Файл: Лекции по РБ.doc

6.3. Аэральное загрязнение растений

Аэральное радиоактивное загрязнение растений происходит при оседании на их надземной части компонентов аэрозольных и газообразных выбросов. Источниками радиоактивного загрязнения могут быть локальные и глобальные выпадения при испытании ядерных устройств, нормальные и аварийные выбросы радионуклидов при работе предприятий полного ядерного топливного цикла (ЯТЦ). Выбросы АЭС состоят из инертных газов (радиоизотопы аргона, криптона, ксенона), летучих газов (радиоизотопы йода, трития, цезия), нелетучих радионуклидов (радиоизотопы стронция, рубидия, лантана). Кроме того, в эти выбросы могут поступить и продукты нейтронной активации (нуклиды наведенной активности – марганец-54, железо-55,59, кобальт-60, цинк-65, кадмий-115 и др.) На предприятиях ЯТЦ выбросы могут включать тяжелые естественные радионуклиды (уран-238, торий-232, радий-226, полоний-210, свинец-210), а также трансурановые элементы (нептуний-237, плутоний-238, 239, 240, америций-241 и др.).

Для некоторых радионуклидов внекорневое поступление является основным путем вовлечения в сельскохозяйственные цепи миграции, например, для углерода-14. Оседание радионуклидов на растительный покров происходит под влиянием гравитационных сил, а также под действием метеорологических факторов (дождей, тумана, снега). Кроме того, оседание радионуклидов происходит и при турбулентном движении воздушных масс в атмосфере. Значительную роль в аэральном загрязнении растений играют подъем и вторичное загрязнение растений радиоактивных частиц, осевших на почву или частиц загрязненной почвы. Наиболее важными факторами, влияющими на ветровую эрозию почв, являются скорость движения воздуха у поверхности почвы; турбулентность (хаотическое движение), плотность, температура, давление, влажность и вязкость воздуха; структура, плотность и влажность почвы и т.д.

Подъем загрязненных почвенных частиц на территории, используемой в сельском хозяйстве, может быть обусловлен проведением агротехнических мероприятий: во время проведения сельхозработ меняется интенсивность ветрового подъема частиц. Подъем почвенных частиц происходит быстрей на сухой неровной поверхности с бедной растительностью в условиях, характерных для засушливых районов, вспашенных полей, выдуваемых склонов.

Оседая на наземных частях растений, одни радионуклиды прочно сорбируются, другие смываются дождем, сдуваются ветром, третьи проникают в растения и участвуют в обмене веществ в процессе их роста и развития. Задержание растениями радиоактивных веществ, выпадающих из атмосферы, зависит от физических свойств выпадений (частицы, пары, роса, туман, дождь), дисперсности выпавшего материала и скорости роста растений. Задерживание радионуклидов при попадании на посевы в растворимой форме колеблется от 8 до 90%.

Осевшие из воздуха и задержанные на поверхности листьев и стеблей радионуклиды могут находиться как в свободном, так и в сорбированном виде. На сорбцию задержанных растениями радионуклидов оказывают влияние температура и влажность воздуха, особенности строения поверхности листьев, солевой состав и рН раствора, содержащего радионуклиды, наличие или отсутствие кутикулы.

Передвижение радионуклидов в органы, не подвергшиеся прямому загрязнению, определяется как физико-химическими свойствами радионуклидов, так и биологическими особенностями растений. Стронций-90, рубидий-106, церий-144 передвигаются из листьев в другие органы растений в 100 раз медленнее, чем цезий-137. Сначала радионуклиды проникают во внутреннюю структуру в месте соприкосновения, а затем перемещаются в другие органы растений. Перенос радионуклидов в продуктивные части растений зависит от их возраста и физиологического состояния тканей, на которые попали радионуклиды. Передвижение радионуклидов из старых листьев идет интенсивнее, чем из молодых.

6.4. Поступление радионуклидов в организм гидробионтов

Загрязнение рек, озер и других водоемов происходит в результате оседания радионуклидов на их поверхности из атмосферы, а также путем смыва их дождевыми водами с загрязненных участков почвенно-растительного покрова. Будучи хорошо растворимыми в воде, некоторые радиоактивные вещества (стронций-90, цезий-137 и др.) могут накапливаться в водоемах. При поступлении радиоактивных веществ в воду открытых водоемов, в первую очередь отмечается их разбавление, поглощение дном и тканями гидробионтов. Эффективность процесса разбавления в реках и закрытых водоемах неодинаковая (в реках большая).

