СОДЕРЖАНИЕ НЕКОТОРЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ И РАСТЕНИИ ВИДА EPHEDRA INTERMEDIA, ПРОИЗРАСТАЮЩЕГО НА ТЕРРИТОРИИ КАДЖИ-САЙСКОГО УРАНОВОГО ХВОСТОХРАНИЛИЩА

АННОТАЦИЯ

Данное исследование направлено на выявление нынешнего уровня радиоактивного загрязнения и его влияния на живые организмы на территории Каджи-Сайского уранового хвостохранилища. В качестве материала для исследований использовались растение вида Ephedra intermedia и образцы почвы. В ходе исследовании установлен превышающий допустимый уровень радиации в местах хранения урановых отходов, а также резкое изменение концентраций минеральных элементов в образцах растения в районе хвостохранилища по сравнению с контрольной станцией. Это свидетельствует о том, что уровень радиации в какой-то мере оказывает влияние на потребление минеральных элементов растениями на территории хранения урановых отходов.

Ключевые слова: Ephedra intermedia, радиоактивное загрязнение, минеральные элементы, хвостохранилище.

Введение. Кыргызстан, наряду с его унаследованной горнодобывающей промышленностью, в течение многих лет сталкивается с проблемой недостаточных мер безопасности на хранилищах шахт и отходов. Одна из самых больших проблем возникает из-за зон хранения отходов уранового производства, которые находятся вблизи жилых районов и несут угрозу широкомасштабного загрязнения. Одним из таких районов является Каджи-Сайское хвостохранилище, и данное исследование было проведено для оценки радиоэкологического статуса указанного хвостохранилища. Каджи-Сайское хвостохранилище подвергается эрозионным наводнениям и потокам осадков, вследствие чего нарушается целостность защитного покрытия. В рамках данного исследования изучены уровни радиоактивного фона и содержание некоторых минеральных элементов в почве и в органах вида E.intermedia, произрастающего на данной территории.

Материал и методы. Исследование проводились на уранно-техногенной провинции Каджи-Сай. Каджи-Сайское хвостохранилище расположено в 270 км от Бишкека в районе Тон на южном берегу озера Иссык-Куль примерно на 180 м над уровнем озера и 1980 м над уровнем моря (рис.1) [1].

Рисунок 1. Спутниковые изображения хвостохранилища Каджи-Сай (фотографии сделаны с использованием программы Google Earth, 2018 год)

В качестве объекта исследований было выбрано растение вида E. Intermedia, произрастающее на территории данного хвостохранилища. Уровень радиации исследуемого участка определяли с использованием дозиметра марки SRP 68-01. Измерения проводились в микрорентген/час (мР/ч). Станции были идентифицированы в зависимости от их высот и координат с помощью устройства GPS (Garmin, eTrex, 12 Channel Handheld). Радиологический скрининг был проведен в общей сложности на 5 станциях, показанных на рис. 1. На каждой станции было проведено не менее трех скринингов. 1-я станция – место расположения самого хвостохранилища, 2-я станция - старый завод по переработке урана; 3-я и 4-я станции - районы, расположенные в направлении озера, 5-я станция была определена в качестве контрольной зоны и расположена она в 5,3 км от 1-й станции в сторону запада.

Для данного исследования вместе с образцами почвы были собраны образцы растения. Определение минеральных элементов (Ca, Na, K и Mg) у собранных образцов растения и почв проводилось в лаборатории с использованием масс-спектрометра ICP-MS.

Результаты и обсуждение. Результаты радиологических исследований станций приведены ниже в таблице и, согласно таблице, максимальный уровень излучения наблюдается на 1-й станции. Согласно данным, радиоактивный фон на территории находится в диапазоне от 36-100 мР/ч и от 200-300 мР/ч в зонах с трещинами, где нарушена целостность защитного покрытия. Радиоактивный фон на контрольной станции находится в пределах 16-19 мР/ч, на 2-й станции - 16-25 мР/ч. На 3-й и 4-й станциях показатели варьируются между 18-21 мР/ч и 17-20 мР/ч соответственно.

Таблица 1.

Станции радиологического скрининга, сбора образцов почвы и растений

Рисунок 2. Концентрация Ca (в мг/кг^-1) в органах растения и в почве

Самый высокий уровень Са обнаружен у образца почвы 1-й станции, а самый низкий – в 5-й станции. На 2-й станции содержание данного элемента также немного ниже по сравнению 3-й и 4-й станциями.

