В прикладной радиоэкологии многие частные задачи в значительной степени были ранее решены в модельных экспериментах, на примере глобальных выпадений и при работах на радиоактивном следе Чернобыльской аварии. В рамках изучения роли лесных экосистем при вторичном распределении радионуклидов было показано, что леса являются выраженными аккумуляторами радиоактивных (как и всех прочих техногенных) выпадений.
Аккумулирующий эффект лесных насаждений зависит от видового состава и проективного покрытия фитоценозов, климатических условий года и периода вегетации. В наибольшей степени радионуклиды поглощаются кронами хвойных деревьев, а также при нейтральных метеорологических условиях и в весенне-летний период максимального развития поверхности ассимилирующих органов у лиственных пород. В среднем коэффициент задерживания радиоактивных выпадений древесным ярусом принимают равным степени сомкнутости крон. Исключение составляют лиственные леса в межвегетационный период, когда деревья лишены ассимилирующих органов. Задерживающая способность древесного яруса в этом случае оказывается примерно в 3 раза меньше.
Еще одной особенностью как в первичном, так и вторичном распределении радионуклидов является так называемый «опушечный эффект». Он был отмечен в большей части зоны радиоактивного загрязнения при аварии на ЧАЭС и проявлялся в повышенном отложении радионуклидов в кронах деревьев, растущих на лесных опушках с наветренной стороны по отношению к источнику радиоактивного выброса.
В ходе работ по изучению радиоактивного загрязнения лесных фитоценозов Пензенской области 2006-2007 гг. были заложены как модельные эксперименты, так и полевые исследования. В настоящее время подтверждена одна из теорий радиоэкологии: на лесные массивы выпадает больше активности, чем на прилегающие безлесные участки. Показано, что лесные массивы ФГУ «Ахунский лесхоз» имеют плотность загрязнения по 137Cs на 27 % выше безлесных участков, а в ГУ «Лунинскый лесхоз» - на 31 %. Это связано в первую очередь с большей плотностью загрязнения последнего - > 3,45 Ки/км2 на выбранном полигоне (против 1,17 Ки/км2 в Ахунах), а, как следствие, и большей аппаратной точностью исследований.
Окончательное решение данного вопроса требует более широкомасштабных обследований лесных и прилегающих к ним безлесных территорий с сопоставлением картографических материалов по плотности загрязнения территории и растительного покрова. Вместе с тем, несмотря на дискуссионность рассматриваемого вопроса, уже сейчас с достоверностью можно констатировать, что леса по сравнению с другими наземными экосистемами являются выраженными биогеохимическими барьерами на пути миграционных потоков радионуклидов и элементов техногенных выпадений
в целом.
Другой, по праву, ключевой в лесной радиоэкологии является проблема установления пространственно-временных закономерностей миграции и перераспределения радионуклидов по компонентам экосистем. Весь прошедший послечернобыльский период исследований показал чрезвычайную сложность вопросов, относящихся к анализу закономерностей миграции радионуклидов и факторов, ее обусловливающих. Среди достижений в этом направлении следует отметить установление особенностей поведения 90Sr, в частности, его повышенную миграционную способность и коэффициенты перехода (КП) практически во все компоненты лесных экосистем, за исключением репродуктивных органов и грибов, а также установление особенностей его сезонной и многолетней динамик по сравнению с таковой 137Cs. Эти закономерности были подтверждены в ходе радиоэкологических исследований в Пензенской области. Более того, были установлены более точные скорости перехода из слоя 0-5 см в слой 5-15 см 0,24 %/год для 137Cs.
Также было показано, что динамика различных радионуклидов неадекватна как в компонентах растительного яруса, так и во временном ряду. В сезонной динамике 137Cs в ассимилирующих органах древесных пород отмечается однонаправленное снижение его концентрации от весны к осени. В то же время в древесине минимум концентрации 137Cs приурочен к началу интенсивного весеннего сокодвижения. Еще более сложна и неоднозначна сезонная динамика содержания радионуклидов в компонентах травяно-кустарничкового яруса, характер которой меняется в зависимости от видовой принадлежности растений и условий их произрастания. Было также установлено, что в целом сезонные колебания содержания радионуклидов коррелируют с накопительной способностью отдельных компонентов БГЦ и достигают уровней межвидовых вариаций этого показателя. Нужно подчеркнуть, что большинство отмеченных закономерностей в современной интерпретации были сформулированы в постчернобыльский период, но до настоящего времени в рамках рассматриваемых проблем остались нераскрытыми причины данных явлений. Вместе с тем решение поставленных задач чрезвычайно важно не только с теоретической точки зрения в плане познания особенностей течения физиологических процессов, используя передвижение радионуклидов как радиоактивную метку в негативных условиях, но и в прикладном аспекте -
для оценки изменения интенсивности потоков радионуклидов по трофическим цепям в годовых циклах.
Изучение особенностей содержания радионуклидов в различных компонентах биоты позволило ранжировать их по накопительной способности, выделить виды и структуры концентраторы (биоиндикаторы) и дискриминаторы, а также дать оценку относительного вклада этих компонентов в суммарное загрязнения экосистемы. Это имеет чрезвычайно важное значение при расчетах дозовых нагрузок при миграции радионуклидов по трофическим цепям. Проведенные исследования показали, что грибы являются абсолютными аккумуляторами 137Cs в лесном БГЦ. Кратность различий по этому показателю между грибным комплексом и другими компонентами БГЦ составляет 2,21, а по сравнению с древесиной - 3,0 математических порядка.
Получено, что у 137Cs максимальная аккумуляция (≈ 53 % его суммарных запасов исследуемого полигона) наблюдается в грибах, а у 90Sr - в древесном ярусе (≈ 17 %), значительно меньше в травяно-кустарничковом ярусе и моховом покрове и практически незначимо (0,15-0,1 % и менее) в грибном комплексе.
По итогам радиоэкологических исследований было показано, что внутривидовые различия в накоплении радионуклидов значительно меньше, чем вариации этого показателя между различными компонентами БГЦ. Минимальное внутривидовое варьирование (в частности по 137Cs) отмечается у древесных пород, максимальное - у грибов. Причиной, по всей видимости, является то, что накопление радионуклидов в отдельных видах растений и грибов определяется не только их физиологическими особенностями, но и условиями произрастания, сопряженностью корневых систем с зонами максимального загрязнения, то есть характером распределения радионуклидов в почвенном профиле.
Библиографическая ссылка
Титкин Г.И. МОНИТОРИНГ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ В 2007-2010 ГГ. // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – С. 124-125;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=21496 (дата обращения: 19.04.2024).