730	530	230
Agurker (frugt)	1150	560	330	200	100
Tomater (frugter)	460	230	130	80	30
Kløver (hø)	66000	36300	36300	19800	6600
Timofeevka (hø)	23100	11550	6600	3960	1980

Bemærk. Indholdet af strontium-90 i grøntsager er angivet på vådvægtsbasis

2. Beregning ved hjælp af diskriminationskoefficienten

Strontium-90 kommer fra jorden sammen med calcium, og mellem dem i planten opnås et vist forhold, som i de fleste tilfælde er mindre end deres forhold i jorden, dvs. strontium går som regel over i planter noget mindre end calcium. Forholdet mellem strontium og calcium i alle genstande udtrykkes normalt i såkaldte strontiumenheder (s.u.). En s. e. lig med picocuries af strontium-90 pr. 1 g calcium i ethvert produkt ( 1 s. e. = 1 picocurie strontium 90 / 1 g calcium).

Forholdet mellem strontiumenheder i planter og strontiumenheder i jord er accepteret| kaldet diskriminationskoefficienten (CD):

CD = s. e. i anlægget/erne. e. i jorden

I gennemsnit kan diskriminationskoefficienten for de vigtigste jordtyper i den centrale zone af Den Europæiske Russiske Føderation tages lig med 0,9 for vegetative organer og 0,5 for korn (tabel 9).

Tabel 9

Gennemsnitlig diskriminationskoefficient (CD)

I gennemsnit kan diskriminationskoefficienten for de vigtigste jordtyper i den centrale zone af det europæiske territorium i Rusland tages lig med 0,9 for vegetative organer og 0,5 for korn (tabel 9)

Indhold af strontium-90 pr. e. i jorden beregnes på følgende måde: i henhold til radiometriske målinger, tætheden af radioaktiv forurening af jorden og under hensyntagen til procentdelen af opløselighed af radioaktivt nedfald, indholdet af strontium-90 i curies pr. jordlag beregnes. Derefter bestemmes værdien af c. e. i jorden ved at dividere mængden af udskifteligt strontium-90 i pCi i 1 kg jord med mængden af udskifteligt calcium i gram.

I tabel Tabel 10 viser beregninger af det mulige strontiumindhold (i c.e.) i de vigtigste landbrugsafgrøder på forskellige jordtyper ved en jordforureningstæthed på I curie/km2 med strontium-90 (i udskiftelig form). Ved større eller mindre tæthed af jordforurening reduceres eller øges værdierne i tabellen med det passende antal gange.

Tabel 10

3. Beregning ved hjælp af "spiremetoden"

Omfanget af mulig ophobning af strontium-90 i den endelige høst kan bestemmes direkte ved at dyrke 20 dage gamle frøplanter på forurenet jord under laboratorieforhold og derefter analysere dem for strontiumindhold. Radiostrontiumindholdet i frøplanter ganges med en vis koefficient (tabel 11), og det mulige radiostrontiumindhold i afgrøden på forurenet jord opnås. Denne metode kræver en foreløbig bestemmelse af indholdet af udskifteligt strontium-90 i jorden.

Tabel 11

Koefficienter til beregning af akkumulering af strontium-90 i afgrøden baseret på dets indhold i 20 dage gamle frøplanter

Jorden til dyrkning af frøplanter tages med en prøveudtager i dybden af agerlaget, blandes grundigt, ca. 200 g tages, og testfrøene klargøres til såning på den. Der skal være 1,5-2 g frø Ved 20 dages alderen skæres frøplanterne forsigtigt af i jordniveau, vaskes let i forsuret vand og analyseres for deres strontium-90 indhold ved hjælp af eksisterende metoder.

6. Foranstaltninger til at reducere ophobningen af radiostrontium i afgrøden

Indtrængen i den menneskelige krop af radioaktive fissionsprodukter, der migrerer langs biologiske fødekæder, kan reduceres ved en vis effekt på overgangen fra et led til et andet. Den største mulighed for at begrænse bevægelsen af radioaktive stoffer til efterfølgende led ligger tilsyneladende i fødekædens jord-plante-led.

Ophobningen af radioaktive fissionsprodukter, især strontium-90, i afgrøder kan reduceres ved at bruge forskellige agrokemiske, agrotekniske og mekaniske teknikker.

For jorde i non-chernozem-zonen med en høj koncentration af brintioner og mobilt aluminium er jordkalkning lovende. På soddy-podzolsyre-jorde er det nødvendigt at påføre øgede doser af kalk (1,5-2,0 doser hydrolytisk surhed), hvilket gør det muligt at reducere indholdet af strontium-90 i planter med 2-5 gange. Den største effekt på jordfattige på magnesium vil være, når dolomitmel tilsættes.

Overførslen af strontium-90 fra jord til planter kan reduceres ved at tilsætte organisk gødning (tørv, humus) til jorden. Effekten af at reducere ophobningen af strontium-90 fra brugen af organisk gødning vil være mere udtalt på sandet lerjord og mindre på mellem- og tung lerjord. Derfor anbefales brug af tørv, humus, damslam og sapropel på sand- og lerjord.

Brugen af mineralsk gødning i et specifikt system til forskellige afgrøder kan være en af måderne til at reducere indholdet af radioaktive isotoper af strontium og cæsium i landbrugsprodukter. Reduktion af niveauet af afgrødeforurening med fissionsprodukter ved hjælp af gødning kan skyldes en række årsager. Disse omfatter:

1) at øge udbyttet og derved fortynde indholdet af strontium-90 pr. masseenhed, da det er fastslået, at planternes ophobning af strontium er i omvendt forhold på størrelsen af høsten;

2) en stigning i indholdet af calcium og kalium i jorden tilsat gødning;

3) fiksering af strontium-90 i jorden ved samtidig udfældning med fosfater under systematisk anvendelse af fosforgødning. Men når fysiologisk sure gødninger påføres nogle jorde, stiger deres surhedsgrad, hvilket kan øge ophobningen af fissionsprodukter i planter. Kvælstofgødning bør anvendes i doser, der kan give de højeste udbyttestigninger under givne jordbunds- og klimatiske forhold.

