Радионуклидов в аграрных экосистемах.

Миграционная способность радионуклидов в почве определяются их физико-химическим состоянием, которое зависит от исходного состояния радионуклидов в выпадениях и его изменения в результате протекающих при взаимодействии с почвой физико-химических процессов трансформации.

Радионуклид в почве может находиться в почвенном растворе и в составе твердой фазы. В растворе он присутствует в виде катиона и входит в состав комплексных соединений с органическими и неорганическими лигандами и коллоидными частицами. В твердой фазе радионуклид может присутствовать в обменно-сорбированном состоянии, то есть находиться в динамическом равновесии с раствором в жидкой фазе; входить в состав нерастворимого соединения или выпавших нерастворимых топливных частиц или быть необратимо сорбированным.

Метод последовательной экстракции, являющийся модифицированным методом Ф.И. Павлоцкой, наиболее часто используется для изучения форм нахождения радионуклида в почве. Выделяют следующие формы нахождения радионуклида: водорастворимую (обработка дистиллированной водой); обменную, вытесняемую 1 М раствором ацетата аммония; подвижную (1 М НС1) и кислоторастворимую (3 М или 6 М НС1).

Доля радионуклида определяется по отношению к исходной активности почвы. Прочнофиксированную часть радионуклидов определяют по разности между исходной активностью почвы и суммой водорастворимой, подвижной и кислоторастворимой форм.

Содержание различных форм нахождения радионуклида в почвах зависит в значительной степени от свойств почв: сорбционной емкости, минералогического состава, рН почвенного раствора, содержания органического вещества. Наибольшую значимость, с точки зрения подвижности и биологической доступности радионуклида, имеют водорастворимая и обменная формы.

Коэффициент распределения радионуклидов между твердой и жидкой фазами почв (К_р)используют для описания миграционной способности радионуклида в почве. Он рассчитывается как отношение равновесной суммарной концентрации радионуклида в твердой фазе к его равновесной концентрации в почвенном растворе:

К_р – коэффициент распределения, л/кг;

А_n – количество радионуклида в почвенном растворе, Бк;

А_р – разница между количеством радионуклида в образце почвы и выделенном объеме почвенного раствора, Бк;

V_p – объем почвенного раствора, л;

m_n – масса образца почвы в воздушно сухом состоянии, кг.

К_р отличается широкой вариабельностью и зависит от свойств почв.

Показатели селективной сорбции используются при оценке биологической подвижности радионуклидов в почвах. К ним относятся емкость селективных сорбционных мест, расположенных в краевых клиновидных областях межпакетного пространства кристаллической решетки глинистого минерала типа 2 : 1 (Frayed edge sites, FES) и потенциал селективной сорбции (Radionuclides Interception Potential, RIP).

Метод количественного определения FES основан на изучении изотермы сорбции радионуклида при блокировке (маскировке) поверхностных сорбционных центров RES (Regula exchange sites). Для маскировки RES используется раствор К-Са PAR 0,05 : Са = 100 тМ. Величину PAR (Potassium Adsorption Ratio) рассчитывают по результатам определения концентрации катионов в почвенном растворе. RIP определяется как произведение емкости FES и коэффициента селективности Cs/K (или Cs/NtLt) (для ¹³⁷Cs).

Данные показатели характеризуют специфические свойства почв, определяющие величину и степень сорбции ими радионуклидов.

Параметры накопления радионуклидов в растениях являются интегральными характеристиками их подвижности в агроэкосистемах. Для оценки перехода радионуклидов из почвы в растения используют:

- коэффициент накопления (КН):

- коэффициент перехода (или коэффициент пропорциональности (КП) – отношение концентрации радионуклидов в растениях к плотности загрязнения почвы на единицу площади:

Основные параметры перехода радионуклидов по животноводческим цепочкам: КП радионуклидов из рациона в организм животных и затем в продукцию; коэффициенты всасывания; кратность накопления радионуклидов различными органами животных; периоды полувыведения радионуклидов из органов и организма в целом.

Вариабельность коэффициентов перехода радионуклидов из рациона в организм животных и продукцию определяется следующими факторами: возраст животных, тип рациона и его состав, продуктивность животных, технологии их содержания.