CC BY
21
2. ЕКОЛОГ1Я ТА ДОВК1ЛЛЯ
УДК 551.521 Проф. В.П. Краснов, д-р с.-г. наук;
доц. Т.В. Курбет, канд. с.-г. наук; доц. 1.В. Давидова, канд. с.-г. наук;
доц. З.М. Шелест, канд. бюл. наук - Житомирський ДТУ; директор О.Л. Бойко, канд. с.-г. наук - Кшвська НДС УкрНДШГА
ВЕРТИКАЛЬНИЙ РОЗПОД1Л СУМАРНО1 АКТИВНОСТ1 137CS У ГРУНТАХ Л1С1В ПОЛ1ССЯ УКРА1НИ
Наведено результата вивчення розподшу сумарно! активност 137Cs у дерново-ошд-золених грунтах лвдв Полюся Украши. Дослщження проведено у дуже поширених у регь ош типах люорослинних умов - вологих борах, суборах i сугрудах. Встановлено, що найбшьша величина питомо! активност радюнукщду властива напiврозкладеному та розкладеному шарам тсово! пiдстилки. Найбшьша сумарна актившсть 1 7Cs сконцентро-вана у 4-сантиметровому шарi гумусово-елювiального горизонту мшерально! частини грунту. Величина сумарно! активност 137Cs у лiсовiй шдстилщ вологих сугруд1в наймен-ша - 1,7 % вщ сумарно! активност радюактивного елементу у грунтовому профш.
Ключовi слова: радюнуклщи, радюактивне забруднення грунту, питома актив-нiсть радiонуклiду, лiсовi насадження, дерново-опiдзоленi грунти.
Вступ. У першi роки пiсля аварп на Чорнобильськш АЕС дослiдники, що вивчали лiсовi екосистеми, констатували, що пiсля надходження радюнукль дiв на поверхню лково! пiдстилки розпочалося дуже повшьне !х вертикальне перемiщення у груш! Було встановлено, що найбiльшi величини питомо! ак-тивностi 137Cs, основного довготривалого радiонуклiду, який визначае рiвнi ра-дiоактивного забруднення лiсiв до тепертнього часу, властивi для потужних лкових пiдстилок соснових насаджень [1, 2]. Навиь через 10 рокгв вчеш констатували тi ж закономiрностi: вищi значения питомо! активностi радюну^ду у лiсовiй пiдстилцi вiдносно мшерально! частини грунту [3].
З часом радiацiйна ситуащя у лiсаx ктотно змiнилась, насамперед внас-лiдок перерозподшу радiонуклiдiв у грунт! Завдяки дослщженням, здiйсненим в УкраМ та республщ Бiлорусь, встановлено перемiщения значно! кшькосп радiонуклiдiв до верxнix шарiв мшерально! частини грунту [4, 5]. Необxiдно зазначити, що впродовж останнix 10 ротв значно скоротилися дослщження з вивчення перерозподiлу радiонуклiдiв у лкових екосистемах взагалi та лкових грунтах безпосередньо. Водночас, вони е фундаментальними з огляду розумш-ня поведiнки радiоактивниx елементш у грунта та лiсовиx екосистемах i мають значне практичне значення, оскiльки рiзнi елементи екосистем слугують сиро-виною для виробництва певно! продукцц.
Об'екти та методика дослщження. Дослiджения проведено у 2012 р. на постшних пробних площах (ППП), якi закладено у 1991 р. у ДП "Лугинське ЛГ" Житомирсько! обл. (табл. 1). Пробш площi розмiром 1,0 га закладено за стандартною методикою [6]. В !х межах, у найбшьш характерному мiсцi для цього типу лкорослинних умов, викопували грунтовi профiлi глибиною 130 см [7], з якого ввдбирали зразки грунту на рiзнiй глибинi: лiсова шдстилка, що роз-дiлялася на три частини - сучасний опад (листя, хвоя, плки, шишки), нашвроз-
кладена та розкладена частини; мiнеральнi горизонти грунту у 2-сантиметрових шарах до глибини 30 см [6]. Повторюванкть зразюв з кожного горизонту грунту - трьохкратна. Вiдбiр грунту з мшерально!' його частини та лково!' пiдстилки в усiх випадках здшснювали спецiальним вiдбiрником з фiксованоí плошд 500 см2 (25x20 см).
