Радиоэкологические особенности миграции Cs-137 в растительность лесных экосистем Могилевской области Беларуси, пострадавших от катастрофы на Чернобыльской АЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Радиоэкологические особенности миграции Cs-137 в растительность лесных экосистем Могилевской области Беларуси, пострадавших от катастрофы на Чернобыльской АЭС

Чернобыльская катастрофа, произошедшая 26 апреля 1986 г., по настоящее время оказывает негативное воздействие на пострадавшие от выпадения радиоактивных осадков территории Беларуси. К примеру, в Могилевской области в результате аварии на Чернобыльской АЭС 1313,2 тыс. га земель было загрязнено ¹³⁷Cs с плотностью от 37 кБк/м² и более, из них на лесные экосистемы приходится 437,2 тыс. га.

В лесных биогеоценозах распределение радионуклидов во многом связано со строением древостоя, ярусностью и видовым составом нижних ярусов растительности, а последующее вторичное перераспределение - с процессами подстилкообразования, водной и биогенной миграцией в почве [1].

До настоящего времени значительный интерес представляет изучение влияния типов эдафотопа и формаций лесов на иммобилизацию ¹³⁷Cs в почве и переход его в растительность нижнего яруса в связи с ее активной эксплуатацией населением путем сбора лекарственного сырья, грибов, ягод и другой лесной продукции [2-7].

Исследования проводились в 2008-2014 гг. Объектом исследований являлась растительность нижнего яруса естественных лесных биогеоценозов Чериковского района Могилевской области, расположенных на загрязненных радионуклидами территориях. Чериковский район Могилевской области - один из наиболее радиоактивно загрязненных районов Беларуси, где остро стоит проблема радиоактивного загрязнения продукции леса.

Для выполнения исследований использованы следующие методы: метод стационарных участков (пробных площадей), лабораторных анализов, а также сравнительно-аналитический метод.

Сделан подбор репрезентативных сообществ, расположенных на территориях с плотностью загрязнения земель ¹³⁷Cs - 74-185 кБк/м² (в среднем 85,1 кБк/м²) и 370-555 кБк/м² (в среднем 392,2 кБк/м²), где заложены стационарные участки. На указанных участках проведен отбор сопряженных проб растительности (травянистой и кустарничковой) и почвы для определения удельной активности ¹³⁷Cs.

В качестве средства измерений удельной активности ¹³⁷Cs использовались гамма-бета спектрометры МКС-АТ1315 (производства НПУП «Атомтех», Республика Беларусь). Измерение удельной активности проводилось в соответствии с методикой выполнения измерений МВИ. МН 1181-2007 [8].

Тип эдафотопа определялся по П.С. Погребняку, формации леса структурировались по И.Д. Юркевичу.

Для установления размеров перехода ¹³⁷Cs в лесную продукцию использовались коэффициенты перехода (Кп) и коэффициенты накопления (Кн).

Кп ¹³⁷Сs в системе почва-растение рассчитывается по формуле [9]:

Удельная активность ¹³⁷Сs в растении, Бк/кг

К_п = ----------------------------------------------------------------- (1)

Плотность загрязнения почвы ¹³⁷Сs, Ки/км²

Расчет коэффициентов накопления производился по формуле [9]:

Удельная активность растительного образца, Бк/кг

Кн = --------------------------------------------------------------------- (2)

Удельная активность почвы, Бк/кг

Определение содержания доступных и недоступных растениям форм ¹³⁷Cs, выделенных из почвы, проводились согласно методу последовательной экстракции Ф.И. Павлоцкой [10].

Статистическую обработку полученных результатов проводили методом дисперсионного анализа с использованием стандартного программного обеспечения [11].

В процессе исследований использовались нормативные материалы, результаты ранее проведенных научных исследований [12-20].

Были проведены радиоэкологические обследования нескольких типов естественных лесных биогеоценозов Чериковского района Могилевской области для подбора наиболее репрезентативных сообществ с наибольшей дифференциацией по накоплению радионуклидов в высшей растительности нижнего яруса.

В таблицах 1 и 2 представлены результаты проведенных измерений (в среднем за 2008-2014 гг.) в сопряженных пробах почвы и травянистой растительности, а также почвы и кустарничковой растительности, с учетом типов условий местообитания (эдафотопов).

Полученные результаты свидетельствуют о значительном варьировании уровня радиоактивного загрязнения почвы и растительности в изучаемых сообществах.

