У лабораторних дослідах на агрегированной дерново-підзолисті грунту з міченої 137Cs фракцією різного розміру і різної локалізацією ізотопу в ґрунтових агрегатах встановлено: первинні градієнти концентрації на агрегатному рівні зникають з плином часу; радіоізотопи практично рівномірно розподіляється в грунтовій масі, що призводить до зниження його міграційної здатності і надходженню в рослини.

Анотація наукової статті з біотехнологій в медицині, автор наукової роботи - Кловська Ю.М.


Mass transfer of 137Cs in "soil-plant" system in dependence of its localization in soil particles

In laboratory experiences on the aggregated sod-podzolic soil with labelled 137Cs fraction of the different size and different localization of an isotope in soil aggregates it is established: primary gradients of concentration at modular level disappear eventually, the radioisotope is practically in regular intervals distributed in soil weight that leads to decrease in its migratory ability and receipt in plants.


Область наук:

  • Біотехнології в медицині

  • Рік видавництва: 2015


    Журнал: агрохімічний вісник


    Наукова стаття на тему 'Массоперенос 137Cs в системі 'грунт-рослина' в залежності від його локалізації в грунтових агрегатах'

    Текст наукової роботи на тему «Массоперенос 137Cs в системі" грунт-рослина "в залежності від його локалізації в грунтових агрегатах»

    ?РОБОТИ МОЛОДИХ ВЧЕНИХ

    УДК 631.41

    Массопереносом 137Cs В СИСТЕМІ «ПОЧВА-РОСЛИНА» ЗАЛЕЖНО ВІД ЙОГО ЛОКАЛІЗАЦІЇ У грунтових агрегатів

    Ю.М. Кловська (науковий керівник - С.П. Торшин, д.б.н.)

    РГАУ-МСХА імені К.А. Тімірязєва, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    137

    У лабораторних дослідах на агрегированной дерново-підзолисті грунту з міченої Cs фракцією різного розміру і різної локалізацією ізотопу в грунтових агрегатах встановлено: первинні градієнти концентрації на агрегатному рівні зникають з плином часу; радіоізотопи практично рівномірно розподіляється в грунтовій масі, що призводить до зниження його міграційної здатності і надходженню в рослини.

    Ключові слова: радіонуклідного забруднення, цезій-137, дерново-підзолистий грунт, грунтові агрегати, градієнт концентрації.

    MASS TRANSFER OF 137Cs IN «SOIL-PLANT» SYSTEM IN DEPENDENCE OF ITS LOCALIZATION IN SOIL PARTICLES

    Yu.M. Klovskaya

    Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    In laboratory experiences on the aggregated sod-podzolic soil with labelled 137Cs fraction of the different size and different localization of an isotope in soil aggregates it is established: primary gradients of concentration at modular level disappear eventually, the radioisotope is practically in regular intervals distributed in soil weight that leads to decrease in its migratory ability and receipt in plants.

    Keywords: radionuclide pollution, caesium-137, sod-podzolic soil, soil aggregates, a concentration gradient.

    Попередніми дослідженнями [1, 2] встановлено, що в умовах забруднення території його первинне сорбційне концентрування відбувається на поверхні ґрунтових агрегатів різного розміру. З плином часу токсикант рівномірно розподіляється в грунтовій масі і первинні градієнти концентрації поступово зникають. Як правило, забруднення ґрунту повітряним шляхом відбувається при аварійних ситуаціях на об'єктах ядерного паливного циклу. Точно зафіксувати час і місце випадінь, а також врахувати всі можливі фактори, що впливають на первинний розподіл ізотопу, неможливо. Тому вивчення механізмів первинного взаємодії з поверхнею грунтових агрегатів істотно ускладнено. У зв'язку з цим стають значущими експерименти в лабораторних умовах з використанням 13 ^, до того ж, отримані результати з певними обмеженнями можна екстраполювати на поведінку ряду інших токсикантів (радіонуклідів, важких металів та ін.). У свою чергу, дослідження первинних механізмів взаємодії поллютантов зі структурними компонентами грунту можуть значно підвищити чутливість їх визначення в грунті [3].

