Динамика мобильности 90Sr в почве и трофической цепи почва-растение в условиях Краснодарского края

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Использование атомной энергии практически во всех областях
производства влечет за собой определенную долю риска по возможному
загрязнению территории радиоактивными веществами. Это может быть, как
использование радиоактивных источников в медицине, научно-
исследовательских институтах, на военных объектах, так и при образовании
радиоактивных отходов. Кроме того, определенную роль в возможном
радиоактивном загрязнении территории играют аварийные ситуации,
происходящие на атомных объектах, например, АЭС (Чернобыльская 1986,
Фукусима 2011) (В.И. Бойко, Ф.П. Кошелев, 2001, А.Д. Фокин, А.А. Лурье,
С.П. Торшин, 2005).
Одной из важнейших задач, которая становится все более актуальной –
возможное использование радиоактивно загрязненных территорий для
выращивания сельскохозяйственной продукции (Р.М. Алексахин, А.В.
Васильев, В.Г. Дикарев, Н.А. Корнеев, 1991, Маликов В.Г., 1988, Мельченко
А.И., 2008). Причем вопрос стоит не только в том, чтобы выращивать
зерновые, овощные культуры, но и плодовые, ягодные, так как
Краснодарский край славится производством и этой сельскохозяйственной
продукции.

ГЛАВА 2 УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ, ОБЪЕКТЫ И
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В главе представлены общие характеристики природных условий
Краснодарского края: климат, схема геоморфологического районирования
Северо-Западного Кавказа. Приведено природно-cельскохозяйственное
районирование земельного фoнда России, район исследований относится к
степной и леcостепной зоне. В подглаве – чернозем выщелоченный, его
основные характеристики, приведены гранулометрический состав чернозема
выщелоченного на исследуемой территории, его агрофизические свойства.
Графически указана схема расположения вариантов полевого опыта.
Приведены методики исследований с их описанием, оборудование, которое
было использовано для выполнения эксперимента.
ГЛАВА 3 ВЕРТИКАЛЬНАЯ МИГРАЦИЯ 90Sr В ПОЧВЕ
ЧЕРНОЗЕМ ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ И НАКОПЛЕНИЕ ЕГО В
ТРОФИЧЕСКОЙ ЦЕПИ «ПОЧВА-РАСТЕНИЕ»
3.1 Вертикальная миграция 90 Sr в почве чернозем выщелоченный
при различной глубине его расположения. Переносить и применять для
практики выращивания сельскохозяйственных растений полученные
экспериментальные результаты из одного региона в другой не допустимо, так
как в итоге радиоактивное загрязнение растений может сильно отличаться.
Причин этого различия несколько – климатические характеристики региона,
почвенные условия, спектр выращиваемых сельскохозяйственных культур,
сортовые особенности т.д. Поэтому исследования по миграции
радионуклидов в различных типах почв и дальнейшее их движение к
растениям следует проводить в каждом отдельном регионе. Исследований
вертикальной миграции 90Sr в черноземе выщелоченном слабогумусном
сверхмощном при различных вариантах его расположения в почве, через 30
лет после внесения нуклида, в условиях Краснодарского края не
проводилось, что явилось основанием для проведения подобных
экспериментов. Результаты исследований являются уникальными для
Краснодарского края.
Первый вариант опыта: радионуклид располагался в пахотном слое
почвы (рисунок 1).
кБк/кг
5
0-2525-3030-3535-40
-5
глубина,см

20142019

Рисунок 1 – Удельная активность стронция-90 почва чернозем
выщелоченный (0-40см) (2014-2019 гг.), кБк/кг

