Особливості міграції 137Cs та 90Sr в лісових екосистемах

Характеристика ґрунту в районі досліджень. Результати досліджень свідчать про суттєві відмінності коефіцієнтів переходу ¹³⁷Cs з ґрунту в пасовищну траву на різних типах ґрунтів. Середні значення КПаг для дерново-підзолистих суглинків пасовища 1 становили 0,28м²/кг*10^-3, а для дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів другого пасовища – 1,035 м²/кг*10^-3.

Показники агрохімічного аналізу ґрунту характеризуються низьким вмістом гумусу (1,2-1,4 %), обмінного калію (6,2-9,7 мг/100 г), фосфору (8,9-12,0 мг/100 г). За рівнем кислотності ґрунт пасовища 1 характеризується як близький до нейтрального (рН – 6,1±0,4), а пасовища 2 – як кислий (рН – 4,5±0,2).

Середня щільність забруднення ґрунту ¹³⁷Cs на пасовищі 1 становила 1706±58 кБк/м², а на пасовищі 2 – 348±8 кБк/м², а ⁹⁰Sr 30±1,4 і 7±0,5 кБк/м² відповідно.

Встановлено, що основний запас ¹³⁷Сs для прируслової заплави знаходиться у шарі 0-15 см і складає 93,1 %, а для центральної і притерасної заплави – у шарі 0-10 см і відповідно становить 93,1 та 91,5 %.

Така різниця швидкості міграції ¹³⁷Cs по ґрунтовому профілю зумовлена не лише гранулометричним складом ґрунту та водним режимом ґрунтових вод, але й рівнем води та тривалістю затоплення конкретної заплавної екологічної підсистеми (ЗЕП).

Основна частина радіонуклідів перебуває у верхньому 10-ти сантиметровому шарі. Така закономірність характерна для всіх трьох екологічних підсистем заплави. Швидкість міграційних процесів збільшується у такому порядку: прируслова ® центральна ® притерасна екологічні підсистеми заплави.

Ботанічний склад травостоїв. Основними видами рослин, що ростуть на обох пасовищах є: Trifolium platens L., Vicia cracca L., Potentilla anserine L., Taraxacum officinale Web. Ex Wigg., Vulgare, Carum carve L., Achillea millefolium L.

Переважаючими видами на пасовищі 1 є злакові, конюшина лучна, кульбаба звичайна та деревій звичайний. Вони займають 29,6, 27,4, 16,8 та 9,6% відповідно. На пасовищі 2 чітко домінують представники злакових рослин, частка яких становить 72%.

Коефіцієнти переходу ¹³⁷Cs в окремі види рослин на пасовищі 1 зменшувались у такому порядку: бобові (за виключенням конюшини) 0,56(Бк/кг)/(КБк/м²) > конюшина 0,31 > різнотрав’я 0,25 > злаки 0,19 > відмерла трава 0,19. На пасовищі 2 відповідні значення коефіцієнтів переходу зменшувались у такому порядку: горошок мишачий 2,5(Бк/кг)/(КБк/м²) > різнотрав’я (за виключенням перстачу гусячого) 1,24 > злаки 0,85 > перстач гусячий 0,75 > люцерна 0,66 > конюшина та відмерла трава 0,58.

Дослідження впливу інтенсивності скошування травостою на активність пасовищної трави показали, що на обох пасовищах збільшення частоти скошування підвищувало, як вихід сухої речовини та активності ¹³⁷Cs з 1 гектара пасовища, так і питому активність ¹³⁷Cs травостою.

Регресійно-кореляційним аналізом встановлено тісний кореляційний зв’язок між врожайністю, активністю пасовищної трави і виносом ¹³⁷Cs з 1га площі пасовища. Для пасовища 1 коефіцієнт кореляції множинної регресії складає r = 0,99 (р<0,0056).

Рівняння залежності між врожайністю, активністю пасовищної трави і виносом ¹³⁷Cs для пасовища 1 має такий вигляд:

V₁= (-1,577844 ± 0,03) + (0,00349 ± 0,000008) ´ А₁ + 0,00046 ´ W₁,

де W – врожайність пасовища, кг/га с.р.

V – винос з пасовища ¹³⁷Cs, МБк/га

А – питома активність ¹³⁷Cs в пасовищній траві, Бк/кг с.р.

Для пасовища 2 рівняння залежності між врожайністю, активністю пасовищної трави і виносом ¹³⁷Cs має такий вигляд:

V₂= (-1,20720 ± 0,438) + А₂ ´ (0,00338 ± 0,0031) + W₂ ´ (0,0037 ± 0,0002) при r=0,993

Рівень забруднення травостою ⁹⁰Sr. Встановлено, що КП ⁹⁰Sr в пасовищну траву в 10 разів перевищували КП ¹³⁷Cs на пасовищі 1 та в 50разів на пасовищі 2. Не відмічено суттєвої різниці між значеннями КП ⁹⁰Sr в травостій на пасовищі 1 та пасовищі 2. Бобові види рослин більш інтенсивно засвоюють ⁹⁰Sr, ніж злаки. Коефіцієнти переходу були вірогідно вищими для травостоїв, які скошувались більше, ніж 1 раз, за період вегетації, що узгоджується із даними, отриманими по ¹³⁷Cs. Аналіз достовірності різниці між значеннями коефіцієнтів переходу ⁹⁰Sr в пасовищну траву, яка скошується один та декілька разів за сезон, свідчить, що різниця є достовірною лише для пасовища 1 при рівні вірогідності p< 0,05.

