Akumulácia stroncia v pôde vedie k.Stroncium v rastlinách

Plánovať správne použitie pôdy kontaminované stroncium-90, t.j. na získanie úrody vhodnej na konzumáciu by sa mala použiť jedna z existujúcich metód na predpovedanie možného obsahu stroncia-90 vo výnosoch poľnohospodárskych plodín pri pestovaní na kontaminovaných pôdach. Pri použití nižšie uvedených metód je potrebné pamätať na to, že pri výpočte obsahu stroncia-90 v pôde sa neberie do úvahy všetko stroncium-90, ale | len jeho vymeniteľná časť, teda rozpustné množstvo.

1. Výpočet pomocou akumulačného faktora

Akumulačný koeficient (AC) je pomer obsahu stroncia-90 na jednotku hmotnosti rastlinných produktov k obsahu izotopov na jednotku hmotnosti pôdy:

KN = obsah stroncium-90 v 1 kg produktu / obsah. stroncium-90 v 1 kg pôdy

Tabuľka 7

Priemerný akumulačný koeficient pre hlavné plodiny

Poznámka: Akumulačný faktor pre zeleninu je založený na čerstvej hmotnosti; na obilie a seno - pri štandardnej vlhkosti.

Pri predikcii možného obsahu stroncia-90 v poľnohospodárskych produktoch pomocou koeficientu akumulácie je potrebné určiť alebo vypočítať jeho obsah v 1 kg vrstvy ornej pôdy a následne vynásobením tejto hodnoty koeficientom akumulácie (tabuľka 7) určiť možný obsah izotopu v 1 kg rastlinných produktov .

V tabuľke Obrázok 8 znázorňuje výpočtové údaje s použitím koeficientu akumulácie možného obsahu stroncia-90 (v pikokúriách na 1 kg produktu) v hlavných poľnohospodárskych plodinách pri hustote kontaminácie pôdy 1 kúrie/km2 s vymeniteľným (rozpustným) stronciom-90. S väčšou alebo menšou hustotou znečistenia sa hodnoty uvedené v tejto tabuľke znižujú alebo zvyšujú zodpovedajúcim počtom krát.

Tabuľka 8

Kultúra	Sodno-podzolové pôdy	Vylúhovaná černozem
Piesočnatá hlina	Jednoduché Hlina	Priemerná Hlina	Ťažký Hlina
Pšenica (zrno)	2310	1090	690	390	200
Zemiaky (hľuzy)	1150	560	330	190	100
Stolová repa
(koreňová zelenina)	3960	1910	1120	660	330
Kapusta (hlava)	2970	1650	730	530	230
Uhorky (ovocie)	1150	560	330	200	100
Paradajky (ovocie)	460	230	130	80	30
ďatelina (seno)	66000	36300	36300	19800	6600
Timofeevka (seno)	23100	11550	6600	3960	1980

Poznámka. Obsah stroncia-90 v zelenine sa udáva na báze vlhkej hmotnosti

2. Výpočet pomocou rozlišovacieho koeficientu

Stroncium-90 pochádza z pôdy spolu s vápnikom a medzi nimi sa v rastline získa určitý pomer, ktorý je vo väčšine prípadov nižší ako ich pomer v pôde, t.j. stroncium spravidla prechádza do rastlín o niečo menej ako vápnik. Pomer stroncia a vápnika v akýchkoľvek objektoch sa zvyčajne vyjadruje v takzvaných jednotkách stroncia (s.u.). Jedna s. e) rovná pikokúriám stroncia-90 na 1 g vápnika v akomkoľvek produkte ( 1 str. = 1 pikokúria stroncia 90 / 1 g vápnika).

Pomer jednotiek stroncia v rastlinách k jednotkám stroncia v pôde je akceptovaný| nazývaný diskriminačný koeficient (CD):

CD = s. v závode/zariadeniach. v pôde

Priemerná pre hlavné typy pôdy stredná zóna Európsky Ruská federácia rozlišovací koeficient sa môže rovnať 0,9 pre vegetatívne orgány a 0,5 pre zrno (tabuľka 9).

Tabuľka 9

Priemerný diskriminačný koeficient (CD)

V priemere pre hlavné typy pôd v centrálnej zóne európskeho územia Ruska sa rozlišovací koeficient môže rovnať 0,9 pre vegetatívne orgány a 0,5 pre zrno (tabuľka 9).

Obsah stroncia - 90 za s. e) v pôde sa vypočíta takto: podľa rádiometrických meraní hustota rádioaktívnej kontaminácie pôdy a s prihliadnutím na percento rozpustnosti rádioaktívneho spadu, obsah stroncia-90 v kúri na 1 kg ornej pôdy Vypočíta sa vrstva pôdy. Potom sa určí hodnota c. v pôde vydelením množstva vymeniteľného stroncia-90 v pCi v 1 kg pôdy množstvom vymeniteľného vápnika v gramoch.

V tabuľke Tabuľka 10 uvádza výpočty možného obsahu stroncia (v c.e.) v hlavných poľnohospodárskych plodinách na rôznych typoch pôd pri hustote kontaminácie pôdy 1 kúrie/km2 stronciom-90 (vo vymeniteľnej forme). Pri väčšej alebo menšej hustote znečistenia pôdy sa hodnoty uvedené v tabuľke znížia alebo zvýšia o príslušný počet krát.

Tabuľka 10

3. Výpočet pomocou „metódy klíčenia“

Rozsah možnej akumulácie stroncia-90 v konečnej úrode možno určiť priamo pestovaním 20-dňových sadeníc na kontaminovanej pôde v laboratórnych podmienkach a ich následnou analýzou na obsah stroncia. Obsah rádiostroncia v semenákoch sa vynásobí určitým koeficientom (tabuľka 11) a získa sa možný obsah rádiostroncia v plodine na kontaminovanej pôde. Táto metóda vyžaduje predbežné stanovenie obsahu vymeniteľného stroncia-90 v pôde.

Tabuľka 11

Koeficienty na výpočet akumulácie stroncia-90 v plodine na základe jeho obsahu v 20-dňových sadeniciach

Pôda na pestovanie sadeníc sa odoberie vzorkovačom v hĺbke ornej vrstvy, dôkladne sa premieša, odoberie sa asi 200 g a na nej sa pripravia testovacie semená na siatie. Semená by mali byť 1,5 – 2 g. Vo veku 20 dní sa sadenice opatrne odrežú na úrovni pôdy, zľahka sa premyjú v okyslenej vode a pomocou existujúcich metód sa analyzuje obsah stroncia-90.

6. Opatrenia na zníženie akumulácie rádiostroncia v plodinách

Vstup rádioaktívnych štiepnych produktov migrujúcich pozdĺž biologických potravinových reťazcov do ľudského tela môže byť znížený určitým vplyvom na prechod z jedného článku na druhý. Zdá sa, že najväčšia príležitosť na obmedzenie pohybu rádioaktívnych látok do nasledujúcich článkov spočíva v prepojení pôda-rastlina potravinového reťazca.

Akumuláciu rádioaktívnych produktov štiepenia, najmä stroncia-90, v plodinách možno znížiť použitím rôznych agrochemických, agrotechnických a mechanických techník.

Pre pôdy v mimočernozemnej zóne s vysokou koncentráciou vodíkových iónov a mobilného hliníka je perspektívne vápnenie pôd. Na sódno-podzolových kyslých pôdach je potrebné aplikovať zvýšené dávky vápna (1,5-2,0 dávky hydrolytickej kyslosti), čo umožňuje znížiť obsah stroncia-90 v rastlinách 2-5 krát. Najväčší vplyv na pôdy chudobné na horčík bude mať pridanie dolomitovej múky.

Prenos stroncia-90 z pôdy do rastlín možno znížiť pridaním organických hnojív (rašelina, humus) do pôdy. Účinok zníženia akumulácie stroncia-90 z používania organických hnojív bude výraznejší pri hlinitopiesočnaté pôdy a menej na stredne hlinitých a ťažkých hlinitých pôdach. Preto sa na piesčitých a hlinitých pôdach odporúča použitie rašeliny, humusu, jazierkového kalu a sapropelu.

Použitie minerálnych hnojív v špecifickom systéme pre rôzne plodiny môže byť jednou z ciest zníženia obsahu rádioaktívnych izotopov stroncia a cézia v poľnohospodárskych produktoch. Zníženie úrovne kontaminácie plodín produktmi štiepenia pomocou hnojív môže byť spôsobené viacerými dôvodmi. Tie obsahujú:

1) zvýšenie výnosu a tým zriedenie obsahu stroncia-90 na jednotku hmotnosti, pretože sa zistilo, že akumulácia stroncia rastlinami je nepriamo úmerná veľkosti úrody;

2) zvýšenie obsahu vápnika a draslíka v pôde, pridané hnojivami;

3) fixácia stroncia-90 v pôde koprecipitáciou s fosfátmi pri systematickej aplikácii fosforečných hnojív. Keď sa však na niektoré pôdy aplikujú fyziologicky kyslé hnojivá, ich kyslosť sa zvýši, čo môže zvýšiť akumuláciu štiepnych produktov v rastlinách. Dusíkaté hnojivá by sa mali používať v dávkach, ktoré môžu v daných pôdnych a klimatických podmienkach poskytnúť najvyššie zvýšenie výnosov.

Fosforové a draselné hnojivá by sa mali aplikovať v dávkach o niečo vyšších, ako je potreba rastlín na tieto živiny. Pri tomto pomere živín môžu byť minerálne hnojivá faktorom znižujúcim úroveň kontaminácie poľnohospodárskych plodín. Draselné hnojivá znižujú hromadenie cézia-137 v plodinách, a to ako pri vstupe do rastlín z pôdy, tak aj cez listy.

Na sodno-podzolových pôdach treba aplikovať 20-30 t/ha na obilniny a 40-60 t/ha organických hnojív (hnoj, rašelina, komposty), ktoré neobsahujú rádioaktívne látky. Rašelinu na obmedzenej ploche pre zeleninu, najmä na ľahkých pôdach, možno aplikovať až do 100 t/ha. Vápno na piesočnato hlinitých a ľahkých pôdach by sa malo aplikovať v dávkach 4-6 t / ha a na stredných a ťažkých hlinitých pôdach - do 10 t / ha.

V tabuľke V tabuľke 12 sú uvedené odporúčané dávky vápna, organických a minerálnych hnojív, ktorých zavedenie do pôdy kontaminovanej stronciom-90 zníži jeho obsah v úrode približne 5-krát a na ľahkých piesočnatých a hlinitých pôdach až 10-krát. .

kultúry	Hnojivá	Jednotka	Sodno-podzolové pôdy	Černozem lesostepná
Piesočnatá hlina	Pľúca Hliny	Stredné a ťažké hliny
Obilniny	Limetka Organické	T/ha Aktívna ingrediencia	6	6	10	—
Strukoviny	Limetka Organické	T/ha Herectvo Látky	6	6	10	—
Zemiak	Limetka Organické	T/ha Herectvo Látky	6	6	10	—
Kapustnica	Limetka Organické	T/ha Herectvo Látky	6	6	10	—
Stolová repa	Limetka Organické	T/ha Herectvo Látky	6	6	10	—

Ako už bolo uvedené, ich redistribúcia pozdĺž pôdneho profilu v čase mechanického spracovania môže mať významný vplyv na množstvo rádionuklidov vstupujúcich z pôdy do rastlín.

