Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

АТМОСФЕРНЫЙ И ПОЧВЕННЫЙ ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ИОДА В РАСТЕНИЯ

ВАК РФ 04.00.03, Биогеохимия

Автореферат диссертации по теме "АТМОСФЕРНЫЙ И ПОЧВЕННЫЙ ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ИОДА В РАСТЕНИЯ"

ИОСКОВСНИа отдева ШШ, ОРИНА ОПЯБРЪСХОв РЕВОЛЮЦИИ К сгде81 шдового КРАСНОГО ядмот государственны! татарски Юг. *.в. ЛОМОНОСОВА

•ютьтетпочювчшия

На премх рукописи .ЯК 631.811.9:581.115 ргснна TA1UPA васильевна

. атиоиершй а яотнвнна! птгя постлганая иода в p1ctshjh

Специям ост» 04.00.03 - вшогеавтня

i в ï о р в * в р а т

диссертации на соискание -

ученой степени кандидата биологических says

Москва - 198$

Работа выполнена в лаборатории радиоэкологии при кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета п. М.В. Ломоносова.

__ '..Научный руководитель: доктор биологически* туя,

• профессор Ф.А. Тихомиров Офядаальныв оппоненты: доктор химических яаун,

старший научный сотрудник Ф.й. Павлоцкая

кандидат биологических паук,

доцент А.И. Обухов

Ведущее учрехдение: ВсесовэаыЯ ва уча о-и с еле дова те льскл Я

институт сельскохозяйственной

радиологии ЯСХ СССР

Защита диссертации состоятся »22 » ноября ХЕ65 г, -

в 15 ч. 30 м. в аудитория 11-2 за заседания специализирована его

совета по бногеохншш Д.053.05.57 в ЫГТ им. Ы.З. Ломоносова.

адрес: 1Г9399, Москва, Ленинские горы, факультет почв о веде нг:. /

С диссертацией uozho ознакомиться в библиотеке факультет', почвоведения МГУ.

Автореферат разослан "Z2.* ОКТЯБРЯ 1^65 г. Оригяаоави Вас принять участие в обсуждении диссертации г ааседагенг специализированного совета по бногеохиыпи в ИГУ яи. М.В. Ломоносова, а отзывы на автореферат в двух экземплярах, --вереннш печатью, просим направлять.по адресу: II9399- Иоскь.. ГСП, Ленинские горы.НГУ, факультет почвоведгнля, Учения Соз?а"

Ученый секретарь .

специализированного Совета Григанз Л.И.

Диттаяыюсть тепы» Разработка ваучно-обосноваЕвыХ методов про-; гаозгрокшзл возможных радиобаологичеоках последствий радиоактивного загрязнения биосферы требует детального изучения распределения техногенных редяоаукяадов» объектах окрухэкзеЯ среды, их по-сдедувщей миграции со эхологнчвейой я пищевой цепям я поступления ; s рацион человека, а такхв выявления ярнтячеиих звеньев, где происходит накопление радиоактивных'веществ и создастся очаги их иовызв£Н_х коацеатрациП. Изучен»» этих вопросов посвяце.-а данная работа применительно в такому вашему компоненту радиоактивного загрязнения биосферы, ш лод-129. дуальность этой проблени обусловлена тем, что иод-129 гак техногенный источник ионизирующих язлучеая.1 является практически вечным, поэтому необходимо научиться прогнозировать возаоиые последствия вызрооов в биосферу до того« как оял достигнут зсачитальных размеров.

Центральное место » проблеме радиоэкологии иода занимают ее •

сельскохозяйственные аспекты. Разработка научных основ нормяро-. -- - . ■ ' . ваапя выбросов радионуклидов иода 9 окрукавдув среду для научно-

обосаованэо.1 системы ведения сельсвохоэяйс тве ан ого производства

базируется на информации о путях и интенсивности их поступлешн в

урехаз сельскохозяйственных культур а далее в рацион человека.

Рассмотрения этих вопросов уделяется в работе основное внимание..

Исследование поведения иода в почве и его поступления л растения - чаоть проблемы, связанной о иодаоЯ недостаточности в очагах эндемического зоба. So сих пор число лвдей, страдащих зоб от», исчисляется миллионами (E*llj-,Sw«4d*mI963);

Полученная в работе информация'» теоретические сбобщанля но-гут бы» использованы не только для радиоэкологических прогнозов,* по дат отлет я на другие за теме вопросы, связанные срасшфровкой биогеохимического ц: чин вознихновеяля о

wIESSrf

i-n. К. А. Тимирягв^а Мна.

и выявлением.при-

Цель гаЗотм. Цедьв иаотояцих исследования явилось устэпотв-тае эакономерноотвй поведения вода в почвах в поступления его в ,раогвяш! непосредственно из воздуха и через порневь» системы, что .необходимо для разработка нзучно-обосковаяных хритерпев нормирования мйросов его в оврухащуп сред;; а расшифровка биогеахииа-чеояого циюи природного пода как микроэлемента..

-'-• (Ьаоя'яш .задачи исследования,

1« Количественная оцешса параметров перехода кода из атмосфера знадзвмяуи фяЛыассу растения в вависнкости от гада и фазы развитая растений. ;

2* Изучение динамика соединений иода в почвах и биологической доступности растениям в зависимости рт их фиэико-хиыическпх свойств* яро меня анкубацаа в почвах в от свойств почв. -

3. Исследование качественного соетага под-органическнх совди-неяиЯ в почвах и его роли в биологической доступности внесенного

а природного иода растения« в почвах разных типов.

4. Определение коэффициентов накопления иода в надземной фи-томассе раотений в зависимости от типа почвы, вида, {азы развития растения, времени инкубацяи иода а почвах.

5. Определение ¡ количественных соотношений воздудоого и почвенного путей поступления иода в растения в зависимости от свойств почв и фаза развития растений. .

6. Разработка методов вкделения и изучения иод-гумусовых соединений из почв для решения вопросов почвенной химии и агрохимии иода. ..

Научная новизну. Изучен качественный состав иод-оргапячесюи соединения почвенных растворов при помощи метода гель-хроматографии в сочетания с методом изотопных-индикаторов. Показана определяющая роль качественного состава водорастворимых иод-органачес-лих соединенна в доступности радиоактивного иода растениям из раз-

mx sois. '*..-.." .