У наступний перюд усi зразки грунту висушували до повиряно-сухого стану за температури до 105 оС протягом 72 год, розмелювали та гомогешзува-ли на пробопiдготовлювачах ПРГ-01Т та ПРП-01. Питому активнiсть 137Cs ви-мiрювали на багатоканальному гамма-спектроаналiзаторi шпульав СЕГ-005-АКП зi сцинтиляцiйними детекторами БДЕГ-20-Р1 та БДЕГ-20-Р2. Статистичне оброблення результатiв дослiджень проведено за загальноприйнятими методами з використанням програмних засобiв MS Excel та Statistica.
Табл. 1. Таксацшна характеристика деревостану на посттних пробних площах
№ ППП
Розташування
Склад
Bix,
pOKiB
Biдносна повнота
Тип люорос-линних умов
Повчанське л-во, квартал 49, вид. 1
10С
60
0,85
А-
61
Повчанське л-во, квартал 50, вид. 16
10С
60
0,80
В
Лугинське л-во, квартал 79, вид. 38
7Д3С
60
0,70
Сз
На постшнш пробнш плошд ППП-68 величина щiльностi радюактивного забруднення грунту становила 342,26 кБк/м2. Шдркт зрiджений, складаеться 3i сосни звичайно!' (Pinus sylvestris L.). Трав'яно-чагарничковий ярус густий, з про-ективним покриттям 65-70 % (чорниця (Vaccinium myrtillus L.), брусниця (Vac-cinium vitids-idaea L.), верес звичайний (Callina vulgaris (L.) Hull.). Моховий ярус шiльний з проективним покриттям 90-95 % (дикран багатошжковий (Dic-ranum polysetum Sw.), плеуpоцiй Шребера (Pleurozium schreberi). Асоцiацiя: сосновий лк чорнично-зеленомошний. Грунт - деpново-сеpедньоопiдзолений, пщаний. Лкова пiдстилка потужнiстю до 15 см.
Поспйна пробна площа № 61 мала щшьнкть pадiоактивного забруднення грунту 252,54 кБк/м2. Шдркт деревних поpiд представлений поодинокими 3-4-piчними екземплярами сосни звичайно!'. Трав'яно-чагарничковий ярус був се-редньо!' густоти з проективним покриттям 55-60 % (чорниця, брусниця, верес звичайний, буяхи (Vaccinium uliginosum L.), багно болотне (Ledum palustre L.), молiнiя голуба (Molinia caerulea), хвощ лковий (Equisetum sylvaticum L.), перес-тpiч лучний (Melampyrum pratense L.). Моховий ярус був суцшьним, щшьним, piвномipним, з проективним покриттям 95-98 % (дикран багатошжковий, плев-розш Шребера, зозулин льон звичайний (Polytrichum commune L.), сфагнум дiб-ровний. Асоцiацiя - сосновий лк чорнично-зеленомошний. Грунт - дерново-се-редньоошдзолений супiщаний. Лiсова тдстилка потужнiстю до 15 см.
