Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Ю.А. Александров
Основы радиационной экологии

Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2007. – 268 с.

Предыдущая

Раздел 4. Радиационная экология экосистем

4.4. Поведение радионуклидов на территории различных природных зон России

Лесная зона

Радионуклиды, оседающие из атмосферы на лесные ландшафты, не сразу попадают в почву. До 90% радиоактивной пыли первоначально задерживается листьями и хвоей деревьев и кустарников. В зависимости от типа леса и количества выпадающих атмосферных осадков радиоактивные частицы могут находиться в древесном ярусе в течение 2-4 лет, постепенно перемещаясь с помощью дождей и листопада в лесную подстилку. Некоторое время после ядерного инцидента радионуклиды перемещаются в лесном биоценозе по упрощенной схеме, когда радиоактивные вещества попадают непосредственно в организм животных за счет слизывания их с поверхности листьев и запыленной травы. Но уже, начиная с первого года, все большую силу набирает основное звено миграции радионуклидов в сложной системе биогеноценоза: почва – почвенный раствор – растение – травоядные животные – хищники.

Но прежде чем попасть в глубокие горизонты почвы, радионуклиды длительное время задерживаются в лесной подстилке, которая является питательной средой для грибов и мохового комплекса. В лесной подстилке находится грибной мицелий, поэтому радионуклидов (особенно цезия) особенно много накапливается в ножках грибов, где его концентрация может быть в 100 и 1000 раз больше, чем в обычных травяных растениях. Однако, основным фактором накопления радионуклидов в грибах является их природа и видовая принадлежность. Не все грибы одинаково концентрируют радионуклиды. К активным накопителям радиоцезия относятся: моховик, масленок, волнушка, груздь, сыроежка. В меньшей степени концентрируют цезий белый гриб, опенок, подосиновик и дождевик. С увеличением влажности лесной подстилки степень насыщения грибов радионуклидами возрастает.

Благодаря грибам, мхам и травам радионуклиды надолго задерживаются в лесной подстилке и в верхних горизонтах почвенного покрова лесов. Даже через 36 лет после Кыштымской аварии большая часть радионуклидов сохранилась в верхнем слое серых лесных почв в интервале 0-2 см.

Заглублению радионуклидов способствуют дождевые черви, мелкие роющие лесные животные (землеройки, кроты, мыши) и особенно кабаны, перекапывающие значительные площади лесных угодий.

Горизонтальной миграции радионуклидов способствуют позвоночные животные, способные к концентрированию отдельных химических элементов в своем теле. Особенно это касается стронция-90, который прочно закрепляется в костях, где коэффициент накопления этого элемента по отношению к пище животных может достигать 100% и более.

По данным исследований, проведенных в лаборатории «Биоэкос» Марийского государственного технического университета, г. Йошкар-Ола  (Е.А. Гончаров, О.В. Малюта, Д.Е. Конаков, С.Г. Васин, Л.В. Александрова) на территории Поволжского «Чернобыльского следа»  (в Республике Мордовия, Ульяновской, Пензенской  области) уровень загрязнения почвы на этих территориях радионуклидами составляет от 1 до 5 Ки/кг. Радиационный фон в районе исследуемых озер варьировал в пределах от 11-21 мкР/ч, но в среднем не превышал естественный.

Гамма-спектрометрический анализ проб донных отложений и почвы показал наличие радионуклидов цезия, радия, калия.

Таблица 72 – Содержание техногенных и естественных радионуклидов
в донных отложениях и почве прибрежных территорий лесных озер

Радиоэкологические параметры

Удельная активность радионуклида, Бк/кг

137Cs

226Ra

232Th

40K

оз. Юдовое (Инзенский р-н)

Донные отложения

153,8

18,4

0

51,0

Почва

341,0

20,4

0

210,0

оз. Меловое (Инзенский р-н)

Донные отложения          

137,0

21,6

0

80,0

Почва

91,9

17,9

0

220,0

оз. Аксаковское  (Майнский р-н)

Донные отложения          

967,0

0

0

40,0

Почва

338,0

44,7

0

300,0

Анализ полученных данных показал, что  удельная активность техногенных радионуклидов (Cs-137) варьирует в пределах от 91,9 до 341,0 Бк/кг в почве и от 153,8 до 967,0 Бк/кг в донных отложениях соответственно. В данных условиях гидробиота исследуемых водоемов
подвержена влиянию малофонового ионизирующего излучения.

Содержание  137Cs в структурных элементах древесных пород
приведено в таблице 73 .

Таблица 73 –  Содержание  137Cs  в структурных элементах основных
древесных пород

Порода

Содержание  137Cs (Бк/кг)

Кора

Луб

Древесина

Листва
(хвоя)

Республика Мордовия,  Чамзинский лесхоз,  Наченальское лесничество;
национальный парк «Смольный»

Дуб черешчатый (Quercus robur L.)

129,2

14,7

< 3*

91

Клен остролистный (Acer platanoides L.)

25,5

17,4

< 3*

17,2

Ясень обыкновенный  (Fraxinus excelsior)

38,2

22,0

< 3*

12,4

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris)

39,5

22,5

12,1

51,3

Береза повислая (Betula pendula Roth.)    

