Содержание материала

Аккумуляция 137Cs растениями зависела от свойств почв: для трех наиболее представительных для зоны загрязнения типов почв: дерново-подзолистой песчаной, серой лесной и чернозема кратность различий в концентрации 137Cs в ведущих кормовых культурах колебалась от 2,5 до 13 раз (табл. 3.19).
Таблица 3.19
Коэффициенты перехода 137Cs из почвы в кормовые культуры, (Бк кг-2)/(кБк м2), средние данные за 1987-1990 гг. [87]


Культура

Тип почвы, pH солевой вытяжки

Кратность различий по типу почвы

дерново-подзолистые песчаные, 4,5—5,5

серые лесные, 5,6-6,5

черноземы,
6,6-7,2

Естественные травы (сено)

10,00

4,00

1,80

5,5

Сеяные травы (сено)

4,00

3,00

1,60

2,5

Вика

2,70

0,45

0,20

13,0

Клевер

1,80

0,30

0,30

6,0

Люпин

1,50

0,40

0,15

10,0

Люцерна

0,80

0,40

0,20

4,0

Кукуруза (на силос)

0,40

0,20

0,08

5,0

Кормовая свекла

0,50

0,35

0,20

2,5

Картофель

0,25

0,13

0,045

5,5

Озимые зерновые

0,50

0,20

0,05

10,0

Рожь

0,40

0,10

0,04

10,0

Ячмень

0,30

0,10

0,06

5,0

Кратность различий по культурам

40

40

30

-

С точки зрения накопления 137Cs растениями критическими оказались распространенные в Полесье торфяные, торфяно-глеевые и торфяно-болотные почвы, характеризующиеся очень высоким содержанием органического вещества (20-60%) и крайне низким количеством глинистых минералов и илистой фракции, кислой реакцией почвенного раствора (pH 4,2-5,4). На этих почвах коэффициенты перехода 137Cs в звене почва-растение составляли 3,7-30 (Бккг-1)/(кБкм-2), тогда как на дерново-подзолистых почвах они изменялись в пределах 0,2-7,6 (Бк кг-1)/(кБк м-2) в зависимости от технологии выращивания растений [88].
Критическими экосистемами в зоне загрязнения явились луга и пастбища, так как с ними связано поступление радионуклидов в критические пищевые продукты (в первую очередь, молоко). Специфические особенности перехода радионуклидов в травостой лугов и пастбищ состоят в длительном удержании радиоактивных веществ после выпадения из воздуха в луговой дернине, где радионуклиды остаются повышенно доступными для усвоения растениями (из-за малого содержания в дернине минеральной фракции, ответственной за сорбцию радионуклидов, что особенно важно для 137Cs).
Коэффициенты перехода 137Cs в растения на лугах существенно выше, чем на пахотных почвах. Накопление 90Sr и 137Cs в травостое зависело от типа луга и уменьшалось в ряду: болотные > пойменные и низинные > суходольные. Средние коэффициенты перехода 137Cs в растения для лугов различных типов варьировались от 0,5 до 32,7 (Бк кг-1)/(кБк м-2), а для 90 St они были в среднем в 2,1-5,2 раза выше [1,8-109,7 (Бккг-1)/(кБкм-2)]. Разработана радиоэкологическая классификация лугов, учитывающая, с одной стороны, биогеоценотические характеристики лугов, а с другой - радиоэкологические критерии (табл. 3.20). Как и на пахотных землях, переход 137Cs в травостой на лугах со временем после аварии постепенно снижался: в 1987-1990 гг. коэффициенты перехода 137Cs в растения уменьшились в 3-5 раз (Тэфф=2,0-2,2 года), а с 1990 г. Т возрос до 4-17 лет [89]. Наиболее интенсивным накоплением 137Cs в растениях характеризовались луговые сообщества на низинных и заливных угодьях, наименьшая концентрация 137Cs в растениях отмечена на луговых черноземных суглинистых почвах (табл. 3.21).

Таблица 3.20 Радиоэкологическая классификация лугов [89]

В качестве интегрального показателя, характеризующего самоочищение луговых почв от радионуклидов, использовались экологические периоды полувыведения радионуклидов из корнеобитаемого слоя почв Тэкол. Экологические периоды полувыведения 137Cs изменялись в широком диапазоне в зависимости от характера водного режима и свойств почв (табл. 3.22). 

Таблица 3.21
Содержание 137Cs в дернине и травостое при плотности загрязнения почвы естественных лугов 1 кБкм-2в 1988-1989 гг. [87]


1 Для оценки изменения концентраций радионуклидов в отдельных звеньях при миграции по сельскохозяйственным цепочкам во времени принято использовать периоды полуснижения (в принципе возможно и полуувеличения, хотя на практике в большинстве случаев речь идет об уменьшении концентрации) содержания радионуклидов (в сельскохозяйственных продуктах, в компонентах агроэкосистем). По определению, Тэ равен времени, в течение которого содержание радионуклида в звене трофической цепи (компоненте агроценоза) уменьшается (изменяется) в 2 раза. Различают эффективный и экологический периоды полуснижения содержания радионуклидов в растениях Тэфф и Тэкол. Первый из них учитывает все факторы уменьшения содержания радионуклидов в растениях, второй - все, кроме радиоактивного распада.

