Investigation and evaluation of 137Cs and 90Sr migration from soil to conifer trees

Abstract

In this dissertation is analysed the transfer of artificial radionuclides (137Cs and 90Sr) from soil to tree. The main goal of this work – to estimate specific activi-ties of 137Cs and 90Sr in selected trees, investigate the peculiarities of these ra-dionuclides distribution in trees, suggest the methodology for estimation of the transfer of radionuclides from soil to tree in tree wood by chemical analog in soil under the tree crown, and to do the forecast of transfer of radionuclides in sys-tem “soil–tree” by the most relevant models. The main tasks solved in this dissertation are following: to do the radiomet-ric, radiochemical and biological affections researches of selected pines, evalu-ate the specific activity and concentration in collected samples of investigated radionuclides and their chemical analogs, apperciate the transfer of 137Cs and 90Sr from soil to tree and analyse peculiarities of this process by soil radioactive pollution and plants growing peculiarities; to modelling the spread of 137Cs and 90Sr distribution in system “soil–plant”, the accumulation of these radionuclides in tree and internal doses. This dissertation consists of introduction, five chapters, the main conclusion and recommendation, bibliography and list of author publications. In the introduction it is discussed the investigated problem, actualities of work, object of research, scientific novelty and practical significant of this dis-sertation, protective hypotheses. Additionally it is introduced the publications and presentations of author on the basis of this dissertation and structure of this paper. In the first chapter it is presented the review of scientific literature on trans-fer of artificial radionuclides 137Cs and 90Sr in system “soil–tree” and their influ-enced factors. In the second chapter you will be able to find the methodology for investiga-tion and simulation of artificial radionuclides 137Cs and 90Sr and their chemical analogs 40K and Ca. Results of 137Cs and 90Sr and their chemical analogs (40K and Ca) investiga-tion and their analysis are represented in the third chapter. Simulation results of the spread of 137Cs and 90Sr distribution in system soil–plant and results of internal doses estimation are shown in the fourth chapter. In the fifth chapter it is presented the methodology to assess the transfer of 137Cs from soil to wood by specific activity of chemical analog 40K of 137Cs in soil under tree crown. By this methodology is prepared application for patent. 15 scientific articles are printed and 10 presentations are read in conferences in Lithuania and other countries on basis of this dissertation.

Disertacijoje nagrinėjama dirbtinės kilmės radionuklidų (137Cs ir 90Sr) per-naša iš dirvožemio į medį. Pagrindinis šio darbo uždavinys – nustatyti 137Cs ir 90Sr savituosius aktyvumus tyrimui parinktuose medžiuose bei įvertinti šių ra-dionuklidų pasiskirstymo juose ypatumus, pasiūlyti metodiką radionuklido per-našos iš dirvožemio į medį vertinimui pagal radionuklido cheminį analogą dir-vožemyje po medžio laja, atlikti radionuklido pernašos iš dirvožemio į medį prognozę, parinkus tinkamiausius modelius. Šiame darbe sprendžiami tokie pagrindiniai uždaviniai: atlikti medžių sandų radiometrinius, radiocheminius ir pušų biologinio pažeistumo tyrimus; įvertinti tiriamųjų radionuklidų ir jų stabiliųjų cheminių analogų savituosius aktyvumus bandiniuose; įvertinti 137Cs ir 90Sr pernašos iš dirvožemio į medžius ir pasiskirs-tymo juose ypatumus, atsižvelgiant į dirvožemio radioaktyviąją užtaršą ir augalo vystymosi ypatumus; modeliuoti 137Cs ir 90Sr migracijos sistemoje „dirvožemis–medis“ sklaidą, įvertinti radionuklidų sukauptą augale kiekį, modeliuoti augalo patiriamą vidinę apšvitą. Disertaciją sudaro įvadas, penki skyriai, bendrosios išvados, rekomendaci-jos, naudotos literatūros ir autorės publikacijų sąrašai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, apra-šomas tyrimų objektas, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Pristatomos disertacijos tema autorės paskelbtos publikacijos, pranešimai, disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas mokslinės literatūros apžvalgai, kurioje analizuoja-ma dirbtinės kilmės radionuklidų (137Cs ir 90Sr) pernaša sistemoje „dirvožemis–medis“ ir ją lemiantys veiksniai. Antrajame skyriuje pateiktos dirbtinės kilmės radionuklidų (137Cs ir 90Sr) ir jų cheminių analogų (40K ir Ca) tyrimo, modeliavimo metodikos. Trečiajame skyriuje pateikti 137Cs ir 90Sr ir jų cheminių analogų (40K ir Ca) tyrimo rezultatai, atlikta rezultatų analizė. Ketvirtajame skyriuje pateikiami radionuklidų sklaidos sistemoje „dirvože-mis–medis“ modeliavimo rezultatai, įvertinant galimą vidinę medžio apšvitą. Penktajame skyriuje pateikiama sukurta metodika, skirta įvertinti 137Cs per-našą iš dirvožemio į medį, pagal cheminio analogo savitąjį aktyvumą dirvože-myje. Pagal ją pateikta patentinė paraiška. Disertacijos tema yra atspausdinta 15 mokslinių straipsnių, perskaityta 10 pranešimų konferencijose Lietuvoje ir kitose šalyse.