РазраОотейЯ» ацробяров&ни ш иовалмоввна для взучеяжя ка-' чественного состава гумусовых форм мд-сргааичвеки ооедввенвй метода шделевжя i фракционирования оргаязчесих веиеств поч- ' веяного раствора, «аектрофореэа гумусошх юидот почв в сочете-ш о методом яэогопвых яядхкаторов. Эта. метод» могут быть ре- \ коме&ов&нц для изучения свойств гумуоовых гиолотпотв, oí pa-зованвя в состава гумусошх форм соединенна шнро- а макроэле-татов к кх влаянжя на поступление элементов в растения.

Изучена лвяямшгя биологической доступности вода для sop-* 7 ' яевых систем растений щ распределения «го а компонентах УР«ая ■: г зависимости ст «ременя нахождения радвояуишда * иотав, ев Свойств я фазы развития растевяй.

Ваерш« ва основе аксвериментахьяых дадзнх количественно Ьаеквнм воэдтсшыЯ я вочвенннй щгтя поступления воща в растения fe зависимости от фазы ях развития, типа почв а содержания вода " Ъ втмоофере я ввчиедеви соотвсшеняя «ладов юэду иного я почвенного путеЗ поступления шода в продукт® растениеводства.

Полученная информация в&ооях оущеотвеиШе жоррехтяш в Ожогйохшсш иода.

Практическая пеяиос^ь работа. . "-V'

Результат* получеяяые в работе, создала научный базис для разработки критериев нормирования шйросов радионуклидов вода в охру*авдую среду. Овя ясволгзуигся в соответствующих нормативных документах по радиационной безопасности. ' . _

Преддохенн рекомеадааия для снижения радиационных кагру-вис огнаааг-129 в региональных масштабах. .

Устаяовдешше в работе количественные соотношения воздушного

в почвенного путей поступления вода в яадзеинуг фитоиассу растений наказных фазах их развитая позволили оценить вклады различных путев поступления в рацион человека природного иода как иик-роалеыевта и выявить воанохные причины возникновения эвдеиическо-го зоба о дальнейшей разработкой и ер его профилактика.

Разработанные иотоди, например, метод ввделеюи я фракционирования органических веществ почвенного раствора в сочетании с известный методой изотопных индикаторов, внедрены в лаборатория радиоэкология в успешно используются для изучения гууусовых форм соединения других элементов. *

Апробашя работы, Материалы диссертации доложены.на конференциях колодыг ученых (Ыосвва, МГУ, 1932, 1985; Обнинск, 1983), на I Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, 1979), на IX Всесоюзной конференции по проблема« микроэлементов в биологии (Кишнев, 1981)»

Публикации. По теие диссертации опубликовано 11 работ» . 4 сданы в г.эчать.

Объем таботы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов,' содержит /^страниц иишнописного текста, 14 рисунков, 29 таблиц, I приложение, список литературы из УРЗназва-вай (из них £3 эарубезкые). '

ОБЪЕКТЫ И 1ШГ0ИЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объекты исследование В качестве объектов исследования бьяи использованы 37 типов и разновидностей почв, вкшочагсщх:.черноземы, дерново-подэолистке почвы, дериоэо-карбонатныэ, тундровые, каотановые, сероземы, красноземы, коричневые почвы, аллавдально-слоистую песчаную, поПканнув слаборазвитую, серо-бурую, серую лесную, горно-луговую, желтозем. Химические характеристики почв определяли общепринятыми методами.

Методы исследования; . - ' Разработка методов выу^лэния я фрпксиотгеования огтавичео-кит вешеотэ почвенного раствора. Для выявления влияния коотЗест-

венного I качественного состава водорастворимых иод-органических

* • * »

соединение яа поступление юс в растеши необходкио было разработать пригодный для этих целая метод разделения водорастворимых жод-о^гавическнх соединений в состава почвенного раствора ва фракция по молекулярный массам. Наиболее надежный для рапення вопроса о состояшя химических элементов в оодних растворах, ксодяцахв состав органически комтшексообразовагелей, является метод голевой фалвтрадан.

Почвенный раствор выделяли из почв, предварительно проияку-бированных с радиоиодом оря влаха ост и от ШШ методой

центрифугирования в течеаяе 4 часов при 6000 об/мин, Содерхание иода х почвенном растворе определяли гвмма-епехтромиричесм.'

Иод-органичесое соединения в составе почвенного раствора рааделлли ва фракции методом голевой фильтрации на' колонке ( ва-полненное полиакриламидным гелей."Акрилекс". В качестве алвэнтаой системы использовали децинорыальаую солляув .кислоту« содорхащув трио (гидрокоииетил) а иа комета н Фракция собирала а •

мерные пробярет, радиоактивность измеряли ва гамма-спектрометре.

Суша количества радиоактивности голученнцх фракций равнялась ра' ■■'■■■ "V

диоактивности нанесенного ва колонку почвенного раствора* из чего был сделан вывод, что адсорбция веществу ва матрице геля практически отсутствует (табл. I). ■ .....

Молекулярные, массы исследуемых веяеств шредэяяля о пшовдо-калаброванных колонок по веществам-эталонам. В качестве эталонов. использовали вещества с. известными значениями молекулярных масс,

которые разгоняла на колонке в идентичных условиях в порядке уби* * *

вания их молекулярных масс при тех же параметрах,.что и почзенние

растворы..Использование в качестве носителя полиакриламидвого ге-хя, а в качестве вляэатноЭ системы буферного раствора трис-КСХ обеспечило практически полное уотроненив адсорбции вецества на матрице геля и; как следствие» хорошее качество разделения вод-гуму-0031СС соединений ва фракции согласно их молекуляршд» пассам.

