МИНИСТЕРСТВО ИНДУСТРИИ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РК Республиканское государственное предприятие НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР РК (РГП НЯЦ РК) Дочернее государственное предприятие ИНСТИТУТ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИИ (ДГП ИРБЭ РГП НЯЦ РК) УДК 577.391:504.73:539.16 ЛАРИОНОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА ОСОБЕННО СТИ НАКОПЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ СТЕПНЫМИ РАСТЕНИЯМИ НА ПЛОЩАДКЕ «ОПЫТНОЕ ПОЛЕ» БЫВШЕГО СИП Работа представлена на конференцию-конкурс НИОКР молодых ученых и специалистов НАЦИОНАЛЬНОГО ЯДЕРНОГО ЦЕНТРА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН (прикладные исследования) Курчатов 2011 2 АВТОР Ларионова Наталья Владимировна, руководитель группы радиоэкологических исследований, отдела комплексных исследований экосистем, Института радиационной безопасности и экологии НЯЦ РК, 1981 года рождения, образование: высшее (Семипалатинский государственный университет им. Шакарима), 2003 г., специальность – биология, квалификация по диплому – биолог, магистратура (Семипалатинский государственный педагогический институт), 2006 г., специальность – экология, квалификация по диплому – эколог, работает в ИРБЭ НЯЦ РК с 2003 г., общий стаж работы 7 лет, в т.ч., научный стаж – 7 лет, имеет 10 публикации. 3 Ларионова Н.В. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ СТЕПНЫМИ РАСТЕНИЯМИ НА ПЛОЩАДКЕ «ОПЫТНОЕ ПОЛЕ» БЫВШЕГО СИП РЕФЕРАТ Работа представлена на конференцию - конкурс НИОКР молодых ученых и специалистов Национального ядерного центра Республики Казахстан Дочернее государственное предприятие «Институт радиационной безопасности и экологии» Республиканского государственного предприятия «Национальный ядерный центр Республики Казахстан» (ДГП ИРБЭ РГП НЯЦ РК). 071100, г. Курчатов, ул. Красноармейская, 2, тел./факс.8-(722-51)2-34-13, E-mail: Larionova@nnc.kz Работа занимает объем 15 стр., 4 рис., 3 таб., 11 источников. Объектами исследования являются степные растения и светло-каштановые почвы. Актуальность исследований особенностей накопления искусственных радионуклидов степными растениями обусловлена, прежде всего, проведением масштабных работ по передаче части земель бывшего Семипалатинского испытательного полигона (СИП) в хозяйственный оборот. В этих условиях параметры перераспределения радионуклидов в системе почва-растение являются неотъемлемым звеном для прогноза уровней радиоактивного загрязнения продуктов питания, и как следствие, используются при расчете доз для населения, проживающего на территории СИП. Цель работы: исследовать особенности накопления искусственных радионуклидов степными растениями. Задачи исследования: выявление количественных параметров накопления радионуклидов степными растениями на площадке «Опытное поле»; изучение физико-химических свойств светло-каштановых почв и форм нахождения в них радионуклидов; оценка влияния некоторых физико-химических свойств почв на накопление радионуклидов растениями на площадке «Опытное поле»; сравнительный анализ коэффициентов накопления радионуклидов для степных растений с коэффициентами накопления для растений с других участков бывшего Семипалатинского испытательного полигона. Методика исследования: Исследования осуществлялись путем проведения полевых, камеральных, лабораторных работ, обработки данных и анализа полученных результатов. Участки для проведения исследований выбирались на основании данных площадного распределения мощности экспозиционной дозы (МЭД) и результатов измерений радиационных параметров (плотности потока β-частиц и МЭД). Исследовательские площадки (всего 32) заложены на всех, выявленных ранее, эпицентрах проведения различных наземных испытаний на площадке «Опытное поле», по 3-4 площадки на каждом эпицентре. Объектами исследования выбраны основные ценозообразователи сухой степи: ковыль (Stipa capillata), типчак (Festuca