Экологические последствия радиационного загрязнения агробиоценозов

Введение

Особое внимание, уделяемое влиянию ионизирующих излучений на компоненты природных и антропогенных экосистем, вызвано интенсивным развитием во второй половине XX века атомной промышленности и ядерной энергетики. Среди ряда техногенных факторов ионизирующее излучение, связанное с высвобождаемыми в окружающую среду радионуклидами, не является новым, присущим только ядерным технологиям, фактором. Человек и все живое на Земле развивались в условиях постоянно действующего естественного фона радиации. Однако, испытания ядерного оружия, деятельность предприятий по производству и переработке ядерных материалов с использованием технологий, весьма несовершенных с точки зрения экологии, и радиационные аварии обусловили заметное увеличение природного радиационного фона и привели к появлению на территории России значительных по площади зон радиоактивного загрязнения с повышенным содержанием долгоживущих радионуклидов.
При повышенных дозах облучения радиационный фактор может вызвать более глубокое поражение в ценозе, если его действие происходит в условиях дополнительного отрицательного воздействия других экологических факторов, таких как температура, освещенность, влага, поражение вредными организмами и т.п.
Повышение всестороннего внимания к экологическим проблемам и, в частности, к агроэкосистемам, сопряжено с тем, что в условиях техногенеза именно они в наибольшей степени подвергается негативному воздействию, вызванному непрерывной интенсификацией и расширением масштабов хозяйственной деятельности. Индустриализация земледелия, нарастание объемов химизации, деградация пастбищ, засоление почв и загрязнение водоемов токсикантами различной природы привели к нарушению экологического равновесия на сельскохозяйственных территориях, ускорению темпов снижения плодородия почв.

1. Источники радиоактивного загрязнения
Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды. Радиоактивное излучение определяется естественным радиационным фоном и искусственным. Естественный радиационный фон – представляет собой ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, действующих на человека на поверхности земли. Космические лучи представляют собой поток частиц (протонов, альфа-частиц, тяжёлых ядер) и жёсткого гамма-излучения (это так называемое первичное космическое излучение). При взаимодействии его с атомами и молекулами атмосферы возникает вторичное космическое излучение, состоящее из мезонов и электронов.
Технически изменённый радиационный фон представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевших определённые изменения в результате деятельности человека. Например, поступление радионуклидов в биосферу вместе с извлечёнными на поверхность земли из недр полезными ископаемыми (главным образом минеральными удобрениями), в результате сгорания органического топлива, излучения в помещениях, построенных из материалов, содержащих естественные радионуклиды, а также облучения за счёт полётов на современных самолётах.
Основными антропогенными источниками загрязнения природных и аграрных экосистем являются:
1) промышленные - газообразные, твердые и жидкие выбросы и сбросы, поступающие при работе предприятий промышленности и энергетики, а также в результате нарушений технологического режима или аварий;
2) сельскохозяйственные - химические вещества, входящие в состав агромелиорантов, средства химической защиты растений от болезней и вредителей, выбросы и сбросы животноводческих комплексов и т.п.;
3) автомобильный транспорт - газообразные, твердые и жидкие выбросы;
4) коммунально-бытовые - продукты жизнедеятельности человека и коммунальные отходы.
Опыт показал, что радиоактивные примеси при вовлечении их в глобальную циркуляцию атмосферы заражают даже самые удаленные от места испытания районы.
Осаждающиеся на землю радиоактивные примеси, первоначально рассеяные в атмосфере, попадают в почву и воду, а затем оказываются влеченными в биомассу.
Как показали многочисленные исследования, существуют благоприятные условия для накопления в почве двух важных радиоактивных элементов - стронция-90 и цезия-137. Часть радиоактивных осадков попадает в растения через корневую систему, часть - через поверхность листа. Большая часть осевшего на листьях растений стронция или цезия очень скоро попадает в их плоды и зерна.
Испытания атомных или водородных бомб сопровождались очень быстрым заражением пищевых цепей континентальных и океанических экосистем.
Пища человека загрязнена в различной степени; наиболее сильно заражены продукты животноводства, поскольку стронций-90 и иод-131 содержатся в молоке, а цезий-137 - в молочных продуктах и мясе. Пищевая цепь почва - травы - рогатый скотмолоко (мясо) - человек сильно подвержен загрязнению радиоактивными веществами. Радиоактивный йод, образовавшийся при атомных испытаниях - очень опасное загрязнение, так как он концентрируется главным образом в щитовидной железе и
поражает её.
Радиоактивные осадки вызывают также заражение вод океана, а, следовательно, и его обитателей