Fosfor- og kaliumgødning bør tilføres i doser, der er lidt højere end planternes behov for disse næringsstoffer. Med dette forhold mellem næringsstoffer kan mineralsk gødning være en faktor, der reducerer forureningsniveauet af landbrugsafgrøder. Kaliumgødning reducerer ophobningen af cæsium-137 i afgrøden, både når det kommer ind i planter fra jorden og gennem blade.

På soddy-podzoljorde bør der tilføres 20-30 t/ha til kornafgrøder, og 40-60 t/ha organisk gødning (gylle, tørv, kompost), der ikke indeholder radioaktive stoffer, bør påføres rækkeafgrødejord. Tørv på begrænset område til grøntsager, især på let jord, kan der påføres op til 100 t/ha. Kalk på sandet muldjord og let jord bør påføres i doser på 4-6 t/ha, og på mellem- og tunge ler - op til 10 t/ha.

I tabel Tabel 12 viser de anbefalede doser af kalk, organisk og mineralsk gødning, hvis indføring i jord forurenet med strontium-90 vil reducere indholdet i afgrødeudbyttet med ca. 5 gange, og på let sand- og lerjord - op til 10 gange .

Kulturer	Gødning	Enhed	Soddy-podzolisk jord	Skov-steppe chernozem
Sandet muldjord	Lunger Lemmer	Mellemstore og tunge muldjorder
Korn	Citron Økologisk	T/ha Aktiv ingrediens	6	6	10	—
Pulser	Citron Økologisk	T/ha Skuespiller Stoffer	6	6	10	—
Kartoffel	Citron Økologisk	T/ha Skuespiller Stoffer	6	6	10	—
Kål	Citron Økologisk	T/ha Skuespiller Stoffer	6	6	10	—
Bordroer	Citron Økologisk	T/ha Skuespiller Stoffer	6	6	10	—

Som allerede nævnt kan deres omfordeling langs jordprofilen på tidspunktet for mekanisk bearbejdning have en betydelig indvirkning på mængden af radionuklider, der kommer fra jorden til planter.

I tilfælde af, at arealet af enge på gården er stort, og de er hovedleverandøren af foder til dyr i græsningsperioden og om vinteren, for væsentligt at reducere tilførslen af radioaktive stoffer til foder, behandling af engene med fræsemaskiner eller tunge skiveredskaber, samt engepløjning med muldpladeplove efterfulgt af såning af flerårige græsser. Hvis der er mangel på flerårige græsfrø, kan behandlede enge tilsås med enårige foderafgrøder.

Inkludering af enge forurenet med radioaktive stoffer i foderafgrødeskifter kan være fuldstændig berettiget, da systemet med sådanne sædskifte giver mulighed for gentagen jordbearbejdning, hvor radioaktive stoffer bevæger sig med jorden og sorberes mere fast af dens mineralske komponenter sammenlignet med græstørv. i enge. Derudover er det i sædskifte muligt at udvælge afgrøder til såning, der er relativt små størrelser akkumulerer radioaktive fissionsprodukter.

Ud fra et synspunkt om dekontaminering af jord, der er forurenet med radioaktive stoffer, er rettidig høst af planter, hvorpå radionuklider primært aflejres under passagen af en radioaktiv sky, af særlig interesse.

Agronomisk betydning af gødning under radioaktive forhold

forurening ændres ikke, men de får nye, yderligere

kvalitet. Det er blevet fastslået, at gødning både kan være med til at reducere mængden af radioaktive stoffer fra jorden til planter og stimulere optagelsen af individuelle nuklider i planterødderne.

Ophobningen af radionuklider i afgrøden af landbrugsplanter varierer betydeligt afhængigt af de forhold, der kan opstå i det naturlige miljø. Det er kendt, at med det samme niveau af radioaktiv forurening på forskellige jorde, vil indtrængen af nuklider i planter og deres ophobning i afgrøden være forskellig. Dette skyldes mange faktorer: jordens mekaniske og mineralogiske sammensætning, tilstedeværelsen af udskiftelige kationer i det absorberende kompleks, surhedsgraden af jordopløsningen, mængden af organisk stof og biologiske træk planter, der vokser i forurenede områder.

Forsøg med udbringning af mineralsk gødning på naturlige enge beliggende på chernozem jord, viste, at de ikke kan betragtes som et middel til at begrænse indtrængen af radiostrontium fra jorden til planter. Men ved pløjning i 25 cm dybde og såning af flerårige græsser kan tilsætning af superfosfat have en positiv effekt på at reducere mængden af radiostrontium fra agerjordslaget ind i planterne. Kvælstof kan naturligvis stimulere indtrængen af strontium-90 i planter.

Ifølge tilgængelige data kommer radiostrontium og radiocesium fra sur jord ind i planter i større mængder sammenlignet med neutral jord. I denne henseende skaber en teknik, der er meget kendt i agronomisk praksis - kalkning af sur jord - ikke kun betingelser for bedre vækst planter, men er også et middel til væsentligt at reducere planternes optagelse af radionuklider fra jorden.

Kaliumsalte har en betydelig effekt på overførslen af cæsium-137 fra jord til planter.

Indføringen af organisk gødning i jorden reducerer normalt tilførslen af strontium-90, cæsium-137, cerium-144 og ruthenium-106 til planter, og den største effekt kan forventes på jorde med let mekanisk sammensætning. Ophobningen af radionuklider reduceres især kraftigt ved kombineret tilførsel af organisk og kalkholdig gødning til soddy-podzoljord, som opstår over en årrække. Denne begivenhed bør betragtes som en af de mest effektive blandt andre agronomiske teknikker, der sigter mod at reducere strømmen af radionuklider fra jorden til planterne og samtidig øge udbyttet af landbrugsafgrøder.

Ved landbrug på jorder, der er forurenet med radioaktive stoffer, skal man følge reglerne for brug af lokal gødning, som i sig selv kan blive en kilde til aktiv forurening af jord og planter. Gødning, kompost og aske fra områder med høj forureningstæthed bør ikke anvendes på marker med lavt radioaktivitetsniveau. Disse gødninger bør kun anvendes på marker med et højere niveau af forurening til industrielle afgrøder. Med samme tæthed af jordforurening bør organisk gødning fra naturlige enge ikke tilføres agerjord, da dette uundgåeligt vil føre til øget radionuklidforurening af agerjord. Organisk gødning, der er forurenet med radioaktive stoffer, bør ikke påføres marker med grøntsags- og kartoffelskifte, da de resulterende produkter går direkte i menneskeføde.