На постшнш пробнш площд № 88 щшьнкть радюактивного забруднення грунту становила 421,93 кБк/м2. Шдркт - середньо!' густоти, неpiвномipний, складаеться з дуба черешчатого (Quercus robur L.), сосни звичайно!', поодиноко яблуш лiсовоí (Malus sylvestris Mill.). Пiдлiсок поодинокий, до 1,5 м заввишки (крушина ламка (Frangula alnus Mill.), горобина звичайна (Sorbus aucuparia L.) та лщина звичайна (Corylus avellana L.). Трав'яно-чагарничковий ярус - багато-
ярусний, середньо! густини, 3Í загальним проективним покриттям 70-75 %: I пiд'ярус 45-60 см заввишки - орляк звичайний (Pteridium aquilinum (L.) Kuhn.), молiнiя голуба, буквиця лiкарська (Betonica officinalis L.), дзвоники кропиво-листi (Campanula trachelium L.), дзвоники персиколистi (Campanula persicifo-lia L.), нечуйвiтер зонтичний (Hieracium umbellatum L.), наперстянка великок-вiткова (Digitalis grandiflora Mill.), сершй увiнчаний (Serratula coronata L.), вь халка гiлляста (Anthericum ramosum L.), дрiк красильний (Genista tinctoria L.); II пiд'ярус 20-30 см заввишки - конвалгя звичайна (Convallaria majalis L.), кадило сарматське (Melittis sarmatica Klok.), перлiвка поникла (Melica nutans L.), костя-ниця (Rubus saxatilis L.), куцонiжка лiсова (Brachypodium sylvaticum (Huds.) P. Beauv.), перестрiч дiбровний (Melampyrum nemorosum L.), конюшина середня (Trifolium medium L.), круцiата гола (Cruciata glabra (L.) Ehrend.), конюшина прська (Trifolium montanum L.), пахучка звичайна (Clinopodium vulgare L.), шд-маренник середнiй (Galium intermedium Schult.), брусниця, перстач прямостоячий (Potentilla erecta (L.) Raeusch.), герань криваво-червона (Geranium sangui-neum L.), купина запашна (Polygonatum odoratum (Mill.) Druce), астрагал солод-колистий (Astragalus glycyphyllos L.); III пiд'ярус 5-15 см заввишки - сунищ ль совi (Fragaria vesca L.), осока прська (Carex montana L.), перстач бший (Poten-tilla alba L.), ортилгя однобока (Orthilia secunda (L.). Моховий ярус розрiдже-ний, куртинного розмщення, зi загальним проективним покриттям 5-8 % (плев-роцiй Шребера, дикран багатошжковий).
Асоцiацiя - сосново-дубовий лк конвалieво-рiзнотравний. Грунт - бага-та вiдмiна дерново-середньоопiдзоленого, супiщаного.
Результати дослщження та обговорення. Вивчення величини питомо! активностi 137Cs у рiзних шарах грунту показало, що найбiльшi ц значения влас-тивi лiсовiй пiдстилцi. На це, певною мiрою, вказують середнi розрахунковi зна-чення даного показника у лковш пiдстилцi та дослщжуваному шарi мiнеральноí частини грунту (табл. 2). У вологих борах це перевищення сягае 28,2 разш, воло-гих суборах - 58,5 разiв i у вологих сугрудах - 5,1 разш. Необхiдно вданачити, що розрахунковi значення питомо! активносп радiонуклiду для лiсовоí тдстил-ки та мшерально! частини грунту, ят ми використали, можуть мати лише опосе-редковане значення, оскiльки кнують прямi методи визначення даних показни-кiв. Останнi ми i будемо використовувати у подальшому.
У вах типах лiсорослинних умов питома активнкть 137Cs знижуеться вiд верхньо! до нижньо! частини лiсовоí пiдстилки: у борах - у 7 разiв, суборах -12 разiв й у сугрудах - у 13,4 раза. Це можна пояснити юлькома причинами -меншою потужнктю та питомою масою верхшх шарiв, а також зниженням тем-пiв надходження радiонуклiду з грунту до рослин, частини яких вiдмирають та надходять до лiсовоí пiдстилки.
У мшеральних частинах грунту у всiх типах лкорослинних умов вста-новлено значно нижчi величини питомо! активностi 137Cs, нiж у лiсовiй пiдстил-щ. Так, у верхньому 2-сантиметровому шарi гумусово-елювiального горизонту цей показник менший, шж у розкладеному шарi лково! пiдстилки: у вологих борах - у 2,1 раза, суборах - 7,6 раза i сугрудах - в 1,3 раза. У вах дослщжува-них типах лкорослинних умов виявлено найбiльшi величини питомо! активнос-тi радiонуклiду у верхиiх шарах гумусово-елювiального горизонту.
