Курсовая работа (т): Изучение накопления стронция-90 в зерне и соломе зерновых культур

Таблица 1.3 - Величины радиоактивного загрязнения урожая стронцием-90 (нКи/кг) на разных почвах при плотности загрязнения территории 1Ки/км² (по Г.В.Клековкин, 2004)

Сахарная свекла корнеплоды

Картофель, клубни

Вика

Овес зерно

Гречиха, зерно

Дерново-подзолистые: песчаные супесчаные тяжелосуглинистые

 11,9 6,0 1,6

 4,3 2,6 0,8

 72,0 48,0 13,6

 9,0 5,9 1,4

 8,9 5,9 1,5

Серые лесные

1,7

0,6

9,6

1,3

1,3

Черноземы

0,3

0,13

2,4

0,3

0,2

Примечание - снижение или увеличение плотности загрязнения почвы в 2,3 и т.д. раза соответственно снизит или увеличит уровень загрязнения продукции.

Доказано, что все агрохимические показатели почвы, способствующие повышению сорбции радионуклидов почвой, снижают их поступление в растения. Большинство агрохимических показателей почвы тесно связаны между собой, поэтому степень действия каждого отдельного свойства зависит от влияния всего комплекса.

Установлена отрицательная зависимость между содержанием обменного кальция, уровнем кислотности почвенного раствора и поступлением в растения стронция-90.

Чем больше в почве обменного кальция и чем меньше кислотность почвенного раствора, тем меньше коэффициенты перехода стронция-90 в растения. По мере повышения содержания обменного кальция с 550 до 2000 мг СаО на кг почвы Кп Sr-90 снижается в 1,5-2 раза.

Изменение кислотности почвенного раствора от кислого интервала (рН = 4,5-5,0) к нейтральному (рН = 6,5-7,0) снижает переход стронция-90 в растения в 2-3 раза. Дальнейшее насыщение почвы свободными карбонатами кальция сдвигает рН в щелочной диапазон, однако это не сопровождается уменьшением коэффициента перехода. На карбонатных почвах коэффициент накопления стронция-90 снижается до 3-х раз, потому что происходит необменная фиксация Sr-90 с образованием карбонатных солей.

Установлено, что чем больше насыщенность почвы обменными основаниями, тем меньше коэффициент перехода Sr-90 в растения. Торфяно-болотные почвы бедны по содержанию калия, кальция и магния. Как правило, это кислые почвы, поэтому Кп и Sr-90 на этих почвах в 5-20 раз больше, чем на дерново-подзолистых.

На переход стронция в растения оказывает влияние органическое вещество почвы. Гумусовые кислоты, особенно гуминовая кислота, образуют сложные комплексы с радионуклидами или гуматы, поэтому из органических комплексов доступность стронция снижается в 2-4 раза. Повышенная биологическая доступность радионуклидов на торфяно-болотных почвах связана со способностью органического вещества фиксировать ионы радионуклидов на поверхности органических коллоидов, поэтому не обеспечивается прочная сорбция радионуклидов и увеличивается их доступность растениями. Кроме этого на торфяно-болотных почвах повышена кислотность почвенного раствора, что обеспечивает хорошую растворимость солей радионуклидов и их доступность растениям.Таким образом, показатели почвенного плодородия могут оказывать существенное влияние на накопление радионуклидов всеми сельскохозяйственными культурами.

Установлено, что минимальный переход Sr-90 в растения наблюдается на почвах с оптимальными параметрами их агрохимических характеристик. Большое влияние на накопление радионуклидов растениями оказывает режим увлажнения почв. Сведения по влиянию влажности почвы на поступление радионуклидов в растения неоднозначны. Известно, что количество катионов стронция, вытесняемых из почвы в раствор, возрастает с увеличением влажности. Это связано со сложным характером взаимовлияния влажности, свойств почвы и биологических особенностей растений на процессы миграции радионуклидов в цепи почва-растения. С увеличением влажности почвы возрастает доля водорастворимого и обменного Sr-90, поэтому возрастают коэффициенты перехода и содержание этих радионуклидов в растительности.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Изучение накопления ⁹⁰Sr в зерне и соломе зерновых культур

2.1 Цель, задачи, материал и методика исследований

Для территории Беларуси характерны следующие основные типы почв: дерново-подзолистые, дерново-подзолистые заболоченные, дерново-болотные, дерновые, торфяно-болотные и пойменные. По составу подстилающих пород они подразделяются на песчаные, супесчаные, суглинистые.

На почвенный покров Беларуси в настоящее время оказывается значительное антропогенное давление. В первую очередь это проявляется в накоплении в почвах республики разного рода технофильных элементов, или продуктов техногенеза. Наиболее опасны продукты радиоактивного распада, которые загрязнили значительную часть почвенного покрова Беларуси после аварии на Чернобыльской АЭС.

На территорию Беларуси выпало 70% всех радионуклидов после аварии на ЧАЭС. В настоящее время зона радиоактивного загрязнения охватывает 23% территории республики, в т.ч. 1,3 млн га сельскохозяйственных и 1,6 млн га лесных земель.

Загрязнение территории республики стронцием-90 (⁹⁰Sr) носит более локальный, по сравнению с цезием-137, характер. Уровни загрязнения почвы этим радионуклидом выше 5,5 кБк/м² (0,15 Ки/км²) обнаружены на площади 21,1 тыс. км², что составило 10% от территории республики. Максимальные уровни стронция-90 обнаружены в пределах 30-км зоны ЧАЭС и достигали величины 1800 кБк/м² (48,6 Ки/км²) в Хойникском районе Гомельской области. Наиболее высокая активность стронция-90 в почве в дальней зоне обнаружена на расстоянии 250 км - в Чериковском районе Могилевской области и составила 29 кБк/м² (0,78 Ки/км²), а также в северной части Гомельской области, в Ветковском районе - 137 кБк/м² (3,7 Ки/км²) [10]. Особенности минерального питания, разная продолжительность вегетационного периода и другие биологические особенности различных видов растений влияют на накопление радионуклидов [7].

