Отаров а. Радионуклиды в растительном покрове ни�

УДК: 631.438.2.

ОТАРОВ А.

РАДИОНУКЛИДЫ В РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ ИЛИ:

1. НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ПРЕДСТАВИТЕЛЯМИ ОСНОВНЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ФОРМАЦИЙ

(Институт почвоведения им. У.У.Успанова, г. Алматы, otarov@netmail.kz)

Приведены результаты исследования по изучению накопления основных радиологически значимых нуклидов доминантными видами растительного покрова нижнего течения р. Или. Установлены вариационно-статистические показатели содержания радионуклидов в растительном покрове. Выявлено, что накопление искусственных радионуклидов основными представителями растительных формаций нижнего течения р. Или зависит от видовых особенностей растений.
В общей проблеме охраны окружающей среды определённый интерес представляет изучение закономерностей поступления радионуклидов в растения. Ещё В.И.Вернадский [1] отмечал, что растительность, под влиянием которой осуществляется биогенная миграция и накопление химических элементов, оказывает большое влияние на поведение радионуклидов в биосфере.
Биогенная миграция радионуклидов проявляется в вовлечении их в малый биологический круговорот веществ. Размеры накопления радионуклидов растениями, в зависимости от их биологических особенностей, может достигать значительных размеров. Таковыми являются растения-концентраторы радионуклидов, на основе которых разработан радиобиохимический метод поиска рудных месторождений [2, 3].
На размеры накопления радионуклидов растениями значительное влияние оказывают пути их поступления в растительный организм. В зависимости от среды (атмосфера, почвен-но-растительный покров), в которую попадают радионуклиды, различают три пути их посту-пления в растения. Листовое усвоение, т.е. усвоение оседающих из атмосферы радиону-клидов непосредственно через листья; усвоение из поверхностной корневой дернины, этот путь характерен для пастбищных луговых растений; усвоение непосредственно из почвы [4, 5, 6, 7, 8]. Часть выпадающих из атмосферы радионуклидов, усваиваемых через надземные органы растений, в зависимости от конкретных условий, может быть различным [9].
При механическом загрязнении, когда радионуклиды не проникают в ткани растений, его загрязнённость в основном зависит от его морфологических особенностей. Чем больше развита листовая поверхность, тем выше загрязнённость. Аналогично загрязнённость выше у тех частей растений, которые доступны для оседающих радионуклидов. Например, листья и стебли по-разному задерживают выпадения [5, 10]. А при другом пути загрязнения, когда радионуклиды проникают в ткань растения и передвигаются в листья, стебли и генеративные органы, его загрязнённость в значительной мере зависит от биологических особенностей растения, фазы развития, времени выпадения осадков и т.д. [4] и примерно подчиняется закономерностям внекорневого минерального питания.
Усвоение радионуклидов из корневой дернины характерно для луговых трав. В этом случае дернина является двояким “резервуаром” радионуклидов. С одной стороны, в ней накапливаются радионуклиды, усвоенные за прошлые годы, а с другой - дернина непосредственно поглощает радионуклиды, выпадающие на её поверхность. Радионуклиды этого “резервуара” обычно легко доступны отрастающей зелёной массе трав и являются одним из основных путей поступления в растения [5].
По мере того как количество радиоактивных осадков будет уменьшаться, роль почвенного пути поступления радионуклидов будет увеличиваться. В настоящее время при общем спаде глобальных выпадений основным источником радиоактивного загрязнения становится почва. Радионуклиды, попадающие в почву, поступают из неё в растения иначе, чем при аэраль-ном усвоении. В отличие от аэрального [10], когда радионуклиды проникают в растения без носителя, из почвы они поступают в растения вместе с изотопами и неизотопными носителями.
В связи с этим, изучение биогенной миграции радионуклидов, проявляющейся в вовлечении их в биологический круговорот, является актуальным вопросом экологии радионуклидов. В этом вопросе растения могут рассматриваться, с одной стороны, как биогенные индикаторы радиоэкологической обстановки исследуемого региона, а с другой стороны - как объекты эколого-гигиенического регламентирования, требующие несколько иного подхода по сравнению с нормированием пищевого и водного факторов.
Для определения биогеохимических параметров Sr90 и Cs137 было проведено их определение в основных представителях растительных сообществ нижнего течения р. Или.
Результаты анализа содержания 90Sr и 137Cs в общей совокупности видов растительности исследуемого региона показали, что для них свойственно большое разнообразие концентраций 90Sr и 137Cs (таблица 1). Среди растительного покрова нижнего течения р. Или в целом преобладают низкие концентрации радионуклидов. Из общего количества наблюдаемых значений (n=125) содержания 90Sr в 80% случаев ниже 12,1 Бк/кг. Причем 65,5% из выборок 90Sr заключены в интервале 0,1-4,4 Бк/кг. Максимальные уровни содержания (более 18,1 Бк/кг) составляет всего лишь 2,4% от общего количества выборок. С содержанием 137Cs наблюдается аналогичная картина, 84% выборок содержат 137Cs ниже 12,5 Бк/кг, более половины выборок (66,4%) заключены в интервале 0,5-8,5 Бк/кг, а максимальные значения (более 18,5 Бк/кг) имеют всего 4,0%.

