Радионуклиды в растениях долины Средней Катуни

11. Трифонова, И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. - Л: Наука, 1990.

12. SCOR-UNESCO Working Group №17.Determination of photosynthetic pigments in sea water // Monogfaphs on oceanographic methodology. - Paris: UNESCO, 1966.

13. Оуэнс, М. Биогенные элементы, их источники и роль в речных системах // Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям // Труды Советско-Американского семинара, Валдай, СССР, 12-14 июля 1976 г. - Л.: Гидрометеоиздат, 1 977.

14. Чайковская, Т.С. Фитопланктон водотоков и водохранилищ района КАТЭКа / Т.С.Чайковская, В.В. Кириллов // Современное состояние биоценозов зоны КАТЭКа. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

15. Чайковская, Т.С. Сравнение видового состава и обилия фитопланктона водотоков и водоемов бассейна р. Чулым с применением мер включения / Т.С.Чайковская, В.В. Кириллов // Вопросы гидрометеорологии Восточной Сибири: Тр. ЗапСибРНИГМИ. - М: Гидрометеоиздат, 1991. - Вып. 5.

16. OECD. Eutrophication of waters. Monitoring, assessment and control. - Paris, 1982.

17. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. - М.: Мин. экологии и прир. Ресурсов РФ, 1992.

18. Ahlgren, G. Limnological studies of lake Norrviken, an eutrophicated Swedish lake. II. Phytoplankton and its productivity // Schweiz. J. Hydrobiol. - 1970. - V. 32. - № 2.

19. Nicholls, K.H. An evaluation of phosphorus-chlorophyll-phytoplankton relationship for lakes / K.H. Nicholls, PJ. Dillon // Intern. Rev. ges. Hydobiol. - 1978. - Bd. 63. - H.2.

20. Курейшевич, А.В. Пигменты фитопланктона и факторы, влияющие на их содержание в водоеме (на примере днепровских водохранилищ): автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Киев, 1983.

Статья поступила в редакцию 14.07.10

УДК 631.4

С.С. Мешкинова, инженер ИВЭП СО РАН г. Барнаул, E-mail: puzanov@iwep.ru

РАДИОНУКЛИДЫ В РАСТЕНИЯХ ДОЛИНЫ СРЕДНЕЙ КАТУНИ

Исследована удельная активность естественных радионуклидов и цезия-137 в доминантных видах растений долины Средней Катуни. Выявлено, что концентрации изученных радионуклидов в растениях долины находятся в пределах фоновых значений и не превышают предельно допустимые величины.

Ключевые слова: радионуклид, растения, удельная активность, коэффициент накопления.

Растения выполняют большую роль в биогеохимических процессах трансформации вещества в биосфере. Поглощая химические элементы и радионуклиды из почвы, почвообразующих пород, грунтовых вод и атмосферы, они перемещают их из одних компонентов ландшафта в другие, при этом изменяя скорость их круговорота в природе. В связи с предполагаемым гидроэнергетическим освоением Катуни изучение радионуклидов флоры данной территории является актуальной эколого-биогеохимичес-кой задачей.

Объекты исследования - доминантные виды растений долины Средней Катуни. Естественные радиоактивные элементы и 137Cs в растениях определяли гамма-спектрометрическим методом в Институте геологии и минералогии СО РАН.

Находящиеся с почве радионуклиды переходят в растения и включаются в биологический круговорот. В живом веществе обнаруживается некоторая аккумуляция этих веществ: калия, частично радия и крайне слабо урана [1]. Интенсивность поглощения растениями отдельных изотопов из радиоактивных семейств подчиняется общей тенденции. Она проявляется в том, что усвояемость их уменьшается в следующем порядке: 22^а>22^а>227та>228та>230та>232та>234и>238и [2]. Для изотопов урана, тория и радия основным путем поступления в растительные организмы является корневой. По возрастанию средних уровней радиоактивности классы растений можно расположить в таком порядке: покрытосеменные, голосеменные, папоротникообразные, мохообразные, лишайники. Причина слабого накопления растением веществ, не являющихся аналогами элементов минерального питания, заключается в том, что радионуклиды в почвах представлены крайне малыми количествами. В этом случае преобладающее значение приобретают адсорбционные явления, когда транспорт в клетки этих веществ происходит в форме микропримесей. По сравнению с высшими растениями представители мхов и лишайников накапливают 232й и 238и в больших количествах. Лишайники по накоплению ЕРЭ (естественных радиоактивных элементов) можно отнести к видам-индикаторам радиоактивного загрязнения территории [3; 4].