Таблица 3.22
Периоды полувыведения I37Cs из корнеобитаемого слоя почвы для луговых экосистем различных типов, годы [90]

*Переходный торфяник.
**Низинный торфяник.
Для суходольных лугов Тэкол по расчетам могут достигать 2000 лет, в то время как для низинных и пойменных лугов Тэкол существенно меньше - от 60 до 500 лет [90]. Миграция 90Sr в почвах на всех типах лугов протекала быстрее, чем 137Cs (в среднем в 2 раза). Периоды полуочищения корнеобитаемого слоя почвы Тэкол для 90Sr по расчетам могут варьировать от 30 до 96 лет для суходольных лугов и от 13 до 18 лет - для низинных [91].
Поступление 137Cs из почвы в растения изменялось с течением времени после аварии, причем изменение коэффициентов перехода 137Cs из почвы в растения носило неравномерный характер, что позволило выделить два периода в уменьшении интенсивности корневого поглощения радионуклидов (рис. 3.9). Первые периоды полуснижения коэффициентов перехода 137Cs в растения довольно близки для различных групп почв и сельскохозяйственных растений и составляли 1,3-2,9 года. Вторые периоды полууменьшения коэффициентов перехода 137Cs в растения находились в интервале от 4,6 до 17,3 года, при этом наибольшие их значения отмечались для песчаных, супесчаных и торфяных почв [90]. Изменение накопления 137Cs в растениях во времени зависело от особенностей сельскохозяйственных культур; максимальные значения первых периодов полуснижения коэффициентов перехода 137Cs отмечены для кукурузы и свеклы, что могло быть связано, в частности, с повышенным внесением под эти культуры азотных удобрений (табл. 3.23).

Рис. 3.9. Динамика коэффициентов перехода 137Cs в многолетние сеяные травы на почвах различного типа [90]:
□ - песчаные и супесчаные; Δ - легко- и среднесуглинистые почвы; V - тяжелосуглинистые и глинистые почвы; ▲ - торфяные почвы
Таблица 3.23
Эффективные периоды полуснижения коэффициентов перехода 137Cs в сельскохозяйственные растения, годы [90]


Группа почв по механическому

Первый период,

Второй период,

составу

1987-1989 гг.

1989-1994 гг.

 

Ячмень

Песчаные, супесчаные

1,37

6,2

Легко- и среднесуглинистые

1,9

6,7

Тяжелосуглинистые, глинистые

1,4

3,8

 

             Куку руза

 

Песчаные, супесчаные

2,4

7,5

Легко- и среднесуглинистые

1,5

16,1

Тяжелосуглинистые, глинистые

1,9

17,3

 

Картофель

Песчаные, супесчаные

1,2

7,5

Легко- и среднесуглинистые

2,4

8,5

Тяжелосуглинистые, глинистые

2,9

5,0

 

Естественные травы

Песчаные, супесчаные

1,6

15,4

Легко- и среднесуглинистые

1,3

4,7

Тяжелосуглинистые, глинистые

1,3

4,9

Торфяные

1,8

10,9

 

Сеяные травы

Песчаные, супесчаные

2,3

4,8

Легко- и среднесуглинистые

2,5

4,6

Тяжелосуглинистые, глинистые

2,5

10,2

Торфяные

2,6

21,0

Аналогичная периодичность в изменении усвоения I37Cs описана и для луговой растительности (рис. 3.10). Динамика биологической подвижности 137Cs зависела не только от свойств почвы и особенностей растений, но и от типа выпадений. В первый год после аварии поступление 137Cs в луговую растительность в районах с газо-аэрозольными выпадениями превышало переход 137Cs в растительность в зонах с выпадениями в виде топливных частиц в 4-5 раз (рис. 3.11). На 2-3-й годы отмечалась обратная зависимость - более высокая доступность 137Cs для растений в зонах с топливным типом выпадений по сравнению с зонами, характеризующимися отсутствием топливных частиц. Наличие в составе выпадений частиц, устойчивых к воздействию природных экстрагентов, могло приводить к значительному увеличению поступления 137Cs в растения в периоды интенсивной деструкции топливных частиц [90].

Рис. 3.10. Динамика коэффициентов перехода 137Cs в луговую растительность на гидроморфных (а) и автоморфных (б) почвах “ближней” подзоны 50-км зоны ЧАЭС [41]:
1 - экспериментальные данные; 2 - расчетные данные



Рис. 3.11. Зависимость коэффициентов перехода 137Cs в луговую растительность на автоморфных (а) и гидроморфных (б) почвах от доли топливной компоненты в выпадениях [41]: