CC BY
21
в легкие человека (при легочной вентиляции 20 м3/сутки) вместе с вдыхаемым воздухом в октябре—декабре 1962, 1963 и 1964 гг.1.
Требуется безусловное и полное запрещение испытаний ядерного оружия, исключающее возможность повторного загрязнения биосферы радиоактивными продуктами взрывов, в том числе горячими частицами.
ЛИТЕРАТУРА
Альтфатер В. В кн.: Радиоактивные частицы в атмосфере. М., 1963, стр. 19.— Бек ер Ф. Там же, стр. 29—Мер г л ер X. Там же, стр. 44.—С и с е ф с к и й Ж. Там же, стр. 210.
г Поступила 13/VIII 196-1 г.
OBSERVATION OF НОТ RADIOACTIVE PARTICLES IN THE ATMOSPHERIC AIR
DURING 1962—1964
A. V. Bykhovsky, О. M. Zaraev
The paper contains findings of systematic observations over the content of radioactive aerosols in the atmosphere. The filters, through which 150—200 thousand cubic meters of the air were drawn, were assayed by the autoradiographic method. Separate hot particles were isolated from the filter and subjected to v-spectometry and by means of a second autoradiography a nomograph was drawn for converting the results of autoradiographic assay of filters into values expressing the activity of separate aerosol particles. The presented data point to an abrupt fall in the concentration of hot aerosol particles in the atmosphere during the period 1963—1964 when the tests of nucleic weapons in the atmopshere were ceased.
УДК 614.774 + 613.26] : [546.42 + 546.41
СТРОНЦИЙ-90, СТАБИЛЬНЫЙ СТРОНЦИЙ И КАЛЬЦИЙ
В ПОЧВАХ И ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Канд хим. наук Ф* И. Павлоцкая, канд. биол. наук Э. Б. Тюрюканова, Е. В. Бабичева, Л. Я. Зацепина, проф. доктор физико-математических
наук В. И. Баранов2
Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР,
Москва
В литературе 'приводится множество данных о содержании радиоактивного стронция (Бг90) в продуктах питания (1/7—9,14; 17—20, 23).
Однако эти величины, за небольшим исключением, не могут быть использованы для расчета факторов дискриминации и оценки доли корневого поглощения или непосредственного загрязнения надземной части растений, так как при этом не анализировались почвы, на которых они
произрастали. Кроме того, недостаточно изучен и характер распределения Бг90 в пахотных горизонтах почв (Г^зэтд).
Целью настоящей работы являлось исследование содержания Бг*0, стабильного стронция (Бг) и кальция (Са) в почвах различных типов и произрастающих на них сельскохозяйственных культурах с тем, чтобы подойти к выяснению роли корневого и внекорневого поступления этих элементов в растения и вычислению факторов дискриминации для реальных природных условий.
1 Ежесуточное потребление воздуха взрослым человеком, согласно рекомендациям
МКРЗ, принято равным 20 м3.
2 В выполнении радиохимических анализов участвовали В. В. Емельянов,
Н. И. Левкина, Г. П. Левина, О. Б. Костина и М. И. Блохина.
Образцы растений и почв собирались летом 1961 г. в различных районах страны с неодинаковыми почвенно-климатическими условиями. Разрезы, соответствующие каждому типу почв, закладывались на небольших расстояниях друг от друга (от 2 м до 1—2 км) в сравнительно однородных геоморфологических условиях. Образцы отбирались на всю глубину пахотного и части подпахотного (5—10 см) горизонтов. Содержание Бг90 определялось радиохимическим методом, а стабильного стронция и кальция — методом пламенной спектрофотометрии после удаления большей части основных примесей (А. К. Лаврухина и др.).
к
шШ
шш
ь
£11
300т
§ £ 250
Тч
200
150
^ ГОО
да
Р-8 р9 р11 р!2 РЮ рЗ1 р. 33 р34 р.42 р43 р.44 рбО р61 р62 РбЗ рбб р64 р65 р 68 Р 73
И
и
11
1
■<ПП| шл Ид
лЛ
1
1
1
ш
11
а
Р7
0-20сп Ш ОЗОсп 31,}
р.8 р9 р11 рЛ рЮ р31 >Ш 11.4 7.0 5.8 84 26.7 >12.6 18.2 11.3 - - 45*
рЗЗ р34 р42 р43 р44 >6£ 32.2 34.4 20.7 28.5 >10.4 46.2 >36Я - >30
РбО рб1 р62 РбЗ рбб р64 р§5 р68 р. 73 11.1 ЮЗ 12.8 27.! /3.0 22,0 >12 26.0 >223 >И.О 20.3 18.2 39.8 >16.0 >29.0 - 28А -
Распределение Бг90 в пахотных горизонтах различных типов почв.
Каждый столбик соответствует глубине 0—5, 5—10 см и т. д Разрезы 7—12 — дерново-подзолистые суглинистые почвы на покровных суглинках в лесной зоне; разрезы 60. 61 — дерново-подзолистые супесчаные почвы северной части лесостепи; разрезы 62, 63, 66 — серые лесные почвы той же зоны- разрезы 68 73 — серые лесные почвы южной части лесостепи; разрезы 64, 65 — черноземные почвы той же зоны; разрезы 31, 33, 34, 42—44 — типичные черноземные почвы на лессовидных
суглинках в луговостепной зоне.
Результаты исследований приведены на рисунке. Из этого рисунка видно, что как в пределах пахотного горизонта одного и того же разреза, так и в целом по пахотному горизонту различных типов почв характер распределения Бг90 относительно неравномерен. При этом черноземные почвы луговостепной зоны отличаются от почв лесной и лесостепной зон не только более высоким содержанием стронция-90, но и меньшими различиями между отдельными разрезами. Например, летом 1961 г. содержание Эг90 на глубине до 20 см в дерново-подзолистых почвах лесной зоны колебалось в интервале 5,8—28,3 • 10"9 кюри/м2, серых лесных почвах лесостепной зоны — 11,2—27,1 • 10~9 кюри/м2 и черноземах луговостепной зоны — 20,7—34,4 • Ю"9 кюри/м2.
В характере распределения Бг90 в пределах пахотного горизонта установлена обратная зависимость, т. е. более равномерное содержание по отдельным слоям в дерново-подзолистых почвах и менее равномерное в почвах лесостепной и луговостепной зон. В последних случаях наиболее высокое содержание этого изотопа отмечается на глубине 10—20 см; определенной закономерности при этом нет. Кроме того, глубокая вспашка обусловливает значительное содержание Бг90 на глубине 30—35 см (до 3,0-10-9 кюри/м2). Небезынтересно, что почти во всех
исследованных почвах подпахотный горизонт характеризуется пониженным содержанием Sr90.
Стабильный Sr и Ca в пределах пахотного горизонта распределяются более равномерно, чем Sr90 (повышенное содержание этих элементов в 0,5 см разреза 10 обусловлено, по всей вероятности, биогенной аккумуляцией, так как этот разрез заложен на поле травосмеси 3-го года пользования). Однако содержание Sr и Ca даже в одной природной зоне в зависимости от типа и механического состава почв различно. Например, в почвах северной части лесостепной зоны содержание кис-лотнорастворимого Ca в дерново-подзолистых песчаных почвах составляет 2,1—3,3 мг-экв/\00 г, или 0,04—0,07%, в серых лесных суглинистых—
6,4—13,6 мг-экв/\00 г, или 0,14—0,3%, и черноземах — 24— 40,5 мг-экв/\00 г, или 0,5—0,8%.
По среднему содержанию Sr90, стабильного Sr и Ca проанализированные почвы располагаются в ряд: дерново-подзолистые песчаные < дерново-подзолистые суглинистые < серые лесные < типичные черноземы луговостепной и лесостепной зон.
