CC BY
19поступление радионуклидов в растения кукурузы в
водных культурах с применением органических
лигандов
А. Илахун, А.И. Карпухин, С.П. Торшин, РГА У-МСХА им. К.А.Тимирязева
В современном почвоведении большое внимание уделяется образованию органо-минеральных соединений в почве. Проблема имеет как чисто научное, так и большое практическое значение. В частности, предполагается большая роль комплексных соединений, включающих радионуклиды, в поведение последних в природных агроэкосисте-мах. К настоящему времени достаточно хорошо изучена сорбция, миграция, трансформация соединений ряда радионуклидов в почвах и поступление их в растения. В меньшей степени освещено влияние органических веществ на состояние и транспорт 137Сэ и 908г в системе почва-растение [1,2,5,6,8]. Имеются отдельные сведения о содержании 137Сэ и 908г в органическом веществе [3,4,7,9]. При этом остается неясным, как эти радионуклиды распределяется по группам и фракциям органических веществ почвы, что в значительной мере определяет закрепление, миграцию и поступление в растения ионов металлов, в том числе радиоактивных. При взаимодействии радионуклидов с органическими соединениями возможно образование сложных органо-минеральных комплексов и комплексно гетерополярных солей, природа которых не изучена. Практически нет данных о составе, свойствах, пределах их существования и доступности для растений. В связи с этим цель наших исследований - определить биодоступность радиоцезия и радиостронция из водных растворов, в которые в качестве сорбента были добавлены препарат очищенной гуминовой кислоты и другие органические комплексоны.
Методика. Исследования проводили на кафедре радиологии РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева в течение 2006-2007 гг. Проростки кукурузы выращивали в стеклянных сосудах на воде (объем 50 мл), в которую для взаимодействия лигандов и радионуклидов и установления равновесия за одни сутки до высаживания кукурузы добавляли растворы хлоридов 137Сэ и 908г вместе с соответствующими носителями и лиганды в количестве по 1 мг углерода на сосуд. В качестве комплексо-нов использовали тартрат натрия, трилон Б, тетрафенилборат натрия и гуминовую кислоту. Опыты проводили на двух уровнях активности - 0,5 и 1,0 кБк. После недельной экспозиции растения вынимали из сосудов, тщательно обмывали корни высушивали, определяли сухую массу и активность радионуклидов, используя соответствующие эталоны активности: для 137Сз на спектрометре СошриОашша-1285 (ЬКБ, Швеция), для 908г - на радиометре «Бета» (Украина). Результаты опытов обрабатывали статистически с использованием критерия Стьюдента при Р=0,05.
Результаты исследований. Данные опытов в водных культурах показали, что в присутствии органических лиган-дов радиоцезий поступает в растения кукурузы в значительно меньшем количестве, по сравнению с вариантами без их внесения (табл. 1). Так, при исходной меньшей активности 0,5 кБк почти весь радионуклид (97,3%) был обнаружен в проростках. При внесении 1 кБк 137Сэ более половины - 61,0% поступило в проростки. Такое интенсивное поступление 137Сэ связано с небольшим количеством внесенного радионуклида - 0,5-1,0 кБк, биологическими особенностями кукурузы, фазой развития растений и отсутствием в воде макро- и микроэлементов, а также близкими свойствами цезия к калию, одному из основных элементов питания. Цезий не является необходимым для растений элементом, но он может поглощаться с участием тех же систем мембранного транспорта, что и калий. Благодаря подобию свойств, ионы К+ и Сэ+ связываются одинаковыми мембранными переносчиками или реак-
46
ционными центрами в клетках корней, поэтому эффективно конкурируют друг с другом за поглощение корневой системой растений, хотя и не ведут себя при этом как абсолютные аналоги.
В присутствии органических веществ во всех вариантах было обнаружено в растениях гораздо меньше радионуклида.
1. Влияние различных органических лигандов на абсолютную (А) и удельную (а) активность поступления 137Сэ в растения кукурузы (данные приведены на сухую массу)
Активность внесенного радионуклида
0,5 кБк 1,0 кБк
Вариант А А
кБк % от внесенного а, кБк/г кБк % от внесенного а, кБк/г
Контроль, вода 0,49 97,3 7,67 0,61 61,0 11,5
Тартрат натрия 0,23 Л О 1 45,5 Л 1 1,70 О 7Л 0,29 Л "ЗТ 28,7 11 (Л 2,72
Трилон Б ТФБ натрия 0,21 0,06 41,3 12,0 2,74 0,36 0,37 0,11 37,0 11,0 5.08 0,69
Гуминовая кислота 0,12 23,9 1,65 0,26 26,0 2,16
НСР05 0,05 - 0,26 0,08 - 0,55
Следует отметить, что в наименьшей степени радиоцезий поступал в проростки в варианте с (ТФБ) натрия: большая часть 137Сэ - 88-89% осталась в растворе и была недоступна растениям. В присутствии гуминовой кислоты радиоцезий также поступал в растения в небольших количествах - только около 25% радионуклида было обнаружено в проростках. Варианты с тартратом натрия и трилоном Б показали близкие результаты. При внесении 0,5 кБк 137Сэ немного более половины исходной активности осталось в растворе, а повышение концентрации радиоцезия привело к меньшему поглощению радионуклида: 29-37% его поступило в проростки. Двукратное увеличение исходной активности 137Сэ привело к снижению поступления радиоцезия в растения кукурузы во всех вариантах, за исключением тетрафенилбората натрия.
