ИCCЛЕДОВАНИЕ АЭРАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ТРИТИЯ ОВОЩНЫМИ КУЛЬТУРАМИ В КАМЕРЕ И НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

В лабораторных (в камере) и натурных условиях (на территории бывшего Семипалатинского полигона) была проведена серия экспозиций культур перца и баклажана тритием в форме НТО на разных стадиях роста. В камерных экспериментах удельная активность трития в свободной воде (ТСВ) листьев растений в ходе экспозиции увеличивалась, а в натурных условиях характеризовалась нестабильной динамикой. Удельная активность ТСВ в листьях обеих культур была на 1–2 порядка выше, чем в стеблях и плодах. Значения ТСВ/HTO_возд. показали, что удельная активность ТСВ в конце экспозиции достигает равновесного состояния только в листьях. Как в натурных, так и в камерных экспериментах наблюдалось обогащение свободной воды тканей тритием по сравнению с окружающим воздухом (ТСВ/HTO_возд >1). В пост-экспозиционный период удельная активность ТСВ в обеих культурах быстро снижалась в первые сутки (более 90–95%). В последующие 2 недели (336 ч) снижение ТСВ значительно замедлялось. Во всех экспериментах значения удельной активности органически-связанного трития (OСT) в листьях перца и баклажана на 1–2 порядка ниже по сравнению с ТСВ. Удельная активность OСT в обеих культурах в первые сутки после экспозиции характеризовалась как положительной, так и отрицательной динамикой. Через 2 недели (336 ч) после экспозиции потеря ОСТ составила 60–95%. Тесная корреляционная зависимость установлена между удельной активностью ТСВ в листьях и НТО в воздухе (r = 0.73; р<0,05), и умеренная – между удельной активностью ТСВ в листьях и влажностью воздуха (r = 0.54; р<0,05). Между удельной активностью OСT в листьях и факторами окружающей среды (фотосинтетически активная радиация, температура, относительная влажность) достоверная корреляционная зависимость не выявлена.

Полученные результаты показали, что возможный вклад органически-связанного трития в среднегодовую дозу внутреннего облучения при употреблении растениеводческой продукции, подвергшейся кратковременному аэральному загрязнению НТО, будут пренебрежимо малы. Данные натурных экспериментов, учитывающие влияние реальных климатических факторов, могут быть использованы для тестирования региональных моделей воздушного переноса трития в системе «воздух – сельскохозяйственные растения».

1. Tanabe T. Tritium: Fuel of fusion reactors. – Tokyo: Springer, 2017. – 364 p.

2. Ogram G.L., Spencer F.S., Brown R.M. Field Studies of HT behaviour in the Environment: The Interaction with Soil // Fusion Technology, – 1988. – Vol. 14. – P. 1170-1175. https://doi.org/10.13182/FST88-A25297

3. Garland J. A. Transfer of tritiated water vapour to and from land surfaces. Behaviour of tritium in the environment. 1979; pp. 349-358.

4. Okada S., Momoshima N. Overview of Tritium // Health Physics, – 1993. – Vol. 65(6). – P. 595–609. https://doi.org/10.1097/00004032-199312000-00001

5. Boyer C., Vichot L., Fromm M., Losset Y., Tatin-Froux F., Guetat P., Badot P.M. Tritium in plants: a review of current knowledge // Environ. Exp. Bot. – 2009. – Vol. 67 (1). P. 34–51. https://doi.org/10.1016/j.envexbot.2009.06.008

6. Murphy C.E. Tritium Transport and Cycling in the Environment // Health Physics. – 1993. – Vol. 65(6). – P. 683–97. https://doi.org/10.1097/00004032-199312000-00007

7. International Atomic Energy Agency. Tritium in Some Typical Ecosystems. – Bernan Press, 1981. – 220 p.

8. Erolle F., Ducros L., Séverine L.D., Beaugellin-Seiller K. An updated review on tritium in the environment // J. Environ. Radioact. – 2018. – Vol. 181. – Р. 128–137. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.11.001

9. Galeriu D., Melintescu A., Strack S., Atarashi-Andoh M., Kim S.B. An overview of organically bound tritium experiments in plants following a short atmospheric HTO exposure // J. Environ. Radioact. 2013. – Vol. 118. – Р. 40–56. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.11.005

