Поступление радионуклидов в растение через листья

Радиоактивные продукты деления, выпадающие из атмосферы на земную поверхность, могут поглощаться листьями сельскохозяйственных растений и накапливаться в них. Радионуклиды могут проникать в растение через поверхность листьев, перемещаться по всему растительному организму и накапливаться в хозяйственноценной части урожая. Выпадение радиоактивных аэрозолей на поверхность растений приводит к накоплению в их наземной массе всей совокупности радионуклидов, в то время как при корневом пути поступления радиоактивных веществ в растение почвенный поглощающий комплекс выступает в роли мощного сорбционного фактора, а корневая система растений является селективным барьером, исключающим поступление в надземную фитомассу биологически инертных элементов.

Размеры загрязнения поверхности надземных органов растения радионуклидами, выпадающими из атмосферы, сильно варьируют в зависимости от метеорологических и погодных условий. Кроме того, величина адсорбции радионуклидов зависит от времени выпадения нуклидов, поверхности листьев и ряда других факторов.

Интенсивность миграции этих радионуклидов по растению зависит от химических свойств радиоактивных продуктов. Наибольшей подвижностью отличается ¹³⁷Cs, он, попадая на листья, быстро перемещается внутри растения и может накапливаться в довольно больших количествах в зерне, клубнях картофеля, плодах огурцов и томатов. Содержание ⁹⁰Sr в растениях (при поступлении через листья) составляет сотые доли процента.

Накопление радионуклидов в урожае при их поступлении через листья различается в зависимости от биологических особенностей растения. Микроколичества ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs ведут себя так же, как и их химические аналоги Са и К. Известно, что К отличается большей подвижностью в растении, чем Са. Накопление в растениях радионуклидов при поступлении их через листья происходит в течение всего вегетационного периода. В процессе роста и развития растений повышается содержание нуклидов в урожае, максимум достигается в конце вегетации. Накопление радиоактивных продуктов деления в урожае в значительной мере определяется фазой развития растений, во время которой радионуклиды попадают на листья. При попадании нуклидов в растение на ранних сроках его развития происходит большее их накопление.

Большое влияние на передвижение радиоактивных продуктов по растению и накопление их в урожае оказывает возраст листьев, из которых в растения поступают нуклиды. Из молодых листьев они более интенсивно передвигаются по растению и больше их накапливается в ценной части урожая.

Для растений с закрытыми семенами (горох, кукуруза) роль механического загрязнения урожая радионуклидами независимо от срока их выпадения (в твёрдой фазе) на растения не имеет значения. Зерно гороха и кукурузы при выпадении ⁹⁰Sr на бобы и початок будет практически чистым. Клубни картофеля также могут оказаться чистыми при загрязнении ботвы картофеля 90Sr, так как он слабо передвигается внутрь растения при поступлении через листья. Однако выпадение аэрозольных частиц 90Sr из воздуха на поверхность растений для некоторых культур представляет опасность в плане загрязнения урожая.

Это, прежде всего, овощные культуры, у которых товарная часть продукции не защищена (огурцы, томаты, капуста). Большую опасность при выпадении из атмосферы представляет ¹³⁷Cs, который, кроме механического загрязнения урожая, может быстро проникать в ткань листа, и передвигаясь внутрь растения, в относительно больших количествах накапливаться в урожае. Довольно интенсивно передвигается по растению при попадании на его поверхность и ¹³¹I. Несмотря на сравнительно короткий период полураспада (8 дней), этот нуклид может проникать через корм животных в молоко, а через молоко и овощи – в организм человека. Уровень загрязнения растений радиоактивными нуклидами при прямом попадании на поверхность листьев, стеблей и репродуктивных органов определяется количеством свежих радиоактивных выпадений. Поступление же радиоактивных веществ из почвы через корни в растения зависит от общего количества кумулятивного осадка радионуклидов в почве. Поэтому по мере продолжения глобальных выпадений радиоактивных нуклидов их количество в почве повышается, и степень загрязнения урожая увеличивается из-за поглощения радионуклидов растениями через корни из почвы.

Радионуклиды могут поступать в растение в результате подъёма ветром или дождём с почвенного покрова самих радиоактивных частиц или загрязнённых частиц почвы. Это явление называется радиоактивным вторичным загрязнением растений. Такой путь поступления в растение радионуклида особенно значим для тех из них, которые прочно фиксируются почвой или мало накапливаются при корневом поглощении растениями. Первым этапом при вторичном загрязнении является подъём частиц с подстилающей почвы. Этот процесс оценивают с помощью коэффициента ветрового подъёма: отношение концентрации радионуклида в воздухе на высоте 1 м к плотности загрязнения поверхности почвы:

К = С (Бк/м3) /S (Бк/м²)

На подъём почвенных частиц влияет много факторов: скорость движения воздуха над поверхностью почвы, турбулентность, температура, давление, влажность и вязкость воздуха, шероховатость, структура, плотность и влажность почвы, содержание в ней органического вещества и т.п. Во время проведения сельскохозяйственных работ изменяется интенсивность ветрового подъёма почвенных частиц (вспашка, посев, боронование, культивация и т.п.). Помимо ветрового воздействия, поверхностное некорневое загрязнение растений почвенными частицами происходит также при забрызгивании нижних частей растения в процессе выпадения дождя. В ряде случаев подъём почвенных частиц с брызгами дождя даёт существенное радиоактивное загрязнение листьев.

Ливневый дождь может поднять до 225 т/га почвы (до 2,5 мг почвы на 1 г сырой массы растений). При этом до 90 % частиц почвы, поднимаемых каплями дождя, имеют размер <125 мкм. В большинстве случаев максимальная высота, на которую поднимаются частицы за счёт разбрызгивания дождём, не превышает 40 см. Разбрызгивание радиоактивных частиц с каплями дождя как источник загрязнения опасно для низкорослых видов растений (овощные культуры, пастбищные травы), тогда как для высоких растений роль этого пути загрязнения незначительна.