CC BY
24
должной подготовке на базе комплекс возможна организация научно-просветительской деятельности.
• При необходимости комплекс может быть использован для целей внутриареального расселения угрожаемых видов лесных муравьёв, как комплекс способный к быстрому и неистощительному воспроизводству качественного маточного материала.
Обследованное поселение лесных муравьёв уникально с исследовательской, экологической и природоохранной точек зрения. Высокая ценность этого природного объекта обуславливает необходимость придания ему охранного статуса. В настоящий момент ведётся подготовка обращения о создании регионального мирмекологического заказника в уполномоченные органы власти Владимирской области.
Список использованных источников
1. Голосова М. А. Муравьи в лесных экосистемах. Морфология, экология видов, инвентаризация и картирование комплексов. Организация мирмекологического мониторинга: учеб. пособие. М.: Изд-во ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. 65 с.
2. Длусский Г. М. Муравьи рода Форимка. М: Наука. 1967. 214 с.
3. Беднова О. В. Технология нормирования и индикации состояния лесных экосистем в условиях городских особо охраняемых природных территорий // Вестник Московского Государственного Университета Леса - Лесной вестник, 2014. Т.18. N 6. С.36-52.
4. Захаров А. А. Муравьи лесных сообществ, их жизнь и роль в лесу. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2015. 404 с.
УДК 630*182.59:551.521
ИТОГИ 25-ЛЕТНЕГО МОНИТОРИНГА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО
ЧЕРНОЗЕМЬЯ
RESULTS OF A 25-YEAR MONITORING OF THE RADIATION SITUATION IN FOREST ECOSYSTEMS OF THE CENTRAL BLACK EARTH REGION
Щетинкин С.В., Змитрук Н.В., Палютина М.С., Яньшин В.П. (филиал ФБУ «Рослесозащита» - «ЦЗЛВоронежской области», г.Воронеж, РФ) Shchetinkin S.V., Zmitruk N.W., Palyutina M.S., Yanshin W.P. (FBI Branch «Russian Centre of Forest Protection» - «Centre of Forest Protection in Voronezh Region»)
Проанализированы итоги 25-летнего мониторинга радиационной обстановки на стационарных участках в лесных биогеоценозах Центрального Черноземья, даны рекомендации по совершенствованию его научно-методического обеспечения.
The results of the 25-year monitoring of the radiation situation at stationary sites in the forest biogeocenoses of the central black earth were analyzed, recommendations were made to improve its scientific and methodological support.
Ключевые слова: радиоэкологический мониторинг, радиоактивное загрязнение Key words: radioecological monitoring, radiation exposure
В результате аварии на Чернобыльской АЭС в окружающую среду было выброшено около 450 различных радионуклидов суммарной активностью
50-100 МКи [1, 2]. При этом уровень загрязнения радиоактивными веществами лесных биогеоценозов оказался выше по сравнению с другими типами ценозов вследствие более высокой способности лесных экосистем накапливать радионуклиды [3].
Возникла необходимость в постоянном радиационном контроле в гос-лесфонде на стационарных участках [4]. Согласно нормативно-регламентирующим документам, регулярные наблюдения за радиационной обстановкой в лесном фонде являются одной из составных частей радиационного контроля в системе государственных органов управления лесным хозяйством [3, 4].
В 1994-1995 гг. для проведения радиационного контроля за лесной продукцией в Белгородской, Воронежской, Курской и Липецкой областях в различных типах леса были заложены стационарные участки, на которых стали ежегодно проводиться дозиметрические наблюдения и отбор проб почвы и лесной растительности.
За годы, прошедшие после аварии на Чернобыльской АЭС, ведущими учеными и научными учреждениями лесной отрасли и АН РФ проведены глубокие исследования о влиянии радиации на лесные экосистемы [3, 5, 6, 7]. Результаты этих исследований нашли свое выражение в практических рекомендациях производству по лесопользованию на части территории, подвергшейся радиационному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС, утвержденных Рослесхозом РФ в 2009 году [8].
Однако многие вопросы, связанные с процессами вертикальной и горизонтальной миграций радионуклидов в лесной подстилке и почве, а также особенности накопления и перераспределения их в тканях и органах древесной и травянистой растительности, других компонентах лесных экосистем оказались не достаточно изученными.
Целью данного радиоэкологического мониторинга явилось: получение систематических данных о содержании радионуклидов в различных компонентах лесных экосистем при разных плотностях радиоактивного загрязнения территорий и разработка, на этой основе, рекомендаций по совершенствованию методов радиационного контроля загрязнения земель лесного фонда; внесение, по мере необходимости, оперативных предложений по обеспечению радиационной безопасности лесохозяйственных работ.
Для детальной и достоверной радиационно-экологической характеристики стационарных участков проводилась ежегодная дозиметрия с использованием полевых дозиметров ДРГ-01Т, СРП-68-01 и ДКГ-РМ 1610 в соответствии с методическими разработками. Подготовку образцов к анализу, гамма-спектрометрию и радиометрию отобранных проб выполняли по стандартным методикам. Для оценки миграционных процессов радиоцезия в различных элементах лесных экосистем рассчитывали коэффициент перехо-
137
да (Кп) нуклидов Сб. Исследования в регионе охватывают период 19942018 гг.
Результаты дозиметрических наблюдений на стационарных участках (СУ), расположенных на радиоактивно-загрязненных территориях лесного фонда Белгородской, Воронежской, Курской и Липецкой областей, свиде-
тельствуют о существенном снижении мощности экспозиционной дозы. В качестве примера приведена динамика показателей гамма-фона в лесфонде Белгородской области (табл. 1).
В целом мощность экспозиционной дозы на СУ снизилась до фоновых значений к 2016 году.
Таблица 1 - Гамма-фон на СУ в лесфонде Белгородской области
№ п/п Шифр стационара Пз на момент закладки СУ, Ки/км2 Мощность экспозиционной дозы (мкЗв/час) по годам
1994 1999 2003 2009 2014 2016
1 94-054 1,7 0,27 0,25 0,23 0,19 0,14 0,11
2 94-055 1,7 0,30 0,27 0,26 0,17 0,15 0,11
3 94-056 1,9 0,32 0,25 0,23 0,20 0,16 0,12
Некоторые итоги мониторинга радиационной обстановки в лесных экосистемах Центрального Черноземья освещены в предыдущих наших публикациях [7, 9], здесь мы остановимся на анализе «барьерной» роли различных элементов лесных биогеоценозов и их вкладе в радиационное загрязнение лесов.
На стационарных участках в лесфонде Белгородской области в зоне загрязнения от 1 до 4,99 Ки/км за период наблюдений 1994-2017 гг. имеют место существенные колебания удельной радиоактивности почвы (рис. 1).
1600 ¡1 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
137
Рисунок 1- Динамика удельной активности Сб (Бк/кг) в почве на СУ, зал
ложенных в лесном фонде Белгородской области (1-4,99 Ки/км )
Отмечается относительно высокий запас радиоцезия в минеральной части почвы, что обусловлено, по-видимому, спецификой почвообразовательных процессов, а именно то обстоятельство, что подстилающей породой в этой местности является мел. Миграция радионуклидов в таких почвах имеет, очевидно, свои особенности.
Установлено, что средняя удельная радиоактивность лесной подстилки на стационарах в зоне загрязнения от 1 до 14,99 Ки/км2 в Воронежской области за период наблюдений 1994-2017 гг. уменьшилась в 7,5 раз (в 1994 году - 3330 Бк/кг). В тоже время средняя удельная радиоактивность минеральной части почвы снизилась незначительно. После 1994 года отмечается несущественное колебание радиоактивности минеральной части и подстилки (рис. 2).
1994 1999 2003 2007 2010 2014 2017
Годы
• Подстилка ■ Минеральная часть
й 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
1994 2002 2005 —•— Подстилка
2007 2010 2014 —■—Минеральная часть 137,
2017 Годы
Рисунок 2- Динамика удельной активности Сб (Бк/кг) в почве на СУ, зал
ложенных в лесном фонде Воронежской области (1-14,99 Ки/км )
На стационарном участке № 3 Острогожского лесничества в 2015 году отмечена максимальная плотность загрязнения - 8,76 Ки/км2.
