Рослинність України та вплив на неї антропогенної радіонуклідної аномалії (стр. 4 из 9)

Масовий відбір ґрунту, рослинності, зроблений улітку 1986 р. по всій території України, і наступний їхній гамма-спектрометричний аналіз дозволив виділити ряд кількісних і якісних особливостей у характері забруднення різних районів, відповідно до яких територія України може бути умовно розділена на три зони: ближня зона радіусом 10 - 20 км від ЧАЕС; проміжна зона — від 20 до 150 км; далека зона — понад 100 - 150 км від ЧАЕС [11, 57]. Конфігурація цих зон характеризується різним ступенем витягнутості по напрямках. За рівнем сумарної активності основних продуктів розподілу (цезію, церію, цирконію, барію) у ґрунті вони різняться в такий спосіб: n-10^-7 –n-10^-8Ки/кг — дальня зона; n-10^-9 — n-10^-10Ки/кг — проміжна зона; n-10^-7— n-10^-5 та більше Ки/кг —ближня зона. Наряду с кількісними відмінностями за рівнем сумарної активності радіоактивне забруднення ґрунту й фітомаси в цих зонах має ряд особливостей як за складом, так і за характером поглинання радіонуклідів структурними компонентами фітоценозу, які мають принципове значення з погляду формування дозових навантажень на рослинні співтовариства, за рахунок включення їх у продукти харчування, у тому числі кормові й зернові культури, що приводять до зараження молока, м'яса й хлібопродуктів.

Результати дослідження нагромадження радіонуклідів у рослинах, що характеризуються морфологічними особливостями видової приналежності й виростають на реперних ділянках з різними рівнями радіоактивного забруднення, показали [14, 46-48], що існують міжвидові й навіть внутрішньовидові розходження в нагромадженні радіонуклідів у різних частинах рослин. Амплітуда коливань значень рівнів активності суміші гамма-випромінювачів для різних культур перебувала в межах 2 - 5-кратних розходжень, а для люпину (Lupinus luteus L.) досягала навіть 20-кратної величини. Динаміка нагромадження радіонуклідів багаторічними кормовими травами (люцерна (Medicago sativa L.), люпин) характеризувалася різким спадом питомої активності в 1987 р. у порівнянні з 1986 р. і менш значним у наступний період. Більше високим ступенем нагромадження радіонуклідів характеризується коренева система в порівнянні з надземною частиною рослини в цілому як у лугових, так і в злакових культур (розходження від 1,3 до 7-кратних). Серед органів надземної частини рослин найбільшою концентрацією радіонуклідів відрізнялися листки й найменші репродуктивні органи (суцвіття). Таким чином, нагромадження радіонуклідів рослинами визначається не тільки їхньою кількістю в ґрунті конкретного регіону, але й анатомо-морфологічними й фізіологічними особливостями рослинного організму, типом кореневої системи, ступенем її розвитку й глибиною проникнення в ґрунт.

Лісова рослинність має велику поглинальну ємність стосовно радіонуклідів, що пов'язане з наявністю значно й сильно розчленованих поверхонь (листя, хвоя, дрібні гілки). Так, надземна частина сосново-березового лісу (типові ділянки Полісся) затримала більше 40 % різних випадань (⁹⁰Sr,¹³⁷Cs,¹⁴⁴Рє), сосновий приріст – 90 %, густі соснові насадження — майже 100 %. Більша поглинальна здатність хвойних порід зв'язана й з тим, що поверхня багаторічної неопадаючої хвої цілий рік концентрує радіонукліди.

Лісові насадження 30-кілометрової зони навколо ЧАЕС представлені головним чином молодняками й середньодорослими рослинами (57,3 і 33,3%). Середній вік насаджень 35 років. Найпоширеніші лісостворюючі породи — сосна звичайна (Pinus sylvestris), дуб (Quercus robur), береза (Betula pendula), осика (Populus tremula), вільха (Ainobetula rubra).

Аналіз отриманих в 1986 р. даних по вертикальному розподілі радіонуклідів на хвойних древостоях дозволив виявити наступні закономірності: деревами 20 - 25-літнього віку, що виростають на території, що прилягає до ЧАЕС, крупнодисперсні аерозолі (частки більше 50 мкм.) практично не затримувалися й осідали безпосередньо під пологом лісу, з них 30 % — у лісовій підстилці. У надземній фітомасі деревного ярусу затримувалося близько 20 % радіонуклідів. Значно забруднена поверхня кори, особливо тієї частини, що звернена до джерела викиду. Ефективність захоплення аерозолів надземними органами рослин залежала як від фізико-хімічних параметрів аерозолів, що випадають, так і від устрою листової поверхні й морфологічної будови цих рослин. [4, 58-61]

У рослин чутливість до іонізуючих випромінювань змінюється за час життя. Як і у всіх тварин, у них є "критичні" органи й тканини, що найбільше гостро реагують на опромінення. Найбільш чутливий до радіоактивних забруднень деревостій, особливо хвойні ліси (сосна, ялина, кедр, модрина). Хвойні дерева в 5-10 разів дошкульніше листяних порід. Трав'янисті рослини й більшість чагарників стійкіше деревних рослин. Нижчі рослини (мохи, водорості, лишайники) ще стійкіше до опромінення. Однак мохи відрізняються найбільшою концентруючою здатністю. Коефіцієнт нагромадження в них стронцію й цезію в 5-10 разів вищий, ніж у трав'яних рослин. У деревному ярусі найбільшим забрудненням відрізняються кора дерев і асимілюючі органи (листя, хвоя), потім ідуть гілки, спочатку дрібні, потім великі. Найбільше забруднюється деревина берези, менше — дуба, вільхи.