V prípade, že je plocha lúk na farme veľká a sú hlavným dodávateľom krmiva pre zvieratá v období pastvy a v zime, aby sa výrazne znížil vstup rádioaktívnych látok do krmiva, úprava lúk frézami alebo ťažkými kotúčovými náradím, ako aj oraním lúk pluhom s následným výsevom trvácich tráv. Pri nedostatku osiva viacročných tráv možno ošetrené lúky vysiať jednoročnými kŕmnymi plodinami.

Zahrnutie lúk kontaminovaných rádioaktívnymi látkami do striedania krmovín môže byť úplne opodstatnené, pretože systém takéhoto striedania plodín umožňuje opakované obrábanie pôdy, pri ktorom sa rádioaktívne látky pohybujú s pôdou a sú v porovnaní s trávnikom pevnejšie absorbované jej minerálnymi zložkami. na lúkach. Okrem toho je pri striedaní plodín možné vybrať na siatie plodiny, ktoré akumulujú rádioaktívne štiepne produkty v relatívne malých veľkostiach.

Z hľadiska dekontaminácie pôd kontaminovaných rádioaktívnymi látkami je zaujímavý najmä včasný zber rastlín, na ktorých sa primárne ukladajú rádionuklidy pri prechode rádioaktívneho mraku.

Agronomický význam hnojív v rádioaktívnych podmienkach

znečistenie sa nemení, ale získavajú nové, dodatočné

kvalitu. Zistilo sa, že hnojivá môžu pomôcť znížiť množstvo rádioaktívnych látok z pôdy do rastlín a stimulovať absorpciu jednotlivých nuklidov koreňmi rastlín.

Akumulácia rádionuklidov v úrode poľnohospodárskych rastlín sa výrazne líši v závislosti od súboru podmienok, ktoré môžu vzniknúť v prírodnom prostredí. Je známe, že pri rovnakej úrovni rádioaktívnej kontaminácie na rôznych pôdach bude vstup nuklidov do rastlín a ich akumulácia v plodine rôzny. Je to spôsobené mnohými faktormi: mechanickým a mineralogickým zložením pôdy, prítomnosťou výmenných katiónov v absorbčnom komplexe, kyslosťou pôdneho roztoku, množstvom organickej hmoty, ako aj biologickými vlastnosťami rastlín rastúcich v kontaminovanej oblasti.

Pokusy s aplikáciou minerálnych hnojív na prírodné lúky nachádzajúce sa na černozemných pôdach ukázali, že ich nemožno považovať za prostriedok na obmedzenie toku rádiostroncia z pôdy do rastlín. V prípade orby do hĺbky 25 cm a výsevu trvácich tráv však môže pridanie superfosfátu pozitívne ovplyvniť zníženie množstva rádiostroncia z vrstvy ornej pôdy do rastlín. Dusík môže samozrejme stimulovať vstup stroncia-90 do rastlín.

Podľa dostupných údajov sa z kyslých pôd rádiostroncium a rádiocézium dostávajú do rastlín vo väčšom množstve v porovnaní s neutrálnymi pôdami. V tomto smere technika široko známa v agronomickej praxi – vápnenie kyslých pôd – nielenže vytvára podmienky pre lepší rast rastlín, ale je aj prostriedkom na výrazné zníženie absorpcie rádionuklidov rastlinami z pôdy.

Draselné soli majú významný vplyv na prenos cézia-137 z pôdy do rastlín.

Zavádzanie organických hnojív do pôdy zvyčajne znižuje prísun stroncia-90, cézia-137, céru-144 a ruténia-106 do rastlín a najväčší účinok možno očakávať na pôdach ľahkého mechanického zloženia. Akumulácia rádionuklidov je obzvlášť výrazne znížená kombinovanou aplikáciou organických a vápenatých hnojív na sodno-podzolové pôdy, ktoré sa objavujú v priebehu niekoľkých rokov. Túto udalosť treba považovať za jednu z najúčinnejších spomedzi ostatných agrotechnických techník zameraných na zníženie toku rádionuklidov z pôdy do rastlín a zároveň zvýšenie úrod poľnohospodárskych plodín.

Pri hospodárení na pozemkoch kontaminovaných rádioaktívnymi látkami treba dodržiavať pravidlá používania lokálnych hnojív, ktoré sa samy o sebe môžu stať zdrojom aktívnej kontaminácie pôdy a rastlín. Hnoj, kompost a popol získaný z oblastí s vysokou hustotou kontaminácie by sa nemali používať na poliach s nízkou úrovňou rádioaktivity. Tieto hnojivá by sa mali aplikovať len na polia s väčším množstvom vysoký stupeň znečistenia pod priemyselnými plodinami. Pri rovnakej hustote kontaminácie pôdy by sa organické hnojivá získané z prírodných lúk nemali aplikovať na ornú pôdu, pretože to nevyhnutne povedie k zvýšenej rádionuklidovej kontaminácii ornej pôdy. Organické hnojivá kontaminované rádioaktívnymi látkami by sa nemali používať na poliach so striedaním plodín zeleniny a zemiakov, pretože výsledné produkty idú priamo do ľudskej potravy.

Medzi ďalšie agronomické a kultúrne opatrenia zamerané na zníženie príjmu rádioaktívnych látok do lúčnych rastlín a elimináciu možnosti pohltenia rádionuklidov z povrchu pôdy zvieratami počas pastvy patrí spôsob nanášania tenkej vrstvy rašeliny, hliny alebo iných nekontaminovaných materiálov. s rádioaktívnymi látkami na povrch lúk si zaslúži pozornosť.

Ako už bolo uvedené, rádioaktívne štiepne produkty sú absorbované rôzne druhy rastliny s nerovnakou intenzitou. V tomto prípade sa pozoruje priama korelácia medzi absorpciou vápnika a rádiostroncia rastlinami, ako aj medzi draslíkom a rádiocéziom. Kalcifilné rastliny ako ďatelina, lucerna, vika, hrach a iné strukoviny zvyčajne intenzívne absorbujú rádiostroncium a akumulujú ho vo významných množstvách vo vegetatívnych orgánoch. Obilniny, ktoré absorbujú vápnik v relatívne malých množstvách, akumulujú málo rádiostroncia. Distribúcia produktov rádioaktívneho štiepenia v ekonomickej časti zberu rôznych plodín z hľadiska jednotkovej hmotnosti produktu sa líši rádovo aj viac (tabuľka 13).

Tabuľka 13

Akumulácia stroncia-90 rôznymi rastlinami vo vzťahu k obsahu stroncia-90 v timotejkovej tráve (v %)

Relatívne nízke množstvá akumulácie stroncia-90 sú typické pre zrná strukovín a obilnín, hľuzy a okopaniny. Vegetatívne orgány rastlín, najmä strukovín, sa vyznačujú vysokou koncentráciou rádionuklidu.

Pri výpočte obsahu stroncia-90 v plodine na báze vápnika (jednotky stroncia) dochádza k výraznému prerozdeleniu množstva kontaminácie jednotlivých plodín a ekonomickej časti plodiny. Napríklad vegetatívne orgány strukovín sú v priaznivejšej polohe ako timotejka a hľuzy zemiakov a korene repy sú v rovnakej polohe s timotejkou a len zrná ovsa a hrachu mali stále najnižší obsah stroncia-90 na 1 g vápnika.

Materiály uvedené v tabuľke 13 odrážajú niektoré vzorce akumulácie stroncia-90 v rôznych poľnohospodárskych plodinách.

Je celkom zrejmé, že vhodným výberom plodín a ich odrôd, ako aj využitím určitej časti plodiny je možné obmedziť príjem rádioaktívnych látok v potrave hospodárskych zvierat a ľudí.

1.2 Akumulácia rádionuklidu stroncia – 90 v pôdach a rastlinách

Potravinová a technická kvalita produktov – obilia, hľúz, olejnín, okopanín – získaných z ožiarených rastlín sa výrazne nezhoršuje ani pri znížení úrody na 30 – 40 %.

Obsah oleja v slnečnicových a lotosových semenách závisí od dávky žiarenia prijímaného rastlinami a od fázy ich vývoja na začiatku ožarovania. Podobná závislosť sa pozoruje pri úrode cukru pri zbere okopanín z ožiarených rastlín repy. Obsah vitamínu C v plodoch paradajok zozbieraných z ožiarených rastlín závisí od fázy vývoja rastliny na začiatku ožarovania a od dávky ožiarenia. Napríklad pri ožiarení rastliny počas hromadného kvitnutia a začiatku rodenia dávkami 3–15 kR sa obsah vitamínu C v plodoch paradajok zvýšil o 3–25 % v porovnaní s kontrolou. Ožarovanie rastlín v období hromadného kvitnutia a začiatku rodenia dávkou do 10 kR brzdí vývoj semien vo vyvíjajúcich sa plodoch, ktoré sa väčšinou stávajú bezsemennými.

Podobný vzor bol získaný pri pokusoch so zemiakmi. Pri ožarovaní rastlín v období tuberizácie úroda hľúz pri ožiarení dávkami 7–10 kR prakticky neklesá. Ak sú rastliny ožiarené v skoršom štádiu vývoja, úroda hľúz sa zníži v priemere o 30–50 %. Okrem toho hľuzy nie sú životaschopné kvôli sterilite očí.

Ožarovanie vegetatívnych rastlín vedie nielen k zníženiu ich produktivity, ale znižuje aj výsevné vlastnosti vzchádzajúcich semien. Ožarovanie vegetatívnych rastlín teda vedie nielen k zníženiu ich produktivity, ale tiež znižuje výsevné vlastnosti vzchádzajúcich semien. Pri ožarovaní obilnín v najcitlivejších fázach vývoja (korenie, tobolka) sa teda výrazne zníži úroda, ale výrazne sa zníži klíčivosť výsledných semien, čo umožňuje ich nepoužívanie na siatie. Ak sú rastliny ožiarené na začiatku mliečnej zrelosti (keď dochádza k tvorbe spojky) aj v relatívne vysokých dávkach, úroda zrna sa takmer úplne zachová, ale takéto semená nie je možné použiť na siatie pre extrémne nízku klíčivosť.

Rádioaktívne izotopy teda nespôsobujú viditeľné škody na rastlinných organizmoch, ale vo významnom množstve sa hromadia v poľnohospodárskych plodinách.

Značná časť rádionuklidov sa nachádza v pôde na povrchu aj v spodných vrstvách a ich migrácia do značnej miery závisí od typu pôdy, jej granulometrického zloženia, vodo-fyzikálnych a agrochemických vlastností.