Табл. 2. Питома актившсть Cs (Бк/кг) у шарах Грунту вологих бору _(ППП-68), субору (ППП-61) i сугруду (ППП-88)_
Шар грунту
Вологий б1р
Вологий суб1р
Вологий сугруд
Люова тдстилка
*20231
*25848
*5122
Но нерозкладена
3300±
2664±
763±
Но нап1врозкладена
20800±
25000±
2652±
Но розкладена
23000±
32000±
10210±
Мшеральш шари грунту
*717
*442
*997
НЕ 0-2 см
1074Г~ 2876±312
4189± 1620±210
7884±
НЕ 2-4 см
4982±
НЕ 4-6 см
933±
837±
1600±
НЕ 6-8 см
570±
434±
850±
НЕ 8-10 см
434±
233±
271±
Е 10-12 см
372±
147±
180±
Е 12-14 см
336±
131±
62±
Е 14-16 см
220±
113±
75±
Е 16-18 см
142±
83±
57±
Е1 18-20 см
112±
66±
49±
Е1 20-22 см
70±
70±
37±
Е1 22-24 см
105±
62±
49±
Е1 24-26 см
74±
52±
44±
Е1 26-28 см
67±
53±
31±
Е1 28-30 см
52±
39±
20±
Примiтка: * - значения отримано розрахунковим шляхом
Необхiдно зазначити, що питома активнiсть радiонуклiду у шарi грунту не зовсiм об'ективно характеризуе темпи його перерозподалу, адже одиниця ма-си (частiше використовують 1 кг) певного шару може мати дуже рiзну площу. Це можна пояснити рiзною питомою масою, наприклад органiчноí лiсовоí шд-стилки та мiнеральноí частини грунту або менш шдльних верхнiх шарiв, вщнос-но заглиблених мiнеральноí частини грунту. Тому радюекологи частiше використовують сумарну (валову) активнiсть радiонуклiду у певному шарi грунту. У такому разi розподш 137Cs вже у лковш пiдстилцi мае дещо iнший характер (табл. 3, 4, 5). У вологих борах i суборах встановлено найбшьшу сумарну актив-нкть 137Cs у напiврозкладеному шарi лково! пiдстилки, а у вологих сугрудах -у нижньому розкладеному шар! Останне, напевно, пояснюеться бiльшими темпами мiнералiзацií органiчноí речовини, оскшьки опад, завдяки переважанню у складi насадження листяних деревних порiд, швидше розкладаеться. Цi обста-вини дають пiдстави зробити припущення про можливi iнтенсивнiшi темпи пе-ремiщення радюнуклщу до мiнеральноí частини грунту саме у сугрудах.
Сумарна активнкть 137Cs у лiсовiй пiдстилцi вiд вск! у дослiджуванiй товщi грунту становить: у вологих борах - 12,41 %, суборах - 21,08 % i сугрудах - 1,7 %. Можна констатувати, що у вах типах лiсорослинних умов основна кшьккть радiонуклiдiв перемiстилась з лково! пiдстилки у мiнеральну частину грунту. Таким чином, лкова пiдстилка зостаеться, у певному сена, геохгшчним бар'ером на шляху мiграцií радiонуклiдiв у лкових екосистемах, але з часом 11 значення у перерозподiлi радюактивних елементiв значно зменшилось.
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2015. - Вип. 25.5
Табл. 3. Розподгл сумарног активностг 137Св у шарах Грунту вологого бору (ППП-68)
Шар грунту Сумарна активтсть 137С8, кБк/га Частка сумарно! активносп у грунтовому профш, %
Люова тдстилка 424850,0 12,41
Но нерозкладена 4950,0 0,14
Но натврозкладена 270400,0 7,90
Но розкладена 149500,0 4,37
Мiнеральнi шари грунту 2997768,0 87,59
НЕ 0-2 см 1460776,0 42,68
НЕ 2-4 см 569448,0 16,64
НЕ 4-6 см 229518,0 6,71
НЕ 6-8 см 155040,0 4,53
НЕ 8-10 см 121520,0 3,55
Е 10-12 см 106392,0 3,11
Е 12-14 см 98112,0 2,87
Е 14-16 см 64240,0 1,88
Е 16-18 см 41464,0 1,21
Е1 18-20 см 32480,0 0,95
Е1 20-22 см 22400,0 0,65
Е1 22-24 см 35700,0 1,04
Е124-26см 23384,0 0,68
Е1 26-28 см 22110,0 0,65
Е1 28-30 см 15184,0 0,44
Всього 3422618,0 100,00
Табл. 4. Розпос 1л сумарног активност вологого субору (ППП 1137Cs у шарах Грунту Т-61)