Прогноз загрязнения радионуклидами продукции растениеводства позволяет заблаговременно планировать набор культур для возделывания на загрязненных радионуклидами угодьях, размещение их по полям севооборотов и отдельным участкам с учетом различного использования получаемой продукции (продовольственные цели, фураж, промышленная переработка и т.д.) [10].

Целью данной работы явилось изучение накопления стронция-90 (⁹⁰Sr) в зерне и соломе зерновых культур.

В данной работе были поставлены следующие задачи:

3.      Определить основные показатели (рН, содержание гумуса и способность удерживать внесенный стронций) в 10 разновидностях дерново-подзолистых почв

.        Определить содержание стронция-90 в соломе и зерне пшеницы и овса, выращенных на 10 подготовленных участках почв

. определить влияние рН на накопление стронция-90 в растениях пшеницы и овса.

Объект исследований: зерно и солома пшеницы и овса, выращенные на 10 почвах дерново-подзолистой зоны.

Для решения поставленных целей проводили вегетационные опыты и лабораторные исследования.

Растения пшеницы и овса выращивали на 10 почвах дерново-подзолистой зоны. Повторность опытов 3-кратная. Стронций-90 вносили в дозе 0,01 мкюри на 1 кг почвы при набивке сосудов.

2.2 Анализ результатов исследований

Накопление стронция-90 определяется в значительной мере свойствами почв (минералогический состав, содержание гумуса, уровень кислотности и т.д.).

В пробах почв, используемых для исследования, были определены основные показатели: установлен тип почвы, рН, содержание гумуса и способность удерживать внесенный стронций. Результаты представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Агрохимические показатели и десорбция стронция-90 из дерново-подзолистых почв

На основании полученных данных установлено, что прочность закрепления стронция в почве варьирует от 53,1 до 94,8% от количества внесенного.

Наименьшее значение определено в образце №5 (суглинок легкий), где также установлено наименьшее по всем образцам значение рН (4,1).

Значения рН варьируют от 4,1 (образец №5) до 7,0 (образцы № 1и 7), содержание гумуса преобладает на суглинистых почвах. Также проводили определение содержания стронция-90 в соломе и зерне пшеницы и овса, выращенных на 10 подготовленных участках почв. Результаты отображены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Содержание стронция-90 в в растениях на дерново-подзолистых почвах

На основании полученных данных установлено, что наибольшее содержание стронция-90 в растениях пшеницы отмечается в соломе (от 18,4 до 245,5 Нкюри/г сухого вещества). В зерне стронция накапливается значительно меньше (от 1,0 до 14,7 Нкюри/г сухого вещества), чем в соломе (4,9% от содержания в соломе) (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Содержание стронция-90 в соломе и зерне пшеницы

Анализируя данные, также выявлена сходная зависимость по овсу: в соломе стронция накапливается больше, чем в зерне. Содержание в соломе составляет от 19,6 до 255,5 Нкюри/г сухого вещества, в зерне от 0,9 до 10,2 Нкюри/г сухого вещества (в среднем, содержание стронция в зерне составляет 4,3% от содержания в соломе) (рисунок 2.2).

Согласно полученным данным установлено, что в растениях пшеницы и овса большая часть стронция-90 накапливается в соломе, в зерне радионуклид обнаруживается, но в значительно меньшем количестве.

Рисунок 2.2 - Содержание стронция-90 в соломе и зерне овса

Также анализ данных, полученных в результате проведения исследований, показал, что на накопление стронция-90 в растениях пшеницы и овса существенное значение оказывает рН почвы. На легком суглинке (образец №5), имеющем наиболее кислую реакцию (рН 4,1), определялось наибольшее содержание стронция-90 в растениях пшеницы и овса. На рисунках 2.3 и 2.4 отображена зависимость содержания стронция-90 в зерне и соломе пшеницы и овса соответственно от значения рН почвы.

Эти результаты подтверждают данные литературы о том, что чем меньше кислотность почвенного раствора, тем больше коэффициент перехода стронция-90 в растения.

Стоит подчеркнуть, что на накопление стронция-90 влияет широкий спектр показателей почв, хотя значение кислотности имеет немаловажное значение.

Рисунок 2.3 - Зависимость содержания стронция-90 в зерне и соломе пшеницы от значения рН почвы

Рисунок 2.4 - Зависимость содержания стронция-90 в зерне и соломе овса от значения рН почвы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проведении исследований 10 видов почв дерново-подзолистой зоны, было установлено, что прочность закрепления стронция в почве варьирует от 53,1 до 94,8% от количества внесенного. Наименьшее значение определено в образце почвы с наименьшим по всем образцам значением кислотности (рН 4,1). В целом, значения рН варьируют от 4,1 до 7,0, содержание гумуса преобладает на суглинистых почвах.

Было выявлено, что в соломе пшеницы и овса накапливается значительно большее количество радиоактивного стронция, чем в зерне. Это обусловлено биологическими особенностями растений.

Также установлено, что в образцах почв с минимальным значением рН накопление радиоактивного стронция значительно выше, чем на почвах со слабощелочной реакцией. Известно, что из кислых почв поступление радионуклидов в растения значительно выше. На кислых почвах снижается прочность закрепления радионуклидов почвенно-поглощающим комплексом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Анненков Б.Н., Юдинцева Е. В. Основы сельскохозяйственной радиологии. М.: Агропромнздат, 1991.