Радіоактивні аерозолі розміром менш 50 мкм. селективно адсорбувались (захоплювалися) волосками, що містять смолисті речовини, розташованими на поверхні листка рослин. Понад 30 % загальної кількості продуктів розподілу, утримуваного рослинністю, пов'язане з аерозолями розміром менш 4 мкм. Дані про рівні забруднення фітомаси багаторічних рослин і динаміку її зниження свідчать про переважаючий внесок некореневого механізму забруднення до 1988 р. і про постійне збільшення внеску кореневого надходження з 1988 р. по теперішній час.

У перший рік після аварії в надземній фітомасі хвойних лісів утримувалося 18,5 % ¹³⁷Cs і 6,7 % ⁹⁰Sr. Причому, у підстилці перебувало 64,5 і 83,2 % відповідно, а в ґрунті 17,0 і 10,1 % загальної кількості.

Отримані дані свідчать, що до 1990 — 1992 р. у верхній шар ґрунту з підстилки мігрувало близько 25 % радіонуклідів. У трав'янистому покриві під пологим хвойного ліси за 5 років вміст ⁹⁰Sr зменшився більш ніж в 2 рази, a ¹³⁷Cs — в 7,5 рази. У загальній формі співвідношення активності, виражене у відсотках від сухої маси, виглядає так:

хвоя (листя) > дрібні гілки > більші гілки > стовбури.

В 1992 р. збільшилося кореневе надходження ¹³⁷Cs у різні органи й тканини. Причому інтенсивність надходження залежить від ступеня забруднення ґрунту полігонів. Найбільш інтенсивне надходження відзначене в рослин, що виростають на полігонах с.Новошепеличи (150 Ки/км²) і с.Буряковка (70 Ки/км²).

На мал. 1, 2 представлені результати радіоавтографії галузей хвойних і листяних порід різного віку, відібраних на фіксованих полігонах. Якщо в 1986 - 1987 р. реєструвалося тільки поверхневе забруднення фітомаси, то автографи 1992 р. свідчать про значне включення радіонуклідів безпосередньо в тканину хвої й листя.

Отримані в 1992 р. дані про рівні забруднення фітомаси, про топографію розподілу радіонуклідів по органах рослин свідчать про значне підвищення внеску кореневого надходження у фітомасу. Ця закономірність особливо проявляється в рослин, що виростають на території з рівнем забруднення більше 100 Ки/км². Ці дані свідчать про необхідність строгої диференціації території зони при розробці заходів щодо догляду за лісовими насадженнями.

Мал.1. Радіоавтограф гілки осики 3-річного віку, що виростає на полігоні з рівнем забруднення понад 200 Ки/км^2.

Результати спостережень в 1986 - 1992 р. над характером вертикальної міграції радіонуклідів по ґрунтових обріях різних ґрунтів на фіксованих полігонах в 30-кілометровій зоні ЧАЕС, показали, що незалежно від типу ґрунтів і характеру приґрунтового покриву, основні їхні кількості фіксовані у верхньому 1-5-сантиметровому шарі ґрунту. Однак в останні роки відзначається тенденція до збільшення швидкості вертикальної міграції, проявляється залежність розподілу радіонуклідів від генетичних особливостей ґрунтів, характеру ґрунтового покриву, ступеня зволоженості.

Так, у результаті вертикальної міграції до кінця вегетаційного періоду 1992 р. радіонукліди в доступних для вимірів концентраціях мігрували в прошарок 15-20 см. мінеральної частини ґрунтів. Найбільша швидкість міграції радіонуклідів по в сторону зменшення в торф'яних, луго-болотних, лугових ґрунтах. Низькою рухливістю ¹³⁷Cs характеризується в дернових слабокопідзолистих глинясто-піщаних ґрунтах.

На зайнятих лісами територіях близько 85 % радіонуклідів продовжує залишатися в підстилці. Таким чином, основна кількість радіонуклідів зосереджена в прошарку ґрунту 0 - 5 см. Тут за весь період спостережень запас ³⁷Cs знизився на 12 % , у тому числі за останні 2 роки на 8 %, а в нижніх прошарках —збільшився: у прошарку 5 - 10 см. на 1,5 %, у прошарку 10 - 15 см.— на 0,5 %. Міграція ¹³⁷Cs пo профілю ґрунту відбувається приблизно на 1 см. у рік.

Розраховані значення коефіцієнтів квазидиффузії ¹³⁷Cs лежать у межах 1,6-10^-9 см²/с для дернових слабопідзолистих глинисто-піщаних ґрунтів і 3,5·10^-9 см²/с для торф'яних малопотужних. [7, 16]

Відсутність або наявність лісової підстилки на ґрунті в сосновому або березовому лісі істотно відбивається на міграції ¹³⁷Cs і з листового березового або хвойного соснового опаду в поверхневий прошарок ґрунту. Період напіввитрат ¹³⁷Cs зі свіжого опаду, поміщеного на ґрунт із підстилкою — 5 діб а на ґрунті без підстилки — 45 діб.