Blandt andre agronomiske og kulturelle foranstaltninger, der tager sigte på at reducere indtagelsen af radioaktive stoffer i engplanter og eliminere muligheden for indtagelse af radionuklider fra jordoverfladen af dyr under græsning, metoden til at påføre et tyndt lag tørv, ler eller andre ikke-forurenede materialer med radioaktive stoffer til overfladen af enge fortjener opmærksomhed.

Som allerede nævnt absorberes radioaktive fissionsprodukter forskellige typer planter med ulige intensitet. I dette tilfælde observeres en direkte sammenhæng mellem absorptionen af calcium og radiostrontium af planter, såvel som mellem kalium og radiocæsium. Kalcifile planter som kløver, lucerne, vikke, ærter og andre bælgplanter absorberer normalt radiostrontium intensivt og akkumulerer det i betydelige mængder i vegetative organer. Kornafgrøder, som absorberer calcium i relativt små mængder, akkumulerer lidt radiostrontium. Fordelingen af radioaktive fissionsprodukter i den økonomiske del af høsten af forskellige afgrøder i form af enhedsmasse af produktet adskiller sig med en størrelsesorden eller mere (tabel 13).

Tabel 13

Ophobning af strontium-90 fra forskellige planter i forhold til indholdet af strontium-90 i timotheegræs (i %)

Relativt lave mængder af strontium-90-akkumulering er typisk for bælgfrugter og korn, knolde og rodfrugter. Planternes vegetative organer, især bælgplanter, er kendetegnet ved en høj koncentration af radionuklid.

Ved beregning af indholdet af strontium-90 i en afgrøde baseret på calcium (strontiumenheder) sker der en væsentlig omfordeling af mængden af forurening af de enkelte afgrøder og den økonomiske del af afgrøden. Bælgfrugternes vegetative organer befinder sig f.eks. i en mere fordelagtig position end eng-timothy, og kartoffelknolde og rødbeder er ligestillet med eng-timote, og kun havre- og ærtekornene adskilte sig stadig. laveste indhold strontium-90 pr. 1 g calcium.

Materialerne præsenteret i tabel 13 afspejler nogle mønstre for akkumulering af strontium-90 af forskellige landbrugsafgrøder.

Det er helt indlysende, at det ved passende udvælgelse af afgrøder og deres sorter samt anvendelse af en bestemt del af afgrøden er muligt at begrænse indtaget af radioaktive stoffer i foderet til husdyr og mennesker.

7. Radionukliders opførsel i miljøet

7.1. Migration af radionuklider i biosfæren og i sfæren

Landbrugsproduktion

7.2. Radionukliders opførsel i jord

7.3. Indtrængen af radionuklider i planter

7.4. Akkumulering af radionuklider ved vegetation af skovfytocenoser

7.5. Indgangsveje og fordeling af radionuklider i dyrs og fugles krop

7.6. Overførsel af radionuklider fra foder til mælk og kød

Kvæg, Bq/kg

Kost til husdyrprodukter (% pr. 1 kg produkt)

8. Agroindustriel produktion under forhold med radioaktiv forurening

8.1. Generelle principper for organisering af agroindustriel produktion

8.2. Foranstaltninger til at reducere indholdet af radionuklider i planteprodukter

8.2.1. Opgørelse af landbrugsjord

Ifølge tætheden af radionuklidforurening

8.2.2. Prognose for indhold af radionuklid i afgrøder

8.2.3. Begrænsninger for tætheden af jordforurening ved dyrkning af forskellige afgrøder

Tilførsel af jorde med udskifteligt kalium, Ci/km2

8.2.4. Jordbehandlingssystem under forhold med radioaktiv forurening

8.2.5. Principper for udvælgelse af afgrøder og sorter

8.2.6. Anvendelse af gødning, kalkning af sur jord

Radionuklider på jorden

Afgrøder med mikroelementer

Radionuklider på jorden

8.2.7. Funktioner ved brugen af beskyttelsesudstyr under forhold med radioaktiv forurening

8.2.8. Teknologiske metoder til forarbejdning af afgrødeprodukter med det formål at reducere indholdet af radionuklider i dem

Forurenet med radioaktive stoffer

8.2.9. Funktioner ved brugen af hø og græsarealer

8.3. Foranstaltninger til at reducere indholdet af radionuklider i husdyrprodukter

8.4. Strålingsovervågning af det naturlige miljø og landbrugsprodukter

8.5. Strålingssikkerhed under landbrugsarbejde

Konklusion

Republikanske acceptable niveauer

Indhold af radionuklider Cs-137 og Sr-90 in

Fødevarer og drikkevand (rdu-99)

Standardiserede værdier for: Cs-137

Republikanske tilladte niveauer af cæsium-137 og strontium-90 radionuklider i landbrugsråvarer og foder (rdu-99)

Overfør koefficienter for Cs-137 (nCi/kg:Ci/km2 eller Bq/kg:kBq/m2) til afgrødeproduktion afhængigt af tilgængeligheden af udskifteligt kalium i soddy-podzoljorde

Overfør koefficienter for Cs-137 (nCi/kg:Ci/km2 eller Bq/kg:kBq/m2) til afgrødeproduktion afhængigt af tilgængeligheden af udskifteligt kalium i tørvemosejord

Overfør koefficienter for Sr-90 Ci/kg:Ci/km2 eller Bq/kg:kBq/m2) til afgrødeproduktion afhængigt af surhedsgraden af soddy-podzoljorde

Overfør koefficienter for Sr-90 (nCi/kg:Ci/km2 eller Bq/kg:kBq/m2) til afgrødeproduktion afhængigt af surhedsgraden af tørvemosejord

Bilag 7 Anbefalede plantebeskyttelsessystemer til radioaktive forureningszoner

Litteratur

7.3. Indtrængen af radionuklider i planter

Det er kendt, at sådanne mængder af radionuklider kan ophobes i planter uden at beskadige dem eller reducere produktiviteten, hvorved afgrødeprodukter bliver uegnede til brug. Radionuklider kan trænge ind i planter gennem vegetative organer - luftadgangsvejen og gennem rodsystemet - rodindgangsvejen. Luftindtag er mest signifikant under radioaktiv forurening luftmiljø umiddelbart efter strålingshændelsen. Når radionuklider kommer ind i jorden, dominerer indgangsvejen.