... Таблица I

Результаты фракционирования меченого " почвенного раствора методом гель-фильтра гош

Почва Активность ючвооного »створа, >к фракции Обьеы выхода фра^ ции, мл Активность каздой фракции, £к Сорбция ва матрице геля, ■ * ■ Молекулярная масса фракции (¡Сф

Дерно-во-вар-Зояат-аая 85,6 Ш 3.2 12,2 13,0 - X .0,48 54,07 28.95 • 82,43 3,6 7СС00 35СС0 17000

Дерно-во-под-золистая 482 начало разгонки х!| 2,8. & ю;о Л' 0,23 19,42 168;62 288,79 •477, Сб 1,0 68ССО ■ 47000 2ССС0

. , Методики, гсгозядеииз экспериментов Для изучения динаишси биологической доступности радиоиода растениям в зависимости ох времени инкубации радионуклида в почве ■ содержания его водорастворимых форм,был поставлен лабораторный эксперимент на 25 типах л разновидностях почв по многократному пе-реоеву сеияв овса ивырациванио всходов до стадии 10-оуточных проростков. Растения служили в качестве тест-обьектз, фиксирующего изменение биологической доступности иода.из почв. Почву вноси-ль в бюксы по-40 г в каадыЯ,, заливали избытком дистиллированной воды до.состояния суспензии а.вносили нод-125 по без

носителя з форме раствора. Повторность в опытах.шестикрат-

взя., ., ,

. ■ Выделение водорестворишх форы кода-125 проводилось X г почвы в двух повторное*ях so каждому мрагяту. (соотаовенив Т:2и -1:25). Содержание стабильного хода s почвах, растениях s поч-' венных штясхах определяла кякетнчесиш рсдангдйо-агтритЕЫи методой (Проскурякова 1966* 1967, 1974). Изиерение радиоактяв-постя водорестворишх форы иода-125, почвенных 8 растит едьшд образцов проводили яа аштшязионноы гашачгпектроыетре.

Дкнашча поступления радиоактивного иода в растения в.ва-висимости от свойств почв, вреыесж инкубации радионуклида в фазы развитая растений изучалась в серна более долгосрочных вегетационных опытов на 13 типах почв. Ошгы проводили s сосудах, вмещавших по 5 кг воздушно-сухой почта. В кахдый сосуд 2яо-с«ли 7,92-Юб Ек иода-125. В сосуды досевает s 3* срока по 100 смиш овса "Нарымскиа".

Влияние качественного состава водорастворхшх ход-сргаяи-ческах соединения на посту плене иода в растеши доследовала в модельных системах: почвеияые раствори - растет*. В вквв^ра-ьеагв использовали проростки гороха "Вемчиновокого* фиксировая-вого 14-даевяого возраста, хот opa е для кахдого срока вн^вашн года-125 высаживали sa 24 часа на выделенные фрашпд почвенных растворов, содержащие радяоактиЕшЗвод. Ддя характеристика со* ступлеаия иода в растения использовали коэффициент накопления (К.я. ), ояределяешАкак отношение уделансЗ активности редиоао-да в растении к-удельноа.автквноств его^в сочвэннах растворах,

РЕШЬТАШ ИОСШЮВАНИЙ . :•.. • ....... •

Поведения иояа я уиутума почва - paçyeipia . Якяашка баояогячесяоЯ доеттряо^ти радиоактивного йота раутеяияа^на раэяых почрах.р, условия^ лабораторного опыта.

Для практики существенный интерес* представллхгг сведения ; о возмохных масштабах перехода иода-129 в продукцию

раотеаиевоцства вэ почв, характерных даа регаона предполагаемого пункта размещения проектируемого объекта. Припадая во внимание большое разнообразие почв на территории СССР, " - можно ожидать, что размеры перехода иода в растения из почв разных типов будут неодинаковыми. Для экспериментальной проверка «той гипотезы в лабораторной эксперименте была изучена динамика перехода аз'-почвы радионуклида иодэ-125 и содержание стабильного кода а 10-дневных проростках овса, а также.определено содержание водорастворимых форц;иода-125 в почвах.

... Анализ всей совокупности данных по динамике биологической доо тупа ости в почвах в течение 200 о уток его инкубации, пока-вывает, что скорость онахения доступности радиоиода растениям а время достижения его равновесного состояния весьма существенно зависят от типа почв (рис. X). На некоторых почвах (чернозем вы-щелочный, типичный, обыкновенный, краснозем) равновесные значения коэффициентов накопления I2SI растениями устанавливаются за 15 суток, что свидетельствует о быстром достижении термодинамического равновесия в этих почвах между внесенный а природным подом. ,

Рис. х* Динамика биологической доступности иода-125, оцениваемая по коэффициенту его накопления в проростках овса в . зависимости от времена пребывания радионуклида в почве: I -чернозем типичный, Z - краснозем (глина легкая), 3 - дерново-подзолистая, легкосуглинпстая, * - желтозем тяжелооуглинистый, 5 - чернозем карбонатный, тяже-лосугланаствй, б - аллювиально-слоистая песчаная, 7 - серозем

* -1 _____________________

до toe цй ¿о(сут светлый, лепсосуглинастыЯ

От ако, по истечении 220 суток пребывания в почвах близкие к равновесным значения К.н. наблюдались 'лишь;ra JS аз 25 типов-почв. На некоторых разновидностях сероземов, желтоземов, дерново-подзолистой почвы я карбонатных черноземов снижение биологической доступности радиоиода прослеживается на протяжении всего'опыта,:

т.е. в течаина 7 месяцев, Но, если в начальный период (IS-oyточная инкубация) максимальная кратвоо» ивхду почвами в »начениях К.н. достигала WQ, «о через 7 месяцев она ве превдааяа одного порядка. ' -:

Из всех азучекних почв наибольшей биологической доотупаоотьо характеризуются почвы мадогуиусные» о ваэкиии значениями рН, дегте по механическому составу. S связи с этии иохао ожидать, что

* * 129»

ждал почвенного пута поступления в растения долготавущего А1

будет варьировать в вирохах пределах. Вариации поступления atoro радионуклида в растения а эавжсвмост* от тепа почв будут проявляться в точена» всего времена установления термодинамического равновесия, при котором биологическая доотулнооть внесенного радиоиода становится равной таковой природного. Однако, даже при достижении этого равновесия ыехду отдельными аочваиа, как иохио рудам. по содерханио в растениях природного кода, наблюдаются значительные различия в К.н., кратность которых достигает 3.

Влияние свойств почв и Фазы развития растений яа поеттпясние радиоактивного иода» Фитемассу ъ условия^ ваге^агртонного опита. Для аодтверэдения полученных данных а выявления новых аакоаомер-востей поведения иода в системе почва-растение была проведена серия вегетационное опытов, в которых изучалась динамика поступления радиоактивного иода в растения овса в зависимости от свойств почв, времени инкубации радионуклида а фазы развития растений. В епктв использовала 13 почв.

