Ведення лісового господарства на територіях забруднених радіонуклідами (стр. 5 )

Сильне обводнення цих боліт сприяє посиленій міграції радіонуклідів у грунтово-рослинному покриві. Однак кількість імпрегнованої води в рослинному покриві цих боліт незначна, певне значення вона має лише для купинних та дерновинних видів осок дернистої та омської, щучки дернистої тощо. Тому в низинних болотах величину накопичення l37Cs більшістю видів рослин зумовлює порова вода. При цьому важливою її характеристикою є не лише концентрація радіонукліда, але й швидкість водообміну: притікання води, шо містить 137Cs, та винос його з екосистеми водами, що витікають з неї, в тому числі дренажними. Слід зазначити, що звичайно притік радіонуклідів у екосистему евтрофного болота значно, у 10-100 разів, перевищує їх винос, завдяки чому болота є біогеохімічними бар'єрами, здатними концентрувати радіонукліди та міцно їх утримувати.

Особливості накопичення радіонуклідів різними деревними породами

Накопичення радіонуклідів деревними породами визначається типом лісорослинних умов, лісівничими характеристиками насаджень, особливостями радіоактивного забруднення територій, міграцією радіонуклідів у лісових екосистемах і біологічними особливостями деревних порід. Серед екологічних факторів виділяється, насамперед, родючість та вологість грунту. З лісівничих характеристик насаджень на процес накопичення радіонуклідів впливає склад і вік деревостану та його відповідність типам лісорослинних умовам.

Особливу роль у накопиченні радіонуклідів відіграє біологія деревних порід, специфіка фізіології кожної з них, вибагливість до вологості та родючості грунтів, пристосованість та вимогливість до всього комплексу екологічних факторів, що визначають ріст живого організму.

Ряд відмінностей накопичення радіонуклідів, зумовлених біологічними особливостями порід, розкрито у працях багатьох дослідників. Результати пошукових робіт мають суперечливий, а іноді й протилежний характер. Причиною цього є складність у виборі об'єктів досліджень, котрі були б підібрані в однакових за щільністю забруднення грунту умовах, особливостями міграції радіонуклідів, фізико-хімічними характеристиками грунтів, формами радіонуклідів, ідентичністю лісівничих характеристик насаджень. Встановити певну закономірність у накопиченні радіонуклідів різними деревними породами досить складно. Скоріш за все опубліковані результати досліджень характеризують відмінності в накопиченні радіонуклідів деревними породами саме для певного об'єкта з його еколого-лісівничими характеристиками і лише деякою мірою відображують загальну закономірність.

Так, за даними багаторічних досліджень особливостей накопичення радіонуклідів головними лісоутворюючими породами визначено закономірність для умов Полісся України. Встановлено, що деревні породи відрізняються за забрудненістю кожного із компонентів фітомаси.

Так, питома активність І37Сз в деревині дуба та осики в 4-5 разів нижча, ніж сосни та берези. За питомою активністю l37Cs у корі зовнішній та корі внутрішній деревні породи утворюють два різних майже протилежних ряди. Забруднення внутрішньої частини кори деревних порід зменшується за наступним рядом: сосна - береза - осика - дуб, а забруднення зовнішньої частини кори - в ряду: дуб - осика - сосна - береза.

Статистичне достовірних ранжованих рядів за накопиченням головними лісоутворюючими породами 90Sr досі не встановлено. Так, вченими Інституту лісу АН Білорусі доводиться, що мінімально накопичує 90Sr серед головних лісоутворюючих порід дуб. Сосна звичайна та осика накопичують 90Sr в деревині більше, ніж береза й вільха. Причому ця тенденція трохи змінюється залежно від щільності радіоактивного забруднення грунту.

При заготівлі деревної продукції важливо знати особливості розподілу радіонуклідів по висоті деревного стовбура в різних деревних породах. Наявність такої інформації дає змогу планувати сортиментну структуру лісосіки та знати ті види продукції та сортиментів, радіологічний контроль для котрих особливо необхідний..

Зіставлення отриманих результатів свідчить, що найістотніша активність l37Cs з висотою стовбура змінюється у дуба, трохи менше у берези. У дуба максимум вмісту 137Cs припадає на вершинну частину стовбура. Для сосни особливої різниці в розподілі l37Cs по стовбуру не виявлено. З віком, у процесі життєдіяльності деревних рослин відбувається безперервне збільшення їх розмірів, котре називають ростом. З фізіологічної точки зору поняття росту є складним процесом. Його механізм викладено в спеціальній літературі. Проте для пояснення особливостей накопичення радіонуклідів насадженнями різного віку охарактеризуємо ріст у загальних рисах.

Деревні породи, будучи складними організмами, в процесі росту репродукують і поновлюють клітини, що зумовлює збільшення розмірів стовбура, гілля, пагонів та коріння. Поряд з новими в тілі рослин зберігаються відмерлі частини, функції котрих змінюються.

З віком насадження, як і рослини, переживають етапи молодості, зрілості і старості. Незважаючи на постійне омоложення деревного організму його вік обмежений. Для кожної з цих фаз характерний свій режим живлення, специфіка поглинання мінеральних речовин, мікроелементів і радіонуклідів. Саме цим визначаються особливості накопичення радіонуклідів деревостанами різного віку. Знання останніх необхідне для господарського використання деревини, заготовлюваної в насадженнях різного віку при лісівничих заходах.

