УДК 574:631.438.2 РАДИОАКТИВНОСТЬ ЛИШАЙНИКОВ

УДК 574:631.438.2
РАДИОАКТИВНОСТЬ ЛИШАЙНИКОВ
Жамалиева Меруерт Майрамовна Студентка,
Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г.Астана
Научный руководитель - доцент кафедры ядерной физики и новых
технологий ЕНУ им. Л. Н. Гумилева – Кисилев Б.Г.
При испытаний ядерных зарядов, при авариях на атомных электростанциях
радиоактивные изотопы поднимаются на большую высоту и затем медленно опускаются на
поверхность Земли. Скорость оседания невозможно оценить по содержанию изотопов в
почве, так как за время испытаний ядерного оружия сильно увеличилось содержание
радиоактивных изотопов.
Особенностью питания мхов и лишайников является то, что они получают
питательные вещества вместе с влагой из атмосферы. Почва при этом не может играть
решающей роли. Поэтому в отличие от других растений питающихся из почвенных слоев
мхи и лишайники могут служить индикаторами загрязнения именно атмосферы. Кроме того,
почва обладает сильной поглощающей способностью и плохо отдает радиоактивный изотоп
137Cs.
213
Считается, что мхи являются активными накопителями радиоактивного 137Cs,
содержание которого в мхах может быть больше, чем в почве, на которой они растут. В
основном это мнение сформировалось после аварии на ЧАЭС, по измерениям,
проводившимся «по горячим следам» на сильнозагрязненной территории. Эти измерения
показали, что грибы, мхи и лишайники накапливают радиоактивный 137Cs более активно,
чем другие растения. Измерения, проводившиеся в течение нескольких лет на кафедре
Общей и Теоретической Физики ЕНУ им. Л. Н. Гумилева показали, что это не совсем так –
грибы накапливают 137Cs не более активно чем растения. Однако для них характерны очень
большие содержания калия. Цезий, как химический аналог калия, поэтому естественно также
накапливается в значительных количествах. Содержание цезия относительно калия невелико
и вполне может быть объяснено различием их химической активности. Однако имеется ряд
грибов, в которых содержание 137Cs возрастает, что характерно и для других тяжелых
металлов. Поэтому ряд авторов предлагали использовать грибы для мониторинга, однако
содержание 137Cs зависит от многих особенностей и условий: влажности и кислотности
почв, температурных условий, степени загрязненности почвы радиоактивным 137Cs и т. д.
Несколько иначе обстоит дело при накоплении радиоактивных веществ в мхах и
лишайниках. Питание мхов и лишайников осуществляющиеся из атмосферы при оседании
химических элементов и соединений с атмосферной влагой. Поэтому содержание тяжелых
элементов в них пропорционально содержанию их в атмосфере.
Лишайники, питающиеся из воздуха, представляют собой своеобразные
накопительные фильтры для 137Cs. Однако при измерении накопления радиоактивного
цезия неизвестно время существования лишайников, соответственно время накопления. В
этом случае в качестве монитора можно использовать радиоактивный 40К. Отношения
активности 137Cs к 40К в лишайниках очевидно должно воспроизводить их отношения в
атмосфере (в пыли) и поэтому не зависят от времени накопления активности цезия.
В работе измерялась относительная радиоактивность 137Cs к 40К по спектрам γ –
излучений. Измерения проводились на сцинтилляционном гамма – спектрометре системы
«Прогресс». В настоящее время широко используемой в радиоэкологических исследованиях.
Образцы высушивались и перетирались в порошок, чтобы иметь возможность плотно
заполнить порошком сосуд Маринелли. Обычно в сосуд помещалось не более 150г сухого
порошка. [2,32]
Результаты измерений активности 137Cs и 40К в лишайниках, растущих на различных
деревьях приведены в таблице 1:
Таблица 1. Лишайники, растущие на березе, осине, акации.
Береза
Осина
Акация
Средние
значения
137Cs
34,5±1,0
36,3±2,0
28±2,0
32,9
40К
145,6±10
248±20
160±15
185
137Cs/40К
0,24
0,15
0,18
0,19±3
Соотношение между активностями 137Cs и 40К почти одинаково во всех трех случаях,
однако у березы несколько выше.
