Миграция урана-238 в системе почва-растение

Миграция урана-238 в системе почва-растение

Российский Университет Дружбы Народов

Экологический факультет

Направление: 511100 «Экология и природопользование»

Кафедра «Радиоэкология»

Султанова Екатерина Фаритовна

Квалификационная работа бакалавра

Миграция урана-238 в системе почва-растение

Научный руководитель: к. б. н. Г. А. Кулиева

Заведующий кафедрой: профессор, д. т. н. А. А. Касьяненко

Москва, 2006 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЕДНЕННЫЙ УРАН В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ (обзор литературы)

.1 Применение U238 в военных целях

.1.1 Пути поступления U238 в организм человека

1.2 Химические свойства U238

.3 Содержание U238 в почвах

.4 Поступление U238 из почв в сельскохозяйственные растения

.5 Мероприятия, ограничивающие накопление U238 в сельскохозяйственных культурах

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

.1 Подготовка почвы к закладке опыта

.2 Внесение U238 в почву

.3 Метод определения U238 в почве

.4 Методы определения U238 в растениях

.4.1 Плазменно-эмиссионный метод определения U238 в растениях

.4.2 Альфа-спектрометрический метод определения U238 в растениях

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

.1 Активность U238 в почве

.2 Переход U238 из почвы в растения ячменя

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В 1789 году немецким химиком М. Клапротом был открыт уран. Он является тяжелым естественным радионуклидом, принимающий участие в строении земной коры.

В природе уран находится в земной коре, реках, подземных водах в виде различных комплексов и минералов. Концентрация природного урана в почве составляет от 0,1 до 4,7 мг/кг почвы в зависимости от типа почв; концентрация урана в естественных водоемах колеблется от 1 до 100 мкг/л (Дричко, 1983). Однако эти цифры могут резко возрастать вследствие естественного или антропогенного загрязнения земной поверхности.

Загрязнение окружающей среды природным ураном обнаружено в районах выхода на поверхность подземных вод в местах залегания пород с высоким содержанием урана. Также на сегодняшний день известно несколько источников антропогенного загрязнения ураном:

·        добыча урана и образующийся урановый след;

·        атомная промышленность и ядерная энергетика;

·        сельское хозяйство (применение фосфорных удобрений);

·        использование радиоактивных снарядов в военных целях.

Загрязнение ураном окружающей среды приводит к повышенному содержанию этого элемента в грунтовых водах и верхних слоях почвы, что может привести к накоплению данного элемента растениями и миграции урана по трофическим цепям. Уран является долгоживущим радионуклидом, период его полураспада составляет 4,5·109 лет, таким образом, последствия уранового загрязнения могут оказаться крайне тяжелыми. В связи с этим необходимо проведение детального изучения поведения урана в окружающей среде и путей миграции урана по трофическим цепям, в первую очередь на отрезке почва-растение. Поэтому целью данной работы является изучение закономерности поведения U238 в системе почва-растения.

Задачи дипломной работы:

1.       изучить и проанализировать литературные данные по поведению обедненного урана в системе почва-растение;

2.       изучить методику определения U238 в зерновых культурах на примере растений ячменя.

.        изучить закономерности распределения U238 по органам растений;

.        провести сравнительный анализ 3-х годичных экспериментальных данных по накоплению U238 в растениях;

.        сравнить результаты измерений плазменно-эмиссионного и альфа-спектрометрического методов.

ГЛАВА 1. ОБЕДНЕННЫЙ УРАН В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

1.1     Применение U238 в военных целях

Обедненный уран в последнее время широко применяется в военных целях для производства бронебойных снарядов. Одной из основных причин этого является его высокая плотность, которая примерно в 1,5 раза превосходит плотность свинца. Благодаря высокой плотности снаряды с обедненным ураном способны разрушать железобетонные конструкции и военную технику. Кроме этого, обедненный уран - это дешевое сырье, т.к. является отходом производства. На сегодняшний день известно, что обедненный уран применяют кроме США, также Великобритания, Франция и Россия.

