Миграция урана-238 в системе почва-растение
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
°новка для измерения альфа-излучающих спектров состоит из дезактивированного детектора с поверхностным запирающим слоем, установленным в вакуумной камере, интегрированного предватирельного усилителя, линейного усилителя и блока питания. Выход для сигналов линейного усилителя соединен с многоканальным анализатором амплитуд сигналов. Для получения и поддержания в измерительной камере вакуума служит вакуумный насос, который способен поддерживать в камере вакуум от 13,3 до 133 Па.
Рис. 9. Установка для измерения альфа-излучающих спектров
Альфа-частицы, взаимодействуя с веществом детектора, частично или полностью теряют свою энергию. Детектор и интегральный предусилитель выдают электрические импульсы с амплитудой пропорциональной потерянной в детекторе энергии. Для удовлетворения технических условий входа многоканального анализатора, амплитуды электрических импульсов усиливаются с помощью линейного усилителя.
При работе многоканального анализатора в режиме накопления, он измеряет амплитуду каждого импульса, пришедшего от усилителя, в результате чего за время измерения в памяти анализатора в разных каналах накапливаются импульсы с различными амплитудами и на экране монитора отображается спектр амплитуд этих импульсов с пиками соответствующих полной потере энергий альфа-частиц в веществе детектора. Количество импульсов в таком пике спектра пропорционально активности радионуклида, а его положение соответствует энергии альфа-частиц, испущенных радионуклидом.
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Активность U238 в почве
Для изучения поведения урана-238 в системе почва-растение в 2003 г был заложен эксперимент. В 16 сосудах было выращено по 21 растению ячменя. Для эксперимента в контрольном варианте использовалась дерново-подзолистая почва с добавлением стандартного набора удобрений NPK. В остальные сосуды в почву добавляли соединение нитрата уранила UO2(NO3)2 __ это растворимая форма урана. Уран в виде данного соединения усваивается растениями. Концентрация урана составляла: 0, 50, 100 и 150 мг на кг почвы. Повторные эксперименты были поставлены через год и два года в тех же сосудах и с той же сельскохозяйственной культурой __ ячменем.
После сбора урожая в 2003, в 2004 и 2005 годах был проведен спектрометрический анализ почвы для определения содержания урана. Результаты трехгодичных исследований представлены в виде диаграммы (рис.8). Доза урана в почве составила от 16 до 1073 Бк/кг почвы в 2003 г; 19-1042 Бк/кг почвы __ в 2004 г, от 14 до 1076 Бк/кг почвы в 2005г. За три года исследований активность урана-238 в почве практически не изменилась.
Рис. 8. Содержание урана-238 в почве 2003-2005гг.
3.2 Влияние урана-238 на урожайность ячменя
Согласно полученным данным, что при концентрации урана-238 от 0 до 100 мг/кг почвы биометрические параметры растений сильно не различались, однако при увеличении концентрации урана-238 в почве до 150 мг/кг отмечается заметное угнетение роста растения (рис. 9, 10). Необходимо отметить, что имеющиеся в литературе сведения относительно действия урана на рост растений противоречивы. Наряду с указаниями на ингибирующее действие, имеются данные и о стимуляции роста под действием невысоких концентраций этого радионуклида.
Влияние урана-238 на урожайность растений ячменя - неоднозначны. Данные за 2003 и 2005 гг. демонстрируют незначительную тенденцию к увеличению массы зерна с ростом концентрации радионуклида в почве, в 2004 году, наоборот, отмечалось уменьшение массы зерна с ростом концентрации урана-238 (рис. 11).
Рис. 9. Растения ячменя. Выход в трубку
Слева - концентрация урана-238 в почве - 150 мг/кг; справа - концентрация урана-238 в почве - фоновая.
Рис.10. Динамика роста стеблей ячменя
Рис. 11. Масса 1000 зерен 2003-2005гг.
3.3 Переход урана-238 из почвы в растения
В первый год эксперимента уран поглощался более интенсивно растениями, на втором и третьем годах опытов, концентрация урана в зерне снижается (рис.12, 13, 14).
Накопление урана-238 растениями идет пропорционально увеличению концентрации этого элемента в субстрате. Более активно уран-238 поглощается вегетационной массой по сравнению с репродуктивными органами. При этом степень перехода урана-238 в хозяйственно-ценную часть урожая колеблется от 7 до 20 %.
При увеличении концентрации урана-238 в почве до 150 мг/кг отмечается резкое увеличение концентрации этого радионуклида в вегетационной массе.
Согласно мнению некоторых авторов, перенос ионов внутрь клеток может осуществляться с помощью переносчиков различного типа. Установлено наличие двух систем переноса ионов. Первая система имеет более высокую избирательную способность; она, как правило, функционирует в естественных условиях при низкой концентрации ионов. Повышение концентрации ионов во внешнем растворе вызывает быстрое насыщение первой системы; дополнительно к ней вступает в действие вторая, менее селективная система [28]. Однако также это может быть связано с токсическим действием урана-238 на корневую систему растения.
Рис.12. Содержание урана в соломе и зерне, мг/кг (2003г)
Рис. 13. Содержание урана-238 в соломе и зерне, мг/кг (2004г.)
Рис. 14. Содержание урана-238 в соломе, зерне, мг/кг (2005г)
Согласно формуле
Были рассчитаны коэффициенты накопления для зерна (рис. 15) и соломы (табл. 4). При увеличении концентрации урана-238 в почве отмечается рост коэффициента накопления. Однако, ?/p>