Under luftforurening sætter radioaktive aerosoler, smeltede silikat- og karbonatjordpartikler, brændstofpartikler og højradioaktive "varme" partikler, der er en del af det "tørre" og "våde" nedfald, sig på planters terrestriske organer. Radioaktivt nedfald aflejret på planter er svagt fikseret i jordorganer, fordi felttab af radioaktivitet sker samtidig med aflejring. Graden af tilbageholdelse af radioaktivt nedfald fra vegetation vurderes ved værdien af primær tilbageholdelse, som udtrykkes ved forholdet mellem antallet af radioaktive partikler afsat på planter og det samlede antal radioaktive partikler afsat på et givent område.

Primær retention og efterfølgende tab af radioaktivitet afhænger af mange faktorer, herunder partikelstørrelse og nedfaldstype, retentionsoverfladeareal og vegetationstæthed, plantemorfologi og græstype, jordmasseudbytte, vejrforhold under og efter radioaktivt nedfald osv.

Maksimalt tab af radioaktivitet i blæsende og regnfuldt vejr. Små partikler og vandopløselige former fikseres 4-7 gange mere fast end store og hårde uopløselige partikler. Planters radioaktivitetstab på grund af alle faktorer undtagen radioaktivt henfald kaldes felttab af radioaktivitet. Hastigheden for fjernelse af radioaktive stoffer fra vegetation karakteriserer halvtabsperioden, dvs. den tid, hvor 50 % af aktiviteten skylles væk af regn og blæses væk af vinden. Det maksimale tab af radioaktivitet sker i de første 2-3 dage, og på kun 7 dage falder det med 70-90%. Tab af faste radionuklider afhænger kun lidt af vejrforholdene og bestemmes af radionukliders egenskaber og planters biologiske egenskaber. Halvtabsperioden for den svagt fikserede fraktion af jod-131 er 14 dage, for cæsium-137 – 14 dage, for strontium-90 – 5 dage, og for den fast fikserede fraktion af disse radionuklider – 27, 90 og 70 dage , henholdsvis.

På overfladen af blade kan radionuklider være i fri eller sorberet tilstand. Sorption afhænger af luftens og bladenes temperatur og fugtighed, bladenes morfologi, saltsammensætningen og nedbørens surhedsgrad, typen af radionuklid og dets form.

De vigtigste mekanismer for luftindtrængning af radionuklider er ionbytterreaktioner og diffusion. Vandopløselige former kommer med vand gennem cytoplasmaet ind i cellerne i hovedvævet, gennem cellevægge og intercellulære rum, gennem celler placeret over overfladen af venerne, gennem stomata. Jo tykkere neglebåndet er, desto svagere forekommer diffusions- og ionbytterreaktioner. Indgangen gennem stomata øges i lyset, når de åbner sig under respiration. På vegetationen af naturlige eng-cenoser tilbageholdes radionuklider i den nederste del af planterne og i det øverste lag af græstørven. Her kommer yderligere radionuklider ind gennem bunden af stænglen og gennem overfladerødder, så vegetationen på naturlige enge er mere forurenet med radionuklider end vegetationen i dyrkede foderarealer.

Efter indtrængning i bladene forbliver nogle af radionukliderne i bladene, og nogle føres gennem planten og koncentreres i andre organer. Bevægelsen af radionuklider gennem planten afhænger af radionuklidernes fysisk-kemiske egenskaber og i mindre grad af planternes biologiske egenskaber. Radiocesium, som er en analog af kalium, bevæger sig mest aktivt gennem planten, og strontium, ruthenium og cerium er koncentreret i små mængder i bladene. Overførslen af disse radionuklider fra blade til generative organer er titusinder mindre end cæsium.

Radionuklider aflejret på jorden som en del af forskellige nedfald kan løftes af vind eller regn og aflejres på vegetation. Dette fænomen kaldes sekundær radioaktiv forurening af planter, hvis intensitet estimeres ved værdien af vindløftkoefficienten, defineret som forholdet mellem koncentrationen af radionuklid i luften i en højde af 1 m og tætheden af overfladeforurening af jorden. Dens værdi afhænger hovedsageligt af atmosfærens egenskaber (densitet, turbulens, temperatur, tryk, fugtighed, luftbevægelseshastighed over jordoverfladen), af jordens egenskaber (partikelstørrelse og mineralogisk sammensætning, fugtighed, tæthed, struktur ), om menneskelig økonomisk aktivitet (jordbearbejdning, husdyrgræsning, biltrafik), samt om topografi og vegetationstype. Sekundær forurening af vegetation sker under støvstorme, afbrænding af tørvemoser, skove og afbrænding af efterhøstningsrester.

Ud over vindoverførsel kan årsagen til sekundær forurening være sprøjtning af snavs på de nederste dele af planter under kraftig nedbør. Maksimal højde Stigningen af partikler fra jorden er omkring 40 cm, så en sådan forurening er mest signifikant for lavtvoksende plantearter. Bidraget fra sekundær forurening til den samlede forurening kan være 30 % eller mere. Betydelig sekundær forurening af den kommercielle del af grøntsags- og bladafgrøder med radionuklider forekommer i perioden med dannelse og vækst af frugter og blade, kornafgrøder - i faserne af overskrift, blomstring og mælkeagtig modenhed. Kornet af bælgfrugter og korsblomstrede afgrøder, majs, er praktisk talt ikke forurenet, da det er beskyttet af bladene fra bønner, bælge og blade samt knolde og rodafgrøder beskyttet af jorden.

