Авария на Чернобыльской АЭС - Устойчивость лесных экосистем к радиоактивному загрязнению  -  Чернобыльская АЭС

Результаты исследований в зоне Кыштымской аварии позволили нам дать прогноз радиационных последствий загрязнения лесов вокруг ЧАЭС уже на ранних этапах развития аварии, когда появилась первая ориентировочная информация о масштабах радиоактивных выбросов. В соответствии с прогнозом, ожидалось повреждение сосновых лесов на расстоянии 7-10 км от источника выбросов. Первые признаки этого повреждения - пожелтение и отмирание хвои проявились через 2-3 недели на деревьях, произрастающих вблизи взорвавшегося реактора. В течение лета 1986г. зона лучевого поражения расширилась в северо-западном направлении до 5 км, серьезное повреждение сосновых лесов наблюдалось на расстоянии до 7 км. Иначе говоря, фактическая ситуация довольно хорошо совпала с прогнозной. По нашим оценкам [115], летальные нагрузки на хвою сосны, вызвавшие полное усыхание крон и гибель деревьев, составили около 10 крад (100 Гр). Соответствующие им дозы облучения тканей апикальной меристемы были равны 2-3 крад (20-30 Гр). При меньших значениях поглощенной дозы наблюдались серьезные морфологические нарушения - изменения формы и размеров хвои, образование так называемых “ведьминых метел”, пучков побегов в верхушечной части дерева, а также снижение качества семян.
Аналогичные эффекты в 5-км зоне вокруг реактора проявились и у лиственных деревьев (гигантизм листьев, изменение формы листовых пластинок). Характерно, что основная часть поглощенной дозы (до 80%), вызвавшей эти эффекты, была накоплена в течение первого месяца после аварии, а развитие процессов лучевого поражения крон хвойных деревьев продолжалось до осени 1986 г. Летом 1987г. радиационная ситуация стабилизировалась, и началось восстановление поврежденных деревьев, сохранивших хотя бы небольшую часть хвои. Это восстановление происходило за счет хода в рост спящих клеток, более радиорезистентных, с одной стороны, и частично защищенных от β-излучения покровными тканями - корой и покровными чешуйками почек - с другой. Спустя один год после аварии мощность дозы снизилась настолько, что стало возможным естественное и искусственное восстановление поврежденных древостоев практически на всей территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению.
Сообщества травянистых растений, в том числе формирующиеся под пологом леса, не испытали существенного негативного воздействия облучения даже при наиболее высоких плотностях загрязнения. Лишь у небольшого числа видов наблюдались снижение количества и ухудшение качества семян [123], однако эти эффекты были кратковременными. В популяциях млекопитающих повреждающее действие облучения было обнаружено лишь у мышевидных грызунов в течение первого года после аварии [124]. Численность всех животных в зоне загрязнения, мигрирующих по территории на значительные расстояния, не только быстро восстановилась, но и превысила доаварийный уровень (в частности, многократно выросла численность кабанов).
Прогноз динамики содержания ¹³⁷Cs в лесной растительности и грибах на отдаленные после аварии сроки был сделан путем сравнения опубликованных данных по коэффициентам перехода в лесную растительность и грибы ¹³⁷Cs чернобыльского происхождения и ¹³⁷Cs глобальных выпадений от ядерных испытаний 30-летней давности [125,116]. КП “чернобыльского” цезия оказались выше, чем глобального для древесной растительности примерно в 3 раза, для кустарниковых и травянистых растений — в 2-15 раз и для грибов — в 1,1-2,2 раза. Это означает, что эффективный период полуснижения (с учетом радиоактивного распада) концентрации чернобыльского цезия составит для древесных растений 10-11 лет, кустарников 7-15 лет, травянистых растений 6-12 лет и для грибов 14-26 лет.

Облучение от загрязненной древесины.

Расчеты показывают, что при удельной активности древесины и продуктов ее переработки, содержащих ¹³⁷Cs, соответствующей действующим ВДУ, доза внешнего облучения от этих источников не превышает 0,2 мЗв год1 в большинстве реально возможных случаев контакта человека с этими источниками (табл. 3.37). Повышенные дозы облучения работников возможны в целлюлозно-бумажной промышленности при сжигании отходов производства для получения энергии [127]. Лица, имеющие контакт с загрязненной золой, могут облучаться дозой выше ПДУ при удельной активности древесных отходов с ¹³⁷Cs выше 100 Бккг-1.
Таблица 3.37
Дозы облучения населения, контактирующего с загрязненной древесиной с предельно допустимой концентрацией (ПДК) ¹³⁷Cs

Внутреннее облучение.

