Ведення лісового господарства на територіях забруднених радіонуклідами (стр. 3 )

Біологічний кругообіг радіоактивних речовин у лісі може порушуватись за лісогосподарської діяльності людини. З біомасою недеревної і деревної продукції лісу з природної системи виносяться радіонукліди. Величина виносу залежить від інтенсивності ведення лісового господарства, кількості ягід і грибів, які збирає місцеве населенням. Відносна величина виносу може становити від кількох десятих частин процента при зборі ягід і грибів, до десяти-двадцяти відсотків (загального запасу в біоценозі) при суцільних рубках головного користування.

Особливу небезпеку в перерозподілі радіоактивних частинок становлять лісові пожежі, внаслідок яких різко знижується радіомісткість лісових екосистем і радіоактивні частинки (у складі аерозолей і газоподібних сполук) виносяться в повітря. Температура кипіння цезію 670 °С, тому при лісових пожежах цезій починає вивільнюватись. Його паропо­дібні форми, вилітаючи із зони горіння, у більшості осідають на дисперсні частинки, що утворюються при згорянні органічної маси. Дослідженнями встановлено, що близько 70 - 90 % 137Cs осідає на частинках, розмір яких менший 4,0 мкм. У підсумку субмікронні конденсаційні радіоактивні аерозолі виносяться із місця пожежі, їх концентрація в повітрі залежить від щільності радіоактивного забруднення території й інтенсив­ності пожежі. Наприклад, при великих пожежах концентрація радіоцезію в повітрі може підвищуватись в десятки і навіть сотні разів.

Згідно із загальноприйнятими класифікаціями лісових пожеж (низові, верхові і підземні) найбільше радіонуклідів виноситься за межі лісового біогеоценозу при верховій стійкій пожежі. Температура полум'я при такій пожежі становить 900-1200 °С, і вогонь знищує все насадження.

При пожежах такого типу залежно від часу, що минув після інтенсивних радіоактивних випадань, може вивільнятись від 10-20 до 100 % радіонуклідів із загального запасу в лісовому біогеоценозі. Найвищий відсоток виносу спостерігається після первинного радіоактивного забруднення, коли радіоактивні частинки перебувають на поверхні рослинності.

При підземних пожежах на торфовищах, коли торф вигоряє повністю, всі радіонукліди, що містяться в ньому, можуть перейти в аерозольний стан. При низових пожежах горить сухий ґрунтовий покрив при температурі близько 700 °С і вивільнюється близько 5-20 % загального запасу радіонуклідів лісового насадження.

Внаслідок винесення радіоактивних частинок із зони пожеж вони залучаються, головним чином, у близькі переноси, піддаючи радіоактивному забрудненню прилеглі до місця пожежі території. Лісові пожежі порушують надійне депонування радіоактивних частинок у лісових екосистемах і призводять до перерозподілу первинного радіоактивного забруднення територій.

Розподіл радіонуклідів у компонентах лісових біоценозів

Особливість розподілу радіонуклідів у компонентах лісових біогеоценозів залежить від взаємодії двох протилежних процесів: надходження радіонуклідів у рослинність та їх виведення з неї. Накопичення радіонуклідів відбувається через їх залучення в біологічний кругообіг і акумуляцію в органах рослин. Повернення з опадом листя, шпильок та відпадом рослин. На розподіл радіонуклідів у компонентах фітоценозів впливає проміжок часу, що минув після інтенсивних радіоактивних випадань. Є кілька варіантів такого розподілу:

. надходження перевищує виведення - запас радіонуклідів у компонентах біогеоценозів зростає;

. надходження рівнозначне виведенню концентрація радіонуклідів не змінюється;

. надходження менше за виведення концентрація зменшується.

Першого року після аерального радіоактивного забруднення, пов'язаного з ядерною катастрофою на Чорнобильській AEC, в надземній фітомасі лісових насаджень містилося близько 20% загального запасу радіонуклідів у біогеоценозі. Значного накопичення радіоізотопів в органах рослин не відбувалось. У цей період спостерігалося лише поверхневе радіоактивне забруднення фітомаси (основна частина радіонуклідів зосередилася на поверхні кори і асиміляційного апарату). У перших 2-3 роки виведення радіонуклідів із фітоценозу з опадом асиміляційного апарату на поверхню грунту перевищувало їх надходження в рослинність. Наступними роками радіонукліди залучались до біологічного кругообігу: включались у тканини лісової рослинності, інтенсивно акумулювались в органах. У такій ситуації їх надходження в рослинність перевищує виведення. Тривалість цього періоду може становити кілька десятків років і залежить від доступності радіонуклідів для кореневого поглинання. Якщо в грунті є розчинні форми радіонуклідів, тривалість цього процесу скорочується до кількох років.

Поглинання радіонуклідів корінням, переміщення їх по рослині і розподіл в окремих органах значною мірою зумовлені їх хімічними властивостями. Як зазначалось, радіоцезій та стронцій мають багато схожого з калієм і кальцієм - елементами, що відіграють важливу роль у мінеральному живленні рослин. Саме вони і надходять із забрудненого грунту до рослин у найбільших кількостях.

