Ағаш отырғызу жерлері
Мүктер мен қыналар радиоактивті түсуін неге жақсы көрсетеді?
Ядролық зарядтарды сынау кезінде немесе атом электр станцияларындағы апаттар кезінде радиоактивті изотоптар жоғары биіктікке көтеріліп, уақыт өте келе атмосферадан Жер бетіне баяу түседі. Бұл процестің жылдамдығын тек жер қыртысындағы изотоп мөлшеріне қарап бағалау қиын, себебі сынақтар мен әртүрлі антропогендік факторлар радиоактивті фонды өзгертіп отырады.
Осы тұрғыдан алғанда, мүктер мен қыналар ыңғайлы: олар қоректік заттарды көбіне атмосферадан (ылғалмен және шаңмен бірге) сіңіреді. Топырақтың рөлі салыстырмалы түрде аз. Сондықтан топырақтан қоректенетін жоғары сатыдағы өсімдіктерге қарағанда, мүктер мен қыналар атмосфералық ластануды сезімталрақ көрсетеді.
Маңызды ерекшелік
Топырақтың сіңіру қабілеті жоғары болғандықтан, ол ¹³⁷Cs изотопын өсімдіктерге аз мөлшерде береді. Ал мүктер ¹³⁷Cs-ті белсенді түрде жинақтай алады. Чернобыль апатынан кейінгі ластанған аймақтарда жүргізілген өлшеулер мүктердің, қыналардың және кейбір саңырауқұлақтардың ¹³⁷Cs-ті басқа өсімдіктерге қарағанда жақсы жинайтынын көрсетті.
Саңырауқұлақтар: мүмкіндік бар, бірақ шартқа тәуелді
Л. Н. Гумилев атындағы ЕҰУ-дың Жалпы және теориялық физика кафедрасында жүргізілген көпжылдық өлшеулер саңырауқұлақтардың ¹³⁷Cs-ті кейбір өсімдіктер деңгейінде сіңіретінін көрсетті. Сонымен бірге олардың құрамында калий мөлшері жоғары болуы мүмкін. Цезий калийдің химиялық аналогі болғандықтан, белгілі бір жағдайда айтарлықтай жиналуы ықтимал. Дегенмен ¹³⁷Cs мөлшері калийден әрдайым жоғары болмайды, бұл олардың химиялық белсенділігінің айырмашылығымен түсіндіріледі.
Бірқатар саңырауқұлақ топтарында ¹³⁷Cs мөлшері өсетіні байқалады (бұл басқа ауыр металдарға да тән). Алайда саңырауқұлақтардағы ¹³⁷Cs көп факторға тәуелді: топырақ ылғалдығы мен қышқылдығы, температура, топырақтың ¹³⁷Cs-пен ластану деңгейі және басқа да жағдайлар. Сондықтан саңырауқұлақ арқылы алынған нәтиже жинау орны мен уақытына қатты байланысты.
Қыналардағы ¹³⁷Cs-ті бағалау: неліктен ⁴⁰K қажет?
Мүктер мен қыналардағы ауыр металдардың құрамы атмосферадағы құрамына пропорционал болуы мүмкін, себебі қоректенуі атмосфералық ылғал мен химиялық элементтер арқылы жүреді. Сонымен қатар олар баяу өседі, сол себепті ластанудың ұзақ мерзімді интегралдық әсерін көрсетеді.
Дегенмен қынадағы ¹³⁷Cs жинақталуын өлшеуде бір қиындық бар: жиналған қынаның нақты “жасы” және жинақталу уақыты әрдайым белгілі бола бермейді. Мұндай жағдайда мониторинг үшін ⁴⁰K-ті салыстырмалы эталон ретінде қолдануға болады. Қыналардағы ¹³⁷Cs/⁴⁰K қатынасы атмосферадағы (шаңдағы) жағдайды жақсырақ қайталайды және жинақталу уақытына тәуелділікті әлсіретеді.