Питома активність 137Cs у деревині сосни вища в молодняках порівняно з середньовіковими та пристигаючими насадженнями. Наведена особливість дає підставу вважати, що отримати деревину вищої питомої активності в процесі рубок догляду за лісом у молодняках більш ймовірно порівняно з середньовіковими та пристигаючими насадженнями. Ріст лісу характеризується конкурентною боротьбою дерев за поживні речовини та світло. Саме тому в лісі одні дерева вирізняються добрим розвитком, інші явно затримуються в рості, доходячи до відмирання. Таке явище в лісознавстві відоме здавна. Воно знайшло втілення в класифікації дерев на основі ступеня їх розвитку, що широко застосовується при відборі дерев у процесі рубок догляду. Саме тому особливості накопичення радіонуклідів деревами різного ступеня розвитку мають практичне значення. Встановлено, що питома активність 137Cs у деревині сосни вищих класів росту значно вища, ніж нижчих. Тобто, в насадженнях сосни, забруднених радіонуклідами, для заготівлі радіоактивне чистішої деревини доцільніше призначати рубку догляду за низовим методом.

Наведену вище особливість підтверджують концентрації l37Cs в однорічній хвої в деревах різної категорії стану. Вміст l37Cs в однорічній хвої пригнічених дерев в 1,2-2,3 рази нижчий, ніж у домінуючих деревах. У цілому частка запасу пригнічених дерев від загального запасу l37Cs у насадженнях сосни сягає 12 % і варіює в межах 10-20 %, хоча за кількістю в насадженні вони становлять третину. Найбільша активність утримується середніми деревами, що переважають у насадженні.

На особливості накопичення радіонуклідів у різних тканинах й органах деревних рослин впливають насамперед два фактори: час, що минув з моменту викиду радіонуклідів; радіонуклідний склад випадінь. Безпосередньо після викиду радіонуклідів деревостани зазнають поверхневого забруднення. Адже лісові масиви є природними фільтрами повітря. Вони затримують на своїй поверхні радіонукліди з повітряних мас. З часом починається самоочищення деревного ярусу. Воно відбувається на перших етапах завдяки вимиванню радіонуклідів з крон та стовбурів дерев під час опадів. У подальшому настає етап біологічного самоочищення деревостанів. Радіонукліди, що потрапили на поверхню грунту, мігрують його профілем углиб і надходять в органи дерев під час їх живлення через кореневу систему, частково утримуючись в цих органах, а частково повертаються в грунт з опадом. Таким чином відбувається їх біологічний кругообіг у лісах. Після аварії на Чорнобильській АЕС умовно ці періоди можна поділити на такі: перший, з моменту викиду і до весни 1987 року - період інтенсивного механічного очищення деревного ярусу; другий - з весни 1987 року і донині - період зростання кореневого надходження радіонуклідів та біологічного самоочищення деревних порід.

Радіонуклідний склад випадінь визначає час накопичення, утримання та очищення лісових насаджень.

У соснових лісах після аварії на Чорнобильській АЕС основна маса активності в 1986 році була зосереджена на поверхні стовбурів та хвої. Починаючи з 1987 р. радіонукліди дедалі інтенсивніше надходять у луб, деревину та хвою. У 1991 році ряд за наростанням вмісту радіонуклідів у компонентах фітомаси був таким: деревина - луб - хвоя - кора зовнішня. За період з моменту аварії кора очистилась більш ніж у 100 разів, хвоя-в 10. У 1996 році цей ряд трохи змінився і мав такий вигляд: деревина - кора зовнішня - луб хвоя. Тобто кореневе надходження радіонуклідів призвело до найбільшої їх концентрації в фізіологічне активних тканинах та асиміляційному апараті. Деревина є найменш радіоактивне забрудненим компонентом фітомаси дерева. Проте, незважаючи на її найнижчу в дереві питому активність, вона внаслідок великої ваги утримує найбільше l37Cs, близько 30-35 %, а разом з корою - близько половини активності всього дерева.

Наведена закономірність характерна й для інших лісоутворюючих порід. Змінна лише величина співвідношення питомої активності між тканинами та органами, зумовлена фізіологічною будовою різних деревних порід.

Значними накопичувачами радіонуклідів l37Cs є також генеративні органи сосни, а саме - пилок та шишки. Так, шишки порівняно з деревиною утримують в 3,5 раза більше l37Cs. Тобто, при відповідності сосни допустимим рівням вмісту радіонуклідів на паливну деревину використання її шишок на паливо небажане. Вміст радіонуклідів в органах дерев варіює в широких межах. Це пояснюється індивідуальними особливостями росту та живлення дерев однієї породи в одному насадженні. Таку особливість належить враховувати під час відбору проб для радіаційного контролю. Поряд із відмінністю в накопиченні l37Cs для деревних порід характерною є й сезонна динаміка вмісту даного радіонукліда. Основна кількість його поглинається кореневими системами на початку вегетаційного періоду. Найбільше вказана закономірність проявляється щодо хвої. Тому при дослідженні багаторічної динаміки міграції радіонуклідів у компонентах фітомаси деревних порід для порівнянності результатів проби слід відбирати в один і той же час вегетаційного періоду. Особливість поведінки радіонуклідів у лісових екосистемах, як і склад та продуктивність деревостанів, визначаються ґрунтовими умовами. Адже, крім інших факторів, саме грунт визначає інтенсивність міграції радіонуклідів та їх залучення до біологічних ланцюгів поглинання деревними породами. Серед великої кількості фізико-хімічних характеристик ґрунтових умов виділити окремі, що насамперед визначають надходження радіонуклідів у рослинність, неможливо, їх слід розглядати в комплексі. Для вивчення впливу ґрунтових умов на інтенсивність надходження радіонуклідів у деревну породу найдоцільніше застосовувати методи лісової типології. Осі едафічної сітки - трофність та вологість місцезростань є інтегральними показниками, що відображають розмаїття властивостей грунтів та їх будови, які визначають особливості живлення лісових насаджень, їх склад і продуктивність, інтенсивність надходження радіонуклідів у деревні породи.