В ходе исследования концентрации Na в органах растения самая высокая концентрация данного элемента была обнаружена в составе листьев 2-й станции и самая низкая в составе листьев 1-й станции (рис.3).

Рисунок 3. Концентрация Na (мг/кг^-1) в органах растения и в почве

В других органах, в частности в стеблевой и корневой частях, так же высокий уровень Na наблюдается в образцах 2-й станции, а низкий уровень в 1-й станции. В целом, концентрация Na незначительно отличается в зависимости органа растения. Также наблюдается высокая концентрация Na в образцах почвы 1-й станции, в то же время образцы почв 5-й контрольной станции характеризуются самой низкой концентрацией данного элемента. В целом, образцы почв с 3-й по 5-й станции отличаются низкой концентрацией.

Данные анализа на содержанию калия в образцах растения и почвы представлены на рис.2. Как видно из данных рисунка, в листьях самое высокое содержание К обнаружено у образцов контрольной 5-й станции, а низкое содержание – у образцов 2-й станции. Содержание данного элемента в стеблях и корнях растения намного ниже, чем в листьях. В почве наблюдается обратная тенденция, то есть самая высокая концентрация К обнаружена у образцов 1-й станции, а самая низкая концентрация в 5-й станции. В целом, содержание К на почвах несколько раз ниже, чем в органах растения.

Рисунок 4. Концентрация K (мг/кг^-1) в органах растения и в почве

По представленным данным на рис.5 видно, что самое высокое содержание Mg в составе листьев наблюдается в образцах станций 4 и 5, а самое низкое в образцах 2-й станции. В стеблях и корнях растения содержание Mg почти в два раза ниже, чем в листьях.

В составе почвы концентрация Mg выше, чем в органах растения. Самый высокий показатель концентрации Mg обнаружен в образцах 1-й станции и самый низкий в образцах 2-й станции.

Анализируя результаты измерений радиационного фона на исследуемых станциях, можно заметить, что максимальный и превышающий предельно допустимые нормы уровень радиации наблюдается в 1-й станции, где расположено хранилище урановых отходов. Здесь наблюдается утечка радиации, обусловленная нарушением целостности защитных покрытий хвостохранилища. Естественный радиационный фон на контрольной станции составил 16-19 мР/ч.

На 2-й станции уровень радиационного фона относительно высокий по сравнению с последующими станциями.

Рисунок 5. Концентрация Mg (мг/кг^-1) в органах растения и в почве

Кальций является основным макроэлементом в составе растений. По литературным данным нормальное содержание кальция в почве составляет 10000-50000 мг/кг^-1, а в органах растений в пределах 200-30000 мг/кг^-1 [2, с.29]. Результаты наших исследований показали, что, уровень содержания Ca в почве ниже нормы на всех станциях. Было установлено, что он находится в пределах нормы в составе стебля и корня растения, а на 1-й, 3-й и 4-й станциях в составе листьев уровень содержания Ca выше нормы. Тем не менее уровень кальция по сравнению с контрольной зоной выше на всех станциях.

Нормальные пределы натрия в почве и в растениях составляют 1000-10000 мг/кг^-1 [3]. По данным исследования, уровень Na в почве ниже нормы на всех исследуемых станциях. Содержание данного элемента в органах растения также оказалось ниже нормальных пределов.

Калий также является одним из макроэлементов в составе растений. По данным некоторых исследователей, содержания калия в почве колеблется в пределах 5000-25000 мг/кг, а в растениях 10000-50000 мг/кг^-1 [4, с.316-319]. Согласно результатам наших исследований, в образцах почв 2-й, 4-й и 5-й станций содержание K оказалось ниже нормы. Уровень содержания данного элемента в стеблях оказался также ниже нормативного показателя на 1-й, 2-й и 3-й станциях и в корневой части растений 1-й станции.

В норме средний уровень содержания магния в почве составляет от 300 до 8000 мг/кг^-1, а в растениях от 1500 до 10000 мг/кг^-1 [5, с.180-188]. По нашим данным в листьях растений уровень содержания Mg на всех станциях находится в пределах нормы. Самая низкая концентрация Mg обнаружена в корневой части растения 2-й станции.

В обобщении необходимо отметить, что по сравнении с контрольной станцией в образцах растения 1-й станции наблюдается резкое изменение концентрации элементов в сторону увеличения или уменьшения. Это говорит о том, что уровень радиации в какой-то мере оказывает влияние на потребление минеральных элементов растениями на территории хранения урановых отходов.