Критический анализ данных по параметрам миграции тория в системе почва–растения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлен обзор данных публикаций, содержащих информацию о параметрах биологической доступности тория в системе почва–растение, включая коэффициенты распределения в почвах (Kd) и коэффициенты накопления тория растениями (Кн). Показано, что поведение тория в наземной среде во многом определяется его низкой подвижностью в почве. Наибольшие значения коэффициентов накопления отмечены для естественной травянистой растительности (n×10–2 кг/кг), минимальные значения для кукурузы и клубнеплодов (n×10–5 — n×10–4 кг/кг), а овощи, зерновые и фрукты занимают в этом ряду промежуточное положение. Отмечены роль внекорневого загрязнения растений и различия в накоплении растениями изотопов тория 228Th, 230Th и 232Th. Показано, что зависимость Кн от концентрации тория в почве носит нелинейный характер, что ограничивает использование этих данных без дополнительного анализа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Сергей Викторович Фесенко

НИЦ “Курчатовский институт” — Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: Corwin_17F@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1238-3689

Главный научный сотрудник 

Россия, 249032 Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1, корп. 1

Евгения Сергеевна Емлютина

НИЦ “Курчатовский институт” — Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

Email: Corwin_17F@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8660-8679

Научный сотрудник 

Россия, 249032 Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, д. 1, корп. 1