Картина распределения и содержания изучаемых элементов в пахотных почвах различных природных зон обусловлена главным образом степенью их подвижности в тех или иных типах почв, особенностями агротехники, а также неравномерным характером поступления Sr90 на земную поверхность, что в свою очередь зависит от географического положения и климатических условий. Влияние агротехники видно на примере разрезов 7 и 12, характеризующихся максимальным и минимальным содержанием Sr90 в почвах лесной зоны. Первый был заложен под озимой рожью; предшественник люпин был 'посеян в 1959 г.; известно, что тогда отмечался повышенный уровень радиоактивных выпадений (И. Л. Король и др.; Б. Сантгользер; Anderson и др.). Люпино-вый пар запахивали и, таким образом, весь выпавший Sr90 оказался в пахотном горизонте. Наименьшее содержание Sr90 наблюдалось под клевером, который характеризуется, с одной стороны, повышенным выносом этого элемента из почв, а с другой — задерживает выпадающий из атмосферы изотоп на надземных частях, о чем свидетельствует высокое содержание его в клевере по сравнению с другими растениями (27,2-10"10, 4,0-10"10 и 1,0-Ю"10 кюри на 1 кг воздушно-сухого веса
соответственно для клевера, ежи и костра).
Данные о содержании Sr90, стабильного Sr и Ca в некоторых продуктах питания растительного происхождения и кормах животных Советского Союза и ряда стран Северного полушария представлены в табл. 1 и 2. Из этих таблиц видно, что в содержании Sr90 в репродуктивных органах отмечается следующая зависимость: бобы>гречиха> горох > рожь > пшеница >ячмень> сахар на я свекла >картофель> кукуруза. Наблюдаемый ряд уменьшения количества Sr90 аналогичен ряду уменьшения содержания кальция в тех же растениях. В кормах наибольшее содержание Sr90 отмечается в травосмесях и сене, наименьшее— в силосе и кормовой свекле. Следует отметить, что зависимость между содержанием Sr90 в урожае и географическим положением места
произрастания растений не проявляется.
Значительная доля Sr90 в продуктах питания и кормах обусловлена
непосредственным загрязнением надземных частей растений. Об этом свидетельствуют содержание его, наблюдаемое в течение ряда лет в образцах гороха, собранных в одном и том же хозяйстве в лесной зоне (34,2, 103,5, 25,2 и 22 пкюри/кг соответственно для урожая 1958, 1959, 1960 и 19б1 гг.), в продуктах питания ряда стран в отдельные годы (см. табл. 2) при постоянном увеличении содержания изотопа в почве, отсутствие корреляции между содержанием Sr90 в почве и урожае и близкие значения уровней его содержания в целинных и пахотных почвах. Например, на черноземных почвах луговостепной зоны эти вели-
Таблица 1
Продукт
Пшеница озимая
Пшеница яровая То же
» »
» »
Рожь То же
Ячмень
То же » »
Просо
Содержание Бг90, стабильного Бг и Са в продуктах питания и кормах (урожай 1961 г.)
