CC BY
30
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ СОДЕРЖАНИЯ 137Cs В ПОЧВЕ И ФИТОКОМПОНЕНТАХ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ БРЯНСКОЙ
ОБЛАСТИ В 2003-2008 ГГ.
Раздайводин А.Н., Радин А.И., Ромашкин Д.Ю., Белов А.А.
(ФГУВНИИЛМ, г. Пушкино, Московской обл., РФ)
137
The results of measurements of Cs content in the soil and essential components of forest stands are discussed. The reasons of the dynamics of this radionuclide in the soil, the trunk wood and the bark of pine trees are considered.
Исследование динамики загрязнения радионуклидами различных компонентов природной среды остается насущной задачей радиобиологии. Результаты таких исследований обеспечивают надежную основу для дифференцирования отдельных территорий с учетом качественных особенностей биогеоценозов и специфики их загрязнения и разработки оптимальных вариантов реабилитации загрязненных территорий и их хозяйственного использования.
При проведении радиационного мониторинга леса на стационарных участках в Злынковском и Клинцовском лесхозах Брянской обл. в период с 2003 по 2008 г. проведены измерения плотности загрязнения почвы и удельного содержания в стволовой древесине, ветвях и коре деревьев основного яруса, в ветвях подроста и подлеска и растениях живого напочвенного покрова.
По данным анализа проб почвы плотность загрязнения этого компонента биоценоза радиоактивным цезием в 8 сосновых древостоях в среднем за период
3 3 2
исследований колебалась от 209,5-10 до 1067,1-10 Бк/м в разных участках;
137
средняя удельная активность Cs в стволовой древесине деревьев сосны - от 128,3 до 813,3 Бк/кг, в коре сосны - от 569,3 до 3946,8 Бк/кг. Отмечен
137
сравнительно высокий уровень вариативности показателей содержания Cs по годам во всех трех компонентах биоценоза: на отдельных опытных участках
137
коэффициент вариации удельной активности Cs в почве колебался от 5,5 до 24,7%, в стволовой древесине от 18,4 до 53,6% и в коре от 7,1 до 26,9%.
Величина коэффициента вариации иллюстрирует колебания удельного
137
содержания Cs в компонентах биоценоза под влиянием двух процессов. С
137
одной стороны, происходили хаотичные колебания удельного содержания Cs от одного года к другому без определенной тенденции к его увеличению или уменьшению за весь период исследований. Так, на участке CY-5 плотность
3 2
загрязнения почвы радиоцезием сначала уменьшилась с 337,8-10 Бк/м в 2004 г. до 281,9-10 Бк/м в 2005 г., затем последовательно возросла до 323,4-10
л
Бк/м в 2008 г. C другой стороны, в ряде случаев на фоне флуктуации
137
показателей удельного содержания Cs по годам достаточно отчетливо проявлялся определенный - отрицательный или положительный - тренд. В частности, на участке CY-3 плотность загрязнения почвы сначала уменьшилась с 498,4-103 Бк/м2 в 2004 г. до 456,9-103 Бк/м2 в 2005 г., затем она несколько
возросла - до 466,2,9-10 Бк/м в 2007 г., после чего снизилась до 432,2-10 Бк/м2 в 2008 г. Изменения плотности загрязнения почвы на данном стационарном участке в целом за период исследований находятся в довольно тесной обратной зависимости от фактора времени: коэффициент корреляции г = -0,821 ±0,330 (численные значения фактора времени t = 4 для 2004 г., t = 5 для 2005 года и т.д.).
Отрицательный временной тренд изменений плотности загрязнения почвы (хотя и менее выраженный), помимо СУ-3, выявлен лишь на одном стационарном участке. На 5 опытных участках в течение периода исследования
137
проявлялся положительный тренд в динамике содержания Cs в почве, причем на трех стационарных участках тенденция к увеличению плотности загрязнения почвы характеризуется достаточно высокими показателями связи с фактором времени: коэффициент корреляции колеблется от 0,831 ±0,321 до 0,886±0,268; в последнем случае он достоверен с вероятностью Р > 95%.