Список литературы

  1. Алексахин Р.М., Архипов Н.П., Бархударов Р.М. и др. Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие на популяции и биогеоценозы. М.: Наука, 1990. 368 с. [Alexakhin, R.M., Arkhipov, N.P., Barkhudarov, R.M. et al. Heavy Natural Radionuclides in Biosphere: Migration and Biological Effects on Population and Biogeocenoses. M.: Nauka, 1990. 368 p. (In Russ.)].
  2. Geras’ikin S.A., Evseeva T.I., Maistrenko T.A. et al. Effects on non-human species inhabiting areas with enhanced level of natural radioactivity in the north of Russia: a review. J. Environ. Radioact. 2007; 94:151–182.
  3. Boyle R.W. Geochemical prospecting for thorium and uranium deposits. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company, 1982. 498 p.
  4. UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with scientific annexes, Annex B. New York: United Nations, 2000. P. 84–156.
  5. Fruchter J.S., Robertson D.E., Evans J.C. et al. Mount St. Helens ash from the 18 May 1980 eruption: chemical, physical, mineralogical, and biological properties. Science. 1980;209:1116–1125.
  6. Kuroda P., Barbod T., Bakhtiar S. Effect of the eruptions of Mount St. Helens and Elchichon on the ratios of thorium and uranium isotopes in rain. J. Radioanal. Nucl. Chem. 1987;111:137–143.
  7. Kolb W. Seasonal fluctuations of the uranium and thorium contents of aerosols in ground-level air. J. Environ. Radioact. 1989;9:61–75.
  8. Fesenko S., Sanzharova N., Vidal M. et al. Radioecological definitions, soil, plant classifications and reference ecological data for radiological assessments. In: Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. IAEA–TECDOC–1616 Vienna: IAEA, 2009, 7–26.
  9. Фесенко С., Фогт Г. Ядерная энергетика и окружающая среда: обзор проектов МАГАТЭ. Радиац. биология. Радиоэкология. 2012;52(6):636–651. [Fesenko S., Fogt G. Yadernaya energetika i okruzhayushchaya sreda: obzor proektov MAGATE. Radiatsionnaya Biologiya. Radioekologiya. 2012;52(6):636–651. (In Russ.)].
  10. IAEA 2010. Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer in terrestrial and freshwater environments. IAEA–TRS–472. Vienna: IAEA, 2010.
  11. IAEA 2014. Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer to wildlife. IAEA–TRS–479. Vienna: IAEA, 2014.
  12. Фесенко С.В., Емлютина Е.С. Концентрация тория в природных средах: обзор мировых данных. Радиац. биология. Радиоэкология. 2020;60(5): 542–555. [Fesenko S.V., Emlyutina E.S. Thorium Concentrations in the Environment: A Review of the World Data. Radiation Biology. Radioecology. 2020; 60(5):542–555. (In Russ.).]
  13. Fesenko S.V., Emlyutina E.S. Thorium Concentrations in the Environment: A review of the global data. Biol. Bull. 2021;48(11):2086–2097.
  14. Фесенко С.В., Емлютина Е.С. Содержание тория в растениях: обзор мировых данных. Радиац. биология. Радиоэкология. 2022;62(4):441–452. [Fesenko S.V., Emlyutina E.S. Thorium Concentration in Plants: A Review of World Data. Radiation Biology. Radioecology. 2022;62(4):441–452. (In Russ.).]
  15. Фесенко С.В., Емлютина Е.С. Содержание тория в наземных и пресноводных организмах: Oбзор мировых данных. Радиац. биология. Радиоэкология. 2023;63(1):85–98. [Fesenko S.V., Emlyutina E.S. Thorium Concentrations in Terrestrial and Freshwater Organisms: A Review of the World Data. Radiation Biology. Radioecology. 2023; 63(1):85–98. (In Russ.).]
  16. Vidal M., Rigol A., Gil-Garcia C.J. Soil-radionuclide interactions. In: Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. IAEA–TECDOC–1616. Vienna, 2009. P. 71–102.
  17. Vandenhove H., Gil-Garcia C.J., Rigol A., Vidal M. New best estimates for radionuclide solid–liquid distribution coefficients in soil. Part 2. Naturally occurring radionuclides. J. Environ. Radioactivity. 2009;100:697–703.
  18. United States Environmental Protection Agency. Toxicological profile for thorium. Agency for toxic substances and disease registry. US Public Health Service in collaboration with U.S. Environmental Protection Agency. Washington D.C. (1990) 186p.
  19. Syed H.S. Comparison studies adsorption of thorium and uranium on pure clay minerals and local Malaysian soil sediments. J. Radioanal. Nucl. Chem. 1999;241 (1):11–14.
