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

Подсочка  леса  в  зонах  с  плотностью  загрязнения   почв цезием-137 15 Ки/кв.км и более не проводится по причине повышенного пылеобразования при обработке коры. Заготовка хвойной лапки и веточного корма не допускается во всех  зонах  радиоактивного загрязнения из-за высокой загрязненности хвои, листвы и побегов радионуклидами. Заготовка живицы   проводится  в  зонах  с плотностью загрязнения почв цезием-137 до 15 Ки/кв.км.

Охрана  лесов  от  пожаров и защита от  вредителей  и болезней  осуществляется  во  всех  зонах радиоактивного загрязнения.

Охота  и  рыбная  ловля  регламентируются  действующими  на местах  нормативными  актами  и  разрешаются  в  зонах  с плотностью загрязнения почв цезием-137 до 15 Ки/кв.км. Заготовка  новогодних елок может производиться в I зоне (до 5 Ки/кв.км) с обязательным проведением радиационного контроля. Заготовка  лесной подстилки и мха запрещается во всех зонах радиоактивного  загрязнения,  т.к.  именно  в этом слое напочвенного покрова сосредоточены наибольшие запасы радионуклидов. [4].

Так через 80-90 лет после посадки леса до его рубки пройдет три периода полураспада цезия-137 и за это время плотность загрязнения почвы уменьшится в 8 раз, а мощность экспозиционной дозы не менее, чем на порядок и, следовательно, использование минеральных удобрений будет нецелесообразно.

Снижение удельной активности лесной продукции возможно при ее переработке. В результате проведенных исследований по изучению содержания цезия-137 в получаемых пиломатериалах после продольной распиловки круглых сортиментов установлено, что удельная активность необрезных и обрезных досок снижается в направлении от подгорбыльных к сердцевинным у всех исследованных пород. Однако степень снижения различная. Более интенсивно по отношению к исходному сырью уменьшается загрязненность березовых и дубовых необрезных досок: от 27-35% в подгорбыльных досках до 52-58% в сердцевинных; менее интенсивно - у сосны, ели, осины и ольхи - от 8-15% до 30-40% соответственно.

Удельная активность цезия-137 в обрезных досках ниже, чем у необрезных в 2,3-2,5 раза у березы и осины, в 2,0 раза у дуба и ели, в 1,3-1,6 раза у сосны и ольхи. По отношению к удельной активности древесины ствола с корой снижение загрязненности обрезных досок составляет от 20% у сосны, 45-50% у ольхи и ели, 60-70% у осины, дуба и березы в подгорбыль- ной доске до 52-58% у сосны и ольхи, 67% у ели и 75-80% у березы, осины и дуба в сердцевинной.

Обобщенные данные снижения удельной активности по всем доскам позволяют древесные породы разделить на следующие группы: по необрезным доскам: ольха и сосна - 20-25%, ель и осина - 25- 30%, береза и дуб - 45-50%; по обрезным доскам: сосна и ольха - 40-50%, ель - 60%, осина, дуб и береза-70-80%.

У четырехкантных брусьев снижение удельной активности находится в пределах изменения обрезных досок.

Одновременно повышается содержание цезия-137 в отходах лесопиления - горбыле: от 1,7-1,9 раза у сосны, дуба и березы до 2,0-2,5 раза у ольхи, ели и осины.

Имеются сообщения о принципиальной возможности получения экологически чистой продукции (целлюлозы, картона, бумаги) из радиационной древесной массы. Отработаны технологии снижения в десятки раз содержания цезием-137 в конечной продукции по отношению к исходной древесине [13].

В обозримой перспективе единственным путем снижения загрязненности лесных экосистем является их самоочищение в результате естественного радиоактивного распада радионуклидов. По мере прохождения этого процесса будет уменьшаться плотность загрязнения почв и накопление радионуклидов в лесной продукции, и, следовательно, переход лесов из зон с большей плотностью загрязнения в меньшую.

2 Экспериментальная часть

2.1 Характеристика лесхоза, цель, задачи,

методика исследований

 

Данные, для написания дипломной работы получены при прохождении производственной практики в Хойникском лесхозе в 2010г.

Предмет исследования – содержания цезия-137 в объектах лесного ценоза.

Объект исследования: почва, лесная подстилка с напочвенным покровом, кора, ветви, листья (хвоя), древесина, ягоды, грибы.

Хойницкий лесхоз Гомельского ПЛХО, который входит в состав Полесско-Приднепровского лесорастительного района и образует одноименный комплекс лесных массивов. Леса этого района относятся к подзоне грабовых дубрав широколиственно-сосновых лесов. Полесский государственный радиационно-экологический заповедник (ПГРЭЗ) входит в состав Южно-Полесского комплекса лесных массивов Полесско- Приднепровского лесорастительного района.

