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

 

Продолжение таблица 2.2.1

1	2	3	4	5	6
17-18	16,27	0,327	0,69±0,04	1,1	0,7%
18-19	14,67	0,295	0,61±0,03	0,9	0,5%
19-20	18,5	0,372	0,60±0,03	1,1	0,7%
Суммарное значение: Бк/м2			х	160,8	х
Ки/км2			х	4,4	х
Пл-ть загр-я (4 мгновенные пробы): Бк/м2			х	159,7	х
Ки/км2			х	4,2	х

 

Рисунок 1. Распределение запаса цезия-137 в лесной подстилке с живым напочвенным покровом и почвы (по односантиметровым слоям).

Рисунок 2.  Распределение запасов цезия-137 в лесной подстилке с живым напочвенным покровом и почве (по пятисантиметровым слоям).

Показатель удельной активности не дает истинной картины о величине содержания радионуклидов в почвенных слоях, поскольку из-за различной плотности они имеют разную массу, следовательно, и активность (запас) радионуклида в каждом слое может существенно отличаться достаточно существенно. Поэтому определи активность каждого почвенного слоя и выражали в процентах от их суммарной активности в исследуемой части почвы (подстилка и 0-20 см слой минеральной толщи почвы). Это позволяет сравнить между собой в относительных единицах (%) распределение активности радионуклидов в вертикальном профиле почвы с различной плотностью загрязнения.

Распределения цезия-137 в лесной подстилке с живым напочвенным покровом и по слоям почвы приведены в таблице 2.3.1 и рисунке 1. Приведенные данные свидетельствуют о том, что основная доля этого изотопа сосредоточена в лесной подстилке с живем напочвенным покровом. Она составляет 80,03 кБк/м2 или 49,8% от суммарного содержания в подстилке с живем напочвенным покровом и 20 сантиметровом слое почвы.

По мере минерализации подстилки происходит высвобождение минеральных и радиоактивных веществ. Наиболее высокие показатели содержания цезия-137 отмечались в слое почвы 0-5 см. На 1 м2 площади этого слоя содержалось 47,4 кБк/м2 или 29,4% от его суммарного количества. При этом основная доля этого изотопа (57%) присутствовала в 0-2 см слое от суммарного запаса в пятисантиметровом слое подстилающей части почвы. 

С увеличение глубины почвенного профиля (табл. 2.3.1, рис. 1) отмечается дальнейшее снижение запаса цезия-137 по анализируемым градациям почвенных слоев с ростом вариации этого показателя в пределах каждого слоя, что связано с неоднородностью строения лесной подстилки, мозаичностью напочвенного покрова. В публикуемых материалах сообщается, что перемещение радионуклидов с инфильтрационным потоком влаги проходи волнами в местах преимущественного просачивания воды, в том числе и по корневым ходам. Влияние этих факторов приводит к изменениям скорости миграции радионуклидов в вертикальном профиле почвы и возрастанию коэффициента вариации содержания радионуклидов [10].

Так в 6-10 сантиметровом слои почвы было сосредоточенно цезия -137 10,1% суммарного запаса или 16,3 кБк/м2. При этом активность в пределах отмеченного выше слое варьирует от  2,7 кБк/м2 до 4,4 кБк/м2. Содержания изотопа в минеральной части почвы в 11-15 сантиметровом слое составило 10,7 кБк/м2 или 6,7 % от суммарного запаса, при максимальном значении активности в пределах градации -  3,5 кБк/м2 и минимальном - 1,6 кБк/м2 Различия между минимумам и максимум содержание цезия-137 по этому слою составляли 2,2 раза.

В слое почвы 16-20 см в расчете на 1 м2 концентрировалось 6,4 кБк/м2 или 4 % от его суммарного содержания в почве с подстилкой и живым напочвенным покровом. В пределах градации содержание цезия-137 изменялась от 0,9 кБк/м2 до 2 кБк/м2 или разница составляла 2,2 раза.

При ведении лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения одним из факторов дозовых нагрузок на работников лесного хозяйства является внешнее облучения, обусловленное гамма- излучениям цезия-137, содержащегося в почве и объектах лесного ценоза. Кроме уровня гамма- фона одним из показателей радиационной обстановки в лесах является плотность загрязнения территорий, определяющая уровень гамма- фона на обследуемой территории.

Таблица 2.2.2 Динамика показателей радиационной обстановки в Хойникском лесхозе.

Показатели	Год
	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Плотность загрязнения цезия-137 почвы с лесной подстилкой и напочвенным покровом, кБк/м2	183,7	180,1	176,6	173,1	169,6	166,3	162,9	159,7

 

Продолжения таблицы 2.3.2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Мощность дозы на высоте 3-4 см, мкЗв/ч	0,37	0,36	0,35	0,34	0,34	0,33	0,32	0,31
Мощность дозы на высоте 1 м. мкЗв/ч	0,33	0,32	0,31	0,30	0,29	0,28	0,27	0,26

 

Рисунок 3. показателей динамики радиационной обстановки в Хойникском лесхозе.

Показатели динамики радиационной обстановки приведены в таблице 2.3.2 и рисунке 3. Приведенные данные свидетельствуют о том, что плотность загрязнения почв цезием-137 в Хойникском лесничестве снижалась по годам исследований с 183,7 кБк/м2 в 2002 году до 159,7 кБк/м2 в 2009 году, что было ниже на 13,1 % за восьмилетний срок наблюдений  или на 1,64 % за год, что хорошо согласуется с имеющимися литературными данными ежегодного очищения почв за счет естественного распада (на 1,6-1,7 % в год).

