Накопление Cs-137 растительностью лесного ценоза ГЛХУ «Хойникский лесхоз»

Через 24 года после аварии, когда процессы самоочищения в растительном ярусе лесных экосистем замедлились, источником корневого загрязнения для растений и грибов стала почва. Интенсивность поступления радионуклидов определяется целым комплексом факторов: особенностями пространственного распределения изотопов в корнеобитаемой толще, физико-химическими формами их нахождения в почве и соответственно биологической доступностью для растений, способностью вида к усвоению тех или иных элементов и форм их соединений. В связи с этим накопление радиоактивных веществ в напочвенном покрове различно и определяется, кроме всего прочего, еще и биомассой его компонентов. Наибольшая концентрация цезия-137 отмечается в грибах, мхах, лишайниках, затем в травянистой и кустарничковой растительности и наименьшая - в древесных породах. Однако из-за больших различий в биомассе этих компонентов их роль в распределении загрязнения в экосистеме различна.

Исследования показали, что сразу после аварии на всей территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению, распределение радионуклидов по структурным органам древесных пород было примерно одинаковым. Однако уже через год самый высокий уровень загрязнения отмечен в наружных слоях коры, особенно пород с трещиноватой и шероховатой поверхностью коры - дуба, ольхи, липы. В последующие годы распределение радионуклидов в органах древесных пород менялось. Так, на всей территории содержание стронция-90 в органах, которые первоначально практически не были загрязнены, возрастает за счет корневого потребления. Содержание же цезия-137 со временем менялось по-разному в зависимости от почвенно-экологических условий и форм радиоактивных выпадений. На автоморфных почвах, особенно черноземах, определяющая роль в загрязнении древостоев сохраняется за структурными частями, подвергшимися внешнему загрязнению (наружными слоями коры). На гидpомоpфных и полугидpомоpфных почвах, а также 50-километровой зоне ЧАЭС, где отмечается растянутое во времени поступление доступных для растений радионуклидов из выпавших труднорастворимых частиц топливной компоненты, в общем загрязнении возрастает долевой вклад структур, загрязнение которых, как правило, определяется корневым поступлением (внутренних слоев коры, древесины и др.). При этом содержание радионуклидов в тканях, максимально загрязненных в первый послеаварийный период, заметно снижается.

В публикуемых материалах отмечается, что мхи накапливают радионуклиды почти в 10 раз больше, чем травянистые виды растений, и в два-три раза больше лишайников. Содержание цезия-137 у плауновых находится на уровне папоротников, а наименьшее накопление радионуклидов в напочвенном растительном покрове характерно для высших цветковых растений. Таким образом, мохово-лишайниковый покров - один из основных биогеохимических барьеров на пути вертикальной и горизонтальной миграции радионуклидов в лесных экосистемах [36].

Особую радиоэкологическую роль играют грибы. С одной стороны, они - накопители некоторых радионуклидов, с другой - пища для животных и человека. На всех этапах радиоактивного загрязнения лесов при прочих равных условиях в грибах накапливалось цезия-137 в 100-1000 раз больше, чем в других компонентах лесного ценоза. В первые годы «рекордсменами» среди них были гриб польский (Xerocomus badius), свинушка тонкая (Paxillus involutus) и горькушка (Lactarius rufus). Их сразу после аварии стали использовать в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения. Однако спустя 15 лет после выпадений из выделенных ранее видов-накопителей только польский гриб в полной мере сохранил свои биоиндикаторные свойства. В настоящее время в число таких индикаторов может быть включен желчный гриб (Tylopilus felleus), однако до сих пор нет достоверных сведений об особенностях аккумуляции радионуклида на начальных этапах после выброса.

В то же время на протяжении всего поставарийного периода в значительно меньшей степени загрязнены опенок (Armillariella mellea), лисичка настоящая (Cantharellus cibarius) и рядовка серая (ТVricholoma portentosum). Это связано с тем, что они развиваются на относительно чистых субстратах - живой или мертвой древесине (опенок) или листовом растительном опаде (лисичка, рядовка).

Имеются сведения, что со временем накопление радионуклидов грибами снижается. Однако это снижение достаточно плавное: за прошедший после аварии период оно уменьшилось в 1,5-6 раз в зависимости от видовой принадлежности и типа биогеоценоза.

