что такое радиоактивный лес
Рыжий лес: самый страшный лес в мире
Когда в Припяти на четвертом энергоблоке ЧАЭС случился пожар, все живое убегало оттуда дальше, чем смотрели глаза. Людей эвакуировали, или они собирали все вещи и уезжали сами, птицы улетали, а животные убегали искать другое место обитания. Вся природа чувствовала что-то плохое. Не смогли убежать только самые важные представители природы, «легкие» всей планеты – деревья. Раньше всеми любимый, понятный и совсем не жуткий лес, стал как будто местом для какого-нибудь фильма ужасов. Сегодня это место называют Рыжий лес (или Красный лес, Оранжевый лес). Такое название ничем не выдающийся ранее лес получил из-за характерного цвета растительности, которая перестала быть такой, как должна, вскоре после чернобыльской катастрофы.
Сегодня Рыжий лес — это деревья, которые находятся неподалеку от Чернобыльской атомной станции: если вы решите поискать Рыжий лес на карте, то увидите, что расстояние между ним и станцией составляет всего два километра. Сама территория, которую занимает Чернобыльский лес, определяется специалистами десятью квадратными километрами.
Весь Рыжий лес в Чернобыле – это самый страшный лес в мире. Страшно представить себе, во что превратил Красный лес Чернобыль. По ночам, в первые дни после аварии на Чернобыльской АЭС, казалось, там летают привидения, а растения в Чернобыле начинали светиться. Все были просто в шоке от таких процессов. Только позже стало понятным то, что светящийся лес возле атомной АЭС был результатом реакции между ферментами, которые вырабатывает страшный лес, и частицами радиации, которая на него осела.
Почему Рыжий лес в Припяти рыжий?
У многих людей возникает вопрос, почему лес Припяти окрашен в рыжий цвет, а все остальное остается таким же серым и обычным, как и в других городах. Разве радиация имеет какой-нибудь цвет?
Нет, радиация не имеет ни цвета, ни запаха. Все дело во множестве сложных химических, физических и биологических процессов, которые здесь происходили и происходят сейчас. Рыжий лес в Чернобыле — результат этих процессов. При этом учеными-биологами и теми, кто занимается изучением радиации в Чернобыле, давно доказано, что главной причиной того, что Чернобыльский лес стал рыжим, стал именно человеческий фактор. Разберем все по порядку.
Основным деревом, которое постигло наибольшего заражения площадью в 10 гектаров, была сосна. Любой изучивший такой феномен, как Рыжий лес, лесник сейчас может с точностью сказать, что сосна не может пережить без увечий в своей структуре радиоактивное загрязнение больше, чем 100 рад.
Облучение в таких количествах поражает деревья изнутри. Когда после аварии на ЧАЭС радиоактивная пыль разлетелась по окружности, деревья первыми впитали все вредные вещества. Все их клетки были пронизаны мощнейшим излучением. Загрязнение леса достигло невиданного уровня. Деревья сгорели без пожара, став ярко-красного цвета.
Удар в тысячи рад
Если говорить о том, какой фон в Рыжем лесу был на момент аварии, то все замирает от ужаса. Составленная по Рыжему лесу карта радиационного фона в Чернобыле показывает, что более половины площади леса, а это почти пять гектар, была облучена на десять тысяч рад. Даже самые страшные леса в мире не могут сравниться с тем, насколько панорамы Рыжего леса Чернобыля пострадали от катастрофы на станции, и сколько излучения они могли разнести по всей планете, если бы загорелись.
Ученые констатировали, что лес стал опаснее, чем сама авария на Чернобыльской атомной станции. Если бы Рыжий лес в то время загорелся, он бы выбросил и распространил в атмосферу огромную дозу облучения, которая вместе с дымом разлетелась бы и осела намного дальше Зоны отчуждения.
То, что зараженный лес был именно хвойным, стало еще одной сложностью в случившейся ситуации: хвойные деревья, в отличие от лиственных, сбрасывают иголочки всего один раз за два или три года.