Таблица 1 - Содержание 90Sr и 137Cs в общей совокупности растений низовьев р. Или (n=125)



Абсолютное содержание обоих радионуклидов практически одинаково, отношение 137Cs : 90Sr равно 0,91 и имеет довольно широкий предел колебания – от десятых долей до целых десятков. Об этом свидетельствуют также и довольно высокие коэффициенты вариаций.
Значительная пестрота растительного покрова по содержанию радионуклидов хорошо наблюдается и при сравнении отдельных видов различных растительных ассоциаций (таблица 2). Максимальным содержанием 90Sr отличаются представители растительных ассоциаций засоленных и песчаных почв - верблюжья колючка (18,3±0,20 Бк/кг), биюргун (11,4±1,79 Бк/кг) и кейреук (11,1±0,17 Бк/кг). Концентрации 90Sr у тростника и кейреука по градации имеют незначительную степень варьирования (2,5% и 3,5%), а биюргун имеет высокую степень варьирования. Доверительные интервалы у всех трех радионуклидов довольно узкие, вычисленные значения критерия tфакт. по Стьюденту значительно больше чем tтаб., поэтому мы можем при всех уровнях вероятности утверждать, что полученное среднестатистическое значение концентрации 90Sr правильно отражает истинное значение средней арифметической в анализируемом вариационном ряду. Максимальное количество 137Cs концентрируется луговыми травами (11,1±1,94 Бк/кг) и представителем галофитной растительности – тамариском (9,6±0,29). Степень варьирования, соответственно, незначительная и высокая. Полученные значения t-критерия (tфакт. > tтаб.) показывают на достоверность вычисленных среднестатистических концентраций 137Cs.
Ряд видов изученных растений отличаются низким содержанием как 90Sr, так и 137Cs. Тростник, карабарак, кокпек и чингил содержат 90Sr в пределах 0,5-1,3 Бк/кг, а низкое в пределах 0,4-1,0 Бк/кг содержание 137Cs характерно для брунца, полыни, терескена и солодки. Степень варьирования колеблется от незначительной до средней, и имеет довольно узкие доверительные интервалы. Фактическое значение критерия Стьюдента выше, чем табличное при всех уровнях значимости. Исключение составляет среднестатистическое содержание 137Cs в терескене при 0,999% уровне значимости, где tфакт. оказалось меньше tтаб, но если учесть что для большинства исследований биологического характера достаточно иметь уровень значимости не менее 0,950% [11, 12, 13], то мы можем утверждать, что вычисленное среднестатистическое содержание 137Cs в терескене статистически значимым.
Большая часть изученных растений по содержанию радионуклидов занимают промежуточное положение. Солодка, брунец, сведа, терескен, полынь, саксаул, сарсазан, тамариск и луговые травы содержат 90Sr в пределах 2,1-9,2 Бк/кг, а среднее содержания 137Cs (1,8-6,7 Бк/кг) характерен для сведы, кокпека, карабарака, саксаула, кейреука, тростника, чингиля, биюргуна, сарсазана и верблюжьей колючки. В этой группе растений 90Sr имеет незначительную степень варьирования, а 137Cs за исключением тростника (115,2%), имеет степень варьирования от незначительной до средней. Судя по фактическим значениям t-критерия Стьюдента, которое для данной группы растений оказалось выше tтаб можем сделать заключение, что среднее содержание радионуклидов является достоверным и статистически значимыми.

Таблица 2 - Вариационно-статистические показатели содержания радионуклидов в основных доминантных видах растений нижнего течения р.Или.