Гречиха
То же » »
СЛ
Природная зона, номер разреза Са Бг Бг«» Среднее содержание Эг*0
стронциевая единица2 СССР
в г/кг в мг/кг в пюори/кг1 в пкюри/мг в пкюри/кг стронциевая единица другие страны • 1 в пкюри/кг стронциевая единица
Лесная, 8 • То же Северная часть лесостепи. 60 Южная часть лесостепи Сулие степи, 82 0,53 3,20 0,16 1,45 0,32 3.0 8.1 3,8 6,1 2,1 14,1 10,8 28,3 20,5 4,8 16,6 3,4 177,0 • 14,1 15,0 4.7 1,3 7,5 3.8 2,3- 17 47 1 США Дания Австрия 14 (2— 18)4 27 7 (5-23) 78 41 (31-67)
Лесная. 7 Луговостепная,42 Южная часть лесостепи, 68 1,61 1,11 1,48 70,2 3,6 7,8 21,0 21,0 8,8 13,0 18,9 5,9 0,3 5,8 1,1 19 13 Дачия Австрия ГДР 32 21 (17-42) 40 (19-69) 90 88 (68-193) 77 (36-146)
Лесная Северная часть лесостепи, 62 • 1,42 43,2 18.4 12.5 8,8 0,3 — — —
Луговостепная, 34 1,06 • 73,0 68,9 — - — - -
Лесная Луговостепная, 33 Южная часть лесостепи
2,30 1,32 0,44
6,8 3,5 2,7
35.1 20,0
31.2
15.3
15.4 71,0
3,5 5,7 11,5
г
Са Бг
Продукт Природная зона, номер разреза % в г/кг в мг/кг
Бобы Лесная и - — — —
Горох Лесная Северная часть лесостепи, 63 1,20 0,73 39,1 6,5
Кукуруза % • Лесная, 11 Луговостепная, 31 Северная часть лесостепи, 61 0,06 0,02 0,02 0,008
Картофель3 Лесная, 9 • -
• У Северная часть лесостепи, 66 0,18 • 0,05
_ __ _ __________ Сахарная3 свекла Южная часть лесостепи, 64 Луговостепная, 44 0,55 0,42 0,14 0,02
//родолжение табл. 1
Среднее содержание Бг80
Природная зона, номер
разреза
Продукт
СССР
стронцие вая единица
в пкюри /мг
другие страны
стронциевая единица
пюори1/кг
стронциевая единица
пкюри/кг)
пкюри/кг
Лесная
Лесная
Лесная
Викоовсяная смесь
Лесная
Лесная
»
Луговостепная
Лесная, 12 Луговостепная, 43
Свекла кормовая Соя кормовая Силос
Лесная Северная часть лесостепи
Лесная
1 Пкюри/кг=\0—12 кюри/кг воздушно-сухого образца.
2 Стронциевая единица=10-12/сюры Бг90/г Са.
3 Картофель и свекла тщательно отмывались от земли.
4 Здесь и далее в скобках указаны минимальные и максимальные величины
5 Пробы отобраны в начале октября 1951 г.
<15 3
I
Продукт
Пшеница (зерно)
Рожь (зерно)
Картофель
Страна
СССР .
США
Дания . . Австрия .
СССР
Дзния . • • • • Австрия . . . .
ГДР
США .
Дания .
ГДР
Австрия
Среднее содержание Бг90
1958 г.
в пкюри/кг
_
% •
26
(14—58)1
33 (25-48)
СССР.......
• •
1,7 (1-2)
стронциевая единица
76
(40-126)
156 (111-213)
120
36 (24—46)
1 Здесь и далее в скобках указаны минимальные и максимальные
2 Пробы отобраны в начале октября 1961 г.
Таблица 2
в некоторых продуктах питания
1959 г.
1960 г.
1951 г.
содержание Бг90
• в пкюри/кг стронциевая единица в пкюри/кг Ф - • стронциевая единица
39 (18-54) 53 (14 198) 43 (9-97) 39 (19-89) 83 (42-220) 129 (41-377) 75 (15-271) 100 (61-213) 21 (4 48) 40 (23-72) 32 (19-71) 32 (20-72) 100 (60-178) 89 (48-212)
• • — 33 30 (10-80) 93
2 (1-3) 4 (1-8) • 42 (34-52) 24 (1—62) 4 ■ •мам» • ^ • 20 (10-30) • _ 34 • ' 9 я
п пкюри/кг
17
(5-28)
14 (2-18)
27 7
(5-13)
19 (9-21) 32 21
(17—42)
40 (19-69)
7
(3-11) 3
(1-6) 2
(1-4)
24-(18-30)
1,5
стронциевая единица
47 (3-177)
78 41
(31-67)
13
(6-19) 90 88
(68-193) 77
(36-146)
63
50 (20-88)
64* (27-107) 25
величины.
чины составляли ственно.