10. Moses V, Calvin M. Photosynthesis studies with tritiated water // Biochimica et Biophysica Acta. 1959. – Vol. 33 (2). – Р. 297–312. https://doi.org/10.1016/0006-3002(59)90117-9

11. Diabaté S., Strack S. Organically Bound Tritium // Health Physics. 1993. – Vol. 65 (6). – Р. 698–712. https://doi.org/10.1097/00004032-199312000-00008

12. Strack S., Diabaté S., Müller J., Raskob W. Organically Bound Tritium Formation and Translocation in Crop Plants, Modelling and Experimental Results // Fusion Technology. 1995. – Vol. 28. – Р. 951–956. https://doi.org/10.13182/FST95-A30528

13. Melintescu A., Galeriu D. Uncertainty of current understanding regarding OBT formation in plants // J. Environ. Radioact. 2017. – Vol. 167. – Р. 134–149. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.11.026

14. Goff P., Fromm M., Vichot L., Badot P.-M., Guétat P. Isotopic fractionation of tritium in biological systems // Environment International. – 2014. – Vol. 65. – Р. 116–26. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.12.020

15. Balonov M.I., Chipiga L.A. Dose assessment for intake of tritiated water in humans: role of tritium incorporation in organic matter // Radiatsionnaya Gygiena. 2016. – Vol. 9(4). – P. 16–25. (In Russ.) https://doi.org/10.21514/1998-426X-2016-9-4-16-25

16. Eckerman K., Harrison J., Menzel H.-G., Clement C.H. ICRP Publication 119: Compendium of Dose Coefficients Based on ICRP Publication 60. Annals of the ICRP. 2013. – Vol. 42 (4). – P. 1–130. https://doi.org/10.1016/j.icrp.2013.05.003

17. Harrison J.D., Alam K., Lambert B.E. Uncertainties in Dose Coefficients for Intakes of Tritiated Water and Organically Bound Forms of Tritium by Members of the Public. Radiation Protection Dosimetry. – 2002. – Vol. 98(3). – P. 299–311. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.rpd.a006722

18. Guétat P., Patryl L. Environmental and Radiological Impact of Accidental Tritium Release // Fusion Science and Technology. 2008. – Vol. 54(1). – P. 273–6.

19. IAEA. Modelling the Environmental Transfer of Tritium and Carbon-14 to Biota and Man. Report of the Tritium and Carbon-14 Working Group of EMRAS Theme 1. Environmental Modelling for Radiation Safety (EMRAS) Programme. Vienna: International Atomic Energy Agency, 2014. – 586 p.

20. Transfer of tritium in the environment after accidental releases from nuclear facilities. Report of Working Group 7 of the IAEA’s Environmental Modelling for Radiation Safety (EMRAS II) Programme. IAEA-TECDOC-1738. Vienna: International Atomic Energy Agency, 2008.

21. Ja G., Ameen M. Incorporation of Tritium in Grain Plants // Health Physics. 1979. – Vol. 36(1). – P. 35–48. https://doi.org/10.1097/00004032-197901000-00007

22. Inoue Y., Iwakura T. Tritium concentration in Japanese rice // Journal of Radiation Research. 1990. – Vol. 31(4). – P. 311–23. https://doi.org/10.1269/jrr.31.311

23. Diabaté S., Strack S. Organically bound tritium in wheat after short-term exposure to atmospheric tritium under laboratory conditions // J. Environ. Radioact. 1997. – Vol. 36 (2-3). – Р. 157–175. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(97)84985-5

24. Atarashi-Andoh M., Amano H., Ichimasa M., Ichimasa Y. Conversion Rate of HTO to OBT in Plants // Fusion Science and Technology. 2002. – Vol. 41. – P. 427–31. https://doi.org/10.13182/fst02-a22625

25. Choi Y.H., Lim K.M., Lee W.Y., Diabaté S., Strack S. Tissue free water tritium and organically bound tritium in the rice plant acutely exposed to atmospheric HTO vapor under semi-outdoor conditions // J. Environ. Radioact. 2002. – Vol. 58 (1). – Р. 67–85. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(01)00024-8

26. Brudenell AJP, Collins CD, Shaw G. Dynamics of tritiated water (HTO) uptake and loss by crops after short-term atmospheric release // J. Environ. Radioact. 1997. – Vol. 36(2–3). – P. 197–218. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(96)00088-4

27. Kline J.R., Stewart M.L. Tritium uptake and loss in grass vegetation which has been exposed to an atmospheric source of tritiated water // Health Physics. 1974. – Vol. 26(6). – P. – 567-73. https://doi.org/10.1097/00004032-197406000-00010

28. Kim S.-B., Lee M.-H., Choi G-S, Choi Y-H, Lee C-W. Investigation into Tritium Behavior in Chinese cabbage and Rice after a Short-term Exposure of HTO // J. Radiation Protection. 1998. – Vol. 23(2). – P. 75-82.