Накопичення 137Cs в рослинах тісно пов'язане з наявністю обмінного калію в грунті. При збільшенні його кількості в грунті надходження 137Cs зменшується. Водночас рослини, що містять більше калію, як правило, нагромаджують більше l37Cs. Від забезпеченості грунту обмінним кальцієм залежить надходження до рослин 90Sr. Акумуляція 90Sr в рослинах також залежить від здатності нагромаджувати кальцій. Рослини - кальцієфіли (берест, біла акація, сосна кримська, бірючина), нагромаджують у десятки разів більше кальцію, ніж індиферентні до цього види, і можуть накопичувати багато 90Sr.

Дослідження засвідчили значні відмінності в розподілі сумарної активності радіонуклідів в основних компонентах лісових біогеоценозів. Цей розподіл значною мірою залежить від: лісорослинних умов;

- складу лісоутворюючих порід;

- віку деревостану;

- продуктивності деревостану і обсягу фітомаси;

- інтенсивності біологічного кругообігу.

Загальний запас радіоактивності в біогеоценозі визначається як сума її вмісту в компонентах цього біогеоценозу. Вміст у кожному компоненті розраховується множенням маси компоненту (на одиниці площі) на величину питомої активності радіонукліда в ньому.

Таблиця - Розподіл 137Cs в компонентах соснового біогеоценозу на площі 1 га (ТУМ - В3, через 10 років після аварії, вік - 44 роки, склад - 10С, щільність радіоактивного забруднення грунту - 12 Кі/км2)

Найменування компонентів лісового біогеоценозу	Сумарна актив- ність, МБк	Відсоток загального запасу в біогеоценозі
Деревостан: всього	995,4	14,9
1 ярус, разом:	982,6	14,7
в т. ч. стовбур із корою	629,6	9,4
стовбур без кори	499, 1	7,5
кора	130,5	1,9
гілки сухі	29,7	0,4
гілки сирі	153,5	2,3
шпильки	169,8	2,6
2 ярус, разом:	13,8	0,2
в т. ч. стовбур із корою	4,6	0,1
стовбур без кори	3,3	0,1
кора	1,3	0,0
гілки сирі	6,6	0,1
листя	2,6	0,0
Живий ґрунтовий покрив, всього:	1064,4	16,0
в т. ч. трав'яний	3,2	0,1
чагарничковий	51,9	0,8
моховий	1001,0	15,0
лишайниковий	1,2	0,0
гриби (плодові тіла)	7,1	0,1
Лісова підстилка	2282,1	34,3
Мінеральна частина грунту
(30-см шар)	2314,5	34,8
Разом	6657,4	100,0

Наведені дані свідчать: найбільша кількість '37Cs сконцентрована в грунті і лісовій підстилці, відповідно 34,8 і 34,3 %. У верхньому горизонті грунту (0-10 см) міститься близько 90 % загального запасу радіонуклідів. Для лісової підстилки найбільшим "депо" радіонуклідів (більше 50 % їх загального запасу) є розкладений, мінералізований шар. Отже, основна кількість радіонуклідів міститься в найбільш активному ризосферному шарі лісового грунту. Це й зумовлює їх інтенсивне залучення для біологічного кругообігу і акумуляцію в органах рослин.

У живому фунтовому покриві соснового біогеоценозу міститься 16 % сумарного запасу активності 137Cs, найбільшим накопичувачем якого є моховий покрив (представлений плеуроцієм Шребера). Близько шостої частини сумарного запасу радіонуклідів біогеоценозу сконцентровано в деревостані.

Накопичення радіонуклідів у деревостані значною мірою залежить від фракцій (органів) дерева. Основна їх кількість (понад 50% сумарної активності 137Cs в деревостані) зосереджена в стовбурі. Значними накопичувачами 137Cs є шпильки та гілки крон.

Найвища питома активність i37Cs з надземних органів дерева в асиміляційному апараті (шпильках): порівняно з гілками майже вдвоє, в стовбурі із корою - 7 разів і без кори - у 8 разів.

У молодняках при збереженні загальних тенденцій накопичення радіонуклідів деревними породами спостерігається зовсім інший розподіл радіонуклідів у складових біогеоценозу. Грунт залишається основним "депо" радіонуклідів (90-95 % сумарного запасу 137Cs в біогеоценозі). Загальна кількість радіонуклідів у живому ґрунтовому покриві та лісовій підстилці незначна (2-5 %) у зв'язку з малою потужністю підстилки та слабким розвитком живого ґрунтового покриву. В деревному ярусі близько 3-5 % сумарного запасу радіонуклідів лісового біогеоценозу, основна частина яких сконцентрована у кронах дерев. Питома активність Cs в органах дерев молодняків майже вдвоє вища, ніж середньовікових насаджень. Чим вища продуктивність деревостану, а відповідно й величина фітомаси, тим більшу сумарну активність зосереджено в компонентах фітоценозу.