Пути загрязнения
Основные источники радиационного загрязнения – это естественный радиационный фон и выбросы радионуклидов в результате человеческой деятельности. Радиоактивное загрязнение нашего региона, конечно, практически полностью произошло в результате выпадения радиоактивных осадков после аварии на ЧАЭС. После катастрофы более 90% загрязненного лесного фонда содержит цезия-137 от 5 до 15 Ки/км2, в то время как до аварии этот показатель составлял 0,2-0,3 Ки/км2. И если первичное загрязнение после аварии на ЧАЭС происходило в основном с атмосферными осадками, то дальнейшее накопление радионуклидов в растениях шло уже двумя путями – аэральным (из атмосферы через вегетативную систему растений) и через корневую систему (из почвы). Естественно, объём радионуклидов, полученный из атмосферы напрямую через листья, побеги и плоды растений, со временем стал намного ниже. Это был основной путь в момент катастрофы, и на протяжении первых двух лет его доля в общем уровне насыщения растений радионуклидами постоянно снижалась. Помимо этого существует понятие вторичного радиоактивного загрязнения. Это процесс загрязнения вследствие подъёма радионуклидов ветром и оседания их на растениях.
Факторы накопления
Одними из важнейших факторов накопления радионуклидов являются биологические особенности растений. Если говорить об отделах флоры, то больше всего радионуклидов накапливают лишайники. Далее по степени убывания идут мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные. Эти различия распространяются также на классы, семейства и виды. Одни виды растений могут накапливать в 100 раз больше радионуклидов, чем другие! При этом содержание цезия-137 в них может различаться в 50 раз, а стронция-90 – в 30 раз. Отличия существуют даже между разными сортами одного растения, хотя там разница не столь велика.
Говоря о сельскохозяйственных культурах, по степени накопления радионуклидов лидируют корнеплоды. За ними по убыванию идут бобовые (сильнонакапливающие культуры), картофель, крупяные (средненакапливающие культуры), зерновые (слабонакапливающие культуры) и овощные культуры. Отчасти отличия в степени накопления объясняются тем, что многие виды растений (свекла, картофель, овёс и капуста) требуют большого количества калия для интенсивного роста. И в случае недостатка калия в почве они заменяют его цезием. В то время как люпин, люцерна, клевер и горох (культуры, потребляющие много кальция) главным образом накапливают стронций. Естественно, по причине поглощения радионуклидов из почвы взамен необходимых минеральных веществ, этот процесс является более интенсивным в период наиболее активного роста растений, то есть на ранних стадиях их развития.
Влияет на это и климат – чем лучше температурный режим и уровень влажности, тем активнее идёт рост и, следовательно, потребление радионуклидов растением. При этом растения с мощной корневой системой поглощают меньше радионкулидов, так как получают питательные вещества из глубоких слоёв почвы. Влажность почвы – важный фактор накопления радионуклидов для трав и злаковых, которые идут на корм скоту. На переувлажнённых почвах эти виды растений накапливают в десятки раз больше цезия-137.
Тип почвы
Существует три основные характеристики почвы, которые определяют степень потребления радионуклидов растениями. Это:
- гранулометрический и минералогический состав,
- агрохимические показатели почвы,
- режим увлажнения почвы.
Гранулометрический состав влияет на сорбцию радионуклидов, которая зависит от наличия в почве глинистых частиц. Чем их больше, тем меньше радионуклидов накапливается растениями, потому что они «связываются» с элементами почвенного слоя и не переходят в растения. Между «тяжёлыми» глинистыми почвами и «лёгкими» песчаными коэффициент накопления радионуклидов растениями может отличаться в два и более раз. При этом стронций-90 накапливается обычно в больших количествах, чем цезий-137. По причине того, что на Полесье в основном супесчаные дерново-подзолистые и торфяно-болотные почвы, коэффициент накопления цезия-137 в растениях здесь в 4-5 раз выше, чем в других районах Беларуси. Но при этом накопление Сs-137 и Sr-90 в растениях одних и тех же культур здесь практически одинаково, так как в таких почвах существует недостаток глинистых материалов и цезий в них содержится в водорастворимой форме. В результате даже в одном типе почвы, но с разными локальными характеристиками минерализации, ботанического состава, наличия и толщины торфяного слоя, сельскохозяйственной окультуренности, глубины грунтовых вод и других параметров, поглощение радионуклидов их них может существенно различаться.