Впервые снаряды с обедненным ураном использовались в Ираке в ходе операции «Буря в пустыне» в 1991 году. Оружие, которое применялось, включало сердечники из урана диаметром 120, 105, 30, 25 и 20 мм (рис. 1).

Тогда на территорию Ирака было сброшено в общей сложности 320 тонн вещества. Позднее такие снаряды применялись американской армией на Балканах, в 1995 году - в Боснии и Герцеговине, в 1999 году - против Югославии, где было выпущено свыше 30 тысяч зарядов [16, 17]. В этой стране применялись снаряды с сердечниками диаметром 120, 100, 30 и 25 мм (рис. 1). Такие сердечники входили в состав авиаснарядов и крылатых ракет «Томагавк». Противотанковый урановый сердечник авиационного снаряда, используемый на самолетах А-10, диаметром 30 м содержит 275 г, танковый 120 мм снаряд ─ 3000 г, 105 мм снаряд М774 - 3364 г, а 105 мм снаряд М833 3668 г урана

При ударе такого сердечника о твердое препятствие он разогревается за счет трения до высокой температуры и самовоспламеняется, при этом до 70% его превращается в аэрозоль. Большинство частиц имеют размер менее 5 мкм в диаметре. В процессе взрыва некоторая часть урана окисляется, образуя оксиды U3O8, UO2 (см. приложение 1). Черная урановая пыль при таком взрыве покрывает военную технику и поверхность земли в радиусе до 100 м. Кроме этого, она разносится ветром на большие расстояния в зависимости от его скорости и направления, загрязняя окружающую среду Разнос урановой пыли ветром способствует радиоактивному загрязнению больших территорий. Особая опасность этого загрязнения заключается в том, что сам уран и большинство продуктов его распада являются альфа излучателями, а альфа-излучение при обследовании и оценке радиационной обстановки, как правило, не измеряется и не нормируется.

1.1.1. Пути поступления U238 в организм человека

Наиболее существенный вклад в поражение организма в результате воздействия урана вносят ингаляционный и оральный пути поступления.

Сразу после взрыва снаряда, когда урановая пыль находится в воздухе, уран попадает в организм с воздухом в процессе дыхания. Однако после осаждения урановой взвеси, все еще остается высокая вероятность попадания урана в организм человека через легкие. Этот риск существует для людей, работающих непосредственно с почвой, и детей, которые любят играть с землей.

После оседания урановой пыли основным путем поступления урана в организм становиться оральный, т. е. с водой и продуктами питания. При естественном содержании урана в почвах (1-4 мг/кг) поступление урана в организм человека с продуктами питания составляет 1-6 мг/сутки.

Уран, накапливаясь в организме, оказывает двойное негативное влияние: радиационное поражение тканей, приводящее к хронической лучевой болезни и токсическое, характерное для отравления тяжелыми металлами.

В ноябре 2000 г. в Косово была направлена комиссия UNEP, которая посетила 11 мест, где было применено оружие с обедненным ураном. Согласно ее исследованиям концентрация U238 в продуктах питаниях остается в пределах нормы и не вызывает риска для здоровья населения. Ссылку на литературные источники необходимо делать в строгой последовательности - по порядку(1,2,3, и т.д.).

Несколько лет назад в докладе американского армейского Института экологической политики говорилось: "Если обедненный уран проник в организм, он в принципе может привести к определенным медицинским последствиям. Обедненный уран представляет собой опасность и в химическом, и в радиоактивном плане. Персонал, находящийся внутри или рядом с машинами, пораженными боеприпасами с обедненным ураном, может подвергнуться серьезному облучению"

Многие врачи называют обедненный уран - канцерогеном. И этому есть косвенные подтверждения. По заявлению официального Багдада, использование американцами и британцами снарядов из обедненного урана при обстрелах и бомбардировке территорий Ирака привели к заражению территорий и к существенному росту уровня раковых заболеваний (с 4.183 в 1989 году до 6.427 в 1994 году). В последние годы выяснилось, что на особо сильно загрязненных ураном иракских территориях в районе иракского города Басры в 3-4 раза увеличилась частота преждевременных родов, спонтанных абортов, врожденных дефектов новорожденных. Такие же врожденные нарушения (отсутствие глаз, ушей, сращение пальцев и сосудов и т.д.) обнаружились более, чем у 60 процентов детей, родившихся в семьях американских ветеранов "Войны в Заливе".

