РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 4, с. 463-470
^=РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК [574:539.163]+621.039.7
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И В ПОЧВЕ И НАКОПЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНОЙ И КОРОЙ СОСНЫ (РШШ SILVESTRIS L.) В РАЗЛИЧНЫ1Х УСЛОВИЯХ МЕСТОПРОИЗРАСТАНИЯ
© 2007 г. А. Н. Переволоцкий*, И. М. Булавик, Т. В. Переволоцкая, Л. А. Паскробко,
С. Н. Андруш
Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие "Институт радиологии",
Гомель, Республика Беларусь
Проведены исследования закономерностей распределения 137Cs и 90$г в сосновых насаждениях в различных эдафических условиях. Установлено, что запас радионуклидов в лесной подстилке зависит от ее мощности и изменяется от 10 до 70% для 137Cs и от 20 до 60% для 9С^г. При увеличении плодородия почвы от трофотопов А к С коэффициенты перехода (Кп) 137Cs и 9С^г для древесины снижаются. С повышением влажности почвы на каждую градацию трофической сетки происходит увеличение Кп 137Cs в древесине и снижение - 9С^г. Запас Сз и 9С^г в древесине сосновых насаждений в различных эдафотопах зависит от бонитета насаждения и уровней накопления радионуклидов. В наиболее распространенных эдафотопах для сосновых насаждений древесина и кора аккумулируют 1-3% 137Сз и 6-11% 9^г от общего запаса в биогеоценозе.
137Сз, 9^г, поверхностная активность, удельная активность, миграция, коэффициент пропорциональности, сосновые насаждения, тип условий местопроизрастания, эдафотоп, трофотоп, гигротоп.
В ряде радиоэкологических исследований в лесных экосистемах отмечалось влияние эдафических факторов на накопление радионуклидов древесными растениями: при повышении плодородия почвы накопление 137Св в надземной фито-массе снижается, а при переходе от сухих к более влажным гигротопам - увеличивается [1-8].
Вместе с тем имеются работы [9-11], в которых установлены иные закономерности. В частности, максимальные значения параметров накопления 137Св древесными породами выявлены в сухих и бедных эдафотопах, а снижение отмечается при повышении влажности и плодородия почвы [9, 10]. Не выявлено различий в накоплении 137Св и 90Бг древесиной и корой сосны и березы при переходе от свежего бора к влажной субо-ри [11].
Это свидетельствует о недостаточной изученности влияния эдафотопов или типов условий местопроизрастания (в дальнейшем ТУМ) лесных насаждений на накопление радионуклидов древесными растениями, что может быть связано с рядом причин. К ним прежде всего следует отнести сложность лесных экосистем как объекта ра-
*Адресат для корреспонденции: Республика Беларусь, 246654 Гомель, ул. Федюнинского, 16, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие "Институт радиологии"; тел.: (375-0232) 51-95-54, факс: (3750232) 51-68-22; e-mail: rir@server.by.
диоэкологических исследований, сильную моза-ичность радиоактивного загрязнения, различные методики проведения исследований, недостаточное количество отбираемых проб и т.д.
Кроме того, мало исследований посвящено комплексному анализу поведения радионуклидов в насаждениях различных условий местопроизрастания, охватывающих как перераспределение в почве, так и накопление древесной растительностью на одних и тех же пробных площадях, т.е. проведение сопряженного отбора проб. Большинство опубликованных материалов освещает вторую часть проблемы, причем основное внимание уделяется накоплению 137Св и только в отдельных сообщениях анализируется накопление 90Бг, обладающего существенно более высокой биологической доступностью [11, 12].
Что касается поведения радионуклидов в почвах под насаждениями в различных эдафических условиях, то здесь отмечается увеличение интенсивности миграции 137Св в ряду гигротопов А1 -А4 и В2 - В3 - В4 [2, 4, 5, 13-16]. Для 90Бг в ТУМах (А1- А2 - А3 - А4) зафиксирована обратная картина: большее количество радионуклида в одних и тех же почвенных слоях (особенно, глубже 5 см) зафиксировано в А1, а минимальное - в А4 [15], что авторы связывают с влиянием на интенсивность миграции радионуклида процессов торфо-образования. Интенсивность миграции снижается
Активность 137Cs, % от общей в почве 100 г
80 60
40
20
6 8 10 12 14 Мощность подстилки, кг/м2
Рис. 1. Изменение активности в подстилке (% от общей в почве) в зависимости от ее мощности (кг/м2). Активность = (38.78 ± 1.59^п(Мощность) - (20.65 ± ± 4.10), К. детерминации = 0.9724.
от А3 к В3 и С3 для сосновых насаждений [5]. Эта закономерность может нарушаться при изменении породного состава насаждений: прослеживается более интенсивная миграция и 9(^г вглубь почвы в осиновом насаждении (ТУМ В4) по сравнению с сосновым (А4) [5]. Однако в исследованных насаждениях анализ накопления радионуклидов в древесном пологе не проводили, к тому же в ряде работ заключение о интенсивности миграции делали на основании обследования одной пробной площади в каждом из эдафотопов, что представляется не вполне корректным.
Поэтому целью настоящего исследования явилось изучение особенностей распределения и 9(^г в подстилке и почве, а также их накопления в древесине и коре сосновых насаждений в различных типах условий местопроизрастания.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Исследования проводили в сосновых насаждениях Ветковского лесничества Ветковского спецлесхоза, относящегося к Полесско-Приднепров-скому лесорастительному району (Гомельско-Приднепровский комплекс лесных массивов) подзоны дубрав широколиственно-хвойных лесов.