Большинство надземных частей растений накапливают уран по фонобарьерному типу, при котором значительное увеличение концентрации изучаемого элемента в питающей среде не сопровождается статистически достоверным увеличением его содержания в растениях [5]. Среднее содержание урана в надземной растительности, по литературным данным, в среднем составляет 38 мкг/кг (0,47 Бк/кг) и варьирует в интервале от 5 до 69 мкг/кг (от 0,63 до 0,87 Бк/кг) [6].

В растениях долины Средней Катуни удельная активность 238U колеблется от 7 до 115 Бк/кг и в среднем равна 29,9±8,5 Бк/кг (табл. 1). Наибольшие концентрации обнаружили в Limonium flexuosum L. - 115 Бк/кг, Artemisia frígida Willd - 90 Бк/ кг, при коэффициентах накопления 2,1 и 2,2, соответственно. Наименьшая концентрация наблюдается у Kochia densiflora (сем. Chenopodiaceae).

Исходя из поведения U, Th и других радионуклидов был сделан вывод, что растения легко поглощают растворимые соединения Th. Для древесной растительности Сибири А.Л. Ковалевский установил, что фоновое содержание элемента для всех видов лиственных и хвойных растений <10 при максимальном 500 мг/кг (зола). По данным Иванова В.В. [7], Н. Боуэн дает широкий интервал в оценках содержания тория в наземной растительности: от <8 до >1300 мкг/кг сухого вещества. В древесине, листьях и хвое содержание 232Th достигает 5 мкг/г (2*102 Бк/г). К. Ранкама и Т. Сахама отмечали, что Th стимулирует рост некоторых растений.

По данным Н.А. Титаевой и А.И. Таскаева [2; 8], накопление Th растениями незначительно, но оно выше, чем для 238U. Для этих радионуклидов установлены "пороговый эффект", видовые и географические различия в накоплении (пороговая концентрация 232Th в почве принята n*10-3 - n*10-2 г/г). Подсчитаны коэффициенты биологического поглощения (КБП) Th для разных регионов. Высокими они оказались для всех районов, где наличие Th в породах связано с терригенными минералами и минимально с водной миграцией (горная тундра - 0,5; горная

тайга - 0,3; лесостепь - 0,46). По данным В.А. Алексеенко [9], коэффициент биологического поглощения тория равен 0,04. Вместе с тем, кларк его в биосфере относительно высок: 7,6 мг/кг, 7,6*10-4% (30,93 Бк/кг).

В исследованных нами растениях накопление радиоактивно-

го тория незначительное: 8,9±3,1 Бк/кг, что в 3 раза ниже концентрации 238U при вариации от 3 до 40 Бк/кг (табл. 1). Наиболее высокие коэффициенты накопления радионуклида определены в Artemisia frígida Willd из семейства Asteraceae - 1,1, Astragalus alpinus L. и Thymus altaicus Klokov et Shost.

Таблица 1

Естественные радионуклиды и цезий-137 в растениях долины Средней Катуни

Растение U-238 Th-232 K-40 Cs-137

Бк/кг Кн Бк/кг Кн Бк/кг Кн Бк/кг Кн

Ковыль родственный (Stipa consanguinea Trin. et Rupr.) 59 1,4 - 0 486 0,7 - 0

Астрагал альпийский (Astragalus alpinus L.) 11 0,3 24 0,9 340 0,5 - 0

Полынь холодная (Artemisia frigida Willd.) 90 2,2 - 0 662 0,8 5 0,03

Кохия густоцветковая (Kochia densiflora) 7 0,2 27 0,7 675 0,8 - 0

Астрагал альпийский (Astragalus alpinus L.) 34 0,8 6 0,3 177 0,3 - 0

Лапчатка прямостоячая (Potentilla erecta L.) 13 0,3 - 0 330 0,5 - 0

Донник лекарственный (Melilotus officinalis L) 37 0,9 - 0 494 0,8 - 0

Звездчатка злаковая (Stellaria graminea L.) 16 0,4 8 0,3 256 0,4 - 0

Тимьян алтайский (Thymus altaicus Klokov et Shost.) 37 0,9 21 0,9 446 0,7 - 0

Полынь холодная (Artemisia frigida Willd.) - 0 40 1,1 757 0,9 - 0

Лапчатка прямостоячая (Potentilla erecta L.) 15 0,3 - 0 591 0,8 10 0,6

Кермек извилистый (Limonium flexuosum (L.) O.Kuntze) 115 2,1 - 0 278 0,4 - 0

Кохия густоцветковая (Kochia densiflora) 44 0,8 - 0 712 1,0 - 0

Кохия густоцветковая (Kochia densiflora) - 0 - 0 718 0,8 14 0,2

Полынь (Artemisia sp.) - 0 3 0,1 532 0,7 13 1,6

Горошек мышиный (Vicia cracca L.) - 0 13 0,4 232 0,3 20 2,5

Среднее, Бк/кг 29,9±8,5 8,9±3,1 480,4±48,3 3,9± 1,6

Примечание: КН - коэффициент накопления, "-" - не обнаружено.