alesiaca) и полынь (Artemisia sublessingiana, A. marschalliana). С каждой площадки сопряженно отобраны надземные части исследуемых видов растений и смешанная проба почвы (методом конверта на глубину 5 см). Измерение удельной активности радионуклидов в пробах почв и растений проводилось методами γ-спектрометрии (137Cs и 241Am), β-спектрометрии (90Sr) и 4 радиохимии (239+240Pu). Концентрация 137Cs в растениях определялась в сухих (предварительно вымытых) измельченных образцах, 241Am, 90Sr и 239+240Pu – в золе, с последующим пересчетом на сухое вещество. Для оценки параметров перехода радионуклидов из почвы в растения рассчитывались коэффициенты накопления (Кн) – отношение содержания радионуклида в единице массы растений и почвы соответственно. Проводились анализы по определению физико-химических свойств исследуемых почв и форм содержания в них радионуклидов. В результате работ были выявлены количественные параметры накопления радионуклидов степными растениями на площадке «Опытное поле». Установлено, что диапазон значений Кн 241Am составляет 2 порядка (от 0,0002 до 0,03), 137Cs – один (от 0,001 до 0,07). Оценочные значения Кн 90Sr не превышают единицы. Изучены физикохимические свойства светло-каштановых почв и наиболее доступные растениям формы нахождения в них радионуклидов (водорастворимая и обменная). Установлено, что влияние свойств почв на накопление радионуклидов 241Am и 137Cs растениями на исследуемой территории отсутствует. Полученные результаты проведенных исследований являются весьма достоверными, при этом в целом не противоречат, ни данным, полученным ранее для других территорий СИП, ни обобщенным международным материалам. Научная новизна: впервые для площадки «Опытное поле», в условиях контроля большинства основных влияющих факторов естественного биогеоценоза, получены регулярные достоверные данные параметров накопления искусственных радионуклидов, в том числе трансурановых, степными растениями. Личный вклад автора: разработка натурного эксперимента, организация экспедиционных работ, обработка и анализ полученных данных. Публикации: 1. Ларионова Н.В. Изучение параметров накопление искусственных радионуклидов растениями лугового биогеоценоза /Н.В.Ларионова, С.Н. Лукашенко, А.М. Кабдыракова [и др.]. // Вестник НЯЦ РК: периодический научно-технический журнал. - Курчатов, 2008. - Вып. 3. – С.33 -38. 2. Ларионова Н.В. Особенности распределения искусственных радионуклидов в системе «почва-растение» в условиях лугового биогеоценоза / Н.В. Ларионова, С.Н. Лукашенко, А.М. Кабдыракова //Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и проблемы нераспространения: материалы III междунар. научно - практическая конф., 6- 8 октября 2008г. / Институт радиационной безопасности и экологии НЯЦ РК. – Курчатов, 2008. – С. 48 - 49. 3. Ларионова Н.В., Лукашенко С.Н., Кабдыракова А.М., Кундузбаева А.Е., Паницкий А.В., Байгазинов Ж.А. Особенности накопления техногенных радионуклидов растениями в районе штольневых водотоков площадки «Дегелен» / Тезисы докладов IVмеждународной научно-практической конференции «Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и перспективы развития», 25-27 августа 2010 г., г.Курчатов, С.77-78 4. Н.В. Ларионова, С.Н. Лукашенко, А.М. Кабдыракова, Р.Ю. Магашева Особенности распределения искусственных радионуклидов в системе «почва – растение» в условиях лугового биогеоценоза / Проблемы биогеохимии и геохимической экологии // Институт радиационной безопасности и экологии НЯЦ РК – Курчатов, 2010, №3 (14), С.137-143 и другие. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ: Семипалатинский испытательный полигон (СИП), радионуклиды, формы нахождения радионуклидов, почвы, физико-химические свойства почв, растения, коэффициенты накопления (Кн), беккерелей на килограмм (Бк/кг). 