При внесении радиостронция общая закономерность действия органических соединений сохранилась - в их присутствии поступления радионуклида в проростки кукурузы значительно сокращались - в 1,7-2,3 раза при внесении меньшего количества 908г и в 1,9-5,5 раз - при большем количестве (табл. 2). В контроле стронций поступал в растения менее интенсивно при меньшей исходной активности. Увеличение радиостронция в 2 раза практически не повлияло на размеры поступления его в растения. В отличие от вариантов с радиоцезием не было обнаружено существенных различий в снижении поглощения 908г растениями. За исключением варианта с тетрафенилборатом натрия при большей дозе радиостронция различия не превышали наименьшей существенной разницы, то есть имели приблизительно одинаковый эффект.
Другая особенность опыта с радиостронцием - отсутствие влияния зависимости количества внесенного радионуклида на интенсивность поступления его в растения - около от 25% до 30% 908г поступало в растения, за исключением варианта с ТФБ натрия при большей исходной активности.
Снижение поступления радионуклидов в растения в присутствии органических веществ свидетельствует об уменьшении их доступности для растений. Вероятный механизм этого явления - образование комплексных соединений 137Сэ и 908г с органическими лигандами. Следует отметить, что очищенная
Плодородие 4*2008
This document was created using
Solid Converter PDF
To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com
гуминовая кислота оказалась достаточно конкурентоспособной в образовании как с радиостронцием, так и с радиоцезием по сравнению с традиционными, использованными в опытах комплексонами.
2. Влияние различных органических лигандов на абсолют-ную(А) и удельную(а) активность поступления 9|^г в растения кукурузы (данные приведены на сухую массу)
Активность внесенного радионуклида
0,5 кБк 1,0 кБк
Вариант А А
кБк % от внесенного а, кБк кБк % от внесенного а, кБк
Контроль, вода 0,28 56,0 4,13 0,60 60,0 8,51
Тартрат натрия Трилон Б 0,14 0,13 28,0 26,0 1,91 1,79 0,31 0,24 31,0 24,0 3,79 3,71
ТФБ натрия 0,17 34,0 2,19 0,11 11,0 1,77
Гуминовая кислота 0,12 23,9 1,61 0,26 26,0 3,29
НСР05 0,06 - 0,07 0,13 - 0,91
Полученные данные позволяют предположить подобное комплексообразование гуминовых кислот с радионуклидами в почве в натурных условиях, что может значительно повлиять на поведение 137Сэ и 908г в природных и агроэкосистемах.
Литература
1. Алексахин. Р.М., Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А Поведение 137Cs в системе почва-растение и влияние удобрений на накопление радионуклида в урожае//Агрохимия. 1992. № 8. С.127-138. 2. Анисимов
B.С., Круглов С.В., Алексахин Р.М., Кузнецов В.К. Влияния калия и кислотности на состояние 137Cs в почвах и его накопление проростками ячменя в вегетационном опыте//Почвоведение.2002. N° 11.
C.1323-1332. 3. Бородин И.Д., Кузичкина М.А., Савина, Н.Е., Князев Д.А. Разработка шкалы для полуколичественного визуального определения калия из малых объёмов в сельскохозяйственных сре-дах//Сборник студенческих научных работ РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева. М.: МСХА 2007. Вып. 13. С 160-162. 4. Карпухин А.И., Сычев В.Г. Комплексные соединения органических веществ почв с ионами металлов М.: ВНИИА, 2005. С.186. 5. Круглов С.И., Сусина Л.Г., Анисимов В.С., Алексахин Р.М. Влияние возрастающих концентраций K+ и NH+ на сорбицию радиоцезия дерново-подзолистой песчаной почвой и чёрноземом выщёлоченным //Почвоведение. 2005. № 2. С.161-171. 6. Круглов С.И., Сусина Л.Г., Анисимов В.С., Алексахин Р.М. Механизм влияния K+ и NH4+ на накопление 137Св двухнедельными растениями ячменя из дерново-подзолистой почвы//Пововедение 2001. N° 10. С. 1222-1231. 7. Пан-ченко С.Ю., Карпухин А.И., Торшин С.П. Влияние комплексонов на поступление цезия и стронция в растения (опыты с водной культурой). Сборник студенческих научных работ РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева. М.: МСХА, 2007. Вып. 13. С 163-164. 8. Путятин Ю.В., Серая Т.М. Агроэкологические оптимумы насыщенности кальция почв загрязненных 137Св и 90Sr //Пововедение. 2007. № 1.С.106-112. 9. Устинов А.В. Комплексные соединения. Лекция по курсу неорганической химии для студентов товароведческого факультета. Москва. - 1960. - С. 22.
Плодородие 4*2008
47
This document was created using