Таким образом, можно сказать, что накопление искусственных радионуклидов основными представителями растительных формаций нижнего течения р.Или зависит от видовых особенностей растений. Содержание радионуклидов между изученными видами изменяется в широких пределах 36,6 раз по 90Sr и 27,8 раз по 137Cs. Такому широкому разбросу средних значений содержания радионуклидов, по-видимому, способствует широкое разнообразие видов растительности, их экологических (от гигрофитов до псаммофитов) и жизненных (от трав и полукустарников до деревьев) форм. Ярко выраженных растений-концентраторов радионуклидов среди изученных 16 видов не обнаружено. Если за региональный фон принять среднестатистическое содержание радионуклидов в общей совокупности растительности нижнего течения р. Или (таблица 1), то можно сказать что относительным концентратором 90Sr являются кейреук, биюргун и верблюжья колючка, превышающий фон, соответственно, в 2,4; 2,4 и 3,9 раза. По 137Cs относительными концентраторами являются тамариск и луговые травы, превышающие фон в 2,2 и 2,6 раза.
Существенная роль в перераспределении радионуклидов в почве наряду с надземной час-тью принадлежит и корневой системе растений. Корни растений кроме снабжения надземной части растений радионуклидами сами выступают своего рода «резервуаром» где происходит накопление вовлекаемых в биологический круговорот радионуклидов. Из корней высвобож-дение радионуклидов идет за счет прижизненного «корнеопада» и за счет разложения после прекращения периода вегетации. Таким образом, корни выступают в качестве поставщика легкодоступных для растений форм радионуклидов.
Результаты статистической обработки содержания радионуклидов в корнях основных доминантных растений показывают, что степень варьирования изучаемой величины нахо-дится преимущественно в пределах градации незначительной и средней, а доверительные интервалы практически у всех растений узкие. Величины t-критерия Стьюдента выше, чем табличные, что указывает на статистическую достоверность среднеарифметических величин содержания радионуклидов в корнях изученных растений (таблица 2).
Анализ содержания среднестатистического содержания радионуклидов в корнях изученных расте-ний показывает, что интенсивность накопления как 90Sr так и 137Cs корнями существенно ниже, чем надземной частью. Из общего количества изученных видов растений 43,7% накапливают десятые до-ли Беккерели 90Sr на 1 кг корней, а в корнях другой части растений (56,3%) концентрация радиону-клидов находится в пределах 1,3-3,9 Бк/кг. Корни более половины (56,3%) изученных растений нака-пливают 137Cs в пределах десятых долей (0,2-0,9 Бк/кг), а остальная часть растений (43,7%) за исклю-чением луговых трав корнями накапливают 137Cs в пределах от 1,1 до 1,9 Бк/кг. А что касается отно-сительно высокого содержания 137Cs в корнях луговых трав, то это можно объяснить способностью дернины накапливать и удерживать в себе определенную часть выпадающих на нее радионуклидов.
Таким образом, можно заключить, что накопление искусственных радионуклидов корня-ми основных доминантных растений нижнего течения р. Или зависит от видовых особеннос-тей растений. Между корнями различных растений имеется довольно широкий межвидовой размах, достигающий по 90Sr 39,0 раз и по 137Cs 47 раз. Для корней также характерным явля-ется относительно низкое накопление радионуклидов, чем надземными частями растений. Причем, судя по абсолютным величинам содержания радионуклидов, корни практически всех изученных растений отличаются низкой способностью накопления радионуклидов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вернадский В.И. Изб. соч. Т-5. – М., Изд-во АН СССР, 1960. –422с.
2. Ботова М.М., Малюга Д.Л., Моисеенко Ч.И. Опыт применения биохимического метода при поисках урана в условиях пустыни. // Геохимия, 1963, №4.
3. Моисеенко У.И. Опыт применения биохимической съёмки при поисках месторождений урана на заболоченных площадях. // Геохимия, 1959, №1.
4. Юдинцева Е.В., Гулякин М.В. Агрохимия радиоактивных изотопов стронция и цезия. –М., Изд-во «Атомиздат», 1968. -472с.
5. Алексахин Р.М. Радиоактивное загрязнение почв и растений. – М., Изд-во АНСССР, 1963. -132с.
6. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. Сельскохозяйственная радиобиология. – М., «Колос», 1973. -272с.
7. Моисеев А.А., Рамзаев П.В. Цезий-137 в биосфере. – М., Изд-во «Атомиздат», 1975. 180с.
8. Романов Г.Н., Уханова В.А. Некоторые количественные характеристики непосредственного загрязнения наземной части растений глобальными радиоактивными выпадениями. // Доклады ООН. –М., «Атомиздат», 1969. -С.11-18.
9. Елаишевич Н.В. О метеогенной изменчивости содержания 137Cs в надземной части растений автоморфных почв. // Доклады НАН Беларуси. 2000. Т.44, №2. -С.87–90.
10. Рачинский В.В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве. –М., “Атомиздат”, 1978. -384с.
11. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. – М., Изд-во МГУ, 1995. –320с.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М., Изд-во «Колос», 1979. –416с.
13. Савич В.И. Применение вариационной статистики в почвоведении. Учебно-методическое пособие. – М., Изд-во ТСХА, 1972. –103с.

***

I ii» i » ii » ii» ii » i i» i ii. i» ii - i . i ii » i iii» i » i ii . iii» iii i» i.

***

Results of the researches on accumulation of the main radiological valuable nuclides by dominant species of plant cover in the low reaches of the river Ili are given in the article. Variation-statistic indices of radionuclides content in plant cover have been established. It has been determined that accumulation of artificial radionuclides by the main representatives of plant formations in the low reaches of the river Ili depends on species peculiarities of plants. Low concentrations of radionuclides prevail in plant cover.