Многие балканские миротворцы жаловались на хроническую утомляемость, расстройство зрения, головные боли, бессонницу, импотенцию, заболевания почек и печени, нервно-психические расстройства, потерю волос (см. приложение 2). По сообщению Министерства здравоохранения Боснии, в ее мусульманской части, где применялись урановые боеприпасы, уровень первичных раковых заболеваний увеличился на 51 процент (с 152 случаев на 100 000 жителей в 1999 году до 230 в 2000 году). В тоже время в сербской части Боснии (где не применялись урановые боеприпасы) заболеваемость раком сохраняется на прежнем уровне. По разным данным на начало 2001 года, от раковых заболеваний в Косово погибли около 400 мирных жителей.

Профессор наук по окружающей среде Университета Джексонвилля (США) Дуг Роке, занимаясь исследованием воздействия урана на организм человека, обнаружил, что уран, попадая в организм из воздуха, может вызвать лимфому, нервно-психические расстройства, кратковременные нарушения памяти, быть причиной врожденных уродств в следующих поколениях и нарушать иммунную систему организма.

С другой стороны, попадание большого числа снарядов глубоко в почву, может привести к заражению грунтовых вод и миграции урана по трофическим цепям [18]. В июле 2000 г. НАТО представила в ООН детальную карту Югославии с указанием 112 мест, где были применены боезаряды с обедненным ураном. Наибольшее количество урановых боезарядов было применено на территории Косово.

На территории Югославии в местах проникновения сердечников в земную поверхность было обнаружено повышенное содержание урана. Загрязненная площадь была небольшой ─ порядка 20х20 см. Концентрация обедненного урана достигала от 10 мг до 18 г урана-238/кг почвы (в незагрязненных почвах концентрация радионуклида составляет порядка 5 мг/кг почвы). По заключению UNEP повышенного содержания урана в растительности не установлено. Однако, согласно проведенным исследованиям югославских ученых распространения урана на территории Югославии в составе пищевых продуктов и в системах "почва-растения-мед", свидетельствуют о присутствии в данных системах урана

1.2     Химические свойства U238

Уран - (лат. Uranium), U, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, относится к семейству актиноидов <#"535533.files/image001.gif">

Участки I и II - недостаток и оптимальные концентрации элемента в питательной среде; III - токсические концентрации элемента в питательной среде.

Рис. 3. Типичная зависимость концентрации химических элементов в растениях от концентрации в питательной среде

Переход U238 в растительность варьирует в пределах 2-13 раз и определяется строением корневой системы [2.19]. Корни растений выделяют ионы водорода, органические и аминокислоты, хелаты и другие вещества, играющие высокую роль в усвоении и перемещении многих элементов. Глубина размещения корней различных видов растений также играет важную роль в перемещении и извлечении радиоактивных элементов из толщ почвы [10.174]. Как известно радионуклиды в основном накапливаются в верхнем десятисантиметровом слое, и поэтому растения с неглубокой разветвленной корневой системой гораздо интенсивнее поглощают эти элементы. Число придаточных корней увеличивается в ряду: корневищные бобовые<разнотравье<злаковые, ряд характеризующий переход U238 в луговые растения следующий: злаковые>разнотравье>бобовые[2.11].

В накоплении урана высшими растениями отчетливо проявляются видовые различия (табл. 2). Большое накопление радионуклида отмечается у многолетних древесных и кустарниковых растений. При этом по органам отдельных видов растений уран распределяется в зависимости от их возраста [1.210].

Таблица №2

Коэффициенты накопления U238 в сельскохозяйственных культурах, n·10-2

1.5     Мероприятия, ограничивающие накопление U238 в с/х культурах

На снижение накопления урана растениями влияет применение различных удобрений, способствующих закреплению данного элемента почвами. Существенное влияние оказывает внесение в почву органических удобрений, извести. Максимальный положительный эффект наблюдается при внесении навоза.