Hlavnými rádionuklidmi, ktoré určujú charakter znečistenia v našom regióne, sú cézium - 137 a stroncium - 90, ktoré pôda triedi rôzne. Hlavným mechanizmom fixácie stroncia v pôde je iónová výmena, cézium - vo výmennej forme alebo podľa typu iónomeničovej sorpcie na vnútornom povrchu pôdnych častíc.

Absorpcia stroncia pôdou je o 90 menšia ako u cézia - 137, a preto ide o mobilnejší rádionuklid.

V okamihu uvoľnenia cézia-137 do životného prostredia je rádionuklid spočiatku vo vysoko rozpustnom stave (parno-plynná fáza, jemné častice atď.)

V týchto prípadoch sa cézium-137 dostáva do pôdy a je ľahko dostupné na absorpciu rastlinami. Následne môže byť rádionuklid zaradený do rôznych reakcií v pôde, pričom sa znižuje jeho pohyblivosť, zvyšuje sa sila fixácie, rádionuklid „starne“ a takéto „starnutie“ predstavuje komplex pôdnych kryštalochemických reakcií s možným vstupom rádionuklid do kryštálovej štruktúry sekundárnych ílových minerálov.

Mechanizmus fixácie rádioaktívnych izotopov v pôde, ich sorpcia má veľký význam, pretože sorpcia určuje migračné vlastnosti rádioizotopov, intenzitu ich absorpcie pôdou a následne ich schopnosť prenikať do koreňov rastlín. Sorpcia rádioizotopov závisí od mnohých faktorov a jedným z hlavných je mechanické a mineralogické zloženie pôdy; ťažké pôdy v granulometrickom zložení absorbujú rádionuklidy, najmä cézium - 137, sú fixované silnejšie ako ľahké a so zmenšením veľkosti. mechanických frakcií pôdy stúpa pevnosť ich fixácie stroncia - 90 a cézia - 137. Rádionuklidy sú najpevnejšie fixované ílovou frakciou pôdy.

Väčšie zadržiavanie rádioizotopov v pôde je uľahčené prítomnosťou chemických prvkov podobných chemickým vlastnostiam týmto izotopom. Vápnik je teda chemický prvok podobný svojimi vlastnosťami stronciu-90 a pridávanie vápna najmä na pôdach s vysokou kyslosťou vedie k zvýšeniu absorpčnej kapacity stroncia-90 a zníženiu jeho migrácie. Draslík je svojimi chemickými vlastnosťami podobný céziu - 137. Draslík, ako neizotopový analóg cézia, sa nachádza v pôde v makromnožstve, zatiaľ čo cézium je v ultra mikrokoncentráciách. Výsledkom je, že mikromnožstvá cézia-137 sú silne zriedené v pôdnom roztoku iónmi draslíka a keď sú absorbované koreňovými systémami rastlín, dochádza k konkurencii o miesto sorpcie na povrchu koreňa. Preto, keď tieto prvky vstupujú z pôdy, v rastlinách sa pozoruje antagonizmus céziových a draselných iónov.

Okrem toho vplyv migrácie rádionuklidov závisí od meteorologických podmienok (množstvo zrážok).

Zistilo sa, že stroncium-90, ktoré dopadá na povrch pôdy, je vymývané dažďom do najnižších vrstiev. Treba poznamenať, že migrácia rádionuklidov v pôdach prebieha pomaly a ich hlavná časť sa nachádza vo vrstve 0–5 cm.

Akumulácia (odstraňovanie) rádionuklidov poľnohospodárskymi rastlinami do značnej miery závisí od vlastností pôdy a biologických vlastností rastlín. Na kyslých pôdach sa rádionuklidy dostávajú do rastlín v oveľa väčšom množstve ako z mierne kyslých pôd. Zníženie kyslosti pôdy spravidla pomáha znižovať veľkosť prenosu rádionuklidov do rastlín. V závislosti od vlastností pôdy sa teda obsah stroncia - 90 a cézia - 137 v rastlinách môže meniť v priemere 10 - 15 krát.

A medzidruhové rozdiely v poľnohospodárskych plodinách v akumulácii týchto rádionuklidov sú pozorované u strukovín. Napríklad stroncium - 90 a cézium - 137, sú strukovinami absorbované 2-6 krát intenzívnejšie ako obilniny.

Vstup stroncia-90 a cézia-137 do trávy na lúkach a pasienkoch je určený charakterom rozšírenia v pôdnom profile.

V kontaminovanej zóne sú lúky regiónu Riazan znečistené na ploche 73 491 hektárov, vrátane s hustotou znečistenia 1,5 Ci/km 2 - 67 886 (36 % z celkovej plochy), s hustotou znečistenia 5,15 Ci/km 2 - 5 605 ha ( 3 %).

V nedotknutých oblastiach a na prírodných lúkach sa cézium nachádza vo vrstve 0-5 cm, v posledných rokoch po havárii nebola zaznamenaná žiadna významná vertikálna migrácia pozdĺž pôdneho profilu. Na ornej pôde sa cézium-137 nachádza v ornej vrstve.

Lužná vegetácia akumuluje cézium-137 vo väčšej miere ako vrchovinová vegetácia. Takže keď bola záplavová oblasť znečistená 2,4 Ci/km 2 , Ki/kg sušiny sa našlo v tráve a na vrchovine, keď bolo znečistenie 3,8 Ci/km 2 , tráva obsahovala Ki/kg.

Akumulácia rádionuklidov bylinnými rastlinami závisí od štrukturálnych vlastností trávnika. Na obilnej lúke s hustým, hustým trávnikom je obsah cézia-137 vo fytomase 3–4 krát vyšší ako na forbíkovej lúke s voľným, tenkým trávnikom.

Plodiny s nízkym obsahom draslíka akumulujú menej cézia. Obilné trávy akumulujú menej cézia v porovnaní so strukovinami. Rastliny sú relatívne odolné voči rádioaktívnym účinkom, ale môžu akumulovať také množstvá rádionuklidov, že sa stanú nevhodnými na ľudskú spotrebu a krmivo pre hospodárske zvieratá.

Príjem cézia-137 do rastlín závisí od typu pôdy. Podľa stupňa zníženia akumulácie cézia v rastlinnej kultúre môžu byť pôdy usporiadané v nasledujúcom poradí: sodno-podzolová piesčitá hlina, sodno-podzolová hlinitá pôda, sivá lesná pôda, černozem atď. Akumulácia rádionuklidov v plodinách závisí nielen od typu pôdy, ale aj od biologických vlastností rastlín.

Je potrebné poznamenať, že rastliny milujúce vápnik zvyčajne absorbujú viac stroncia - 90 - ako rastliny chudobné na vápnik. Najviac stroncia akumulujú strukoviny – 90 %, menej koreňové a hľuznaté plodiny a ešte menej obilniny.

Akumulácia rádionuklidov v rastline závisí od obsahu živín v pôde. Zistilo sa, že minerálne hnojivo aplikované v dávkach N 90, P 90 zvyšuje koncentráciu cézia - 137 v zelenine 3 - 4 krát a podobné aplikácie draslíka znižujú jeho obsah 2 - 3 krát. Obsah látok obsahujúcich vápnik má pozitívny vplyv na zníženie príjmu stroncia-90 v úrode strukovín. Napríklad pridávanie vápna do vylúhovanej černozeme v dávkach ekvivalentných hydrolytickej kyslosti znižuje prísun stroncia-90 do obilnín 1,5 - 3,5 krát.

Najväčší účinok na zníženie príjmu stroncia-90 vo výnosoch rastlín sa dosiahne aplikáciou kompletného minerálneho hnojiva na pozadí dolomitu. Účinnosť akumulácie rádionuklidov v rastlinných plodinách je ovplyvnená organickými hnojivami a meteorologickými podmienkami, ako aj časom ich zotrvania v pôde. Zistilo sa, že akumulácia stroncia - 90, cézia - 137, päť rokov po ich vstupe do pôdy, klesá 3-4 krát.

Migrácia rádionuklidov teda do značnej miery závisí od typu pôdy, jej mechanického zloženia, vodno-fyzikálnych a agrochemických vlastností. Sorpciu rádioizotopov teda ovplyvňuje veľa faktorov a jedným z hlavných je mechanické a mineralogické zloženie pôdy. Absorbované rádionuklidy, najmä cézium-137, sú silnejšie fixované v pôdach, ktoré majú ťažké mechanické zloženie, než v pôdach, ktoré sú ľahké. Okrem toho vplyv migrácie rádionuklidov závisí od meteorologických podmienok (množstvo zrážok).

Akumulácia (odstraňovanie) rádionuklidov poľnohospodárskymi rastlinami do značnej miery závisí od vlastností pôdy a biologickej schopnosti rastlín.

Rádioaktívne látky uvoľnené do atmosféry sa nakoniec koncentrujú v pôde. Niekoľko rokov po rádioaktívnom spade na zemskom povrchu sa vstup rádionuklidov do rastlín z pôdy stáva hlavnou cestou ich vstupu do ľudskej potravy a krmiva pre zvieratá. V núdzových situáciách, ako ukazuje nehoda o Černobyľská jadrová elektráreň, už v druhom roku po spade je hlavnou cestou vstupu rádioaktívnych látok do potravinového reťazca vstup rádionuklidov z pôdy do rastlín.

Rádioaktívne látky vstupujúce do pôdy sa z nej môžu čiastočne vyplaviť a dostať sa do podzemných vôd. Pôda však zadržiava rádioaktívne látky, ktoré sa do nej dostanú celkom pevne. Absorpcia rádionuklidov spôsobuje veľmi dlhú (desaťročia) prítomnosť v pôdnom pokryve a nepretržitý vstup do poľnohospodárskych produktov. Pôda ako hlavná zložka agrocenózy má rozhodujúci vplyv na intenzitu zaradenia rádioaktívnych látok do krmivového a potravinového reťazca.

Absorpcia rádionuklidov pôdami bráni ich pohybu po pôdnom profile, prenikaniu do podzemných vôd a v konečnom dôsledku podmieňuje ich akumuláciu v horných pôdnych horizontoch.

Mechanizmus absorpcie rádionuklidov koreňmi rastlín je podobný absorpcii zákl živiny– makro a mikroprvky. Určitá podobnosť sa pozoruje v absorpcii a pohybe stroncia - 90 a cézia - 137 rastlinami a ich chemickými analógmi - vápnikom a draslíkom, preto sa obsah týchto rádionuklidov v biologických objektoch niekedy vyjadruje vo vzťahu k ich chemickým analógom. takzvané jednotky stroncia a cézia.

Rádionuklidy Ru-106, Ce-144, Co-60 sa sústreďujú najmä v koreňovom systéme a v malých množstvách sa presúvajú do nadzemných orgánov rastlín. Naproti tomu stroncium-90 a cézium-137 sa v nadzemných častiach rastlín hromadí v pomerne veľkom množstve.

