Влияние радиационного загрязнения

Работа посвящена изучению влияние радиоактивного загрязнения на минеральное питание растении вида Artemisia dracunculus, произрастающей в окрестностях Каджи-Сайского хвостохранилища. В процессе радиологических исследований выявлен превышающий предельно допустимые нормы высокий уровень радиации в местах захоронения урановых отходов (36–300 мР/час). Содержание минеральных веществ Artemisia dracunculus были определены с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ICP-MS. Установлено, понижение и увеличение количества некоторых элементов у образцов, показывающий уровень потребления минеральных элементов растениями в зависимости от радиоактивных загрязнений.

Ключевые слова: Каджи-Сай, полынь эстрагонная, радиоактивное загрязнение, минеральные элементы.

С развитием горной промышленности одновременно началось загрязнение окружающей среды. Одним из видов загрязнений окружающей среды является радиоактивное загрязнение. Аварии АЭС, испытательные ядерные взрывы и отходы уранового производства являются основными причинами облучения живых существ, а также попадания радиоактивных веществ в окружающую среду [1].

При Советском Союзе часть урана, используемый на атомных электростанциях производилась в Кыргызстане. И по этой причине, к сегодняшнему дню на территории Кыргызстана находится более 50 хвостохранилищ отходов производства урана [2]. Одним из этих хвостохранилищ расположен в 1,5 км от берега озера Иссык-Куль, вблизи села Каджи-Сай [3]. Оно образовалось в период с 1952 по 1966 гг. в процессе экстракции уранового концентрата из золы, сжигавшихся на ТЭЦ бурых углей с повышенным содержанием урана из расположенного рядом месторождения [2]. Объем накопленных хвостов уранового производства, а также других промышленных отходов здесь составляет около 400 тыс. м3 [3,4].

В настоящее время, под влиянием природных и антропогенных факторов идет постепенное нарушение защитного покрытия, под которыми находится радиоактивные отходы и утечка радиации [3]. Живые организмы, находящиеся в таких геохимических условиях, подвергаются воздействию радиоактивного излучения. Для дальнейшей реабилитации и решения проблемы в таких регионах, где до сих пор происходит радиоактивное загрязнение, необходимо оценить степень загрязнения почвы и влияния их на живые организмы [5].

Целью данной работы было изучение степени радиоактивных загрязнений окрестностей Каджи Сайского хвостохранилища и влияние этих загрязнений на минеральное питание растений вида Artemisiadracunculus.

Материалы иметоды исследований

Исследование проводились в урановой природно-техногенной провинции Каджи-Сай, который расположен на южном побережье оз. Иссык-Куль, в 270 км от столицы Кыргызстана — города Бишкек, на высоте 1978,9 м над уровнем моря (Рис.1).

В качестве объекта для исследований послужили образцы растений вида Artemisiadracunculus, произрастающие в окрестностях данного хвостохранилища. Artemisiadracunculus — многолетнее растение высотой в среднем 20–80 см. Стебли буро-фиолетовые, густооблиственные. Листья темно-зеленые, линейные. Полынь эстрагонная — многолетнее растение, из семейства сложноцветных. Странами происхождения полыни эстрагонной считается Средняя Азия и Сибирь [6].

Description: C:\Users\I-Dogan\Desktop\5.jpg
Description: C:\Users\I-Dogan\Desktop\6.jpg
Description: C:\Users\I-Dogan\Desktop\1.jpg

Рис. 1. Космические снимки хвостохранилищи и завода по переработке урана в поселке Каджи-Сай (фотографии были сделаны с помощью программы Google Eаrth, 2018)

Координаты месторасположений хвостохранилищи и исследуемых станций определены с помощью GPS оборудования (Garmin, eTrex 12 Channel Handheld). Для определения радиационнного фона (в микрорентген/час, mR/h) был использован дозиметр SRP 68–01. Данные о координатах и уровнях радиационного фона исследованных станций представлено на таблице 1. Как показано в рис. 1, исследование проведено на пяти станциях. Для получения достоверных показателей с каждой станции было взято минимум по три образца растений. В качестве 1-станции взята сама хвостохранилище, 2-станция — территория завода по переработке урана, 3 и 4-станции немного отдалены от хвостохранилища в направлении озера и как контрольная станция выбрана территория, находящееся вдали от хвостохранилища на расстоянии 5,3 км в сторону запада.

Определение содержаний минеральных элементов в образцах растений вида Artemisiadracunculus и почвы произведено с помощью оборудовании масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ICP-MS.

Результаты исследований

Как видно из данных табл. 1, наиболее высокий уровень радиации наблюдается на 1-станции, где расположено сама хвостохранилище. Здесь уровень радиации колеблется между 36 −100 мР/ч, а в местах, где нарушена защитное покрытие достигает до 200–300 мР/ч. В контрольной станции радиационный фон составляет 16–19 мР/ч. Во 2-станции уровень радиации находится в пределах 16–25 мР/ч, а в 3- и 4- станции этот показатель составил соответственно 18–21 и 17–20 мР/час.

Таблица 1

Станции замера радиационного фона, сбора образцов почвы ирастений

Результаты анализа на содержание калия, кальция и магния в образцах растений показаны на рис. 2. По представленным данным рисунка, видно, что, высокое содержание кальция в органах (листья, стебель, корень) наблюдается у образцов 1-станции, а самое низкое содержание данного элемента у образцов 5-станции, то есть, по мере удаления от места захоронения радиоактивных отходов уменьшается содержание данного элемента.

Рис. 2. Содержание некоторых минеральных элементов (мг. кг-1) у полыни эстрагонной.