Возможные искажения результатов измерений обусловлены двумя факторами: 1)
примесями коры деревьев, с которых собирались лишайники и 2) содержанием калия и цезия
в пыли, осаждающейся на лишайниках из атмосферы. [1,34]
Таблица 2. Содержание 137Cs и 40К в коре деревьев:
Береза
Осина
Акация
137Cs
5,0±1
3,8±0,6
1,3±0,3
40К
37±7
118±10
86±20
137Cs/40К
0,13
0,035
0,0035
Оценить влияние пыли сложнее. Пыль может попадать в атмосферу с почвы
целинных, залежных, распаханных земель, окружающих лес, а также с почвы,
137
40
непосредственно лесной. Во всех этих случаях соотношения
Cs и К оказываются
214
существенно различными. От 0,46 для целинных до 0,21 для лесопосадок и 0,04 для
залежных.
137
40
Таблица 3. Соотношение
Cs и К в почвах (верхний слой 2 см):
Лесопосадки
Старые
Молодые
Целинные
Залежные
Колок
(≈100 лет)
(≈50 лет)
137Cs
116±12
12,5±1,2
127±13
80±8
37,3±4
40К
253±30
307±30
321±30
249±35
178±18
137Cs/40К
0,46
0,041
0,40
0,27
0,21
137
40
Таблица 4.1. Содержание Сs и К в субстратах:
137Сs
Кора березы
Кора березы (толстая)
Кора осины
Кора акации
Таблица 4.2. Содержание
Листва осины (сухая)
Листва осины (зеленая)
Листва березы (сухая)
Листва березы (зеленая)
40К
1,6±0,6
4,5±1,5
4,0±1,5
1,2±1,2
137
Сs и
40
33±6
37±6
116±20
59±6
К в субстратах:
137Сs
40К
3,1±1,2
1,0±1,0
5,8±2
2,2±1,2
104±20
171±20
39,5±5
174±20
Во всех случаях сухая листва содержит меньше калия и больше цезия чем зеленая.
Таблица 5. Содержание в древесине (опилки):
137Сs
40К
Береза
19,3-9,7
Осина
9,4-6,3
Таблица 6. Содержание в почве:
Лист опад.
137Сs
8,3±1,5
40К
108±10
210±40
230±60
Лист. перегной
16,5±2,5
400±20
Таблица 7. Почва в колке:
0-2см
4-6см
15-20см
137Сs
127±20
24±3
6,5±2
40К
321±60
257±60
461±50
137
40
Таким образом соотношение между содержаниями
Сs и К в лишайниках близко к
соотношению их в почве. Однако, почва скрыта под слоем листового перегноя и опавшей
листвы и поэтому не может быть источником поступления Сs в листву и вообще в
атмосферу.
137
С другой стороны, содержание
Сs в отобранном мусоре (кусочки коры, мелкие
камешки и песок).
Крупный мусор
Пыль
137Сs
34,6±5
40,5±10
40К
38±5,0
133±30
Таким образом, соотношение между содержанием Сs и К в лишайниках оказывается
близко к содержанию их в пыли, т.е. лишайники не концентрируют радиоактивный цезий, а
137
40
просто поглощают
Cs параллельно с К из воздуха (пыли).
215
С целью оценки возможности использования для мониторинга загрязнения
137
атмосферы радиоактивной пылью, измерено содержание радиоактивных изотопов
Cs и
40
137
К в мхах и лишайниках. В лишайниках удельная активность
Cs 28 – 36 Бк/кг при
40
удельной активности К 145 – 248 Бк/кг при активностях их в коре деревьев 0,3 – 5 и 4 –
118 Бк/кг соответственно. Это делает лишайники вполне пригодными для мониторинга
радиоактивного загрязнения атмосферы в течение длительного времени.
137
Радиоактивность
Cs в лишайниках вида Parmelia physodes достаточно хорошо
отражает содержание его в атмосфере. При этом наиболее подходящими для мониторинга
являются лишайники, растущие на березе. Радиоактивность коры березы наименьшая
среди других пород деревьев, поэтому тщательная очистка от коры не требуется.
137
Для оценки активности радиоактивного
Cs, содержащегося в атмосфере можно
137
использовать накопление
Cs в лишайниках. При этом целесообразно использовать не
137
137
40
абсолютное значение активности
Cs, а отношение активностей
Cs и К.
Литература
1. Методическая разработка по спецкурсу «Статистические методы обработки
эксперементальных данных» (для студентов физического факультета). Алмата: Каз ГУ,
1986.
– 34 с.
2. Программное обеспечение. «Прогресс. Версия 3.1.» (руководство пользователя).
М:
НПП «Доза», 1997. – 32.