Динамика мощности экспозиционной дозы согласуется с показателями плотности загрязнения почв цезием-137. Показатели плотности дозы в зависимости от высоты измерений равномерно снижались с 0,37-0,33 в 2002 году до 0,31-0,26 мкЗв/час в 2009 году или соответственно на 0,6 и 0,7 мкЗв/час за период наблюдений (на 16,2 и 21,2 %).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что темп  снижения уровня радиации был выше темпа снижения  активности почвы с подстилкой и живым напочвенным покровом. Это связано с тем, что наряду с естественным распадам цезия-137 идет процесс его миграции в глубь по профилю почвы, а также экранированием части гамма- излучения верхними слоями почвы и процессами аккумуляции этого изотопа растительностью лесного ценоза.

Приведенные данные мощности дозы не превышают.

 

2.3 Распределения радионуклидов в структуре

деревьев  в зависимости от их вида и возроста

 

Поступления радионуклидов в корни деревьев осуществляется в процессах ионообменных реакций и диффузии. Поступившие в корни радионуклиды распределяются между наземной и подземной частями древесных растений. Уровень накопления цезия-137  в древесной растительности напрямую зависит от плотности радиоактивного загрязнения, а при одинаковой плотности радиоактивной плотности – в зависимости от видовых особенностей и места доминирования в наземной части. Изучения распределения радиоцезия является важным для оценки возможно использования древесной продукции для дальнейшего использования.

     Таблица 2.3.1. Распределения радионуклидов в древесины и в их частях

Наименование пробы	Вид растения	Удельная активность кБк/кг, М±m	Коэффициент перехода, Бк/кг:кБк/м2*10-3
1	2	3	4
Кора	береза	524±107	3,5
	сосна	1013±203	6,6
	осина	3729±746	24,2

 

Продолжения таблица 2.3.3

1	2	3	4
Суммарная активность		5276±1056
Древесина	береза	198±40	1,3
	сосна	243±49	1,6
	осина	301±60	2,0
Суммарная активность		742±149
Хвоя (листья)	сосна	1483±297	9,6
	береза	1768±354	11,5
	осина	6135±1227	39,9
Суммарная активность		9686±1877
Ветви	сосна	1623±325	10,5
	береза	801±160	5,2
	Осина	1277±255	8,3
Суммарная активность		3701±740

 

Рисунок 4. Коэффициенты перехода цезия-137 в части деревьев основного яруса (кору, древесину, ветви, (хвою, листья)) основных лесообразующих пород

 

Данные распределения цезия-137 в  древесной растительности основного яруса и коэффициенты перехода этого изотопа из почвы в части  растений, с учетом их вида, представлены в таблице 2.3.1 и рисунке 4. Приведенные данные свидетельствуют о том, что содержание цезия-137 в частях растений было не одинаковым и зависело от вида растений. В порядке убывания активности части деревьев  основных лесообразующих пород располагались в следующем порядке: хвоя →кора→ветви→древесина.  Среди видов по способности аккумулировать цезий-137 доминирует осина. Далее в порядке убывания располагаются сосна и береза.  Максимальное количество цезия-137 депонировалось в листьях и коре осины, а минимальное  содержание наблюдалось в древесине всех обследуемых  видов деревьев.   Удельная активность листьев и коры осины соответственно составляла    6135 и 3729 Бк/кг    находится в наиболее физиологически активно растущих органах (хвоя, листья), являющихся индикаторами обеспеченности растений элементами минерального питания. У сосны удельная активность в хвои составляет 1483±297 Бк/кг при этом коэффициент перехода (Кп)  равен 9,6 м2/кг*10-3, немного выше у березы  1768±354 Бк/кг, Кп  равен 11,5 м2/кг*10-3, Наибольшая в несколько раз привыкающие значения удельной активности сосны и березы у осины 6135±1227 Бк/кг, Кп  равен 39,9 м2/кг*10-3, это связанно с физиологической особенностью строения листа.

В ветвях наблюдается совсем другая ситуация, самая большая удельная активность наблюдается у сосны  1623±325 Бк/кг, Кп равен 10,5 м2/кг*10-3, у осины  1277±225 Бк/кг, Кп равен 8,3 м2/кг*10-3, наименьшая у березы  1801±160 Бк/кг, Кп равен 5,2 м2/кг*10-3.

В целом, такая же закономерность загрязнения сохраняется и в каре, хотя в ней имеются некоторые особенности: накопление цезия-137 в коре осины несколько выше чем у сосны и березы, и составляет 3729±746 Бк/кг при этом (Кп)  равен 24,2 м2/кг*10-3, это почти в семь раза выше чем у березы 534±107 Бк/кг при этом (Кп)  равен 3,5 м2/кг*10-3.Это в определенной мере отражает строение поверхности коры, более высокая концентрация цезия-137 отмечается у пород с шероховатой и трещиноватой поверхностью, таких как осина и в значительно меньшим загрязнением характеризуется породы с относительно гладкой корой, к которой относится береза. Что касается коры сосны, хотя она имеет сильно трещиноватую поверхность, её загрязнения составляет 1013±203 Бк/кг при этом (Кп)  равен 6,6 м2/кг*10-3. Видимо, это связано с интенсивным естественным самоочищением сосновой коры вследствие отшелушения наиболее загрязненных верхних ее слоев.