Большая часть калия в растениях находится в ионной форме, меньшая непрочно связана в плазме. Он легко выщелачивается из листьев, теряющих во время дождей до 30-50 % К. Концентрация 40К в растениях такова: зерновые - 18-159 Бк/кг, зернобобовые - 177-299, свежие овощи- 40-174, плоды - 7-355, грибы - 277 Бк/кг.

Удельная активность 40К в растениях долины Средней Катуни колеблется от 177 до 757 Бк/кг и в среднем составляет 480,4±48,3 Бк/кг. Определенные коэффициенты накопления радионуклида варьировали в пределах 0,3-1,0. Больше всего радиоактивного калия, как и тория, содержится в Artemisia frígida Willd. - 757 Бк/кг. Немного меньше 40К содержат Kochia densiflora: от 712 до 718 Бк/кг (табл. 1).

Высоким накоплением 137Cs характеризуются однолетние и многолетние травы, включая горох, низким - зерновые. Наиболее высоким накоплением 137Cs в растениях исследуемой территории характеризуется Vicia cracca L. - 20 Бк/кг (КН = 2,5) и Artemisia sp. - 13 Бк/кг (КН = 1,6), низкий коэффициент накопления (КН 0,03) определен для Artemisia frígida Willd.

Выводы:

• средняя удельная активность 40К в растениях долины Средней Катуни составляет 480,4±48,3 Бк/кг, 232Th - 8,9±3,1 Бк/кг, 238U - 29,9±8,5 Бк/кг, 137Cs - 3,9±1,7 Бк/кг;

• изученные растениях характеризуются невысокими коэффициентами накопления (КН <1) с широким диапазоном вариации (КН = от 0 до 2,5), исключение составляют виды, в которых хорошо видна тенденция накопления: 238U - Stipa consanguinea Trin. etRupr. (КН = 1,4), Limoniumflexuosum L. (КН = 2,1),Artemisia frigida Willd (КН = 2,2); 232Th - Artemisia frigida Willd (КН = 1,1); 137Cs - Artemisia sp (13 Бк/кг, КН = 1,6), Vicia cracca L. (КН = 2,5);

• удельная активность изученных радионуклидов в растениях долины Средней Катуни находится в пределах фоновых значений и не оказывает негативного влияния на структуру и функционирование растительных организмов;

• установлено, что геохимические, климатические и ландшафтные условия изучаемой территории не являются существенными для природной миграции радионуклидов.

Библиографический список

1. Ковда, В.А. Микроэлементы в почвах Советского Союза / В.А. Ковда [и др.]. - М.: изд-во МГУ, 1959.

2. Таскаев, А.И. Миграция изотопов уранового и ториевого рядов в почвенно-растительном покрове территорий с естественно и антропогенно повышенной радиоактивностью // Инф. бюл. науч. совета по проблемам радиобиологии АН СССР, 1983. - № 28.

3. Михайловская, Л.Н. Поведение тяжелых естественных радионуклидов в техногенных ландшафтах южной Якутии / Л.Н. Михайловская, И.В. Молчанова [и др.] // Экология. - 1996. - № 3.

4. Любашевский, Н.М. Радиоактивное загрязнение полуострова Ямал и оценка радиационной опасности для населения / Н.М. Любашевс-кий, В.И. Стариченко [и др.] // Экология. - 1993. - № 4.

5. Ковалевский, А.Л. Биогеохимия растений. - Новосибирск: Наука, 1991.

6. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М.: Мир, 1989.

7. Иванов, В.В. Экологическая геохимия элементов. - М.: Экология, 1997.

8. Титаева, Н.А. Миграция тяжелых естественных радионуклидов в условиях гумидной зоны / Н.А. Титаева, А.И. Таскаев. - Л.: Наука, 1983.

9. Алексеенко, В.А. Экологическая геохимия / В.А. Алексеенко. - М.: Логос, 2000.

Статья поступила в редакцию 14.07.10