В соответствии с лесорастительным районированием территории республики леса лесхоза находятся в Полесско-Приднепровском лесорастительном районе подзоны широколиственно-сосновых лесов (грабовых дубрав) и являются частью Гомельско - Приднепровского комплекса лесных массивов.

Климат территории лесхоза имеет переходные черты между климатом лесной и лесостепной зон. Превышение испаряемости над выпадающими осадками, дефицит влажности воздуха являются барьером для распространения в условиях лесхоза древостоев ели. С другой стороны, климатические условия благоприятствуют успешному росту широкого ассортимента древесно-кустарниковых пород, характерных для геоботанической подзоны грабовых дубрав (сосна, дуб, клен, ясень, граб, липа). Об этом свидетельствуют высокая продуктивность и сложившийся на момент лесоустройства породный состав лесов лесхоза.

Отбор проб проводился, согласно методики организации и ведения радиационного мониторинга в лесах.

Пробы лесной подстилки отбирали на 5 учётных площадках в соответствии со схемой отбора проб. Пробы лесной подстилки отбирали с напочвенным покровом при помощи металлической рамки с внутренним размером 20х20 см. Рамку забивали в лесную подстилку до почвы. После этого производили отбор лесной подстилки с напочвенным покровом внутри рамки, не затрагивая верхний слой почвы и не допуская потерь пробы. Пробы с 5 площадок помещали в отдельные полиэтиленовые пакеты с приложением паспорта пробы.

Для определения запаса радионуклидов в почве отбор проб проводили с лесной подстилкой и живым напочвенным покровом по углам пункта постоянного наблюдения, согласно схеме стандартным пробоотборником на глубину 20 см. Пробы помещали в двойной пакет вместе с паспортом пробы.

Для определения процессов вертикальной миграции радионуклидов отбор проб почвы проводили в пределах пункта постоянного наблюдения в радиусе 2 м вокруг ограничительных столбов и пикетов в соответствии со схемой. Перед отбором проб почвы в 16  местах проводили по три измерения  мощности экспозиционной  дозы гамма–излучения на высоте 3–4 см и 1 м от поверхности почвы. После этого с места отбора проб удалялся живой напочвенный покров с лесной подстилкой. Пробы отбирали на глубину 20 см стандартным пробоотборником с внутренним диаметром 40 мм. Каждую отобранною пробу (укол) делили на части через 1 см (0–1 см, 1–2 см,…19–20 см). Идентичные части проб, отобранные в 16 точках, помещали в один пакет и укладывали во второй пакет. Паспорт пробы помещали между пакетами.

Пробы коры проводили от 5 модельных деревьев каждой породы при помощи высечки диаметром 5 см. Пробы коры отбирали вместе с лубом со стволов деревьев в местах, расположенных на высоте 1,3 м от поверхности земли. Пробы от одной породы помещали в пакеты с паспортом пробы.  После отбора проб коры на этом же месте производили отбор проб древесины. 

Пробы древесины  отбирали при помощи возрастного бурава. На пяти модельных деревьях от каждой породы высверливали образец (керн) до центра ствола. Керны каждой породы укладывали в пакеты с паспортом пробы. Для сохранения модельных деревьев места сверления закрывали деревянными пробками  на глубину сверления.

Отбор проб ветвей и листьев (хвои) основного яруса проводили секатором с боковой поверхности крон модельных деревьев. Диаметр ветвей был не более 0.8 см. С ветвей отдельно по породам удаляли листья (хвою). Ветви одной  породы измельчали и перемешивали на полиэтиленовой плёнке. Аналогично перемешивали листья и хвою. Из полученной массы  ветвей и листьев методом квартования отбирали представительную пробу объёмом не менее 300 мл. Пробы оформляли и помещали в двойной пакет вместе с паспортом пробы.

Отбор проб ветвей подроста и подлеска осуществляли секатором по видам растений с 5–10 деревьев (кустов), расположенных равномерно в пункте постоянного наблюдения. Для проб отбирали ветви диаметром не более  0,8 см. Ветви каждой пробы измельчали на полиэтиленовой плёнке. Из полученной массы методом квартования отбирали представительную пробу объёмом не менее 300 мл, помещали в пакеты вместе с паспортами проб.

Пробы растений живого напочвенного покрова отбирали по всему участку из 5–10 мест по основным видам растений, произрастающих в пункта постоянного наблюдения. Полученная таким образом объединённая проба являлась одновременно и представительной пробой объёмом не менее 300 мл. Пробу  оформляли и помещали в пакет  вместе с паспортом пробы. Отбор проб лесной подстилки, почвы, напочвенного покрова, коры, ветвей производили с мая по октябрь месяцы. Отбор проб грибов, ягод производили по биологическим видам в пункте постоянного наблюдения в нескольких местах, расположенных  по всему пункту постоянного наблюдения. Пробы перемешивали и в объёме 300 мл упаковывали в пакет  вместе с паспортом проб. Отбор проб грибов, ягод производили по мере их появления или созревания. После отбора и доставки их в лабораторию производили подготовку проб для радиометрических анализов.