. Так, после испытания первой американской водородной бомбы на атолле Эниветок в 1953 г. японская рыболовная служба заметила, что тунцы, пойманные на расстоянии многих тысяч километров от этого атолла, были заражены до такой степени, что стали непригодны для употребления в пищу.
Атомная промышленность может быть источником радиоактивного загрязнения на трех этапах: 1) при добыче и обогащении ископаемого сырья; 2) при использовании его в реакторах; 3) при переработке ядерного горючего в установках.
Если при добыче ископаемого сырья и его переработке загрязнение невелико, то потенциальная возможность заражения среды от атомных реакторов выше, особенно на заводах по производству ядерного горючего.
Однако следует отметить, что существуют технические возможности создания реакторов, не выбрасывающих никаких радиоактивных отходов в окружающую среду. Но производство ядерного горючего на заводах без отходов немыслимо.
Проработав определённый срок в батарее, блок с радиоактивными элементами разряжается, затем радиоактивные вещества доставляются на заводы по переработке, где из них, кроме всего прочего, извлекают плутоний-239. Подобные заводы - это наиболее серьёзные источники заражения окружающей среды радиоактивными отходами. Большая чисть отходов храниться в герметических сосудах, но криптон-85, ксенон-133, часть иод-131 помп шип и атмосферу при уплотнении радиоактивных отходов. Кроме того, тритий, стронций-90, цезий-137, рутений-106, цезий-144, иод-131 сбрасываются в реки и моря вместе с малоактивными жидкостями. Небольшой завод по производству ядерного горючего ежегодно сбрасывают от 500 до 1500 кубических метров воды, зараженной этими радиоактивными примесями.
Для дезактивации радиоактивных отходов радиоактивных контейнерах до полной их безопасности необходимо время, равное примерно 20 периодам полураспада. Так, для цезия-137 она составляет 640 лет (период полураспада 32 года) и 490 тысяч лет для плутоннн-239 (период полураспада 24500 лет ). Герметичность контейнеров в течение таких периодов трудно обеспечить.
При радиационной аварии загрязнение сельскохозяйственных угодий происходит в результате атмосферного переноса радиоактивных веществ, их осаждения на земную поверхность и распределения в почвенно-растительном покрове. На земную поверхность радионуклиды поступают вследствие гравитационного осаждения крупнодисперсных частиц, сухого осаждения и в составе мокрых выпадений. Фракционирование продуктов ядерного деления, значительно различающихся по физико-химическим характеристикам, происходит как в момент выноса их из активной зоны, так и при переносе в атмосфере и поступлении на поверхность. Загрязнение отдельных участков территории в зоне аварии может существенно различаться не только по плотности, но и радионуклидному составу выпадений.
В результате аварий на АЭС в окружающую среду могут попасть большое количество радионуклидов. Возможны аварии с локальными загрязнения только технологических помещений. Также случаются аварии, которые сопровождаются выбросом в окружающие среду радиоактивных веществ в количествах, превышающие установленные пределы. Большую опасность при этом имеют выбросы в атмосферу. Аварийный выброс в водную среду, по мнению специалистов, менее вероятное событие и будет характеризоваться более низкими уровнями воздействия.
Ликвидация последствий радиационной аварии с выбросом радиоактивных веществ в агропромышленном секторе хозяйственной деятельности представляет одну из центральных задач в общем комплексе послеаварийных мероприятий. Круг проблем, связанных с организацией рационального ведения сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных площадях, имеет определяющее значение с точки зрения обеспечения безопасного проживания на этой территории населения. В свою очередь, разработка систем ведения сельскохозяйственного производства в загрязненных районах должна основываться на анализе радиоэкологической обстановки в агропромышленном комплексе и определении тенденций в ее изменении. Такая оценка может быть сделана на основании данных об уровнях загрязнения территории, масштабах и сроках проведения защитных мероприятий, динамике загрязнения сельскохозяйственной продукции, а также информации об интенсивности естественных геохимических процессов, определяющих изменение биологической доступности радионуклидов в пищевых цепочках.

2. Влияние облучения растений на качество продукции растениеводства

Значительная часть радионуклидов находится в почве, как на поверхности, так и в нижних слоях, при этом их миграция во многом зависит от типа почвы, её гранулометрического состава, водно-физических и агрохимических свойств.
Накопление (вынос) радионуклидов сельскохозяйственными растениями во многом зависит от свойства почвы и биологической особенности растений