РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 3, с. 282-292
РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК 574.4:539.163
СОСТАВ И ЧИСЛЕННОСТЬ ПОЧВЕННОЙ ФАУНЫ В РАЙОНЕ С ПОВЫШЕННЫМ УРОВНЕМ РАДИОАКТИВНОСТИ (РЕСПУБЛИКА КОМИ, ПОС. ВОДНЫЙ)
© 2015 г. А. А. Колесникова*, А. А. Кудрин, Т. Н. Конакова, А. А. Таскаева
Институт биологии Коми Научного центра УрО РАН, Сыктывкар
Исследования по влиянию повышенного уровня радиоактивности на почвенную фауну проведены в 2012 г. на территории, образованной в результате деятельности с 1931 по 1956 гг. предприятия по добыче и производству радия из пластовых вод и отходов урановой руды. Локальные радиоактивные загрязнения в окрестностях пос. Водный обусловлены присутствием в почвах и грунтах повышенных концентраций тяжелых естественных радионуклидов 226Яа, 238и и продуктов их распада. Установлены достоверные изменения численности, таксономического состава, трофической и экологической структуры комплексов беспозвоночных на лугах и в сосновых насаждениях с повышенным содержанием радионуклидов в почве. Результаты исследований подтверждены аналогичными работами, показывающими негативное влияние повышенных доз радиации на почвенную фауну.
Почвенная микро- и мезофауна, состав, численность, повышенный радиационный фон, Республика Коми.
БО1: 10.7868/80869803115030066
К загрязнению компонентов биосферы тяжелыми естественными и искусственными радионуклидами приводят крупные аварии, в результате которых в окружающую среду поступает значительное количество радиоактивных веществ, а также деятельность предприятий ядерно-топливного цикла, связанная с добычей, переработкой урансодержащего сырья и утилизацией отходов производства. Поэтому существование и развитие некоторых природных популяций растений и животных происходит в условиях постоянного влияния повышенного радиационного фона. По этой причине изучение разнообразия, численности и структурной организации сообществ почвенных беспозвоночных в условиях хронического радиационного воздействия является актуальным. Воздействие радиации на биоту рассматривается во многих российских и зарубежных изданиях, но, несмотря на большое число таких работ, дискуссионным остается вопрос о влиянии радиации на живые организмы. Механизмы радиационного воздействия на популяции и сообщества до конца не выяснены, особенно это касается исследований, направленных на выяснение последствий радиоактивных загрязнений для почвенной мезо- и микрофауны. Также важным является во-
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167928 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Институт биологии Коми НЦ Уро РАН; тел.: 8 (8212) 43-19-69; e-mail: kolesnikova@ib.komisc.ru.
прос о том, какой фактор лимитирует состав и численность почвенных беспозвоночных: радиация, химическое воздействие или сочетание этих двух факторов [1].
МАТЕРИАЛЫ МЕТОДИКА
Изучение почвенной фауны проводили в окрестностях пос. Водный (Республика Коми) на территории с антропогенно повышенным содержанием в почве радионуклидов литогенного происхождения. Здесь в 30-50-е годы прошлого века функционировало предприятие по добыче радия сначала из высокоминерализованных пластовых вод, а затем из привозных отходов урановой промышленности [2]. Район исследований расположен в северной тайге, в пределах пониженной южной части восточных отрогов Тиманского кряжа, охватывает бассейн нижнего течения р. Ухты и ее притоков: рек Ярега и Чуть. Рельеф местности разнообразный, с преобладанием недостаточно хорошо дренируемых полого-увалистых и холмистых плато размыва, расчлененных реками бассейна р. Ухты.
Исследования проводили на импактных участках (табл. 1), где исходно до начала работ по добыче радия сформировались дерново-луговые либо болотно-подзолистые почвы. В настоящее время природные почвы сохранились только на первой надпойменной террасе. На участках, располо-
Таблица 1. Характеристика исследуемых участков
Участок Растительное сообщество Ландшафтное положение Мощность экспозиционной дозы, мкГр/ч Мощность взвешенной поглощенной дозы, мкГр/ч Содержание химических элементов в почве, мг/кг рН (вод.)
Си РЬ Sr
1(и) Сосняк травянистый Вторая надпойменная терраса 7.52 ± 1.38 163.0-201.0 9.9 ±2 274 ±68.6 47.2 ± 14.1 6.8 ±0.1
2 (и) Сосняк травянистый Склон от террасы 2.92 ± 1.10 235.0-294.0 31.7 ± 1.7 316 ±80.0 53 ± 15.7 6.5 ±0.1
3(к) Сосняк зеленомошный Вторая надпойменная терраса 0.07 ±0.01 0.129-0.269 3.8 ±0.7 22.5 ±5.6 9.9 ±2.9 3.9 ±0.1
4 (к) Сосняк зеленомошный Склон от террасы 0.08 ±0.01 0.213-0.346 5.1 ± 1.0 18.9 ±4.6 14 ±4.1 4.2 ±0.1
5 (и) Луг злаково-разно-травный Вторая надпойменная терраса 0.62 ± 0.05 20.1-25.1 20.8 ±4.1 196 ± 47.0 57 ± 17.1 7.3 ±0.1
6 (и) Луг злаково-разно-травный Склон от террасы 1.18 ±0.14 59.7-75.4 16.9 ±3.4 278 ± 40.0 89.5 ±26.3 7.1 ±0.1
7 (и) Луг осоково-разно-травный Первая надпойменная терраса 1.28 ±0.02 81.7-104.0 16.8 ±3.4 160.5 ± 39.9 73.5 ±22.1 6.9 ±0.1
8 (к) Луг злаково-разно-травный Вторая надпойменная терраса 0.07 ±0.01 0.159-0.336 10.3 ±2.1 14.2 ± 3.3 20.9 ±6.1 7.1 ±0.1
9 (к) Луг злаково-разно-травный Склон от террасы 0.09 ±0.01 0.271-0.539 10.3 ±2.0 15.5 ± 3.9 15 ±4.3 6.4 ±0.1
10 (к) Луг осоково-разно-травный Первая надпойменная терраса 0.09 ±0.01 0.293-0.577 10.8 ±2.2 21.3 ±5.3 21.6 ±6.1 5.6 ±0.1
Условные обозначения: (и) — импактный участок, (к) — контрольный участок.