Өлшеу әдістемесі
Спектрометрия
¹³⁷Cs/⁴⁰K үлестік радиоактивтілігі γ-сәулелер спектрлері арқылы анықталды. Өлшеу жұмыстары “Прогресс” жүйесінің сцинтилляциялық гамма-спектрометрінде жүргізілді.
Үлгіні дайындау
Маринелли сауытын ұнтақпен тығыз толтыру үшін үлгілер өлшеудің алдында кептіріліп, ұнтақталды. Әдетте сауытқа кемінде 150 г құрғақ ұнтақ қажет. Кейде бұл мөлшер жиналмай, сауыт толық толмай қалады; мұндай жағдайда белсенділікті анықтау қателігі шамамен 35%-ға дейін өсуі мүмкін.
Зерттеу орны, нысандары және негізгі нәтижелер
Зерттеу 2007 жылдың желтоқсанынан бастап Л. Н. Гумилев атындағы Салааралық ғылыми-зерттеу кешенінің базасында (Ақмола облысы) жүргізілді. Үлгі ретінде топырақта және қайың, көк терек, қараған субстраттарында өсетін Ptilium crista-castrensis мүгі, сондай-ақ Parmelia physodes қынасы алынды.
Мүк (Ptilium crista-castrensis): белсенділік
| Көрсеткіш | Мәні |
|---|---|
| ¹³⁷Cs | 123 ± 12 Бк/кг |
| ⁴⁰K | 350 ± 40 Бк/кг |
| ²²⁶Ra | 24 ± 10 Бк/кг |
| ²³²Th | 18 ± 20 Бк/кг |
| ¹³⁷Cs/⁴⁰K | 0,35 ± 0,07 |
Калий цезийдің химиялық аналогі болғандықтан, осы элементтердің белсенділіктері арасында корреляция күтіледі. Сондықтан калий мен цезийдің арақатынасы ластану деңгейін бағалауға мүмкіндік береді. Торий мен радий өлшеулері бұл жерде негізінен тексеру сипатына ие болды.
Қына (Parmelia physodes): субстратқа тәуелділік
¹³⁷Cs пен ⁴⁰K белсенділігі және олардың қатынасы қынаның өсу ортасына (ағаш түріне) байланысты салыстырылды.
| Ағаш түрі | ¹³⁷Cs (Бк/кг) | ⁴⁰K (Бк/кг) | ¹³⁷Cs/⁴⁰K |
|---|---|---|---|
| Қайың | 34,5 ± 1,0 | 145,6 ± 10 | 0,24 |
| Көк терек | 36,3 ± 2,0 | 248 ± 20 | 0,15 |
| Қараған | 28 ± 2,0 | 160 ± 15 | 0,18 |
| Орташа | 32,9 | 185 | 0,19 |
Нәтижеге әсер ететін екі фактор
- Қынаны жинау кезінде үлгіге ағаш діңі қоспаларының араласуы.
- Атмосфералық шаң арқылы түсетін калий мен цезийдің құрамы.
| Ағаш діңі | ¹³⁷Cs (Бк/кг) | ⁴⁰K (Бк/кг) | ¹³⁷Cs/⁴⁰K |
|---|---|---|---|
| Қайың | 5,0 ± 1 | 3,7 ± 7 | 0,13 |
| Көк терек | 3,8 ± 0,6 | 118 ± 10 | 0,035 |
| Қараған | 0,3 ± 3 | 86 ± 20 | 0,0035 |
Жинау және тазалау тұрғысынан ең қолайлы ағаш — қайың: ⁴⁰K белсенділігі қынаға қарағанда шамамен 4 есе төмен, сондықтан ағаш діңінен толық тазартылмай қалу нәтижеге қатты әсер етпейді. Көк терек пен қарағанда бұл айырма аздау, сәйкесінше қоспаның ықпалы жоғарырақ болуы мүмкін.
