АКТИВНОСТЬ¹³⁷CsВ МХАХ И ЛИШАЙНИКАХ АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Жамалиева Меруерт Майрамовна

студент 4 курса, кафедра управления и инжиниринга в сфере охраны окружающей среды ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, г. Астана

Е-mail: meruert-10@mail.ru

Киселев Борис Георгиевич

научный руководитель, доцент кафедры ядерной физики новых материалов и технологий ЕНУ им. Л.Н. Гумилева г. Астана

Радиоактивность мхов и лишайников определяется поглощением радиоактивных элементов из атмосферы. Однако, сама по себе атмосфера может содержать только радиоактивные элементы либо постоянно образующиеся в воздухе при облучении космическими лучами, либо занесенные в атмосферу при ядерных взрывах и работе атомных электростанций. И тот и другой источник слишком малозначительны.

Другой путь — поступление радиоактивных элементов в атмосферу из почвы или каких-либо других источников, дающих значительное содержание ¹³⁷Cs. В статье [4], например, отмечается, резкое возрастание содержания ¹³⁷Csв воздухе вблизи хранилища радиоактивных изотопов.

Считается, что мхи являются активными накопителями радиоактивного ¹³⁷Cs, содержание которого в мхах может быть больше, чем в почве, на которой они растут. В основном это мнение сформировалось после аварии на ЧАЭС, по измерениям, проводившимся «по горячим следам» на сильнозагрязненной территории. Эти измерения показали, что грибы, мхи и лишайники накапливают радиоактивный ¹³⁷Cs более активно, чем растения. Измерения, проводившиеся в течение нескольких лет на кафедре Общей и Теоретической Физики ЕНУ им. Л.Н. Гумилева показали, что это не совсем так — грибы накапливают ¹³⁷Csне более активно чем растения. Однако для них характерны очень большие содержания калия. Цезий, как химический аналог калия, поэтому естественно также накапливается в значительных количествах.

Ряд авторов предлагали использовать грибы для мониторинга радиоактивного загрязнения, однако содержание ¹³⁷Csв грибах зависит от многих особенностей и условий: влажности и кислотности почв, температурных условий, степени загрязненности почвы радиоактивным ¹³⁷Csи т. д. Поэтому результаты, полученные на грибах сильно расходится даже у одних и тех же авторов.

Питание мхов и лишайников осуществляется из атмосферы при оседании химических элементов и соединений с атмосферной влагой. Поэтому содержание тяжелых элементов в них должно быть пропорционально содержанию их в атмосфере [2].

Мхи — зеленые автотрофные растения, способные создавать органические вещества из углекислого газа и воды. По типу питания они сходны со всеми зелеными растениями.

Моховидные — второй по численности после цветковых отдел высших растений, насчитывающий около 25 тыс. видов, встречающихся практически на всех континентах, в самых разнообразных, порой экстремальных, условиях обитания. Особенно широко это группа растений распространена во влажных местообитаниях, что связано с их биологическими особенностями. Они встречаются в лесах умеренного пояса и тропиков, на болотах, в тундрах, во влажных горных лесах, по берегам ручьев и лесных проток.

Лишь относительно небольшая часть моховидных встречается в сухих местообитаниях, таких как степи, саванны и даже каменистые пустыни, сохраняя при этом жизнеспособность в течение нескольких лет отсутствия влаги.

В последнее время мхи наряду с лишайниками все более широко используются как индикаторы степени загрязнения природной среды.

Лишайники — это очень необычная группа живых организмов, представляющих собой симбиотические ассоциации некоторых грибов и водорослей. При этом между симбионтами возникают очень тесные связи, в результате чего формируется морфологически и физиологически целостный организм.

Тело лишайников представлено слоевищем, имеющим размеры от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров, построенным из 2 компонентов — водорослевого (фикобионт) и грибного (микобионт). Они тесно взаимосвязаны и выполняют различные функции: водоросли осуществляют синтез основных органических веществ, а грибы поглощают воду и минеральные соли [3].  

Мхи и лишайники, питающиеся из воздуха, представляют собой своеобразные накопительные фильтры для ¹³⁷Cs содержащегося в атмосфере. Однако при измерении накопления радиоактивного цезия неизвестно время существования лишайников и, соответственно, время накопления. В этом случае в качестве монитора можно использовать  радиоактивный ⁴⁰К. Цезий и калий химические аналоги, поэтому отношения  активности ¹³⁷Cs к ⁴⁰К в лишайниках очевидно должно воспроизводить их отношение в атмосфере (в пыли) и поэтому не зависит от времени накопления активности цезия.

