Миграция урана-238 в системе почва-растение
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
°, коалинита, монтмориллонита) [21.30]. В некоторых случаях отмечается прямая корреляционная зависимость между содержанием урана и илистой фракции. Коэффициент корреляции между содержанием илистой фракции и урана для нижних горизонтов подтверждает прямую связь содержания урана в почвах с почвообразующей породой [7.24]. Однако чаще всего основным источником урана являются более крупные фракции (0,001 - 0,01 мм), преобладающие в механическом составе почв.
Очень слабо поглощается U238 известняком, практически не сорбируется кремнеземом. Влияние емкости катионного обмена на сорбцию U238 почвами отсутствует.
1.4Поступление U238 из почвы в с/х растения
Степень поступления урана из почвы в растения определяется тремя факторами: способностью перехода урана из почвы в растение, способностью почв к удерживанию элементов, способностью растений извлекать уран из почвы.
Переход U238 из почвы в растение определяется особенностями его поведения в системах твердая фаза почвы - почвенный раствор и почвенный раствор - растение [8.351]. Для усвоения корневыми системами растений доступна только та часть ионов радионуклида или элементов минерального питания, которая способна перейти в раствор из сорбированного твердой фазой почвы состояния [9.689, 2,5]. Доступность U238 растениям определяется следующим рядом исходных химических форм радионуклида: (NH4)2U2O7>UO2Cl2>UO3>U3O8>UO2SO4>UO2 [2.5]. В течение достаточно длительного времени (примерно 2-х лет) исходная химическая форма радионуклида оказывает сильное воздействие на миграцию U238 в почвенно-растительном покрове [2.5].
Способность почвы к депонированию урана и его подвижности в ней зависит от свойств почвы. Так, почвы тяжелого гранулометрического состава отличаются большей поглотительной способностью от легких почв [5.105].
Емкость поглощения твердой фазы почвы отражает количество сорбционных мест на поверхности минерального каркаса и органических коллоидов. Она характеризует степень насыщенности почвы основаниями и отдельными катионами [9.690].
Реакция почвенного раствора в значительной мере определяет степень миграции элементов между твердой и жидкой фазами почвы, в том числе и миграцию радионуклидов[9.690].
Содержание органического вещества обуславливает такие свойства почвы как способность к сорбции и образованию труднорастворимых и слабодиссоциирущих комплексных соединений [9.691].
Количество U238, вытесненного в растворы солей, в значительной степени зависит от физико-химических свойств почвы. В почвах с низким содержанием физической глины, гумуса, обменных калия и кальция выше степень подвижности радионуклидов. В пустынно-песчаной почве с меньшим содержанием гумуса, физической глины, обменных калия и кальция выше степень подвижности радионуклидов, чем в лугово-болотной почве [3.11]. В пустынно-песчаной почве, светлом и типичном сероземах U238 находится в основном в обменной форме; в луговой и лугово-болотной почвах содержание нуклида в этой форме было в 2-4 раза меньше [3.11].
Наиболее высокие значения коэффициентов биологического поглощения (КБП) растениями урана отмечаются для районов горной тундры и средней тайги (0,21 и 0,17 соответственно), где в почвах преобладают минерально-обломочные формы урана. Для горно-тундровых и горно-лесных ландшафтов района северной тайги среднее значение КБП существенно ниже (0,08). Для этого района в большей степени была отмечена аккумуляция урана гумусовым веществом и интенсивная водная миграция радионуклида. Самые низкие значения КБП характерны для района лесостепи (0,005), где процессы аккумуляции урана почвами имеют особенно большое значение [1.210]. Коэффициент накопления урана сельскохозяйственными растениями зависит от типа почвы (табл. 1), формы удобрений, вида растений и составляет примерно 0,0001 - 0,1.
Таблица №1
Накопление U238 в сельскохозяйственных культурах на разных типах почв
Типы почвКультура, часть культурыU238СБк/кгКН, n10-3Каштановая (серо-коричневая)Пшеница: Зерно солома Ячмень: Зерно солома 9,9 15,9 7,5 14,2 4,50 7,32 3,79 6,34Коричневая выщелоченнаяПшеница: Зерно Солома Ячмень: Зерно солома 7,1 13,8 7,4 16,0 3,82 6,89 3,49 8,00Серо-бураяПшеница: Зерно Солома Ячмень: Зерно Солома 4,4 12,1 3,3 14,1 0,94 2,80 1,00 3,60Серая леснаяОзимая пшеница: зерно солома - - 0,4 4Чернозем: обыкновенныйОзимая пшеница: зерно солома Кукуруза: зерно солома- - - - 1,0 2 0,6 12Чернозем: карбонатныйОзимая пшеница: зерно солома Кукуруза: зерно солома - - - - 3,0 6 0,1 10Степень поступления урана в растения напрямую зависит от свойств самих растений. Низшие растения (мхи и лишайники) способны накапливать большие концентрации урана по сравнению с высшими растениями. Среди высших растений не найдено концентраторов этого радионуклида кроме астрагала [1. 14].
Накопление растениями радионуклидов зависит от концентрации их в субстрате. При кларковом содержании урана в почвах (n10-6 г/г) концентрация его в золе растений составляет 510-7 г/г. При увеличении концентрации урана в почвах до n10-4/n10-3 г/г его содержание в золе растений увеличивается, но не пропорционально содержанию в почве (рис.3). Это связывают с существованием у растений физиологического барьера, препятствующего поглощению высоких количеств урана. Роль такого барьера играют корни и отчасти листья [1.14]. Для долгоживущих радионуклидов, таких как U238, могут проявляться участки II и III кривой (отклонение от линейной зависимости), т. е. могут быть достигнуты массовые концентрации радионуклидов в почве, при которых наблюдается эффект пороговости в усвоении радионуклидов