Ведення лісового господарства на територіях забруднених радіонуклідами (стр. 2 )

На зрубах щільність радіоактивного забруднення грунту на 30-45 % більша, ніж вона була до рубки. Це можна пояснити тим, що у верхні шари грунту потрапляють порубкові рештки (шпильки, кора, дрібні сучки), а по всій площі лісосіки (у сухий період року) розвіюються пилові частинки з розпушеної ходовою частиною лісозаготівельних машин поверхні волоків. Останнє підтверджується істотним (на 10 - 30 %) зниженням радіоактивності на волоках. Особливо висока активність радіонуклідів на зрубах у місцях спалювання порубкових решток. У таких місцях активність радіоцезію у деревному вугіллі та попелі перевищує активність грунту в 5-30 разів. Отже, збільшення площі волоків і особливо спалювання порубкових решток на зрубах радіоактивно забруднених територій призводить до появи мікровогнищ підвищеної небезпеки.

Після формування первинного поля радіаційного забруднення внаслідок повітряного переносу утворюються повторні міграційні потоки радіонуклідів. Піднімаються частинки у повітря конвективними потоками і за турбулентної дифузії. Забруднення повітря з поверхні грунту визначається через коефіцієнт повторного вітрового підйому К. Це відношення концентрацій радіонуклідів у повітрі q до щільності поверхневого забруднення грунту G.

Кліматичні умови. На розвиток повітряного перерозподілу радіонуклідів максимально впливають вітровий і гідротермічний режими. При швидкості вітру в межах 1 -4 м/с коефіцієнт вітрового підйому незначний. Небезпечними для повторного перерозподілу радіонуклідів є такі значення швидкості вітру: понад 5-6,5 м/с (легкі за механічним складом грунти), понад 8-9 м/с (органічні грунти), більше 10 м/с (важкі за меха­нічним складом грунти).

.

Рельєф. Форми рельєфу впливають на рух повітряних потоків. Макрорельєф створює умови для зміни напрямку і збільшення швидкості вітру. Мікрорельєф знижує швидкість вітру завдяки нерівностям поверхні, а, отже, зменшує й ерозію. Найінтенсивніші процеси вітрової міграції на випуклих ділянках поверхні і вітроударних схилах.

Властивості грунту. На процеси вітрової ерозії впливає механічний склад грунту. Найбільшу зв'язаність мають глинисті грунти, найменшу - піщані. Ділянки з піщаними грунтами є природними осередками вітрової ерозії. Але піщаний матеріал не переноситься на значні відстані, а акумулюється (у переважній більшості) на прилеглих ділянках. Тому це може зумовлювати лише певний притік радіонуклідів на узлісся із суміжних безлісих або слабко задернілих піщаних ділянок грунту. Таким чином, піщані грунти не являють великої небезпеки з погляду глобального вітрового перенесення радіонуклідів. Головну роль в повітряній міграції радіонуклідів відіграють пилові фракції гранулометричного складу фунту - частинки розміром менше 0,05 мм, що є носіями радіонуклідів.

Рослинність. Підземними частинами рослинності скріплюється поверхневий шар фунту, надземними - гаситься швидкість вітру в приземному шарі повітря, очищаються повітряні потоки від зважених у ньому ерозійних частинок. Грунти будь-якого типу, вкриті лісовою або густою травяною рослинністю, не піддаються вітровій ерозії.

Отже, вітровий потік практично не виносить радіонуклідів за межі лісу. Можливий лише притік радіоактивних частинок з осіданням пило­вих фракцій грунту на лісову рослинність.

Однак порушення природного рослинного покриву внаслідок вирубування деревостану чи інших чинників спричиняє розвиток вітрової ерозії і міграції радіонуклідів.

Значну роль у поводженні радіонуклідів на забруднених територіях відіграють мікроорганізми, безхребетні та хребетні тварини. Вона зводиться до перенесення і закріплення радіонуклідів у підстилці та грунті, а також накопичення внаслідок акумуляції їх в організмі.

Пересуваючись у верхньому шарі грунту в пошуках корму або при ритті нір, тварини сприяють переносу і закріпленню радіонуклідів. Приклад - водяна полівка в умовах північних біогеоценозів протягом року змішує всередині грунтового горизонту і виносить на поверхню з площі в 1 га близько 5 тон грунту, забрудненого радіонуклідами. Окрім того, мережа нір являє собою своєрідну дренажну мережу, що сприяє переносу і акумуляції розчинних і суспензійних радіоактивних частинок, збільшує швидкість перенесення радіонуклідів вглиб грунту. Цей процес триває доти, поки радіоактивність верхніх шарів грунту вища, ніж активність грунту, що залягає глибше ходів тварин.

Завдяки риттю дикого кабана знижується ймовірність дефляційного (видувного) рознесення радіонуклідів, що особливо важливо після первинного радіоактивного забруднення, коли на поверхні грунту концентрується основна кількість радіаційних частинок.

В організм тварин радіоактивні речовини потрапляють переважно із забруднених рослин корму, або із грудочками грунту. Ці радіонукліди у певній кількості акумулюються зоофауною. Значна їх частина разом з екскрементами повертається у грунт.

Безхребетні тварини залучають до біологічного кругообігу радіонуклідів у 3-4 рази більше, ніж хребетні тварини. Однак їх роль у загальному кругообігу радіонуклідів порівняно з рослинністю обмежена. Дослідження показали: безхребетні тварини залучають до біологічного кругообігу в 106 разів менше радіонуклідів, ніж зелені рослини.

