Забруднення продукції рослинництва (ступінь засвоєння) РР залежить від специфіки шару ґрунту, тобто від типу і властивостей ґрунтів, на яких зростають рослини.

Серед фізико-хімічних характеристик ґрунту виділяють близько 10 параметрів, що вважають найбільш значимими при визначенні поводження радіонуклідів у ґрунті і переходу їхній у рослини. У загальному вигляді вплив ґрунту виявляється в зниженні біологічної рухливості радіонуклідів при збільшенні вмісту в ґрунті обмінних катіонів, органічної речовини, мулу, мінералів, ємності поглинання. Спрямованість впливу кислотності, карбонатів і вологості ґрунтів залежить від фізико-хімічних властивостей радіонуклідів. У кількісному відношенні вплив різних властивостей ґрунту виявляється в різному ступені. Для більшості радіонуклідів нагромадження їх у рослинах у залежності від зміни ґрунтових характеристик може коливатися в середньому в 10-20 разів, а для деяких радіонуклідів до 100-200 разів.

Різні типи ґрунтів мають закономірне сполучення основних ґрунтових показників. Так, чорноземи характеризуються підвищеним вмістом гумусу, обмінних катіонів, великою ємністю поглинання, підвищеним вмістом мінералів, а дерено-підзолисті ґрунти, навпаки, відрізняються невеликою кількістю поживних речовин, незначною ємністю обміну, низькими рН, низьким вмістом гумусу. У зв'язку з цим виявляється залежність між надходженням радіонуклідів у рослини і типом ґрунту. Нагромадження радіонуклідів рослинами знижується в ряді ґрунтів: алювіально-шарові, дерено-підзолисті, сірі лісові, сіроземи, каштанові, чорноземи.

Ємність катіонного обміну і вміст обмінних катіонів. Ємність катіонного обміну характеризує здатність ґрунту сорбувати катіони. Радіонукліди, сорбовані в ґрунті за обмінним типом, є найбільш доступними для рослин. Міцність сорбції радіонуклідів у ґрунті тим вища, чим більша ємність катіонного обміну. Поряд з обмінним поглинанням радіонуклідів ґрунтом існує необмінне поглинання - фіксація.

Ємність катіонного обміну і сума обмінних катіонів у ґрунті змінюються в залежності від реакції середовища, складу органічних і мінеральних компонентів і природи ґрунтових мінералів. Збільшення лужності ґрунтів сприяє зростанню їх ємності поглинання. Унаслідок високої поглинальної здатності гумусових кислот (до 400-930 мг екв/100 г), а також монтморілоніту (70-175 мг екв/100 г) ґрунту, що містять велику кількість органічної речовини і мінералів, відрізняються найбільшою ємністю поглинання (чорноземи, чорноземно-лугові ґрунти). Ці ґрунти характеризуються найбільш високою сорбцією радіонуклідів і мінімальною їх біологічною рухливістю.

Механічний склад ґрунтів. Сорбційна здатність ґрунтів істотно зростає зі збільшенням ступеня дисперсності ґрунтових часток дрібнодисперсних фракції мають більш високу поглинальну здатність у порівнянні з великими фракціями. У межах одного типу ґрунтів у залежності від гранулометричного складу нагромадження радіонуклідів рослинами може змінюватися в 10 разів. Більш висока сорбція радіонуклідів дрібними фракціями ґрунту обумовлена як великою питомою поверхнею глинистих і мулистих часточок, так і відмінністю їх властивостей. Зі зменшенням розміру гранулометричних фракцій підвищується вміст у них гумусу й обмінних катіонів, а також збільшується ємність катіонного обміну. Крім того, розходження у властивостях гранулометричних елементів різного ступеня дисперсності пояснюється особливостями мінералогічного складу. Переважними мінералами фракцій дрібного піску і крупного пилу є кварц і польові шпати, у середньому і дрібному пилі збільшується вміст слюд і гідрослюд. У мулистій фракції переважають слюди, гідрослюди і мінерали.

Мінеральна частина ґрунту. Мінеральна частина ґрунту складає від 55 до 97 % маси ґрунту. У ґрунті присутні первинні мінерали, представлені головним чином крупнопісчаними частками, і вторинні мінерали, що переважають у глинистих і колоїдних фракціях ґрунту. До групи первинних мінералів відносяться кварц, апатит, польові шпати, слюди (мусковіт, біотит) і ін., до вторинних - мінерали групи каолініту, монтморілоніту, вермикуліту, вторинних гідрослюд та ін. Вторинні мінерали відрізняються високою поглинальною здатністю [11]. Мінерали монтморілонітової групи переважають у чорноземах, каштанових ґрунтах і солонцях, що обумовлює високу сорбцію радіонуклідів і значне зниження їх переходу в рослини.