    Дослідження проводили на кафедрі агрономічної, біологічної хімії, радіології та безпеки життєдіяльності РГАУ-МСХА імені К.А. Тімірязєва (сектор радіології). Для експерименту використовували дерново-підзолисті тяжелосуглинистого грунт з наступною характеристикою: гумус - 1,4%; РНТ - 4,7; Нг - 3,9; S - 7,8 мг-екв / 100 г грунту, V - 66,7%. Методом сухого просіювання по Н.І. Савінову [4] визначено структурний стан грунту. Маса окремої фракції виражена у відсотках від загальної маси зразка (25 кг): < 1 мм - 24,8%; 1-3 мм - 39,1%; 3-5мм - 15,6%; 5-7 мм - 12,8%; 7-10 мм - 8,3%.

    Програма досліджень включала: а) формування первинних градієнтів концентрації 137Cs з різною локалізацією в грунтових агрегатах; б) виявлення різниці в інтенсивності поглинання ізотопу рослинами ярого ячменю (Hordeum vulgare L.) сорту Маргрет; в) оцінка розмірів поглинання токсиканту рослинами в залежності від його локалізації. Схема досвіду: 1) грунт без рослин з поверхнево міченої фракцією 3-5 мм; 2) грунт без рослин з поверхнево меченной фракцією 5-7 мм; 3) грунт без рослин з тотально міченої фракцією 3-5 мм; 4) грунт без рослин з

    тотально меченной фракцією 5-7 мм; 5) грунт + ячмінь з поверхнево міченої фракцією 3-5 мм; 6) грунт + ячмінь з поверхнево міченої фракцією 5-7 мм; 7) грунт + ячмінь з тотально міченої фракцією 3-5 мм; 8) грунт + ячмінь з тотально міченої фракцією 5-7 мм. Досвід проводили в триразовою повторності.

    Для формування штучних тотально і поверхнево мічених агрегатів були взяті два зразки грунту (№ 1 і № 2). Вони були зволожені до отримання напіврідкої маси. Для приготування тотально мічених агрегатів (з зразка № 2) в воду було додано 50 мл розчину 137CsCl загальною активністю 17,5 кБк. Після ретельного перемішування грунтова маса кожного із зразків була поміщена в кювети розміром 50 х 50 см для висушування. Суху грунтову масу просівали через сита і отримували штучні агрегати розміром 3-5 мм і 7-10 мм. Агрегати зразка № 1 обробляли з пульверизатора розчином 137CsCl тієї ж активності для досягнення ефекту поверхневого мічення. Далі в незабруднені грунтові зразки, в процентному співвідношенні задовольняють структурному станом використовуваної для досвіду грунту, замість фракцій 3-5 мм і 7-10 мм включали мічені агрегати. Отриманий зразок масою 200 г поміщали в пластикові судини типу Tetra-Pak.

    137

    Насіння ячменю висаджували в заздалегідь зволожений грунт по 5 штук в кожній посудині. Під час вегетації було проведено два зняття рослин і ґрунту з інтервалом в один місяць. Зразки грунтів і рослин після висушування аналізували на гамма-спектрометрі WIZARD 2480 PerkinElmer.

    У таблиці 1 наведені питомі активності фракцій грунту, на якій не вирощували рослини. У всіх випадках спостерігається перерозподіл радіоцезію на агрегатному рівні. У варіанті з поверхневим міченням фракції 3-5 мм (питома активність склала 63,3 ± 3,1 Бк / кг) при першому знятті найбільша питома активність 137Cs відзначена для фракції 5-7 мм - 21,5 ± 2,3 Бк / кг , а найменша - для фракції > 7 мм -2,24 ± 0,23 Бк / кг. З плином часу перерозподіл радіоізотопа дещо змінюється і наближається до картини перерозподілу, яка виникає після зникнення первинних градієнтів концентрації, а саме: значна частина питомої активності зосереджена в більш дрібних грунтових фракціях 0-1 і 1-3 мм, що пов'язано зі здатністю 137Cs міцно сорбироваться глинистими мінералами. У зв'язку з цим, хоча пройшло відносно небагато часу, у другому зняття у фракціях 0-1 і 1 -3 мм питома активність виявилася практично в 2 рази вище, ніж у фракціях 5-7 і >7 мм.

