Тема 4. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ РАДІОБІОЛОГІЇ 8 страница

Найбільш тяжкими вважаються аварії на сховищі радіоактивних відхо­дів на Південному Уралі та на Чорнобильській АЕС. Під час цих аварій були забруднені великі території внаслідок того, що в обох випадках викид радіо­нуклідів відбувався на значну висоту (до 1 км на Південному Уралі й до 7 км у Чорнобилі). Радіоекологічна обстановка в районі аварії на Південному Уралі зумовлена забрудненням території довгоживучим радіонуклідом 90Sr, внаслідок чого сільськогосподарські угіддя на площі понад 100 тис. га на довгі роки були вилучені із землекористування.

Територія, у десятки разів більша, ніж на Південному Уралі, була заб­руднена довгоживучими радіонуклідами ⁹⁰Sr, ¹³⁷СS та ²³⁹Pu і ²⁴⁰Аm внаслідок найбільшої за всю історію розвитку атомної енергетики аварії на Чорнобиль­ській АЕС.

6.2. Міграція радіонуклідів у навколишньому середовищі

Радіоактивні речовини, які потрапляють в атмосферу, поступово випа­дають на поверхню Землі. Залежно від характеру викиду продуктів поділу, породних умов, ґрунтового покриву, хімічних та фізичних властивостей радіонуклідів їх кількість у сільськогосподарських об'єктах може коливати­ся в дуже широкому діапазоні.

Важливу роль у поширенні радіоактивних речовин відіграють атмосфер­ні опади і рух повітря. В зв'язку з цим розрізняють «вологе» (надходження речовин на поверхню Землі з дощем і снігом) і «сухе» (осідання частинок ли­ше під впливом сили тяжіння) випадання радіоактивних речовин.

Атмосферні опади можуть у десятки разів прискорювати випадання радіоактивних речовин. Дуже впливає на їх поширення рух повітря. Вітром радіоактивні речовини швидко поширюються на тисячі кілометрів від місця викиду й іноді випадають у несподіваних місцях.

Радіоактивні речовини, що випали на поверхню земної кулі, стають складовою частиною біологічних циклів природного кругообігу речовин, по­трапляючи через харчові ланцюжки в людський організм. Вони концентрую­ться на трьох головних об'єктах: ґрунті, рослинах і у водоймах. З поверхні ґрунту радіоактивні речовини, розчиняючись в атмосферних опадах чи поли­вних водах або механічно з током води, потрапляють у підземні води. Швид­кість їх вертикальної міграції (углиб ґрунту) залежить від багатьох факторів і насамперед від кількості атмосферних опадів, фізико-механічних та фізико- хімічних властивостей ґрунту, розчинності радіоактивних речовин. Так, у зоні аварії на Чорнобильській АЕС на неораних дерново-підзолистих піща­них ґрунтах легкого механічного складу на кінець 1992 р. 90 % кількості усі цї радіоактивності припадало лише на 10-см шар ґрунту. На ґрунтах більш важкого механічного складу з багатим вбирним комплексом вертикальна міграція радіонуклідів відбувається ще повільніше.

Радіоактивні опади у вигляді аерозолів з об'ємною масою, як правило, більше одиниці, потрапляючи на поверхню водойм, швидко опускаються на дно, концентруючись у мулових відкладеннях, де їх може нагромаджуватись 95-98 % від загальної кількості радіоактивних опадів на водяне дзеркало. Проте частина їх з часом розчиняється у воді, забруднюючи її.

Радіоактивні речовини, що потрапили на рослини, можуть адсорбува­тись їх поверхнею шляхом дифузії або проникати всередину рослин через продихи, залучаються в шляхи руху речовин і нагромаджуються в органах, які мають господарське і харчове значення. Найактивніше радіоактивні речо­вини поглинаються листям (листове поглинання), суцвіттями (флоральне поглинання) та поверхневим корінням (поглинання з дернини).