Rádionuklidy vstupujúce do podzemnej časti rastlín sa sústreďujú najmä v slame (listy a stonky), menej v mäkkej (klasy, metliny bez zrna. Výnimkou z tohto vzoru je cézium, ktorého relatívny obsah v semenách môže dosiahnuť 10 % a viac než celkové množstvo v nadzemnej časti.Cézium sa intenzívne pohybuje po celej rastline a v pomerne veľkom množstve sa hromadí v mladých orgánoch, čo zjavne spôsobuje jeho zvýšenú koncentráciu v zrne.

Vo všeobecnosti sa akumulácia rádionuklidov a ich obsah na jednotku hmotnosti sušiny počas rastu rastlín pozoruje rovnakým spôsobom ako v prípade biologicky dôležitých prvkov: s vekom rastlín v ich nadzemných orgánoch sa zvyšuje absolútne množstvo rádionuklidov. obsah na jednotku hmotnosti sušiny klesá. S rastom výťažku spravidla klesá obsah rádionuklidov na jednotku hmotnosti.

Z kyslých pôd sa rádionuklidy dostávajú do rastlín v oveľa väčšom množstve ako z mierne kyslých, neutrálnych a mierne zásaditých pôd. V kyslých pôdach sa zvyšuje pohyblivosť stroncia - 90 a cézia - 137 a znižuje sa sila ich rastlín. Pridávanie uhličitanov vápenatých a draselných alebo sodných do kyslej podzolovej pôdy v množstvách ekvivalentných hydrolytickej kyslosti znižuje akumuláciu rádionuklidov stroncia a cézia s dlhou životnosťou v plodinách.

Medzi akumuláciou stroncia-90 v rastlinách a obsahom výmenného vápnika v pôde je úzky inverzný vzťah (zásoba stroncia klesá so zvyšovaním obsahu výmenného vápnika v pôde).

Závislosť prísunu stroncia-90 a cézia-137 z pôdy do rastlín je teda pomerne zložitá a nedá sa vždy určiť niektorou z vlastností, v rôznych pôdach je potrebné brať do úvahy komplex ukazovateľov. .

Migračné cesty rádionuklidov do ľudského tela sú rôzne. Značná časť z nich sa do ľudského organizmu dostáva cez potravinový reťazec: pôda – rastliny – hospodárske zvieratá – produkty živočíšnej výroby – ľudia. V zásade sa rádionuklidy môžu dostať do tela zvieraťa cez dýchací systém, gastrointestinálny trakt a povrch kože. Ak počas

rádioaktívny spad hovädzieho dobytka je na pastve, potom môže byť príjem rádionuklidov (v relatívnych jednotkách): tráviacim kanálom 1000, dýchacími orgánmi 1, kožou 0,0001. V podmienkach rádioaktívneho spadu je preto potrebné venovať hlavnú pozornosť maximálnemu možnému obmedzeniu vstupu rádionuklidov do tela hospodárskych zvierat cez gastrointestinálny trakt.

Nakoľko sa rádionuklidy vstupujúce do tela zvierat a ľudí môžu akumulovať a nepriaznivo vplývať na ľudské zdravie a genofond, je potrebné prijať opatrenia na obmedzenie vstupu rádionuklidov do poľnohospodárskych rastlín a zníženie akumulácie rádioaktívnych látok v organizme zvieratá z farmy.

Ako dosiahnuť vyvážený prísun živín pre rastliny a znížiť náklady?

Testovanie jadrových zbraní, bežné a havarijné emisie z podnikov jadrového energetického cyklu viedli k zvýšeniu obsahu rádionuklidov v pôdach poľnohospodárskych pozemkov. Miestami dosahujú úrovne povrchovej kontaminácie pôdy stroncium-90 a céziom-137 také hodnoty, že bez použitia špeciálnych opatrení nie je možné vyrábať normatívne čisté poľnohospodárske produkty.

Významná časť rádionuklidov antropogénneho pôvodu je sústredená v hornej vrstve pôdy. Rýchlosť migrácie cézia-137 a stroncia-90 do hĺbky zriedka prekračuje 0,5 cm/rok. V kultivovaných pôdach je až 90 % z celkovej zásoby cézia-137 a 75 % stroncia-90 sústredených v ornom horizonte. K poklesu obsahu rádionuklidov v pôde dochádza v dôsledku procesov ich prirodzeného rozpadu, odstraňovania s plodinami a migračných procesov. Vietor, povrchový odtok vody, povodňové a dažďové prúdy a požiare majú významný vplyv na horizontálnu migráciu rádionuklidov. Horizontálna migrácia s vodným odtokom vedie k citeľnej redistribúcii rádionuklidov v oblastiach s nerovnomerným reliéfom. V stredných a nižších častiach svahov môže byť hustota kontaminácie pôdy 20-25% a pod radovými plodinami - o 75% vyššia v porovnaní s hornými prvkami reliéfu. Sekundárna redistribúcia rádionuklidov môže byť znížená pomocou striedania plodín na ochranu pôdy a systematického hlbokého, bezplesnivého kyprenia podložia pluhu.

Akumuláciu rádionuklidov v rastlinách ovplyvňuje ich celkový obsah v pôde, ako aj fyzikálno-chemické formy, v ktorých sa nachádzajú. Odborníci rozlišujú štyri hlavné formy: vo vode rozpustné, výmenné (rozpustné v roztoku octanu amónneho), mobilné (rozpustné v slabom roztoku kyseliny chlorovodíkovej) a nepohyblivé (viazané alebo fixované). Do rastlín sa môžu dostať len tie rádionuklidy, ktoré sú v prvých troch z vyššie uvedených foriem. Potom, čo cézium-137 vypadne, je ľahko dostupné na absorpciu rastlinami. Ale postupne sa viaže, preniká do kryštálovej mriežky ílových minerálov. Do 10 rokov zostáva spravidla 5-15% hrubého obsahu tohto rádionuklidu v biologicky dostupných formách. Stroncium-90 padá predovšetkým vo forme častíc paliva, ktoré sa časom rozpadajú. Preto sa biologická dostupnosť tohto rádionuklidu časom naopak zvyšuje.

Koeficienty prenosu rádionuklidov do rastlín závisia aj od granulometrického zloženia pôdy. Na hlinitých pôdach sa hromadia dvakrát menej ako na piesočnatých pôdach. Prirodzene, biologické vlastnosti rastlín ovplyvňujú aj akumuláciu rádionuklidov. Ak sa v závislosti od typu môžu koeficienty prechodu líšiť o jeden alebo dva rády, potom rozdiely medzi rôznymi odrodami nie sú také veľké.

Na získanie úrody, ktorá je z hľadiska rádiologických parametrov normatívne čistá, sa uplatňujú špeciálne vyvinuté ochranné opatrenia, ktoré sa uplatňujú popri bežných agrotechnických metódach pestovania konkrétnej plodiny.

Najlacnejšou metódou je výber plodín a odrôd kultúrnych rastlín, ktoré akumulujú rádionuklidy v najmenšej miere. V zostupnom poradí podľa prechodových koeficientov cézia-137 možno obilniny zoradiť do nasledujúceho radu: vlčí bôb, hrach, vika, repka, ovos, proso, jačmeň, pšenica, ozimná raž. Zemiaky a repa spravidla akumulujú cézium v menšom množstve. Je takmer nemožné zostaviť jasnú klesajúcu sériu veľkosti akumulácie cézia v zeleninových plodinách kvôli silnej závislosti koeficientov prechodu od odrodových vlastností.

Charakter distribúcie plodín podľa stupňa akumulácie stroncia-90 je veľmi odlišný od distribúcie pre cézium-137. V najväčšej miere tento rádionuklid akumuluje repka jarná, ďalej lupina, hrach, vika, jačmeň, jarná pšenica, ovos, ozimná pšenica a ozimná raž. Cézium aj stroncium sa silnejšie akumulujú v obilnej slame a oveľa menej sa prenáša do zrna. Hľuzy zemiakov akumulujú stroncium-90 v menšom množstve v porovnaní s koreňmi repy.

Na základe koeficientov prechodu by sa mali prijať prísne opatrenia na kontrolu obsahu rádionuklidov v rastlinných produktoch pri hospodárení na pozemkoch s hustotou povrchovej kontaminácie céziom-137 nad 15 Ci/km 2 . V rozsahu 15-40 Ci/km 2 je spravidla možné dosiahnuť normatívne čisté výnosy obilia a zemiakov.

Účinnou metódou na obmedzenie vstupu stroncia-90 do rastlín je vápnenie pôdy. Dávky aplikácie vápennej alebo dolomitovej múky závisia od kyslosti pôdy, distribúcie veľkosti častíc, typu pôdy a hustoty rádionuklidovej kontaminácie. Najnižšie koeficienty prechodu sú pozorované, keď je pH upravené na úroveň, ktorá zabezpečuje maximálny výťažok alebo miernu odchýlku na alkalickú stranu. Ak výpočty ukazujú, že je potrebné použiť viac ako 8 t/ha vápna, potom sa pridáva v dvoch dávkach. Prvých 50 % sa používa na orbu a zvyšná časť je určená na pestovanie.

Vďaka vápneniu je možné znížiť akumuláciu stroncia-90 v plodine 1,5-3 krát. Vápnenie umožňuje eliminovať zvýšenie prechodových koeficientov po aplikácii dusíkatých hnojív. To je dôležité najmä pri pestovaní plodín, ktorých výnos je vysoko závislý od mobilných foriem dusíka v pôde.

Na pôdach s dostatočne hlbokým humóznym horizontom sa odporúča hlboká melioračná orba. Ak sa vykonáva táto technika, následné obrábanie pôdy sa nemôže vykonávať do rovnakej hĺbky.

Používaním organických hnojív sa zvyšuje obsah humusu v pôde, zlepšuje sa jej štruktúra a znižuje sa rýchlosť prenosu rádionuklidov do rastlín. Je to spôsobené množstvom javov. Po prvé, mnohé rádionuklidy sú účinne viazané organo-minerálnymi komplexmi. Po druhé, podstatné je zvýšenie výmennej kapacity pôdy a dostupnosť prvkov, ktoré sú analógmi rádionuklidov. Po tretie, optimálny obsah organickej hmoty v pôde prispieva k vyšším výnosom, pričom dochádza k efektu „biologického riedenia“ rádionucidu. Ako organické hnojivá sú vhodné akékoľvek zdroje - hnoj, rašelina, komposty, zelené hnojivá, neutralizovaný lignín a produkty jeho spracovania. Hlavnou požiadavkou na hnojivá je minimálny obsah rádionuklidov v ich zložení. Zistilo sa, že aplikácia podstielkového hnoja z fariem pracujúcich na rádioaktívne kontaminovaných pozemkoch nespôsobuje výrazné zvýšenie obsahu rádionuklidov v pôde. Sapropely sú účinné ako organické hnojivá a prostriedky na zníženie akumulácie rádioizotopov v rastlinách. Dávky organických hnojív by mali byť rovnaké ako na pozemkoch nekontaminovaných rádionuklidmi.