Также благотворное влияние оказывает внесение минеральных и органических удобрений.

Снижение концентрации радионуклидов в урожае при внесении удобрений может быть обусловлено рядом причин: увеличением биомассы и тем самым «разбавлением» радионуклидов; повышением концентрации в почве обменных катионов, усилением антагонизма между ионами радионуклидов и ионами вносимых солей при корневом усвоении; изменением доступности для корневых систем радионуклидов вследствие перевода их в труднодоступные соединения и обменной фиксации в результате реакции радионуклидов с вносимым удобрением [21.198].

В большинстве случаев радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий, выпавшие на поверхность почвенно-растительного покрова, радионуклиды первоначально сосредотачиваются в самом верхнем слое почв. Пахота почв приводит к перераспределению радиоактивных веществ в корнеобитаемом слое почвы (как правило, 0 - 25 см).

Достаточно эффективным средством снижения перехода U238 из почвы в растения может быть правильный подбор сельскохозяйственных растений. Способность сельскохозяйственных растений (в пределах, как отдельных семейств, так и родов, видов и сортов) накапливать радионуклиды в разных концентрациях может быть использована при организации растениеводства с целью получения продукции с минимальным содержанием радиоактивных веществ [21.212].

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Методика проведения исследований

.1 Подготовка почвы к закладке опыта

На протяжении трех лет ведутся совместные исследования РУДН и ВНИИСХРАЭ по изучению перехода U238 из почвы в растения. Первый вегетационный эксперимент был заложен в апреле 2003 г. Культура ─ ячмень, сорт «Эльф-Суперэлита». Почва дерново-подзолистая легкосуглинистая, рН 6.0 закладывалась в 5-ти килограммовые сосуды. Агрохимическая характеристика почвы представлены в таблице 3.

Таблица №3

Агрохимическая характеристика дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы

2.2 Внесение U238 в почву

В качестве фона в почву вносили N60P60K60. В почву добавляли соединение нитрата уранила UO2(NO3)2·6H2O. Концентрация вносимого урана составляла 0, 50, 100 и 150 мг на кг почвы. Гомогенность радионуклида и питательных веществ достигается тщательным перемешиванием всех компонентов вручную.

Содержание азота в соединении нитрата уранила не оказывает влияния на общую концентрацию азота в опыте. С UO2(NO3)2·6H2O в почву дополнительно вносится 0,8 % азота.

В сосуды с внесенным в почву ураном посеяли по 21 зерну. Повторность опыта 4-х кратная. Глубина заделки семян ─ 1,5-2 см.

Опыт был повторен в тех же сосудах в 2004, 2005 годах. В почву вновь вносили питательные вещества и тщательно все перемешивали.

2.4 Метод определения U238 в почвах

Содержание урана в почве определялось гамма-спектрометрическим методом, сущность которого состоит в регистрации гамма-квантов, испускаемых ядрами радионуклида, гамма-спектрометром.

Измерения выполнялись согласно «Методике измерений удельной активности радионуклидов в объемных образцах на гамма-спектрометре ACCUSPEC» с использованием многоканального анализатора «InSpector-2000» фирмы «Canberra» (рис.4,5).

Рис. 4 Гамма-спектрометр ACCUSPEC

Рис.5 Схема гамма-спектрометра

1.       Свинцовый экран - защита. Обеспечивает повышение чувствительности спектрометра за счет снижения уровня внешнего гамма-фона, регистрируемого в блоке детектирования (внешняя сторона «домика» выполнена из свинца с толщиной стенки 100 мм, а внутренняя часть ─ из листового свинца и листового кадмия);

2.       полупроводниковый детектор коаксиального типа из особо чистого германия фирмы «Canberra». Диапазон регистрируемых энергий детектора от 50 кэВ до 10 МэВ. Эффективность регистрации ─ 35 %. Разрешение по линии 60Со (1.33 МэВ) ─ 1.8 кэВ;

.        предусилитель спектрометрический;

.        спектрометрическое устройство;

.        многоканальный анализатор «InSpector-2000» (рис. 6).