Mekanismen for assimilering af radionuklider af planterødder svarer til assimilering af essentielle næringsstoffer. De vigtigste mekanismer for radionuklid assimilering er ionbytterreaktioner og diffusion. Den væsentligste forskel er, at radionuklider findes i jorden i ekstremt lave koncentrationer, mens næringsstoffer findes i højere koncentrationer. Hovedmængden af radionuklider udvindes af rødderne fra jordopløsningen såvel som fra det jordabsorberende kompleks, med hvis partikler rodhårene eller rodabsorptionszonen er i tæt kontakt. Optagelsen af ioner af rødderne og deres bevægelse op ad planten sker i tre trin. I den første fase adsorberes ioner af membranerne af absorberende rodceller. Adsorption er udskiftelig og ikke-udskiftelig. Planternes udskiftelige ioner er H+ og CO 3 2-, som dannes under dissocieringen af kuldioxid, der frigives under respiration. H+-ionen fra cytoplasmaet passerer gennem membranen med rodsekretioner og går hovedsageligt i udveksling med monovalente ioner af jordopløsningen og partikler, hvor radionuklider kan være lokaliseret. Som et resultat af denne udveksling kommer radionuklidioner ind i cytoplasmaet af rodhårceller. Mekanismen for indtræden af cæsium-137 og strontium-90 i planters rodsystem er ikke blevet fuldt ud undersøgt. I det første trin af radionuklid assimilering spiller røddernes kationbytterkapacitet en vigtig rolle, dvs. indholdet af udskiftelige kationer, som afhænger af indholdet af pektin og proteinstoffer i rodcellemembranen. Plantearter med en høj kationbytterkapacitet af rødder optager flere calciumkationer fra jordopløsningen end kationer af andre monovalente grundstoffer. Kationbytterkapaciteten for rødder i kornafgrøder er 10-23 mEq/100 g tørre rødder, i bælgfrugter - 40-60 mEq/100 g tørre rødder. Dette kan forklare bælgplanternes øgede evne til at akkumulere calcium og dets kemiske analog strontium. Der er en direkte sammenhæng mellem hastigheden af cæsium-137 indtagelse og værdien af røddernes kationbytterkapacitet. For eksempel, når kalium- og calciumioner tilsættes til en testopløsning, kan cellevæggenes kationbytterkapacitet øges som følge af dens mætning med disse kationer, så adsorptionen af cæsium- og strontiumioner på cellevægge forekommer praktisk talt ikke. Ved en høj koncentration af kalium i opløsningen kommer kaliumioner overvejende ind gennem kaliumkanaler, så strømmen af cæsium reduceres væsentligt, dvs. forskelsbehandling af cæsium i forhold til kalium forekommer. I alle afgrøder fører mangel på udskifteligt kalium i jorden til en stigning i koefficienten for cæsiumakkumulering i byg op til 20 gange, i rug op til 30 gange og i hvede op til 40 gange. Når strontium leveres, er der stort set ingen forskel på calcium. Det er kendt, at mangel på kaliumioner i opløsning også øger tilførslen af strontium til rødderne. Mere cæsium trænger ind i planternes rødder end strontium. Det er blevet fastslået, at ioner af stabile og radioaktive grundstoffer kan reagere med membrankomponenter og danne forskellige forbindelser. I bundet tilstand, som en del af disse forbindelser, som kaldes bærerstoffer, kommer ionerne ind i cytoplasmaet, hvor komplekset desintegrerer og danner en ion og et bærestof. Ionen vandrer videre gennem planten og indgår i stofskiftet. Bærestoffet vender tilbage til membranen og binder en ny ion. I andet trin trænger ioner ind i ledende væv, dvs. tracheider og xylemkar. I tredje fase sker en opadgående bevægelse af ioner gennem xylemkarrene med xylemsaft ind i celler og væv i jordorganer. Sammensætningen af xylemsaft omfatter vand, organiske og uorganiske stoffer, næringsstoffer og andre forbindelser. Xylemsaft bevæger sig gennem planten gennem rodtryk og transpiration. Under transpiration fordamper vand, og alle stoffer, inklusive radionuklider, forbliver i celler og væv i jordiske organer. Bevægelseshastigheden af radionuklider gennem planten afhænger af transpirationsintensiteten. I varmt og tørt vejr øges transpirationen, så indholdet af radionuklider i de overjordiske dele af planter kan stige. Ionudveksling mellem rodhårets cellemembran og jordpartikler er vanskeligere end udvekslingen af ioner fra jordopløsningen. Når koncentrationen af radionuklider i jorden er lav, kommer de ind i planter som følge af ionbytterreaktioner. Ved høje koncentrationer af radionuklider i jorden er hovedindgangsmekanismen diffusion, så indtaget af radionuklider kan stige betydeligt.

Cæsium, som et monovalent grundstof, fjernes fra rødderne hurtigere end strontium, som kan binde sig i rødder til former, der er svære at flytte. Radionuklider er således ujævnt fordelt i planteorganer. Hovedmængden af radionuklider er koncentreret i rødderne. Fordelingen i terrestriske planteorganer er ujævn. For eksempel i modne bønneplanter er Sr-90 fordelt som følger: i blade 53-68%, stængler 15-28%, bønneventiler 12-25% og korn 7-14%.

Forskellige indikatorer bruges til at vurdere indtrængen af radionuklider fra jord til planter. De mest almindeligt anvendte er overgangskoefficienter (Kp), samt akkumuleringskoefficienter eller koncentrationskoefficienter (Kn). Omregningskurs er forholdet mellem radionuklidindholdet i plantemassen og jordens overfladeaktivitet, er akkumuleringskoefficienten forholdet mellem radionuklidindholdet i plantemassen og radionuklidindholdet i jorden. Akkumuleringskoefficienten for Sr-90 i forskellige afgrøder varierer fra 0,02 til 12, Cs-137 - fra 0,02 til 1,1.

Nogle gange anvendes den biologiske absorptionskoefficient, som viser forholdet mellem radionuklidkoncentrationen i planteaske og radionuklidkoncentrationen i jorden. Migrationshastigheden af radionuklider i jord-plante-kæden afhænger af indholdet af deres isotopiske og ikke-isotopiske bærere. Koncentrationen af ikke-isotope bærere i jorden er meget højere end isotopiske bærere. For at vurdere overførslen af et radioaktivt grundstof i forhold til dets stabile bærer i radioøkologiske kæder, anvendes diskriminationskoefficienten, som viser ændringen i forholdet mellem radionuklidet og dets kemiske analog under migration gennem biologiske kæder, som bestemmes af formlen:

hvor C er koncentrationen af cæsium-137 eller kalium i jorden og planten.

Diskrimination af cæsium i forhold til kalium er mest signifikant i jord-plante-kæden, diskrimination af strontium i forhold til calcium er mest signifikant i føde-dyr-kæden.