Сравнение полученных данных со динамике биологической доступности в почвах в условиях вегетационных опытов с соответствующими данными, полученвшш в лабораторных условиях {табл. 2), свидетельствует об их близкой сходимости. Как в вегетационных, так и в лабораторных опытах наимеаьшей доступность!) внесенного I2SI для растений характеризуются почвы с высохли содержанием гумуса и ре^

акцией среди, блазкой в неЯтральноЛ. Существенно, что сходство результатов эти двух гадов экспериментов имеет не только качественный, во л колачвстгенныЯ характер: значения коэ££идаевто8 во-лоллеяия для идентичных почв лр» одяяаяовых сроках яялу^ащга примерно совпадают, Прлчем, на ряде почв (чернозем, двряово-под-зояястая легкосутля ни с тая, аллюваально-слоастая я хоричяевая почни) эти значения, по даняки аегетацаозпого оста при ВС-сугочной жвкубацяи, бяяэкя я равновесии« значениям, получении« для аналогичных почв в лабораторных экспериментах. Иахно предполагать, что в этих почвах равновесие иедду внесенным к природага» яодсм, т.е. выравнивание их биологической доступности для растения, достигается за время иннубацаи не свате 80 суток.

Коэффициенты нахоалеядя и природного вода в Посуточных проростках овса пей ввкубацли иода-1<5 з почве в течекаэ 20, 40 н 80 суток

Табеса 2

ГПЛшШХЖГ а со егерям,.

К-в.-1*5! в растеняях, 10"^

Почва

сухого ГО 2

10'

г2

20 суток

ЭД суток

80 суток

кврного-подзолистая легкосуглзнастая

Аллэваально-сяолстая песчаная

Чернозем выщелоченный среднесуглинистый

Чернозем тдхгичпия ородаесугланистыя

Черяоэем предка зказекг1» гязелоеуглааастз

Чернозем обииомшшЯ1 мхэдосуглзпастыл

Геино-каотановая о родпе суггглл ас та я

ЕСа становая легко— гугллшгстая ... '

Исрлчневэя (горная) спаедосуглашгстая

54,0 66,0 39,0 .46,0 55,0 66,0 ¿З.О <¿,0 49;о

49,1 206 8,3 И.7

14,5 9,6 23,7 2,2

34,9*4,1 ©5*19■ 15,9*1,7 15,5*0,4 13,4*0,8

П,5*0,7 21,9*2,1. Е,1*0,9 10,3*1,5

35,2*4,0 76,0*6,0 7,3*0,7 4,5 *0,6 12,6*2,2 7,5*0,6: 20,9*0,4 8,0*1,2 13,5*2,0

12,6*2,4 33,7*2,2 2,8*С,3 г,б*а,г

2,2*0,3:

з;2*о,з

3,1*С,2

3,0*0,1.

2,6*С,5

Серо-бурая средае-сугдиниотая "

Серозем среднесуг-хинпстый

Хелтозем тяхелосуг-лжнистый

Краснозем тяхело-суглинистый_

- - 171*13 38,3*0,8

а ?,8 23,8 117*9 76,0*2,0 20,3*0,7

82,0 15.9 86,7*1,1 34,3*2,2 27,6*3,6

S8,8 2,9 16,7*5;i 11,9*1,6 5,1*0,1

В серая опытов с вырациванием овса до полной спелости наблф-далось снизение К.н. кода в вегетативных органах при переходе ох стадии проростков к фазе полной спелости (табл. 3). Это снижение, как itozao судить по результатам опыта с проростками, мохет быть связано не только с фазой развития растения, во и, в значительной степени, о уменьшением биологической доступности радиоиода в почвах с увеличением времени его инкубации.

Интересно распределение между репродуктивными и вегетативными органами растений. Радиоактивный ход концентрируется про-имуцественно в вегетативных органах. В ¿азе колошения К.н. в вегетативной массе в 2С-70 раз выше, чем в метелке. В фазе спелости различия а коэффициентах накопления в зерне и в соломе достигала Х8С-кратных значений. Это свидетельствует о сильной дискриминации кода при его переходе из вегетативных органов в ре-продуютвные. 11о*но ирвдполахить, что оу^ествутт физиологические ' барьеры, сильно ограничивавшие поступление иода в репродуктавине органы. Из данных по содеpíaнив стабильного иода в фитомаесе овса следует, что его концентрация в зерне х соломе различается пе . столь существенно. Это мохво объяснять тем, что природный иод поступает в вадземнме органы растений не только из аочвы,во в вэ воздуха. Причем, метелки.овса, как наименее защищенные от атмосфер-,яыг примесей части растений, могут захватить относительно болыпуп часть осаждающегося иода, чем вегетативные органы. -

Влияние • качественного соотаза юдорасувотяшдс иод-оргашшес-кзх соединений тта досттпность почвенного иода растениям. В резуяь-

'.ТабЯЗД $ .

Поступление 125Х а првродного иода в растешя овса аз почвы в воздуха.

х-ТПЕПлЕ.

ПОчва

Зодерха-аие валового ' в почве, '. ¿кг/г

;аза спелости (иняубащщ 95 стток)

Содарааняе стабильного иолз 1

зерно |

содома

зерно

всего, ад/г

поступление

из воздуха %_

содоиа ' •_

ипЗстушшвж

всего* ияг/г

из воздухаА

Еерново-подзолисш 1,1 пегхосутаиннстая.

Аллювиалмо-сжсяс- 0,32 тая песчаная

Чернозем вацелочеякьШ 4,7 с редно суглинистый

Чернозем типичный 3,9 срвднесугшшстыа

чернозем яредгашз. 3,7 тяхелосуглиаистий I

Чернозем обшшоган- 4,6 ииЗ тдашлосугликасгиВ

Теино-]саст.сред11асугл.5,5

Каштановая легко- 1*9 суглинистая

Коричневая горная' 22*7 тахамсугливаетая .

Соро-бурая срвднэопч.П,?

