Накопление радионуклидов в биологических объектах

 

Бобовые (горох, фасоль, бобы, люпин и др. виды) и корнеплоды (картофель, секла, морковь) накапливают больше всего радионуклидов.

По степени накопления растениями из почвы радиоактивных элементов можно выстроить следующий ряд (в порядке убывания): Sr > I > Ba > Cs > Y > Pm > Zr > Nb > Pu.

При попадании радиоизотопов на листья они проникают вовнутрь в месте соприкосновения, а затем перемещаются вглубь растения. Рутений (Ru) и церий (Се) задерживаются в основном поблизости от места попадания. Стронций (⁹⁰Sr) и йод (I) уже через 90 часов обнаруживается во всех органах растений. Особенно высокой подвижностью обладает цезий (¹³⁷Cs). По степени накопления ⁹⁰Sr растения можно расположить в ряд по убывающей: люцерна; клевер; салат-латук; лук; капуста; морковь; кормовые травы; томаты; картофель; пшеница; кукуруза. По степени накопления ¹³⁷Cs: капуста; картофель; свекла; морковь; огурцы; томаты; овес. Очень много ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs накапливают из почвы укроп и петрушка. Гречиха пристрастна к ⁹⁰Sr, а чеснок к ²³⁸U. Меньше всего усваивают радиоактивные вещества злаковые растения: пшеница, рис, кукуруза, рожь, ячмень, овес и др. При переработке зерна в муку радиоактивность удаляется вместе с оболочками, которые поглощают ее сильнее, чем сердцевина.

Плоды черной и красной смородины, крыжовника, малины, вишни, сливы, яблони, груши, а также цитрусовые – меньше всего накапливают радионуклиды. Например, в Брянской области, уровень содержания радионуклидов на территории лесов с плотностью загрязнения от 15 до 40 Ки/км² в ягодах достигает нескольких десятков тысяч Бк/кг. В зоне с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Cs от 5 до 15 Ки/км² в лесах мощностью экспозиционной дозы γ-излучения составляет от 30 до 80 МкР/ч. В лесной подстилке радионуклидов содержится в несколько раз больше, чем в минеральном слое почвы (до 1500-38000 Бк/кг).

По степени убывания радионуклидами древесины выстраивается ряд, который открывает осина, затем следует береза, дуб, ольха, ель, сосна.

Маслята, моховик желто-бурый, польский гриб, говорушки – грибы, наиболее активно накапливающие радиоактивный ¹³⁷Cs. Большая часть радионуклидов накапливается в шляпке, ножка значительно чище. Лисички обыкновенные, белый гриб, подберезовик, подосиновик, опенок осенний, рядовка серая, шампиньон и сыроежка – грибы, меньше всего накапливающие радиоактивный ¹³⁷Cs.

Придонные и хищные рыбы: карп, линь, карась, сом, толстолобик, щука, окунь – больше всего накапливают радиоактивные вещества. В жареной или тушеной рыбе количество радионуклидов уменьшается в 1,5 раза.

¹³⁷Cs оседает во внутренних органах и мышцах, ⁹⁰Sr – в костях. Мясо молодых животных «чище» по ¹³⁷Cs, чем старых, а ⁹⁰Sr, наоборот, больше в костях молодых животных. Небольшая концентрация радионуклидов наблюдается в легких, почках и печени, а минимальная – в жирах и сале. ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs меньше в свинине, чем в говядине, баранине.

Яйца содержат радионуклиды практически только в скорлупе. При их варке часть изотопов переходит в белок. Творог содержит в 4-6 раз, сметана и сливки в 4-5 раз, масло в 50 раз, сыр в 10 раз, кислое молоко в 2-3 раза меньше радионуклидов, чем натуральные продукты.

По степени снижения чувствительности органы и ткани человека можно расположить так: костный мозг, лимфатическая система, половые железы, слизистая оболочка, кожа, легкие, пищеварительные железы, щитовидная железа, соединительная ткань, мышечная ткань, хрящевивая и костная ткань, нервная система. Морская рыба, кальмары, креветки, морская капуста, кефир, сметана, творог, сыр, мясо и яйца – уменьшают накопление ⁹⁰Sr в организме. Употребление в пищу продуктов, богатых калием (абрикосы, курага, изюм, свекла, орехи, вишня и шоколад) уменьшают содержание в организме радиоактивного цезия.

 

Основные термины и определения

Азотфиксаторы – микроорганизмы, способные фиксировать атмосферный азот, недоступный для других организмов (клубеньковые бактерии, сине-зеленые водоросли, азотобактер).

Биогеохимические циклы – циклические процессы обмена веществ между различными компонентами биосферы, обуслов­ленные жизнедеятельностью организмов.

Гумус – основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов, которая включает неспецифические органические соединения (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества, органические кислоты и т.п.) и специфические гумусовые соединения (гумин, фульвокислоты, гуминовые и гематомелановые кислоты).

Денитрификация – процесс, протекающий в анаэробных условиях и наличии органических веществ, при котором бактерии используют нитрат как окислитель нитрат; при этом NO₃^- восстанавливается до молекулярного азота (N₂).

Кислотность почв – свойство выделять в почвенный раствор в ходе обменных или гидролитических процессов ионы водорода или другие кислотные частицы.

Лихеноиндикация – разновидность метода биоиндикации, основанная на использовании лишайников в качестве тест-объектов для оценки состояния окружающей среды по комплексу показателей (частоты встречаемости, наличии индикаторных видов, проективного покрытия).