.        компьютер Pentium-II с системой Windows-98 и программным обеспечением для гамма-спектрометрии «Genie-2000» фирмы «Canberra»;

.        принтер;

.        измеряемая проба в сосуде необходимой геометрии (сосуд типа «Дента»).

Рис.6. Многоканальный анализатор «InSpector-2000»

Гамма-кванты, испускаемые в процессе распада урановых ядер частично (комптоновское рассеяние) или полностью (фотопоглощение), попадая в детектор, теряют свою энергию в веществе детектора. Потерянная энергия испускается затем в виде квантов света, которые с помощью фотоэлектронного умножителя превращаются в электрические импульсы. Амплитуда импульсов пропорциональна поглощенной энергии гамма-квантов. Расчет содержания U238 гамма-спектрометрическим методом проводим по радионуклиду Th234. В цепочке распада он находится в состоянии равновесия с U238. Для расчета используем энергетические линии 63,4 Кэв (выход гамма-квантов 3,8%) и 92 Кэв (суммарный выход гамма квантов 5,4%).

На экране анализатора возникает гамма-спектр, в котором наряду с комптоновским распределением импульсов присутствуют фотопики, соответствующие полной потере энергии гамма-квантов в кристалле детектора. Площадь фотопика пропорциональна активности радионуклида, а его местоположение (после калибровки установки по энергии) соответствует энергии гамма-квантов, испущенных радионуклидом. Эти данные используются для определения активности урана.

Энергетическая калибровка спектрометра проводится с целью установления связи между энергией гамма-квантов и положением пиков полного поглощения в экспериментальном спектре.

Перед непосредственным измерением активности пробы почвы, измерялась активность объемного эталонного образца для градуировки спектрометра по энергии, энергетическому разрешению и эффективности регистрации.

2.6 Методы определения урана в растительности

.6.1 Плазменно-эмиссионный метод определения U238 в растениях

Содержание урана в соломе и зерне определялось двумя методами: плазменно-эмиссионным и альфа-спектрометрическим.

В первом случае измерения проводились на ICP-AES-спектрометре аксиального типа LIBERTY AX фирмы «Varian» (рис.7, 8). В состав используемого оборудования входит монохроматор (0,75 м) Черни-Турнера. Максимальное оптическое разрешение (нм, теоретическое и практическое) на 2-м порядке дифракции (175-470 нм): теоретическое ─ 0,007; практическое ─ 0,009.

Рис. 7. ICP-AES-спектрометр аксиального типа LIBERTY AX фирмы «Varian»

Рис. 8. Камера распыления

Условия проведения анализа (определяемый элемент ─ U):

Рассматриваемый метод обладает довольно высокой чувствительностью определения некоторых элементов. Основные преимущества плазменно-эмиссионных методов состоят в высокой производительности и простоте выполнения анализа [25]. Плазменные источники света обладают высокой стабильностью горения, в них можно равномерно вводить исследуемый раствор и обеспечить постоянство состава газового облака. Эти обстоятельства позволяют выполнять анализ в широких пределах концентраций по абсолютной интенсивности аналитической линии, что значительно упрощает технику анализа [25].

Плазменно-эмиссионный метод предполагает введение пробы в источник только в жидком состоянии. Поэтому анализу растений предшествует химическая и физическая подготовка проб, которая заключается в переведении пробы в раствор или извлечении из нее тех или иных соединений определяемых элементов [25].

2.6.2 Альфа-спектрометрический метод определения U238 в растениях

Измерения проводились на установке для измерений спектров альфа-излучающих радионуклидов (рис. 9), которая предназначена для измерения спектров радионуклидов, излучающих альфа-частицы (234U, 235U, 238U, 238-242Pu, 241Am).

Установка 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.

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, в целом, показатели переноса урана-238 из почвы в растения остаются достаточно низкими. Для зерна также отмечается снижение данного показателя примерно в 4 раза на третий год опытов по сравнению с первым.