5 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................................6 1 МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ..............................................................................................6 2 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ...................................................................................8 2.1 выявление количественных параметров накопления радионуклидов степными растениями на площадке «Опытное поле» ..............................................................................8 2.2 Изучение физико-химических свойств светло-каштановых почв и форм нахождения в них радионуклидов ..........................................................................................10 2.3 оценка влияния некоторых физико-химических свойств почв на накопление радионуклидов растениями на площадке «Опытное поле» .................................................12 2.4 сравнительный анализ коэффициентов накопления радионуклидов для степных растений с коэффициентами накопления для растений с других участков бывшего Семипалатинского испытательного полигона ......................................................................13 ВЫВОДЫ ....................................................................................................................................14 ЛИТЕРАТУРА ...........................................................................................................................14 6 ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследований особенностей накопления искусственных радионуклидов степными растениями обусловлена, прежде всего, проведением масштабных работ по передаче части земель бывшего Семипалатинского испытательного полигона (СИП) в хозяйственный оборот. В этих условиях параметры перераспределения радионуклидов в системе почва-растение являются неотъемлемым звеном для прогноза уровней радиоактивного загрязнения продуктов питания, и как следствие, используются при расчете доз для населения, проживающего на территории СИП. Отдельные работы по изучению особенностей накопления радионуклидов растениями на территории бывшего СИП проводились и ранее, однако более регулярные исследования в этом направлении были начаты сравнительно недавно. Впервые для получения достоверных данных, характеризующих накопление искусственных радионуклидов определенными видами растений, такие работы были проведены на площадке «Дегелен». Так, в районе штолен № 176 и № 177, в условиях контроля большинства основных влияющих факторов, исследовались особенности перераспределения и динамики содержания радионуклидов в надземной части растений лугового биогеоценоза [1]. На сегодняшний день относительно слабо изученным, причем не только для территории СИП, но и для международных исследований в целом, остается вопрос о накоплении растениями трансурановых радионуклидов 239+240Pu и 241Am. В связи с этим появилась необходимость в достоверной информации о параметрах их перехода из почвы в надземную часть растений, получение которой возможно лишь при наличии высокого уровня радиоактивного загрязнения почв. Таким образом, в качестве исследуемой территории на СИП была выбрана площадка «Опытное поле», характеризующаяся высоким содержанием трансурановых радионуклидов 239+240Pu и 241Am в почвах. Научная новизна Впервые для площадки «Опытное поле», в условиях контроля большинства основных влияющих факторов естественного биогеоценоза, получены регулярные достоверные данные параметров накопления искусственных радионуклидов, в том числе трансурановых, степными растениями. Практическая значимость Полученные знания параметров накопления радионуклидов исследуемыми видами растений в дальнейшем будут использованы при расчете доз для населения, проживающего на территории СИП, а также могут послужить основанием для разработки как конкретных практических рекомендаций, направленных на решение проблемы радиоактивного загрязнения почвенно-растительного покрова исследуемой территории, так и для комплекса мероприятий по снижению