Серозем средвесугк. 13,2

Келтозеа ижеяосугл. 5,2

Краснозем тяжелое утл. 20.4

0,12*0,02

1,05*0,29

0,06*0,01

0,06*0,01

0,04*0,01

0,07*0,02

0,07*0,01 0,03*0,01

0,03*0,01

2,04*0,19 0,13*0,01 3,16*0,01

20,9*2,2

та,3*11,8

5,9*0,4

3,75*0,42

4,10*0,12

4,63*0,44

7;9*1,4 3,9*0,3

V,0*0,13

5,0*1,0 19,3*3,5 29,2*0,8 4.4*0.2

0,38

0,54

0,30

0,34

0,42'

0,51

0,39 0,37

0,35

ае.опр. 0,57 0,61 0.41

99,6

99,4

99,1

99*3

99,6

99; 4

90*1 99,8

98,0

93.5

93.6

0,45

о;в1

0,37 : .

0,42

0,50

0|б0

0,44 0*40

0,44

ве опр 0*66 0,71 0.53

49 £1

65 70 64!

82

тате проведенных экспериментов мы пришла в ваводу, что различия в доступности радисиода рвотенили на равных почвах иогут быть обусловлены различиями в качественной составе водорастворимых яод-ор- -гагаческих соединений. Неадекватный способ их выделения в ооотаве водной вытяххи, применяемый ранее» яе позволил выявить корреляции между-двумя этими показателям. Предложенный метол выделения иод-органических соединений в составе почвенного раствора окаэалоя болев пригодным для выяснения причин наблпдаеиых различий*- - '

В эксперименте использовала две почвы: дерново-подзолисту» из Ча планово Московской обл. и дерэово-карбозатцув из ЭССР, (собранную на расстоянии 100 м от берега моря (как наиболее контрастные по доступности из них иода 4 растениям) '

■. Таблица *

Биологическая доступность иода растениям в составе различных фракций иод-оргазачес кях соединений почвенных растворов ■

Точ— вы 1ере-еод . юда в почвенный раст- ЭОр.Й Молекулярная масса фрак- ffîj Содержание 125 т во * Зрак- цяи, % К. н.иода-125 для каждой -йтаксаа К.н. иода-125 для почвенных тжетвооов Я.н. иода-125 для почв-

стебла корни стебли корни стебли корни

щи*) 27 6SCCO 47СС0 2СОСО 8,20 15:3 17,5 2 9 i!* 21,2 3,18 5,79 0,25 1.34

ш** }7,2 7СС00 3SC00 I7Q00 з!:1 ? es;« 13,9 18 2*8 2,04 2,83 0,05 0,49

я) ДПП -дерново-подзолистая почва юОДКП -дерново-карбонатная почва

,, Доступность иода-125 для проростков непосредственно из меченных почв в дерново-подзолисто.1 почве в б раз вше (табл.чем в дерново-карбонаткой, что согласуется о данными лабораторного от*-' та. Для обоих тагов почв К.н. радаоиода аз почвенных растворов примерно на порядок выаепо сравнения с К.н. из этххпочв.

Такая закономерность еще раз подтверждает домпшр,/шуо роя» 'водорастворииих иод-оргвяячвскях соединений почвенных растворов » доступности кода растения».

Тстанс-лено, что по размерам перехода аада-125 а почвенный раствор почвы различаются примерно в 4 раза* Это мохно обменят» равлзчиям мвхду этииа почвами в содержании гумуса (такхе в 4 pasa). Облей ааковоиеркосты) дня почвенных растворов является яра-cjrcTBxe в ах составе 3-х фракпий органических соединений о близкими молекулярный® массам*» прК этом практически весь аод в почвенной растворе (не менее S6J5) входит в состав этих фращхй. Наименьшее количество иода а обеих почвах связывается с I фракцией, характеризующейся максимальной молекулярной массой ■ ааябользеЗ доступностью для растений. Еозффидаенти накопления в составе этой фракции не менао, чем на порядок превосходят Х.н, иэ других фракций*. Отмеченные различия в доступности иода растениям в составе фракции (Xlw ■ 7*10^) будут проявляться в разной доотупноо-та вода аз почвенного растворе в этих почвах. .

Анализ данных, характеризующих поступление радиоактивного вода а фитомассу непосредственно иэ почвы к ввделеаных иэ нее различных фракций почвенных растворов, показывает^ что эта данные для кахдсй-почэд удовлетворяют соохвозению:

Í.H. «cC(Kjaj + t K^ij), где К.к,- коэффициент накопления ^Х растенияитнепосредстванно аа:данно» почвы; •

«¿- доля ^Х, выделенного аз почвы в составе почвенного раствора; Kj, К^, Кд - коэффициенты накопления жода-125растенляма при . выращивании ах на питательных растворах с- добавлением в них соо^-вчтствуювдх фракций (1,2,3) иод-органических соединений;.получеа-тяс при фрашаовлровашга с оотаетствуюсзсс почвенных растворов; »j.n^.aj - процентные содэрхания асда-125 в этих фракциях относи-

тельно его содержания в почвенном растворе.

'Соблюдение указанного вша равенства позволяет сделап вывод* что выявленные экспериментальные различия в доступности радиоактивного иода растения)! аа почвах разных типов (табл. 2» рис. I) могут быть лолзостьп объяснены, о сдноз стороны, раэкыи содерханиеи вода в почвенном растворе разных почв (т.е. раэкыип значениями^), *» о другой стороны, неодинаковый соотношением различных фракций .иод-органических соединения в составе почвенных растворов этих почв; вти фракцяи (в эавасииости от их' молекулярных масс) существенно различается по коэ^^яцлентам накопления включенного в их со-> отав иода-125 (табл. 4).

Предлохенлкй метод извлечения и определения биологически доступная {0(м1 иод-органичесгах соединений универсален a его.мохпо . использовать для изучения свойств ряда злеаент-органячес:слх соеда-ненла в почве. Этот метод внедрен в лаборатории и-использовался, в частности, для изучения Ре-органаческях соединений.

Созтяэеенае вкладов всззугиого и почвенного путей псзтталежт иода в гастеяля.

Опеа^э вдлэаоз всэдттаого и почвенного пттеП поступления и Chía в растеигягпо даяяш микоододевсго опыта. Яз полученных данных следует, что равновесные значения К.к. как правило, меяыи,

чеа К.н, природного иода. Это объясняется теи, что природный иод введзгазул {итоиассу поступает, нет только из: почвы,, ио к из" воздуха. £ля одэака вкладов -воздушного а почвенного путей:поступления , иода в аадэеынуаг баскаесу был поставлен ылкроп еле в oí опыт по аыра ци-эанп» растения;(тп»о£еевка, клевер), на разных.почвах. Две разно* видное^:этих почв взяты вковтинентальнои региона (Носковокал обл.),.где атысофзра я;почваiотносительно обеднены иодои, я:три• разноЕидностд-в ЭССР, на расстояния от ЮО и до ICO кы от побережья, гдэ атиосфэра anoira богасыяодси. Сгтьты с одним я тси хе .