35,4

23,8

14,5

74,5

Осина (Populus tremula L.)

32,5  

72,5

13,3

69,4

Липа мелколистная (Tilia cordata Mill.)      

69,4

31,4

19,6

107,9

Ольха черная (Alnus glutinosa L.)

81,5

17,9

56,2

Ульяновская область, Инзенский, Карсунский  лесхозы 

Дуб черешчатый (Quercus robur L.) 

82,7  

97,8

6,3 

48,1

 

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.)

35,6

4,6

< 3

4,0

 

Осина (Populus tremula L.)

67,3  

15,0     

< 3

34,9

 

Береза повислая (Betula pendula Roth.)

20,9  

15,2

< 3

18,6

 

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris

8,5

5,4

< 3

36,0

 

Примечание. < 3* – порог чувствительности прибора (УСК «Гамма-Плюс»).

Исследование различных древесных пород на содержание радионуклидов показало существенную разницу между ними по способности накапливать в себе Cs-137. По уровню концентрации радионуклидов в древесине (при одинаковой плотности загрязнения почвы и в одних и тех же лесорастительных условиях) лесообразующие породы в порядке убывания можно расположить в следующий ряд: широколиственные, мелколиственные и хвойные породы. Максимальное содержание радионуклидов наблюдается у Quercus robur L., что объясняется, по-видимому, повышенной требовательностью к калийному питанию (Журбицкий, 1963). Следует заметить, что наибольшее содержание Cs-137 у всех видов обнаружено в коре, особенно в комлевой части ствола.

Сравнение полученных результатов с допустимыми уровнями СП 2.6.1.759-99 (ДУ содержания Cs-137 в лесоматериалах – 1100 Бк/кг; в топливной древесине – 1400 Бк/кг, в коре – 3100 Бк/кг, в бересте – 2200 Бк/кг, в древесной зелени – 600 Бк/кг) позволяет сделать вывод о возможности использования древесины для производственных и хозяйственных целей.

Наибольшее содержание Cs-137 характерно для видов-концентраторов: мхов (Pleurozium Schereberi L., Dicranum polysetum S w., Sphagnum sp.L., Polytrichum commune Hedw.), папоротников (Pteris aquiline (L.) Kuhn, Drypteris filix mas (L.) Schott) и грибов (Russula sp. Fr., Lactarius rufus (Scop.: Fr.) Fr., Suillus luteus (Fr.) S.F. Gray, Boletus edulis Bull.).

Таблица 74 – Содержание 137Cs в живом надпочвенном покрове

Живой надпочвенный покров

Удельная
активность
Cs-137,  Бк/кг

Республика Мордовия

Дикран многоножковый (Dicranwn polysetum Sw.)

683,7

Плевроций Шребера (Pleurozium schereberi (Brid.) Mitt.)

704,1

Белый гриб (Boletus edulis Bull.)

7345,6

Лисичка настоящая (Cantharellus cibarius Fr.)

2365,8

Ландыш майский (Convollaria majalis L.)

296,5

Щитовник мужской (Drypteris filix mas (L.) Schott)

817,4

Малина обыкновенная (плоды) (Rubusidaeus L.)

30,5

Сыроежка (Russula sp. Fr.)

4939,2

Ульяновская область

Ландыш майский (Convollaria majalis L.)

95,0

Щитовник мужской (Drypteris filix mas (L.) Schott)

490,4

Плевроций Шребера (Pleurozium schereberi (Brid.) Mitt.)

571,0

Сыроежка (Russula sp. Fr.)

2462,0

Пензенская область

Брусника (кустарн.) (Vaccinium vitis- idaea L.)

213,0

Черника (кустарн.) (Vaccinum myrtillus L.)                 

311,0

Плаун булавовидный (Lycopodium annotinum L.)            

2260,0

Плевроций Шребера (Pleurozium schereberi (Brid.) Mitt.)

1192,0

Дикран многоножковый (Dicranwn polysetum S w.

1001,0

Масленок (Suillus luteus (Fr.) S.F. Gray)

23360,0

Брусника (кустарн.) (Vaccinium vitis- idaea L.)

727,0

Ландыш майский (Convollaria majalis L.)

554,0

Чистотел большой (Chelidonium majus L.)                 

1244,0

Черника (кустарн.) (Vaccinum myrtillus L.)

1209,0

Рябина (плоды) (Sorbus aucuparia L.)

281,6

Брусника (ягоды) (Vaccinium vitis- idaea L.)

1285,0

Черника (ягоды) (Уасстит myrtillus L.)

2247,0

Орляк обыкновенный (Pteris aquiline (L.) Kuhn)

3104,0

Щитовник мужской (Drypteris filix mas (L.) Schott)

1095,0

Кукушкин лен (Polytrichum commune Hedw.)

1492,0

Сфагнум (Sphagnum sp.L.)

1064,0

Горькушка (Lactarius rufus (Scop.: Fr.) Fr.)

14070,0

Сыроежка (Russula sp. Fr.)