Для багатьох видів важливим є також флоральне поглинання. Обсяг його залежить від розміру квітки, її форми, місця розміщення (в суцвітті, на рослині). Як правило, великі квітки розоцвітих, суцвіття хлібних злаків, роз­міщені на відкритих частинах рослин, вбирають більше радіоактивних ре­човин, ніж рослини, що мають невеликі квітки, розміщені поодинці. При флоральному поглинанні можливе механічне захоплення радіоактивних час­тинок елементами квітки і послідовне проникнення їх у плід. Поглинання за допомогою поверхневого коріння властиве тільки для рослин, які мають таке коріння.

Значна, якщо не більша, частина радіоактивних речовин потрапляє в рослини через кореневу систему.

В організм сільськогосподарських тварин радіоактивні речовини потра­пляють переважно із забрудненим кормом та водою відкритих водойм.В організм людини радіоактивні речовини можуть потрапляти з їжею або з водою. Вважається, що головним джерелом їх є продукція тваринницт­ва, особливо молоко та молочні продукти (60-90 %). Проте, за оцінками дея­ких дослідників, до 50 % радіоактивних речовин може надходити з рослин­ною їжею. Частка радіоактивних речовин, що потрапляють в організм люди­ни через органи дихання після радіоактивних опадів, незначна.

Більшість радіоактивних речовин не потрапляє у продукти тваринного походження, а разом з екскрементами повертається у грунт і може знову над­ходити у рослини. Так само можуть повертатися у ґрунт разом з компостами, попелом та рослинними рештками радіоактивні речовини, які нагромаджую­ться в рослинах. На суходолі радіоактивні речовини переносяться харчовими ланцюжками рослина — людина, рослина — тварина — людина і навіть ґрунт — рослина — тварина — людина так швидко, що навіть ті з них, пері­од напіврозпаду яких становить кілька діб (наприклад ^13ІІ — 8 діб), можуть нагромаджуватись у людському організмі в значних кількостях.

Коли забруднену воду рослини, тварини, людина не використовують безпосередньо, шляхи міграції розчинених в ній радіоактивних речовин по­довжуються (вода — планктон — бентос — невеликі риби — промислові риби — тварина чи людина) або зменшуються (вода — водяні рослини — риби — тварина чи людина). Тому в харчовій продукції прісних і морських водойм міститься менше радіоактивних речовин, ніж у продукції, яку вироб­ляють на суші.

6.3. Особливості надходження радіонуклідів у водні екосистеми

Водна оболонка біосфери є найважливішим депо надходження і захоро- нення природних і штучних радіонуклідів. При осіданні радіонуклідів з ат­мосфери за інших однакових умов значна частина радіонуклідів потрапляє на дзеркало води. Цей ефект пов'язаний із тим, що аерозолі, які їх переносять, мають позитивний електричний заряд, а поверхня Землі має негативний елект­ричний заряд. При цьому негативний заряд дзеркала води дещо більший, ніж суші, внаслідок чого сили електростатичної взаємодії зумовлюють осідання з атмосфери значної частки радіонуклідів на поверхні води. Відомо, що щіль­ність випадань радіонуклідів на океанічну поверхню вища, ніж на наземну, зокрема для ⁹⁵Zг, ⁹⁵Nb, ¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ^І4ІСе і ¹⁴⁴Се, у 2-7 разів.

Річна поверхнева активність радіонуклідів у стоці, за даними експери­ментів із глобальними випаданнями і викидами Чорнобильської аварії, ста­новить 0,2-4% концентрації ⁹⁰Sr на водозбірній площі і 0,01-0,4% вмісту ¹³⁷Сs, що випали на водозбірну площу.

Стік радіонуклідів із поверхні ґрунтів річкового басейну залежить від часу. В міру збільшення періоду контакту радіонуклідів із ґрунтом коефіцієнт стоку ⁹⁰Sг знижується за експонентою з періодом півзменшення приблизно 2,4 року. Коефі­цієнт поверхневого стоку (Кпс) ^13?Сs приблизно в 10 разів менший, ніж ⁹⁰Sr.

У природі радіонукліди, що випали на дзеркало водоймища з атмо­сфери і принесені з поверхневим рідким та твердим стоком, швидко перероз­поділяються і значною мірою переходять із водної фази в донні відкладення, що відбувається протягом кількох днів після надходження у водоймище.