Миграция загрязняющего почву химического вещества – горизонтальное или вертикальное перемещение химического вещества, загрязняющего почву, и (или) из нее в другие объекты природной среды и обратно.

Микроэлементы – химические элементы, содержащиеся в ор­ганизмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процен­та и ниже), но играющие важную роль в определенных процессах жизнедеятельности (алюминий, железо, медь, цинк, марганец, ни­кель, йод, селен, бром, фтор, бор и др.).

Минеральное питание – извлечение корнями растений из почвы питательных веществ посредством поглощения ионов из почвенного раствора.

Нитрификация – это процесс окисления аммиака с помощью микроорганизмов в начале до нитрит (NO₂^–)-, а затем до нитрат (NO₃^–)-ионов.

Парниковый эффект – повышение температуры воздуха, обу­словленное прозрачностью атмосферы для основной части излуче­ния Солнца (в оптическом диапазоне) и поглощением атмосферой основной (инфракрасной) части теплового излучения поверхности планеты, нагретой Солнцем.

Плодородие почвы – способность почвы непрерывно удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде и обеспечивать их корневую систему достаточным количеством воздуха и тепла.

Почвенный поглощающий комплекс – совокупность высокодисперсных минеральных и органических веществ, придающих почвам и грунтам поглотительную способность, т.е. способность поглощать и удерживать в порах горизонтов, микроагрегатов и на поверхности отдельных высокодисперсных частиц газы, жидкости, ионы и частицы других коллоидов, а также диссоциировать с выделением ионов в окружающую среду.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – максималь­ная концентрация загрязняющего химического вещества в окру­жающей среде, которая при повседневном влиянии в течение дли­тельного времени не вызывает негативных воздействий на орга­низм человека или

Радиация – поток корпускулярной (α-, β-, γ-лучи, поток нейтронов) и (или) электромагнитной энергии.

Радиоактивность – процесс самопроизвольного распада атомных ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента с выделением элементарных частиц и электромагнитной энергии (γ-лучей), приводящей к превращению в изотопы других химических элементов.

Редуценты – гетеротрофные организмы (бактерии, грибы, некоторые беспозвоночные), которые используют в процессе жизнедеятельности мертвые органические вещества, разрушая их до минеральных веществ.

Сукцессия – последовательная смена экосистем, преемственно возникающих на определенном участке земной поверхности под влиянием процессов внутреннего развития биологических сооб­ществ, их взаимодействия с окружающей средой.

Сукцессионная серия – последовательный ряд сменяющих друг друга в сукцессии сообществ.

Тест-организмы – специально выбранные организмы для про­ведения токсикологических экспериментов в лабораторных усло­виях.

Транслокация загрязняющего почву химического вещества – переход загрязняющего почву химического вещества в растения.

Тяжелые металлы – металлы с плотностью, большей чем у железа (свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьма, оло­во, ртуть, висмут), обладающие высокой токсичностью и способ­ностью накапливаться в организмах.

Ультрафиолетовое излучение – оптическое излучение с дли­нами волн в вакууме от 10 до 400 нм.

Фоновое содержание химического вещества в почве, воде, воздухе – содержание химического вещества в почве, воде и воздухе, соответствующее их природному химическому составу.

Эвтрофикация – повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде соединений биогенных элементов (Р, С, N) под действием антропогенных или природ­ных факторов.

 

 

Библиографический список

1. Андруз Дж., Бримблекумб П. и др. Введение в химию окружающей среды.- М.: Мир, 1999. – 271 с.

2. Ахрамеев Л.М. Природа Брянщины: в вопросах и ответах. Учебно-справочное издание. – Брянск: Курсив, 2000. – 211 с.

3. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / Под ред. Т.В. Гусевой. – М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 192 с. – (Высшее образование).

4. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб. пособие / Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 314 с.

5. Кемп П., Армс К. Введение в биологию: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 671 с.

6. Муравьев А.Г., Каррыев Б.Б., Лядзбег А.Р. Оценка экологического состояния почвы. Практическое руководство. / Под ред. А.Г. Муравьева – СПб.: «Крисмас +», 2 изд., перераб. и доп., 2000. – 164 с.

7. Почвоведение / И.С. Кауричев, Н.П. Панов, Н.Н. Розов и др.; Под ред. И.С. Кауричева.– 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989.– 719 с.

8. Радиация. Дозы, эффекты, риск: Пер. с англ.. – М.: Мир, 1988. – 79 с., ил.

9. Сборник методических документов по охране водных ресурсов. / Под ред. В.Ю. Полякова – СПб, ООО «Фирма Интеграл», 2006. – 276 с.

10. Тарасова Н.П., Кузнецов В.А., Сметанников Ю.В., Малков А.В., Додонова А.А. Задачи и вопросы по химии окружающей среды. – М.: Мир, 2002. – 368 с., ил.

11. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. Пособие для студ. Высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – 288 с.

12. Хентов В.Я. Химия окружающей среды для технических вузов. – Ростов–на–Дону.: Феникс, 2005 г.

13. Шапиро И.А. Лишайники: удивительные организмы и индикаторы состояния окружающей среды. – СПб: Крисмас+, 2003. – 108 с.

 

 

Учебное издание

 

Латыпова Марина Марсовна

Тарасова Галина Ивановна

Порожнюк Людмила Алексеевна