Материал: Курс лекций техноген рад-дов в почве

Дальнейшее насыщение почвы кальцием сдвигает рН в щелочной диапазон, однако это не сопровождается уменьшением коэффициентов перехода.

На карбонатных почвах коэффициенты накопления стронция-90 ниже, чем на дерново-подзолистых (до 3-х раз), потому что происходит необменная фиксация Sr-90 при образовании карбонатов. На этих почвах Кп Сs-137 увеличиваются до 4-х раз, так как здесь Сs-137 связывается водорастворимыми органическими соединениями, из которых он легко высвобождается в виде доступных ионов.

Установлено, что чем больше насыщенность почвы обменными основаниями, тем меньше коэффициенты перехода Сs-137 и Sr-90 в растения.

Повышение концентрации анионов РО₄^3-, СО₃^2- и SO₄^2- в почвенном растворе способствует образованию плохо растворимых фосфатов, карбонатов и сульфатов стронция и цезия. Однако на кислых почвах растворимость этих солей, а также комплексных и коллоидных соединений радионуклидов значительно возрастает, что увеличивает их коэффициенты перехода в растения.

Торфяно-болотные почвы характеризуются низким содержанием калия, кальция и магния и, как правило, это кислые почвы, поэтому Кп Сs-137 и Sr-90 на этих почвах в 5–20 раз больше, чем на дерново-подзолистых.

На переход цезия и стронция в растения оказывает влияние органическое вещество почвы. Гумусовые кислоты, особенно гуминовая кислота, образуют с радионуклидами сложные плохо растворимые комплексы или гуматы, поэтому доступность стронция-90 для растений снижается в 2 раза, а цезия-137 – в 1,5 раза (табл. 10).

Таблица 10. Влияние содержания гумуса на поступление радионуклидов

В многолетние злаковые травы на дерново-подзолистых супесчаных почвах

С фульвокислотами радионуклиды образуют непрочные растворимые комплексы, поэтому более значительное влияние на снижение поступления радионуклидов в растения оказывает содержание в почве гуминовых кислот.

Повышение содержания гумуса на дерново-подзолистой песчаной почве на 1-3 % снижает коэффициенты перехода цезия-137 и стронция-90 в 1,5-2 раза. Содержание гумуса в естественном плодородии почв низкое и составляет 1-1,5 %, поэтому при высокой плотности загрязнения почвы радионуклидами содержание гумуса можно повышать до 4% путем внесения органических удобрений.

Повышенная биологическая доступность радионуклидов на торфяно-болотных почвах связана со способностью органического вещества фиксировать ионы радионуклидов на поверхности органических коллоидов, что не обеспечивает прочной сорбции радионуклидов и увеличивает их доступность растениям. 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 Cs-137 и Sr-90 в растения наблюдается на почвах с оптимальными параметрами их агрохимических характеристик. Например, оптимальная рН(КСl) на песчаных почвах должна составлять 5,6-5,8, на супесчаных – 5,8-6,2, на суглинистых – 6,0-6,7. Оптимальное содержание обменного калия (К₂О) на минеральных почвах – 300 мг/кг почвы, а на торфяно-болотных – 1200мг/кг почвы. Оптимальное содержание обменного фосфора (Р₂О₅) на этих почвах соответственно составляет 250 и 1000 мг/кг.

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 цезия-137 и стронция-90, 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 и доля обменного Сs-137, поэтому возрастают коэффициенты перехода и содержание этих радионуклидов в растительности. Установлено, что переход радиоцезия в многолетние травы повышается в 10-27 раз на гидроморфных дерново-глеевых и дерново-подзолисто-глеевых почвах по сравнению с автоморфными и временно-избы­точ­но увлажняемыми разновидностями этих почв.

На накопление радионуклидов растениями оказывают влияние биологические особенности растений, среди которых выделяют эволюционное происхождение растений или филогенез. Растения, имеющие раннее происхождение, накапливают больше радионуклидов, чем растения, возникшие в поздние периоды. По накоплению радионуклидов отделы флоры располагаются в следующем убывающем порядке: лишайники > мхи > папоротники > голосеменные > покрытосеменные. Различия по накоплению радионуклидов выявлены в пределах классов, семейств и видов. Межвидовые различия могут достигать до 5–100 и более раз. Содержание цезия-137 в расчете на сухое вещество у отдельных культур может различаться до 50 раз, а накопление стронция-90 – до 30 раз при одинаковой плотности загрязнения почвы (табл. 11).

Таблица 11. Коэффициенты перехода (Бк/кг:кБк/м²) цезия-137

В сельскохозяйственную продукцию на дерново-подзолистой супесчаной почве

Примечание: Кп приведены при содержании обменного калия 141-200 мг/кг и уровне кислотности почвы 5,6-6,0.

По накоплению цезия-137 в зерне сельскохозяйственных культур установлен следующий убывающий ряд: люпин, вика, рапс, овес, просо, ячмень, яровая пшеница, озимая пшеница, озимая тритикале, озимая рожь. Накопление цезия-137 в соломе в 2 раза выше, чем в зерне. По накоплению цезия-137 в зеленой массе также установлен убывающий ряд: многолетние злаковые травы, люпин, рапс, многолетние бобово-злаковые смеси, клевер, горох, горохо-овсяная и вико-овсяная смеси, кукуруза. Картофель и кормовая свекла накапливают цезия-137 меньше, чем зеленая масса кукурузы.

Убывающий ряд культур по накоплению стронция-90 в зерне существенно отличается от ряда по накоплению цезия-137: яровой рапс, люпин, горох, вика, ячмень, яровая пшеница, овес, озимая пшеница, озимая тритикале, озимая рожь. По накоплению стронция-90 в зеленой массе культуры располагаются в следующем убывающем порядке: клевер, люпин, горох, многолетние злаковые травы на пойменных землях, многолетние бобово-злаковые смеси, вика, рапс яровой, горохо-овсяные и вико-овсяные смеси, травы естественных сенокосов, травы на осушенных землях, травы на пахотных землях, кукуруза. В корнеплодах кормовой свеклы содержание стронция-90 меньше, чем в зеленой массе кукурузы, а в клубнях картофеля меньше, чем в корнеплодах свеклы.

Сортовые различия в накоплении радионуклидов в зерне значительно меньше (до 1,5–3 раз), но их также необходимо учитывать при подборе культур для возделывания в условиях радиоактивного загрязнения. Сорта моркови и лука по накоплению цезия-137 различаются в 2,5 раза, сорта редиса и столовой свеклы – в 1,7 раза. Установлено, что раннеспелые и среднеспелые сорта картофеля накапливают меньше радионуклидов, чем позднеспелые. Подбор культур и сортов с наименьшим накоплением радионуклидов является экономически выгодным и эффективным способом обеспечения производства нормативно-чистой продукции.

По накоплению радионуклидов в товарной части культуры располагаются в следующем убывающем порядке: корнеплоды, бобовые, картофель, крупяные, зерновые и овощные.

По накоплению стронция-90 выделяют сильно накапливающие культуры (бобовые), средне накапливающие культуры (крупяные) и слабо накапливающие культуры (зерновые). Бобовые культуры накапливают радионуклиды в 2-10 раз больше, чем зерновые.

Известно, что сорта интенсивного типа для формирования урожая требуют много калия. При дефиците калия в почве его недостаток может восполняться за счет цезия. Установлено, что озимые зерновые культуры и высокопродуктивные раннеспелые яровые культуры накапливают меньше радионуклидов, потому что они формируют высокую урожайность растительной массы, на которую распределяются поступившие в растение радионуклиды, т.е. происходит биологическое разбавление радионуклидов.

Накопление радионуклидов зависит от типа минерального питания, т.е. от потребности культур в калии, кальции и других элементах питания. Калиелюбивые культуры (зерновые культуры) накапливают больше цезия, а кальциелюбивые культуры (бобовые культуры) накапливают больше стронция.

Высокие коэффициенты накопления радионуклидов у многолетних трав естественных фитоценозов, видовой состав которых зависит от типа и влажности почвы, при этом видовые различия в пределах одной экосистемы достигают 15-30 раз. Осоковые и осоко-злаковые ценозы, произрастающие на постоянно переувлажненных почвах, накапливают цезий-137 в 100 и более раз больше, чем злаковые ценозы. Высокие коэффициенты накопления характерны для разнотравья всех фитоценозов (табл. 12).

Таблица 12. Средние значения коэффициентов перехода цезия-137 и стронция-90 (Бк/кг: кБк/м²) в отдельные виды луговых трав различных ботанических групп