содержания радионуклидов в продукции, получаемой в условиях радиационного загрязнения. МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ Проведение полевых работ Участки для проведения исследований выбраны на основании данных площадного распределения мощности экспозиционной дозы (МЭД) и результатов измерений радиационных параметров (плотности потока β-частиц и МЭД) во время проведения экспедиционных работ [2]. Исследовательские площадки (всего 32) заложены на всех, выявленных ранее, эпицентрах проведения различных наземных испытаний на площадке «Опытное поле», по 3-4 площадки на каждом эпицентре (Рисунок 1). 1 7 Рисунок 1 Схема расположения исследовательских площадок на «Опытном поле» Изучение растительного покрова проводилось отдельными методами геоботанического описания с выделением основных типов растительности, определением проективного покрытия и видового состава растений [3]. Объектами исследования выбраны основные ценозообразователи сухой степи: ковыль (Stipa capillata), типчак (Festuca alesiaca) и полынь (Artemisia sublessingiana, A. marschalliana). С каждой площадки сопряженно отобраны надземные части исследуемых видов растений и смешанная проба почвы (методом конверта на глубину 5 см) (Рисунок 2). Всего отобрано 76 проб растений и 32 пробы почвы. а б Рисунок 2 Отбор проб надземной части растений (а), схема отбора проб почвы и растений (б) 8 Физико-химический анализ почв Механический состав почвы определялся пипет-методом, устанавливающим количественное соотношение в процентах почвенных фракций, охватывающих ту или иную группу частиц разного размера [4]. Определение содержания в почве гумуса проводилось по методу Тюрина в модификации Никитина [4]. Измерение кислотности почвы проводилось методом, основанным на измерении величины рН водной вытяжки пород электродной системой, состоящей из индикаторного стеклянного электрода, потенциал которого определяется активностью водородных ионов в растворе, и вспомогательного проточного электрода сравнения с известным потенциалом [5]. Карбонатность определялась объемным методом по Голубеву, основанном на измерении добавочного давления в кальциметре, получаемого от углекислоты, выделившейся при воздействии 18 %-ного раствора НС1 на содержащиеся в почве карбонаты. Давление измерялось по высоте поднявшегося ртутного столба в стеклянной трубке, отсчет производился по специальной шкале [4]. Определение наиболее доступных растениям форм нахождения радионуклидов, их стабильных изотопов и макроэлементов Формы нахождения радионуклидов в почве определяли методом последовательного выщелачивания из почвы различными реагентами и определением их содержания в полученных вытяжках [6]. Для этого 100 г воздушно-сухой пробы почвы, просеянной через сито диаметром ячеек 1 мм, последовательно обрабатывали различными выщелачивающими растворами и получали соответствующие вытяжки. Соотношение почвы и выщелачивающего раствора во всех этапах эксперимента поддерживалось равным 1:5. Наиболее доступные растениям формы радионуклидов извлекали водой (водорастворимая форма) и 1М раствором уксуснокислого аммония (обменная форма). Радионуклидный анализ Анализы по измерению удельной активности радионуклидов в пробах почвы и растений проводились в соответствии с гостированными методическими указаниями на поверенной лабораторной аппаратуре [7, 8]. Определение удельной активности радионуклидов 137Cs и 241Am проводилось на гамма-спектрометре Canberra GX-2020, 90Sr – на бета-спектрометре «Прогресс», 239+240Pu определяли радиохимическим выделением с последующим измерением на альфа-спектромертре Canberra, мод.7401. Концентрация 137 Cs в растениях определялась в сухих (предварительно вымытых) измельченных образцах, 241Am, 90Sr и 239+240Pu – в золе, с последующим пересчетом на сухое вещество. Предел обнаружения по 137Cs составлял 1 Бк/кг (для проб растений) и 4 Бк/кг (для проб почвы), 241Am – 0,3 Бк/кг и 1 Бк/кг, 239+240Pu – 0,1 Бк/кг и 1 Бк/кг соответственно, 90Sr – 200 Бк/кг. Погрешность измерений для 137Cs и 241Am не превышала 10-20 %, 90Sr – 15-25 %, 239+240 Pu – 30%. Расчет коэффициентов накопления (Кн) Расчет коэффициентов накопления (Кн), необходимых для количественного описания параметров переноса радионуклидов из почвы в надземную часть растений, представлял собой отношение содержания радионуклида в единице массы растительности к содержанию радионуклида в единице массы почвы [9]. 