У лісостеповій зоні в непроточних озерах (глибина 5-7 м, площа 5 км²) вміст ⁹⁰Sг, ¹³⁷Сs, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Се у донних відкладах після разового надходження становить відповідно 84,4; 98,8; 92; 99,3 %, а у воді — 9,9; 1,2; 8,0; 0,4%. Інша частина радіонуклідів накопичується на суспензіях і в гідробіонтах.

Розподіл радіонуклідів серед елементів екосистеми прісноводного водоймища описують коефіцієнтами накопичення — відношенням питомої активності радіонуклідів у системах: вода — донні відкладення; вода — гід­робіонти; донні відкладення — гідробіонти тощо.

Морське та океанічне середовище є важливим резервуаром депонування радіонуклідів. У відкритому океані (глибини понад 1 км) активність радіонуклі­дів досить рівномірно розподіляється до глибини 300 м, а потім зменшується за експонентою до глибини 700-800 м.

У воді закритих морів, як правило, активність радіонуклідів ⁹⁰Sг і ¹³⁷Сs у 6-10 разів вища, ніж в океані, в якому діє ефект розведення. У прибережній зоні радіонукліди потрапляють у донні відкладення моря, що мають високу сорбційну ємність, яка призводить до накопичення в них радіонуклідів. За міцністю зв'я­зування і сорбцією радіонукліди у донних відкладеннях можна розмістити в такій послідовності: ⁴⁵Са < ⁹⁰Sr < < ¹³⁷Сs < ⁸⁶Rb < ⁶⁵Zn < ⁵⁹Fе, ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb, ¹⁴⁴Се,⁵⁴Мn<¹⁰⁶Ru<¹⁴⁷Рm.

Високий рівень мінералізації води в морі зменшує накопичення радіонук­лідів у морській біоті, і тому коефіцієнти накопичення для прісноводних орга­нізмів, як правило, вищі, ніж для морської, (таблиця 28).

Таблиця 28. Коефіцієнти накопичення радіонуклідів в основних ком­понентах морської екосистеми Компонент Коефіцієнт накопичення радіонуклідів 144Се 137Сs 95Nb 239Pu 106Ru 90Sr 132Te 65Zn 95Zr Донні відкладення - Водорості Ракоподібні Молюски Риби

Накопичувальна здатність морської і прісноводної біоти залежить також від концентрації біомаси в одиниці об'єму води. Чим вищий вміст біомаси в 1 м³ води, тим більша частка активності радіонуклідів може бути зосередже­на в біотичній складовій водоймища (таблиця 29).

Таблиця 29. Розподіл радіонуклідів між гідробіонтами і водою, %, за­лежно від Кн і кількості біомаси в одиниці об'єму Біомаса, г/м3 Розподіл радіонуклідів за різних значень Кн, % 0.01 0.1

При високих концентраціях біомаси — від 10 г/м³ і більше — і Кн ра­діонуклідів >1000, властивих гідробіонтам, можна очікувати концентрування від 10 до 99% запасу радіонуклідів в біомасі. Щодо прісноводних водой­мищ, то така ситуація властива прибережним нагінним зонам.

Основними ж особливостями надходження радіонуклідів у прісноводну екосистему є їх швидкий перерозподіл у водному середовищі з одночасним інтенсивним залученням радіонуклідів до біотичного колообігу, та осадження значної частини радіонуклідів, що випали, у донних відкладеннях.

6.4. Розподіл радіонуклідів у морській екосистемі

Роль морів і океанів у підтриманні стабільності всієї біосфери величезна. Для розуміння цієї ролі розглянемо явище транспортування радіонуклідів, трейсерів (міток) чи маркерів, що характеризують екосистеми.

Найбільші надходження радіонуклідів у моря й океани були під час випробу­вань ядерної зброї в 1950-1960 рр. Додаткове локальне забруднення морських еко­систем відбувається від скидань і викидів ядерних реакторів, заводів із виробництва ядерного палива, від захоронення у морях радіоактивних відходів, аварій та ін. При­родні радіонукліди потрапляють у моря внаслідок ерозії гірських порід.

Більшість ядерних військових випробувань проводилися на континен­тальному шельфі й островах Тихого океану в 1946-1962 рр. Так, Велика Бри­танія провела кілька ядерних випробувань на Тихому океані в 1952-1958 рр., Росія проводила ядерні випробування на полігонах у полярних морях біля Польського півострова і на Новій Землі.