В работе измерялось отношение удельных радиоактивностей ¹³⁷Cs и ⁴⁰К по спектрам γ — излучений. Измерения проводились на сцинтилляционном гамма — спектрометре системы «Прогресс», в настоящее время широко используемой в радиоэкологических исследованиях [1].

Образцы высушивались и перетирались в порошок, чтобы иметь возможность плотно заполнить порошком сосуд Маринелли. Обычно в сосуд помещалось не более 150 г сухого порошка. Для учета влияния пыли и древесных остатков производилась очистка и промывка подготовленных образцов.

В условиях лесов Акмолинской области основным источником радиоактивного загрязнения должна быть почва. Однако, активность ¹³⁷Cs в различным образом обработанных почвах существенно различается. Почвы лесные, необработанные содержат ¹³⁷Cs только в верхнем 2—3 см слое 123±12 бк/кг.

Почвы в искусственных лесных насаждениях 25—10 бк/кг по слою почвы 15—20 см. Почвы степные целинные в верхнем слое 2—3 см 118±12 бк/кг. Почвы степные распаханные 10—12 бк/кг в слое 20 см. Поэтому содержания ¹³⁷Cs в растениях должно существенно зависеть от условий произрастания.

Мы измеряли содержания ¹³⁷Csв мхах и лишайниках с целью определения характера накопления его в условиях фонового загрязнения. В условиях Акмолинской области загрязнение ¹³⁷Csпочвы происходило в результате испытаний ядерного оружия на Семипалатинском полигоне прекращенных 50 лет назад. За время прошедшее после испытаний ¹³⁷Csпрочно связался с почвой и может поступать в атмосферу только вместе с пылью.

Полученные результаты представлены в таблице 1.  

Таблица 1.

Активность ¹³⁷Cs в мхе «Птилиум (Ptiliumcristacastrensis)»

 ¹³⁷Cs/⁴⁰К=0,24

Для поверхностного слоя лесной почвы отношение активностей цезия и калия 0,37—0,21 т. е. питание мхов цезием осуществляется за счет пыли.

Таблица 2.

Аналогичные результаты  получены для лишайников «Пармелия козлиная (P. caperata (L.) Асh)»

Среднее отношение активностей ¹³⁷Cs/⁴⁰К=0,17 хотя и несколько ниже, чем для мха, однако согласуется достаточно хорошо, что указывает на общность источнике поступления ¹³⁷Cs(таблица 2).

Попытки оценить содержания ¹³⁷Cs в пыли оседающей на листве результатов практически не дают. Промывка образцов лишайников в воде сильно уменьшает содержание ⁴⁰К, практически не изменяя содержания ¹³⁷Cs. Видимо эти процессы наблюдаются и в естественных условиях. Отношение содержание ¹³⁷Cs к ⁴⁰К в сухой листве увеличивается в 2 раза по сравнению с зеленой.

В целом, однако, содержание ¹³⁷Cs в листве в 10—20 меньше, чем в лишайниках. В свою очередь содержание ⁴⁰К больше в 1,5—2,0 раза. ¹³⁷Cs поводимому не может попадать в листву из почвы. В почве ¹³⁷Cs содержится в виде труднорастворимых соединений. Кроме того, в лесной почве ¹³⁷Cs содержится только в верхнем относительно тонком слое, тогда как вода поступает в корни из более глубоких слоев.

Список литературы:

1. Антропов С.Ю., Ермилов А.П., Ермилов С.А., Комаров Н.А., Крохин И.И., Шарапов С.В. Программное обеспечение. «Прогресс. Версия 3.1.» (руководство пользователя). М: НПП «Доза», 1997. — 32.
2. Бязров Л. Г. Лишайники — индикаторы радиоактивного загрязнения. М., 2005. — с. 16—407.
3. Петров В.В. Мир лесных растении. М: Наука, 1978. — с. 130—150.
4. Слонов Т.Л., Слонов Л.Х. Накопление радионуклидов слоевищами лишайников. Экология № 2, 2006. — 154—155.