На почвах разных типов коэффициент перехода радионуклидов в растения и грибы может варьировать от сотых долей (на автоморфных почвах) до сотен единиц (на гидроморфных торфяных). Это свидетельствует о том, что на автоморфных при достаточно высокой плотности загрязнения можно получать чистую продукцию, в то время как на гидроморфных, в особенности торфяных почвах, при несравнимо меньшей плотности загрязнения (около 1 Ки/км2) накопление радионуклидов в продукции превысит предельно допустимый уровень. С почвенными условиями в значительной степени связана также динамика корневого поступления радионуклидов. В целом в условиях автоморфных ландшафтов интенсивная необменная сорбция радионуклидов приводит к резкому снижению их поступления в растения с течением времени (и наиболее резко в первые годы после выпадений). Напротив, на гидроморфных торфяных почвах отмечается рост поступления радионуклидов в растения.

С инфильтрационной влагой мигрируют сотые-десятые доли процента радионуклидов в год от суммарного количества в отдельных слоях лесных почв. При этом за пределы профиля выход радионуклидов с гравитационной влагой составляет не более сотых долей процента в год. Таким образом, очевидно, что почвы регулируют потоки радионуклидов не только в системе почва- растение, но и в системе почва - грунтовые воды.

Вместе с тем барьерные свойства почв по отношению к различным изотопам неодинаковы. Наиболее интенсивно сорбируется цезий, причем в почвах практически всех типов, за исключением торфянистых. Стронций-90 и рутений-106 задерживаются в почве в значительно меньшей степени, а в хвойных лесах слабо. Это характерно для плутония, и так как у некоторых его изотопов период полураспада составляет десятки-сотни тысяч лет, вероятность значимого загрязнения данными элементами грунтовых вод может представлять особую экологическую опасность.

В лесных ландшафтах практически не выражена горизонтальная миграция радионуклидов с поверхностным и внутрипочвенным стоком. Межландшафтное перераспределение радионуклидов по истечении почти 15 лет после чернобыльского выброса не превышает 15%, что находится на уровне ошибки определения. Тем не менее о наличии процесса перераспределения радионуклидов между ландшафтами свидетельствует постоянное уменьшение плотности загрязнения элювиальных и соответствующее возрастание плотностей загрязнения аккумулятивных ландшафтов. В экологическом плане отсутствие значимого межландшафтного перераспределения радионуклидов указывает на локализацию выпадений в пределах территории первичного загрязнения. Это позволяет утверждать, что расширения зоны первичного загрязнения и образование зон вторичного загрязнения в лесных ландшафтах не происходит.

1.4 Ведение лесного хозяйства в зоне радиоактивного загрязнения и пути снижения цезия-137 в продукции леса

Крупномасштабное загрязнение лесов поставило перед учеными и работниками леса ряд первоочередных задач: установить масштабы загрязнения лесов республики; определить уровни накопления радионуклидов в лесной продукции и организовать мониторинг за дальнейшим его изменением; оценить роль загрязненных лесов в дополнительном облучении работников леса; разработать рекомендации по ведению лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения; организовать систему радиационного контроля на всех видах работ в лесном фонде; разработать контрмеры по снижению негативных последствии радиоактивного загрязнения лесов.

Обследование лесов с отбором почвенных проб на определение плотности загрязнения цезием-137 проводились в соответствии с Законом Республики Беларусь "О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС". Все загрязненные леса разделены на четыре зоны с учетом ограничений на проведение тех или иных мероприятий:

зона - 1-5 Ки/км2 (70,5% от общей площади загрязненных лесов) с подразделением на подзоны - IA (1-2 Ки/км2 - 39,5%) и 1Б (2-5 Ки/км2 - 31,0%); зона - 5-15 Ки/км2 (18,9%); зона 15-40 Ки/км2 (8,9%); зона - свыше 40 Ки/км2 (1,7%).

Основными    факторами,  ограничивающими  ведение   лесного хозяйс-тва в условиях радиоактивного загрязнения, являются: отрицательное  воздействие  повышенного  (над  естественным   и техногенным) радиации-онного фона на организм человека; возможность   получения  пригодных  для  использования   лесных ресурсов (соответствующих    допустимым    уров-ням содержания радионуклидов); оснащенность  предприятия необходимой техникой, обеспечивающей заготовку   продукции  соответствующих  сорти-ментов  и   позволяющей снизить до установленного уровня дозовые нагру-зки на человека; экономическая  и  лесоводственная  целесообразность  проведения лесохозяйственных мероприятий и работ.

Для ранжирования лесхозов по загрязнению радионуклидами введен коэффициент тяжести радиоактивного загрязнения  (Кт), представляющий собой комплексный показатель, учитывающий загрязнение всей площади лесхоза, среднюю плотность загрязнения территорий лесхоза и загрязнения отдельных структурных подразделений. По тяжести радиоактивного загрязнения территории условно выделено 6 групп лесхозов: коэффициент тяжести более 500 (5 лесхозов), 250 – 500 (6 лесхозов), 100 – 250 (6 лесхозов), 25 – 100 (6 лесхозов), 1 – 25 (10 лесхозов), менее (17 лесхозов).

