Ядролық зарядтарды сынау кезінде, атомдық электростанциялардағы апаттар кезінде радиоактивті изотоптар жоғары биіктікке көтеріліп, содан соң баяу Жердің бетіне түседі. Түсу жылдамдығын жер қыртысындағы изотоптардың  мөлшерімен бағалауға болмайды, себебі ядролық қаруды сынау барысында радиоактивті изотоптардың мөлшері ұлғайды.

 Радиоактивті изотоптардың ауадан түсудің индикаторлары мүктер мен қыналар бола алады. Мүктер мен қыналардың қоректену ерекшелігі — олардың қоректік заттарды атмосферадан ылғалмен бірге алатыны. Сол кезде топырақ аса үлкен рөл атқармайды. Сондықтан топырақтан құнарлы заттарды алатын өсімдіктерге қарағанда мүктер мен қыналар атмосфераның ластану индикаторлары бола алады. Сонымен қатар топырақтың сіңіру қабілеті тым жоғары және радиоактивті ¹³⁷Cs изотопын аз береді.

Мүктер радиоактивті ¹³⁷Cs — дің белсенді жинақтаушысы болып саналады. Оның мүктердегі құрамы өздері өсіп тұрған жердің бетімен салыстырғанда өте жоғары болады. Бұл пікір негізінен ЧАЭС — тегі апаттан соң лас аймақта өткізілген өлшеулерден қалыптасты. Бұл өлшеулер мүктердің, қыналар мен саңырауқұлақтардың радиоактивті ¹³⁷Cs — ді басқа өсімдіктерге қарағанда жақсы жинақтайтынын көрсетті. Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ Жалпы және Теоретикалық Физика кафедрасында бірнеше жыл барысында жүргізілген  өлшеулер саңырауқұлақтардың  ¹³⁷Cs — ді басқа өсімдіктердей сіңіретінін көрсетті. Алайда оларға калийдің жоғары мөлшері тән. Цезий калийдің химиялық сәйкестігі ретінде айтарлықтай мөлшерде жиналады. Дегенмен цезийдің құрамы калийге қарағанда үлкен емес, оны олардың химиялық белсенділігінің түрлігімен түсіндіруге болады. Алайда бір топ саңырауқұлақтарда¹³⁷Cs құрамы ұлғаяды. Ол өзге де ауыр металдарға да тән. Бір топ зерттеушілер саңырауқұлақтарды мониторий үшін қолдануды ұсынады, дегенмен ¹³⁷Cs құрамы көптеген ерекшеліктер мен жағдайларға байланысты: топырақтың ылғалдығы мен қышқылдығы, температура, топырақтың радиоактивті ¹³⁷Cs – мен ластану деңгейі және т. б. Сондықтан саңырауқұлақтар үшін алынған нәтижелер оларды жинау орны мен уақытына тәуелді.

Мүктер мен қыналардағы радиоактивті заттарды жинау жағдайы басқаша. Мүктер мен қыналардың қоректенуі атмосферада химиялық элементтер мен ылғалдығымен жүзеге асады. Сондықтан олардағы ауыр металдардың құрамы атмосферадағы құрамына пропорционал.

Жобаның мақсаты атмосфераның ¹³⁷Cs – мен ластануды бақылау үшін мүктер мен қыналардың мүмкіндіктерін зерттеу. Оған қоса мүктер мен қыналар баяу өсетіндіктен ұзақ мерзімдегі ластанудың интегралды ықпалын анықтауға мүмкіндік береді.

Ауадан қоректенетін қыналар ¹³⁷Cs үшін өзгеше жинақтаушы сүзгі болып табылады. Алайда радиоактивті цезийдің жинақталуын өлшеуде қынаның жиналуға тиесілі өмір сүру мерзімі белгісіз болады. Ондай жағдайда мониторий үшін   радиоактивті ⁴⁰К – ді қолдануға болады. ¹³⁷Cs — дің ⁴⁰К — ге қыналардағы белсенділігі атмосферадағы (шаңдағы) жағдайды қайталайды да, цезийдің жинақталу белсенділігінің мерзімінен тәуелсіз.  ¹³⁷Cs, ⁴⁰К – дің қыналардағы белсенділікті өлшеу арқылы атмосферадағы жағдайды біле аламыз.

¹³⁷Cs — дің ⁴⁰К — ге үлесті радиоактивтілігін γ – шағылулардың спектрлері арқылы өлшедік. Өлшеулерді қазіргі таңда кең қолданыстағы «Прогресс» жүйесінің сцинтилляциялық гамма – спектрометрінде жасадық.

Маринелли сауытын ұнтақпен тығыз толтыру үшін үлгілер өлшеу алдында кептіріліп, ұнтақталды. Әдетте,  сауытқа 150г кем емес құрғақ ұнтақ кіреді. Алайда кез келген уақытта ондай мөлшерде жинауға мүмкіндік болмайды. Кейбір жағдайда Маринелли сауыты толмаған, ал ол ≈35% — ға дейінгі белсенділікті анықтау қателіктерін туғыздыра алады. Осындай мөлшерде өлшеудің статистикалық қателер болады.