набором почв аалохены иа мороком побережье (остров Сааремаа, ЭССР) ■ на огробиостаиции Чашяяково в иосковскоя обл. Учитывая, что вклад почвенного нута поступлений иода в расгеняя зш данного тя*\ са почвы не дслхен зависеть от места проведения акспервмента, коз-во «идам, ч^о равное» концентраций вода в кадземной биомассе растений в этих двух пунктах будет соответствовать разноста коц* центрацай иода, поступавшего в растеши воздушным дуге», Зная раз* вооть концентраций иода в атмосфере обокх пуантов, мохао вычислить количество иода, поступившего в растения воздушным ж почвенных путями. О оодерханкз иоде в атмосфере' модно судить по содерхашш . его в атмосферных осадках, используя приближенное соотношение _ • Сг«5С0Са> где Сг- количество иода в I л дождевой вода, 7а - ко-течеотво хода в £ м^ доздуха> Средняя концентрация иода ъ доэде-вой воде на мороком побережье в периодвегетагпа растензЗ ооотав-хила 0,029 ккг/мж, а в Подмосковье ~ 0,004 мжг/мв. Таким образом, равиовеоная концентрация иода в системе атмосфера-почва в коатч-'веитахьяок и приморском регионах устанавливается прз исходных жонцеятрациях его в атмосфере,^различающихся примерно в 7 раз.

Для оценки соотновснвя почвенного и воэдушого путей поступлен^ иода в растения можно воспользоваться сасммой иа двух ураляевиа с двуад веизьестншш:

. \ + 1 -сл '

1х ♦ ТУ • С^

' где - С^и концентрация иода в надземной биомассе растений ва _ -ой почва в Чавниково и ва.о. Сааремаа соответственно; Х^- вклад почвенного, пути поступления - в концентрацию -иода ~ в растения на 1 -ой почве; У и 77 - Вклад веэдусного пути:поступления в концентрацию иода^в-раотекяя к Чапняково ж на о. Сааремаа соответственно»

■ В таблице :5 приведены данные двух почв, как наиболее контрастных по доступности иа шос^иода растениям..Полученные данные:

(табл. 5) подзывают, что в начале вегетационного периода.(I срок-фаза кущерия) не наблюлается существенных различия в содержания 1-иодэа растениях, выращенных не только на идентичных^ во я на разных почвах в обоих пунктах наблюдений, несмотря на отпеченные

различия в концентрации иода в воздухе. . ..

■ Таблица 5 .*».

Содержание иода в растениях на побережье о. Саареиаа и в Московской области на разных почвах

Почва I в поч- 39. ; 1ЛСГ/Г Пункт наблюдений Род наблюдение I в растениях, нкг/г сухого вещества ■

Х'срок, .. I кущение I и срок, цветение UÍ срок; гоэремняе 1

uro/i • К.н, MJCE/I K.HJ мкг/г ' К.н

Дерново-подзолистая (московская . обл.) 1,0 Чаиниково (Цосков-ская обл.) 1979 0,50 OÍS 0.30 D723 0.27 0,27 Я»??

Ü72I uj¿í Olltí ицн

1580 0.29 0.29 0.28 072? 0,28 0,28 ll'üb

о.Сааре-маа (Карала J 1979 0,25 0.25 Щ2Ч 0.50 Ü7D3 ys

"ÍS80~ 0.25 U, 22 0.25 0722 0.61 Щ5Э 1,50 IÍIU

Церново-карбонатная (ЭССР Карала) 52,6 * Чапнзково Московская 1980 ( Я«??' 0.005 0.25 0,005 p.COA

и, OÍKj? IJtwíi Lf.ulb

обл, о. Саареиаа (Карала) 1979 к 23 0,005 1.05 07S2 r.x? 0.022

L)JUA j;ul6 1.21 Ш

1980 0,24 D.004 0.995 D.0I9 07317 hS

и, а» J¡UA PÍBW

Примечание. В числителе - клевер, в знаменателе - тимофеевка.

Это обменяется теи, что к моменту первого отбора образцов ' надземной биомассы-основным иоточаиком поступления иода в растения была почва. В дальяейоем в первом варианте опыта (на мороком побережье) концентрация иода:в растениях-на.протяжения:вегетационного периода резко возрастала во времени'я к фазе созревания увеличилась в 3-6 раз. Во втором варианте (Засниково) - такого увеличения не. наблюдалось.,Постоянство .концентрация иода-в.послед-нем случае обусловлено тем,.что уведичениево времена вклада воз-дусного пути.поступления иода в надземнув биомассу компенсирует-'

ся противоположно направленный процессом г снизением интенсивности поступления иода до 'корневому пути со мере роста ш развития растений. В отхпчие ох этого, в условиях высокого содержания иода в воздухе на побережье о. Сааремаа воздушный путь поступления его резко доминирует гад почвенным« что приводит к многократному увеличение концентрации иода в растениях'к.концу периода вегетации (табл^ 5). ■ • '/. у. > ,:..•• - ' /

,' Результаты выполвенвыг расчетов по приведенным уравнениям подтверждают выскаэаявуг гипотезу об изменении соотношения почвенного и воздушного путей поступления вода в растения на протяжении вегетационного периода: если в начальный период практически весь иод в растениях имеет почвенное происхождение, то к концу вегетации доля иода, поступившего■по корневому пути, у злаковнх снижается до 1-5/С, у бобовых - до 20-5(9. В фазе цветения, которой соответствует максимальная надземная биомасса, из почвы в растения. поступает от 40 до 80% содержащегося в ияг иода (табл. б).

