Некоторые аспекти накопичення 90Sr і 90Y в березовому соку

Некоторые аспекти накопичення 90Sr і 90Y в березовому соке

к.с-х.н. Переволоцкий О. Н., к. с-х.н. Булавик І.М., Діденко Л.Г.

Радионуклиды в екологічних дослідженнях часто використовують як мітки, з допомогою якої зручно відстежувати рух їх хімічних і ізотопних аналогів. Так, 137Cs відбиває міграцію калію і стабільного цезію, 90Sr v кальцію і стабільного стронцію. Тому вивчення перерозподілу штучних радіонуклідів в екосистемах має важливого значення ще глибокого розуміння механізмів функціонування природних співтовариств.

В даному аспекті зручним об'єктом дослідження кореневого надходження радіонуклідів для берези звичайної є його сік під час інтенсивного весняного сокодвижения. У його перебувають як цукру й амінокислоти, запасенные попередній вегетаційний період, а й мінеральні і органічні сполуки, що надійшли з грунту. Саме це дозволяє оцінити кореневу доступність широкого спектра речовин. Проте, якщо концентрація основних мінеральних елементів, мають биогенное значення, в соку вивчена в достатньої ступеня /1−3/, то тут для радіонуклідів таких досліджень почали проводиться лише у останні роки і пов’язане це з радіоактивним забрудненням оточуючої середовища внаслідок аварії на ЧАЕС. Причому, за досить докладному вивченні закономірностей кореневого надходження 137Сs в березовий сік /4−6/, опікується цими питаннями для 90Sr і його дочірнього радионуклида — 90Y мало вивчені. Тому метою цього дослідження було вивчення особливостей накопичення радіонуклідів 90Sr і 90Y в березовому соку.

Объекты і методика исследований

Исследования проводилися на стаціонарних досвідчених об'єктах сектора радіології лісу Інституту лісу НАНБ в дальньої зоні радіоактивного забруднення в кв. 340 Добрушского лісництва Гомелского лесохоза і кв. 168 Ветковского лісництва Ветковского спецлесхоза (170 км північно-західніше ЧАЕС). Сосново-березові насадження на пробних площах ставляться до моховитому типу лісу, їх вік становить 40−60 років. Радіометричний аналіз грунту показав, що поверхнева активність 90Sr не більше зазначених кварталів становила 24−41 кБк/м2.

На кожної пробної площі подсачивалось 3−5 дерев. При подсочке у кожному їх спеціальним буравом в комлевой частини просверливалось отвір діаметром 1,5 див і глибину 1 див безпосередньо під яким закріплювався металевий жолобок. У місці відбору прикріплювався поліетиленовий пакет, що дозволило до мінімуму скоротити привнесення радіоактивності ззовні. Тривалість відбору однієї проби становить близько 1 діб, і цей час обсяг заготовленого соку становив 2−3 літра. Після закінчення відбору проби подкислялись, переливались в поліетиленові ємності і доставлялися до лабораторії. У кв. 168 відбір був зроблено 8 квітня, а кв. 340 — 13 апреля.

Определения об'ємної концентрації радіонуклідів в березовому соку вироблялося -радіометром EL-1311 ?Атомтех¦. Для дослідження спектрів випромінювання у цьому приладі використовується планарний детектор типу? Фосвич¦, що з пластикового сцинтилятора мм для реєстрації -випромінювання та неорганічної сцинтилятора СsI (Tl) мм для дослідження спектра -випромінювання. Визначення концентрації 90Sr проводиться методами -радіометрії за випромінюванням дочірнього 90Y, причому передбачається наявність радіоактивного рівноваги між материнським і дочірнім радіонуклідами в досліджуваної пробі /7/. Як вихідного параметра програмне забезпечення радіометра наводить величину сумарною об'ємної bактивності по суміші 90Sr+90Y. Приладова ефективність реєстрації 90Sr і 90Y становить 5,1×10−3 л x Бк-1 x с-1/7/. Вимірювання проб проводилося в стандартних 200 мл посудинах. Час виміру кожної проби становила 40−60 хвилин.

