Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини

Рослини можуть нагромаджувати значні кількості радіоактивних

речовин, концентрація яких у сільськогосподарських рослинах може у десятки разів перевищувати їх вміст у ґрунті, внаслідок чого стає

неможливим використання врожаю для харчування людини або годівлі тварин.

При дослідженні цих закономірностей було виявлено, що 90Sr поводить себе подібно до кальцію, a 137Cs - калію; що максимальна концентрація 90Sr завжди у тих видів рослин і органах тварин, які багаті на кальцій (кальцієфіли - рослини родини бобових, деякі представники родин розоцвітих, жовтецевих; кісткова тканина тварин, шкаралупа яєць,

черепашки молюсків), а найбільша кількість 137Cs - у багатих на калій (калієфіли - картопля, буряки, капуста, кукурудза, овес, льон, виноград; м'язова тканина ссавців). Це пояснюється тим, що стронцій належить до другої головної підгрупи елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва, як

і кальцій, а цезій - до першої головної підгрупи, як і калій. Внаслідок цього стронцій має властивості, аналогічні кальцію, а цезій – калію. При цьому

треба враховувати, що кальцій і калій належать до найбільш поширених природних елементів (кількість першого в земній корі дорівнює 2,96%, другого - 2,5%), а стронцій і цезій - до категорії мікроелементів (кількість стронцію в земній корі дорівнює 3,5·10-2, цезію - 3,7·10-4%).

Радіоактивні речовини надходять до рослин двома основними шляхами: 1) внаслідок прямого забруднення надземних органів радіоактивними частинками, що випадають з повітря, з наступним

поглинанням їх тканинами вегетативних та репродуктивних органів

(некореневе, або аеральне, надходження); 2) через кореневу систему з ґрунту (кореневе надходження). Слід розрізняти ці шляхи забруднення рослин радіоактивними речовинами, оскільки надходження радіоактивних речовин в рослини через надземні органи можливе здебільшого лише в період випадання частинок, тоді як поглинання їх корінням може відбуватися протягом десятків років. Ступінь радіоактивного забруднення продуктивних частин рослини може істотно змінюватися залежно від шляху надходження радіоактивних речовин і місця їх поглинання (наприклад, для злаків, овочів при некореневому надходженні радіоактивних частинок ймовірність забруднення врожаю більша, ніж при кореневому, в той час як для коренебульбоплодів - навпаки).

Позакореневе надходження радіонуклідів у рослини було встановлено ще у дослідах з некореневим підживленням мінеральними елементами.

Інтенсивність проникнення і включення в обмін як звичайних, так і

радіоактивних речовин значною мірою пов'язані з їх розчинністю і хімічними властивостями. Обов'язковою умовою для проникнення цих речовин углиб рослини є волога на поверхні листя. Зволоженість листя залежить від його форми, опушування, товщини кутикули, наявності жирів у ній, віку листя,

наявності води в самому листі. Чим довше волога затримується на поверхні листя, тим більше радіоактивних речовин надходить у нього. Крізь поверхню молодого листя радіонукліди проникають порівняно швидше, ніж крізь

листя, старше за віком. Товста кутикула та підвищений вміст у ній жирів затримують проникнення радіонуклідів.

Радіоактивні речовини надходять у листя шляхом поглинання та обміну з кутикулою і стінками клітин. Певну роль можуть відігравати також продихи. Частина поглинених радіоактивних речовин може залишатися в регіоні їх проникнення в рослину, а частина - переміщуватись і нагромаджуватись у різних органах, у тому числі й господарсько-корисних, їх частка залежить від хімічних властивостей, фізіологічної ролі, специфіки виду рослини, її фізіологічного стану. Інтенсивніше переміщуються радіонукліди калію, цезію, рубідію, йоду; повільніше - стронцію, церію,

рутенію, цирконію, ніобію, барію. Найрухомішим є I37Cs. Потрапляючи на листя та інші частини рослини, він швидко переміщується до інших органів і здатний у значних кількостях нагромаджуватись у зерні злаків і

зернобобових, бульбах картоплі та коренеплодах.

Поглинання калію листям відбувається дуже швидко і він легко переноситься до різних органів. Подібно до калію поводять себе і його

хімічні аналоги - цезій і рубідій. Роль кальцію в організмі рослини

скромніша. Він бере участь у значно меншій кількості обмінних реакцій. Тому стронцій надходить і нагромаджується в рослинах у менших кількостях. Незначну участь бере в обмінних процесах і церій. Досить інтенсивно переміщуються по рослині радіонукліди йоду.

Позакореневе надходження радіоактивних речовин у рослини значною

мірою залежить від наявності листя у рослин, пов'язаного з фазою їх розвитку в період випадання радіоактивних опадів. У фізіології рослин існує поняття «листового індексу», яке є кількісною характеристикою площі листя відносно одиниці посівної площі. Для більшості посівів сільськогосподарських культур оптимальне значення листкового індексу становить 2-7. Чим вище показник листкового індексу, тим більшим буде ступінь затримання радіоактивних речовин поверхнею листя і вищим їх надходження до рослин.

Значно впливає на рух радіонуклідів в рослині вік листя. Вони не тільки краще поглинаються молодим листям, а й інтенсивніше потрапляють до рослини і переміщуються по ній, оскільки такі речовини

нагромаджуються в окремих його частинах у значно більших кількостях.

На позакореневе надходження радіоактивних частинок впливають погодні умови - вони можуть змиватися дощем, здуватися вітром. Утримання

радіоактивних речовин на рослинах здебільшого залежить від форми

окремих органів, їх механічних властивостей. Радіоактивні частинки нагромаджуються у великих кількостях в пазухах листя та квітів і легко здуваються та змиваються з поверхні неопушеного листя або стебла.

Внаслідок переносу вітром радіоактивного пилу та штучного зрошення

дощуванням стає можливим вторинне забруднення надземних частин рослин радіоактивними речовинами. Слід враховувати це під час розробки заходів щодо зменшення їх надходження у рослини.

Загалом рівень забруднення рослин радіонуклідами при прямому потраплянні на їх надземні частини визначається кількістю свіжих

радіоактивних опадів. Водночас їх проникнення через кореневу систему залежить від загальної кількості опадів на поверхню ґрунту, і якщо з часом позакореневе надходження радіоактивних речовин зменшується, то проникнення їх з ґрунту зростає.