Ядерные отходы — серьёзный загрязнитель окружающей среды. Уран или радиоактивные изотопы цезия и стронция (цезий-137, стронций-90), находясь в почве, попадают в ткани растений, а оттуда в организмы человека или животных, вызывая разные болезни, включая онкологические.
После Чернобыльской катастрофы учёные всего мира исследовали растения, которые могут очищать грунты и сточные воды, чтобы выяснить, как удалить радионуклиды, выброшенные в почву. Методы очистки почвы, воздуха и сточных вод при помощи растений называются фиторемедиацией.
В 1986 году биолог Илья Раскин и его исследовательская группа из Ратгерского университета обнаружили, что гидропонное выращивание подсолнуха вида Helianthus annuus (Подсолнечник однолетний) быстро накапливает тяжелые металлы и радионуклиды. Они провели эксперименты с подсолнухом и водой, загрязнённой ураном, и выяснили, что через 24 часа концентрация урана в воде снизилась до 94%.
Это связано с тем, что некоторые изотопы подменяют собой питательные вещества, которые подсолнух обычно поглощает из почвы. Цезий, например, имитирует калий, который необходим для фотосинтеза, в то время как стронций соответствует кальцию, помогающему растению развиваться. Кроме того, подсолнух быстро растёт, быстро накапливает радиоактивные вещества и переносит их от корней к побегу. Поэтому растения можно срезать или удалить вместе с корнем, а затем утилизировать как опасные отходы.
В 1994 году в чернобыльской зоне отчуждения начался проект под условным названием «Подсолнух». Специалисты американской компании Phytotech высадили семена подсолнечника на участке площадью 75 м2 всего лишь в километре от закрытой Чернобыльской АЭС. Поздние замеры показали, что в корнях подсолнухов скапливается цезий, а в ростках — стронций. В течение 10 дней из почвы на выделенном участке было удалено около 95% радионуклидов. Впоследствии подсолнухи были утилизированы.
В 2011 году, после аварии на АЭС в Фукусиме, монахи из расположенного недалеко монастыря Джоэндзи высаживали подсолнухи, горчицу и амарант, чтобы уменьшить количество радиоактивных отходов и подбодрить местных жителей. (Согласно исследованиям университета Пердью в США, индийская горчица также является гипераккумулятором тяжелых металлов и радионуклидов.
Однако результаты этой кампании противоречивы. С одной стороны, группа исследователей, собранная из бывших членов исследовательского центра RIKEN, сообщила, что на одном из полей уровень радиации цезия на килограмм почвы упала на 20% - с 2100 беккерелей до 1680 беккерелей – за 2 месяца. На другом поле уровень радиации уменьшился наполовину.
С другой стороны, министерство сельского, лесного хозяйства и рыболовства Японии объявило о том, что подсолнухи абсорбировали лишь 0,05% радиоактивного цезия в загрязненной почве. По словам министерства, трудоёмкий процесс соскабливания поверхностного слоя почвы куда более эффективен.
Согласно заявлению министерства, 95% цезия сконцентрировано в верхнем слое почвы, а корни подсолнуха растут более чем на 1 метр в глубину, что делает для них трудным абсорбацию находящегося близко к поверхности цезия.
Некоторые исследователи полагают, что в неэффективном использовании подсолнечника в качестве очистителя виноваты различия между авариями на Фукусиме и Чернобыле. Подсолнечники в Фукусиме сажали сразу после катастрофы, а в Чернобыле — через несколько лет, что, возможно, могло оказать влияние на скорость удаления радиоактивных веществ из почвы. Другой проблемой, вероятно, были генетические различия между генотипами подсолнечника, используемыми в Украине и Японии.
Хотя для очистки радиоактивных материалов, распространяющихся в воздухе, почве и воде после ядерной катастрофы, было разработано множество технологий, человечество всё ещё находится в поиске недорогих и действенных новых методов. Есть надежда, что подсолнечник, табак, полевая горчица и другие растения окажутся эффективными фиторемедиаторами и помогут удалить радиоактивные загрязнения из воды и почвы.
Смотрите новые видео на youtube.com/@PhysFromPobed
Приобретайте наши конструкторы на fizikits.ru