  20. Gascoyne M. Geochemistry of the Actinides and Their Daughters. In: Uranium Series Disequilibrium. Applications to Environmental Problems. Ivanovich M. and Harmon R.S. (Eds.). Oxford: Clarendon Press. 1,982. 33–55.
  21. Sanzharova N.I., Fesenko S.V., Alexakhin R.M. et al. Changes in the forms of C 137 s and its availability for plants as dependent on properties of fallout after the Chernobyl nuclear power plant accident. Sci. Total Environ. 1994;154:9.
  22. Rigol A., Roig M., Vidal M., Rauret G. Sequential extractions for the study of radiocaesium and radiostrontium dynamics in mineral and organic soil from Western Europe and Chernobyl areas. Environ. Sci. Technol. 1999;33:887.
  23. Popic J.M., Salbu B., Skipperud L. Ecological transfer of radionuclides and metals to free-living earthworm species in natural habitats rich in NORM. Sci. Total Environ. 2012;414:167–176.
  24. Skipperud L., Strømman G., Yunusov M. et al. Environmental impact assessment of radionuclide and metal contamination at the former U sites Taboshar and Digmai, Tajikistan. J. Environ. Radioact. 2013;123:50–62.
  25. Sanzharova N., Fesenko S., Reed E. Processes governing radionuclide transfer to plants. In:Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. IAEA–TECDOC–1616. Vienna,: 2009. P. 123–138.
  26. Sanzharova N., Shubina O., Vandenhove H. et al. Root uptake: temperate environment. In: Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. IAEA–TECDOC–1616. Vienna, 2009. P. 139–206.
  27. Velasco H., Ayub J. Root uptake: tropical and sub-tropical environments. In: Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. IAEA–TECDOC–1616. Vienna, 2009. P. 207–238
  28. Uchida S., Tagami K., Shang Z.R., Choi Y.H. Transfer to rice. In: Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments, TECDOC Series, 2009, 239–252.
  29. Uchida S., Tagami K., Hirai I. Soil-to-plant transfer factors of stable elements and naturally occurring radionuclides: (2) Rice collected in Japan. J. Nucl. Sci. Techn. 2007;44:779–790.
  30. Martinez-Aguirre A., Garcia-Orellanab I., Garcia-Leon M. Transfer of Natural Radionuclides from Soils to Plants in a Marsh Enhanced by the Operation of Non-Nuclear Industries. J. Environ. Radioact. 1997; 35:149–171.
  31. Vera Tome F., Blanco Rodriguez M.P., Lozano J.C. Soil-to-plant transfer factors for natural radionuclides and stable elements in a Mediterranean area. J. Environ. Radioact. 2003;65: 161–175.
  32. Škoko B., Marović G., Babić D. Radioactivity in the Mediterranean flora of the Kastela Bay, Хорватия. J. Environ. Radioact. 2014;135:36–43.
  33. Škoko B., Marović G., Babić D., Sostarić M., Jukić M. Plant uptake of U 238 , U 235 , T 232 h, R 226 a, P 210 b and K 40 from a coal ash and slag disposal site and control soil under field conditions: A preliminary study. J. Environ. Radioact. 2017;172:113–121.
  34. Štrok M., Smodiš B. Soil-to-plant transfer factors for natural radionuclides in grass in the vicinity of a former uranium mine. Nucl. Engin. Design. 2013;261:279–284.
  35. Sheppard S.C., Sheppard M.I., Ilin M., Thompson P. Soil-to-plant transfers of uranium series radionuclides in natural and contaminated settings. Radioprot. Suppl. 1. 2005; 40: S253–S259.
  36. Ibrahim S.I., Whicker W. Comparative uptake of U and Th by native plants at a U production site. Health Phys. 1987;54(4):413–419.
  37. Linsalata P., Morse R., Ford H., Eisenbad M. Transport pathways of Th, U, Ra and La to cattle tissues. J. Environ. Radioact. 1989; 10:115–140.
  38. Ramli A.T., Wahab A., Hussein M.A., Wood A.K. Environmental U 238 and T 232 h concentration measurements in an area of high-level natural background radiation at Palong, Johor, Malaysia. J. Environ. Radioact. 2005;80:287–304.
  39. Chen S.B., Zhu Y.G., Hu Q.H. Soil to plant transfer of U 238 , R 226 a, T 232 h on a uranium mining-impacted soil from south-eastern China. J. Environ. Radioact. 2005;82:223–236.
  40. Kritsananuwat R., Sahoo S.K., Arae H., Fukushi M. Distribution of U 238 and T 232 h in selected soil and plant samples as well as soil to plant transfer. Radioanal. Nucl. Chem. 2015;303:2571–2577.
  41. Lindahl P., Maquet A., Hult M. et al. Natural radioactivity in winter wheat from organic and conventional agricultural systems. J. Environ. Radioact. 2011;102:163–169.
  42. Amaral E.C.S., Rochedo E.R.R., Paretzke H.G., Franca E.P. The radiological impact of agricultural activities in an area of high natural radioactivity. Radiat. Protect. Dosim. 1992; 45:289–292.
  43. Pulhani V.A., Dafauti S., Hegde A.G., Sharma R.M., Mishra U.C. Uptake and distribution of natural radioactivity in wheat plants from soil. J. Environ. Radioact. 2005;79:331–346.
  44. Uchida S., Tagami K., Hirai I., Komamura M. Transfer factors of radionuclides and stable elements from soil to rice and wheat. Radioprot. 2005;40:S129–S134
  45. Мордберг Е.Л., Александрук В.М., Ковыгин Г.В. и др. Переход изотопов уранорадиевого ряда в зерно некоторых сельскохозяйственных культур. Гигиена и санитария.1976. № 2. 58–61. [Mordberg E.L., Aleksandruk V.M., Kovygin G.V. et al. Perekhod izotopov uranoradievogo ryada v zerno nekotoryh sel’skohozyajstvennyh kul’tur. Gigiena i Sanitariya.1976;2:58–61. (In Russian).]
  46. Dragovic S., Mihailovic N., Gajic B. Quantification of transfer of U 238 , R 226 a, T 232 h, K 40 and C 137 s in mosses of a semi–natural ecosystem. J Environ. Radioact. 2010; 101:159–164.
  47. Popic J.M., Salbu B., Strand T., Skipperud L. Assessment of radionuclide and metal contamination in a thorium rich area in Norvey. J. Environ. Monit. 2011;13:1730–1738.
  48. Blanco Rodriguez M.P., Vera Tome F., Lozano J.C., Perez Fernandez M.A. Transfer of U 238 , T 230 h, R 226 a, and P 210 b from soils to tree and shrub species in a Mediterranean area. Appl. Radiat. Isotop. 2010;68:1154–1159.
  49. Hinton T.G., Knox A.S., Kaplan D.I., Sharitz R. Phytoextraction of uranium and thorium by native trees in a contaminated wetland. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2005; 264(2):417–422.
  50. Tuovinen T.S., Kasurinen A., Häikiö E. et al. Transfer of elements relevant to nuclear fuel cycle from soil to boreal plants and animals in experimental meso- and microcosms. Sci. Total Environ. 2016;539:252–261.
  51. Ryan B., Martin P., Iles M. Uranium-series radionuclides in native fruits and vegetables of northern Australia. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2005;264(2):407–412.
  52. Linsalata P., Morse R., Ford H. et al. An assessment of soil to plant concentration ratios for some natural analogues of transuranic elements. Health Phys. 1989;56:33–46.
  53. Мордберг Е.Л., Шевченко И.И., Шалаева М.Л., Блюмштейн В.М. Накопление естественных радионуклидов в картофеле, овощах и бахчевых. Гигиена и cанитария. 1977; 2:105–107. [Mordberg E.L., Shevchenko I.I., Shalaeva M.L., Blyumshtejn V.M. Nakoplenie estestvennyh radionuklidov v kartofele, ovoshchah i bahchevyh. Gigiena i Sanitariya. 1977;2:105–107. (In Russian).].
  54. Shayeb M.A., Alharbi T., Baloch M.A., Alsamhan O.A.R. Transfer factors for natural radioactivity into date palm pits. J. Environ. Radioact. 2017; 167:75–79.
  55. Pourcelot L., Masson O., Renaud P. et al. Environmental consequences of uranium atmospheric releases from fuel cycle facility: II. The atmospheric deposition of uranium and thorium on plants. J. Environ. Radioact. 2015;141:1–7.
  56. Sheppard S.C., Evenden W.G. Critical compilation and review of plant/soil concentration radios for uranium, thorium and lead. J. Environ. Radioact. 1988;8:255–285.
  57. Sheppard S.C., Evenden W.G. The assumption of linearity in soil and plant concentration ratio: an experimental evaluation. J. Environ. Radioact. 1988;7:22–47.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сравнительный анализ данных по коэффициентам накопления 232Th сельскохозяйственными растениями.

Скачать (227KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сравнительный анализ данных по коэффициентам накопления 232Th природными растениями.

Скачать (205KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость коэффициентов накопления 232Th природными травами от концентрации 232Th в почве. Данные работы [36] для люцерны и отмытой пастбищной растительности выделены кругами.

Скачать (123KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость коэффициентов накопления 232Th мхами от концентрации 232Th в почве. А – все данные, Б — данные только работы [37]

Скачать (300KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость коэффициентов накопления 232Th овощами и фруктами от концентрации 232Th в почве.

Скачать (177KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024