"= ' Таблица 6 -

' - * Вгатд почвеавого пути поступления иода в растения в течение вегетационного периода по отношению К-содержании иода в надземной биомассе, %

Почва, пункт : отборе !1'/шст наблюдения Вид растения Фаза раээт гтия5^ ■ J

цветение (ко-яец ивня, начало а г густа) созревание (начало * сентября)

Дерново-под-золисхая, Московская. область-: . Московская. область, Чавшиаово Тимофеевка _ клевер . 65" .. 85 . 5 50,

Дерново-кврйо^ затная (ЭССР,. побережье;о; Сааремаа) ЭССР, о.Сааремаа, (берег моря) Тимофеевка ¡Сяевер ;,■' : <Ю .... . ?з < . I. : п

я) Примечание: в начальный период:(фаза кущения¿выход:в трубку) . .. практически весьиод. (20С[5) имеет-почвенное;происхождение*.

В-таблице. 6 прпьедезы. результаты расчетов: для.: тех:, случаев,, когда-

пункт отбора почвы,, используемой для эксперимента, совпадает с

• пунктом наблюдения,: т. в * когда эти данные отражают динамику иода в растениях в реальных условиях. " - .

. . Соотиоиэтт? вкладов воздушного и потвеняого путей поступления ио^а в г'зотетшя по паяным лабораторного и вегетапионного опц-тз. О роли воздушного и почвенного'путей поступления иода в растения, можно также получить представление на результатов рассмотренного вине лабораторного опыта. На некоторых почвах, использованный в опито, при инкубации вода-125 а течение 220 суток устанавливаются равновесные значения коэффициентов накопления в растения!. Поскольку весь иод-125 в растениях .имеет почвенное _ проис-■ хождение, то, очевидно, что величина отяооеюъ. коэффициентов накопления иода-125 и природного'иода будет характеризовать дол» природного иода, поступающего в растения нэ почвы; остальная чао» природного пода в растения поступает из воздуха. В*соответствии о экслгрпыентальпшгл дзншага (табл.?) вклад почвенного пути поступления иода в этоа случае варьирует на разных почвах от 15 до

' Таблица 7

Вклад почвенного пути поступления в содержание природного вода в 14-суточних проростках овса в условиях лабораторного опыта.

Почва £.н. Зфф. ж; ИГ2 К.Н.ИОДЗ- Ш при его инкуб, в почве 220 сут« поступление иода-127 из ^ почвы, % общего содерж..

Чернозем типичней тяхелосуглл =зтсгаЗ " Чераозец обыкновенный тязелосуглмнзст. Чернозем -вицелочекниЯ тязелосуглишгет. Чернозем карбонатный тязелосуглааиетвД йеряозо-псдзолпстая неокульт, легдосуи Цесново-подзслистая известк. легкоеутл. Лерново-варбонагная легкосуглянлстан ¡¿еркозо-карбонатнгя песчаная Тундровая торфяво-перегн. глеезая Хорачяэзая глаиз легкая Светлова ям нова я лагкэсугдннистая . 12,7 11:1. ад,б. 6 0 12 I. <и;§ 14,1 8,6' 3.7 . 40 7^0 ■ 3 0 7.8 66 1^7 3*0 м 50 П -§ 25 55

Даняаг по содержанию.я природного иола г зерне я соломе

на тех почвах^ где-я фазе созревания достигнуто' состояние рзвзо-

— 20 - :

•всия »несенного и природного иода, ханже позволяют оценить количество иода,' поступившего в растения из почвы я воздуха« В этой случае в условиях равновесия коэффициенты накопления природного , ■ода. в зерне: иди волоке мохяо принять равными ооответотаушш эна-.чекиянкоэффициентов накопления в этих органах радиоактивного ио- -да.Тивсжая значения этих коэффициентов на концентрации природного яода'в почвэ^ получаем концентрации иода в соответствующей ча-оти растений за счет'-почвенного пути поступления, 'Разность между экспериментально определенным значением концентрации к упомянутым bum расчетным а качением равна количеству иода, поотупаьщему из воздуха. Для тех почв, где равновесие между радиоактивным и природ* . ним подом во время созревания растений не доотигяуто, такой рае* чет дает верхнее предельное значение вклада почвенного пути поступления, так как коэффициенты накопления в этом случае превышает соответствующие показателя для природного иода.

Ревулыаты этих расчетов, предста'влешше в.таблице 3, показываю*,'' что' основным источником поступления иода в верно, является атмосфера. Вклад почвенногопоступления иода в зерно не превыше! I5Î. Для.вегетативных органов значимыми примерно в раваой степени являются оба пути поступления иода: для вих доля иода, -поступившего из почвы, варьировала на разных почвах от 20 до 5 С?. Вто хороао согласуется о данными вегетационного опыта. В среднем,1 '.количество кода^ по о тупив пег о на воздуха в зерно в расчете на единицу биомассы, овазывалооь на 20$ вшэ, чем в солому.

'•■V Полученные данные были' использованы Ф;Д. Тихомировым.для оценки вклада почвенного пути поступления долгохивуцего радиоактивного яода-129 в продукцию растениеводства в зависимости от времени функционирования длительно действующего источника эагрязве-ния. В первые годы действии такого источника1 содержание:иода-129 • s почве незначительно,и загрязнение растительного покрова обуслов-

лево преимущественно осаждением радиоактивного вода из воздуха ва поверхность раотений. Sa время функционирования источника выбросов порядка 100 лет его* концентра сияв почве составит, в среднем, не более 30$ от равновесной^ а на многих почвах не превысит 10$, поэтому ежегодное увеличение поступления радиоиода в растения из почвы по отношеиип к его поот^шшвио из воздуха не провисает В целом, роль почвенного пути поступления становится значимое по отноиеняо к воздушному лишь при функционировании источника выброса не менее 50 лет. При меньшей продсллштельнос-ти Xu можно пренебречь. ВоэдупныЯ'путь поступления иода-129 в растения полностью.утрачивает свое значение сразу же после прекращения его выбросов в атмосферу. Почва же, являющаяся, бяогеоиши-чесгаш барьером и аккумулятором «того элемента, будет служить источником загрязнения растений даге через ьесколько столетий.

Результаты выполненных исследования были представлены для использования в Национальную комиссии по радиационной занято и другие организации, эаяимакцаеся разработкой проблем ядерной энергетики..

ВЫВС5Ш

1. При ваесения иода в почву в форме иодид-иона происходят многократное снижение доступности его растениям о увеличением временя инкубации радионуклида до наступления равновесного распределения Форм соединений между внесенным.и природным иодом, . Кратность этого снижения и время установления равновесия сильно варьируют э зависимости от типа почв.