Следует  учитывать,  что чем выше уровень плотности загрязнения почв, тем больше себестоимость продукции лесного хозяйства.

Все   работы,  проводимые  на  территориях  радиоактивного загрязнения,  должны  осуществляться  с  обязательным   радиационным контролем  в соответствии со схемой радиационного контроля в лесах и на объектах лесного хозяйства. Во  всех  зонах  загрязнения проектируются и осуществляются противопожарное  устройство  лесов,  строительство  водоемов, охрана лесов от пожаров, вредителей, болезней и лесонарушений.

Заготовка  семян  в  лесу  в зонах с плотностью загрязнения почв  цезием-137  15  Ки/кв.км  и  более  не проводится, что связано с высоким уровнем их загрязнения и  повышенным  радиационным  риском для работающих. Создание  постоянных  лесосеменных  участков и лесосеменных плантаций в   зонах  с  плотностью  загрязнения  почв  цезием-137  5 Ки/кв.км  и  более  не   проводится   ввиду   нецелесообразности   с экономической точки зрения.

Выращивание  сеянцев  в  питомниках  в  зонах  III и IV (15 Ки/кв.км и  более) не допускается,  так как это связано с повышенным радиационным риском для работающих и нецелесообразно с экономической точки зрения. Содействие  естественному возобновлению в зоне с плотностью загрязнения почв  цезием-137 40 Ки/кв.км и более не проводится,  так как при этом происходит нарушение почвы,  что увеличивает внутреннее облучение работников.

Создание  лесных  культур  в зонах с плотностью загрязнения почв цезием-137   до   15   Ки/кв.км   проводится   по   действующим наставлениям  и  инструкциям,  а  в  зонах  с   большей   плотностью загрязнения - по специальным регламентам или проектам. Рубки  главного пользования проводятся в зонах с плотностью загрязнения почв   цезием-137 до   15   Ки/кв.км  по  традиционным технологиям с учетом требований  правил,  а  в  зоне  III (15-40  Ки/кв.км)  разрешаются  только в соответствии со специальным регламентом.  В зоне c плотностью  загрязнения  почв  цезием-137 40 Ки/кв.км и более рубки главного пользования не проводятся [4].

Прочие  рубки  проводятся  во  всех  зонах   радиоактивного загрязнения. В  зонах  с  плотностью радиоактивного загрязнения почв цезием-137 до 15 Ки/кв.км прочие рубки  проводятся  по  традиционным технологиям с учетом требований настоящих Правил, а в зонах III и IV (15 Ки/кв.км и более) - в соответствии со специальным регламентом. Промежуточное  пользование  лесом  в  зонах  с  плотностью загрязнения  почв  цезием-137  15  Ки/кв.км  и более не производится в связи   с   повышенным   радиационным   риском  для  работающих  и нецелесообразностью с экономической точки зрения. Санитарные  рубки  в  зонах  с  плотностью загрязнения почв цезием-137 до 15  Ки/кв.км  проводятся  по  действующим  правилам  и инструкциям,  а  в  зонах  с  большей  плотностью  загрязнения  - по специальным регламентам.

Сбор  грибов,  ягод,  заготовка лекарственного сырья, выпас молочного  скота  и заготовка сена для него производятся в лесах при плотности загрязнения  почв  цезием-137  до 2 Ки/кв.км.  На участках леса с  большей  плотностью  загрязнения  указанные  виды  побочного пользования,   как   правило,  не  проводятся  из-за  несоответствия получаемой продукции допустимым уровням содержания радионуклидов.

Дифференцированным  должен  быть  подход к сбору грибов и ягод: сбор  ягод  и  слабо накапливающих радионуклиды грибов разрешается в подзоне IА  (до  2  Ки/кв.км).  Сбор  грибов,  сильно  накапливающих радио-нуклиды, в загрязненных лесах не рекомендуется. Рекреационное    пользование    лесом    ввиду       слабой контролируемости  этого  процесса  ограничивается  подзоной IА (до 2 Ки/кв.км).

     Места  безопасного  отдыха,  сбора  грибов  и  ягод оборудуются специальными указателями, знаками, схемами.

Выпас рабочего и откормочного скота, а также заготовка сена для  него  не  допускаются  в  лесах  при плотности загрязнения почв цезием-137, превышающей 5 Ки/кв.км,  вследствие  загрязнения  лесных трав выше допустимых уровней. Получение  меда  и  другой  продукции пчеловодства, а также березового  сока,  соответствующих допустимым уровням радиоактивного загрязнения,  ограничивается  зонами  с  плотностью загрязнения почв цезием-137 до 15 Ки/кв.км.