В лесфонде Курской области на стационарах с плотностью радиоактивного загрязнения от 1 до 14,99 Ки/км удельная активность лесной подстилки на момент закладки СУ в 1995 году составила 178 Бк/кг, что на порядок меньше аналогичного показателя СУ других областей Центрального Черноземья (рис. 1-4). Однако, удельная радиоактивность минеральной части почвы была сопоставимо и равнялась 337 Бк/кг. За период 1995-2017 гг. наблюдалось некоторое повышение удельной радиоактивности лесной подстилки и снижение минеральной части почвы (рис. 3). 800
(■Н
к
1г ш
600 400 200 0
1995
2001
Подстилка
2007
2010
2014
Минеральная часть
2017 Годы
0
137
Рисунок 3- Динамика удельной активности Сб (Бк/кг) в почве на СУ, заложенных в лесном фонде Курской области (1-14,99 Ки/км )
Исследования, проведенные в лесном фонде Липецкой области, показали, что к 2005 году средняя удельная радиоактивность лесной подстилки на стационарах радиационного мониторинга снизилась до 383 Бк/кг (рис. 4), в то время как в начале наблюдений (1994 г.) этот показатель был существенно выше - 1607 Бк/кг. Особенно заметно уменьшилась концентрация цезия-137 в лесной подстилке в Данковском лесничестве на стационарном участке № 2 - почти в 11 раз, что связано, по-видимому, со спецификой почвообразовательных процессов. В частности, у лесной подстилки здесь слабо выражен нижний слой, где как раз и происходит аккумуляция радионуклидов. Характерно, что радиоактивность общей минеральной части лесной почвы за время наблюдений существенно не изменилась (рис. 4).
£ 1800 ¡1 1500 1200 900 600 300 0
1994 1995 1998 • Подстилка
2000 2001 2002 ■ Минеральная часть 137
2003 Год
оды
Рисунок 4- Динамика удельной активности Сб (Бк/кг) в почве на СУ, заложенных в лесном фонде Липецкой области (1 -4,99 Ки/км2)
Результаты многолетних наблюдений за содержанием радионуклидов в лесной подстилке и лесной почве на стационарах радиационного мониторинга свидетельствуют о том, что к настоящему времени произошло существенное самоочищение верхнего слоя почвы - лесной подстилки.
Самоочищение поверхности почвы возможно в результате двух процессов. Прежде всего это миграция нуклидов вглубь почвы и ежегодное поступление на поверхность почвы более чистого растительного опада. В последнем случае самоочищение верхнего слоя лесной почвы во многом зависит от состава растительного опада, мощности и структуры лесной подстилки, наличия (отсутствия) мохового покрова.
А.И. Щеглов [6] по степени выраженности процесса самоочищения почвы располагает лесные биогеоценозы в следующий ряд: смешанный лес > лиственный лес > хвойный лес без мохового покрова > хвойный лес с моховым покровом.
В нашем случае наиболее выражена лесная подстилка в хвойных лесах с моховым покровом Курской области, где на стационарном участке № 7 (Золотухинское лесничество) отмечена ее максимальная удельная активность - 1460 Бк/кг в 2017 году.
В целом, барьерная функция лесной подстилки заметно уменьшается, за исключением лесных экосистем Курской области, где она продолжает играть роль существенного аккумулятора радиоцезия, по-видимому, в силу указанного выше обстоятельства.
Характер миграционных процессов радиоцезия в древесном ярусе освещен в предыдущих наших публикациях [9], здесь мы отметим лишь, что за все время наблюдений на СУ не отмечено случаев превышения гигиенических нормативов по содержанию радиоцезия в исследованных органах и тканях древесных растений. Относительно недревесных лесных ресурсов, то ситуация иная. Так, в разные годы наблюдений отмечены случаи превышения нормативов содержания радиоцезия в грибах, лекарственных и кормовых растениях - основных источников дозонакопления потребителей этой лесной продукции. Из напочвенного покрова наиболее высокие концентрации радиоцезия характерны для мхов, у которых существенную роль в ми-
131
грации Сб играет богатство почвы (рис. 5).
а
д
о
е р
е
с Ё
е и я и
со
о
700 600 500 400 300 200 100 0
А2
В1
В2
С2
Б2
Е1
Тип условий местопроизрастания
Рисунок 5- Динамика Кп у мхов на стационарных участках
в зависимости от ТУМ
Согласно методике [3] плотность радиационного загрязнения лесов определяется на основании объемной радиоактивности минеральной части почвы с подстилкой на глубину 15 см. Однако данные, полученные при таком подходе, не соответствуют результатам гамма-спектрометрической съемки с воздуха [10].
Очевидно, что о радиоактивности сложных лесных биогеоценозов, в отличие от сельхозугодий, нельзя судить только по радиоактивности почвы. Проведенные нами радиологические анализы различных частей лесных экосистем показали высокие уровни накопления радионуклидов в лесной подстилке, напочвенном покрове и коре древесных и кустарниковых пород. Поэтому возникает необходимость обязательного учета этих компонентов в общей радиационной загрязненности лесного биогеоценоза, который мы в качестве примера выполнили на стационарном участке № 4 Добровского лесничества Липецкой области в 1995 году (табл. 2).
Таблица 2 - Плотность радиационного загрязнения различных компо-
нентов леса (СУ № 4 Липецкой области)
№№ п/п Компоненты леса Пз, Ки/км
1 Лесная подстилка 0,17
2 Минеральная часть почты 0,70
3 Напочвенный покров 0,15
4 Древесный ярус 0,09
Итого 1,11
Как видно из таблицы, учет радиоактивности различных компонентов леса дает более полное представление о степени радиационного загрязнения лесных территорий.
В связи с вышеизложенным, был проведен учет этих компонентов в общей радиационной загрязненности биогеоценоза уже на всех стационарах в лесах управления лесного хозяйства Липецкой области.
Установлено, что в условиях 1996 года наибольшей поверхностной радиоактивностью обладала уже лесная подстилка - до
0,38 Ки/км2 (СУ-4).
Высокая поверхностная активность лесной подстилки на стационарных участках №№ 1, 4 обусловлена значительной биомассой обоих, выделяемых при пробоотборе слоев подстилки и высокой удельной радиоактивностью
этого компонента лесных экосистем.
Значимым аккумулятором радионуклидов в лесу является также кора деревьев и кустарников, в древесине нуклидов меньше, однако древесный ствол является самым емким и долговечным хранилищем радионуклидов. Установлено, что поверхностная активность древесного яруса колеблется в
Л
пределах 0,01-0,06 Ки/км .
Наименьшая поверхностная радиоактивность из компонентов лесной экосистемы отмечена у напочвенного покрова. Поверхностная активность напочвенного покрова существенным образом зависит от типа условий местопроизрастания. Так, при переходе от свежей к влажной субори (В2-В3) на стационарном участке № 4 отмечена максимальная поверхностная актив-
Л
ность - 0,03 Ки/км , что связано с преобладанием среди напочвенной растительности зеленых мхов. Зеленые мхи (мох Шребера, дикранум) имеют высокую удельную радиоактивность, что и обусловливает заметное повышение поверхностной активности напочвенного покрова.
Полный учет радиоактивности различных компонентов леса дает более адекватное представление о степени радиоактивного загрязнения лесных территорий. Так, на отдельных стационарных участках в Липецкой области плотность радиоактивного загрязнения возрастала весьма существенно - на 34-63%, что имеет особое значение при радиационном обследовании слабо-загрязненных территорий (до 2 Ки/км2), когда определяется статус обследуемых площадей, а также для обеспечения радиационной безопасности населения в местах массового сбора разнообразной лесной продукции, в первую очередь грибов и лекарственных трав.
По итогам многолетнего мониторинга радиационной обстановки в лесах Центрального Черноземья можно сделать следующие выводы.