радиоактивный эдафотоп радиоцезий лесной

Таблица 1. Содержание ¹³⁷Cs в сопряженных пробах почвы и травянистой растительности

Таблица 2. Содержание ¹³⁷Cs в сопряженных пробах почвы и кустарничковой растительности

радиоактивный эдафотоп радиоцезий лесной

Наблюдается тенденция более сильного накопления ¹³⁷Cs в растительных образцах, произраставших на более влажных почвах (В₃ - влажные почвы, В₄ - сырые почвы). В травянистой растительности на свежих (В₂) почвах при плотности радиоактивного загрязнения 74-185 кБк/м², наблюдалось большее, по сравнению с кустарничковой растительностью, накопление ¹³⁷Cs.

Как видно из таблиц 1 и 2, значительное загрязнение ¹³⁷Cs травянистой и кустарничковой лесной растительности наблюдается даже при относительно низких плотностях радиоактивного загрязнения.

Результаты расчетов коэффициентов накопления ¹³⁷Cs, сделанных на основании проведенных измерений удельной активности в сопряженных пробах почвы и травянистой растительности, а также почвы и кустарничковой растительности, соответственно, представлены в таблице 3.

Таблица 3. Коэффициенты накопления ¹³⁷Cs в лесной растительности

Анализируя ранги формаций леса по переходу ¹³⁷Cs из почвы в растительность нижнего яруса, оцениваемые по средним по формации значениям коэффициентов накопления в растительности, следует отметить, что у ельников наблюдались минимальные средние по формации значения коэффициентов накопления, при этом отмечалось сильное их варьирование в зависимости от эдафотопа.

У остальных изученных формаций наблюдалась смена рангов на различных плотностях радиоактивного загрязнения. В частности, березняки сменили ранг с первого по уровню значений коэффициентов накопления ¹³⁷Cs на фоне 74-185 кБк/м² на второй на фоне 370-555 кБк/м², сосняки - с третьего на первый, осинники - со второго на третий, соответственно.

Влияние типа эдафотопа на значения коэффициентов накопления ¹³⁷Cs неоднозначно и зависит от формы растительности. Увеличение степени увлажнения от свежих (В₂) до сырых (В₄) почв незначительно повышает переход ¹³⁷Cs в травянистую растительность, вне зависимости от плотности радиоактивного загрязнения и сильно увеличивает переход в кустарничковую. При этом на более высоком уровне радиоактивного загрязнения переход ¹³⁷Cs в кустарничковую растительность повышается в зависимости от гидротопа в 1,6-2,1 раза.

Кроме того, следует отметить, что максимальные значения коэффициентов накопления ¹³⁷Cs наблюдаются у кустарничковой растительности на сырых почвах на фоне 370-555 кБк/м² в березняках, осинниках и сосняках, несколько ниже - в ельниках.

В травянистой растительности на свежих (В₂) по типу гидротопа почвах при плотности радиоактивного загрязнения 74-185 кБк/м² наблюдался больший, по сравнению с кустарничковой растительностью, переход ¹³⁷Cs в растения.

Резюмируя, следует отметить, что полученные данные демонстрируют значительное варьирование загрязнения ¹³⁷Cs травянистой и кустарничковой лесной растительности. Наименьшее значение коэффициентов накопления ¹³⁷Cs в растительности нижнего яруса в среднем по фонам радиоактивного загрязнения отмечено в еловых лесах.

При плотности радиоактивного загрязнения 370-555 кБк/м² переход ¹³⁷Cs в кустарничковую растительность повышается, в зависимости от гидротопа, в 1,6-2,1 раза по сравнению с плотностью загрязнения 74-185 кБк/м². В то же время при анализе перехода радиоцезия в травянистую растительность, можно наблюдать, что повышение увлажнения почвы не приводит к значительному повышению перехода радионуклида в растения.

Таким образом, следует отметить неоднозначное влияние эдафических условий на переход ¹³⁷Cs в лесную растительность нижнего яруса. Считаем, что необходимо продолжить изучение представленной проблемы.

В условиях полевых исследований было установлено значительное загрязнение ¹³⁷Cs травянистой и кустарничковой лесной растительности даже при относительно низких плотностях радиоактивного загрязнения.

Наблюдалась значительная пестрота загрязнения ¹³⁷Cs почвы и растительности стационарных участков.

Анализируя ранги формаций леса по переходу ¹³⁷Cs из почвы в растительность нижнего яруса, оцениваемые по средним по формации значениям коэффициентов накопления в растительности, следует отметить, что у ельников наблюдались минимальные средние по формации значения коэффициентов накопления, при этом отмечалось сильное их варьирование в зависимости от эдафотопа.

Влияние типа эдафотопа на значения коэффициентов накопления ¹³⁷Cs неоднозначно и зависит от формы растительности.