Особливе місце в екосистемі лісу займають гриби. Внесок грибів у біологічний кругообіг l37Cs у кілька разів перевищує внесок деревного і трав'янисто-чагарникового ярусу. Гриби є одним із головних факторів, що визначають роль підстилки як біохімічного бар'єра на шляху вертикальної міграції радіонуклідів у лісових екосистемах.

Радіоактивні речовини надходять до рослин двома основними шляхами: внаслідок прямого забруднення надземних органів радіоактивними частинками, що випадають з повітря, з наступним їх поглинанням (некореневе надходження); через кореневу систему з грунту (кореневе надходження). Механізм дії некореневого надходження радіоактивних частинок описано раніше. Механізм поглинання радіоактивних речовин корінням рослин не відрізняється від засвоєння звичайних елементів мінерального живлення.

Кількість радіоактивних речовин, що надходить з грунту в рослини, значною мірою зумовлена біогеохімічними властивостями техногенних радіонуклідів. Радіонукліди l37Cs та 90Sr є хімічними аналогами калію, кальцію - елементів, що відіграють важливу роль у мінеральному живленні рослин. Тому коефіцієнти їх накопичення в лісовій рослинності можуть сягати дуже значних величин і в сотні або в тисячі разів перевищувати відповідні показники більшості інших радіонуклідів: церію-144, кобальту-60, ітрію-91, ніобію-95, цирконію-95, рутенію-106.

Однією з важливих біогеохімічних характеристик радіонуклідів є їх доступність для поглинання рослинами. Легкодоступні форми потрапляють у грунт з водними розчинами, а також при осіданні радіоактивних аерозолей і газів. Важкодоступними є твердофазні дисперсійні частинки. Легкодоступні форми радіоізотопів можуть і не потрапляти до рослин за їх фіксації в грунті. Висока міцність зв'язування радіоактивних речо­вин характерна для важких грунтів, багатих на органічні та мінеральні колоїди. На бідних дерново-підзолистих піщаних грунтах в біологічний кругообіг залучається в десятки разів більше радіонуклідів, ніж на багатих (чорноземах, суглинках). Поглинання радіоактивних речовин грунтом значною мірою затримує їх вимивання і перенесення до ґрунтових вод, оскільки вони фіксуються біля поверхні грунту в зоні розміщення основної маси коріння. Характер розподілу кореневих систем по профілю грунту істотно впливає на перенесення радіонуклідів у надземну біомасу рослин.

Проведені дослідження показали наявність зв'язку між залученням радіонуклідів у надземну біомасу фітоценозу та розподілом біомаси коріння в різних шарах грунту. Рослини з глибокою кореневою системою витягують значну частину елементів мінерального живлення із радіоактивно незабруднених горизонтів грунту і менше накопичують радіонуклідів, ніж рослини з поверхневими кореневими системами.

Дослідження, проведені в середньовікових соснових фітоценозах, показали: кореневими системами деревостану щорічно залучається до біологічного кругообігу близько 1-3 % загального вмісту радіонуклідів у грунті.

І l37Cs, і 90Sr інтенсивно переносяться із грунту в коріння та надземну частину рослин. За один вегетаційний період надземна фітомаса середньовікових соснових насаджень виносить з грунту 0,7-1,8 % 137Cs (від його загального вмісту). l37Cs розподіляється по рослині достатньо рівномірно, 90Sr переважно (80-90 %) накопичується в надземній масі рослин, а церій-144 майже весь в кореневій системі. Щорічний процес виносу радіонуклідів перевищує зворотне перенесення (з опадом листя і шпильок) на величину, що відповідає вмісту радіонуклідів у біомасі, що приросла за поточний рік. Внаслідок цього спостерігається повільне підвищення вмісту радіонуклідів у біомасі дерева і діловій деревині.

Повертаються радіонукліди у грунт з опадом листя і шпильок, з стовбуровими і кроновими водами, за рахунок кореневої системи. За відмирання коріння близько 2-6 % радіоцезію (його загального вмісту в кореневій системі) щорічно потрапляє в грунт. Кореневі виділення повертають у грунт - 1-3 % згаданого радіонукліда. Ще в 10 разів менше (0,1-0,4 %) l37Cs переноситься корінням у глибинні шари грунту (40-120 см). Якщо зіставити величину кореневого повернення із загальним вмістом радіонуклідів у грунті, то величина ця незначна (10-3-10-4 %). Загалом же коренева система концентрує основну частину радіоцезію у верхньому коренезаселеному шарі грунту.

Надходження радіонуклідів з стовбуровими і кроновими водами відбувається за поступової екстракції радіоцезію в процесі збігання води зовнішніми тканинами рослин. Із стовбуровими і кроновими водами в грунт повертається приблизно 0,05 % 137Cs від його загального запасу в біогеоценозі. Динаміка надходження радіонуклідів на поверхню грунту з цими водами значною мірою залежить від динаміки опадів. При більшій їх кількості зростає й надходження радіонуклідів, і навпаки, при меншій - зменшується. :

Динаміка надходження l37Cs на поверхню грунту з опадом тісно пов'язана із темпами відмирання асиміляційних органів. У цілому відносна величина повернення радіоцезію з опадом становить 0,1-0,3 % (від загального запасу в грунті) і значною мірою залежить від кліматичних умов і продуктивних характеристик екосистем.