Результаты і обсуждение

При проведенні повторних радіометричних аналізів проб березового соку, відібраних в кв. 168 8 квітня, зазначалося, що сумарна об'ємна активність 90Sr+90Y у яких знизилася від 195−240 Бк/л до 105−151 Бк/л приблизно за три доби (табл.1). Схожий характер зменшення об'ємної концентрації зазначених радіонуклідів було зафіксовано і 10 інших досвідчених об'єктах в Ветковском і Гомельском лісгоспах, де нами проводяться багаторічні моніторингові дослідження за накопиченням радіонуклідів в березовому соку. Причиною цього явища, на погляд, може бути порушення в березовому соку радіоактивного рівноваги між 90Sr і 90Y на користь дочірнього радионуклида. На підтвердження цієї гіпотези і запровадження тимчасових параметрів зміни об'ємної активності було проведено спеціальний експеримент, у якому проби соку, відібрані в кв. 340, піддавалися радиометрическому аналізу впродовж місяця. Спочатку виміру проводилися за добу, а після 18 квітня через дві-три доби. Терміни між вимірами та його результати наведені у табл. 1.

Согласно даним, наведеним у таблиці 1, сумарна об'ємна активність 90Sr+90Y в березовому соку з кв. 340 через 10 годин після відбору проб становила 200−280 Бк/л. Оцінюючи тимчасову динаміку об'ємної концентрації радіонуклідів, неважко помітити переважають у всіх пробах монотонне зниження цей показник з наступним виходом на плато при 45−50 Бк/л після закінчення 200−250 годин після відбору проби. У цьому найінтенсивніше об'ємна активність зменшується у перших троє суток.

Очевидно, що виявлене зменшення об'ємної активності 90Sr+90Y в березовому соку при вказаних у методиці особливостях вимірі даним приладом, можна визначити саме порушенням радіоактивного рівноваги між тими генетично пов’язаними радіонуклідами убік дочірнього радионуклида. У іншому разі можливі було б два варіанта:

объемная активність не перетерплювала жодних змін у часі. Цьому випадку відповідала б надходження обох радіонуклідів з грунту в березовий сік в рівних кількостях;

объемная активність збільшувалася у часі з наступним виходом на плато. Цьому випадку відповідає інтенсивнішу надходження 90Sr в березовий сік з грунту проти 90Y. Надалі, принаймні розпаду материнського радионуклида, кількість дочірнього зростатиме до встановлення стану радіоактивного рівноваги з-поміж них. Таке збільшення може бути зафіксовано радіометром виміру атмосферного явища одним і тієї ж проби протягом багато часу.

Можно припустити, що кореневе надходження генетично пов’язаних 90Sr і 90Y в березу іде за рахунок різним закономірностям, що робить радиоиттрий надходить інтенсивніше, ніж радиостронций. Тому, одразу після відбору об'ємна -активність березового соку максимальна. Надалі, відбувається радіоактивний розпад? надлишково¦ надходження 90Y і концентрація зменшується до того часу, поки між материнським і дочірнім радіонуклідами не встановиться стан радіоактивного рівноваги.

Фактически, завдання зводиться до класичному у ядерній фізиці випадку дослідження динаміки об'ємної активності суміші материнського і дочірнього радіонуклідів, на яку характерно усунення радіоактивного рівноваги у держави. Для точного визначення співвідношення радіонуклідів на даний момент відбору, що дозволяє оцінити рівні їхнє надходження в березовий сік, динаміка об'ємної активності для радиоиттрия була змодельована математично:

ActY = Ac0Yexp (-0.693 t / T)+ Ac0Sr[1-exp (-0.693 t/T)], (1).

где.

ActY v об'ємна -активність 90Y в березовому соку в останній момент часу t;

Ac0Y v об'ємна -активність 90Y в березовому соку в останній момент початку отбора;

Ac0Sr — об'ємна -активність 90Sr в березовому соку в останній момент початку відбору, однак, ураховуючи великий період піврозпаду радіостронцію, яку можна прийняти постійної протягом 720 годин вимірів на протязі всього эксперимента;

t v час у годиннику початку відбору сока;

T v період піврозпаду радиоиттрия в годиннику (64 часов).

Данное рівняння складається з доданків, що відбивають проходження двох різновекторних процесів. Перший член відповідає радіоактивного розпаду? надлишково¦ надходження в сік (стосовно материнському 90Sr) дочірнього 90Y, другий v нагромадженню радиоиттрия, викликаного розпадом материнського радиоизотопа.

Нетрудно помітити, що з часу t значно меншому у період піврозпаду материнського радионуклида на цей випадок рухомого рівноваги так можна трактувати як одвічну рівновагу. Необхідними умовами у своїй є дотримання відносин постійних розпаду мат.