Большой проблемой также стал тот факт, что авария на атомной станции случилась весной. Для деревьев весна — это время, когда внутренние соки дерева начинают растекаться по его жилкам, распускаются почки, деревья впитывают все питательные вещества с земли и окружающей среды.
Чтобы хоть как-то минимизировать катастрофические последствия, было решено сгрести всю опавшую листву, вырубить деревья и закопать все глубоко в землю. Ни в коем случае нельзя было палить листья и пускать деревья на строительство, поскольку они могли принести людям колоссальный вред.
Вследствие многих исследований решили закопать все желтые листья. Но это было огромной ошибкой. Случилось так, что хвоя и деревья были закопаны именно на глубину, где протекают подземные воды. После того, как все закопанное начало разлагаться, подземные воды впитали всю радиацию в себя. И когда новый молодой лес начал расти, он питался теми же подземными водами, которые впитали радиоактивные вещества. Вследствие этого новые деревья тоже стали рыжего цвета.
Четыре раздела Рыжего леса
В зависимости от того, на каком расстоянии от Чернобыльской атомной станции были расположены деревья, Рыжий лес условно делят на четыре части. Эти зоны отличаются уровнем как степенью повреждения, так и количеством радиации, которая пришлась на них в 1986-1987 годах. Охарактеризируем эти четыре разных деления Рыжего леса.
Первая зона
Эта зона и есть тем самым Рыжим лесом, о котором все говорят. Этот лес располагается почти на пяти гектарах и наиболее близко к эпицентру событий. Уровень его загрязнения является самым высоким, составляя в разных районах от восьми до десяти тысяч рад. Для хвойных деревьев эта доза стала смертельной и лес выгорел. Остались живыми только подземные части сосен, а вся верхняя перекрасилась из зеленого в красный цвет. Немного меньше пострадали лиственные породы.
В наше время лес полностью восстановился только на десять процентов, то есть всего лишь 500 из 5 тысяч гектар.
Вторая зона
Зона, которая занимала 12 тысяч гектар, пострадала немного меньше. Всего половина из этой части леса винила, большую часть умерших деревьев составляли хвойные. Самым большим вредом в этой зоне является повреждение молодых почек, которые полностью вымерли. Уровень радиации этой зоны колебался от одной до восьми тысяч рад.
Третья зона
Третья зона занимала больше сорока гектаров леса и почти не проявляла визуальных повреждений. В этой зоне вымерли почвы, а изменения в цвете наблюдались лишь на отдельных ветках. Одну третью зоны занимали хвойные леса. Эти деревья имели уровень радиации не более 500 рад. В сравнении с первыми двумя зонами это всего ничего.
Четвертая зона
Четвертая зона является самой нормальной и чистой из всех зон. Уровень радиации здесь отклоняется от нормы всего на 20 рад, то есть максимальное зафиксированое число было эквивалентно 120 рад.
Подробно описав весь масштаб катастрофы, мы можем с точностью утверждать, что роковая человеческая ошибка будет напоминать о себе еще много лет. То, что во времена аварии не было альтернативного решения проблемы с захоронением Рыжего леса, имеет отголоски и сегодня. Более того, если даже внешне Красный лес когда-нибудь и восстановится, то плутоний все равно будет присутствовать в просторах лесных массивов еще двадцать пять тысяч лет. Именно столько времени необходимо плутонию для того, чтобы полностью распасться.
Как попасть в Рыжий лес?
Если вы хотите увидеть весь ужас и одновременно всю необычную красоту Рыжего леса в Припяти, советуем посетить одну из экскурсий в Чернобыль. Экскурсоводы подробно и понятно разъяснят все вопросы касательно уникальности этого леса.
Существует еще один путь, по которому можно попасть в Рыжий лес — сталкеры. Эти люди нелегально проживают на территории Зоны отчуждения и зарабатывают на жизнь экскурсиями. Но проникновение в зону таким путем является незаконным и может даже караться законом. Все же лучше выбрать традиционный путь посещения Чернобыльской зоны и Рыжего леса, благодаря которому вы сможете узнать достоверную информацию и сделать эксклюзивные фото леса красного цвета.