137
В результате вертикальной и горизонтальной миграции Сб в системе «лесная подстилка-минеральная часть почвы» происходит перераспределение радионуклидов в нижележащие слои почвы. Характер миграционных процессов зависит, в т.ч. от специфики подстилающих пород, в нашем случае это наиболее ярко проявляется на мелах в Белгородской области.
В настоящее время основными элементами биогеоценозов, удерживающими от распространения радионуклиды, остаются лесная подстилка и верхний 0-15 см слой почвы, а также разнообразные виды мхов.
Вся древесная продукция в лесах региона практически радиационно-
137
чистая, содержание в ней контролируемого радионуклида ( Сб) соответствует гигиеническим нормативам. В тоже время, лесная растительность, корневая система которой или ризоиды расположены преимущественно в верхнем (0-15 см) слое почвы, аккумулируют радиоцезий в количествах, превышающих порой соответствующие нормативы СанПин.
Обладая кумулятивным действием, радионуклиды Чернобыльского следа представляют серьезную опасность для потребителей разнообразной недревесной продукции леса, это прежде всего грибы, а также ягоды, лекарственные и кормовые травянистые растения, произрастающие в т.ч. на относительно «чистых» территориях лесфонда с плотностью загрязнения менее 1
л
Ки/км .
В целях совершенствования научно-методического обеспечения радиационного мониторинга в лесах Центрального Черноземья считаем необходимым при определении плотности радиоактивного загрязнения территорий учитывать поверхностную активность различных компонентов леса, что позволит получать более полную информацию о текущей радиационной обстановке и перспективах ее развития в будущем.
Результаты проведенных наблюдений на стационарных участках радиационного мониторинга свидетельствуют о наличии существенного радиоактивного загрязнения различных элементов лесных экосистем региона, что обусловливает необходимость дальнейшего проведения контроля радиационной обстановки в целях обеспечения радиационной безопасности работников лесного хозяйства и потребителей разнообразной лесной продукции.
Список использованных источников
1. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1993 году: Государственный доклад // Зеленый мир. 1994. № 26 (166).
2. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствиях подготовленная для МАГАТЭ. // «Атомная энергетика», Т. 61. вып. 5. ноябрь 1986. С. 301-320.
3. Руководство по ведению лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения от аварии на Чернобыльской АЭС (на период 1997-2000 гг.) [Текст]. М.: ВНИИЦлесре-сурс, 1997. 111 с.
4. Методические указания по оценке радиационной обстановки в лесном фонде Российской Федерации на стационарных участках (для части территории, загрязненной радионуклидами при аварии на Чернобыльской АЭС). М. 1993. 15 с. (утверждены приказом Федеральной службой лесного хозяйства России от 21 декабря 1993 г. № 337).
5. Лес и Чернобыль / под общ. ред. В.А. Ипатьева. Минск: МНПП «Стенер», 1994.
235 с.
6. Щеглов, А.И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах: учеб. / А.И. Щеглов. М.: Наука, 2000. 268 с.
7. Щетинкин, С.В. Радиоактивное загрязнение лесов и лесной продукции Центрального Черноземья / С.В. Щетинкин, Н.Е. Косиченко // Экология Центрального Черноземья Российской Федерации: сб. науч. трудов. Липецк, 1998. С. 82-86.
8. Методические рекомендации по регламентации лесохозяйственных мероприятий в лесах, загрязненных радионуклидами: Утв. Рослесхозом РФ 16.03.09. М., 2009. 38 с.
137
9. Щетинкин, С.В. Роль древесных растений в миграции радионуклидов Сб в лесных экосистемах Центрального Черноземья / С.В. Щетинкин // Сохранение, изучение и воспроизводство генетических ресурсов лесных древесных растений: сб. науч. трудов. Воронеж, 2007. С. 134-146.
10. Научно-методическое обеспечение радиационного мониторинга в лесах, загрязненных радионуклидами [Текст] отчет о НИР (закл.) 10.2 / Науч.-исслед. ин-т лесной генетики и селекции. Рук. Щетинкин С.В.; исполн. Щетинкин С.В. [и др.]. Воронеж, 2000. 99 с. Библиогр.: с. 57-60. № ГР 01.9.50003167.