Топырақтағы ¹³⁷Cs/⁴⁰K (жоғарғы қабат, 2 см)
| Учаске | ¹³⁷Cs (Бк/кг) | ⁴⁰K (Бк/кг) | ¹³⁷Cs/⁴⁰K |
|---|---|---|---|
| Тыңайған | 116 ± 12 | 253 ± 30 | 0,46 |
| Жыртылған | 12,5 ± 1,2 | 307 ± 30 | 0,041 |
| «Колок» | 127 ± 13 | 321 ± 30 | 0,40 |
| Ағаш отырғызу жерлері (ескі, ≈100 жыл) | 80 ± 8 | 249 ± 35 | 0,27 |
| Ағаш отырғызу жерлері (жас, ≈50 жыл) | 37,3 ± 4 | 178 ± 18 | 0,21 |
Топырақтағы орташа қатынас қыналардағы қатынаспен жалпы түрде үйлеседі. Дегенмен орташа мәнді механикалық түрде қолдану дұрыс емес: әр топырақ типінің үлесін дәл бағалау қиын, сондай-ақ шіріген жапырақтардың үлесін және шіру дәрежесіне байланысты өзгеретін ¹³⁷Cs пен ⁴⁰K қатынасын есепке алу мүмкін емес.
Қорытынды
- Қыналар мен мүктердегі ¹³⁷Cs және ⁴⁰K құрамы атмосфералық шаңмен шартталады; сондықтан олар радиоактивті ластанудың индикаторлары бола алады.
- Қыналар баяу өсетіндіктен, көрсеткіштер ұзақ уақыт аралығына “орташаланып” беріледі; бұл ұзақ мерзімді мониторинг үшін тиімді.
- Ақмола облысында 2007 жылдың желтоқсанынан бастап жүргізілген өлшеулерде қыналардағы ¹³⁷Cs белсенділігі шамамен 28–36 Бк/кг, ал ⁴⁰K — 145–248 Бк/кг аралығында болды.
- Зерттеу үшін ең қолайлы нұсқа — қайыңда өсетін Parmelia physodes: қайың діңінің радиоактивтілігі төмен болғандықтан, үлгіні тазалау талаптары жеңілдейді.
- Атмосферадағы ¹³⁷Cs белсенділігін бағалауда абсолютті белсенділіктен гөрі ¹³⁷Cs/⁴⁰K қатынасын қолдану орынды.
Қолданылған әдебиеттер
- Алиев Р.А., Калмыков С.Н., Сапожников Ю.А. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. М., 2006.
- Бязров Л.Г. Лишайники — индикаторы радиоактивного загрязнения. М., 2005. С. 16–407.
- Бакалин В.А. Монографическая обработка рода Lophozia. М.: Наука, 2005. С. 92–147.
- Борн М. Атомная физика. М.: Мир, 1970. 474 с.
- Василенко О.И. Радиационная экология. М.: Медицина, 2004. С. 35–164.
- Вонгай А.Д. Ошибки измерения. Целиноград, 1992. 48 с.
- Воронин А.М. Изотопы — свидетели минувшего. Алматы: Наука, 1980. 23 с.
- Методическая разработка по спецкурсу “Статистические методы обработки экспериментальных данных” (для студентов физического факультета). Алматы: КазГУ, 1986. 34 с.
- Мухин К.Н. Занимательная ядерная физика. М.: Энергоатомиздат, 1985. 301 с.
- Мясников С.П., Осанова Т.Н. Пособие по физике. М.: Высшая школа, 1976. 328 с.
- Павлов И.Ю., Вахненко Д.В., Москвичев Д.В. Биология. Минск: Феникс, 2002. С. 228–250.
- Петров В.В. Мир лесных растений. М.: Наука, 1978. С. 130–150.
- Пивоваров Ю.П., Михалев В.П. Радиационная экология. М.: Академия, 2004. С. 10–25.
- Программное обеспечение “Прогресс”. Версия 3.1 (руководство пользователя). М.: НПП “Доза”, 1997. 32 с.
- Сидоренко С.Н., Черных И.А. Экологический мониторинг токсикантов в биосфере. М.: Россия, 2003.
Автор туралы мәлімет
Жамалиева М. М., ҚР, Астана қ., Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті. Байланыс: meruert-10@mail