Шар грунту Сумарна активтсть С8, кБк/га Частка сумарна активноси С8 у грунтовому профш, %
Люова пiдстилка 532462,4 21,08
Но нерозкладена 4262,4 0,16
Но натврозкладена 285000,0 11,29
Но розкладена 243200,0 9,63
Мшеральт шари грунту 1992968,0 78,92
НЕ 0-2 см 896446,0 35,50
НЕ 2-4 см 414720,0 16,43
НЕ 4-6 см 232686,0 9,21
НЕ 6-8 см 118048,0 4,68
НЕ 8-10 см 73162,0 2,90
Е 10-12 см 47040,0 1,87
Е 12-14 см 40610,0 1,61
Е 14-16 см 34578,0 1,37
Е 16-18 см 24734,0 0,98
Е1 18-20 см 19800,0 0,78
Е1 20-22 см 23380,0 0,93
Е1 22-24 см 22072,0 0,87
Е124-26см 16224,0 0,64
Е1 26-28 см 17066,0 0,66
Е1 28-30 см 12402,0 0,49
Всього 2525430,4 100,0
Необхiдно також зазначити, що пiд час порiвняння частки сумарно! ак-тивностi 137Cs у лiсовiй пiдстилцi в разi збiльшення багатства грунту вiд воло-гих борш до сугрудав поминим е збiльшення цього показника у суборах. Теоретично, в цих умовах у лкових насадженнях повинна бути бшьша частка листя-них деревних порiд, бшьша кiлькiсть видiв у складi пiдросту, пiдлiску i надгрунтового покриву. Але, як видно з опису пробно! плошд, насадження воло-гого субору е штучним i мало вiдрiзняеться вiд того, що зростае у бщшшому вологому бору. Тому темпи мiнералiзацií лково! пiдстилки у суборах хоча i де-що вишд, нiж у борах, але вони нижчi вщ темпiв наростання хвойного опаду у суборах вiдносно бор1в, оскшьки у перших сприятливiшi умови для зростання сосни звичайно!.
Досить специфiчним е перерозподш 137Cs у мiнеральнiй частиш грунту у рiзних типах лкорослинних умов. З'ясовано, що у бщних умовах вологих борш частка сумарно! активностi радiонуклiду, наприклад на глибиш 18-20 см, стано-вила 0,95 % i перевищила таку ж сугрудiв (0,33 %) у 3 рази. Це свщчить про швидшi темпи перемiшення радiонуклiдiв у глибшi шари грунту у бщшших умовах зростання. Пояснити подiбнi висновки можна тим, що грунти борш, вщ-носно сугрудiв, мiстять менше гумусу, пилуватих частинок, глинистих мшера-лiв, яш можуть затримувати або сповшьнювати темпи вертикально! мiграцi! 137Cs. Так, у 10-сантиметровому шарi гумусово-елювiального горизонту вологих борш (потужнктю 10 см) мiститься 74,11 % сумарно! активносп радюнук-лiду у грунта, а у вологих сугрудах - 94, 51 %.
Табл. 5. Розподт сумарног активностг137 Се у шарах Грунту вологого сугруду _(ППП-88)_
Шар грунту Сумарна активнiсть С8, кБк/га Частка сумарно! активносп 137С8 у грунтовому профш, %
Люова тдстилка 71706,1 1,70
Но нерозкладена 1601,5 0,04
Но напiврозкладена 18033,6 0,42
Но розкладена 52071,0 1,24
Мшеральт шарi грунту 4137534,0 98,30
НЕ 0-2см 1974544,1 46,91
НЕ 2-4см 1295190,0 30,77
НЕ 4-6см 416320,0 9,89
НЕ 6-8см 221340,0 5,26
НЕ 8-10см 70572,5 1,68
НЕ 10-12см 48486,6 1,15
НЕ 12-14см 16789,5 0,40
НЕ 14-16см 21008,4 0,50
НЕ 16-18см 15955,6 0,38
НЕ 18-20см 13972,8 0,33
Е1 20-22см 1062,2 0,02
Е1 22-24см 14268,0 0,34
Е1 24-26см 13018,3 0,31
I 26-28см 9102,0 0,22
I 28-30см 5904,0 0,14
Всього 4209240,1 100,0
Висновки. Спостережено повiльну мiграцiю 137Cs дерново-опiдзолених грунтах лiсiв Полiсся Украши. У вологих борах, суборах i сугрудах максималь-ну величину питомо!' активностi 137Cs встановлено у розкладеному та нашвроз-кладеному шарах лiсовоí пiдстилки, а сумарну активнiсть радiонуклiду - у 4-сантиметровому шарi гумусово-елювiального горизонту.