21,8—37,2 • 10~9 и 20,7—34,4-Ю-9 кюри/м2 соответ-
Точно оценить долю надземного загрязнения растений довольно трудно ввиду различных путей поступления радиоактивных частиц. С одной стороны, после прекращения ядерных взрывов постепенно будет уменьшаться количество Sr90, выпадающего из атмосферы. Так, по
данным ряда авторов, доля загрязнения за счет непосредственного поступления на надземную часть растений достигала в 1959 г. 90% в зависимости от вида растений, а в 1960 г. — 20—40% (Ishikawa, Mensel и др., PreissiriRivero). С другой стороны, в периоды незначительного выпадения Sr90 из атмо-
сферы будут относительно возрастать доли вторичного загрязнения за счет попадания частичек почвы и пыли, поднимаемых с земной поверхности, и поступления из почвы. При этом неизвестно, какая часть Бг90, попавшего на растение, будет задерживаться и участвовать в .физиологических процессах. С по-мощью модельных опытов найдено, что Бг90 при опрыскивании растений легко проникает в надземные органы и связывается в них (В1с1с1и1рЬ; М1с1с1!е1:оп).
Мы предприняли попытку определить долю непосредственного надземного загрязнения путем сравнения величин содержания Бг90 в твором НС1) и неотмытых растениях (табл.
Таблица 3
Степень удаления Бг90 с поверхности растений при обработке разбавленной соляной кислотой1
Содержание Sree Смыв (в %)
(в пкюри/кг) ^ \ /и /
Образец <2 3 . и 2.x 2
< н 2 н о о тмытый .005 н. твором SB о ч О; Zf CJ X < о о. о
X ооо СО CQ
Пшеница...... 44,0 13,0 70,4
7,6 5,5 27,5 36,3
22,0 20,0 9,0
Просо....... 73,0 39,0 46,5
Ячмень....... 12,5 9,0 28,0
Соя (зеленая масса) 43,0 24,0 43,9
Свекла (ботва) . . . 8,3 5,1 38,5
Клевер....... 360,0 270,0 25,0 36,8
Клевер:
стебли ..... 640,0 410,0 36,0
листья ..... 1090,0 740,0 32,0
плоды..... 440,0 240,0 45,5
ОТМЫТЫХ
3). При
(0,005 н. рас-этом допускали,
что Бг90, попавший на надземные органы, практически неподвижен и остается в месте попадания (И. В. Гулякин и др., В*с1-(ЗЫрИ). Исключение представляют только нижние листья, из которых он мигрирует так же, как и из корней (И. В. Гулякин и др.). Кроме того, предполагалось, что при обработке растений сильно разбавленной соляной кислотой будет смываться лишь сорбированный на поверхности растений Бг90, так как есть сведения, что даже при отмывании растительности (трава) 5% раствором азотной кислоты не происходит заметного вымывания кальция и других элементов.
Из табл. 3 видно, что при обработке растений 0,005 н. раствором НС1 смывается в среднем около 35% Бг90. Неодинаковый процент смыва изотопа с отдельных образцов растений может быть вызван как различиями в видах поступления этого изотопа на растения (с атмосферными осадками, с пылью и частицами загрязненной почвы) и, следовательно, растворимости его соединений при отмывании, так и видовыми особенностями растений и физико-химическими свойствами почв, в частности доступностью Бг90 растениям и степенью поступления его через корневую систему.
1 Растения заливались 0,005 н. раствором HCl, переносились на воронку и промывались до получения чистого раствора (фильтрование через вату).
Таким образом, в 1961 г. в среднем не менее 36% содержания Эг90 в сельскохозяйственных культурах было обусловлено непосредственным загрязнением надземных частей растений. Интересно отметить, что Олизкие значения были получены и другими исследователями в аналогичные периоды относительно низких уровней выпадения Эг90 из атмосферы (ЬЫкаша).
Наблюдаемые величины надземного загрязнения растений Бг90 коррелируют с количеством осадков, которое задерживается на них и не достигает почвы. Так, по многолетним наблюдениям, в луговостепной зоне и зоне южной тайги количество осадков, задержанных травянистой растительностью, составляет в среднем около 30% (И. Н. Скрын-никова). Чем менее интенсивны и более продолжительны дожди, тем больше воды задерживается на растениях. Аккумуляция Бг90 во время дождей может быть обусловлена захватом его надземными частями растений и последующим испарением.