обедненный уран растение почва

Таблица № 4

Коэффициенты накопления урана-238 в соломе, Кн·10-2

Рис. 15. Коэффициенты накопления урана-238 в зерне Кн·10-2 (2003-2005гг)

3.4.   
Сравнительный анализ плазменно-эмиссионного и альфа-спектрометрического методов

Обычно для измерения концентрации урана-238 в растениях используют альфа-спектрометрический метод. Однако масса навесок данного опыта была в 5 - 20 раз меньше необходимой для достоверного измерения активности радионуклида альфа-спектрометрическим методом. Анализ методом ICP-спектрометрии требует незначительного количества образца, что позволяет концентрировать исходный раствор до концентрации урана, достоверно определяемой на плазменно-эмиссионном спектрометре.

Альфа-спектрометрический метод характеризуется более низкой чувствительностью, по сравнению с ICP-спектрометрией. По этой причине, а также в связи с незначительным переходом урана-238 из почвы в растения, альфа-спектрометрическим методом удалось получить результаты только для образцов с наибольшей концентрацией урана-238, т. е. для соломы (рис.16). Полученные результаты соответствовали данным ICP-спектрометрии.

В связи с этим в 2005 году анализ проб проводился только плазменно-эмиссионным методом.

Основываясь на полученных результатах, можно сделать вывод, что плазменный-эмиссионный метод является более чувствительным и требует меньшей массы образца для достоверного определения концентрации радионуклида, по сравнению с альфа-спектрометрическим методом. Это позволяет применять метод ICP-спектрометрии для определения небольших концентраций.

Рис. 16. Содержание урана-238 в соломе. Данные, полученные альфа-спектрометрическим методом

Таким образом, в результате проведенного анализа, выявлена зависимость между содержанием радионуклида в почве и накоплением его растениями, что доказывают сравнительные результаты измерений, полученные двумя методами.

ВЫВОДЫ

1.       Уран-238 относится к элементам с «барьерным» типом поглощения корневыми системами растений. Вынос радионуклида в надземную часть растений в условиях вегетационного опыта был крайне незначительным и составил менее 0,06 % от его количества в почве, что объясняется низким переходом урана-238 из почвы в растения.

2.       Концентрация урана-238 в хозяйственно-ценной части урожая была наибольшей в первый год вегетационных опытов, в последующие годы интенсивность поглощения урана-238 растениями сокращается. Указать содержание в цифрах

3.       Накопление урана-238 растениями идет пропорционально увеличению концентрации этого элемента в субстрате. Более активно уран-238 поглощается вегетационной массой по сравнению с репродуктивными органами.(напиши во сколько раз) При этом степень перехода урана-238 в хозяйственно-ценную часть урожая колеблется от 7до 20 %.

.        Плазменный-эмиссионный метод является более чувствительным и требует меньшей массы образца для достоверного определения концентрации радионуклида, по сравнению с альфа-спектрометрическим методом.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

Приложение 2

Сосуды с растениями ячменя в период полной спелости

83 ─ контрольный вариант;

─ концентрация урана в почве 50 мг/кг;

─ концентрация урана в почве 100 мг/кг;

─ концентрация урана в почве 150 мг/кг

Приложение 4

Сосуды с растениями ячменя в теплице

Литература

1.       Н.А. Титаева А. И. Таскаев Миграция тяжелых естественных радионуклидов в условиях гумидной зоны, изд. «Наука», Ленинград, 1983 1

.        Иванов Ю. А. Закономерности миграции 238U и 232 Th в луговых фитоценозах Автореферат дис на соиск уч степ канд биол наук Обнинск 1986 стр. 21 2

.        Ищенко Г. С. Закономерности миграции урана-238 в системе почва-растение в условиях Средней Азии, автореферат Обнинск - 1988 стр. 20 3

.        Гулалиев Тельман Джаннатали оглы Закономерности распределения и миграции естественных и искусственных радионуклидов в системе почва-растение в условиях Азербайджана. Обнинск - 1991 автореферат 4