2 2.1 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ВЫЯВЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ СТЕПНЫМИ РАСТЕНИЯМИ НА ПЛОЩАДКЕ «ОПЫТНОЕ ПОЛЕ» Результаты анализов по определению удельной активности 241Am, 137Cs, 90Sr и 239+240 Pu, а также значения коэффициентов накопления (Кн) представлены для исследуемого растения ковыль (Stipa capillata) (Таблица 1). В случаях отсутствия количественных величин удельной активности радионуклидов значения Кн указаны оценочно. 9 Таблица 1 Диапазоны значений удельной активности и Кн радионуклидов п/п Точка отбора 241Am, 137Cs, 90Sr и 239+240Pu Удельная активность, Бк/кг 241 137 Am Кн 90 Cs 239+240 Sr растение почва растение почва растение Pu 241 почва растение почва Am 137 Cs 90 Sr 239+240 Pu 1 Э1-1 3±0,3 2100±200 6±0,6 1000±100 <100 780±280 - 10000±2000 0,0013 0,0070 <0,13 - 2 Э1-2 <8 2200±200 <7 1500±200 <100 1600±409 - 7000±700 <0,0036 <0,0047 <0,063 - 3 Э1-3 530±50 101600±10000 23±2 600±60 <100 700±270 - 1300000±80000 0,0052 0,038 <0,14 - 4 Э1-4 120±10 4600±500 <9 700±70 <100 800±290 - 4200±1100 0,026 <0,013 <0,13 - 5 Э2-1 1,4±0,1 1200±100 5±0,5 1300±100 <100 1900±500 - 14200±800 0,0012 0,0040 <0,053 - 6 Э2-2 4,4±0,4 2300±200 100±10 7500±700 2800±900 12000±1800 - 25800±1300 0,0019 0,014 0,23 - 7 Э3-1 4,1±0,4 2200±200 4±0,4 1800±200 <100 2600±600 - 6600±1100 0,0019 0,0022 <0,038 - 8 Э3-2 1±0,1 3800±400 3,5±0,4 340±30 <100 <100 - 5000±1000 0,00026 0,010 <1,00 - 9 Э3-3 4,5±0,4 1400±100 11±1 600±60 <100 1100±300 - 900±100 0,0032 0,018 <0,091 - 10 Э3-4 30±6 3800±400 <7 800±80 <100 860±300 - 1300±400 0,0079 <0,0088 <0,12 - 11 Э4-1 20±7 12700±1000 <7 7300±700 <100 8600±1400 - 38000±5000 0,0016 <0,0010 <0,012 - 12 Э4-2 <8 15600±2000 <6 9000±1000 <100 11000±1700 - 54000±8000 <0,00051 <0,00067 <0,0091 - 13 Э4-3 2,6±0,3 6200±600 4±0,4 2800±300 <100 3300±600 - 23500±2600 0,00041 0,0014 <0,030 - 14 Э5-1 <8 2200±200 <7 2100±200 <100 2000±400 - 14200±1900 <0,0036 <0,0033 <0,050 - 15 Э5-2 <8 6000±600 <7 2300±200 <100 2700±600 - 9400±2500 <0,0013 <0,0030 <0,037 - 16 Э6-1 <3 1000±100 <2 600±60 <100 1010±250 - 30000±3000 <0,0030 <0,0033 <0,10 - 17 Э6-2 0,6±0,01 700±70 4±0,4 500±50 <100 <100 - 4700±600 0,00087 0,0079 <1,00 - 18 Э7-1 <9 1200±100 <7 8500±900 <100 29000±3800 - 13000±1000 <0,0075 <0,00082 <0,0034 - 19 Э7-2 <1 1000±100 <9 3000±300 <100 7600±1200 - 10200±500 <0,0010 <0,0030 <0,013 - 20 Э8-2 <3 9000±1000 20±2 2400±200 <100 2000±500 - 164000±8000 <0,00033 0,0083 <0,050 - 21 Э8-3 9±1 1500±200 34±3 3300±300 <100 2500±600 - 16100±600 0,0059 0,010 <0,040 - 22 Э9-1 10±1 18000±2000 4,2±0,4 1000±100 <100 1400±400 - 22000±6000 0,00057 0,0042 <0,071 - 23 Э9-2 20±6 19600±2000 <7 1800±200 <100 2000±500 - 84000±6000 0,0010 <0,0039 <0,050 - 24 Э9-3 <3 2600±300 <2 4200±400 <100 3400±700 - 194000±5000 <0,0012 <0,00048 <0,029 - 25 Э9-4 <7 12400±1000 <6 700±70 <100 560±240 - 2800±400 <0,00056 <0,0086 <0,18 - 26 Э10-1 0,8±0,1 2200±200 50±5 700±70 <100 580±250 - 6000±950 0,00036 0,070 <0,17 - 27 Э10-2 0,9±0,1 3100±300 6,4±0,6 600±60 <100 860±290 - 12800±1400 0,00029 0,011 <0,12 - 28 Э11-1 <9 4000±400 <7 2500±300 <100 2100±500 - 14700±1200 <0,0023 <0,0028 <0,048 - 29 Э11-2 12±1 9500±1000 36±0,4 7900±800 <100 5100±900 - 31000±6000 0,0013 0,0046 <0,020 - 30 Э12-1 1,4±0,1 6000±600 4,2±0,4 3700±400 <100 6200±1000 - - 0,00024 0,0011 <0,016 - 31 Э12-2 2,3±0,2 1500±200 5,5±0,6 1200±100 <100 1700±400 - 11400±1500 0,0015 0,0046 <0,059 - 32 Э12-3 20±6 18500±2000 <6 9000±900 <100 9200±1400 - - 0,0011 <0,00067 <0,011 - - результаты анализа на данный момент отсутствуют 10 Исходя из полученных данных, можно отметить, что содержание радионуклидов Am и 137Cs в надземной части степных растений на площадке «Опытное поле» не превышает его содержания в почве. Распределение значений Кн радионуклидов 241Am и 137 Cs представлено в виде гистограммы частоты встречаемости Lg Кн (Рисунок 3). 