В одном древостое сосны определенная тенденция изменения плотности загрязнения почвы радионуклидом за период исследования не выявлена.
137
Тенденция к уменьшению удельного содержания Cs в стволовой древесине деревьев сосны с течением времени отмечена на двух опытных участках при значениях коэффициента корреляции, равных соответственно -0,563±0,477 и -0,413±0,526. На остальных опытных участках проявлялся
137
положительный тренд в изменениях удельного содержания Cs, причем на одном из участков он характеризуется коэффициентом корреляции г = 0,889±0,264 при вероятности Р > 95%.
Проявление отрицательной тенденции в динамике удельного содержания
137
Cs в коре деревьев сосны отмечено на трех опытных участках, причем в двух из них отрицательный временной тренд характеризуется сравнительно высокими значениями коэффициента корреляции: -0,764±0,373 и -0,882±272. Для 5 участков получены положительные значения коэффициента корреляции,
137
причем на одном участке положительная динамика удельного содержания Cs в коре характеризуется значением г = 0,912±0,237 при вероятности Р > 95%.
При анализе приведенных экспериментальных данных мы исходили из возможной многопричинности отмеченных колебаний удельного содержания
137
137Cs в почве, древесине и коре деревьев сосны. В числе возможных причин рассматривалось несовпадение фенологических сроков отбора проб на
137
радиоактивность в разные годы: известно, что удельное содержание Cs в органах древесных пород колеблется по сезонам года. Однако этот фактор, безусловно, не может объяснить разнонаправленность временных трендов в
137
динамике содержания Cs в разных опытных участках с учетом относительно однородных условий вегетации, с одной стороны, и безусловного соблюдении условия одновременности отбора проб при проведении полевых работ в разные годы, с другой стороны. Оценка вероятных систематических ошибок измерений или ошибок, связанных с обычным варьированием выборочных данных, показала, что их влияние явно недостаточно для объяснения наблюдаемого
137
размаха колебаний удельной активности Cs, поскольку выборки
репрезентативны, методика отбора проб достаточно стандартизирована, при анализе проб используется современная сертифицированная измерительная аппаратура.
137
Теоретически возможно поступление Сб на опытные участки извне, из смежных участков леса с большей плотностью загрязнения. Однако не только экспериментальное, но и теоретическое исследование этого аспекта в настоящее время практически невозможно, поскольку детальная картина пространственного распределения плотности загрязнения отдельных участков района исследований за пределами стационарных участков отсутствует (при этом при осуществлении такого исследования в расчет необходимо принимать
137
не только плотность загрязнения почвы, но и содержание Сб в древесно-кустарниковой и травянистой растительности). В связи с этим основное внимание было обращено на изучение возможностей миграция радионуклида в почву, стволовую древесину и кору сосны из других компонентов в пределах стационарных участков.
Как показал анализ материалов радиационного мониторинга, целый ряд компонентов исследованных биоценозов отличается весьма высоким удельным
137
содержанием Сб, существенно превышающим его уровень в стволовой древесине сосны (причем в отдельных случаях более, чем в 100-150 раз!), а во многих случаях и уровень содержания радионуклида в коре. К таким компонентам относятся ветви деревьев сосны основного яруса, древесина подроста и подлеска, растения живого напочвенного покрова. Соотношение
137
удельной активности Сб в отдельных растительных компонентах лесных насаждений иллюстрирует коэффициент пропорциональности, рассчитанный
137
путем деления величины удельного содержания Сб в данном компоненте на его содержание в стволовой древесине. В частности, для коры деревьев сосны основного яруса этот показатель на отдельных стационарных участках колебался от 2,8 до 13,1, а в среднем составил 5,27±1,23. В среднем за весь
137
период исследований удельное содержание Сб в ветвях деревьев сосны основного яруса оказалось в 6,04±1,04 раз выше, чем в стволовой древесине. Для дубового подроста средний коэффициент пропорциональности равен 12,78±1,43, для елового подроста - 8,51±1,61. Для менее распространенных видов подроста, встречающихся на 1-3 стационарных участках, значения коэффициента пропорциональности оказались следующими: для осины от 4,53 до 11,61, для клена от 1,35 до 4,99, для ясеня - 2,76, для сосны - 2,68, для березы - 1,62.