Радиоактивный лес обнаружили под Электросталью
Показатели дозиметра достигают 10 000 микрорентген в час
В Московской области обнаружили радиоактивный лес. Об этом рассказал председатель РОО «Общественный градостроительный совет» Максим Козловский в своём видео в TikTok.
Прогулка с дозиметром показала, что радиация в лесу в районе Электростали достигает 10000 микрорентген в час при нормальном для человека фоне в 20 микрорентген в час. Верхний порог при этом не должен превышать значений в 50 микрорентген в час.
Уважаемые читатели, если вам есть чем поделиться с редакцией «Царьград Подмосковье», присылайте свои наблюдения, вопросы, новости на электронную почту mo@tsargrad.tv
Читайте также:
Гимназистки из Электростали избили сверстницу и сняли это на видео
Средство массовой информации сетевое издание «Царьград/Tsargrad» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия Эл № ФС77-81359 от 30 июня 2021 г.
Главный редактор — Токарева Д.И.
Учредитель — НАО «Царьград медиа»
Адрес редакции — 115093, г. Москва, переулок Партийный, д.1, к.57, стр.3, эт.1, пом.I, ком.45
Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт tsargrad.tv. Гиперссылка должна размещаться непосредственно в тексте, воспроизводящем оригинальный материал tsargrad.tv. Редакция не несет ответственности за информацию и мнения, высказанные в комментариях читателей и новостных материалах, составленных на основе сообщений читателей.
© 2021, все права защищены. НАО «Царьград медиа».
Октябрь
Новости НАН Беларуси
Наши партнеры
Чистая почва под радиоактивным лесом: реально ли?
Итоги 20-летних исследований в лесах Беларуси позволяют ответить на поставленный вопрос положительно. Согласно официальной рецензии ведущего научного учреждения в области радиологии на территории бывшего Советского Союза — Российского института сельскохозяйственной радиологии, — монографии «Лес. Человек. Чернобыль. Основы радиоэкологического лесоводства» [1], разработанные авторами лесоводственно-мелиоративные методы очищения лесной продукции и лесных почв от долгоживущих радионуклидов не имеют аналогов в мировой практике лесного хозяй¬ства. «Результаты работ, выполненные авторами монографии, имеют высокую практическую значимость с точки зрения решения актуальных проблем лесной радиоэкологии» [2].
Известно, что на подверженных радиоактивному загрязнению территориях Беларуси лесная компонента дозооблучения населения уже превысила сельскохозяйственную (по данным Госкомчернобыля, в середине 80-х гг. она составляла 60%, а в соседней Брянской области — более 80%).
В Беларуси радиоактивные леса занимают почти 10% ее территории, в Украине — 0,3%, для России, с учетом лесных площадей после ядерных испытаний на Урале, эта цифра не превышает 0,02%. Общая площадь радиоактивно загрязненных после чернобыльской катастрофы лесов в наших славянских государствах составляет 4 млн га. Таким образом, в центре Европы из этих лесов сформировалось компактное «пятно», отличающееся специфическим радиационным режимом. Оно является массированным источником облучения населения. Можно понять правительства государств, территорию которых «задел» в апреле 1986 г. Чернобыль и которые в первую очередь решали проблему выращивания максимально чистых продуктов для населения. Леса «отложили» на потом, практически забыв о проблеме обеспечения человека лесной продукцией, свободной от радионуклидов: дарами леса (грибы, ягоды, соки), травостоями, мясом диких животных, лечебными травами.