Список использованных источников

радиоактивный эдафотоп радиоцезий лесной

1. Агеева Т.Н., Чегерова Т.И., Щур А.В., Шапшеева Т.П. Роль радиоэкологических и социальных факторов в формировании доз внутреннего облучения сельских жителей территории радиоактивного загрязнения // Экологический вестник. - 2010, №2 (12). - С. 40?49.

2. Агеева Т.Н., Чегерова Т.И., Щур А.В., Липницкий Л.В., Шапшеева Т.П. Результаты комплексного радиационно-гигиенического обследования реперных населенных пунктов Могилевской области // Экологический вестник. - 2011, №2 (16). - С. 33-40.

3. Валько В.П., Щур А.В. Особенности биотехнологического земледелия. - Минск: БГАТУ. - 2011. - 196 с.

4. Виноградов Д.В., Захарова О.А. Экологическое использование сельскохозяйственных культур почвозащитного севооборота в зоне техногенного загрязнения // Международный технико-экономический журнал. - 2009, №5. - С. 71-73.

5. Виноградов Д.В. Пути повышения ресурсосбережения в интенсивном производстве ярового рапса // Международный технико-экономический журнал. - 2009, №2. - С. 62-64.

6. Виноградов Д.В., Вавилова Н.В., Дуктова Н.А., Ванюшин П.Н. Практикум по растениеводству // - Рязань, РГАТУ. - 2014. - 320 с.

7. МВИ. МН 1181-2007 «Методика выполнения измерений объемной и удельной активности ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и ⁴⁰K на гамма-бета-спектрометре типа МКС-АТ1315, объемной и удельной активности гамма-излучающих радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁴⁰K на гамма-спектрометре типа EL 1309 (МКГ-1309) в пищевых продуктах питания, питьевой воде, почве, сельскохозяйственном сырье и кормах, продукции лесного хозяйства, других объектах окружающей среды».

8. Анненков Б.Н., Аверин В.С. Ведение сельского хозяйства в районах радиоактивного загрязнения (радионуклиды в продуктах питания) - Минск: Пропилеи. - 2003. - 84 с.

9. Павлоцкая Ф.И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах. - М.: Атомиздат. - 1974. - 215 с.

10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (c основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. - М.: Агропромиздат. - 1985. - 351 с.

11. Щур А.В., Валько О.В., Агеева Т.Н., Валько В.П. Изучение влияния биологически активных препаратов на доступность цезия-137 растениям лесных экосистем Чериковского района Могилевской области // Экологический вестник. - 2009, №3/4 (9/10). - С. 16-24.

12. Курчевский С.М., Виноградов Д.В. Роль агромелиоративных приемов в улучшении основных агрофизических свойств супесчаной дерново-подзолистой почвы // Агропанорама, №6. - Республика Беларусь, Минск. - 2013. - С. 10-12.

13. Курчевский С.М., Виноградов Д.В. Изменение основных свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы под действием органо-минеральных удобрений и бактериального препарата «Байкал ЭМ-1» // Вестник УО БГСХА. - 2013, №4. - С. 113-117.

14. Ушаков Р.Н., Виноградов Д.В., Головина Н.А. Физико-химический блок плодородия агросерой почвы // Агрохимический вестник. - 2013, №5. - С. 12-13.

15. Ушаков Р.Н., Виноградов Д.В., Гусев В.И., Зубец А.Н. Физико-химическая модель плодородия серой лесной почвы как информационной основы ее устойчивости к неблагоприятным воздействиям // Почвы Азербайджана: генезис, география, мелиорация, рациональное использование и экология: матер. междун. науч. конф. - Баку-Габала: НАН Азербайджана. - 2012. - С. 1013-1018.

16. Кузнецов Н.П., Виноградов Д.В., Фадькин Г.Н., Сальников С.В. Лесные и лесопарковые экосистемы Рязанской области. - Рязань. - 2014. - 287 с.

17. Курчевский С.М., Виноградов Д.В., Щур А.В. Влияние различных доз минерального грунта на агрохимические показатели и продуктивность торфяных почв. Вестник РГАТУ. - 2015, №1. - С. 27-32.

18. Щур А.В., Виноградов Д.В., Валько В.П. Некоторые направления фиторемедиации техногенно поврежденных территорий в Республике Беларусь // Вестник РГАТУ. - 2015, №2. - С. 14-21.

19. Щур А.В., Виноградов Д.В., Валько А.П. Целлюлозолитическая активность почв при различных уровнях агротехнического воздействия. Вестник КрасГАУ. - 2015, №7. - С. 38-45.

20. Щур А.В., Валько В.П. Особенности перехода радионуклидов в хозяйственно-ценную растительность // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии (Теоретический и научно-практический журнал). - ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА». - Курск, №2. - 2014. - С. 37-42.

Размещено на Allbest.ru