CC BY
79
УДК 630" :551.521
И.В. Турлай, Г.А. Чернушевич, В.В. Перетрухин, В.В. Терешко
Турлай Иван Васильевич родился в 1949 г., окончил в 1972 г. Белорусский технологический институт, кандидат технических наук, доцент кафедры лесных машин и технологии лесозаготовок Белорусского государственного технологического университета. Имеет около 200 печатных работ в области технологии и оборудования лесопромышленного производства.
Чернушевич Григорий Алексеевич родился в 1946 г., окончил в 1969 г. Белорусский технологический институт, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности Белорусского государственного технологического университета. Имеет более 30 печатных работ в области защиты населения в чрезвычайных ситуациях, радиационной безопасности, технологии и оборудования лесопромышленного производства.
РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ ЗОНЫ
Приведены данные о радиоактивном загрязнении древесины, образовавшемся в результате аварии на Чернобыльской АЭС; распределение радионуклидов цезия-137 основных лесообразующих пород.
радиоактивное загрязнение почвы, подстилки; накопление радионуклидов в древесине, цезий - 137, Чернобыль, возможности лесозаготовок.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС в зоне радиоактивного загрязнения оказалось около 1,73 млн га лесов (25 % лесных угодий Республики Беларусь).
Цель нашей работы - изучить содержание радионуклидов в древесине и лесопродукции после катастрофы. Исследования проводили согласно «Методике определения удельной активности сырья, материалов, готовой продукции предприятий Госкомпрома Республики Беларусь по радионуклидам цезия на радиометре РУГ-91» (МВИ 69-94). Для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и определения однородности партии сырья, материалов и т. д. использовали дозиметр ДРГ-01 Т1; удельной активности содержания радионуклидов цезия-137 в различных пробах (кора, крона, древесина основных лесообразующих пород) - гамма-радиометры РУГ-91 и РУБ-01 П6.
В первые дни после аварии около 80 % всех радиоактивных выпадений на лесные площади было задержано надземными частями древесных
растений и около 20 % осело на напочвенный покров. В конце лета 1986 г. в надземной фитомассе осталось 13 ... 15 % общего количества выпавших радионуклидов, а начиная с 1988 г. усиливается корневое поступление в надземную фитомассу радионуклидов цезия-137 и стронция-90. В настоящее время в надземной части, в зависимости от возраста и густоты лесных насаждений, породы деревьев и условий произрастания, находится 5 ... 7 % радионуклидов. Исследования свидетельствуют о продолжающемся процессе накопления радионуклидов в древесине.
Прогноз радиоактивного заражения лесной площади показывает, что загрязнение лесов будет нарастать и радионуклиды начнут поступать в древесный ярус в основном через корневую систему. В ближайшие 10 . 15 лет надземная фитомасса, в частности 30-летних сосняков, накопит 10 ... 15 % от общего запаса цезия-137 в лесных массивах.
В настоящее время радиационная обстановка в лесах зоны 15 ... 40 Ки/км2 обусловлена загрязнением древостоя, подстилки и верхнего слоя почвы цезием-137.
Мощность экспозиционной дозы излучения (МЭД) в соответствии с требованиями регламента при проведении лесосечных работ в зонах 15 ... 40 Ки/км2 не должна превышать 260 мкР/ч (в системе СИ А/кг).
В зимний период, по сравнению с летним, МЭД гамма-излучения за счет пылеподавления, увлажнения почвы, экранирования снежным покровом и промерзания грунта снижается на 30 ... 40 %. При наличии снежного покрова пылеобразование не происходит и, как следствие, снижается поступление радионуклидов из почвы в атмосферу. При лесосечных работах в меньшей степени загрязняется техника, спецодежда лесозаготовителей и на участках рубок снижается поступление радионуклидов внутрь организма работающих.
В лесных экосистемах аккумулятором радионуклидов является подстилка. Из подстилки лиственных лесов радионуклиды мигрируют в минеральную часть почвы быстрее, из хвойных медленнее. При повышенном увлажнении этот процесс еще более активизируется. Чем толще слой подстилки, тем больше в нем радионуклидов. Так, в подстилке сосновых и еловых лесов на песчаных почвах содержится до 70 % радионуклидов и только 30 % в минеральной части; в подстилке черноольшаников и дубрав в 4-10 раз меньше.
Распределение радионуклидов в вертикальном профиле почвы экспоненциальное. Верхний слой (5 см) и подстилка содержат их от 92 . 95 % в сосновых лесах на почвах с автоморфным режимом увлажнения до 70 % в черноольховых лесах с гидроморфным режимом увлажнения и заторфован-ным слоем почвы. По этой причине в сухую погоду, зимой в отсутствие снежного покрова, подстилка и верхний слой почвы (0 . 5 см) будут основным источником поступления радиоактивной пыли в атмосферу и органы дыхания работающих.