Для сельскохозяйственных земель до сих пор в полной мере не решены экологические и экономические проблемы, требующие ежегодных финансовых вложений и специфических затрат на создание экологически чистых растительных культур, агрохимических и технических работ — тех мер, которые кардинально оздоровили бы среду обитания человека. Снизить уровень появившейся после катастрофы избыточной радиоактивности без очищения почвенного покрова загрязненных лесов невозможно. Работы специалистов доказывают, что справиться с этой задачей путем переселения людей также затруднительно: невозможно предугадать миграцию радиоактивного пятна в течение 300 лет. Значит, необходимо обеспечить условия для жизни и работы на родной земле, очищенной от наиболее опасных для здоровья радионуклидов.
Группой ученых Института леса НАН Беларуси разработана и запатентована идея (вернее ее часть) постепенного спасения леса, его составляющих и человека от избыточной радиоактивности после Чернобыля. Данная идея получила практическое воплощение, доказана ее экономическая и экологическая целесообразность.
Мы предлагаем нетрадиционный путь снижения радиоактивности, ибо в природе не существует других экосистем, которые бы смогли самостоятельно нейтрализовать поглощенные ими радионуклиды без негативных последствий для живых организмов. Человеку необходимо только немного помочь лесу, который сторицей отплатит за это.
Первые научные работы по специфике радиационного режима в лесу появились сравнительно недавно, значительно позже, чем для земель сельскохозяй¬ственного назначения, хотя уже были лесные почвы, радиоактивно загрязненные в результате ядерных взрывов и на Урале, и в других местах. Несомненно, сыграла свою роль в этом отставании секретность исследований, носивших в данном направлении скорее эпизодический, чем системный характер. Еще в 70-е гг. прошлого века имелись интересные разработки как в СССР, так и за рубежом. Например, российские ученые В.М. Клечковский и Р.М. Алексахин установили пути миграции радионуклидов в лесу, Е.В. Юдинцева и Ф.А. Тихомиров изучили формы радионуклидов в лесных почвах и распределение их в различных компонентах лесных экосистем. Английские ученые Р. Реунер, И. Хейс и Е. Огден выявили роль леса как биологического барьера для продвижения к почве радионуклидов при их выбросе в атмосферу при техногенных катастрофах [3, 4].
Чернобыльская катастрофа придала мощный импульс данному направлению исследований проблем радиобиологии и радиоэкологии. В частности, Институт леса не остался сторонним наблюдателем этого техногенного явления: работы И.М. Булавика, А.М. Дворника, Н.И. Булко, Н.В. Митина, М.А. Шибалевой и других достаточно известны специалистам ближнего и дальнего зарубежья [5, 6].
Почему радиоактивный лес все больше начал обращать на себя внимание ученых?
Во-первых, c формированием радиационного режима, имеющего динамический характер, который приводит к возникновению своеобразного «депо» из радионуклидов, или так называемого дозового пласта, представляющего собой 10-сантиметровые корнеобитаемые горизонты почвы, лесную подстилку и самый верх¬ний 20-сантиметровый растительный слой — живой напочвенный покров. Из этих трех составляющих и формируется дозовый пласт. Последний является итоговым сосредоточением выпавших из реактора и поглощенных кроной деревьев радионуклидов. Они в результате выпадения осадков, а также биогенным путем перемещаются на поверхность почвы в напочвенный покров и корневые системы. Затем поступают в лесную подстилку и в верхние горизонты почвы, на 90—95% сосредоточиваясь в дозовом пласте через 5—6 лет после радиоактивного выброса. Причем ни в одной природной экосистеме, кроме лесной, не выявлено аналогичного характера накопления радионуклидов.
Во-вторых, проблема в большом количестве выпавших из реактора радионуклидов, в том числе дозообразующих. По данным профессора А.Д. Покаржевского, на всю территорию нашей планеты выпало 30 кг цезия-137 и 1 кг стронция-90. Разумеется, для Беларуси эти цифры значительно меньше — порядка 6 и 0,5 кг соответственно [7].