2, В количественном отношении разные почвы по доступности иода растениям такте сильно различается. В начальный.период инкубации максимальная,кратность различия между почвами в значениях коэффициентов накопления иода растениями достигает 4СО; через 7 месяцев инкубация, т.е. к моменту достижения состояния, близкого к термодинамическому равновесию, снижается до одного порядка.

Из всех изученных ночи паибольсеЯ биолопзческойдостуттоотьв Жарактеризуются почвы маяогумускыэ, о низкаии эначенинии рН,' лег-ие по механическому ооставу.' .. ••^•"•'■Г.'.*'' ' •''••*

' 3, На пути транспорта иода из корневых систем л надземную .вегетативную часть а далее в репродуктивные органы наблюдается четко' вираже акая дискриминация «того элемента, проявляющаяся в шогскратиом снижении коэффициентов его накопления в фи онассе в каждой пооледугщем звене. Поступление иода ив почвы в репродуктивные, органы в средней на 2_порядка инка, чек в вегетативные«

-- 4. Доступное» вода раотевшш в почвах определяется разлжчи-яых качественного состава водораотворнных иод-органических соединений в почвенном^ ре отпоре. Они обусловлены различиями перехода иода в почвенный раствор и доступности иода растекияи в составе разных фракдай зсдорастворюмх аод-оргаюиеских соединений.

5* Относительная значимость воздушного я почвенного путей поступления.природного иода в надземную фитомассу на протяжения 'периода вегетации изменяется. На ранних стадиях развития растений доминирует почвенный путь, в фазе цветения их вклады примерно .рав'нозсачны, а в отадии соэреташя более значимым оказывается поступление .кода и» атмосферы.

Для зерновых культур атмосферный путь поступления природного ио^а является доминирующим, вклад почвенного пути поступ-. ления природного иода в верно не превышает Низкие концентрации иода в воздухе в сочетании о низкой биологической доступ-ностъв этого эдеиевта в почвахвогут обусловливать дефицит иода _ ■ в рациона населения в.очагах вндешческого зоба.

7. В условиях непрерывных выбросов в атмосферу долгозпвуце-го радионуклида «егодное увеличение его содержания в растениях за счет корневого поступления будет составлять от 0,1-0,15 до От поступления'воздуснш путец, а в стадии созревания - еде

. иены».-Поэтому роль почвенного пути поступления становятся значимой по отношении в воздушному лишь при функционировании имст-• нина выброса не менее 50 лет. -

&. Полученные результаты о количественном соотнесении воздушного, и почвенного путей поступления иода в растения следует учитывать при территориальном размещения предприятий по переработке облученного ядерного топлива. Наиболее важным радиоэкологическим критерием размещения таких предприятий является средняя концентра^ цид природного иода, в воздухе. С этой точки зрения заводы по переработка облученного ядерного топлива предпочти*ельнее размещать на морском побережье, где концентрация иода в атмосфера в несколько раз выше, чей в континентальных областях. Другим критерием является свойства почв. Предпочтительнее территории о почвами^ богатыми гумусом, характеризующимися низкой биологической доступ-* . ностью иода для корневых систем растений в ииЕпмальншг вкладом, почвенного пути поступления в продукцию растениеводства.

9* Разработанные методические решения могут быть рекомендованы для изучения роли элемент-органических соединений в биогео-хишчесяоЛ миграция элементов по экологической цепи.

{Датврлато диссертации опубликованы в габотах

1. Изучение поведения в системе почва-растение.-Тезисы

докл. I Зсесоозн. копф. по о-х радиологии. К., 1979 г., о.156-157

* * - *

(в соавторстве)* - '. " • -. • •'••.

2. Дшанша биологической доступности радиояода растениям на разных;почвах.-Лгрозиаия«.1930 г., Л XI, с.115-120 <в соавторстве)

3. ВоэдусныЯ и почвенный пути поступления иода а кормовые -трагы.-Тезисы докладов IX Всесоюзной конф. по проблемам «икроэле- , ментов в биологии. Кисляев» 1931 г., о. 174-175 (в соавторстве).

4. Соотношение воздушного в почвенного путей поступления иода в рзстеняя.-Зестник йоок. ун-та, сер. 17 почвоведекие, 1531,

... . . • - гч -

Й 4» с. 15-19 (в соавторстве). ■ *

5. Молекулярная организация гумусовых га слот чарвозвиа и дерново-подзолистой почвы,- В сб. "Труды 7 научной конференции молодых ученых ф-та пачвоведения Мосн» ун-та", П., 1962 г,, .о. 62-65,. Д$п. в ВЙШГга Ю января 1983 г. \ % 266-83.

• 6. Трансформация иод-органических соединений в зависимости от условий-экспозиция радяоисда *■ почвах,- В еб.. "Труды У научной" конференции молодых ученых ф-та почвоведения.Моск. ун-та", II.^ 1982 г., о, П0-П2. Деп. в*В1ШТИ 18 января 1983 г., К 28683, (в соавторстве).

7. Соотношение вкладов воэдуоного^ш почвенного путей поступления иода в кормовые траЕЫ.-В еб. "Труды 7 научной конференции молодых учета ф-та, почвовед екая Моск. уа-та", М,, 1982 г. »с.113-115. Деп, в ШШП118 января 1983 г., » 286-83 (в соавторстве).

6. Влияние свойств почв и фазы развития растений на поступление радиоактивного иода в надземную фятоиассу. -Агрохгсгая, 1983 г*X, с. 87-92 (в соавторстве).

- ' 9, Атмосферный а почвенный пути поступления пода в надзем-. ную фитомассу травянистых растендй.-Агрохимия, 1983 г., К 5». о* 92-96 ( в соавторстве).

' ,10. Метод гелввой хроматографии органических форм-радиоактивного иода почвенных растворов. -Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции молодые ученых по с-х радиологии. Обнинск,-1983 г., о. 81 (а.соавторстве).

^ XI. Кетод электрофоретичесвого исследования гумусовых.ве- . деств и белков в почвенных растворах. -Почвоведение, 1985 г./' к I,:с. 38-46 (в соавторстве). ,■

Д-66754 Подписано к печчти 25/1Х 1У65 г. Закоа 365 г

Объем 1,5 п.я. Формат 60x84 1/16 ТЪрв* 100

Ротапринт ШИРО

107140. Москва, Верхняя Красносельская, 17