В различных ТУМ в приспевающих и спелых сосновых насаждениях было подобрано 28 пробных площадей с долевым участием сосны в составе насаждения не менее 70%. Закладку пробных площадей проводили в соответствии с методиками, применяемыми при радиоэкологическом мониторинге в лесных насаждениях [17, 18]. Отбор почвенных проб для определения поверхностной активности и 90^г в почве (плотности загрязнения почвы) и распределения радионуклидов в
подстилке и по слоям в 20-сантиметровой минеральной части почвы проводили по методикам [17, 18]. Пробы древесины без коры отбирали в пределах пробной площади с 20-30 растущих деревьев I—II классов роста и развития на высоте 1.3 м с помощью возрастного бурава. С каждого дерева отбирали один керн путем высверливания до середины ствола. Количество деревьев, с которых отбирались керны древесины без коры, зависело от диаметра ствола и составляло при диаметре свыше 35 см 20 шт., 25—35 см — 25 шт., менее 25 см — 30 шт. Объем смешанной пробы составлял не менее 100 мл3. Пробы коры с лубом отбирали с 7— 10 деревьев с помощью специального пробоотборника.
Удельную активность 137Cs в исследуемых образцах почвы и древесины определяли на у-спек-трометрических комплексах Canberra (СапЬегга, США). Радиохимическое выделение 90Sr проводили по стандартной методике ЦИНАО с радиометрическим окончанием на а-в счетчике Canberra-2400 (Canbеrra, США). Аппаратурная ошибка измерений не превышала 20%.
Для coпоcтaвлeния уровней ткопления 137Cs и 90Sr в древесине насаждений, пpoизpacтaющиx ш территориях c paзличнoй плотностью зaгpязнeния, определяли коэффициент перехода или Кп как частное от удельной активности радионуклида в коре или древесине (Бк/кг) к его поверхностной активности в почве (кБк/м2).
Поверхностные активности 137Cs и 90Sr в почвах пробных площадей и масса лесных подстилок на единице площади почвы сосновых насаждений в различных эдафотопах существенно отличались. Поэтому, для оценки запаса радионуклидов в них, поверхностную активность 137Cs и 90Sr в подстилках рассчитывали в процентах от общей в почве и анализировали в зависимости от их массы на единице площади насаждения (рис. 1 и 2). Для анализа распределения радионуклидов в вертикальном профиле почвы были определены поверхностные активности радионуклидов для каждого из почвенных слоев и выражены в процентах от суммарной в 0—20 см минеральной части почвы (рис. 3 и 4).
Данные по плотности загрязнения почвы 137Cs и 90Sr, удельной активности радионуклидов в древесине и коре сосны, а также погрешности измерений этих величин приведены в табл. 1. Коэффициенты перехода радионуклидов для древесины сосны в различных условиях местопроизрастания анализировали методом двухфакторного дисперсионного анализа (табл. 2) для оценки влияния условий увлажнения и плодородия почвы на исследуемый параметр. Для идентичных ТУМов определяли среднее значение коэффициентов перехода радионуклидов для древесины и коры, а также стандартную ошибку среднего (табл. 3).
Активность 90бг, % от общей в почве
10
_I_I_I_I_I_I_I_
0 2 4 6 8 10 12 14 Мощность подстилки, кг/м2
Рис. 2. Изменение активности 908г в подстилке (% от
общей в почве) в зависимости от ее мощности (кг/м2).
Активность = (23.52 ± 2.65)Ьп(Мощность) - (4.19 ±
± 1.68), К. детерминации = 0.8246.
Оценку суммарного запаса радионуклидов, содержащихся в древесине и коре ствола сосновых насаждений в различных эдафотопах (табл. 4), выполняли исходя из коэффициентов перехода (см. табл. 1) и таблиц хода роста сосняков [19].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Плотность загрязнения 137Cs и 90Бг почвы пробных площадей находилась в пределах 692852 и 13-21 кБк/м2 соответственно.
Наибольшая удельная активность была зафиксирована в подстилке (до 57800 Бк/кг 13^ и 1300 Бк/кг 90Бг) и верхнем 1-см слое минеральной части - до 34500 Бк/кг 13^ и до 565 Бк/кг 908г. По мере заглубления величина активности экспоненциально снижалась и на глубине 15-20 см находилась в диапазоне 70-168 Бк/кг и 10-20 Бк/кг 90Бг.
Лесная подстилка через 20 лет после аварии продолжает играть определяющую роль в удержании радионуклидов, но это свойство связано с ее мощностью (величиной массы на единицу площади) (см. рис. 1 и 2). В диапазоне от 2 до 13 кг/м2 в подстилке сосновых насаждений удерживается 10-70% от общей плотности загрязнения
почвы и 20-60% - 90Бг. Указанная зависимость хорошо аппроксимируется логарифмической зависимостью (коэффициент детерминации >0.82). Происходит достаточно интенсивное нарастание запаса радионуклидов в подстилке при мощности <10 кг/м2, а в последующем исследуемый показатель изменяется слабо, асимптотически приближаясь к 100%-ному значению. Очевидно, при значительной мощности подстилки этот фактор яв
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.