В-третьих, «выбрать» радионуклиды на такой огромной территории непросто, ибо механическим путем такое выбирание неосуществимо. Поэтому, по мнению академика В.М. Прохорова, требуется удаление микроколичеств ионов этих химических элементов из дозового пласта в процессе обмена энергией и веществом при малом геологическом круговороте в системе «почва — растение — воздух» [8]. Для такого выбора применим разработанный академиком Р.М. Алексахиным процесс снижения уровня радиоактивно¬сти растениями на землях сельскохозяй¬ственного назначения. Сущность процесса состоит в «разбавлении» радионуклидов в возросшей массе после улучшения питательного режима земель и «антагонизма» дозообразующими радионуклидами строго определенных химических элементов. Для цезия это обогащение почвы калием, а для стронция — кальцием [9]. Анализ причин случившейся в конце XVIII в. на территории Забайкалья «уровской» болезни, сделанный академиком В.И. Вернадским, свидетельствует о том, что именно дисбаланс в почве калия и кальция был причиной ее возникновения у местного населения. Так, используя опыт преодоления негативных последствий этого заболевания, после аварии на ЧАЭС населению пострадавших районов Беларуси не рекомендовалось употреблять в пищу костные бульоны, особенно детям.
Исходя из вышеизложенного, нами были предложены меры для устранения негативных последствий в экологии леса, которые вошли в Федеральную целевую программу России «Реабилитация лесов в зонах наибольшего радиоактивного загрязнения Брянской области на период 2006—2010 гг.». По ней Минэкономики Российской Федерации уже выделены солидные финансовые средства (60 млн руб.) на приобретение необходимого оборудования для детального обследования лесов. Ожидается финансирование научного обеспечения. Активно борются за использование у себя нашего метода другие юго-западные области России: Орловская, Тульская, Калужская. Мы считаем, что для разумного использования радиоактивно загрязненных территорий, в том числе и лесных, следует активнее применять наши собственные наработки, например гидромелиоративный метод очищения лесной продукции от чернобыльских дозообразующих радионуклидов на подверженных радиоактивному загрязнению осушенных лесных землях.
Специфическое накопление минимального количества дозообразующих радионуклидов в лесной растительности на огромной лесопокрытой территории вызывает необходимость использовать для снижения уровня радиоактивности метод разбавления радионуклидов, а также метод «антагонизма», препятствующий поступлению радионуклидов к корневым системам некоторых химических элементов.
Определяющими факторами этого процесса накопления, как показали наши исследования, являются плотность радиоактивного загрязнения почвы и ее физико-химические свойства. Поэтому процесс снижения накопления дозообразущих радионуклидов следует «поручить» именно растущему лесу, используя взаимодействие его с почвенным покровом при минимальной помощи человека, который только направленно воздействует на водный и питательный режимы почвы.
Исследования последних лет В.А. Ипатьева, В.В. Романовского, К.И. Саранина показали, что в радиологии возможен ряд путей снижения поступления радионуклидов в растущие лесные насаждения [1]. Известно, например, только несколько приемов по механическому удалению верхнего, наиболее загрязненного, слоя почвы. Однако выполнить его в лесных насаждениях невозможно.
Существует также метод блокирования радионуклидов в лесных фитоценозах путем формирования почвенно-растительной перегородки при использовании оптимальных для достоверного усиления роста древесных растений параметров средневегетационного уровня грунтовых вод. Это возможно с применением довольно большого количества калийных удобрений, но требует значительных затрат.
Улучшить питательный режим можно и посредством внесения небольших доз калийных удобрений, что применимо только для минеральных почв, исключая лесопо¬крытые осушенные торфяно-болотные территории.