Радиоактивные элементы
Поглощение и распространение радионуклидов внутри растения во многом зависит от свойств самих радионуклидов. Одновалентные радионуклиды из водного раствора поглощаются в больших количествах, чем двух- и трёхвалентные. Именно поэтому коэффициент накопления 60Со, 106Ru и 144Се в 10 раз меньше, чем Сs-137 и Sr-90. Но в почве, наоборот, одновалентные радионуклиды фиксируются минеральными элементами и потому поступают в растения в меньших количествах. Коэффициент накопления цезия-137 из почвы намного меньше, чем стронция-90. Зато стронций и цезий, как и другие радионуклиды низких валентностей в больших количествах распределяются в наземной части растений (для стронция и цезия 60-80%), в то время как радионуклиды высоких валентностей на 90-99% накапливаются только в корнях (для стронция и цезия только 20-40%). Далее распределение накопленных радионуклидов в растениях происходит следующим образом: около 80% остаётся в листьях и стеблях, много накапливается в оболочках, кроющих чешуях, створках бобов и стручков, а в генеративных органах, т.е. в семенах радионуклидов сохраняется меньше всего. В клубнях картофеля, нашей традиционной сельскохозяйственной культуры, больше всего радионуклидов накапливается в кожуре.
Поступление радионуклидов также зависит от времени их попадания в почву, их формы и концентрации в корнеобитаемом слое почвы. К примеру, после аварии на ЧАЭС цезий наиболее интенсивно поступал в растения в течение первых двух лет. Через пять лет после аварии содержание обменного цезия стабилизировалось. По этой причине со временем количество доступного растениям цезия-137 уменьшается. А вот подвижность и доступность стронция-90 практически не изменяется, потому что он находится в водорастворимой форме и очень хорошо усваивается корневой системой растений.
Возможно ли очищение?
Все мы знаем, что период полураспада большинства радиоактивных элементов, выпавших на территории Беларуси, весьма долгий. И спустя три десятилетия после аварии концентрация радионуклидов в почвах даже не приблизилась к допустимому уровню. Поэтому ни с какой стороны говорить о вероятном возврате загрязнённых территорий в хозяйственное использование нельзя. И попытки «обыграть» эту тему за счёт анализа почв также не помогут. Ведь даже в тяжёлых почвах, где коэффициент накопления радионуклидов ниже, он всё равно превышает норму. И часто превышает значительно. Даже содержание этих элементов в деревьях остаётся до сих пор высоким, при том, что изначально их заражение происходило через атмосферные осадки, и корневая система многих из них находится глубже слоя с большим содержанием радионуклидов.
Конкретные исследования флоры и фауны в лесах, на полях и в водоёмах территорий радиоактивной зоны, показали, что уровень не просто повышен, но в некоторых случаях накопление происходит в очень больших дозах. Особенно это касается растений и рыбы, в водоёмах с большой концентрацией радионуклидов. Поэтому любителям рыбалки всегда стоит помнить и трезво оценивать опасность, которую несёт улов. В водоёмах, расположенных недалеко от 30-километровой зоны отчуждения обнаружены высокие показатели не только цезия и стронция, но и трансурановых элементов – америция и плутония. В озере Персток они составляют 22,4 и 15,1 мБк/л. Для сравнения в реке Припять возле деревни Ломачи – 3,2 и 1,4 мБк/л. Но и этот показатель выше нормы. Меньшее содержание в реках, в сравнении с озёрами, обусловлено ещё и подвижностью этих элементов. Они «разбавляются» естественным движением воды в реках, но в то же время распространяются на другие территории.
Попытки снижения накопления радионуклидов в растениях за счёт определённых технологий ведения сельского хозяйства, в том числе и посредством насыщения почв калием, эффективны лишь до определённой степени и полностью проблему не решают. Споры вокруг этого вопроса возвращаются к теме, о которой мы уже писали – вредны ли малые дозы радиации или существует минимальный порог их воздействия на здоровье человека? Если порога нет – то, опасно любое заражение почв и растений радионуклидами, ведь их использование в хозяйстве ведёт к неизбежному заражению и людей. Если порог существует, то некоторые территории, при соблюдении целого перечня технологических требований к эксплуатации этих земель, могут быть использованы. Стоит ли рисковать? На этот вопрос отвечают по-разному. Проблема в том, что нас не спрашивают и просто ставят перед фактом использования земель и растений с загрязнённых территорий.