Зерттеу жұмысын біз 2007 жылдың желтоқсанынан Л. Н. Гумилев атындағы Салааралық ғылыми – зерттеу кешенінің базасында өткіздік. Үлгі ретінде топырақта және қараған, қайың, көк терек субстракттарында өсетін «Птилиум» мүгінің тұқымын, «Іскен пармелия» қынасын алдық.

Мүк (Ptilium crista castrensis)

¹³⁷Cs/⁴⁰К = 0,35±0,07

Калий — цезийдің химиялық аналогі. Сондықтан осы элементтер арасында корриляцияны күтуге болады. Ол калий мен цезий белсенділігінің арақатынасынан  ластанудың деңгейін анықтауға мүмкіндік береді. Торий мен радийді өлшеу тек қана тексеру сипатында болды. Алынған нәтижелердің топырақ жайлы белгілі мәліметтермен сәйкестігінен осы жағдайда өсімдік қалдықтары емес (орман төсемі) топырақ жайлы сөз қозғалып отырғандығын көруге болады.

«Іскен пармелия» қынасы.

¹³⁷Cs өсу ортасына байланысты құрамы:

А) Қайыңда, көк теректе, қарағанда өсетін қыналар.

¹³⁷Cs мен ⁴⁰К белсенділігі арасындағы қатынас үшеуінде ұқсас, тек қайыңда біршама жоғарырақ.

Өлшеу нәтижелерінің бұрмалануын екі фактормен түсіндіруге болады: 1) қыналар жиналған ағаш діңдерінің қоспаларымен және 2) қыналарға атмосферадан түсетін шаңдағы калий мен цезийдің құрамы.

¹³⁷Cs мен ⁴⁰К ағаш діндеріндегі құрамы:

Сонымен, ең қолайлы ағаш – қайың болып шықты. Өйткені ⁴⁰К белсенділігі қыналарға қарағанда 4 есе аз және ағаш дінінен жақсы тазармау үлкен зиян әкелмейді. Қараған мен көк теректе бұл қатынас 2 есе жоғары болады.

Шаңның әсерін анықтау қиындау. Шаң атмосфераға тыңайған, орманды қоршайтын жыртылған жерлердегі және орманды топырақтан түсуі мүмкін. Барлық жағдайларда ¹³⁷Cs мен ⁴⁰К ара қатынасы әр түрлі болады.

¹³⁷Cs мен ⁴⁰К топырақтардағы ара қатынасы (жоғарғы қабат2 см):

0,27 орташа ара қатынас қыналардағы ара қатынаспен жағымды сәйкестенеді. Алайда бұл жағдайда орташа мәндерді анықтау орынсыз, өйткені әр топырақтың үлесін бағалау мүмкін емес. Оған қоса шіріген жапырақтардың үлесін ескеру керек. Алайда оны ескеру мүмкін емес, өйткені ¹³⁷Cs мен ⁴⁰К құрамы мен ара қатынасы бұл жағдайда шіру дәрежесіне байланысты. [8; 34]

Сонымен, радиоактивті ¹³⁷Cs мен ⁴⁰К қыналардағы құрамы олардың ауа шаңындағы құрамымен шартталған, содан бұл изотоптармен ластанған ауаның көрсеткіштері бола алады. Осында қыналардың айтарлықтай баяу өсетінін ескеру керек. Сондықтан ластану көрсеткіштері үлкен уақыт аралығына орташаланады. Бұл ұзақ мерзімді өлшеуге қарағанда тиімдірек.

Атмосфераның радиоактивті шаңмен ластануын мониторингілеу үшін радиоактивті ¹³⁷Cs мен ⁴⁰К изотоптарының қыналар мен мүктердегі құрамын тұнғыш рет Ақмола облысында 2007 жылдың желтоқсанынан Л. Н. Гумилев атындағы Салааралық ғылыми – зерттеу кешенінің базасында жүргіздік.

¹³⁷Cs  — дің қыналардағы 28 – 36 Бк/кг белсенділігі ⁴⁰К – дің 145 – 248 Бк/кг салыстырмалы белсенділігінде, сәйкесінше ағаш дініндегі салыстырмалы белсенділігі 0,3 – 5 мен 4 – 118 Бк/кг. Бұл қыналарды атмосферадағы радиоактивті ластануды ұзақ уақытта мониторингілеу үшін қолайлы етеді.

¹³⁷Cs Parmelia physodes түріндегі қынада радиоактивтілік оның атмосферадағы үлесін тамаша үлестіреді.

Зерттеу үшін ең қолайлысы қайыңда өсетін қына, өйткені ағаштардың басқа түрлеріне қарағанда қайын дінінің радиоактивтілігі аз, сондықтан қатаң тазартуды керек етпейді.

¹³⁷Cs атмосферадағы радиоактивтілігінің белсенділігін бағалау үшін ¹³⁷Cs – дің қыналардағы қорын қолдануға болады.

 ¹³⁷Cs белсенділігінің абсолютті мәндерін емес, ¹³⁷Cs мен ⁴⁰К белсенділік қатынасын қолданған жөн.

Алынған нәтежелерді қоршаған ортаның радиоактивті ¹³⁷Cs – мен  ластануды мониторингілеу мақсатында қолдануға болады.