Органічна речовина ґрунту. Важливий вплив на міграцію радіонуклідів у ґрунті і поглинання їх рослинами створює органічна речовина. Для більшості радіонуклідів збільшення вмісту гумусу в ґрунті є чинником, що знижує їх надходження в рослини [24]. Поводження радіонуклідів пов'язане з органічною речовиною ґрунтів специфічної природи - гуміновими і фульвокислотами. Здатність гумінових кислот адсорбувати іони, а також утворювати міцні складні комплекси з радіонуклідами впливає на сорбцію їх у ґрунті і надходження в рослини.

Для ряду радіонуклідів, наприклад трансуранових, помітний вплив на їх доступність рослинам створює сполука хелатного типу, що характеризуються високою мобільністю. Виняткова роль органічної речовини в надходженні в рослини радіоізотопів внаслідок утворення йод-гумусових сполук.

Кислотність ґрунту. Кислотність ґрунтів неоднозначно впливає на біологічну рухливість у них радіонуклідів. Для ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs при збільшенні кислотності зростає інтенсивність надходження радіонуклідів у рослини. При підвищенні рН ⁵⁹Fe, ⁶⁰Co, ⁶⁵Zn і ^115mCd переходять з іонної форми в різні гідролізні і комплексні сполуки, що знижує їх доступність для рослин. Для багатьох радіонуклідів залежність їх поведінки від кислотності ґрунтів складна - для деяких з них характерні два і більш піки максимумів рухливості. Кислотність спричиняє і непрямий вплив на сорбцію ґрунтами радіонуклідів, змінюючи ємність катіонного обміну.

Карбонатність ґрунту. Вплив карбонатності ґрунтів на доступність радіонуклідів рослинам пов'язана зі зміною кислотності, співвідношення різних фракцій органічних речовин і складу обмінних катіонів, зокрема вмісту обмінного Са. Збільшення карбонатності ґрунтів знижує нагромадження ⁹⁰Sr у сільськогосподарські культури у 1,1-3 рази, а для ¹³⁷Cs у цих же умовах надходження в рослини збільшується в 1,3-4 рази (табл. 3.1). У карбонатних ґрунтах відбувається необмінна фіксація ⁹⁰Sr. У карбонатному чорноземі в порівнянні з вилуженим у 1,5-3 рази нижче вміст водорозчинного ⁹⁰Sr і на 4-6 % вище кількості необмінного ⁹⁰Sr. Збільшення вмісту карбонатів у ґрунті змінюється співвідношення між гумусовими кислотами - зменшується вміст фульвокислот. Більш висока рухливість ¹³⁷Cs у карбонатних ґрунтах може бути пов'язана зі збільшенням кількості водорозчинних органічних сполук, що обумовлюють десорбцію цього радіонукліда [12].

Вологість ґрунту. Відомості про ролі ґрунтової вологи в міграції радіонуклідів у системі ґрунт - рослини досить суперечливі. Відзначено як збільшення переходу радіонуклідів у рослини зі зростанням вмісту вологи в ґрунті, так і відсутність впливу вологості. При різних режимах зволоження може зростати загальний винос радіонуклідів за рахунок збільшення біомаси рослин [11]. Неоднозначність наявних даних про роль вологості пов'язана з тим, що різні радіонукліди поглинаються рослинами з ґрунту в залежності від режиму її зволоження по-різному. Крім того, вплив вологості ґрунтів на рухливість радіонуклідів залежить від властивостей ґрунтів і біологічних особливостей рослин.

Таблиця 3.1

Коефіцієнти накопления ⁹⁰ Sr и ¹³⁷ Cs в рослинах в залежності від ступеня карбонатності чорноземів (Алексахин Р.М.)

Розподіл радіонуклідів у профілі ґрунту. Розподіл радіонуклідів у межах кореневого шару ґрунту впливає на їх надходження в рослини. У перший період після потрапляння радіонуклідів на грунтово-рослинний покрив з повітря вони локалізуються у верхній частині ґрунту. Багато радіонуклідів характеризуються слабкою рухливістю і протягом тривалого періоду часу затримуються в шарі ґрунту 0-5 см. Найбільше інтенсивно переходять у рослини радіонукліди при зосередженні їх у луговій дернині. Так, у перший рік після внесення ⁹⁰Sr на дернину вміст його в рослинах буде в 2- 8 разів вищий, ніж на 3-й рік.

Рівномірне розміщення радіонуклідів в орному шарі при переорюванні знижує перехід їх у рослини [17].

Найбільш високі рівні забруднення стронцієм спостерігаються на дерново-підзолистих ґрунтах, менші - на сірих лісних ґрунтах і сіроземах і найнижчі - на чорноземах. Аналогічна залежність установлена і для цезію.

Велика різноманітність ґрунтів у нашій країні визначає значну різницю в поведінці РН у ґрунтах і накопиченні їх у рослинах. Тому концентрація РН у рослинах на різних ґрунтах в різних ґрунтово-кліматичних зонах країни при одному й тому ж рівні забруднення може різнитися в 10 разів.

Існує прямо пропорційна залежність між щільністю забруднення місцевості і накопиченням РН у рослинній продукції.