Накопление радионуклидов гидробионтами происходит в результате адсорбции и диффузии; поступления радионуклидов через органы дыхания и пищеварения. Среди обитателей водоемов существуют организмы-концентраторы, которые активно поглощают радионуклиды. Некоторые гидробионты концентрируют их в десятки тысяч раз больше в сравнении с содержанием радионуклидов в воде. Это водоросли, планктон, моллюски, ракообразные и другие донные организмы. Большая удельная поверхность тела у планктона, губок и некоторых других гидробионтов создает условия для адсорбции ими значительного количества радионуклидов. Так, коэффициент накопления стронция-90 в водорослях достигает 100, в мышцах рыб – только 0,1. При этом скорость накопления радионуклидов довольно значительная. Так, дафния накапливает 50-60% от предельного накопления радиоактивного стронция в течении всего лишь 5 мин. В последующем накоплении принимают участие и обменные процессы. Время, необходимое для максимального накопления радиоактивных веществ зоопланктоном, составляет несколько часов. У водных растений процесс накопления более медленный. Предельное накопление в водорослях происходит в течение 7-30 суток.

У рыб основным путем поступления радионуклидов является поступление через органы пищеварения. Поэтому в данном случае существенное значение имеют уровни загрязнения низших организмов, являющихся кормом для рыб. Радиоактивные изотопы проникают в организм рыб также через жабры. Время предельного накопления радиоизотопов в теле рыб колеблется от 10 до 120 дней. У хищных рыб накапливается радионуклидов меньше, чем у планктонофагах. В порядке убывания содержания радионуклидов в тканях рыб их можно распределить следующим образом: судак > щука > окунь > плотва > лещ > карп.

При снижении удельной активности воды имеет место выведение накопленных радионуклидов из организма гидробионтов. В среднем на протяжении 10 дней нахождения в чистой воде планктон и водоросли теряют 95-97% от общего количества накопленных радионуклидов. Выведение радионуклидов из тканей рыб происходит с меньшей скоростью. Так, стронций-90 даже через 3 месяца пребывания рыбы в чистой воде находится в ее мышцах до 10% накопленного количества, а в костях – до 50% первоначального уровня.

6.5. Действие излучений на растения

Первичные реакции в сложном растительном организме начинаются с действия радиации на биологически активные молекулы, входящие в состав практически всех компонентов живой клетки. Биологические процессы, вызванные облучением растений, связаны с множеством обменных реакций в клетках. В зависимости от дозы облучения и фазы развития растений в момент воздействия излучений у вегетирующих растений наблюдается значительная вариабильность изменений обменных процессов. Реакция растительных объектов на действие гамма- и рентгеновского излучения проявляется в виде активации или подавления ростовых процессов, что вызывает изменение темпов клеточного деления.

У злаковых культур, подвергшихся облучению дозами 20-30 Гр, наблюдается торможение роста главного побега в высоту, а затем вследствие активации покоящихся центров начинается рост боковых побегов, что выражается в мощном кущении. Причем кустистость пшеницы может повыситься в 3 раза. Хроническое облучение может привести к увеличению вегетативной массы к моменту уборки почти в 6 раз.

При действии повреждающих доз излучений в растениях возникают различные морфологические аномалии. Так в листьях происходит увеличение или уменьшение количества и размеров, изменение формы, скручиваемость, ассиметричность, утолщение листовой пластинки, опухоли, появление некротических пятен. При поражении стеблей наблюдается угнетение или ускорение их роста, нарушается порядок расположения листьев, изменяется цвет, появляются опухоли и аэральные корни. Наблюдается также угнетение или ускорение роста корня, расщепление главного корня, отсутствие боковых корней, появление вторичного главного корня, опухолей. Происходит также изменение цветков, плодов, семян – ускорение или задержка цветения, увеличение или уменьшение количества цветков, изменение цвета, размеров и формы цветков; увеличение или уменьшение количества плодов и семян, изменение их цвета и формы и т.д.

В ряде случаев действие больших доз облучения на растения повышает темпы развития вследствие активации процессов старения – растение быстрее зацветает и созревает. Разнообразны и генетические повреждения. В результате мутаций, например, у пшеницы встречаются высокорослые, низкорослые, карликовые формы, растения с ветвящимися или стелющимися стеблями. При больших дозах возможна гибель растений.

При действии излучений в невысоких дозах (5-10 Гр для семян и 1-5Гр для вегетирующих растений) наблюдается так называемая радиостимуляция – ускорение темпов роста и развития растений. Стимуляция наблюдается при действии гамма-, бета- и рентгеновских излучений (при действии альфа- излучений стимуляции не наблюдается).

При действии больших доз уменьшается не только количество зерна в урожае, но заметно изменяется и его качество – обычно зерно оказывается щуплым.

Таким образом, реакция растений на действие излучений сложна и разнообразна. Процессы, происходящие на молекулярном и клеточном уровне, в целом сходны у всех живых организмов. На более высоких уровнях организации проявляются только характерные для растений изменения, зависящие от особенностей структуры и функций различных тканей и органов растительного организма.