29. McFarlane J.C. Tritium accumulation in lettuce fumigated with elemental tritium // Environmental and Experimental Botany. 1978. – Vol. 18(2). – P. 131–7.

30. Mihok S., Wilk M., Lapp A., Nadereh St.-A., Kwamena N.A., Clark I.D. Tritium dynamics in soils and plants grown under three irrigation regimes at a tritium processing facility in Canada // J. Environ. Radioact. 2016. – Vol. 153. – P. 176–87. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.12.025

31. Kim S.B., Baglan N., Davis P.A. Current understanding of organically bound tritium (OBT) in the environment J. Environ. Radioact. 2013. – Vol. 126. – P. 83–91. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.07.011

32. Kosobryukhov A.A. Activity of the photosynthetic apparatus at periodic elevation of CO2 concentration. Russian Journal of Plant Physiology. 2009. – Vol. 56(1). – P. 6–13. https://doi.org/10.1134/S1021443709010026

33. Wu B.S., Hitti Y., MacPherson S., Orsat V., Lefsrud M.G. Comparison and perspective of conventional and LED lighting for photobiology and industry applications // Environmental and Experimental Botany. 2020. – Vol. 171. – P. e103953. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2019.103953

34. Lyakhova O.N., Lukashenko S.N., Larionova N.V., Tur Y.S. Contamination mechanisms of air basin with tritium in venues of underground nuclear explosions at the former Semipalatinsk test site // J. Environ. Radioact. 2012. – Vol. 113. – P. 98-107. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.02.010

35. Polivkina Ye.N., Larionova N.V., Lukashenko S.N., Lyakhova O.N., Abisheva M.T., Subbotina L.F., Subbotin S.B. Assessment of the tritium distribution in the vegetation cover in the areas of underground nuclear explosions at the Semipalatinsk test site // J. Environ. Radioact. 2021. – Vol. 237. – P. 106705 https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2021.106705

36. Innovative patents N◦ 29721 for the invention. Device for the Extraction of Water from the Samples. – Astana: KazInSt Publishing, 2015. – 122 p.

37. Water quality. Determination of tritium activity concentration. In: Liquid Scintillation Counting Method. International Standard ISO 9698. – Astana: KazInSt Publishing, 2010. – 32 p.

38. Farquhar G.D, Cernusak L.A., Barnes B. Heavy water franctionation during transpiration // Plant Physiology. 2007. – Vol. 143 (1). – P. 11-18. https://doi.org/10.1104/pp.106.093278

39. Förstel H. The enrichment of 18O in leaf water under natural conditions // Radiation and Environmental Biophysics. 1978. – Vol. 15(4). – P. 323–44. https://doi.org/10.1007/BF01323459

40. Farquhar G., O’Leary M., Berry J. On the Relationship Between Carbon Isotope Discrimination and the Intercellular Carbon Dioxide Concentration in Leaves // Australian Journal of Plant Physiology. 1982. – Vol. 13(2). – P. 281-292. https://doi.org/10.1071/PP9820121

41. Choi Y.H., Lim K.M., Lee W.Y., Park H.G., Choi G.S., Keum D.K., Lee H., Kim S.B., Lee C.W. Tritium levels in Chinese cabbage and radish plants acutely exposed to HTO vapor at different growth stages // J. Environ. Radioact. 2005. – Vol. 84 (1). – P. 79-94. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2005.04.004

42. Cowan I.R, Troughton J.H. The relative role of stomata in transpiration and assimilation // Planta. 1971. – Vol. 97(4). – P. 325–36. https://doi.org/10.1007/BF00390212

43. Belot Y., Guenot J., Caput C., Bourdeau F. Incorporation of tritium into organic matter of terrestrial plants exposed to tritiated-water releases of short duration // Health Phys. 1983. – Vol. 44(6). – P. 666-8.

44. Taiz L., Zeiger E. Plant physiology. – Sunderland: Sinauer, 2002. – 690 p. https://doi.org/10.1093/aob/mcg079