Уровень загрязнения древесины основных лесообразующих пород зависит от почвенно-гидрологических условий. На процесс накопления
Порода Плотность загрязнения, Ки/км2 Уровень загрязнения, Бк/кг
Древесина Кора Крона
Сосна 15 1032 4 662 9 102
30 2065 9 324 18 204
40 2753 12 432 24 272
Ель 15 20 5 384 5 772
30 966 10 767 11 544
40 1288 14 356 15 392
Береза 15 955 3 552 8 048
30 1909 7 104 16 095
40 2546 9 472 21 460
Осина 15 1166 6 882 7 826
30 2331 13 764 15 651
40 3108 18 352 20 868
радионуклидов влияют также плодородие и водный режим почв. Чем меньше плодородие, тем больше радионуклидов накапливает древесина. На влажных почвах процесс накопления идет интенсивнее, чем на сухих.
Распределение радионуклидов цезия-137 основных лесообразующих пород показано в таблице.
Анализ данных таблицы показывает, что основная масса радионуклида цезия-137 сосредоточена в коре и ветвях деревьев. Древесина загрязнена в меньшей степени, что позволяет получать деловую древесину с д о-пустимыми уровнями радиоактивного загрязнения, используя механическую обрезку наиболее загрязненных периферийных частей с корой или окорку на месте лесозаготовок.
Содержание цезия-137 в древесине сосны разного диаметра стволов анализировали в наиболее представительном мшистом типе леса.
Исследование факторов,
влияющих на величину и характер распределения цезия-137 по радиусу ствола (от центра к периферии) и его высоте, имеет важное значение для получения продукции лесного хозяйства в зоне с плотностью загрязнения 15 ... 40 Ки/км2.
Распределение цезия-137 в древесине сосны в радиальном направлении равномерное, небольшое увеличение активности древесины соответствует годичным кольцам, образовавшимся после Чернобыльской катастрофы. В древесине осины максимальная концентрация цезия-137 наблюдается в наружных годичных кольцах, в березе убывает от сердцевины к пери-
убкДг
0 3Z 64 95 К, мм
Рис. 1. Изменение удельной активности древесины (Ауд) различных пород по радиусу (Я): 1 - сосна; 2 - осина; 3 - береза
ферии. Это свидетельствует о том, что цезий-137 откладывается не только во вновь нарастающих слоях, но и поступает в ту часть ствола, которая образовалась до попадания радионуклидов под полог леса. Распределение активности в древесине различных пород в радиальном направлении показано на рис. 1.
Концентрация цезия-137 в коре сосны с высотой (по длине хлыста) возрастает, в древесине сосны и березы практически не изменяется, в древесине и коре осины убывает. В коре березы максимальная концентрация цезия-137 наблюдается в нижней части ствола до 2 м, где кора шероховатая, пористая. Распределение активности различных пород по длине хлыста показано на рис. 2 (Ельский лесхоз, плотность загрязнения около 20 Ки/км2).
Зависимость степени загрязнения древесины и коры основных лесо-образующих пород от плотности загрязнения местности представлена на рис. 3. Допустимая концентрация цезия-137 в неокоренных лесоматериалах 18,5; в окоренных 3,7; в отходах лесозаготовок и обработки древесины 9,62; в обрезных пиломатериалах 1,85 кБк/кг.
Анализ данных рис. 3 показывает, что окорка древесины непосредственно на месте лесозаготовок позволяет использовать ее для производства столбов, пиловочника для промышленной тары при плотности загрязнения до 40 Ки/км2. Получение обрезных пиломатериалов с допустимой степенью загрязнения возможно в зоне 15 ... 30 Ки/км2.
Рис. 2. Изменение удельной активности древесины (Ауд) различных пород по длине хлыста (Ь): 1, 2, 3 - кора; 4, 5, 6 - древесина соответственно сосны, осины и березы
Рис. 3. Зависимость удельной активности (Ауд) древесины и коры различных пород от плотности загрязнения (Р): 1, 2, 3 - кора; 4, 5, 6 - древесина осины, сосны и березы
Выводы
1. Проведенные исследования позволяют обосновать возможность проведения лесозаготовительных работ в зоне 15 ... 40 Ки/км2.
2. Окорка и производство обрезных пиломатериалов мобильными лесоперерабатывающими машинами позволяет получать лесопродукцию, соответствующую требованиям действующих норм.
3. Заключение о возможности производства лесозаготовительных работ на конкретном участке должно осуществляться на основе обследования лесосеки, включающего в себя измерение мощности экспозиционной дозы, запаса радиоактивного цезия в подстилке и почве, удельной активности древесины, отходов лесозаготовки и первичной обработки древесины.
Белорусский государственный технологический университет
Поступила 01.06.98
I. V. Turlay, G.A. Chernushevich, V. V. Peretrukhin, V. V. Tereshko Radioactive Contamination of Wood in the Chernobyl Zone
The data about radioactive contamination of wood formed as a result of failure at the Chernobyl Nuclear Power Station is presented; distribution of radionuclides of cesium-137 among the main forest-forming species is shown.