Опыт заложен в 1989г. В целом за предыдущие 25 лет исследований
миграция 90Sr от места внесения в нижележащие почвенные горизонты
составила 10-13см (Мельченко, 2015).
За последние годы исследований (2014-2019гг) 90Sr находился в слое 0-
35см, причем в слое 0-25см – 76,7% от общего его содержания в почве.
Причиной столь не высокой вертикальной миграции нуклида в почве были в
первую очередь – ее физическая и химическая характеристики, которые
приведены выше и, во вторую, физико-химические свойства самого нуклида.
Полученный результат по миграции нуклида в почве позволяет
утверждать, что в Краснодарском крае при возможном радиоактивном
загрязнении чернозема выщелоченного не произойдет быстрого его
передвижения в глубокие слои.
Плантажная вспашка уменьшает доступность радионуклидов
растениям при поверхностном расположении их корневой системы. Одной из
задач было – определение поведения 90Sr в почвенном горизонте,
оказавшемся, после оборота пласта плугом на глубине 50 см (рисунок 2).
При анализе поведения радионуклида на изучаемой глубине следует
учитывать, что во-первых, практически на вертикальную его миграцию в
почве не будет оказывать влияние ветровая эрозия, во-вторых, водная эрозия
так же в значительно меньшей степени будет влиять на этот процесс.
Корневая система сельскохозяйственных растений в основном находится в
верхнем пахотном слое. Вспашка почвы была проведена в 1989 году.
После проведенной плантажной вспашки и перемещения верхнего слоя
почвы на глубину 50см (1989г) вертикальная миграция изучаемого
радионуклида к 2019 г. составила 10-12см. После выполненных
исследований можно констатировать, что 90Sr, даже при своей более высокой
мобильности по отношению к 137Cs, не отличается высокой вертикальной
миграцией в почве чернозем выщелоченный. Изучая механизмы поглощения
радионуклидов почвами, необходимо еще раз подчеркнуть, что почвы
представляют собой сложную гетерогенную систему, в которой
одновременно протекают физические, химические и биохимические
процессы.
Бк/кг, ×104
4
-235-4040-4545-5050-5555-6060-70
-4
глубина, см

2014г2019г

Рисунок 2 – Содержание стронция-90 в почве чернозем выщелоченный
(2014-2019 гг.) Бк/кг, (слой почвы 35-60см)

В обоих случаях на мобильность изучаемого нуклида в почве оказали
влияние физико-химические ее свойства и гранулометрический состав.
Кроме того, одним из факторов снижающих миграционные свойства
изучаемого нуклида и, не только его, является образование плужной
подошвы.
3.2 Влияние фактора времени и глубины залегания 90Sr в почве
чернозем выщелоченный на его накопление в яблоне. Если почва была
загрязнена радионуклидами с большим периодом полураспада (90Sr), то с
течением времени, большую часть дозы облучения человек получает от
использования в пищу радиоактивно загрязненных продуктов. Поэтому
полученные сведения о качественных и количественных закономерностях
накопления радиоактивных веществ в звеньях трофических цепей «почва-
растения» важны для оценки степени радиационной опасности загрязненных
пищевых продуктов для человека.
Исследования пространственно-временных закономерностей миграции
радионуклидов Чернобыльских выпадений показали, что для многолетней
динамики 90Sr характерно нарастание корневого потребления до
определенного уровня, затем некоторая стабилизация его содержания в
растениях и последующее снижение за счет радиоактивного распада и
закрепления в почве. Исключением является динамика содержания этого
радионуклида в древесине, где в многолетнем ряду длительный период
отмечается кумулятивный характер для 90Sr. Однако очевидно, что к
динамическимхарактеристикамнеобходимоприменять
дифференцированный подход, учитывающий влияние ландшафтных
особенностей территории загрязнения.
Накопление 90Sr в древесине яблони сорт – «Супер прекос», при
различной глубине залегания нуклида в почве чернозем выщелоченный,
приведено на рисунке 3. При поверхностном расположении радионуклида на
почве, в древесине яблони его накопилось меньше, чем при заглублении на
50см. Причем это различие в 2009г было в 10,4 раза, в 2014г – в 7,5, в 2015г –
в 7,4 и в 2016г – в 6,7 раз. (Исследования до 2009г выполнены Melchenko,
2011).

кБк/кг 14
6
22
2009201420152016
годы исследований

Рисунок 3 – Удельная активность 90Sr в древесине исследуемого
плодового растения, кБк/кг (1вар. – 0см, 2вар. – 50 см)
(2009г., 2014-2016гг)

С течением времени происходит снижение содержания радионуклида в
древесине яблони в обоих вариантах. Причин может быть несколько, но
основные – переход радионуклида в менее доступное для растения
состояние, период полураспада, старение сада (отмирание веток, в том числе
гибель некоторых многолетних ветвей), вариант расположения нуклида в
почве. Выведено уравнение зависимости накопления 90Sr в древесине яблони
сорт «Супер прекос» по отношению к изучаемым вариантам (1):
при r = 0,99 F = 401(1)
Именно околоплодник употребляется человеком и животными в пищу.
Экспериментально полученная информация о динамике накопления 90Sr в
околоплоднике яблока позволит рассчитать коэффициенты перехода в плоды
и составить прогноз его содержания в определенный период жизни сада.
Динамика накопления 90Sr в околоплоднике плодов яблони при
расположении нуклида на поверхности почвы и на глубине 50см приведена
на рисунке 4. Удельная активность 90Sr в плодах семечкового плодового
растения уменьшается под действием фактора времени в обоих изучаемых
вариантах – в первом в 2,6, а во втором – в 2,3 раза. Кроме того следует
отметить, что больше нуклида накопилось во втором варианте. Если в 2009
году различие в накоплении 90Sr в околоплоднике яблока между вариантами
составляло в 5,6 раз, то к 2016 году оно составило в 6,5 раза.
Причины различной удельной активности 90Sr в плодах яблони кроются
в первую очередь в разной глубине расположения нуклида в почве, то есть
различным временем контакта корневой системы с нуклидом и его
доступностью.
Разница в накоплении нуклида в плодах между изучаемыми
вариантами расположения его в почве существенна, как показала
математическая обработка при вероятности 0,95. При простой регрессии
отмечена линейная зависимость, которая выражена в уравнении (2):
при r = 0,99 F = 332(2)
Бк/кг,×102
150 см
1050 см
2009201420152016
годы исследований

Рисунок 4 – Удельная активность изучаемого техногенного нуклида в
плодах Malus domestica, Бк/кг, (1 вар. – 0см, 2вар. – 50см),
(2009г., 2014-2016гг)

Роль листового аппарата особенно важна, во-первых, листья могут
участвовать в пищевой цепи созданной искусственной экосистемы, во-
вторых, листва осенью опадет на почву и принесет в себе всё, что она
накопила за весь вегетационный период, в-третьих, что тоже не мало важно,
опад может быть, при определенном уровне радиационной активности
источником излучения для человека или других живых организмов.
В задачу наших исследований входило изучить динамику накопления
Sr из почвы чернозем выщелоченный в листовом аппарате яблони сорт
«Супер прекос». В листовом аппарате яблони к 2009 году удельная
активность 90Sr увеличилась, причем появилась разница по варианту
расположения его в почве. К 2009 г больше удельная активность 90Sr в
варианте с заглублением, различие между вариантами составило в 14,8 раз
(рисунок 5). (Исследования до 2009г выполнены Melchenko, 2011). К 2014
году содержание 90Sr в листьях уменьшилось в обоих вариантах, но различие
между ними осталось в 14,9 раза, к 2015 г – в 16,7 и к 2016 г – в 17,9 раза. Как
показала математическая обработка экспериментального материала разница в
накоплении нуклида в листовом аппарате яблони, в зависимости от
изучаемых вариантов расположения его в почве существенна при
вероятности 0,95. При простой регрессии отмечена экспоненциальная
зависимость, которая выражена в уравнении (3):
при r = 0,99 F = 430 (3)
Бк/кг ×102
50
2009201420152016

годы исследований0см50см

Рисунок 5 – Удельная активность 90Sr в листьях исследуемого
плодового растения, Бк/кг (1вар. – 0см, 2вар. – 50см),
(2009г., 2014-2016гг)

В связи со старением сада уменьшается объем потока питательных
веществ от корневой системы к надземной части. Уменьшается объем и
самой надземной части, происходит отмирание многих ветвей. Радионуклид,
находящийся в почве так же «стареет» большая часть его переходит в не
доступное для растений состояние. С увеличением продолжительности
контакта радионуклидов с почвой происходит уменьшение их подвижности
вследствие перехода в необменное, прочно поглощенное состояние. Это
явление получило название «старения» радионуклидов.
ГЛАВА 4 НАКОПЛЕНИЕ В ТРАВЯНИСТОЙ
РАСТИТЕЛЬНОСТИ 90Sr ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ГЛУБИНЕ ЕГО
РАСПОЛОЖЕНИЯ В ПОЧВЕ ЧЕРНОЗЕМ ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ НА
ТЕРРИТОРИИ ПЛОДОВОГО САДА
4.1 Накопление радионуклида в однолетней травянистой
растительности при поверхностном расположении радионуклида на
почве чернозем выщелоченный. В процессе исследований на территории
радиоактивно загрязненного сада были отобраны образцы проб травянистой
растительности, так как она может принимать участие в трофической цепи
животных. Результаты анализа приведены на рисунке 6.
Наибольшаяудельнаяактивностьизучаемоготехногенного
радионуклида была определена в пробе горца птичьего (спорыш). Простой
математический расчет показывает, что различие по удельной активности
изучаемого техногенного радионуклида между горцем птичьим и щирицей
запрокинутой, марью белой было соответственно в 2,8 и 2,5 раза.
Причины указанных различий: во-первых, горец птичий предпочитает
почвы, содержащие кальций. Известно, что стронций, считается аналогом по
«поведению» биогенного химического элемента – кальция. Поэтому
стронций накапливался в горце птичьем. Во-вторых, у этого растения стебель
сильно разветвлен и близко расположен к поверхности почвы, чего нельзя
сказать о щирице запрокинутой и мари белой. Загрязнение горца птичьего
могло происходить и с поверхности почвы, а не только корневым путем. Для
щирицы запрокинутой и мари белой этот вариант загрязнения менее
доступен.
кБк/кг

3,5
2,5
1,5
0,5
2009201420152016
щирицагорец птичиймарь белая
годы исследований

Рисунок 6 – Удельная активность 90Sr в однолетней травянистой
растительности на территории сада, кБк/кг (0см), (2009г.,
2014-2016гг)

В-третьих, корневая система у горца птичьего расположена ближе к
поверхности почвы, в то время, как у щирицы и мари белой она уходит
глубоко в почву и общий контакт с загрязнителем уменьшается.
За период исследований с 2009 г. по 2016 г. происходило постепенное
снижение содержания нуклида в изучаемых растениях, в основном за счет
его «старения» и сорбции почвой: в горце птичьем – в 1,3 раза, щирице
запрокинутой – в 1,9 раз, мари белой – в 1,8 раз. Разница между накоплением
нуклида в горце птичьем и щирице запрокинутой существенна, как показала
математическая обработка при вероятности 0,95. При простой регрессии
отмечена экспоненциальная зависимость, которая выражена в уравнении (4):
при r = 0,996 F = 349(4)
Разница между накоплением нуклида в горце птичьем и мари белой
существенна, как показала математическая обработка при вероятности 0,95.
При простой регрессии отмечена линейная зависимость, которая выражена в
уравнении (5):
при r = 0,949 F = 27,5(5)
Плоды некоторой травянистой растительности очень хорошо
поедаются птицами и животными, что увеличивает миграционную
способность загрязнителя по трофическим цепям.
В связи с тем, что в саду была обнаружена и другая травянистая
растительность (пастушья сумка и подмаренник цепкий), нами определена
удельная активность и в этих растениях.
В результате анализа отобранных растительных проб оказалось, что
больше изучаемого радионуклида накапливает подмаренник цепкий.
Различие в содержании 90Sr между подмаренником цепким и пастушьей
сумкой составило в 2009 г. в 2,5 раз, в 2014 г. – в 3,1, в 2015 г. – в 3,4 и в
2016 г. – в 3,5 раз (рисунок 7).
кБк/кг

4,5
3,5
2,5
1,5
0,5
2009201420152016

годы исследованийпастушья сумкаподмаренник цепкий

Рисунок 7 – Удельная активность 90Sr в однолетней травянистой
растительности на территории сада, кБк/кг (0см), (2009г.,
2014-2016гг.)
Разница между накоплением нуклида в подмареннике цепком и в
пастушьей сумке существенна, как показала математическая обработка при
вероятности 0,95. При простой регрессии отмечена линейная зависимость,
которая выражена в уравнении (6):
при r = 0,996 F = 373(6)
Различие в накоплении Sr между подмаренником цепким и пастушьей
сумкой может быть объяснено тем, что подмаренник цепкий предпочитает
почвы с повышенным содержанием кальция. Подмаренник цепкий лучше
накапливает стронций – аналог кальция. Кроме того, стебель у подмаренника
лежачий, в отличие от прямостоячего у пастушьей сумки. Эта особенность у
изучаемых растений важна, так как лежачий стебель больше будет
загрязняться при поверхностном соприкосновении с загрязненной почвой.
В связи с тем, что в исследованиях принимали участие яровые и
зимующие однолетние растения, появилась возможность определить
различие в накоплении нуклида в этих растениях. Для сравнения были
выбраны подмаренник цепкий и горец птичий, как растения, накопившие
наибольшее количество радионуклида. Различие в накоплении 90Sr между
указанными растениями составило в 2009г. в 1,2 раза, в 2014г. – 2016г. – в 1,3
раза (больше в подмареннике цепком).
4.2 Накопление в однолетней травянистой растительности 90Sr при
заглублении его на 50 см в почву чернозем выщелоченный. После
проведенных полевых исследований выявлено существенное различие в
накоплении изучаемого радионуклида между растениями – марь белая и
горец птичий из почвы чернозем выщелоченный (рисунок 8).
Биологические особенности, описание приведено выше, оказали
существенное влияние на накопление 90Sr в этих растениях. Больше его
содержалось в мари белой, чем в горце птичьем.
Бк/кг, ×102
6
2009201420152016
годы исследований
Рисунок 8 – Динамика снижения содержания стронция-90, при его
заглублении в почву, в однолетней травянистой
растительности в яблоневом саду, (2009г., 2014-2016гг.),
1 – марь белая, 2 – горец птичий

Различие в накоплении нуклида по годам исследований из почвы
чернозем выщелоченный между этими растениями (рисунок 8) составило в
2009 г. в 4,0 раз, в: 2014, 2015 и 2016 гг. соответственно в 2,4; 2,4 и 2,1 раза.
В яблоневом саду определено содержание и рассчитано различие в
накоплении 90Sr в щирице запрокинутой и горце птичьем. Результаты
эксперимента приведены на рисунке 9.
Больше накопилось нуклида в щирице запрокинутой (рисунок 9) в
2009г. в 3,0 раза, в 2014, 2015 и 2016гг. соответственно в – 2,2; 2,1 и 1,8 раз.
Различия в накоплении нуклида в растениях объясняются, в первую
очередь, биологическими особенностями изучаемых растений: для щирицы
запрокинутой характерна стержневая корневая система, иногда она
проникает в почву на глубину до 240см, распространяется горизонтально до
140см, для горца птичьего тоже характерна стержневая корневая система, но
она не проникает глубоко в почву, и не отличается большой
разветвленностью. Во-вторых, с течением времени уменьшается
подвижность нуклида в почве чернозем выщелоченный, что так же повлияло
и на динамику снижения его в изучаемых растениях.
Для обоих изучаемых растений определена тенденция к снижению
содержания нуклида с течением времени.
Бк/кг, ×102
4
2009201420152016
годы исследований
Рисунок 9 – Динамика снижения содержания стронция-90, при его
заглублении в почву, в однолетней травянистой
растительности в яблоневом саду, (2009г., 2014-2016гг.)
1 – горец птичий, 2 – щирица запрокинутая

В варианте при расположении радионуклида в почве на глубине 50 см
основную роль по накоплению 90Sr сыграла стержневая корневая система.
Наибольшим накоплением изучаемого радионуклида из почвы чернозем
выщелоченный отличается марь белая, наименьшим – горец птичий,
промежуточное положение по накоплению 90Sr заняла щирица запрокинутая.
За период с 2009г. по 2016г. нами проведены исследования по
накоплению 90Sr из почвы чернозем выщелоченный в однолетней зимующей
травянистой растительности. Изучению были подвергнуты растения, которые
были обнаружены на территории сада: пастушья сумка и подмаренник
цепкий. Экспериментальные данные, приведенные на рисунке 10,
показывают, что пастушья сумка больше накапливает изучаемого
радионуклида, чем подмаренник цепкий.
Различие в накоплении радионуклида составляет в 2009г – в 2,5 раз, в
2014 г. – в 1,9; в 2015 г. – в 1,5 и в 2016 г. – в 1,3 раза. Разница между
накоплением нуклида в пастушьей сумке и подмареннике цепком, как
показала математическая обработка, существенна при вероятности 0,95. При
простой регрессии отмечена линейная зависимость, которая выражена в
уравнении (7):
при r = 0,964 F = 39(7)
Для пастушьей сумки (Capsélla búrsa-pastóris L.) характерна стержневая
корневая система, «веретеновидной» формы. Подмаренник цепкий (Galium
aparine L.) не отличается мощной корневой системой. Корневая система
стержневая, но развита слабо. В исследуемом варианте основную роль
сыграла корневая система изучаемых растений и заглубление нуклида в
почву. Был обеспечен продолжительный и тесный контакт растения с
глубокой корневой системой и нахождением техногенного нуклида на
пятидесяти сантиметровой глубине.
кБк/кг 0,6
0,5

0,4

0,3
I
0,2II

0,1
2009201420152016
Годы исследований

Рисунок 10 – Динамика снижения содержания стронция-90, при его
заглублении в почву в однолетней травянистой
растительности в яблоневом саду, (кБк/кг), (2009 г., 2014-
2016 гг.) I – пастушья сумка, II – подмаренник цепкий

В процессе исследований был составлен убывающий ряд по
накоплению радионуклида, при его расположении в почве чернозем
выщелоченный на глубине 50см: марь белая (Chenopódium álbumL.) >
щирица запрокинутая (Amaranthus retraflexus L.) > пастушья сумка (Capsélla
búrsa-pastórisL.) > горец птичий (Polýgonum aviculáreL.) > подмаренник
цепкий (Galium aparine L.).
ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ 90Sr В
ПОЧВЕ ЧЕРНОЗЕМ ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ НА ЕГО НАКОПЛЕНИЕ В
КРЫЖОВНИКЕ
5.1 Содержание в вегетативных органах крыжовника 90Sr при
различной глубине его расположения в почве чернозем выщелоченный
Различие в накоплении изучаемого нуклида в древесине крыжовника в
зависимости от варианта расположения его в почве приведено на рисунке 11.
В результате эксперимента в полевых условиях определено, что в удельная
активность 90Sr в древесине крыжовника в первом варианте опыта больше,
чем во втором. Изучаемые варианты, которые были предложены в опытах в
почве чернозем выщелоченный оказали влияние на интенсивность
увеличения удельной активности 90Sr в древесине крыжовника. Различие по
удельной активности в изучаемой части крыжовника между вариантами
опыта по годам исследований 2010 г., 2014 .г, 2015 г., 2016 г. и 2020 г.
соответственно составило в 3,2; 3,1; 3,1; 2,5 и 2,0 раза.
Влияние глубины расположения 90Sr в почве на его накопление в
древесине крыжовника описано уравнением линейной регрессии (8):
Y = 0,673 + X×0,311приr = 0,99 F = 78,1 (8)
Бк/кг
50
20102014201520162020
годы исследований

0см50см

Рисунок 11 – Удельная активность 90Sr в древесине крыжовника
(глубина расположения нуклида в почве 1 – 0 см, 2 – 50 см)

Установлено, что различие между изучаемыми вариантами в
накоплении нуклида в древесине крыжовника постепенно уменьшается. То
есть происходит снижение интенсивности накопления нуклида в древесине в
первом варианте опыта на фоне постепенно увеличивающегося накопления
во втором. В первом варианте нуклид расположен на поверхности почвы
чернозем выщелоченный, во – втором – на глубине 50см. Корневая система
крыжовника в первом варианте опыта постепенно уходит из зоны
расположения нуклида, во втором варианте наоборот, постепенно
приближается и, накопление нуклида постепенно увеличивается.
5.2 Накопление в листовом аппарате и плодах крыжовника 90Sr
при различной глубине его расположения в почве чернозем
выщелоченный. Листовой аппарат в жизни растения играет важнейшую
роль, кроме того он может участвовать в пищевой цепи животных. Удельная
активность техногенного радионуклида в листьях крыжовника приведена на
рисунке 12.
Бк/кг
250
50
20102014201520162020
годы исследований

0см50см

Рисунок 12 – Удельная активность техногенного радионуклида
Sr в листьях крыжовника, Бк/кг (2010-2020гг)

Вариант заглубления техногенного нуклида в почву оказал влияние на
удельную активность в листве крыжовника. Различие, которое было
установлено по годам исследований, составило в 2010 г. в 2,8 раз. Но уже в
2020 г. оно было в 1,8 раз. Больше техногенного нуклида было в листьях
крыжовника в первом варианте опыта.
Плоды крыжовника в процессе вегетации растения так же могут быть
загрязнены. В связи с тем, что ягоды этого растения используются в пищу
человеком и многими животными организмами появилась задача –
определить содержание в плодах 90Sr в зависимости от глубины его
расположения в почве. Экспериментальные данные приведены на рисунке
13.
В первые годы нахождения крыжовника на загрязненной территории,
вариант опыта 1 (расположение нуклида на поверхности почвы),
происходило довольно высокое накопление изучаемого техногенного
нуклида. В 2010 г. содержание 90Sr в ягодах составляло (23 Бк/кг), но уже к
2014 г. содержание нуклида составило 57 Бк/кг, это более чем в 2 раза
больше, чем в 2010 г. (Pogorelova, 2017). В следующие годы исследований
накопление изучаемого радионуклида (в варианте 1) происходит менее
интенсивно, а в 2020 г. даже снизилось, по сравнению с 2016 г. В первые
годы эксперимента корневая система крыжовника имеет тесный контакт с
нуклидом, который располагается на поверхности почвы. Однако в процессе
роста и развития кустарника его корни проникают вглубь почвы и, контакт с
нуклидом уменьшается.
Бк/кг70
30
20102014201520162020
годы исследований

0см50см

Рисунок 13 – Удельная активность техногенного радионуклида 90Sr в
плодах крыжовника, Бк/кг (2010-2020 гг.)
При заглублении техногенного радионуклида в почву характер
накопления его в плодах крыжовника отличается от первого варианта
(поверхностное расположение радионуклида). В начальный период
наблюдений содержание 90Sr в ягодах не высокое. Корневая система
кустарника пока не сильно развита и не глубоко находится в почве. Контакт
нуклида с корнями растения пока очень слабый. С течением времени куст
увеличивает надземную и подземную массу, корни глубже проникают в
почву и, контакт их с нуклидом становится более тесным.
Удельная активность 90Sr в ягодах крыжовника в начальный период
наблюдений больше в первом варианте опыта, в 2010г различие составляет в
1,6 раза. В следующие годы эксперимента удельная активность 90Sr в
генеративном органе крыжовника так же отличалась по вариантам – в 2014 г.
– в 1,7 раз, в 2015 г., 2016 г. и 2020 г. – соответственно в 1,6; 1,4 и 1,2 раза
(Pogorelova, 2017).
Постепенное увеличение темпов накопления нуклида в ягодах
крыжовника во втором варианте и снижение – в первом, уменьшают
различие в содержании нуклида в плодах изучаемого растения.
Тем не менее, на 2020 г. больше 90Sr накопилось в плодах крыжовника
выращиваемых на делянках первого варианта размещения нуклида. Влияние
глубины расположения 90Sr в почве на его накопление в плодах крыжовника
описано уравнением линейной регрессии (9):
Y =2,78 + X×0,488при r = 0,99 F = 98,1(9)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Многолетние исследования, выполненные в полевых условиях,
позволили не только рассчитать содержание радионуклида в исследованных
частях и органах изученных растений, но, что очень важно в настоящее
время – вернуть радиоактивно загрязненные почвы (чернозем
выщелоченный) в сельскохозяйственное производство. По выполненным
научным исследованиям можно сделать следующие выводы:
1. Вертикальная миграция 90Sr к 2019 г. (нуклид был внесен в почву в
1989г) из пахотного слоя чернозема выщелоченного составила 13 см, при
перемещении нуклида на глубину 50 см (имитация плантажной вспашки)
вертикальная миграция составила 10-12см;
2. За годы исследований (2014-2019 гг.) 90Sr находился в слое 0-35см,
причем в слое 0-25см – 76,7% от общего его содержания в почве;
3. Глубина расположения 90Sr в почве чернозем выщелоченный
слабогумусный сверхмощный оказала влияние на изменение удельной
активности 90Sr в органах яблони. В первом варианте опыта (поверхностное
расположение радионуклида) содержалось меньше нуклида, чем во втором: в
древесине, листьях и плодах соответственно в 6,7; 6,5 и 17,9 раз;
4. Миграция 90Sr в трофической цепи «почва – однолетние травянистые
растения» зависит от его расположения в почве чернозем выщелоченный
слабогумусный сверхмощный. Составлен убывающий ряд по накоплению
радионуклида для первого варианта опыта: подмаренник цепкий (Galium
aparine L.) > горец птичий (Polýgonum aviculáreL.) > пастушья сумка (Capsélla
búrsa-pastórisL.) > марь белая (Chenopódium álbumL.) щирица запрокинутая
(Amaranthus retraflexus L.); для второго – марь белая (Chenopódium álbumL.) >
щирица запрокинутая (Amaranthus retraflexus L.) > пастушья сумка (Capsélla
búrsa-pastórisL.) > горец птичий (Polýgonum aviculáreL.) > подмаренник
цепкий (Galium aparine L.);
5. За период исследований (2010-2020 гг.) установлена различная
удельная активность 90Sr в изученных органах крыжовника в зависимости от
расположения нуклида в почве чернозем выщелоченный слабогумусный
сверхмощный. В первом варианте опыта (поверхностное расположение
радионуклида) содержалось его больше, чем во втором: в древесине, листьях
и плодах соответственно в 2,0; 1,8 и 1,2 раза.
По выполненным исследованиям можно дать предложения по возврату
в сельскохозяйственное производство радиоактивно загрязненной почвы
(чернозем выщелоченный) для выращивания яблони и крыжовника:
– при радиоактивном загрязнении территории яблоневого сада (возраст
20 лет и старше) проводить плантажную вспашку не целесообразно, так как
при глубоком расположении корневой системы яблони, контакт с нуклидом
снижается, и накопление в плодах будет не существенным;
– полученный экспериментальный материал по содержанию 90Sr в
плодах яблони позволяет принять решение об их дальнейшем использовании,
а при расчете коэффициента перехода возможен и прогноз содержания
нуклида в плодах;
– для борьбы с сорной растительностью не рекомендуется производить
вспашку с оборотом пласта, можно выполнять культивации или применить
химический способ борьбы на почвах чернозем выщелоченный
слабогумусный сверхмощный при загрязнении 90Sr;
– не рекомендуется при обработке почвы применять механические
агрегаты, способные образовывать при работе большое количество пыли;
– при выращивании крыжовника на загрязненной территории
рекомендуется выполнить плантажную вспашку, в этом случае в коре,
древесине, листве и плодах этого растения 90Sr накопилось меньше
соответственно в 2,9; 2,0; 1,8 и 1,2 раза (2020 г.), чем при нахождении
техногенного нуклида на поверхности почвы;
– при известной плотности загрязнения территории (ДКС-96, СРП – 88
и т.д.) рекомендуем использовать экспериментально определенные нами
значения содержания нуклида в изученных растениях для расчета
коэффициенты перехода (Кп) и составления прогноза по возврату в народное
хозяйство почвы чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Погорелова, В.А. Влияние температуры воды на поступление
радионуклидов в растения при поливе посевов способом – дождевание /
Погорелова В.А., Мельченко А.И., Мельченко Е.А., Чернышева Н.В. // Труды
Кубанского государственного аграрного университета −2014. –№ 2 (47) −
С. 88-93.
2. Погорелова, В.А. Влияние фактора времени и глубина залегания 90Sr
в почве на его накопление в яблоне сорта «Супер Прекос» / В.А. Погорелова,
Мельченко А.И. // Вестник Алтайского государственного аграрного
университета− 2016. – №8 (142). – С. 54-60.
3. Погорелова, В.А. Влияние сортовых особенностей яблони сортов
«Ред Мелба» и «Слава Победителям» на накопление 90Sr в вегетативных и
генеративных органах / В.А. Погорелова, Мельченко А.И. // Проблемы
региональной экологии. – 2016.− №3. – С. 9-15.
4. Погорелова, В.А. Вертикальная миграция 90Sr в изучаемых
почвенных горизонтах чернозема выщелоченного / В.А. Погорелова,
М.А. Мазиров, А.И. Мельченко// Агрохимический вестник. − 2021. – №2. –
С. 50-53.
Публикации в изданиях, индексируемых в международных цитатно-
аналитических базах данных
5. Pogorelova, V. Eco-phitomonitoring in ensuring radiological safety of
urban building / Pogorelova, V., Gorodnichaya A., Glinyanova I. // International
Scientific Conference E3S Web of Conferences Energy and Environmental
Engineering 138.01022 (2019), Published online: 16 December 2019, Kislovodsk,
Russia, 7 с.