Dusíkaté hnojivá zohrávajú dvojakú úlohu. Na jednej strane ich nedostatok vedie k zníženiu úrody. Na druhej strane zvýšené dávky zvyšujú prenos mnohých rádionuklidov do rastlín. Dávky dusíkatých hnojív sa musia presne vypočítať na základe plánovaného zberu. Je potrebné vziať do úvahy následný účinok hnojív a vykonať dôkladný agrochemický rozbor pôdy. Ideálnou možnosťou je použitie dusíkatých hnojív s pomalým uvoľňovaním.

Aplikácia fosforečných hnojív môže znížiť príjem rádionuklidov do rastlín. Okrem toho sa pri interakcii s fosfátmi zrážajú mobilné formy stroncia-90.

Draselné hnojivá majú najsilnejší účinok na zníženie akumulácie cézia-137 v rastlinných produktoch. Je to spôsobené jednak antagonistickým účinkom draslíka na koreňový príjem cézia, ako aj zvýšeným výnosom a „efektom riedenia“. Za predpokladu vyváženej výživy dusíkom a fosforom pomáha pridanie draslíka tiež znižovať prísun stroncia-90 do plodiny. Najefektívnejšie využitie draselných hnojív je pri obsahu mobilných foriem draslíka v pôde do 100 mg/kg. Na pôdach slabo a stredne zásobených draslíkom vedie aplikácia 160-240 kg K2O na hektár k 1,5-1,7-násobnému zvýšeniu úrody, 1,5-2,7-násobnému zníženiu akumulácie cézia-137 a 1,3-násobku. -násobné zníženie akumulácie stroncia-90. Na pôdach s vyšším obsahom mobilných foriem draslíka sa odporúča aplikovať hnojivá len v množstvách, ktoré dopĺňajú odstraňovanie prvkov z úrody.

Použitie komplexných hnojív obohatených o mikroelementy a biologicky aktívne látky umožňuje dosiahnuť vyvážené zásobovanie rastlín živinami a znížiť náklady. V prípade potreby sa odporúča listové kŕmenie rastlín mikroelementmi. Technologicky je možné ho kombinovať s prídavkom prípravkov na ochranu rastlín, regulátorov rastu a dusíkatých hnojív. Dávky mikroelementov sa nelíšia od odporúčaných pre nekontaminované pozemky.

Pridanie tradičnej poľnohospodárskej technológie na pestovanie plodín o špeciálne ochranné opatrenia tak môže výrazne znížiť obsah umelých rádionuklidov v plodine.

Alexander Nikitin,
Ph.D. s-x. vedy

Rádioaktívne izotopy teda nespôsobujú viditeľné škody na rastlinných organizmoch, ale vo významnom množstve sa hromadia v poľnohospodárskych plodinách.

Absorpcia stroncia pôdou je o 90 menšia ako u cézia - 137, a preto ide o mobilnejší rádionuklid.

V okamihu uvoľnenia cézia-137 do životného prostredia je rádionuklid spočiatku vo vysoko rozpustnom stave (parno-plynná fáza, jemné častice atď.)

Okrem toho vplyv migrácie rádionuklidov závisí od meteorologických podmienok (množstvo zrážok).

Vstup stroncia-90 a cézia-137 do trávy na lúkach a pasienkoch je určený charakterom rozšírenia v pôdnom profile.

Lužná vegetácia akumuluje cézium-137 vo väčšej miere ako vrchovinová vegetácia. Takže pri znečistení záplavového územia sa v tráve našlo 2,4 Ci/km 2

Ki/kg sušiny a na suchej pôde so znečistením 3,8 Ci/km 2 tráva obsahovala Ki/kg.

Akumulácia (odstraňovanie) rádionuklidov poľnohospodárskymi rastlinami do značnej miery závisí od vlastností pôdy a biologickej schopnosti rastlín.

Rádioaktívne látky uvoľnené do atmosféry sa nakoniec koncentrujú v pôde. Niekoľko rokov po rádioaktívnom spade na zemskom povrchu sa vstup rádionuklidov do rastlín z pôdy stáva hlavnou cestou ich vstupu do ľudskej potravy a krmiva pre zvieratá. V núdzových situáciách, ako ukázala havária v jadrovej elektrárni v Černobyle, už v druhom roku po spade, je hlavnou cestou vstupu rádioaktívnych látok do potravinových reťazcov vstup rádionuklidov z pôdy do rastlín.

absolventská práca

1 Prehľad literatúry

1.1 Vlastnosti rádionuklidu Stroncium-90

Stroncium 90 Sr je striebristý kov podobný vápniku potiahnutý oxidovou škrupinou a slabo reaguje a je zahrnutý do metabolizmu ekosystému, pretože vznikajú komplexné komplexy Ca - Fe - Al - Sr. Prirodzený obsah stabilného izotopu v pôde, kostnom tkanive a prostredí dosahuje 3,7 x 10 -2 %, v morskej vode, svalovom tkanive 7,6 x 10 -4 %. Biologické funkcie neboli identifikované; netoxický, môže nahradiť vápnik. V prírodnom prostredí nie je žiadny rádioaktívny izotop.

Stroncium je prvkom hlavnej podskupiny druhej skupiny, piatej periódy periodického systému chemických prvkov D.I. Mendelejeva, s atómovým číslom 38. Označuje sa symbolom Sr (lat. Stroncium). Jednoduchá látka stroncium (číslo CAS: 7440-24-6) je mäkký, kujný a tvárny kov alkalických zemín strieborno-bielej farby. Má vysokú chemickú aktivitu, na vzduchu rýchlo reaguje s vlhkosťou a kyslíkom a pokrýva sa žltým oxidovým filmom.

Nový prvok bol objavený v minerále strontianite, ktorý sa našiel v roku 1764 v olovenej bani neďaleko škótskej dediny Stronshian, ktorá neskôr dala novému prvku meno. Prítomnosť nového oxidu kovu v tomto minerále objavili takmer o 30 rokov neskôr William Cruickshank a Ader Crawford. Vo svojej čistej forme ho izoloval Sir Humphry Davy v roku 1808.

Stroncium sa nachádza v morskej vode (0,1 mg/l), v pôdach (0,035 % hmotn.).

V prírode sa stroncium vyskytuje ako zmes 4 stabilných izotopov 84 Sr (0,56 %), 86 Sr (9,86 %), 87 Sr (7,02 %), 88 Sr (82,56 %).

Existujú 3 spôsoby, ako získať kovové stroncium:

Tepelný rozklad niektorých zlúčenín

Elektrolýza

Redukcia oxidu alebo chloridu

Hlavnou priemyselnou metódou výroby kovového stroncia je tepelná redukcia jeho oxidu hliníkom. Potom sa výsledné stroncium čistí sublimáciou.

Elektrolytická výroba stroncia elektrolýzou roztavenej zmesi SrCl 2 a NaCl nie je rozšírená z dôvodu nízkej prúdovej účinnosti a kontaminácie stroncia nečistotami.

Tepelným rozkladom hydridu alebo nitridu stroncia vzniká jemne rozptýlené stroncium, ktoré je náchylné na ľahké vznietenie.

Stroncium je mäkký, strieborno-biely kov, ktorý je tvárny a tvárny a dá sa ľahko rezať nožom.

Polymorfný - sú známe tri jeho modifikácie. Do 215 o C je stabilná kubická plošne centrovaná modifikácia (b-Sr), medzi 215 a 605 o C - hexagonálna (b-Sr), nad 605 o C - kubická telovo centrovaná modifikácia (g-Sr).

Teplota topenia - 768 oC, teplota varu - 1390 oC.

Stroncium vo svojich zlúčeninách vždy vykazuje valenciu +2. Vlastnosti stroncia sú blízke vápniku a bária, pričom medzi nimi zaberá strednú polohu.

V elektrochemickom rade napätí patrí stroncium medzi najaktívnejšie kovy (jeho normálny elektródový potenciál sa rovná? 2,89 V. Intenzívne reaguje s vodou za vzniku hydroxidu: Sr + 2H 2 O = Sr(OH) 2 + H 2 ^ .

Interaguje s kyselinami, vytláča ťažké kovy z ich solí. Slabo reaguje s koncentrovanými kyselinami (H 2 SO 4, HNO 3).

Kovové stroncium rýchlo oxiduje na vzduchu a vytvára žltkastý film, v ktorom sú okrem oxidu SrO vždy prítomné peroxid SrO2 a nitrid Sr3N2. Pri zahrievaní na vzduchu sa vznieti, práškové stroncium na vzduchu je náchylné na samovznietenie.

Prudko reaguje s nekovmi - sírou, fosforom, halogénmi. Interaguje s vodíkom (nad 200 o C), dusíkom (nad 400 o C). Prakticky nereaguje s alkáliami.

Pri vysokých teplotách reaguje s CO 2 za vzniku karbidu:

5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO (1)

Ľahko rozpustné soli stroncia s aniónmi Cl - , I - , NO 3 - . Soli s aniónmi F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- sú slabo rozpustné.

Hlavnými oblasťami použitia stroncia a jeho chemických zlúčenín sú rádioelektronický priemysel, pyrotechnika, hutníctvo a potravinársky priemysel.

Stroncium sa používa na legovanie medi a niektorých jej zliatin, na zavádzanie do zliatin olova pre batérie, na odsírenie liatiny, medi a ocelí.

Na redukciu uránu sa používa stroncium s čistotou 99,99-99,999%.

Tvrdé magnetické ferity stroncia sú široko používané ako materiály na výrobu permanentných magnetov.

V pyrotechnike sa na farbenie plameňa karmínovočerveno používa uhličitan strontnatý, dusičnan a chloristan. Zliatina horčíka a stroncia má silné pyroforické vlastnosti a používa sa v pyrotechnike na zápalné a signálne kompozície.

Rádioaktívny 90 Sr (polčas rozpadu 28,9 rokov) sa používa pri výrobe zdrojov rádioizotopového prúdu vo forme titanitu stroncia (hustota 4,8 g/cm³, uvoľnenie energie cca 0,54 W/cm³).

Uranát strontnatý zohráva významnú úlohu pri výrobe vodíka (cyklus uranátu stroncia, Los Alamos, USA) termochemickou metódou (atómovo-vodíková energia) a najmä sa vyvíjajú metódy priameho štiepenia jadier uránu v zložení uranátu strontnatého na výrobu tepla rozkladom vody na vodík a kyslík.

Oxid strontnatý sa používa ako súčasť supravodivej keramiky.

Fluorid strontnatý sa používa ako súčasť pevných fluórových batérií s obrovskou energetickou kapacitou a hustotou energie.

Zliatiny stroncia s cínom a olovom sa používajú na odlievanie prúdových vodičov batérií. Zliatiny stroncia a kadmia pre anódy galvanických článkov.