Міграція ¹³⁷Cs в трофічному ланцюзі ґрунт – молоко корів. Значення коефіцієнтів переходу з ґрунту в траву та молоко корів на пасовищі 2 були вищими (середнє 0,057*10^-3 м²/кг), ніж на пасовищі 1 (середнє 0,037*10^-3 м²/кг).

Щільність забруднення ґрунту ¹³⁷Cs лісових екосистем в районі досліджень варіювала від 56 до 368 кБк/м². Найбільше забруднення ґрунту – 368 кБк/м² відмічалось на ділянці “Журба 3”, а найменше забруднення ґрунту –56 кБк/м² було характерне для ділянки “Л.Романи”.

Коефіцієнти переходу ¹³⁷Cs в фітомасу дерев в динаміці змінювались від мінімального показника – 6 до максимального – 86 (Бк/кг с.р.)/(кБк/м²) залежно від виду дерев. Самий високий КП у 1992 році був характерним для осики, потім у порядку зниження – для дуба, берези, верби, сосни. Для жолудів КП становив 18 (Бк/кг с.р.)/(кБк/м²). У 1997 році показники дещо змінились. Найвищим КП був у дуба, далі у порядку зменшення – у сосни, осики, берези, верби, а в 2005 році ці показники суттєво не відрізнялись від показників попередніх років.

Коефіцієнти переходу ¹³⁷Cs в фітомасу чагарників і трав змінювались від 87,6 до 155,8 (Бк/кг с.р.)/(КБк/м²). Залежно від виду фітомаси чагарників і трав самі високі показники КП у 1992 році були характерні для молінії голубої (Molinia raerulea) – 137,8±29, а у 1997 році – для вереса звичайного (Сalluna vulgaris) – 155,8± 34. Найменші показники КП у 1992 році виявились у чорниці (Vaccinium myrtillus) – 112±22, а у 1997 році у молінії голубої (Molinia raerulea) – 87,6±26,8 відповідно. Щодо 2005 р., то показники КП деяких видів зменшились і становили для вереса звичайного (Сalluna vulgaris) – 71±23,4, чорниці (Vaccinium myrtillus) – 51±19,2, та богульника (Ledum palustre) – 52±14, а для молінії голубої (Molinia raerulea) цей показник значно не відрізнявся від показників попередніх років і становив 94±31,1.

Коефіцієнт переходу ¹³⁷Cs у плодові тіла грибів отримано при вимірювані активності ¹³⁷Cs в сухій речовині грибів. Встановлено, що рівень забруднення грибів змінювався залежно від їх виду. Найнижчим накопиченням відрізнялись білі гриби (282–268) (Бк/кг)/(КБк/м²), а далі в порядку підвищення – лисички (359–345) > сироїжки (689–604) > польські гриби (689–604). Найбільш інтенсивно ¹³⁷Cs накопичувався в свинушках, де середні рівні акумуляції ¹³⁷Cs сягали 2370–2220 (Бк/кг)/(КБк/м²).

Радіологічні дослідження на косулях згідно з методикою проводились на територіях стаціонарів протягом 16 років при щільності радіоактивного забруднення ґрунту 56–368 КБк/м² (середнє значення 184 КБк/м²). Встановлено, що активність ¹³⁷Cs в м¢язах косулі упродовж дослідження поступово підвищувалася від 3358 Бк/кг в лютому до 27770 Бк/кг в серпні, а коефіцієнти переходу – відповідно від 17 в квітні до 91 (Бк/кг)/(КБк/м²) в серпні, потім дещо зменшувались на початку осіннього періоду, а далі зростали в середині останніх місяців. Такий характер активності ¹³⁷Cs і КП його в м’язи косулі зумовлений особливостями живлення тварин та їх селективністю у виборі кормових засобів у різні періоди року. Так, в літній період (червень - липень) в рубці косулі знаходиться 67% річних пагонів та листя дерев. У серпні-вересні основним кормом є трави, відсоток яких в рубці становить 61,3. У жовтні - листопаді косуля споживає в основному річні пагони дерев, чагарників і траву, відсоток яких в рубці складає 33;27;16 відповідно. В зимовий період косуля живиться в основному річними пагонами, листям чагарників та дерев, відсоток яких в рубці складає 82 і 17 відповідно.

Аналіз динаміки забруднення організму косулі ¹³⁷Cs свідчить про те, що протягом 16 років не відбулося зниження концентрації радіонукліду в м’язах. Не відбулося суттєвих змін активності основних кормів тварин. Тому значні варіації активності м’яса, на нашу думку, зумовлюються споживанням косулею грибів, особливо в осінній період. Відомо, що гриби, відрізняються тривалим періодом ефективного екологічного напівочищення порівняно із кормовими видами рослин, що збільшує період ефективного екологічного напівочищення організму тварин.

Питома активність ¹³⁷Сs у деяких видів прісноводної риби найбільш високою є в організмі хижих риб. Концентрація ¹³⁷Сs в м’язовій тканині щуки і окуня складала 572-250 Бк/кг, а у нехижих риб – карася, плотви, лина, в¢юна – відповідно 150 Бк/кг,160,100,59 Бк/кг. Ієрархічний ряд за зниженням питомої концентрації ¹³⁷Сs в м’язах риб має такий вигляд: щука (Esox Lucius L.) ® окунь (Perca fluviatilis L.) ® плотва (Rutilus rutilus (L.)) ® карась (Carassius carassius (L.)) ® линь (Tinca tinca (L.)) ® в’юн (Misgurnus fossilis (L.)).