ы 00 U)
женных на второй надпойменной террасе, присутствуют техногенные химически загрязненные почвы, имеющие слаборазвитые дерновый, торфянистый и подзолистый горизонты [3]. Естественный растительный покров участков был полностью уничтожен в результате производственной деятельности радиохимических заводов либо последующей засыпки территории песчано-гравийной смесью в ходе дезактивационных мероприятий [1]. Восстановление растительности происходило в течение 60 лет в результате самопроизвольного зарастания территории характерными для данных физико-географических и климатических условий видами. Загрязнение местности обусловлено складированием отходов как химического производства радия из пластовых вод, так и урановой промышленности, в том числе переработанных вторично с целью извлечения радия [4]. В сосновых насаждениях (участки 1 и 2) почвы представлены техногенно измененными подзолами, содержат высокие концентрации сульфатов, тяжелых металлов и радионуклидов литогенного происхождения. Удельная активность 226Яа в почвах сосновых насаждений 1 и 2 составляет 13—20 кБк/кг. Экспериментальные луговые участки расположены на второй надпойменной террасе (участок 5), ее склоне (участок 6) и первой надпойменной террасе (участок 7). Основная часть радиевых отходов, перекрытых слоем песка и строительного мусора (так называемые "черные" и "красные" отвалы), сконцентрирована на участках 5 и 6. Здесь формируются аккумулятивные маломощные эмбриоземы. К настоящему времени на возвышенной части рельефа сформировались сообщества злаково-разнотрав-ной, а на заболоченной первой надпойменной террасе — осоково-разнотравной ассоциаций. Удельная активность 226Яа в почвах луговых участков 5—7 составляет 1.6—7.0 кБк/кг. На импактных участках мощность взвешенной поглощенной дозы, обусловленная присутствием тяжелых естественных радионуклидов в субстрате и поступлением их в биомассу, значительно превышает 10 мкГр/ч — значение, предложенное как безопасное для биоты в целом [5].
Контрольные участки расположены в сходных с радиоактивно загрязненными площадками эда-фотопических условиях и близки к ним по флористическому составу и экологическим условиям (табл. 1). Контрольные участки 3 и 4 представлены сосняками зеленомошными, расположенными на второй надпойменной террасе р. Ухта и ее склоне соответственно. Почвы этих участков — подзолы. Контрольные участки 8, 9, 10 представлены лугами, расположенными на второй над-
пойменной террасе, склоне и первой надпойменной террасе правого берега р. Ухта вблизи устья р. Яреги. На участках 8 и 9 — дерново-подзолистые почвы, а на участке 10 — дерново-луговая почва. Средняя мощность дозы у-излучения в воздухе для контрольных участков 0.12 ± 0.03 мкГр/ч, что является типичным значением для данного региона. Удельная активность 226Ra в почве незагрязненных радионуклидами участков — 13—30 Бк/кг почвы. Содержание основных химических элементов в почве контрольных участков не превышает региональных фоновых значений [4].
Отбор почвенных проб на нематод и микро-артропод проводили случайным образом пробоотборником площадью 5 х 5 см2 на глубину 5 см в 8-кратной повторности на каждом участке, на ме-зофауну — 25 х 25 см2 на глубину 10 см на участках с повышенным фоном радиации в 10-кратной повторности, на контрольных — в 8-кратной. Всего было отобрано по 80 почвенных образцов для последующей выгонки нематод и микроартропод и 90 образцов для отлова крупных беспозвоночных. Экстракцию нематод осуществляли при помощи модифицированного метода Бермана с экспозицией 48 ч. Фиксировали нематод горячим (80°С) раствором формалина с массовой долей 4%. Экстракцию микроартропод проводили по общепринятой методике с использованием эклекторов Берлезе—Тульгрена. Пробы на мезофауну разбирали вручную с последующей выгонкой на эклек-торах [6]. На всех исследуемых участках были отобраны и подготовлены в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83, 28168-89, 17.4.4.02-84, 29269-91 почвенные образцы для количественного химического анализа. Содержание химических элементов в почве и рН почвенного раствора определяли методами АЭС ИСП, ПНДФ 16.1:2.3:3.11-98 и по-тенциометрии, ГОСТ 26423-85 в аккредитованной экоаналитической лаборатории "Экоана-лит". Статистическую обработку результатов проводили в программе Statistica 6.0. Для оценки связи между признаками применяли пошаговый регрессионный анализ, при котором вычисляли коэффициент регрессии (коэффициент Beta), указывающий на вклад отдельных признаков в изменение исследуемого показателя, коэффициент детерминации (R2) в качестве меры адекватности регрессионной модели статистическим данным, для оценки значимости использовали критерий Фишера (F). Предварительно данные подвергались Log(B +1) трансформации для норма
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.