Charakteristiky žiarenia sú uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1 - Radiačné charakteristiky stroncia 90

V prípadoch, keď sa izotop dostane do životného prostredia, príjem stroncia do organizmu závisí od stupňa a povahy začlenenia metabolitu do pôdnych organických štruktúr, potravy a pohybuje sa od 5 do 30 %, s väčším prienikom do organizmu dieťaťa. Bez ohľadu na vstupnú cestu sa žiarič hromadí v kostre (mäkké tkanivá neobsahujú viac ako 1%). Z tela sa vylučuje extrémne zle, čo vedie k neustálemu hromadeniu dávky v dôsledku chronického príjmu stroncia do tela. Na rozdiel od prírodných β-aktívnych analógov (urán, tórium atď.) je stroncium účinný β-emitor, ktorý mení spektrum radiačnej expozície, a to aj na pohlavné žľazy, endokrinné žľazy, červenú kostnú dreň a mozog. Akumulované dávky (pozadie) kolíšu v rozmedzí (do 0,2 x 10 -6 µCi/g v kostiach pri dávkach rádovo 4,5 x 10 -2 mSv/rok).

Účinok prírodných (nerádioaktívnych, málo toxických a navyše široko používaných na liečbu osteoporózy) a rádioaktívnych izotopov stroncia na ľudský organizmus by sa nemal zamieňať. Izotop stroncia 90 Sr je rádioaktívny s polčasom rozpadu 28,9 roka. 90 Sr podlieha rozpadu a mení sa na rádioaktívne 90 Y (polčas rozpadu 64 hodín).K úplnému rozpadu stroncia-90 uvoľneného do životného prostredia dôjde až po niekoľkých stovkách rokov. 90 Sr vzniká pri jadrových výbuchoch a emisiách z jadrových elektrární.

Z hľadiska chemických reakcií sú rádioaktívne a nerádioaktívne izotopy stroncia prakticky rovnaké. Prírodné stroncium je súčasťou mikroorganizmov, rastlín a živočíchov. Bez ohľadu na cestu a rytmus vstupu do tela sa rozpustné zlúčeniny stroncia hromadia v kostre. Menej ako 1 % sa zadržiava v mäkkých tkanivách. Spôsob vstupu ovplyvňuje množstvo depozície stroncia v kostre.

Správanie stroncia v tele je ovplyvnené druhom, pohlavím, vekom, ako aj tehotenstvom a ďalšími faktormi. Napríklad muži majú vo svojich kostrách vyššie hladiny usadenín ako ženy. Stroncium je analóg vápnika. Stroncium sa vysokou rýchlosťou hromadí v tele detí do veku štyroch rokov, keď sa aktívne tvorí kostné tkanivo. Metabolizmus stroncia sa mení pri niektorých ochoreniach tráviaceho systému a kardiovaskulárneho systému. Cesty vstupu:

Voda (maximálna prípustná koncentrácia stroncia vo vode v Ruskej federácii je 8 mg / l a v USA - 4 mg / l)

Potraviny (paradajky, repa, kôpor, petržlen, reďkovky, reďkovky, cibuľa, kapusta, jačmeň, raž, pšenica)

Intratracheálne podanie

Cez kožu (kožné)

Inhalácia (vzduchom)

Z rastlín alebo cez zvieratá môže stroncium-90 prechádzať priamo do ľudského tela.

Ľudia, ktorých práca zahŕňa stroncium (v medicíne sa rádioaktívne stroncium používa ako aplikátor pri liečbe kožných a očných ochorení. Hlavnými oblasťami použitia prírodného stroncia sú rádioelektronický priemysel, pyrotechnika, metalurgia, metalotermia, potravinársky priemysel, výroba magnetické materiály, rádioaktívne - výroba atómových elektrických batérií, atómovo-vodíková energia, rádioizotopové termoelektrické generátory a pod.).

Vplyv nerádioaktívneho stroncia sa objavuje mimoriadne zriedkavo a len pod vplyvom iných faktorov (nedostatok vápnika a vitamínu D, podvýživa, nerovnováha v pomere mikroelementov ako bárium, molybdén, selén atď.). Potom môže u detí spôsobiť „rachitu stroncia“ a „urologické ochorenie“ – poškodenie a deformáciu kĺbov, spomalenie rastu a iné poruchy. Naopak, rádioaktívne stroncium má takmer vždy negatívny vplyv na ľudské telo:

Ukladá sa v kostre (kostiach), ovplyvňuje kostné tkanivo a kostnú dreň, čo vedie k rozvoju choroby z ožiarenia, nádorov krvotvorného tkaniva a kostí.

Spôsobuje leukémiu a zhubné nádory (rakovinu) kostí, ako aj poškodenie pečene a mozgu

Izotop stroncia 90 Sr je rádioaktívny s polčasom rozpadu 28,79 roka. 90 Sr podlieha β-rozpadu, pričom sa mení na rádioaktívne ytrium 90 Y (polčas 64 hodín). 90 Sr vzniká pri jadrových výbuchoch a emisiách z jadrových elektrární.

Stroncium je analógom vápnika a dokáže sa pevne ukladať v kostiach. Dlhodobé ožiarenie 90 Sr a 90 Y ovplyvňuje kostné tkanivo a kostnú dreň, čo vedie k rozvoju choroby z ožiarenia, nádorov krvotvorného tkaniva a kostí.

Akonáhle je stroncium-90 v pôde, spolu s rozpustnými zlúčeninami vápnika vstupuje do rastlín, z ktorých sa môže dostať do ľudského tela priamo alebo prostredníctvom zvierat. Vzniká tak reťazec prenosu rádioaktívneho stroncia: pôda – rastliny – zvieratá – ľudia. Stroncium, ktoré preniká do ľudského tela, sa hromadí najmä v kostiach a vystavuje tak telo dlhodobým vnútorným rádioaktívnym účinkom. Výsledkom tejto expozície, ako ukázal výskum vedcov pri pokusoch na zvieratách (psoch, potkanoch atď.), je vážne ochorenie organizmu. Do popredia sa dostáva poškodenie krvotvorných orgánov a vznik nádorov v kostiach. Za normálnych podmienok sú „dodávateľom“ rádioaktívneho stroncia experimentálne výbuchy jadrových a termonukleárnych zbraní. Výskum amerických vedcov zistil, že aj malé množstvo žiarenia je pre zdravého človeka určite škodlivé. Ak vezmeme do úvahy, že aj pri extrémne malých dávkach tohto účinku dochádza k prudkým zmenám v tých bunkách tela, od ktorých závisí reprodukcia potomstva, potom je celkom jasné, že jadrové výbuchy predstavujú smrteľné nebezpečenstvo pre tých, ktorí ešte nie sú narodený! Stroncium dostalo svoj názov podľa minerálu stroncianit (soľ oxidu uhličitého stroncia), ktorý sa našiel v roku 1787 v Škótsku pri obci Strontian. Anglický výskumník A. Crawford, študujúci strontianit, navrhol v ňom prítomnosť novej, zatiaľ neznámej „zeme“. Individuálnu zvláštnosť strontianitu stanovil aj Klaproth. Anglický chemik T. Hope v roku 1792 dokázal prítomnosť nového kovu v strontianite, izolovanom vo voľnej forme v roku 1808 G. Davym.

Bez ohľadu na západných vedcov však ruský chemik T.E. Lovitz v roku 1792 pri skúmaní minerálu baryt dospel k záveru, že okrem oxidu bárnatého obsahuje ako nečistotu aj „stronciánsku zeminu“. Lovitz, mimoriadne opatrný vo svojich záveroch, sa ich neodvážil zverejniť až do dokončenia sekundárneho overenia experimentov, ktoré si vyžiadalo nahromadenie veľkého množstva „strontianskej zeme“. Preto bol Lovitzov výskum „Na strontianskej zemi v ťažkých nosníkoch“, hoci bol publikovaný po Klaprothovom výskume, v skutočnosti vykonaný pred ním. Naznačujú objav stroncia v novom minerále – sírane strontnatém, ktorý sa dnes nazýva celestín. Z tohto minerálu si stavajú tŕne svojej kostry najjednoduchšie morské organizmy - rádiolariáni, akantárie. Z ihličia umierajúcich bezstavovcov sa vytvorili zhluky samotného celestínu

1.2 Akumulácia rádionuklidu stroncia-90 v pôdach a rastlinách

Potravinová a technická kvalita produktov – obilia, hľúz, olejnín, okopanín – získaných z ožiarených rastlín sa výrazne nezhoršuje ani pri znížení úrody na 30 – 40 %.

Obsah oleja v slnečnicových a lotosových semenách závisí od dávky žiarenia prijímaného rastlinami a od fázy ich vývoja na začiatku ožarovania. Podobná závislosť sa pozoruje pri úrode cukru pri zbere okopanín z ožiarených rastlín repy. Obsah vitamínu C v plodoch paradajok zozbieraných z ožiarených rastlín závisí od fázy vývoja rastliny na začiatku ožarovania a od dávky ožiarenia. Napríklad pri ožiarení rastliny počas hromadného kvitnutia a začiatku rodenia dávkami 3 - 15 kR sa obsah vitamínu C v plodoch paradajok zvýšil o 3 - 25 % oproti kontrole. Ožarovanie rastlín v období hromadného kvitnutia a začiatku rodenia dávkou do 10 kR brzdí vývoj semien vo vyvíjajúcich sa plodoch, ktoré sa väčšinou stávajú bezsemennými.

Podobný vzor bol získaný pri pokusoch so zemiakmi. Pri ožarovaní rastlín v období tvorby hľúz úroda hľúz pri ožiarení dávkami 7 - 10 kR prakticky neklesá. Ak sa rastliny ožarujú v skoršom štádiu vývoja, úroda hľúz sa zníži v priemere o 30 - 50 %. Okrem toho hľuzy nie sú životaschopné kvôli sterilite očí.

Rádioaktívne izotopy teda nespôsobujú viditeľné škody na rastlinných organizmoch, ale vo významnom množstve sa hromadia v poľnohospodárskych plodinách.

Absorpcia stroncia pôdou je o 90 menšia ako u cézia - 137, a preto ide o mobilnejší rádionuklid.

V okamihu uvoľnenia cézia-137 do životného prostredia je rádionuklid spočiatku vo vysoko rozpustnom stave (parno-plynná fáza, jemné častice atď.)

Väčšie zadržiavanie rádioizotopov v pôde je uľahčené prítomnosťou chemických prvkov podobných chemickým vlastnostiam týmto izotopom. Vápnik je teda chemický prvok podobný svojimi vlastnosťami stronciu-90 a pridávanie vápna najmä na pôdach s vysokou kyslosťou vedie k zvýšeniu absorpčnej kapacity stroncia-90 a zníženiu jeho migrácie. Draslík je svojimi chemickými vlastnosťami podobný céziu - 137. Draslík, ako neizotopový analóg cézia, sa nachádza v pôde v makromnožstve, zatiaľ čo cézium je v ultra mikrokoncentráciách. Výsledkom je, že mikromnožstvá cézia-137 sú silne zriedené v pôdnom roztoku iónmi draslíka a keď sú absorbované koreňovými systémami rastlín, pozoruje sa súťaž o miesto sorpcie na povrchu koreňa. Preto, keď tieto prvky vstupujú z pôdy, v rastlinách sa pozoruje antagonizmus céziových a draselných iónov.

Okrem toho vplyv migrácie rádionuklidov závisí od meteorologických podmienok (množstvo zrážok).

A medzidruhové rozdiely v poľnohospodárskych plodinách v akumulácii týchto rádionuklidov sú pozorované u strukovín. Napríklad stroncium - 90 a cézium - 137 sú strukovinami absorbované 2 - 6 krát intenzívnejšie ako obilniny.

Vstup stroncia-90 a cézia-137 do trávy na lúkach a pasienkoch je určený charakterom rozšírenia v pôdnom profile.

Akumulácia rádionuklidov bylinnými rastlinami závisí od štrukturálnych vlastností trávnika. Na obilnej lúke s hustým, hustým trávnikom je obsah cézia-137 vo fytomase 3-4 krát vyšší ako na forbíkovej lúke s voľným, tenkým trávnikom.

Akumulácia rádionuklidov v rastline závisí od obsahu živín v pôde. Zistilo sa, že minerálne hnojivo aplikované v dávkach N 90, P 90 zvyšuje koncentráciu cézia-137 v zeleninových plodinách 3-4 krát a podobné aplikácie draslíka znižujú jeho obsah 2-3 krát. Obsah látok obsahujúcich vápnik má pozitívny vplyv na zníženie príjmu stroncia-90 v úrode strukovín. Napríklad pridávanie vápna do vylúhovanej černozeme v dávkach ekvivalentných hydrolytickej kyslosti znižuje prísun stroncia-90 do obilnín 1,5 - 3,5 krát.

Akumulácia (odstraňovanie) rádionuklidov poľnohospodárskymi rastlinami do značnej miery závisí od vlastností pôdy a biologickej schopnosti rastlín.

Rádioaktívne látky uvoľnené do atmosféry sa nakoniec koncentrujú v pôde. Niekoľko rokov po rádioaktívnom spade na zemskom povrchu sa vstup rádionuklidov do rastlín z pôdy stáva hlavnou cestou ich vstupu do ľudskej potravy a krmiva pre zvieratá. V núdzových situáciách, ako ukázala havária v jadrovej elektrárni v Černobyle, už v druhom roku po spade, je hlavnou cestou vstupu rádioaktívnych látok do potravinových reťazcov vstup rádionuklidov z pôdy do rastlín.

Absorpcia rádionuklidov pôdami bráni ich pohybu po pôdnom profile, prenikaniu do podzemných vôd a v konečnom dôsledku podmieňuje ich akumuláciu v horných pôdnych horizontoch.

Mechanizmus absorpcie rádionuklidov koreňmi rastlín je podobný ako absorpcia základných živín – makro a mikroprvkov. Určitá podobnosť sa pozoruje v absorpcii a pohybe stroncia - 90 a cézia - 137 rastlinami a ich chemickými analógmi - vápnikom a draslíkom, preto sa obsah týchto rádionuklidov v biologických objektoch niekedy vyjadruje vo vzťahu k ich chemickým analógom. takzvané jednotky stroncia a cézia.

Medzi akumuláciou stroncia-90 v rastlinách a obsahom výmenného vápnika v pôde je úzky inverzný vzťah (zásoba stroncia klesá so zvyšovaním obsahu výmenného vápnika v pôde).

Migračné cesty rádionuklidov do ľudského tela sú rôzne. Značná časť z nich sa do ľudského organizmu dostáva cez potravinový reťazec: pôda - rastliny - hospodárske zvieratá - produkty živočíšnej výroby - človek. V zásade sa rádionuklidy môžu dostať do tela zvieraťa cez dýchací systém, gastrointestinálny trakt a povrch kože. Ak počas

1.3 Vlastnosti migrácie stroncia-90 do životného prostredia

Rádionuklid 90 Sr sa vyznačuje väčšou pohyblivosťou v pôdach v porovnaní s 137 Cs. Absorpcia 90 Sr v pôde je spôsobená najmä výmenou iónov. Väčšina sa zdržiava v horných horizontoch. Rýchlosť jeho migrácie pozdĺž pôdneho profilu závisí od fyzikálno-chemických a mineralogických vlastností pôdy.

Ak sa v pôdnom profile nachádza humusový horizont pod vrstvou podstielky alebo trávnika, 90 Sr sa koncentruje v tomto horizonte. V pôdach, ako sú piesčito-podzolové pôdy, humózno-rašelinovo-glejové hlinité pôdy na piesku, černozemné lúčne podzolizované pôdy a vylúhované černozeme, sa pozoruje mierny nárast obsahu rádionuklidov v hornej časti iluviálneho horizontu.

V zasolených pôdach sa objavuje druhé maximum, ktoré súvisí s nižšou rozpustnosťou síranu strontnatého a jeho pohyblivosťou. V hornom horizonte sa zadržiava v soľnej kôre. Koncentrácia v humusovom horizonte sa vysvetľuje vysokým obsahom humusu, veľkou absorpčnou kapacitou katiónov a tvorbou nízkomobilných zlúčenín s pôdnou organickou hmotou.

V modelových pokusoch pri pridávaní 90 Sr do rôznych pôd umiestnených vo vegetačných nádobách sa zistilo, že rýchlosť jeho migrácie v experimentálnych podmienkach stúpa so zvyšovaním obsahu vymeniteľného vápnika. V poľných podmienkach bol pozorovaný aj nárast migračnej kapacity 90 Sr v pôdnom profile so zvýšením obsahu vápnika. Migrácia stroncia-90 sa tiež zvyšuje so zvyšujúcou sa kyslosťou a obsahom organických látok.

Pri migrácii 90Sr zohráva významnú úlohu lesná vegetácia. V obdobiach intenzívneho rádioaktívneho spadu stromy fungujú ako clona, na ktorej sa ukladajú rádioaktívne aerosóly. Rádionuklidy zachytené povrchom listov a ihličia sa dostávajú na povrch pôdy s opadanými listami a ihličím. Charakteristiky lesnej podstielky majú významný vplyv na obsah a distribúciu stroncia-90. V listnatých podstielkách obsah 90 Sr postupne klesá od vrchnej vrstvy ku dnu, pri ihličnatých podstielkách dochádza k výraznej akumulácii rádionuklidu v spodnej humifikovanej časti podstielky.

Tabuľka 2 - Tvorba stroncia 90

Keď sa 235 U a 239 Pu štiepi tepelnými neutrónmi v reaktore, vznikne 90 Sr s výťažkami 5,77 a 2,25 %. Značné množstvá 90 Sr (7,4 10 17 Bq) boli uvoľnené do atmosféry pri skúškach jadrových zbraní v rokoch 1945-1980. .

Keď sa rádionuklidy uvoľnia, väčšina rádionuklidov vstúpi do stratosféry (vrstva atmosféry ležiaca vo výške 10-50 km) a zostane tam mnoho mesiacov, pomaly klesá a rozptyľuje sa po celom povrchu zemegule. Polčas rozpadu 89 Sr je 50,5 dňa a keď sa dostane do stratosféry pri jadrových výbuchoch, tam sa hlavne rozpadne a nepredstavuje pre pozemšťanov také veľké radiačné nebezpečenstvo ako 90 Sr a 137 Cs, ktoré keď vypadnú, znečisťujú povrchu Zeme po mnoho rokov.

Na druhej strane, pri haváriách jadrových reaktorov, ako napríklad v jadrovej elektrárni v Černobyle, kedy je akumulovaná rovnovážna aktivita 89 Sr 10-krát vyššia ako aktivita 90 Sr, ktorá vďaka svojmu dlhému polčasu rozpadu , nestihne počas 2-3 rokov prevádzky reaktora naakumulovať, situácia sa mení. Bezprostredne po černobyľskej havárii bola aktivita uvoľnených krátkodobých rádionuklidov 89 Sr mnohonásobne vyššia ako 90 Sr alebo 137 Cs.

Po testovaní jadrových zbraní rádioaktívny spad pozostáva najmä z vo vode rozpustných a iónomeničových foriem 90 Sr, zatiaľ čo po havárii v Černobyle sa 90 Sr často ukladal vo forme stabilných zlúčenín.

Počas prevádzky jadrovej elektrárne sa 90 Sr, podobne ako 137 Cs, uvoľňované do životného prostredia v konečnom dôsledku hromadí buď vo vrchných vrstvách pôdy v suchozemských systémoch, alebo v spodných sedimentoch prírodných vodných nádrží. V tomto prípade stroncium migruje na veľmi krátke vzdialenosti, napríklad 1 cm počas niekoľkých rokov.

Dirigované koncom 80. rokov 20. storočia. Štúdie neoraných oblastí v Kyshtyme, kontaminovaných v roku 1957 90 Sr a inými rádionuklidmi z výbuchu odpadu, ukázali, že 90 Sr v tomto časovom období dosiahlo hĺbku 15 cm, čo znamená, že rýchlosť jeho migrácie bola 0,5 cm/g. Od pôdy cez koreňový systém 90 Sr sa prenáša do rastlín a je súčasťou obilnín, fazule, mrkvy a iných produktov. Toto odstránenie je určené koeficientom prenosu (TC), ktorý závisí od typu pôdy a pH prostredia.

Na zníženie odstraňovania 90 Sr z pôdy do rastlín sa používa orba pôdy a aplikácia hnojív.

Najúčinnejšia je hlboká orba, ktorá vedie k zahrabávaniu aktivity pod vrstvu, v ktorej sa nachádzajú korene rastlín. V oblastiach južného Uralu kontaminovaných 90 Sr po havárii v Kyshtyme boli dosiahnuté dobré výsledky pri orbe do hĺbky 50 cm Z tabuľkových údajov vyplýva, že účinné opatrenie spolu s aplikáciou N, P a K hnojivá, je vápnenie pôdy.

Tabuľka 3 - Niektoré charakteristické hodnoty CP 90 Sr z pôdy na rastlinu (Bq kg-1 suchej plodiny/Bq kg-1 suchej pôdy) (Vysvetlenie: CP je uvedený pre vrchnú vrstvu hlbokú 20 cm a hodnoty pre trávy sú uvedené pre vrchnú vrstvu hĺbka pôdy 10 cm)

Tabuľka 4 - Vplyv poľnohospodárskych protiopatrení na príjem 90 Sr lúčnymi rastlinami v okolí Gomelu (Bielorusko)

Rádioaktívne stroncium vstupuje do ľudského tela cez gastrointestinálny trakt, pľúca a kožu. Rozpustné zlúčeniny stroncia sa dobre absorbujú z gastrointestinálneho traktu, hodnota resorpcie je 0,1-0,6 a resorpcia je nižšia ako 0,01 pre zlúčeniny, ktoré sú zle rozpustné. Stroncium sa rýchlo vstrebáva z pľúc. 5 minút po intratracheálnom podaní v množstve 1,48 · 10 4 Bq/g zostáva v pľúcach 33,3 % podaného množstva, po 24 hodinách - 0,39 %. Keď sa izotopy stroncia aplikujú na kožu v množstve 2,4 · 10 5 Bq/cm 2, aktivita sa zistí ihneď po kontaminácii povrchu kože.