Ядерні випробування у Тихому океані призвели до локальних радіонук­лідних забруднень. Дослідники вважають, що внаслідок таких випробувань у океани і моря випало більше радіонуклідів, ніж на сушу. Частина радіонуклі­дів, що випали на сушу, потрапляє в океан через вітровий і поверхневий стоки.

Найважливішою складовою поверхневого стоку радіонуклідів у морсь­кі екосистеми є стік рік. Так, стік Дніпра є визначальним в оцінці депонування радіонуклідів, зумовлених Чорнобильською аварією, в Чорному морі й Сві­товому океані. За проведеними оцінками активність стоку радіонуклідів у Чорне море становить (185-740) • 10¹⁰Бк (50-200 Кі) на рік.

У морській воді містяться також природні радіонукліди. Це насамперед калій-40, уран, торій, радій і рубідій. Штучні радіонукліди представлені проду­ктами поділу урану і радіонуклідами, що утворилися зі стабільних елементів після активації нейтронами. Найважливішими продуктами поділу ядер, що ви­явлені в морській воді та біоті, є ⁹⁰Sr, ⁹⁰Y, ¹³⁷Сs, ¹⁴⁴Се, ⁹⁵Zr-Nb,^103,106Ru, ^І03'¹⁰⁶Rh та короткоживучі ізотопи — ^ІЗІІ і ^І40Ва. Основні продукти активації — це ⁵⁵Fе, ⁵⁹Fе, ⁶⁵Zn, ⁵⁷Со, ⁶⁰Со, ⁵⁴Mn. У низьких концентраціях містяться в морській воді ^5ІСг, ¹⁴С і ³Н, в дуже низьких — ²³⁹Рu та інші трансуранові елементи.

Фізико-хімічні форми радіонуклідів значною мірою впливають на їх міг­рацію в природному середовищі. Різноманітність речовин, що містяться у мор­ській воді, утруднює передбачення фізичних і хімічних форм перебування для більшості радіонуклідів. Так, ^І37Сз, '"Зг, ⁹⁵2г існують в морській воді в іонній формі, а для ^І03Ru, ^І44Се, ⁶⁵Zn, ⁹⁰Y, ⁹⁵Nb і ⁵⁹Fе — характерна тенденція пере­бування у вигляді колоїдів. Установлено, що радіонукліди ⁵⁷Со,⁵⁴Мn і ⁵⁹Fе мі­стяться в морській воді в нерозчинній формі. Розчинні радіонукліди, такі як ⁹⁰Sr, можуть необоротно зв'язуватися із Са і переходити в нерозчинний стан.

Інший важливий чинник міграції радіонуклідів у морях і океанах — хіміч­ний склад води. Встановлено, що вміст Н, О, Nа, СІ досягає 10-19 г/л, а К і Са — 380-400 мкг (у прісній воді їх вміст становить близько 10-8г). Унаслідок цьо­го прісноводні організми, у тому числі риби, поглинають значно більше ^І37Сs і ⁹⁰Sr, ніж морські.

Інша причина меншого накопичення цих радіонуклідів у морських орга­нізмах полягає в тому, що море, на відміну від прісноводних водоймищ, містить величезний об'єм води для розведення радіонуклідів. Радіонукліди ^І37Сs і ⁹⁰Sr у морській воді містяться в розчинній формі й унаслідок високої концентрації хімічних аналогів (носіїв) у незначній кількості входять до складу морської біоти. У відкритому океані, де мала кількість біоти, радіонукліди перерозподі­ляються між водою та різними суспензіями. Дослідження розподілу радіонук­лідів за глибиною показали, що значна частина радіонуклідів міститься на гли­бині менш ніж 100 м, а решта — до 1000 м (таблиця 30).

Біота також впливає на міграцію радіонуклідів. Ступінь біотичного впли­ву залежить від радіонуклідів та інших чинників середовища. Так, планктон і ви­щі організми накопичують радіонукліди в значній кількості і захоронюють їх завдяки екскреції. Популяції малих організмів, наприклад фітопланктон, для якого характерні швидкі процеси обміну, переносять значні кількості радіонук­лідів у глибокі шари води й у седименти після відмирання (рис. 19).