241 Рисунок 3 Распределение значений Lg Кн радионуклидов 241Am и 137Cs (для ковыля (Stipa capillata)) Представленная гистограмма наглядно демонстрирует, что накопление радионуклидов 241Am и 137Cs степными растениями изменяется в довольно широких пределах. Причем для 137Cs эти различия чуть более выражены, а значения Кн смещены в сторону больших величин, чем для 241Am. Диапазон значений Кн радионуклида 241Am составляет 2 порядка (от 0,0002 до 0,03), для 137Cs – один (от 0,001 до 0,07). Определенный интерес представляют собой и оценочные величины Кн 90Sr не превышающие единицы, что предварительно указывает на незначительное его накоплении в надземной части растений исследуемой территории. 2.2 ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ И ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ В НИХ РАДИОНУКЛИДОВ Определенное влияние на накопление радионуклидов растениями могут оказывать, как физико-химические свойства почв, так и формы нахождения в них самих радионуклидов [10]. В таблице приведены основные показатели физико-химических свойств исследуемых почв (кислотность, содержание гумуса и карбонатов, сумма солей в водной вытяжке и механический состав (содержание физической глины)), а также наиболее доступные растениям формы нахождения в них радионуклидов (водорастворимая и обменная) (Таблица 2). 11 Таблица 2 Физико-химические свойства почв и формы нахождения в них радионуклидов241Am, 137Cs, 90Sr и 239+240Pu Физико-химические свойства почв п/п Точка отбора Гумус pH Сумма солей в водной вытяжке Карбонаты Содержание форм нахождения радионуклидов в почве, Бк/кг Физическая глина % 1 Э.1.1 7,9 1,7 0,0798 2 Э.1.2 7,9 3,2 0,0634 3 Э.1.3 8,0 3,7 0,0786 4 Э.1.4 7,8 2,3 0,077 5 Э.2.1 8,0 2,2 0,0832 6 Э.2.2 8,2 1,4 0,08 7 Э.3.1 7,9 2,4 0,0836 8 Э.3.2 8,0 2,3 0,0994 9 Э.3.3 8,0 2,6 0,096 10 Э.3.4 8,1 2,3 0,1112 11 Э.4.1 7,9 2,8 0,076 12 Э.4.2 8,0 2,9 0,0968 13 Э.4.3 7,8 3,2 0,0648 14 Э.5.1 8,0 2,7 0,0822 15 Э.5.2 8,2 3,2 0,0868 16 Э.6.1 7,9 2,1 0,0866 17 Э.6.2 7,8 2,2 0,0604 18 Э.7.1 7,7 2,4 0,0622 19 Э.7.2 7,7 2,4 0,055 20 Э.8.2 8,0 2,0 0,047 21 Э.8.3 8,1 2,2 0,034 22 Э.9.1 7,5 4,7 0,0324 23 Э.9.2 7,8 4,0 0,04 24 Э.9.3 7,3 6,1 0,035 25 Э.9.4 7,1 3,2 0,0496 26 Э.10.1 8,0 3,6 0,0486 27 Э.10.2 7,1 3,7 0,0342 28 Э.11.1 8,0 2,2 0,063 29 Э.11.2 8,0 2,2 0,0738 30 Э.12.1 8,0 1,8 0,0776 31 Э.12.2 7,8 1,9 0,0818 32 Э.12.3 8,0 3,2 0,04 - результаты анализа на данный момент отсутствуют нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет 0,05 0,2 0,2 0,05 0,02 0,05 0,05 1,0 0,9 0,03 0,02 0,2 Нет 1,8 0,02 0,6 1,3 0,9 0,07 нет 46,36 46,82 43,02 40,27 32,21 46,22 32,52 34,72 40,79 31,52 30,57 33,48 33,17 29,21 27,50 64,31 67,62 37,15 49,39 42,39 36,46 39,89 41,98 42,50 40,68 37,69 46,71 40,34 38,89 39,94 43,27 36,62 241 137 Am водорастворимая <3,5 <5,5 100 <6,5 <3,5 <2,5 <5,0 <3,5 <3,5 <3,5 <6,5 <3,0 - 90 Cs <7,0 <4,5 <4,0 25 <3,5 <6,5 водорастворимая <2,0 <6,0 <7,0 <5,5 <2,0 <1,0 <4,0 <4,0 <3,5 <3,5 <4,0 <3,5 - <2,5 <2,0 3,5 3 <5 2 - обменная обменная <6,5 <5,5 <6,0 <5,5 <6,5 <5,5 8,5 <2,0 3,5 6,5 65 80 - водорастворимая - 239+240 Sr Pu обменная - водорастворимая - обменная - 12 По данным проведенных анализов исследуемые почвы относятся к светлокаштановым, нормальным (мощность рыхлых отложений более 80 см), суглинистым (содержание физической глины 27,5- 67,6 %), карбонатным (до 4-5 %) и слабо засоленным (сумма солей 0,03-0,1 %). По содержанию органического вещества исследуемые почвы слабогумусированы – общий гумус не превышает 2-3,5 %. Содержание водорастворимой и обменной форм нахождения радионуклидов 241Am и137Cs в большинстве случаев находится ниже предела обнаружения. 2.3 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ НА НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ РАСТЕНИЯМИ НА ПЛОЩАДКЕ «ОПЫТНОЕ ПОЛЕ» 0,100 1,00 0,010 0,10 Кн 137Cs Кн 241Am Оценка влияния некоторых физико-химических свойств светло-каштановых почв (кислотности, суммы солей в водной вытяжке, содержания в почве гумуса и физической глины) на накопление радионуклидов растениями из-за недостатка количественных данных по 90Sr и 239+240Pu рассмотрена только для 241Am и137Cs (для ковыля (Stipa capillata)) (Рисунок 4). 0,001 0,01 0,00 0,000 7 7,5 8 7 8,5 7,5 8 0,100 1,00 0,010 0,10 0,001 0,000 0,01 0,00 0 2 4 6 0 1 2 3 4 5 гумус, % 0,100 1,00 0,010 0,10 Кн 137 Cs Кн 241 Am гумус, % 0,001 0,01 0,00 0,000 0 0,05 0,1 0 0,15 сумма солей в водной вытяжке, % 0,05 0,1 0,15 сумма солей в водной вытяжке, % 0,100 1,00 0,010 0,10 Кн 137Cs Кн 241Am 8,5 рН Кн 137Cs Кн 241Am рН 0,001 0,000 0,01 0,00 0 20 40 60 физическая глина, % 80 0 20 40 60 80 физическая глина, % Рисунок 4 Зависимость Кн радионуклидов 241Am и 137Cs от некоторых физико-химических свойств светло-каштановых почв (для ковыля (Stipa capillata)) 13 Как показывают представленные графики, влияние рассмотренных физикохимических свойств почв на накопление радионуклидов 241Am и 137Cs растениями отсутствует. Причиной этому может служить, как недостаточный диапазон варьирования данных факторов в пределах исследуемой территории, так и практически отсутствие наиболее доступных форм нахождения в почве радионуклидов (Таблица 2). 2.4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТОВ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ДЛЯ СТЕПНЫХ РАСТЕНИЙ С КОЭФФИЦИЕНТАМИ НАКОПЛЕНИЯ ДЛЯ РАСТЕНИЙ С ДРУГИХ УЧАСТКОВ БЫВШЕГО СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНА Для оценки полученных результатов о накоплении радионуклидов 241Am, 137Cs, 90Sr и Pu степными растениями проведем их сравнительный анализ с данными полученными ранее для различных растений, отобранных с других территорий СИП. Дополнительно сопоставим полученные данные с обобщенными международными материалами [11] для 2-х групп растений (разнотравье и пастбищные травы), отобранных на суглинистых почвах, характерных и для территории СИП (Таблица 3). 239+240 Таблица 3 Диапазоны значений коэффициентов накопления (Кн) радионуклидов для различных растений с территорий СИП Кн Исследуемые растения 241 Am 137 90 Cs Sr 239+240 Pu Исследуемая территория «Опытного поля» ковыль (Stipa capillata) 0,003 (n=21) 0,0002 - 0,03 0,01 (n=17) 0,001-0,07 <0,1 (n=32) - Площадка «Дегелен», район штольни № 176 пижма (Tanacetum vulgare) - 2,80 (n=10) 0,01 - 16,30 1,80 (n=10) 0,80 - 5,70 - шиповник (Rosa spinosissima) - 2,60 (n=10) 0,01 - 13,20 2,00 (n=10) 0,40 - 4,50 - волоснец (Leymus angustus) - 1,30 (n=10) 0,05 - 7,50 3,30 (n=10) 0,90 - 9,50 - Площадка «Дегелен», район штольни № 177 пижма (Tanacetum vulgare) <0,03 (n=10) 0,02 (n=10) 0,002 – 0,06 0,80 (n=11) 0,50 – 1,40 0,01 (n=5) 0,0003 – 0,02 иван-чай (Chamaenerium angustifolium) <0,13 (n=12) 0,20 (n=12) 0,001 – 1,00 1,30 (n=13) 0,50 – 4,00 0,004 (n=3) 0,001 – 0,003 бодяк (Cirsium arvense) <0,09 (n=9) 0,10 (n=11) 0,008 – 0,60 2,47 (n=11) 1,80 – 3,20 0,01 (n=2) 0,003 – 0,02 <0,40 (n=4) 0,03 (n=9) 0,01 – 0,1 0,8 (n=3) 0,1 – 1,7 0,04 (n=13) 0,002 – 0,2 «фоновые» северные территории СИП степное разнотравье 0,06 (n=3) 0,02 – 0,11 0,02 (n=14) 0,003 – 0,06 «фоновые» западные территории СИП степное разнотравье <0,20 (n=22) 0,05 (n=12) 0,01 – 0,1 Международные обобщенные данные (2009) разнотравье пастбищные травы - 0,1 (n=10) 0,01 – 0,2 0,9 (n=6) 0,3 – 2,0 - 0,003 (n=11) 0,005 – 0,02 0,4 (n=124) 0,01 – 2,6 1,2 (n=58) 0,4 – 2,6 0,0006 (n=10) 0,00006 – 0,003 Примечание: в числителе – среднее арифметическое, в скобках – число случаев, в знаменателе – диапазон значений, - данные отсутствуют 14 Как видно из представленной сравнительной таблицы, несмотря на многочисленные ранее проводимые исследования, впервые для территории СИП получены достоверные количественные значения Кн 241Am, причем число проанализированных для исследуемой территории случаев в 2 раза превышает все имеющиеся на данный момент международные результаты. Установленные же значения Кн радионуклида 241Am степными растениями на площадке «Опытное поле» находятся приблизительно в том же диапазоне значений, что и приведенные международные обобщенные величины для пастбищных трав, со средним Кн равным 0,003. В свою очередь, значения Кн 137Cs для растений с территории «Опытного поля» существенно ниже, чем для разнотравья и пастбищных трав, приведенных в международных материалах, и растений, отобранных с площадки «Дегелен» (искл. Кн для пижмы (Tanacetum vulgare), отобранной в районе штольни № 177), однако, в целом совпадают со значениями Кн данного радионуклида для растений, отобранных с «фоновых» территорий СИП. Оценочные значения Кн 90Sr указывают на нехарактерно низкое накопление последнего степными растениями на «Опытном поле», в сравнении как с данными приведенными для территорий СИП, так и обобщенными результатами международных исследований. ВЫВОДЫ Выявлены количественные параметры накопления радионуклидов степными растениями на площадке «Опытное поле». Диапазон значений Кн 241Am составляет 2 порядка (от 0,0002 до 0,03), 137Cs – один (от 0,001 до 0,07). Оценочные значения Кн 90Sr не превышают единицы. Изучены физико-химические свойства светло-каштановых почв и наиболее доступные растениям формы нахождения в них радионуклидов. Установлено, что влияние рассмотренных физико-химических свойств почв на накопление радионуклидов 241Am и 137 Cs растениями отсутствует. Полученные результаты проведенных исследований являются весьма достоверными, при этом в целом не противоречат, ни данным, полученным ранее для других территорий СИП, ни обобщенным международным материалам. ЛИТЕРАТУРА Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана [Сборник трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг.] / под рук. Лукашенко С.Н. – Вып. 2. – Павлодар: Дом печати, 2010. – С. 301-320.: ил.- Библиогр.: с. 528. - ISBN 978601-7112-28-8. 2 Инструкция и методические указания по наземному обследованию радиационной обстановки на загрязненной территории: утв. Межведомственной комиссией по радиационному контролю природной среды при Госкомгидромете СССР. - М., 1989. 3 Полевая геоботаника- т. 1.-1959.-444 с.; т. 2.-1960.-500 с.; т. 3.-1964.-530 с.; т.4.-1972.-336 с.; т.5.-1976.-320 с. М., Наука 4 Сборник методических указаний по лабораторным исследованиям почв и растительности Республики Казахстан / под рук. Дюсенбекова З.Д.; Государственный научно-производственный центр земельных ресурсов и землеустройства. – Алматы, 1998. – 222 с. 5 ГОСТ 17.5.4.01–84. Метод определения рН водной вытяжки вскрышных и вмещающих пород. Охрана природы. Рекультивация земель. – Введ. 01.07.85. – Изд. Стандартов. – М, 1985. 6 Практикум по агрохимии / под ред. В.Г. Минеева. – М. : МГУ, 2001. – 268 с. 7 МИ 5.06.001.98 РК «Активность радионуклидов в объемных образцах. Методика выполнения измерений на гамма-спектрометре МИ 2143-91» - 18 с. 1 15 8 Методика измерения активности радионуклидов с использованием сцинтилляционного бета-спектрометра с программным обеспечением «Прогресс», Менделеево, - 20 с. 9 Анненков Б.Н. Основы сельскохозяйственной радиологии/ Б.Н. Анненков, Е.В. Юдинцева. – Москва, 1991. – С. 56-83. 10 Лысенко Н. Ведение животноводства в условиях радиоактивного загрязнения среды/ Н.Лысенко, А.Пастернак, Л.Рогожина. - СПб: Лань, 2005. – С. 35-36. 11 INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Quantification of radionuclide transfer in terrestrial and freshwater environments for radiological assessments, IAEA -TECDOC1616, IAEA, Vienna (2009)