Основной вклад в дозу внутреннего облучения от лесопользования обусловлен поступлением радионуклидов в организм в составе пищевой продукции леса — грибов (табл. 3.38).
Т а блица 3.38
Поступление ¹³⁷Cs в организм для сельского населения с грибами и лесными ягодами в загрязненной зоне, 1994-1995 гг. [128]

Характерные значения удельной активности различных видов грибов на территориях с плотностью загрязнения ¹³⁷Cs приведены в табл. 3.39.

Таблица 3.39
Среднестатистические параметры коэффициента перехода почва-грибы, (Бк кг-1) / (кБк м-2) [129]

Доза, обусловленная потреблением лесных ягод, примерно в 10 раз меньше. Еще ниже доза облучения от потребления лесной дичи, что объясняется малым вкладом продуктов охоты в рацион населения. Ингаляционный путь поступления за счет вдыхания радиоактивной пыли при обработке лесной почвы, подсочке деревьев и других видах лесохозяйственных работ практически незначим: его вклад составляет, как правило, менее 1 % суммарной дозы. Значимость лесных грибов как источника облучения существенно возросла в последние годы в связи с массовым нарушением запрета на сбор, заготовку и потребление лесной продукции населением загрязненных регионов, что вызвано ухудшением его материального положения. Показано [129,130,118,119], в частности, что доза внутреннего облучения сельского населения в населенных пунктах, расположенных вблизи лесных массивов, существенно выше, чем в деревнях и селах, удаленных от леса на расстояние более 5 км [131].
Для получения количественных данных о вкладе активности грибов и ягод в индивидуальную дозу было использовано два метода [129, 130]. Первый из них основан на измерениях содержания ¹³⁷Cs в различных компонентах рациона (включая лесные грибы и ягоды) контролируемых групп сельского населения. Были выделены две группы - потребляющая и не потребляющая дары леса. Показано, что средний вклад грибов и ягод в поступление ¹³⁷Cs в пищевой рацион по всему наблюдаемому контингенту варьирует от 12 до 38 % в зависимости от местных условий. Вклад ¹³⁷Cs в рацион группы, потребляющей грибную продукцию, в 2 раза выше среднего. Поступление ¹³⁷Cs в организм с лесными ягодами, как правило, на порядок ниже, чем с грибами. Второй метод основан на измерениях активности всего тела сельских жителей с различным уровнем потребления грибов, определяемым путем опроса. По этому показателю было выделено четыре группы населения: вообще не потребляющая грибов, потребляющая их редко, часто и очень часто. Расчеты, показывают, что вклад внутреннего облучения в полную дозу в обследованных населенных пунктах на загрязненной территории Белоруси, Украины и России составляет около 50 %, а Новозыбковского района -25% (табл. 3.40). Средневзвешенный вклад грибов в дозу внутреннего облучения изменяется в различных пунктах от 20 до 40 %. Для некоторых индивидуумов, которые относятся к критической группе работников лесного хозяйства, этот вклад достигает 80% внутренней дозы.
Абсолютные значения средней дозы, обусловленной потреблением грибов и нормированной к единице плотности загрязнения, изменяются по регионам от 1,6х10-4 до 7,410-4(мЗвгод-1)/(кБкм-2). Эти вариации обусловлены различиями в существующих ограничениях потребления грибов в зависимости от плотности загрязнения ¹³⁷Cs и различиями в свойствах почв в лесах вокруг обследуемых населенных пунктов. Существенно, что доза внутреннего облучения слабо меняется во времени. Так, в критической группе работников лесного хозяйства измеренные различия в дозах внутреннего облучения за 1990 и 1995 гг. оказались незначительными (0,53 и 0,63 мЗв год-1 соответственно).

Таблица 3.40
Соотношение доз внутреннего и внешнего облучения в сельских населенных пунктах загрязненной зоны и вклад грибов в дозу для отдельных групп населения, различающихся уровнем потребления грибов, 1994 г. [130]

 
Таблица 3.41
Средняя доза внешнего и внутреннего облучения работников лесного хозяйства в 1990 г. Плотность загрязнения ¹³⁷Cs —0,4-1,0 МБкм-2 [126]

Суммарные дозы.

Наибольшие дозовые нагрузки в зоне загрязнения испытывают работники леса - лесники, лесная охрана, лесорубы (табл. 3.41). По состоянию на 1995 г. средняя суммарная доза облучения в этой группе в диапазоне плотности загрязнения ¹³⁷Cs 480 — 1480 кБкм-2 составляла около 3 мЗв год-1. При этом до 80% дозы было обусловлено внешним облучением. В целом для всех категорий сельского населения среднее значение суммарной дозы в этой зоне варьировало от 1,5 до 3 мЗв год-1, причем с внешним облучением связано от 50 до 70% этой величины. Можно ожидать, что в последующее десятилетие (1997-2006 гг.) годовая доза облучения критической группы населения за счет контактов с загрязненным лесом будет уменьшаться с периодом полуснижения 10-15 лет.