Можно, таким образом, предположить, что в 1961 г. доля поступления 5г90 в репродуктивные органы растений через корневую систему достигала 65%. Накопление Бг90 растениями колебалось в пределах 0,004—3,3% содержания его в пахотном горизонте в зависимости от вида растений и типа почв. Так, наибольшее поступление изотопа через корневую систему отмечалось у клевера. Однако при этом клевер, произрастающий на дерно-подзолистой почве . лесной зоны, выносил 3,3% Бг90, а на черноземной почве луговостепной зоны —0,9% содержания его в почве.
Выводы
1. В пахотных горизонтах дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв стабильный Sr и Ca распределяются равномерно,
a Sr90—менее равномерно, причем отмечается более высокое содержание его на глубине 10—20 см.
2. Характер распределения и суммарное содержание Sr90 в пахотном горизонте зависят главным образом от его подвижности, применения агротехники, а также географического положения пункта наблюдений и климатических условий.
3. Между содержанием Sr90 в растениях и географическим положением места их произрастания корреляция не наблюдается.
4. В 1961 г. доля непосредственного загрязнения надземной части растений Sr90 составляла в среднем 36%, а доля поступления его через корневую систему — 64%. Вынос Sr90 растениями не превышал 3% содержания его в пахотном горизонте.
5. При вычислении факторов дискриминации содержание стабильного Sr и Ca можно определять в среднем по пахотному горизонту, а содержание Sr90— желательно по слоям в зависимости от типа почв и характера изучаемых растений.
ЛИТЕРАТУРА
Гулякин И. В., Юдинцева Е. В. Радиоактивные продукты деления в почве и растениях. М., 1962. — Л а в р у х и н а А К., Малышева Т. В . П а в л о ц-кая Ф. И. Радиохимический анализ. М., 1963 — С а н т г о л ь з е р Б Атомная энергия, 1959, № 5. - С к р ы н н и к о в а И. Н. Почвенные процессы в окультуренных торфяных почвах. М., 1961.—Шведов В. П., Иванова Л. М., Виноградова В К. и др. В кн.: Радиоактивность внешней среды. М., 1962, стр. 244— A n d е г-son W.t Bentley R. E., Burton L. К. et al.. Nature, 1960, v. 186. p. 925 — Biddulph О. В кн.: Symposium Radioisotopes in Biosphere. Minneapo is, 1960, p. 73. — M i d d I e t о n L I. В кн.: Symposium Radioisotopes in Biosphere Minneapolis, 1960, p. 86.—Menzel R. G., My h re D. L., Roberts H. Jr., Science, 1961, v. 134, p. 559.—R i v e r a J., Ibid., v. 133, p. 755.
Поступила 25/VIII 1964 г
STRONTIUM-90, STABLE STRONTIUM AND CALCIUM IN THE SOIL
AND VEGETABLE FOOD PRODUCTS
F: I. Pavlotskaya, E. B. Tyuryukanova, L. N. Zatsepina, E. V. Babicheva,
V. I. Baranov
The distribution and content of Sr90 in the arable stratum of turf-podsolic grey-forest and chernozem soil depend on the shrontium mobility and the agricultural technique used. A higher content of this isotope was noted at the depth of 10—20 cm. Stable strontium and calcium are more evenly distributed in the arable stratum of these soils No relation could be traced between the Sr90 content of the soil and that of the plants, as it depends on a great number of factors: first of all there may be direct contamination of the parts of plants above the soil; in 1961, for example," the portion of plants contaminated above the soil comprised on the average 36%, the portion of isotope entering the plant through the root system amounted to 64%. The amount of Sr90 removed by the plants did not exceed 3% of its content in the soil.
ОПЕЧАТКА
в аннотации Т. С. Криворучко, № 11 — 1965 г
Grp. Строка Напечатано Следует читать
116 4 11-я снизу детей школьного детей дошкольного
возраста возраста