    1. Розподіл Cs в дерново-підзолисті грунту по фракціям (парующая грунт)

    Фракція, мм Маса, г Активність, Бк Питома активність, Бк / кг

    1 зняття 2 зняття 1 зняття 2 зняття 1 зняття 2 зняття

    Поверхнево мічені агрегати

    Мічена фракція 3 -5 мм

    0-1 32,2 30,7 269 537 8,35 ± 1,50 17,5 ± 1,8

    1-3 52,0 52,5 565 996 10,9 ± 1,32 19,0 ± 1,9

    3-5 28,0 19,9 1772 1240 63,3 ± 7,1 62,3 ± 7,3

    5-7 17,3 34,2 372 311 21,5 ± 2,3 9,09 ± 1,4

    >7 55,8 57,2 125 574 2,24 ± 0,23 10,0 ± 1,3

    Мічена фракція 5-7 мм

    0-1 29,8 32,8 424 157 14,2 ± 2,1 4,79 ± 0,6

    1-3 64,8 44,4 814 314 12,6 ± 1,4 7,07 ± 0,8

    3-5 35,5 29,1 419 478 11,8 ± 1,7 16,4 ± 2,0

    5-7 17,2 13,5 490 943 28,5 ± 3,1 69,9 ± 7,7

    >7 52,4 85,3 787 1176 15,0 ± 1,6 13,8 ± 1,4

    Тотально мічені агрегати

    Мічена фракція 3 -5 мм

    0-1 17,3 30,0 133 260 7,69 ± 0,81 8,67 ± 0,88

    1-3 65,8 70,7 392 372 5,96 ± 0,66 5,26 ± 0,71

    3-5 17,0 24,5 239 348 14,1 ± 1,7 14,2 ± 1,8

    5-7 23,1 40,1 212 374 9,18 ± 1,2 9,33 ± 1,91

    >7 83,3 43,0 2059 1757 24,7 ± 3,1 40,9 ± 5,3

    Мічена фракція 5-7 мм

    0-1 24,8 27,0 146 66 5,89 ± 0,80 2,44 ± 0,41

    1-3 62,4 57,7 281 183 4,50 ± 0,66 3,17 ± 0,45

    3-5 42,6 26,2 276 184 6,48 ± 0,87 7,02 ± 0,83

    5-7 11,7 12,9 710 464 60,7 ± 0,78 36,0 ± 5,1

    >7 61,5 68,4 1821 2021 29,6 ± 0,44 29,6 ± 3,3

    137

    2. Розподіл Cs по фракціям дерново-підзолисті ґрунти під рослинами ячменю

    Фракція, мм Маса, г Активність, Бк Питома активність, Бк / кг

    1 зняття 2 зняття 1 зняття 2 зняття 1 зняття 2 зняття

    Поверхнево мічені агрегати

    Мічена фракція 3-5 мм

    0-1 24,3 21,8 17,8 530 0,73 ± 0,09 24,3 ± 3,5

    1-3 41,2 53,1 31,9 961 0,77 ± 0,07 18,1 ± 1,7

    3-5 18,1 32,8 2970 1505 164 ± 21 45,9 ± 5,0

    5-7 11,1 18,0 7,8 304 0,70 ± 0,12 16,9 ± 1,1

    Мічена фракція 5-7 мм

    >7 95,0 68,3 76,0 98,0 0,80 ± 0,11 1,44 ± 0,25

    0-1 29,6 27,2 391 490 13,2 ± 2,1 18,0 ± 1,8

    1-3 62,1 41,3 504 466 8,12 ± 1,0 11,3 ± 1,3

    3-5 35,1 28,1 688 378 19,6 ± 1,7 13,5 ± 1,7

    5-7 23,1 18,6 1002 620 43,4 ± 5,1 33,3 ± 4,1

    >7 46,2 90,1 208 971 4,50 ± 0,55 10,8 ± 1,2

    тотально мічені

    Мічена фракція 3 -5 мм

    0-1 34,0 20,1 334 352 9,82 ± 1,71 17,5 ± 2,3

    1-3 40,4 46,5 380 463 9,41 ± 1,95 10,0 ± 1,1

    3-5 31,6 13,4 663 215 21,0 ± 3,1 16,1 ± 2,7

    5-7 54,8 16,8 722 182 13,2 ± 2,7 10,8 ± 2,1

    >7 23,2 110 836 1894 36,0 ± 3,9 17,2 ± 2,7

    Мічена фракція 5-7 мм

    0-1 18,5 22,9 146 206 7,89 ± 0,83 9,00 ± 1,0

    1-3 51,1 51,7 249 268 4,87 ± 0,55 5,18 ± 0,63

    3-5 40,9 39,4 190 244 4,65 ± 0,61 6,19 ± 0,75

    5-7 24,8 15,7 1084 520 43,7 ± 5,5 33,1 ± 4,1

    >7 78,7 82,4 1245 2092 15,8 ± 1,7 25,4 ± 2,7

    У першому знятті варіанти поверхневого ме-чення фракції 5-7 мм перерозподіл 137С8 відбувається рівномірно, найбільша питома активність у фракції > 7 мм становить 15,0 ± 1,6 Бк / кг. У другому зняття найбільша (16,4 ± 2,0 Бк / кг) питома активність зафіксована для фракції 3-5 мм.