Наивысшее содержание калия в листьях наблюдается у образцов 3-станции (53984,7 мг/кг-1), а самое низкое содержание на контрольной 5-станции (29510,22 мг/кг-1). В стеблях самое высокое содержание калия обнаружено у образцов 1-станции (22454,052 мг/кг-1), а самое низкое содержание у образцов 2-станции (5340,902 мг/кг-1). В образцах корня 1-станции также наблюдается высокое содержание калия (7687,254 мг/кг-1), тогда как, самое низкое содержание данного элемента наблюдалось у образцов 5-станции (9028,985 мг/кг-1). Высокое содержание магния в листьях наблюдается образцах 3-станции (4897,913 мг/кг-1), а самое низкое содержание в образцах 2-станции (3115,295 мг/кг-1). В стеблях самое высокое содержание магния наблюдается на 4-станции (1378,302 мг/кг-1) и самое низкое содержание на 2-станции (754,996 мг/кг-1). Наивысшее содержание магния в образцах корня наблюдается на 3-станции (2549,855 мг/кг-1) и самое низкое содержание на 2-ой станции (1089,543 мг/кг-1)/

Данные о результатах анализа по содержанию минеральных элементов на образцах почвы исследуемых станций представлены на рис.3.

Рис. 3. Содержание некоторых минеральных элементов (мг. кг-1) в почвах.

Как свидетельствуют полученные данные, представленные на рисунке, самое высокое содержание кальция обнаружено в образцах почвы 1-станции (7108,060 мг/кг-1), а самое низкое содержание в образцах 5-станции (1717,558 мг/кг-1). Такая тенденция наблюдается и по другим минеральным элементам. Наивысшее содержание калия установлено у образцов 1-станции (10595,179 мг/кг-1), самое низкое содержание у образцов 5-станции (2710,528 мг/кг-1). Высокая концентрация магния наблюдается на 1-станции (13222,528 мг/кг-1), а низкая концентрация — в 5-станции.

Обсуждение результатов

Наиболее высокий уровень радиации обнаружено в районе хвостохранилище, который колеблется в пределах 36 −100 мР/ч, а в местах, где нарушена защитное покрытие достигает до 200–300 мР/ч. Сравнивая результаты измерений всех 5-ти станций, можно заметить, что уровень радиации на 1-станции немного выше, чем на других станциях. Это обусовлено нарушением целостности защитных покрытий хвостохранилища. Уровень радиации на контрольной станции составил 16–19 мР/ч.

По результатам исследований по содержанию минеральных элементов в образцах растений, можно заметить, что наивысшая концентрация кальция обнаружено в листьях полыни эстрагонной, произрастающих на 1-станции (5106.187 мг/кг-1), а самое низкое содержание — в стеблях растений 5-станции (947.717 мг/кг-1). Как представлено на рис. 3 в образцах почвы 1-станции установлена самый высокий уровень содержания кальция (7108.060 мг/кг-1), а самый низкий уровень на 5-станции (1717.558 мг/кг-1). По литературным данным, средний уровень содержания кальция в почве колеблется в пределах 1000–50000 мг/кг-1, а в растениях от 200 до 300000 мг/кг-1 [7]. В данном случае уровень содержания кальция в почве находится ниже нормы во всех станциях, в то же время в растениях содержания кальция находится в пределах нормы.

Калий является одним из макроэлементов входящих в состав растений. По нашим данным, самый высокий уровень кальция обнаружен в листовой части растений (49014.109 мг/кг-1) 1-станции, а самый низкий уровень — в стеблевой части растений (5454.459 мг/кг-1) 2-станции. Самое высокое содержание этого элемента в почвах установлено в образцах 1-станции (10595.913 мг/кг-1), а самая низкое содержание — в образцах 5-станции (3889.793 мг/кг-1). По данным некоторых исследователей содержания калия в почве колеблется в пределах 5000–25000 мг/кг (в среднем 12000 мг/кг-1), а в растениях — 10000–50000 мг/кг-1 [8]. Уровень содержания калия в Artemisiadracunculus колеблется в пределах нормы почти во всех исследованных станциях, за исключением 2-станции, где, в стеблях содержание данного элемента оказалось ниже нормативного показателя (3642,9). По результатам исследований установлено, что, в образцах почв 2-, 4- и 5-станции содержание калия ниже нормальных пределов. Также стоит отметить то, что на 1-станции с высоким уровнем радиации, содержание калия достаточно высокое.

Согласно результатам, самая высокая концентрация магния наблюдается в листьях растений 3-станции (4897.913 мг/кг-1), а самая низкая концентрация во 2-станции (754.996 мг/кг-1). Как наглядно видно на рис. 3,самый высокий уровень магния обнаружено в почвах 1-станции (13221.910 мг/кг-1), а самый низкий — в почвах 2-станции (2710.528 мг/кг-1). Обычно, в норме средний уровень содержания магния в почве составляет от 300 до 8000 мг/кг-1, а в растениях от 1500 до 10000 мг/кг-1 [8, 9]. По нашим данным, в листьях растений уровень содержания магния на всех станциях находится в пределах нормы. Самый низкий уровень содержания магния обнаружено на стеблях 2- и 1-станции и на корнях 2-станции.

Таким образом, понижение и увеличение количества некоторых элементов в большей степени характерно для образцов растений и почвы 1-станции, так как хранилище урановых отходов расположено именно там. Ссылаясь на данные, которые получены нами, можно сказать, что уровень радиационного фона на 1-станции намного превышает предельно допустимые нормы. Радиационный фон немного превышен также во 2- и 3-станциях, видимо, это связано с нарушением целостности защитного покрытия хвостохранилища.

Обобщая результаты, полученные данные, можно отметить, радиоактивное загрязнение в какой-то мере влияет на уровень потребления минеральных элементов растениями.

Источник

Рейтинг
Ufactor
Добавить комментарий