.        А. Д. Белов учебник радиобиологии Москва, Колос, 1999г стр. 382 5

.        А. А. Искра, В. Г. Бахуров Естественные радионуклиды в биосфере 1981 Москва, Энергоиздат стр. 124 6

.        А. Б. Ахундова Содержание урана в почвах, растениях и водах бассейна р. Виляжчай Ленкоранской зоны Азербайджана ССР автореферат изд. ЭЛМ Баку 1970г. 7

.        А. А. Булгаков, О. В. Шкута Моделирование перехода радиоцезия из почвы в растения 2004 г. НПО «Тайфун», Обнинск т. 44 №З Радиационная биология радиоэкология, с. 351-360 8

.        Б. С. Пристер, Г. Бизольд, Ж. Девиль-Ковемен. Способ комплексной оценки свойств почвы для прогнозирования накопления радионуклидов растениями Москва изд. «Наука», т. 43 № 6, Радиационная биология, радиоэкология, стр. 689 - 696 2003 г. 9

.        Трансурановые элементы в окружающей среде (под ред. У. С. Хэнсона), Москав, энергоиздат, 1985г. стр. 343 10

11.     Трифонов Д.Н. Страницы биографии урана. /К 200-летию открытия химического элемента №92/. - ВИЕТ. 1989. №2. С.73-85. www.medpeterburg.ru/news <http://www.medpeterburg.ru/news> 2005 11

.        korchmastory.newmail.ru/htm/tech/r1.doc (73 КБ) · 09.03.2006 13

.        bizinfo.otrok.ru/chem/elem.php 14.

.        news.bbc.co.uk/hi/russian/ sci/tech/newsid Тарик Кафала, Би-би-си Среда, 10 января 200115

15.     Крышкин Е. Американские войска в Ираке применяют боеприпасы с обедненным ураном www.vor.ru/Iraq/Exclusives/excl_next272_1251. 16

16.     Применение боезарядов с "обедненным" ураном приведет к экологической катастрофе в Ираке www. newsru.com 2003г среда17

.        МИНИСТЕРСТВО ИНОСТРАННЫХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ ИНФОРМАЦИИ И ПЕЧАТИ
ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ

.        6 марта 2001 г. СООБЩЕНИЯ МИНИСТЕРСТВА ИНОСТРАННЫХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В связи с обнародованием Специальной группой Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) доклада
«Обеднённый уран в Косово: оценка состояния окружающей среды после конфликта»

19.     www.medpeterburg.ru/news/Out.aspx?Item=14482 (6 КБ) Uranijum u zivotnoj sredini. Duric Gordana D., Popovic Dragana Lj. Hem. ind. 2000. 54, № 2, с. 50-52. Библ. Серб.; рез. англ. YU. ISSN 0367-598X

20.     Д. А. Алиев, М. А. Абдуллаев Исскуственные и естественные радионуклиды в почвенно-растительном покрове Азейрбаджана журнал «Аграрная наука» 1996 г. тип. Россельхозакадемия стр. 149

.        Под редакцией Р. М. Алексахина и Н. А. Корнеева Сельскохозяйственная радиоэкология Москва Экология 1991г. стр. 396

.        А.А. Касьяненко, Г. А. Кулиева Экологические последствия применения обедненного урана в боезарядах Вестник, РУДН, №6, 2002 г., серия экология и безопасность жизнедеятельности, стр. 90 - 99.

.        Н. А. Титаева Ядерная геохимия изд. Московского Университета, 1992 г., стр. 272

24.     Depleted uranium in Kosovo. Post-conflict environmental assessment. UNEP. 2001. ─ 184 стp.

.        Агрохимические методы исследования почв. - М.: Издательство «Наука», 1975г. -655 стр.

.        Почвоведение. - М. ВО: Издательство «Агропромиздат», 1989, 719 стр.

.        Анненков Б. Н., Юдинцева Е.В. Основы сельско-хозяйственной радиологии. - М.: Издательство Агропромиздат, 1991. - 287стр.

.        Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. - М.: Издательство «Колос», 2002, 584с.