Сравнительное перемещение радионуклидов в системе почва—растение удобно оценивать с помощью коэффициентов накопления (отношение концентрации элемента в растении к содержанию этого элемента в почве). При расчете коэффициентов нами использовались данные о концентрации радионуклидов в верхнем (0—5 см) слое почвы и листьях, где находится значительное количество исследуемых радионуклидов.
Обнаружены существенные различия в содержании радиоактивных веществ, обусловленные неодинаковой избирательной поглотительной способностью древесных растений (табл. 1). Наиболее высокие коэффициенты накопления (КН) характерны для поступления цезия в березу (2,8—3,8). Коэффициенты накопления для дуба и осины достаточно близки (1,39—1,56 и 1,42—1,44 соответственно). Мало различаются по этому показателю и ольха с сосной. Наиболее высокий уровень потребления стронция у дуба: коэффициент накопления равен 0,79. Близки к нему осина и ольха. Минимальная аккумуляция этого элемента отмечена у сосны (КН = 0,45). Береза по этому показателю занимает промежуточное положение (КН = 0,50). Потребление других радиоактивных элементов (церия, плутония, рутения, празеодима) также неодинаково.
Таблица 1 Коэффициенты накопления радионуклидов из почвы различными из древесными породами
| Объектисследования | Элемент | ||||||
| 90Sr | Pu | 144Се | 144Pr | 106Ru | 134Cs | 137Cs | |
| Береза Осина Дуб Ольха Сосна | 0,50 0,60 0,79 0,60 0,45 | 0,30 0,09 0,18 0,22 0,19 | 1,44 1,66 1,37 1,12 0,73 | 2,792,72 0,29 0,73 | 1,520,83 0,53 0,88 | 2,85 1,42 1,39 0,53 0,48 | 3,82 1,44 1,56 0,71 0,74 |
Таблица 2. Содержание элементов питания в различных древесных растениях, %
| Объектисследования | Элемент | ||
| Са | К | ||
| Береза Осина Дуб ОльхаСосна | 1,430,681,160.710,33 | 0,361,421,110,390,53 | |
Проведено сравнение поступления в исследуемые древесные растения изотопов стронция и цезия и их аналогов — калия и кальция, так как известно, что поведение стронция-90 в системе почва—растение сходно с миграцией кальция — его основного неизотопного носителя, а цезия-134 и -137 — с калием. Установленные кафедрой почвоведения МГУ закономерности в содержании калия и кальция в листьях исследуемых нами древесных пород в основном справедливы и для радиоактивных изотопов стронция-90 и цезия-134 и -137 (табл. 2). Больше всего калия, кальция и радионуклидов стронция и цезия поглощают и накапливают лиственные древесные растения. Различия в поступлении и содержании радиоактивных изотопов цезия и стронция, обусловленные биологическими особенностями древесных пород, сходны с усвоением растениями их химических аналогов — кальция и калия. Сопоставление данных табл. 3.3 и 3.4 показывает, что береза, осина и дуб накапливают в своих фотосинтезирующих органах радиоактивный изотоп цезия (как неизотопный калий) в количествах, превышающих их содержание в почве. Накопление радиоактивного стронция из почв идет слабее, чем накопление кальция, но видовая специфичность в основном сохраняется. [5]
Дубравы по степени загрязнения они сильно отличаются друг от друга. Так, экспозиционная доза излучения па уровне почвы в 1986 г. была 13 — 710 мкР/ч, загрязненность почвы — 185,2 и 112,4. Экспозиционная доза излучения в 1987 г. снизилась в 5—7 раз, активность почвы — в 8—14 раз. В последующие годы отмечено дальнейшее снижение обоих показателей. В 1993 г. экспозиционная доза излучения снизилась до 46—ПО мкР/'ч, активность почвы—до 1.7— 7,2 Ки/км2.
В напочвенном покрове дубрав широко распространены орляк обыкновенный, плауны, мхи и представители следующих семейств: лютиковых, розоцветных, гречишных, гераниевых, зонтичных, брусничных, первоцветных, норичниковых, сложноцветных, мареновых, ситниковых, лилейных, злаковых. Для исследования были взяты орляк обыкновенный, плаун булавовидный, герань кроваво-красная, буквица лекарственная, ожика волосистая, ландыш майский, купена лекарственная, вейник наземный, овсяница овечья.
Растения живого напочвенного покрова, произрастающие в дубравах, обладали в 1987 г. несколько меньшей общей γ -активностью, чем в 1986 г., но разница у растений-эдификаторов и ястребинки зонтичной составила 50%, у остальных различия достигали 10—100 раз. По данным 1987 г., КНР снизились почти у всех видов. Максимальные значения зафиксированы в мае у марьянника дубравного, минимальные — у ландыша майского, буквицы лекарственной, купены лекарственной. К 1990 г. общая активность травянистой и полукустарничковой растительности была равна (Ки/кг): у орляка 3-10-7, мха Шребера — 8,5 -10-7, черники — 1,4-10-7, марьянника лугового — 9,8-10 8, майника двулистного—1,8-10 6, овсяницы овечьей — 5,5-10. В 1988 г. у растений живого напочвенного покрова колебались в следующих пределах: у орляка обыкновенного от 0,74 до 1,24, у марьянника дубравного от 0,24 до 2,71, у герани кроваво-красной от 0,02 до 0,82, у буквицы лекарственной от 1,30 до 6,21, у ожики волосистой от 0,02 до 2,12, у ландыша майского от 0,02 до 0,52, у купены лекарственной от 0,02 до 1,12, у овсяницы овечьей от 0,02 до 0,71, у горичника горного от 0,02 до 0,59, у вейника наземного от 0,02 до 0,71.