Лггература
1. Молчанова И.В. Радиоэкологическое изучение почвенно-растительного покрова сопряженных участков ландшафта в зоне Чернобыльской АЭС / И.В. Молчанова, Е.Н. Караваева, Н.В. Куликов // Экология : сб. науч. тр. - 1990. - № 3. - С. 30-35.
2. Щеглов А.И. Биогеохимия радионуклидов чернобыльского выброса в лесных экосистемах европейской части СНГ / А.И. Щеглов, Ф.А. Тихомиров, О.Б. Цветнова, А.Л. Кляшторин, С.В. Мамихин // Радиационная биология. Радиоэкология : сб. науч. тр. - 1996. - Т. 36, № 4. -С. 469-478.
3. Краснов В.П. Радюекологш лiсiв Полюся Украши : монографiя / В.П. Краснов. - Житомир : Вид-во "Волинь", 1998. - 112 с.
4. Краснов В.П. Прикладная радиоэкология леса : монография / В.П. Краснов, А.А. Орлов, В. А. Бузун и др.; под ред. В.П. Краснова. - Житомир : Изд-во "Полисся". 2007. - 680 с.
5. Переволоцкий А.Н. Особенности распределения 137Cs и 90Sr в почве и накопления древесиной и корой сосны (Pinus sylvestris L.) в различных условиях местопроизрастания / А.Н. Переволоцкий, И.М. Булавик, Т.В. Переволоцкая и др. // Радиационная биология. Радиоэкология : сб. науч. тр. - 2007. - Т. 47, № 4. - С. 463-470.
6. Анучин Н.П. Лесоустройство : учебник [для студ. ВУЗов] / Н.П. Анучин. - М. : Изд-во "Экология", 1991. - 400 с.
7. Полупан Н.И. Полевой определитель почв / Н.И. Полупан, Б.С. Носко, В.П. Кузьмичева. - К. : Изд-во "Урожай", 1981. - 321 с.
Краснов В.П., Курбет Т.В., Давидова И.В., Шелест З.М., Бойко О.Л. Вертикальное распределение суммарной активности 137Cs в почвах лесов Полесья Украины
Приведены результаты изучения распределения суммарной активности 137Cs в дерново-подзолистых почвах лесов Полесья Украины. Исследования проведены в широко распространенных в регионе типах лесорастительных условий - влажных борах, суборях и сугрудах. Установлено, что наибольшая величина удельной активности радионуклида свойственна полуразложившемуся и разложившемуся слоям лесной подстилки. Наибольшая суммарная активность 13 Cs сконцентрирована в 4-сантиметровом слое гумусово-элювиального горизонта минеральной части почвы. Величина суммарной активности 137Cs в лесной подстилке влажных сугрудов наименьшая - 1,7 % от суммарной активности радиоактивного элемента в почвенном профиле.
Ключевые слова: радионуклиды, радиоактивное загрязнение почвы, удельная активность радионуклида, лесные насаждения, дерново-подзолистые почвы.
Krasnov V.P., Kurbet T.V., Davydova I.V., ShelestZ.M., Boyko O.L. Vertical Distribution of 137Cs Total Activity in Forest Soils of Ukrainian Polissya
The research results on the distribution of 137Cs total activity in sod-podzolic forest soils in Ukrainian Polissya are given. The research was conducted in the typical for this region forest vegetation conditions such as wet pine forests, fairly infertile site types, and fairly fertile site types. Maximum 137Cs specific activity is observed in partially decomposed and in decomposed layers of forest floor. The highest 137Cs total activity is concentrated in 4-cm layer of the humus-alluvial horizon of a mineral soil part. The less 37Cs total activity is observed in the forest floor of wet fairly fertile site types and it makes 1.7 % of the total activity of the soil profile.
Keywords: radionuclides, soil radioactive contamination, radionuclide specific activity, forest plantations, sod-podzolic soils.