Mængden af akkumulering af radionuklider afhænger af følgende hovedindikatorer: 1) radionukliders egenskaber og deres former i jorden; 2) fysiske og kemiske jordbundsparametre; 3) planters biologiske egenskaber; 4) landbrugsdyrkningsteknikker; 5) vejr- og klimaforhold.

Indtagelse og fordeling af radionuklider i hele planten er bestemt af deres egenskaber og deltagelse i metaboliske processer. Fra en vandig opløsning absorberes ioner af monovalente radionuklider mere intenst end ioner af di- og trivalente radionuklider. Det er kendt, at 60 Co, 106 Ru og 144 Ce absorberes 10 gange mindre end cæsium og strontium. Fra jordpartikler absorberes monovalente ioner lidt, fordi de er mere fast fikserede. Når man kommer fra en vandig opløsning, er akkumuleringskoefficienten for Cs-137 betydeligt højere end Sr-90. Når man kommer fra det jordabsorberende kompleks, er akkumuleringskoefficienten for cæsium-137 meget mindre end strontium-90. Dette skyldes stærkere sorption af cæsium-137 af den mineralske del af det jordabsorberende kompleks. Lavvalensioner overføres til den overjordiske del af planter mere aktivt og i større mængder end højvalensioner, som er koncentreret op til 90-99 % i rødderne. Af cæsium-137 og strontium-90, der kommer ind i rødderne, forbliver 20-40% i rødderne, og 60-80% overføres til jordorganerne, hvor de er ujævnt fordelt. Der blev fundet ligheder i absorptionen og bevægelsen gennem planten af cæsium-137 og kalium, strontium-90 og calcium, samt radiocæsium og stabilt cæsium, radiostrontium og stabilt strontium. Forskellen skyldes de forskellige former for forekomst af radionuklider i jord. De fleste radionuklider af induceret aktivitet er biologisk vigtige mikroelementer, der overvejende akkumuleres i rødderne, bortset fra 65 Zn og 54 Mn, som akkumuleres i de overjordiske dele og reproduktive organer, hvor Kn efter afgrøde varierer op til 10 gange. Transuran-radionuklider har meget lave akkumuleringskoefficienter (n · 10 -2 – 10 -10), pga. de har begrænset adgang til rødderne og overføres fra dem til de vegetative organer. Akkumuleringen aftager i rækken: neptunium > americium > curium > plutonium.

Indtagelsen af radionuklider afhænger af tidspunktet og former for tilstedeværelse i jorden, af koncentrationen af tilgængelige former i rodlaget. Efter Tjernobyl-ulykken skete den mest intensive tilførsel af cæsium i de første 2 år. Ved udgangen af det 5. år faldt indholdet af udskifteligt cæsium i jorden med 3 eller flere gange og nåede et stationært niveau. Over tid falder indholdet af former for cæsium-137, der er tilgængeligt for planter, således, og dets indtræden i planter falder. Mobiliteten og tilgængeligheden af strontium-90 ændres praktisk talt ikke over tid, så det er i vandopløselige og udskiftelige former, som er let tilgængelige for rodoptagelse.

Blandt jordegenskaber udøves den største indflydelse af den granulometriske og mineralogiske sammensætning, agrokemiske jordparametre og jordfugtighedsregime. Partikelstørrelsesfordelingen påvirker sorptionen af radionuklider, hvilket afhænger af graden af partikelspredning. Jo flere lerpartikler i jorden, jo stærkere er sorptionen af radionuklider og jo lavere koefficienter for akkumulering af radionuklider hos planter. På jord med tung granulometrisk sammensætning med højt lerindhold ophobes radionuklider i planter i mindre mængder end på lette jorder. Den største indflydelse på ophobningen af radionuklider udøves af den siltholdige fraktion, som omfatter lermineraler fra montmorillonitgruppen, hydromicas og glimmer. Afhængigt af jordtypen, med samme tæthed af forurening med Cs-137 og Sr-90, kan for disse radionuklider variere op til 2 eller flere gange. For eksempel er koefficienten for cæsium-137 for kartofler på sod-podzolisk sandjord 0,08, og på sod-podzolisk lerjord - 0,03. For strontium-90 er på disse jorde henholdsvis 0,33 og 0,17. Akkumuleringskoefficienterne for radionuklider på forskellige jordtyper med samme tæthed af overfladeforurening kan variere 10-20 gange og nogle gange op til 100 gange. Cæsium-137 er mindre tilgængelig for planter, hvilket er forbundet med dets ikke-udvekslingssorption i krystalgitre af lermineraler. Akkumuleringskoefficienterne for cæsium-137 og strontium-90 på chernozem-jord er henholdsvis 20 og 10 gange lavere end på soddy-podzol-jorde. Dette skyldes, at chernozemer har et rigt jordabsorberende kompleks, mættet med fysisk ler, silt, humus og udskiftelige kationer, hvilket sikrer en høj absorptionsevne af denne jord og som følge heraf et lavere indtag af radionuklider i planter. På tungere jorder akkumuleres Sr-90 i planter 5-10 gange mere intenst end Cs-137. I Polesie dominerer let sandet muldjord, sod-podzol og tørvemosejord. Overførselshastighederne af cæsium-137 til planter her er 4-5 gange højere end i andre regioner i Hviderusland. Akkumuleringen af Cs-137 og Sr-90 i planter af de samme afgrøder er praktisk talt den samme her, dvs. CP af cæsium-137 er omtrent lig med CP for strontium-90, fordi med en mangel på lermineraler findes Cs-137 i disse jorder i en vandopløselig og udskiftelig form. Ophobning af radionuklider på tørvemose jorden afhænger af jordens dyrkning, jordaskens mineralisering og sammensætning og tørvelagets tykkelse, tørvedannende planters botaniske sammensætning, jordopløsningens surhedsgrad og tilstedeværelsen af udskiftelige kationer, jordfugtighed. dybde og mineralisering af grundvand. Mønstrene for akkumulering af radionuklider på tørvemosejord i Bragin- og Khoiniki-massiverne er blevet undersøgt. Det højere askeindhold i jorden, det øgede indhold af karbonater, mineraler i siltfraktionen samt den lavere jordfugtighed i Bragin-massivet bidrager til mindre ophobning af radionuklider i planter end på jorden i Khoiniki-massivet. Med en forøgelse af tørvelagets tykkelse øges tilførslen af cæsium og strontium til vegetationen, pga. Askeindholdet i jorden falder.

De særlige forhold ved planters ophobning af radionuklider på forskellige typer jord bør tages i betragtning, når der produceres landbrugsprodukter.

Det er bevist, at alle agrokemiske jordbundsindikatorer, der øger jordens sorption af radionuklider, reducerer deres indtrængning i planter. De fleste agrokemiske jordindikatorer er tæt forbundet med hinanden, så graden af virkning af hver enkelt ejendom afhænger af hele kompleksets indflydelse. Den væsentligste indflydelse på tilførslen af Cs-137 til planter på soddy-podzoljorde udøves af indholdet af udskiftelige kationer K+, Mg 2+, Ca 2+ og humus, som bestemmer jordens kationbytterkapacitet og surhedsgrad. . Der er konstateret en negativ sammenhæng mellem overførselskoefficienten af Cs-137 til planter og indholdet af udskifteligt kalium (K 2 O) i jorden. Udskifteligt kalium har en konkurrencemæssig effekt på udbuddet af cæsium-137, dvs. jo mere udskifteligt kalium i jorden, jo lavere er tilførslen af cæsium-137. Det er kendt, at jo mere udskifteligt kalium i PPC, jo hurtigere fikseres cæsium-137 i PPC og faldet i dets overførselskoefficient til planter. Overførselskoefficienten af cæsium til planter ved et lavt indhold af udskifteligt kalium (K 2 O = 40-80 mg/kg jord) kan kun falde med 20-60 %, og ved et højt indhold af K 2 O kan den falde op til 70 %. Mætning af soddy-podzoljord med udskifteligt kalium over det optimale niveau (300 mg/kg jord) er ikke ledsaget af et fald i tilførslen af cæsium-137 til planter. For tørvemosejord bør det optimale niveau af udskifteligt kalium i jorden ikke overstige 1000 mg/kg jord. Jo mere udskifteligt kalium i jorden, jo lavere er akkumuleringskoefficienten for strontium-90. Denne afhængighed er dog mindre udtalt end for akkumuleringskoefficienten for cæsium-137.

Der er konstateret en negativ sammenhæng mellem indholdet af udskifteligt calcium, jordopløsningens surhedsgrad og tilførslen af strontium-90 til planter. Jo mere udskifteligt calcium i jorden og jo lavere surhedsgrad af jordopløsningen, jo lavere er overførselskoefficienterne for strontium-90 til planter. Dette mønster vises også, når cæsium-137 kommer ind i planter, men forbindelsen er mindre stærk. Da indholdet af udskifteligt calcium stiger fra 550 til 2000 mg CaO pr. kg jord, falder Kp af Cs-137 og Sr-90 med 1,5-2 gange. Ændring af surhedsgraden af jordopløsningen fra det sure område (pH = 4,5-5,0) til neutralt (pH = 6,5-7,0) reducerer overførslen af strontium-90 til planter med 2-3 gange. Yderligere mætning af jorden med frie calciumcarbonater flytter pH til det alkaliske område, men dette er ikke ledsaget af et fald i overgangskoefficienten. På karbonatjord reduceres akkumuleringskoefficienten for strontium-90 med op til 3 gange, fordi ikke-udskiftelig fiksering af Sr-90 sker med dannelsen af carbonatsalte. På disse jordarter stiger Kp af Cs-137 op til 4 gange, fordi her er Cs-137 bundet af vandopløselige organiske forbindelser, som let frigiver det i form af tilgængelige ioner. Det er blevet fastslået, at jo større mætning jorden har med udskiftelige baser, jo lavere er overførselskoefficienten af Cs-137 og Sr-90 til planter.

Tørvemosejord er fattig på kalium, calcium og magnesium. Som regel er disse sure jorde, så Kp for Cs-137 og Sr-90 på disse jorde er 5-20 gange større end på soddy-podzol-jorde.

Overførslen af cæsium og strontium til planter er påvirket af jordens organiske stof. Humussyrer, især humussyre, danner komplekse komplekser med radionuklider eller humater, derfor fra organiske komplekser reduceres tilgængeligheden af strontium med 2-4 gange og cæsium med 1,5 gange. Den øgede biologiske tilgængelighed af radionuklider på tørvemosejord er forbundet med organisk stofs evne til at fiksere radionuklidioner på overfladen af organiske kolloider, derfor er stærk sorption af radionuklider ikke sikret, og planternes tilgængelighed øges. Desuden øges surhedsgraden af jordopløsningen på tørvemosejord, hvilket sikrer god opløselighed af radionuklidsalte og deres tilgængelighed for planterne.

Jordens frugtbarhedsindikatorer kan således have en betydelig indflydelse på ophobningen af radionuklider i alle landbrugsafgrøder. Det er blevet fastslået, at minimumsovergangen af Cs-137 og Sr-90 til planter observeres på jord med optimale parametre for deres agrokemiske egenskaber.

Jordens fugtighedsregime har stor indflydelse på planternes ophobning af radionuklider. Oplysninger om jordfugtens indflydelse på indtrængen af radionuklider i planter er tvetydige. Det er kendt, at mængden af cæsium- og strontiumkationer, der fortrænges fra jorden til opløsningen, stiger med stigende fugtighed. Dette skyldes kompleks karakter gensidig indflydelse af fugt, jordbundsegenskaber og planters biologiske egenskaber på migrationsprocesserne for radionuklider i jord-plantekæden. Med en stigning i jordfugtighed stiger andelen af vandopløselig og udskiftelig Sr-90 og andelen af udskiftelig Cs-137, derfor stiger overgangskoefficienterne og indholdet af disse radionuklider i vegetationen. Det er blevet fastslået, at overførslen af radiocæsium til flerårige græsser øges 10-27 gange på hydromorfe torv-gley- og sod-podzol-gley-jorde sammenlignet med automorfe og midlertidigt overfugtede sorter af disse jorder.