    У варіантах з тотальним міченням фракцій 3-5 і 5-7 мм при першому і другому зняття перерозподіл по фракціям 0-1 мм, 1-3 мм, 3-5 мм виражено слабо, це підтверджують низькі рівні питомих активностей (табл. 1, тотально мічені агрегати). Питома активність фракцій > 7 мм по відношенню до фракцій 0-1 мм для двох варіантів з тотально міченими агрегатами виявилася в 5-15 разів вище.

    Результати, отримані при вирощуванні рослин ячменю (табл. 2) підтверджують припущень-

    ня про те, що при наявності первинного градієнта концентрації в період активної вегетації

    рослини можуть поглинати значну частину токсиканти з грунту.

    Так, у варіанті з поверхневим міченням фракції 3-5 мм в першому знятті перерозподіл між фракціями практично відсутня. Питома активність фракцій (за винятком міченої) знаходиться в межах 1 Бк / кг, а питома активність рослин ячменю (табл. 3) складає 18,64 ± 3,15 Бк / кг. Аналіз грунту після другого зняття (по закінченні місяця) показав активну розподіл 137С8 по фракціям і накопичення невеликих (в межах 1 Бк / кг) кількостей ізотопу в рослинах. Зниження питомої активності з плином часу, мабуть, пов'язано з руйнуванням грунтових агрегатів і змиванням радіонукліда. Для варіанту з поверхнево міченої фракцією 5-7 мм відзначено

    3. Середня питома активність рослин ячменю при вирощуванні на грунті з міченими агрегатами

    Фракція, мм Маса, г Активність, Бк Питома активність, Бк / г

    зняття

    1 2 1 2 1 2

    Поверхнево мічені агрегати, 3-5 0,59 0,95 11,0 0,51 18,64 ± 3,15 0,54 ± 0,07

    Тотально мічені агрегати, 3-5 0,63 0,89 7,49 1,72 11,89 ± 2,00 1,93 ± 0,22

    Поверхнево мічені агрегати, 5-7 0,60 1,01 9,19 1,36 15,32 ± 1,71 1,35 ± 0,25

    Тотально мічені агрегати, 5-7 0,67 1,03 8,30 1,40 12,39 ± 1,55 1,36 ± 0,31

    аналогічне перерозподіл, виняток становить більш рівномірний розподіл питомої активності по фракціям в першому знятті.

    Для тотально міченої фракції різного розміру також підтверджується характер взаємодії, описаний вище в системі «грунт - рослина» при наявності первинного градієнта концентрації. В цьому випадку слід порівняти в цілому поглинання поллютанта в залежності від його локалізації в грунтових агрегатах. Питома активність рослин при вирощуванні на грунті з поверхнево міченими агрегатами 3-5 і 5-7 мм вище (18,64 ± 3,15

    Бк / кг і 15,32 ± 1,71 Бк / кг), ніж при рівномірному

    137 / -1

    розподілі С8 в грунтових агрегатах тих же фракцій (11,89 ± 2,00 Бк / кг, 12,39 ± 1,55 Бк / кг). З цього випливає, що рослини активніше поглинають 137С8 з поверхні ґрунтових агрегатів. Однак з плином часу (2-е зняття) руйнування тотально мічених агрегатів сприяло більш інтенсивному поглинанню 137С8 рослинами.

    Таким чином, підтверджено припущення про те, що рослини відіграють істотну роль в процесі перерозподілу 137Cs на агрегатному рівні.

    література

    1. Фокін А.Д., Торшин С.П., Каупенйоханн М. Формування первинних градієнтів концентрацій 137Cs в ґрунтах на агрегатному рівні // Грунтознавство, 2003 № 8. - С. 921-928.

    2. Торшин С.П., Фокін А.Д. Надходження радіоцезію в грунт з рослин при аерального їх забрудненні // Доповіді ТСХА 2012, вип. 284, частина 1. - С. 190-192.

    3. Санжарова Н.І., Фесенко С.В., Лисянський К.Б., Кузнєцов В.К., Абрамова Т. М., Котик В.А. Форми знаходження в грунтах і динаміка накопичення в сільськогосподарських культурах після аварії на Чорнобильській АЕС // Грунтознавство, 1997, № 2. - С. 159-164.

    4. Вадюніна А.Ф., Корчагіна З.А. Методи дослідження фізичних властивостей ґрунтів. - М .: Агропромиздат, 1986. - 416 с.

    ВСЕРОССИЙСКИЙ ДЕНЬ АГРОХІМІЧНОГО ПОЛЯ - 2015

    23-24 липня 2015 р Тюменської області на базі ФГБУ Державна станція агрохімічної служби «Тюменська» і Державного аграрного університету Північного Зауралля пройшов «Всеросійський день агрохімічного поля --2015».

    У заході взяли активну участь керівники центрів і станцій Державної агрохімічної служби РФ на чолі з директором Департаменту рослинництва, хімізації та захисту рослин Міністерства сільського господарства РФ, академіком РАН Петром Олександровичем Чекмарьовим, який, відкриваючи свято, зазначив «... Ми не випадково сьогодні на Тюменської землі. Хлібороби Тюменської області застосовують новітні технології, агрохімічна служба одна з кращих в Росії. У 2015 р виповнюється 150 років з дня народження великого російського вченого Дмитра Миколайовича Прянишникова, ювілейні торжества зовсім скоро відбутися на його батьківщині в Бурятії. Дмитро Миколайович заснував агрохімічну науку в Росії, і ми закликаємо Вас взяти активну участь у проведених урочистостях ».

    З вітальними словами до гостей свята звернулися заступник губернатора Тюменської області, директор департаменту АПК Володимир Миколайович Чейметов, голова комітету з аграрних питань та земельних відносин Тюменської обласної Думи Юрій Михайлович Конєв, а також в.о. ректора Державного аграрного університету Північного Зауралля Олена Григорівна Бойко, яка зазначила «Місце проведення обрано не випадково, тут на цих полях вчені вузу ведуть наукові дослідження вже кілька десятиліть, і сьогодні - це майданчик для демонстрації технологічних процесів з використанням космічних систем».

    І дійсно на поле вишикувалася техніка вітчизняного та зарубіжного виробництва. Керівник наукової школи, доктор сільськогосподарських наук, професор Університету Микола Васильович Абрамов провів презентацію наукових досліджень з оцифрування полів з використанням навігаційної системи, що забезпечує точні межі полів з географічною прив'язкою їх координат, виробничі розміри полів з виключенням вимочек, кілків, опорних ліній електропередач. Під час обходу експозиції учасникам заходу були представлені новітні розробки російських вчених, експозиції регіональних служб Департаменту рослинництва, хімізації та захисту рослин Міністерства сільського господарства РФ, керівник якого, як і багато охочих, особисто взяв участь у випробуваннях різних машин і механізмів.

    Робота «Всеросійського дня агрохімічного поля --2015» продовжилася на пленарному засіданні, в ході якого були розглянуті підсумки діяльності фахівців агрохімічної служби за перше півріччя 2015 р .; детально представлений агропромисловий комплекс Тюменської області, основні досягнення Державної станції агрохімічної служби «Тюменська», а також конкретний польовий досвід деяких господарства регіону.


    Ключові слова: радіонуклідного забруднення /RADIONUCLIDE POLLUTION /Цезій-137 /CAESIUM-137 /Дерено-підзолисті ґрунти /SOD-PODZOLIC SOIL /грунтових агрегатів /SOIL AGGREGATES /ГРАДІЄНТ КОНЦЕНТРАЦІЇ /CONCENTRATION GRADIENT

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити