Радионуклиды в почве и растениях

Проблема актуальна для Западной Сибири.

Важнейшая проблема сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы радиоактивными элементами – максимально возможное снижение поступления этих веществ в растениеводческую продукцию и предотвращение накопления их в организмах сельскохозяйственных животных. Решение этой задачи связано с комплексом мероприятий, которые необходимо проводить в сельском хозяйстве.

Радионуклиды могут попадать в растения либо через вегетативные органы (аэральный путь поступления), либо через корневую систему (корневой путь).

Аэральное поступление наиболее значимо при радиоактивном загрязнении воздушной среды. При аэральном загрязнении на наземные органы растений оседают частицы радиоактивных аэрозолей, топлива и пр. На поверхности листьев радионуклиды могут находиться в свободном или сорбированном состоянии, рассказывают специалисты Алтайского филиала ФГБУ "Центр оценки качества зерна". — Далее процесс выглядит следующим образом. Водорастворимые формы поступают с водой через цитоплазму в клетки основной ткани, через стенки клеток и межклеточники, через клетки, расположенные над поверхностью жилок, через устьица. Поступление через устьица усиливается на свету, когда они открываются при дыхании. После проникновения в листья часть радионуклидов остается в них, а часть разносится по растению и накапливается в других органах. Продвижение радионуклидов по растению зависит от физико-химических свойств веществ, содержащих радиоактивные элементы и в меньшей степени – от биологических особенностей растений. Наиболее активно продвигается по растению цезий, являющийся аналогом калия, тогда как стронций и рутений концентрируются в листьях в небольших количествах. Переход этих радионуклидов из листьев в генеративные органы в десятки раз меньше, чем цезия.

При попадании радионуклидов в почву преобладает корневой путь поступления.

Но радионуклиды, осевшие на почву в составе различных выпадений, могут подниматься ветром или дождем и перемещаться таким образом на растительность. Это явление называется вторичным радиоактивным загрязнением растений. Вторичное загрязнение, как правило, происходит при пыльных бурях, при горении лесов, торфяников, а также в процессе сжигания послеуборочных остатков. Интенсивность загрязнения оценивается по величине коэффициента ветрового подъема – отношения концентрации радионуклида в воздухе на высоте 1 м к плотности поверхностного загрязнения почвы. Его величина зависит в основном от состояния атмосферы (плотности, температуры, давления, влажности, скорости движения воздуха над поверхностью почвы), от свойств почвы (влажности, плотности, структуры), от хозяйственной деятельности человека (обработка почвы, выпас скота и т. д.), от вида растительности и рельефа.

Главное отличие состоит в том, что радионуклиды находятся в почве в низких концентрациях, а элементы питания – в более высоких. Основное количество радионуклидов извлекается корнями из почвенного раствора, а также из почвенно-поглощающего комплекса, с частицами которого тесно контактируют корневые волоски, или зона поглощения корня.

Первичное удержание и последующие процессы потери радиоактивности зависят от многих факторов, в том числе от размера частиц и вида выпадений, плотности растительного покрова, морфологии растений, урожайности, метеорологических условий во время и после выпадения радиоактивных осадков и т. д.

— Максимальные потери радиоактивности происходят в ветреную и дождливую погоду. Потери радиоактивности растениями, обусловленные всеми факторами, кроме радиоактивного распада, называют полевыми потерями радиоактивности. Скорость удаления радиоактивных веществ с растительного покрова характеризуется периодом полупотерь, т. е. временем, за которое смывается дождем и сдувается ветром 50 % активности. Максимальные потери радиоактивности происходят в первые 2–3 суток, а всего за 7 суток она снижается на 70–90 %. Потери фиксированных радионуклидов мало зависят от погодных условий и определяются свойствами радионуклидов и биологическими особенностями растений. Период полупотерь для слабозакрепленной фракции йода-131 составляет 14 суток, цезия-137 – 14 суток, стронция-90 – 5 суток, а для прочнозакрепленных фракций этих радионуклидов – соответственно 27, 90 и 70 суток, — отмечают специалисты Алтайского филиала Центра оценки качества зерна.

– погодно-климатические условия;

– физико-химические параметры почвы;

– биологические особенности растений;

– агротехника возделывания;

– свойства радионуклидов;

– формы нахождения радионуклидов в почве.

Один из способов – заделка загрязненного слоя плантажным плугом с предплужником на глубину 60–70 см с одновременным окультуриванием вывернутого на поверхность глубинного горизонта почвы. Это позволяет снизить содержание радионуклидов в урожае в 5–7 раз. Но такой способ требует значительных затрат и трудноосуществим на больших площадях.

Существует менее затратный способ.

В конце лета или осенью вспашку почвы под посев озимых культур и зяблевую вспашку после уборки культур сплошного посева проводят без лущения стерни плугами с предплужниками на 4–5 см глубже обычной вспашки. А на следующий год вспашку проводят на меньшую, то есть обычную глубину, не затрагивая загрязненного слоя почвы.

Озимые растения, при прочих равных условиях, накапливают их в 1,5–2,5 раза меньше, чем яровые. Скороспелые сорта – в 1,5–2 раза больше позднеспелых.

Важно учитывать, что бобовые накапливают в 2–5 раз больше стронция-90, чем злаковые культуры. А из зерновых культур кукуруза меньше всех депонирует стронций-90.

— Немаловажную роль играет размещение посевов в зависимости от типа почв. Так, клевер, горох, вику, усваивающие больше стронция-90, лучше сеять на тяжелых по механическому составу почвах. Более легкие почвы целесообразно отводить под культуры, поглощающие меньшее количество радиостронция, – овес, пшеницу, лен, злаковые, травы, — добавляют специалисты.

Все общепринятые агрохимические приемы (известкование почвы, внесение органических и минеральных удобрений) приводят не только к повышению плодородия почвы и урожайности культур, но и достаточно эффективны для снижения радиоактивной загрязненности растениеводческой продукции. Так, при внесении навоза, торфа и сапропеля загрязнение растений и урожая радионуклидами снижается в 1,5–2 раза. Под зерновые культуры обычно вносят до 20–30 т органических удобрений на гектар, а под пропашные – до 40–60 т. Защитный эффект от однократного известкования и удобрения почвы в больших дозах (200–300 кг действующего вещества на 1 га) сохраняется в течение 3–5 лет.

Осушение переувлажненных земель также является важным приемом снижения содержания радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур. Для большинства торфяных и минеральных заболоченных почв минимальное поглощение растениями радионуклидов достигается при уровне грунтовых вод 90–120 см от поверхности почвы. А вот подъем грунтовых вод до уровня 35–50 см от поверхности почвы приводит к увеличению накопления радионуклидов в 5–20 раз.

Наиболее эффективным приемом, ограничивающим поступление цезия в растение, признано внесение калийных и фосфорных удобрений. Азот же, наоборот, способен усиливать поступление цезия в растения. Внесение органических удобрений снижает поступление цезия в 2–3 раза. Усилению удержания радионуклидов почвами способствует внесение различных сорбентов (цеолиты, вермикулит, бентонит и пр.).

В 2023 году специалисты Алтайского филиала ФГБУ "Центр оценки качества зерна" на радиологические показатели провели 23776 исследований в 4223 пробах зерна, продуктов питания, почв, масел и кормов. Испытания проводились как в рамках декларационных исследований, так и при экспортных поставках зерновых и масличных культур.