137
Удельное содержание Сб в основных подлесочных породах превысило его содержание в стволовой древесине сосны в среднем в 6,32±0,45 раз для рябины и в 3,33±0,52 раза для крушины. Кроме того, для других подлесочных пород на отдельных стационарных участках получены следующие значения коэффициента пропорциональности: для лещины от 5,38 до 5,78, для малины от 1,79 до 6,62 и для бузины - 3,05.
137
Удельное содержание Сб в наиболее распространенных растениях живого напочвенного покрова в среднем по всем стационарным участкам превысило данный показатель в стволовой древесине сосны более чем в 25 раз:
для черники средний коэффициент пропорциональности составил 26,88±3,85, для мха Dicranum undulatum - 28,63±8,80 и для мха Pleurozium Schreberi -28,10±7,37. Кроме того, для ряда других видов травянистой растительности значения коэффициента пропорциональности относительно стволовой древесины сосны оказались следующими: для дрока - 2,23, для чабреца - 2,27, для вейника - 4,38, для грушанки - 4,82, для костяники и подмаринника - 9,20, для майника от 24,75 до 38,27, для осоки - 60,26, для ландыша - 64,54, для вереска - 109,07, для папоротника орляк - 105,31 и для папоротника кочедыжник женский от 47,13 до 178,62.
Проведенный статистический анализ показал, что на всех стационарный участках в течение периода исследований доминировала тенденция к
137
уменьшению удельного содержания Сs в ветвях сосны основного яруса и древесной растительности подроста (дуб, ель, ясень, клен, сосна, береза, осина). Аналогичная тенденция зафиксирована для большинства исследованных
137
насаждений в отношении подлеска. Уменьшение удельного содержания Сs в течение 2003-2008 гг. отмечено в ветвях рябины, крушины (для обеих пород на 5 из 7 участков - в разных сочетаниях), лещины, бузины, малины.
137
Динамика удельного содержания Сs в растительности живого напочвенного покрова была менее однозначной. Уменьшение уровня
137
содержания Сs во всех пунктах учета выявлено лишь для мха Dicranum undulatum (5 участков), в то же время для мха Pleurozium Schreberi отмечено как снижение (5 участков), так и увеличение (2 участка) удельного содержания
137 137
Сs. Для черники зафиксирована отрицательная динамика содержания Сs на 2 и положительная - на 3 стационарных участках, для майника двулистного соответственно на 2 и 1, для папоротника кочедыжник женский - на 1 и 2. Для растений, произраставших лишь на каком-либо одном из 8 стационарных участков, в основном была характерна более или менее выраженная тенденция
137
к увеличению удельного содержания Сs; к ним относятся костяника и грушанка, осока, вереск, вейник, папоротник орляк.
Учитывая общую биомассу проанализированных растительных компонентов, можно сделать вывод, что наблюдаемые изменения удельного
137
содержания Сs в исследованных насаждениях в течение в основном определялись перераспределением имеющегося в них запаса радионуклида. Увеличение содержания радионуклида в стволе и коре деревьев сосны основного яруса, по-видимому, является следствием его миграции из ветвей
137
этих деревьев. Дополнительным источником поступления Сs в стволы и кору деревьев сосны по всей видимости является почва, увеличение плотности загрязнения которой на 5 из 8 стационарных участков, на наш взгляд, обусловлено поступлением нуклида из растительности подроста и подлеска.
137
Динамика содержания Сs в травянистой растительности, по-видимому, не оказала существенного влияния на плотность загрязнения почвы в связи с относительно малой общей фитомассой живого напочвенного покрова в исследованных древостоях.