17440,0

При сравнении полученных результатов с нормативами СанПиН 2.3.2.1078-01 оказалось, что содержание Cs-137 у значительного числа видов, приведенных в таблице  не соответствует санитарным требованиям. Так, при плотности загрязнения почвы Cs-137  1-5 Ки/км2  содержание данного радионуклида в маслятах, белых грибах, сыроежках и горькушках может превышать норматив (для сухих грибов 2500 Бк/кг) в 2-9 раз, в ягодах черники и брусники – в 4-7 раза (норматив 300 Бк/кг), в лекарственном сырье (черничный и брусничный лист, а также листья ландыша майского, стебли и листья плауна булавовидного, корневища щитовника мужского и орляка обыкновенного) – в 1,5 и более раза.

Детальный анализ полученных данных позволил сделать следующий вывод: повышенный переход Cs-137 из почвы в ресурсы побочного лесопользования (грибы, ягоды, лекарственные растения) наблюдается, с одной стороны, в относительно более бедных почвенных условиях, с другой – в условиях повышенного почвенного увлажнения. На переувлажненных бедных почвах (песчаные почвы в понижениях, кромки болот) переход Cs-137 максимален – такие условия характерны для объектов исследования, расположенных в Лопуховском лесничестве Ахунского лесхоза Пензенской области (табл. 74).

Таким образом, анализ степени накопления Cs-137 в лесных биоценозах Среднего Поволжья показал незначительное содержание радионуклидов в древесных породах, особенно в древесине, что делает возможным ее хозяйственное использование. В отношении ресурсов побочного пользования однозначного заключения нет: в определенных условиях содержание Cs-137 может превышать установленные нормативы и представлять угрозу для здоровья населения.

Радиоэкологическая обстановка в Республике Марий Эл по территории Юринского района  исследовалась учеными Марийского государственного университета (Леухин А.В., Ситников Г.А., Сазонов А.Р., Андреев А.М., 2003-2004). Было выявлено, что удельная радиоктивность проб почвы по 137Cs варьировала в пределах от 9,5±3,7 Бк/кг до 386±12,3 Бк/кг (от 0,037 до 1,5 Ки/км2), т.е. загрязнение территории носит пятнистый характер. Удельная активность проб почвы по  90Sr  составляла от 2,0±0,5 Бк/кг до 89,0±3,7 Бк/кг (0,008-0,35 Ки/км2). Содержание  40K в пробах почв колебалoсь от 0,0±12,9 Бк/кг до 561±131 Бк/кг, это обуславливается разным уровнем применения калийных удобрений.

 

Степная зона

Поведение радиоизотопов в степных ландшафтах изучено наиболее полно, в связи с многочисленными испытаниями различных взрывных ядерных устройств на Семипалатинском полигоне в Казахстане. Рассмотрим этот вопрос на примере двух опытных подземных ядерных взрывов с выбросом грунта.

Первый взрыв был произведен 15 января 1965 г. на площадке «Чаган» Семипалатинского ядерного полигона. Ядерное устройство мощностью в 140 килотонн тротилового эквивалента было взорвано в скважине 1004 для создания искусственного водохранилища. Пылевое облако диаметром 5 км поднялось на высоту 750 м и двинулось сначала в северном, а затем в северо-восточном направлениях, образовав радиоактивный след. Через 15 минут экспозиционная доза гамма-излучения в облаке составила 180 Р/ч. Площадь радиоактивного загрязнения на следе составила в июне 1965 г. 140, в 1966 г. – 50, в 1967 г. – 17 км2.

В первый год после взрыва наблюдался высокий уровень поверхностного загрязнения растительности и почвы 137Cs , 134Cs, 65Zn, 54Mn, 22Na, 60Co,106Ru и 90Sr. В последующие годы постепенно возрастала доля корневого загрязнения растений в результате проникновения радиоактивных веществ вглубь почвы. Соответственно этому радиоизотопы перемещались внутрь растений через питательные вещества почвы.

Наиболее сильно пострадали от радиации жители пос. Сарапан,  расположенного в 13 км от эпицентра взрыва. Жители этого населенного пункта занимаются молочно-мясным скотоводством. Большую часть года скот держат на пастбищах, что отражалось на степени радиоактивного загрязнения молока, мяса и шерсти животных.

Дополнительным источником поступления радионуклидов в организм людей и домашнего скота являлся снег. Из-за недостатка воды в зимнее время жители этого района готовят ее из снега, который в эти годы был покрыт радиоактивной пылью. В первые годы после взрыва общая концентрация радионуклидов в молоке достигала 5000 Бк/л, а концентрация Cs-137 в конском мясе – 10800 Бк/кг. Концентрация Sr-90 в костях лошадей достигла максимума через 2 года, а затем постепенно стала приходить в норму. Постепенно радионуклиды уходили в глубокие горизонты почвы и экспозиционная доза на местности в 1967 году приблизилась к фоновой. Однако, начиная с конца 1966 года усилилось загрязнение воды колодцев тритием, откуда последний поступал в организм людей (в первую очередь детей) через молоко и мясо.

Предыдущая