Pri resorpcii stroncia z tráviaceho traktu je dôležitá strava, chemická zlúčenina rádionuklidu a fyziologické faktory (vek, laktácia a gravidita, stav minerálneho metabolizmu, nervový a endokrinný systém). Množstvo absorpcie rádionuklidov z gastrointestinálneho traktu klesá s pribúdajúcim vekom, so zvyšujúcim sa obsahom vápnika a fosforu v strave a pri podávaní vysokých dávok tyroxínu. Užívanie alginátu sodného 20 minút pred podaním stroncia znižuje jeho obsah v krvi 8-10 krát a laktóza, lyzín a arginín naopak zdvojnásobujú množstvo vstrebávania stroncia z gastrointestinálneho traktu.

Bez ohľadu na cestu a frekvenciu vstupu rozpustných zlúčenín rádioaktívneho stroncia do tela sa selektívne hromadí v kostre a menej ako 1 % sa zadržiava v mäkkých tkanivách. Po intravenóznom podaní rádioaktívneho stroncia do ľudského tela v ňom po 100 dňoch zostane 20 % vstreknutého množstva, zatiaľ čo u opíc je to 47 % a u králikov 7,5 %. Podiel usadenín stroncia v kostre závisí od cesty jeho vstupu. Pri intratracheálnom vstupe sa ukladá 76%, inhalačne - 31,6%, intraabdominálne - 81,2% a kožnom - iba 7? .

Pri pokusoch na zvieratách sa zistilo, že keď sa rádioaktívne stroncium podávalo intramuskulárne alebo perorálne samiciam v rôznych štádiách gravidity, väčšina (50-70) sa uložila do plodov v posledných dňoch gravidity. Distribúcia rádioaktívneho stroncia v rôznych častiach tej istej kosti a v rôznych kostiach je nerovnomerná. Stroncium sa ukladá v oblastiach kostí, ktoré majú najväčšiu rastovú zónu, kde dochádza k zvýšenej tvorbe kostí.

Abramov a Golutvina s prihliadnutím na funkciu retencie a vylučovania 90 Sr obličkami vypočítali dávku z týchto rádionuklidov na povrch kosti pri jednorazovom a chronickom podávaní rádionuklidov v množstve 37 kBq/deň. Z tabuľky vyplýva, že pri jednorazovom podaní rádionuklidov stroncia sa celková dávka od 89 Sr po niekoľkých polčasoch tohto nuklidu prakticky nezvýši a dávka od 90 Sr v dôsledku súčtu malých rozpadových konštánt a biologického odstránenia sa zvyšuje. neustále zvyšuje.

Tabuľka 5 - Odhadovaná dávka na povrchu kosti pri jednorazovom a chronickom podávaní rádionuklidov 89 Sr a 90 Sr do organizmu v množstve 37 kBq/deň.

Čas po podaní, dni.	Dávka od 89 Sr, mSv	Dávka od 90 Sr, mSv
Jednorazové podanie





Chronické podávanie

Bol navrhnutý vekom podmienený model ukladania stroncia a iných prvkov alkalických zemín v ľudských kostiach v celom vekovom rozmedzí, počnúc od narodenia. Ukázalo sa, že očakávané ekvivalentné dávky pre kostnú dreň po príjme 90 Sr v prvých mesiacoch po narodení sú rádovo vyššie ako dávky pri vstupe do tela dospelého človeka.

Stroncium sa vylučuje z tela ľudí a zvierat výkalmi aj močom. Keď sa užíva perorálne, väčšina stroncia sa vylučuje stolicou. Počas 8 dní je celkové vylučovanie 89 Sr 77,9 %, z čoho 5 % je močom.

Bolo stanovených niekoľko polčasov rozpadu 90 Sr z tela. Krátky polčas (2,5-8,5 dňa) charakterizuje odstránenie stroncia z mäkkých tkanív, dlhé obdobie (90-154 dní) - hlavne z kostí. Pri dlhodobom perorálnom alebo parenterálnom podávaní 90 Sr do tela sa polčas rozpadu zo skeletu výrazne zvyšuje a počiatočný krátky polčas chýba alebo je veľmi krátky. U ľudí a zvierat sa po jednorazovom perorálnom príjme rádionuklidov stroncia v mlieku počas laktácie uvoľní od 0,04 do 4 % na 1 liter mlieka z podaného rádionuklidu; pri chronickom príjme 90 Sr do tela s mliekom sa uvoľňuje 0,05-6,3% na 1 liter v pomere k dennej norme.

Podávanie akútne účinných množstiev 90 Sr spôsobuje rozvoj typickej akútnej radiačnej patológie. Existujú výrazné zmeny v periférnej krvi: leukopénia, lymfopénia, neutropénia, retikulopénia. Pozorujú sa zmeny v červenej krvi, zrýchlenie sedimentačnej reakcie erytrocytov, spomalenie zrážania krvi a zvýšenie objemu plazmy.

U psov, ktoré dostávali 0,74 kBq/kg 90 Sr denne v potrave po dobu 3-3,5 roka, sa zistili poruchy metabolizmu sacharidov, zmeny sekrečných a vylučovacích funkcií pečene a obličiek. Menšie množstvá 90 Sr (0,675 kBq/kg) neviedli k významným funkčným zmenám v ich tele, avšak v priebehu 9-13 rokov uhynulo 80 % psov z experimentálnej skupiny a 11 % z kontrolnej skupiny.

Dlhodobé podávanie 90 Sr psom s potravou (0,74-0,074 kBq/kg) a akumulácia celkovej absorbovanej dávky v skelete do 3,6-9,0 Gy vedie k zvýšeniu výskytu benígnych a malígnych nádorov mäkkých tkanív (u 3-5 krát častejšie ako u kontrolných zvierat). Chronické podávanie 90 Sr týmto zvieratám (0,74 kBq/kg za deň počas 3 rokov), vytvárajúce dávkový príkon tkaniva v skelete až 1,5 Gy/g, môže spôsobiť rozvoj leukémie a osteosarkómu. Pri chronickom podávaní 10-krát menších množstiev tohto rádionuklidu (absorbovaná dávka v kostre do 0,5 Gy/g) sa pozorujú poruchy vo vývoji potomstva a zníženie ich životaschopnosti.

Rádioaktivitu 90 Sr určuje jeho dcéra 90 Y, ktorá sa vyzráža vo forme oxalátov. 90Y sa izoluje z potravinárskych produktov extrakciou monoizooktylesterom kyseliny metylfosfónovej. 90 Y sa extrahuje z popola kostného tkaniva tributylfosfátom. Aktivita sa meria pomocou nastavenia s nízkym pozadím. Stanovenie 89 Sr v potravinách, vegetácii a kostnom tkanive je založené na vyzrážaní stroncia dymivou kyselinou dusičnou s následným meraním aktivity. Keď sa rádioaktívne izotopy stroncia dostanú do kontaktu s otvorené plochy Dekontaminácia pokožky sa vykonáva 5% roztokom pentacínu, 5% roztokom Na2 (EDTA) alebo 2% roztokom kyseliny chlorovodíkovej, ako aj detergentnými práškami. Ak sa rádionuklidy stroncia dostanú do gastrointestinálneho traktu, užite perorálne liek "Adsorbar" alebo síran bárnatý (25 g s 200 ml vody), alginát sodný alebo vápenatý (15 g s 200 ml vody) alebo liek "Polysurmin" (4 g s 200 ml vody). Používajú sa emetiká a vykonáva sa rozsiahly výplach žalúdka. Po očistení žalúdka sa znovu zavedú adsorbenty so slanými laxatívami. V prípade poškodenia prachovými produktmi sa nosohltan a ústna dutina hojne umývajú, používajú sa expektoranciá a diuretiká.

V súlade s NRB-99 je prípustná koncentrácia 90 Sr vo vzduchu pracovných priestorov približne 24-krát nižšia ako 89 Sr, čo poukazuje na jeho výnimočné radiačné nebezpečenstvo. Pre obyvateľstvo je prípustná koncentrácia 90 Sr v atmosférickom vzduchu regulovaná (NRB-99) hodnotou rovnajúcou sa 2,7 Bq/m 3 , čo je mimo citlivosti väčšiny metód izolácie a merania rádioaktivity tohto rádionuklidu.

Tabuľka 6 - GWP, e, DOA vo vzduchu pracovných priestorov v závislosti od chemických zlúčenín a jadrových fyzikálnych vlastností rádionuklidov 89 Sr a 90 Sr, MSUA a MZA týchto izotopov na pracovisku

Tabuľka 7 - DOA vo vzduchu, e, GWP so vzduchom, vodou a potravinami rádionuklidov 89 Sr a 90 Sr a uhľovodíkov pri zásobovaní vodou pre obyvateľstvo

Výskum ukázal, že 80 – 90 % rádionuklidov je sústredených v aktívnej zóne, kde sa nachádza väčšina koreňov poľnohospodárskych plodín. Na pozemkoch neobrábaných po černobyľskej katastrofe sa takmer všetky rádionuklidy nachádzajú v hornej časti (do 10-15 cm) humusových horizontov a na orných pôdach sú rádionuklidy rozmiestnené pomerne rovnomerne v celej hĺbke obrábanej vrstvy. Výpočty ukazujú, že v blízkej budúcnosti bude samočistenie koreňovej vrstvy kontaminovaných pôd v dôsledku vertikálnej migrácie rádionuklidov nevýznamné.

Zároveň sa sledujú procesy lokálnej sekundárnej kontaminácie poľnohospodárskych pôd v dôsledku horizontálnej migrácie rádionuklidov v dôsledku veternej a vodnej erózie. Obsah cézia-137 v ornom horizonte rôznych prvkov reliéfu svahových území v dôsledku vodnej erózie na plodinách jednoročných plodín počas deviatich rokov bol prerozdelený až 1,5-3,0-krát.

Nárast hustoty kontaminácie pôdy céziom-137 v akumulačnej zóne (spodné časti svahov a depresií) v porovnaní s obmývacou zónou bol v priemere od 13 % s ročným obmývaním pôdy pod 5 t/ha do 75 % s obmývaním 12-20 t/ha. Na trvalých kultúrach viacročných tráv nebol pozorovaný pevný odtok a neboli zistené žiadne významné rozdiely v hustote kontaminácie pôdy medzi svahovými prvkami. V dôsledku veternej erózie odvodnených rašelinných a piesočnatých pôd využívaných na siatie jednoročných plodín dosiahli lokálne rozdiely v hustote kontaminácie orného horizontu rádiocéziom 1,5-2,0-násobok. To zdôrazňuje potrebu chrániť pôdy pred vodnou a veternou eróziou, čo tiež znižuje stratu humusovej vrstvy a znižuje pravdepodobnosť kontaminácie produktov v miestnych oblastiach pôdy.