При подготовке проб лесной подстилки и проб почвы проводили работу по их измельчению и сушке. Перемешивание провели на полиэтиленовой плёнке, для исключения потери частиц почвы и подстилки. Пробы лесной подстилки (отдельно по каждому пакету) высушивали до воздушно-сухого состояния, тщательно измельчались и перемешивали до получения однородной массы.

Для определения запаса радионуклидов и для изучения вертикальной миграции радионуклидов, пробы тщательно измельчали, высушивали до воздушно-сухого состояния и перемешивали до получения однородной массы.

Пробы коры и древесины высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали и перемешивали. Пробы побегов основного яруса, подроста и подлеска очищали от посторонних примесей, высушивали до воздушно-сухого состояния, дополнительно измельчали и перемешивали.

Пробы живого напочвенного покрова и растений тщательно перебирали, освобождали от корневищ, опада, частиц почвы, посторонних растений, высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали и перемешивали. Пробы грибов, ягод и плодов очищали от примесей, измельчали, анализировали в свежем виде или высушивали.

Результаты определения содержания радионуклидов в пробах  регистрировали в журнале. После проведения анализов пробы разбавляли водой и утилизировали в спецканализацию. Почвенные пробы вывозили на место их отбора.

Определение содержания цезия-137 в образцах почвы и объектах лесного ценоза проводили на гамма-бета- спектрометре МКС АТ-1315. В соответствии с методом выполнения измерений объемной и удельной активности гамма- бета- излучающих  радионуклидов цезия-137, калия-40 в воде, продуктах питания, сельскохозяйственном сырье и кормах, промышленном сырье, продукции лесного хозяйства, других объектах окружающей среды, удельной эффективной активности естественных радионуклидов в строительных материалах, а также удельной активности цезия-137, калия-40, радия-226, тория-232 в почве. МВИ. МН 1823-2002.

Коэффициент перехода цезия-137 из почвы в объекты лесного ценоза рассчитывали как отношение удельной активности растительных образцов (Бк/кг) к плотности радиационного загрязнения почв (Бк/кг: кБк/м2).

Уровень радиации измеряли прибором ДКС-АТ1123.

Пробы почвы и лесного ценоза отбирали в пункте постоянного наблюдения №98 Хойникский лесхоз, Хойникское лесничество, квартал 10, выдел 25, тип леса - березняк черничный.

Для определения динамики гамма- фона использовались данные за период с 2002-2009г.

Расчет массы пробы в 1 м2 подстилки с напочвенным  покровом и минеральной частью почвы проведен расчет по формуле:

 где:

М - масса пробы образца м2;

∑(Am) - сумма массы всех образцов;

n - количество образцов;

R - внутренний радиус пробоотборника.

 

2.2.1 Миграция радионуклидов по вертикальному

профилю почв в Хойникского  лесопромышленного хозяйства

 

Изучения распределение радионуклидов цезия-137 в почвенном профиле позволяет оценить миграционные способности радионуклида, оценить распределения его количества в корнеобитаемом слое и изменения экспозиционной дозы гамма-излучения в связи с их миграцией в глубь почвы.

   

Таблица 2.2.1 Миграция цезия-137 по вертикальному профилю почвы.

Глубина отбора почвы, см	Масса пробы образца с 1м2, кг	Масса пробы, кг	Удельная активность кБк/кг, М±m	поверхностное загрязнения почвы кБк/м2	доля от суммарного значения, %
1	2	3	4	5	6
Лесная подстилка с ЖНП	16,97	0,341	47,16±0,9	80,03	49,9%
0-1	7,76	0,156	19,06±0,4	14,8	9,2%
1-2	8,00	0,161	16,53±0,3	13,2	8,2%
2-3	9,4	0,189	7,21±0,14	6,77	4,2%
3-4	9,00	0,181	8,09±0,16	7,3	4,5%
4-5	10,15	0,204	5,20±0,1	5,3	3,3%
5-6	11,04	0,222	3,09±0,06	3,4	2,1%
6-7	12,34	0,248	3,54±0,07	4,4	2,7%
7-8	11,88	0,239	2,54±0,05	3	1,9%
8-9	13,38	0,269	2,01±0,04	2,7	1,7%
9-10	12,59	0,253	2,23±0,04	2,8	1,7%
10-11	15,72	0,316	2,25±0,05	3,5	2,2%
11-12	13,78	0,277	1,47±0,03	2	1,3%
12-13	17,11	0,344	0,92±0,05	1,6	1,0%
13-14	14,77	0,297	1,17±0,02	1,7	1,1%
14-15	17,36	0,349	1,07±0,02	1,9	1,2%
15-16	15,76	0,317	0,81±0,04	1,3	0,8%
16-17	16,27	0,327	1,25±0,03	2	1,3%