Planternes akkumulering af radionuklider er påvirket af planters forskellige biologiske egenskaber, herunder planters evolutionære oprindelse eller fylogeni. Planter af tidlig oprindelse akkumulerer flere radionuklider end planter, der er opstået i senere perioder. Ifølge ophobningen af radionuklider er floraens inddelinger arrangeret i følgende faldende rækkefølge: laver > moser > bregner > gymnospermer > angiospermer. Forskelle i akkumulering af radionuklider blev identificeret inden for klasser, familier og arter. Interspecifikke forskelle kan nå op til 5-100 gange eller mere. Indholdet af cæsium-137 pr. tørstof i de enkelte afgrøder kan variere op til 50 gange, og ophobningen af strontium-90 kan variere op til 30 gange med samme tæthed af jordforurening. Sortsforskelle i akkumulering af radionuklider er meget mindre (op til 1,5-3 gange), men de skal også tages i betragtning, når man vælger afgrøder til dyrkning under forhold med radioaktiv forurening. Baseret på akkumulering af radionuklider i den omsættelige del, er afgrøder arrangeret i følgende faldende rækkefølge: rodfrugter, bælgfrugter, kartofler, korn, korn og grøntsager. Baseret på akkumulering af strontium-90 skelnes der meget akkumulerende afgrøder (bælgplanter), moderat akkumulerende afgrøder (korn) og lavakkumulerende afgrøder (korn). Bælgplanter ophober radionuklider 2-10 gange mere end korn. Det er kendt, at intensive sorter kræver meget kalium for at danne en høst. Hvis der er kaliummangel i jorden, kan dens mangel kompenseres med cæsium. Det er fastslået, at vinterkornafgrøder og tidligt modnende forårsafgrøder ophober mindre radionuklider, fordi de danner et højt udbytte af plantemasse, hvorpå de radionuklider, der kommer ind i planten, fordeles, dvs. der sker biologisk fortynding af radionuklider.

Høje koefficienter for akkumulering af radionuklider i flerårige græsser af naturlige phytocenoser, hvis artssammensætning afhænger af jordens type og fugtighed, mens artsforskelle inden for et økosystem når 15-30 gange. Hår- og korncenoser, der vokser på konstant vandlidende jorder, akkumulerer cæsium-137 100 gange eller mere end korncenoser. Høje akkumuleringskoefficienter er karakteristiske for forbs af alle phytocenoser.

Ophobningen af radionuklider afhænger af typen af mineralernæring, dvs. om afgrøders behov for kalium, calcium og andre næringsstoffer. Kalium-elskende afgrøder (roer, kartofler, havre, kål) akkumulerer mere cæsium, og calcium-elskende afgrøder (lupin, lucerne, kløver, ærter) akkumulerer mere strontium.

Ontogenese eller planteudviklingsfasen har en væsentlig indflydelse på ophobningen af radionuklider. Maksimal akkumulering observeres i de tidlige faser af udviklingen, når der opstår intensiv vækst, ledsaget af aktiv absorption af næringsstoffer, radionuklider og deres overførsel til terrestriske organer. I kornafgrøder sker der f.eks. maksimal ophobning i jordmassen i jordbearbejdningsfasen og i opstartsfasen. I faserne af mælkeagtig og voksagtig modenhed sker der en udstrømning af næringsstoffer og radionuklider fra bladene til kornet, hvor cæsiumindholdet kan stige op til 4 gange.

Radionuklider er ujævnt fordelt i planteorganer. Det er kendt, at 90-99% af ruthenium, cerium og kobolt er koncentreret i rødderne. Koncentrationen af cæsium og strontium i rødder kan være 20-40%, og 60-80% af disse radionuklider kommer ind i jordorganerne, hvor de er ujævnt fordelt. Omkring 80 % af radionukliderne sætter sig i blade og stængler. Den laveste koncentration af radionuklider observeres i de generative organer, dvs. i frø, med maksimal ophobning i skallerne, dækkende skæl, ventiler af bønner og bælg. I rodfrugter er der en høj ophobning af radionuklider i hoved, hud og kerne. I kartoffelknolde er maksimal ophobning i skindet. Det skal bemærkes, at med samme tæthed af jordforurening i kartofler er indholdet af cæsium-137 og strontium-90 væsentligt lavere end i rodafgrøder. Dette skyldes, at en knold er et modificeret skud, hvori næringsstoffer og radionuklider kommer fra jordorganer. En rodfrugt er en modificeret rod, der aktivt absorberer og akkumulerer radionuklider.

Ophobningen af radionuklider afhænger af rodsystemets placering, type og tykkelse. Planter med et fibrøst og rhizomatøst rodsystem placeret i de øverste lag af jorden akkumulerer flere radionuklider end planter med et stavsystem, som trænger ind i dybere og "renere" jordhorisonter.

Af de klimatiske forhold udøves den største indflydelse på tilførslen af radionuklider af årlig mængde nedbør, dens fordeling på måned og summen af positive temperaturer. Det maksimale indtag af radionuklider observeres kl optimal temperatur og optimal luftfugtighed, som sikrer intensiv vækst og udvikling af planter.

Ud over radionukliders egenskaber, jordbundskarakteristika og planters biologiske egenskaber er ophobningen af radionuklider væsentligt påvirket af afgrødedyrkningsteknologi, dvs. jordbearbejdningssystem, anvendelse af kalk, mineralsk og organisk gødning.

« Mikhail Sergeevich Gorbatjov fuld biografi

Church of the Dormition of the Virgin Mary in potters Bulgarian Church on Taganka »

2024 cavk.ru - Om reparationer. Efterbehandling. Typer af maling. Gips. Udstyr. Design og indretning

Feedback

Stjerne nyheder

Ophobningen af strontium i jorden fører til Hvor ophobes strontium hos mennesker? Effekt af ekstern bestråling og absorberede radionuklider

Lignende dokumenter

7.3. Indtrængen af radionuklider i planter

Webstedssøgning

Det bedste på siden

Ny på siden

Stjerne nyheder

Ophobningen af ​​strontium i jorden fører til Hvor ophobes strontium hos mennesker? Effekt af ekstern bestråling og absorberede radionuklider

Lignende dokumenter

7.3. Indtrængen af ​​radionuklider i planter

Webstedssøgning

Det bedste på siden

Ny på siden

Ophobningen af strontium i jorden fører til Hvor ophobes strontium hos mennesker? Effekt af ekstern bestråling og absorberede radionuklider

7.3. Indtrængen af radionuklider i planter