Анализ полученных данных показывает, что наблюдается снижение удельной гамма-активности у всех видов растений живого напочвенного покрова. Необходимо отметить, что при загрязнении почв дубрав до 50 Ки/км2 растения семейства лилейных обладают большей активностью по сравнению с остальными. Увеличение плотности загрязнения в 2—10 раз приводит к адекватному увеличению активности вейника наземного. Общая -γ -активность растительности живого напочвенного покрова к 1990 г. если и снизилась, то очень незначительно.
Данные γ - спектрометрического анализа показывают, что в 1987 г. в слое почвы 0—5 см присутствовали следующие элементы: 144Се — 3,0-10-8 Ки/кг; I06Ru — 3,0-10-8; 134Cs — 1,4- 10-8;
137Cs 4,3. 10-8; 90Sr — 6,6-10-8 (средние данные).
При проведении сравнительного анализа по накоплению изотопов цезия и стронция-90 в разные (1988 и 1992) годы исследований можно отметить снижение содержания изотопов цезия в растениях в 1,5—10 раз в зависимости от вида. Содержание стронция-90 увеличилось у орляка обыкновенного от 250 до 6850 Бк/кг (ПП 38), ландыша майского — от 322 до 2540 (ПП 9), черники —от 740 до 7700 Бк/кг (ПП 13).
Коэффициенты накопления цезия-137 растениями живого напочвенного покрова дубрав орляковых были следующими: овсяница овечья — свыше 20, рамишия однобокая, вероника лекарственная, вейник наземный — 6, купена лекарственная, брусника — 5, черника, ландыш майский, орляк — 2, герань кроваво-красная— 1; стронция-90: овсяница овечья — 7, вейник наземный— 5, вероника лекарственная — 3, черника, купена лекарственная— 1, орляк — 7, купена лекарственная, герань кроваво-красная — 5, ландыш майский — 3. [11]
Таблица 3. Содержание изотопов в растениях живого напочвенного покрова в орляковых дубравах, Ки/кг
| Растение | Радионуклид | ||
| 137Cs | 134Cs | 40К | |
| Орляк | 2,3-10-6 | 2,5-10-7 | – |
| Вейник наземный | 6,8-10-7 | 6,9-10-8 | 6.7-10-8 |
| Майник двулистный | 1,5-10-6 | 1,7-10-7 | 8,4-10-8 |
| Ландыш майский | 1,8-10-6 | 1,4-10-7 | — |
| Плаун годичный | 1,6-10-6 | 1,5-10-7 | — |
| Буквица лекарственная | 1,7-10-7 | 6,7-10-8 | — |
| Орляк | 5,6-10-7 | 3,8-10-8 | __ |
| Овсяница овечья | 2,0-10-7 | 2,2-10-8 | 9,7-10-8 |
| Вейник наземный | 3,1-10-7 | 2,7-10-8 | — |
По общей гамма-активности коэффициенты накопления в растительности распределены следующим образом: мхи>гречишные, лилейные,сложноцветные> гераниевые> норичниковые> лютиковые> розоцветные > злаковые > ситниковые > папоротники > плауны> брусничные, мареновые > грушанковые > первоцветные, зонтичные.
В связи с выведением из сельскохозяйственного производства значительных площадей естественных лугов и пастбищ, подвергшихся загрязнению радиоактивными выбросами в результате аварии на ЧАЭС, все большую актуальность приобретает проблема получения экологически чистой продукции в зонах с относительно невысоким (1—5 Ки/км2) уровнем радионуклидов в почве.
Создание сенокосов на загрязненных территориях сопряжено с разработкой системы агротехнических мероприятий, которые позволили бы, с одной стороны, поддерживать оптимальный уровень продуктивности травостоев и качества кормов, с другой — способствовали эффективному снижению аккумуляции радионуклидов в надземной массе кормовых культур. Поэтому начиная уже с 1986 г. нами в условиях дерново-подзолистых супесчаных почв Мозырского района Гомельской области исследовалось влияние структуры агроценоза, минеральных удобрений и обработки почвы на миграцию основных дозообразующих радионуклидов в системе почва—растение. Радиологические исследования выполнялись на оказавшихся в зоне радиоактивного загрязнения опытах, которые были заложены в 1985 г. с целью изучения агротехнических и агрофитоценотических приемов повышения устойчивости и продуктивности агроценозов многолетних кормовых трав.