Підсумовуючи дані щодо накопичення радіонуклідів у морях і океанах, можна зробити висновок, що продукти розподілу й активації, що існують пе­реважно в колоїдній формі, краще захоронюються в морських екосистемах, ніж ^І37Сs і ⁹⁰Sr. У прісноводних водоймищах навпаки. Незважаючи на нерозчинну форму, ¹⁰³Ru, ^І44Се і ⁶⁵Zn легко

акумулюються в морських фільтруючих орган­ізмах, у тому числі зоопланктоні й молюсках.

Радіонукліди ⁶⁵Zn, ⁵⁹Fe, ⁵⁷Со і ⁵⁴Мn легко акумулюються в морському планктоні, але тільки ⁶⁵Zn і ⁵⁹Fe добре акумулюються вищими консументами і хижаками. Радіону­кліди ⁶⁵Zn, ⁵⁹Fe, Al, ¹⁴C, ³²P можуть концентруватися в морських трофічних ланцюгах, оскільки їх вміст у морі є незначним. У коралах добре концентрується ⁹⁰Sr.

Отже, морські організми концентрують практично всі радіонукліди, тоді як континентальні — в основному ^І37Сs і . ⁹⁰Sr.

Таблиця 30. Типові коефіцієнти накопичення (КН)¹³⁷Сs і ⁹⁰Sr в деяких компонентах морської і прісноводної екосистем

	Кн для екосистеми
Компонент	137Сs	90Sr
	Прісноводної	Морської	Прісноводної	Морської
Молюски
Риби				0.1
Ракоподібні

Виділяють дві основні причини різної міграції радіонуклідів у морсь­ких, континентальних і прісноводних екосистемах:

1. ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr більше розбавляються К і Са в морській воді, ніж у ґрунтах і прісноводних водоймищах;

2. фільтрувальні організми (зоопланктон і молюски) здатні активно нако­пичувати нерозчинні форми радіонуклідів.

6.5. Міграція радіонуклідів у прісноводних екосистемах

Прісноводні екосистеми за міграцією в них радіонуклідів істотно від­різняються від морських. По-перше, вміст біоти в них значно нижчий, ніж у морських екосистемах. По-друге, об'єм шару донних відкладень, що сорбує радіонукліди, в цілому відповідає об'єму води. Ці обставини зумовлюють особливості прісноводних екосистем, що будуть розглянуті нижче. Третя від­мінність прісноводних екосистем від морських полягає в різних їхніх хімічних характеристиках, що може виявлятися різними коефіцієнтами накопичення.

6.6. Загальні властивості прісноводних екосистем

Основними шляхами надходження радіонуклідів у даний тип екосистем є повітряний шлях, поверхневий стік і вторинний вітровий перенос, що одна­ково стосується і морських, і прісноводних екосистем.

Практично в усіх прісноводних екосистемах містяться ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, що надійшли з глобальних випадань, а також радіонукліди, які потрапили у во­доймища після значних аварійних викидів, таких як аварія на ЧАЕС.

Після потрапляння радіонуклідів у водоймища і водотоки реалізуються процеси з трьома основними властивостями:

1. активність радіонуклідів у воді швидко зменшується, паралельно зростає активність їх у біотичних і абіотичних компонентах водоймища;

2. швидкість переходу основних радіонуклідів ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr у біологічні об'єк­та значно змінюється за часом і варіює для різних видів живих організмів;

3. через деякий час після потрапляння в прісноводну екосистему активність радіонуклідів у її компонентах стабілізується.

Загальна для всіх типів екосистем закономірність — стійка залежність між активністю радіонуклідів та їхніх стабільних аналогів-носіїв властива і прісново­дним екосистемам. При цьому чим вищий трофічний рівень в ієрархії трофічно­го ланцюга, тим суворіше дотримується це співвідношення. Встановлено чітку кореляцію між активністю у компонентах прісноводної екосистеми ¹³⁷Cs і Са.

Процеси депонування радіонуклідів у компонентах водних екосистем пов'я­зані із седиментами (суспензіями), перифітоном (мікроскопічні рослини, що при­кріплені до поверхні дна), кореневою вегетацією рослин, та із тваринними орга­нізмами. Значна частина радіонуклідів утримується у водному середовищі внаслідок інкорпорування у вільноіснуючих організмах, таких як фітопланктон, а також детриті.

Можливі типи акумуляції радіонуклідів у водних екосистемах передба­чають різні фізичні процеси — адсорбцію на поверхні, абсорбцію через мембра­ни клітин із водної фази і при живленні. Тоді як водні рослини поглинають мінеральні солі прямо з води, водні тварини можуть накопичувати радіонуклі­ди по трофічних ланцюгах і внаслідок прямої адсорбції з водної фази.

Встановлено, що адсорбція та абсорбція є механізми накопичення радіо­нуклідів у безхребетних тварин і рослин, тоді як найважливішим шляхом накопичення радіонуклідів для хребетних і практично єдиним шляхом для м'ясоїдних є харчування.

6.7. Розподіл радіонуклідів серед компонентів прісноводних ВОДОЙМИЩ

Штучні й природні радіонукліди у водоймищі поглинаються донними від­кладеннями, а також живими організмами, частинами рослин і тварин, що відмирають, у процесі утворення детриту. Згодом більше ніж 90 % радіонук­лідів концентрується в донних відкладеннях і біомасі водоймища, а активність їх у воді різко знижується. На цьому явищі власне ґрунтується ідея викорис­тання водоймищ для дезактивації води при скиданнях на атомних станціях. При вивченні розподілу різних радіонуклідів серед компонентів водоймища усі досліджувані радіонукліди прийнято розподіляти на чотири основних типи.

1. Гідротропи, що залишаються у воді (^З5S, ⁵¹Сг, ⁷¹Gе).

2. Еквітропи, що рівномірно розподіляються серед компонентів во­доймищ (⁶⁰Со, ⁸⁶Rb, ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ^,133,І).

3. Педотропи, що переважно накопичуються в ґрунті й донних відкла­деннях (⁵⁹Fе, ⁶⁹Zn, ⁹⁰Y, ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb, '³⁷Сs).

4. Біотрони, що переважно накопичуються в гідробіонтах (³²Р, ¹¹⁵Сd, ¹⁴⁴Сe).

Концентрація радіоактивних речовин у процесі міграції, як правило, зменшується. Наприклад, концентрація більшості радіоактивних речовин в рослинах нижча, ніж у ґрунті, на якому ростуть ці рослини; радіоактивність молока і м'яса тварин нижча, ніж рослин, які тварини поїдають. Але бувають і протилежні явища. Зокрема, вміст таких радіонуклідів, як ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr внаслідок переходу з ґрунту в рослини у багатьох випадках може збільшува­тися. У цьому разі можна говорити про нагромадження (акумуляцію) радіо­активнихречовин.

6.8. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та організм сільськогосподарських тварин

Практичне значення вивчення руху радіоактивних речовин, зокрема шту­чних, у навколишньому середовищі зумовлене насамперед можливими радіа­ційними наслідками потрапляння їх у харчові продукти.

6.8.1. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини

Рослини можуть нагромаджувати значні кількості радіоактивних речо­вин, концентрація яких у сільськогосподарських рослинах може у десятки разів перевищувати їх вміст у ґрунті, внаслідок чого стає неможливим вико­ристання врожаю для харчування людини або годівлі тварин.

При дослідженні цих закономірностей було виявлено, ⁹⁰Sr що поводить себе подібно до кальцію, а ¹³⁷Сs — калію; що максимальна концентрація ⁹⁰Sr за­вжди у тих видів рослин і органах тварин, які багаті на кальцій (кальцієфіли — рослини родини бобових, деякі представники родин розоцвітих, жовтецевих; кісткова тканина тварин, шкаралупа яєць, черепашки молюсків), а найбільша кількість ^І37Сз — у багатих на калій (калієфіли — картопля, буряки, капуста, кукурудза, овес, льон, виноград; м'язова тканина ссавців). Це пояснюється тим, що стронцій належить до другої головної підгрупи елементів періодичної систе­ми Д. І. Менделєєва, як і кальцій, а цезій — до першої головної підгрупи, як і ка­лій. Внаслідок цього стронцій має властивості, аналогічні кальцію, а цезій — калію. При цьому треба враховувати, що кальцій і калій належать до найбільш поширених природних елементів (кількість першого в земній корі дорівнює 2,96 %, другого—2,5 %), а стронцій і цезій—до категорії мікроелементів (кіль­кість стронцію в земній корі дорівнює 3,5*10^-2, цезію — 3,7·10%).

Радіоактивні речовини надходять до рослин двома основними шляха­ми: 1) внаслідок прямого забруднення надземних органів радіоактивними ча­стинками, що випадають з повітря, з наступним поглинанням їх тканинами вегетативних та репродуктивних органів (некореневе, або аеральне, надход­ження); 2) через кореневу систему з ґрунту (кореневе надходження). Слід ро­зрізняти ці шляхи забруднення рослин радіоактивними речовинами, оскільки надходження радіоактивних речовин в рослини через надземні органи мож­ливе здебільшого лише в період випадання частинок, тоді як поглинання їх корінням може відбуватися протягом десятків років. Ступінь радіоактивного забруднення продуктивних частин рослини може істотно змінюватися зале­жно від шляху надходження радіоактивних речовин і місця їх поглинання (наприклад, для злаків, овочів при некореневому надходженні радіоактивних частинок ймовірність забруднення врожаю більша, ніж при кореневому, в той час як для коренебульбоплодів — навпаки).

Позакореневе надходження радіонуклідів у рослини було встановлено ще у дослідах з некореневим підживленням мінеральними елементами. Інте­нсивність проникнення і включення в обмін як звичайних, так і радіоактив­них речовин значною мірою пов'язані з їх розчинністю і хімічними власти­востями. Обов'язковою умовою для проникнення цих речовин углиб росли­ни є волога на поверхні листя. Зволоженість листя залежить від його форми, опушування, товщини кутикули, наявності жирів у ній, віку листя, наявності води в самому листі. Чим довше волога затримується на поверхні листя, тим більше радіоактивних речовин надходить у нього. Крізь поверхню молодого листя радіонукліди проникають порівняно швидше, ніж крізь листя, старше за віком. Товста кутикула та підвищений вміст у ній жирів затримують про­никнення радіонуклідів.

Радіоактивні речовини надходять у листя шляхом поглинання та обміну з кутикулою і стінками клітин. Певну роль можуть відігравати також продихи. Частина поглинених радіоактивних речовин може залишатися в регіоні їх про­никнення в рослину, а частина — переміщуватись і нагромаджуватись у різ­них органах, у тому числі й господарсько-корисних, їх частка залежить від хімічних властивостей, фізіологічної ролі, специфіки виду рослини, її фізіоло­гічного стану. Інтенсивніше переміщуються радіонукліди калію, цезію, рубі­дію, йоду; повільніше — стронцію, церію, рутенію, цирконію, ніобію, барію.

Найрухомішим є ¹³⁷Сs. Потрапляючи на листя та інші частини рослини, він швидко переміщується до інших органів і здатний у значних кількостях нагро­маджуватись у зерні злаків і зернобобових, бульбах картоплі та коренеплодах.

Поглинання калію листям відбувається дуже швидко і він легко пере­носиться до різних органів. Подібно до калію поводять себе і його хімічні аналоги — цезій і рубідій. Роль кальцію в організмі рослини скромніша. Він бере участь у значно меншій кількості обмінних реакцій. Тому стронцій над­ходить і нагромаджується в рослинах у менших кількостях. Незначну участь бере в обмінних процесах і церій. Досить інтенсивно переміщуються по рос­лині радіонукліди йоду.

Позакореневе надходження радіоактивних речовин у рослини значною мірою залежить від наявності листя у рослин, пов'язаного з фазою їх розвитку в період випадання радіоактивних опадів. У фізіології рослин існує поняття «листового індексу», яке є кількісною характеристикою площі листя віднос­но одиниці посівної площі. Для більшості посівів сільськогосподарських ку­льтур оптимальне значення листкового індексу становить 2-7. Чим вище показник листкового індексу, тим більшим буде ступінь затримання радіоак­тивних речовин поверхнею листя і вищим їх надходження до рослин.