Общие закономерности миграции радионуклидов

Первичным звеном поступления радионуклидов в окружающую среду является атмосфера, с которой они в составе различных веществ, в разном физическом и физико-химическом состоянии постепенно выпадают на поверхность земного шара.

Здесь они становятся составной частью биологических циклов естественного круговорота веществ, попадая через трофические, или пищевые, цепи к человеческому организму. Для специалистов различных направлений чрезвычайно важно разбираться по закономерностям передвижения радиоактивных веществ по этим цепям, учитывая особености питания культурных растений и продуктивного скота.

В общей экологии — это ряд последовательных этапов, по которому происходит трансформация вещества и энергии в экосистеме. Или группы организмов, связаны друг с другом отношениями еда-потребитель. В радиоэкологии трофическая цепь — это путь, которым радионуклиды поступают в организм человека. В течение этого пути происходят трансформация радиоактивного вещества, возможен переход радионуклида из одного состояния в другое, количественная потеря радионуклида.

Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше радиоактивности поступит в организм человека. Потому что концентрация радионуклидов во время миграции от одного звена (объекта) к другому, как правило, уменьшается. Однако существуют и противоположные случаи. В частности, содержание таких радионуклидов как 90Sr или 137Cs при переходе из почвы в растения в некоторых случаях может увеличиваться. Количество 131 I в щитовидной залозе позвоночных на единицу массы этого небольшого органа в десятки и сотни раз может превышать его концентрацию в естественной среде. В таком случае говорят о аккумуляцию радионуклидов.
По мере накопления радионуклидов в организмах является коэффициент накопления КН. Он представляет собой соотношение между содержанием радионуклида в организме (Бк/кг) к его концентрации в среде (субстрате) (Бк/кг). С этой же целью используют коэффициент перехода (КП). Для оценки перехода радионуклидов из почвы в растения он рассчитывается как отношение количества радионуклида в единице массы производительных органов (Бк/кг) к его количеству в одном квадратном метре орного слоя, на котором выращиваются растения (кБк/м2).

В общем виде схема путей миграции радиоактивных веществ в объектах окружающей среды показано на рис. 1. Согласно ей радиоактивные вещества, которые выпадают на земную поверхность, концентрируются в трех главных объектах — почве, растениях и водоемах.

Схема путей миграции радионуклидов в объектах окружающей среды

Рис. 1 Схема путей миграции радионуклидов в объектах окружающей среды.

С поверхности почвы радиоактивные вещества, растворяясь в воде атмосферных осадков или поливных водах или механически с током воды передвигаются к более глубоким слоям. Радиоактивные осадки в виде аэрозольных частиц с удельной массой, как правило, больше единицы, попадая на поверхность водоемов, довольно быстро опускаются на дно, концентрируясь в иловых отложениях, где они могут накапливаться до 95-98% от количества, выпавшей на водное зеркало. Однако часть их со временем растворяется в воде, тем самым загрязняя ее.

Радиоактивные вещества, попадающие на растения, могут быть адсорбовании их поверхностью путем диффузии или проникать внутрь растений через устьица, привлекаться в транспортные пути метаболизма и накапливаться в органах, которые имеют хозяйственное и пищевое значение. Большая, если не основная, часть радиоактивными веществ поступает к растениям через корневую систему из почвы. Некоторая часть таких веществ может попадать к растениям из загрязненных водоемов во время подтопления, а также в результате орошения.

Загрязненные растения является главным источником поступления радиоактивных веществ в организм сельскохозяйственных животных вместе с кормами. Еще один источник таких веществ — это вода открытых водоемов. Наконец, радиоактивные вещества могут попадать в организм человека вместе с продуктами животного и растительного происхождения и с водой. Считается, что главным их источником (до 70%) является продукция животноводства, особенно молоко и некоторые молочные продукты. Однако в некоторых регионах до 50% радиоактивных веществ может поступать с продуктами растительного происхождения, преимущественно с картофелем и овощами. Доля ингаляционного пути, то есть через органы дыхания, после прекращения выпадения радиоактивных осадков невелика.

Но, поступая с кормами к животным, большая часть радиоактивных веществ не усваивается и не попадает в продукции животного происхождения, а вместе с экскрементами возвращается в почву и может снова поступать к растениям. Таким же образом могут возвращаться в почву вместе с компостом, золой и другими остатками радиоактивных веществ, которые накапливаются в растениях. Подобные обратные связи могут возникать и между другими звеньями пищевых цепочек, например, от растений и человека к воде, от человека к почве. Однако вклад их в миграцию в этих направлениях относительно небольшой и они не обозначены на схеме. Схема путей миграции радионуклидов в объектах окружающей среды можно детализировать рис. 1. В основе обеих схем лежит предположение, что первичным источником радионуклидного загрязнения атмосферы, как это действительно бывает при большинстве радиационных аварий, испытаниях атомного оружия и других ситуациях. Но источником первичного загрязнения могут стать и водоймы. На основе приведенных схем миграции, особенно первой, не трудно представить пути миграции радионуклидов при этой ситуации: вода обычными путями поступает к животным и человеку, от ирригационные системы непосредственно к растениям при дождевании или через почву, загрязняя и её, во время весенних паводков реки и озера затапливают берега и поймы, которые высыхают летом и во время пылевого подъема становятся источником загрязнения нижних слоев атмосферы и снова почвы, растений, водоемов, животных и человека.

Миграция радионуклидов трофическими цепями при выбросе их в атмосфе.

Рис. 2: Миграция радионуклидов трофическими цепями при выбросе их в атмосфе.

 

Можно вспомнить также, что в течение 50-60-х годов прошлого столетия во многих странах распространенной практикой было сброс жидких и твердых радиоактивных отходов в моря и океаны. А некоторые ядерные предприятия делают это до сих пор. Дальнейшая судьба радионуклидов определяется морскими течениями. Некоторые страны использовали моря в качестве мест захоронения радиоактивных отходов военно-морского и гражданского атомных флотов. Экспедиционные обследования мест захоронения, совершенные в 90-х годах, обнаружили повышенное содержание радионо-клидов 60Co, 90Sr , 137Cs, 239,240Pu в воде и донных отложениях вблизи затопленных объектов, что свидетельствует об утечке радиоактивных веществ.

Движение радиоактивных веществ на суше путями трофических цепей растение-человек, растение-животное-человек, почва-растение-животное-человек происходит так быстро, что даже те радионуклиды, «живут» сравнительно недолго, то есть период полураспада которых составляет всего несколько суток, например упомянутый могут накапливаться в человеческом организме в значительных количествах.

В условиях исключения прямого потребления загрязненной воды растениями, животными, человеком пути миграции растворенных в ней радиоактивных веществ становятся несколько длиннее и могут поступать путем вода-планктон-бентос-небольшие рыби-промысловые рыбы-животные или человек или более коротким путем — вода-водяные растения-рыба-животные или человек. В результате пищевая продукция пресных и морских водоемов содержит в своем составе меньшее количество радиоактивных веществ, чем продукция, производимая на суше.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

CAPTCHA image
*