Вот, пожалуй, и все приемы по снижению избыточной радиоактивности в лесных фитоценозах. Но, как показали наши исследования, экономически целесообразно очищение лесопокрытой территории площадью не менее 1 тыс. га. Поэтому лесоводами независимо от почвенных условий и интенсивности накопления лесным фитоценозом дозообразующих радионуклидов в обязательном порядке должно быть обеспечены:
— детальное обследование планируемых к очищению от дозообразующих радионуклидов лесных площадей с учетом реальных финансовых и технических возможностей областей Беларуси;
— совокупность следующих процессов:
• сорбция дозообразующих радионуклидов глинистыми минералами, обусловливающих снижение корневого поступления радиоактивных веществ в надземную фитомассу лесных фитоценозов;
• поступление на поверхность почвы органических веществ с пониженным содержанием дозообразующих радионуклидов;
• включение в почвообразовательный процесс частично очищенной от радионуклидов лесной подстилки, что обеспечивает постепенное уменьшение ее удельной активности в корнеобитаемых горизонтах почвы;
• разноуровневые синхронные эксперименты с целью контроля на планируемых к очищению от дозообразующих радионуклидов лесопокрытых площадях. Начинаться опыты должны с 1—2-летних вегетационных экспериментов, затем, после их анализа, следуют микрополевые (деляночные) опыты во взрослых естественных и искусственных древостоях.
Период полуочищения в системе «почва — растение» составит порядка 30 лет, ибо полный оборот радионуклида Cs-137 колеблется от 80 до 364 лет, и нам следует успеть уложиться именно в первую фазу.
Литература:
1. Ипатьев В.А. и др. Лес. Человек. Чернобыль. Основы радиоэкологического лесоводства / В.А. Ипатьев и др. — Мн., 2005.
2. Спиридонов С.И. Рецензия на монографию «Лес. Человек. Чернобыль. Основы радиоэкологического лесоводства» под общ. ред. акад. НАН Беларуси и РАСХ проф. В.А. Ипатьева // Радиационная биология. Радиоэкология. 2006, т. 46, № 6. С. 751—752.
3. Алексахин Р.М., Нарышкин М.А. Миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах. — М., 1977.
4. Тихомиров Ф.А. Действие ионизирующих излучений на экологические системы. — М., 1972.
5. Ипатьев В.А., Булавик И.М., Багинский В.Ф. Лес и Чернобыль (Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС, 1986—1994 гг.) / В.А. Ипатьев, И.М. Булавик, В.Ф. Багинский. Под ред. Ипатьева В.А. — Мн., 1994.
6. Ипатьев В.А., Булко Н.И., Митин Н.В., Шибалева М.А. // Корневое поглощение и транспортация Cs-137 в наземные органы древесных растений при регулируемых эдафических факторах / Ипатьев В.А., Булко Н.И., Митин Н.В., Шибалева М.А. // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. Вып. 52: Проблемы лесоведения и лесоводства. — Гомель, 2001. С. 167—180.
7. Покаржевский А.Д., Успенская Е.Ю., Филиппов Ж.В. Глобальный фон радиоактивности загрязнения в наземных экосистемах спустя 13 лет после чернобыльской аварии // Экология. 2003, №2. С. 83—89.
8. Прохоров В.М. Модели корневого поглощения растениями микроколичеств ионов // Исследование процессов обмена энергией и веществом в системе «почва — растение — воздух». — Л., 1972. С. 85—96.
9. Сельскохозяйственная радиоэкология / Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др.; Под ред. Алексахина Р.М., Корнеева Н.А. — М., 1992.
Лес и радиация
Глава 1. Радиоактивное загрязнение растений………………………………….6
1.1.Поступление РН в растения в зависимости от их физико-химических свойств……………………………………………………………………………..6
1.2. Поступления РН в растения из разных типов почв………………………. 8
Глава 2. Влияние радионуклидов на растения в лесах………………………..13
2.1. Радиорезистентность высших растений…………………………………. 13
2.2. Чувствительность растений к хроническому облучению………………..14
2.3. Влияние радионуклидов на популяции растений………………………. 16
2.4. Генетические последствия облучения растений………………………….17
2.5. Радиоэкология горелого леса………………………………………………19
Глава 3. Лесная радиология……………………………………………………..21
Самые радиоустойчивые организмы в лесу – это мелкие беспозвоночные, обитающие в подстилке и верхних слоях почвы, водоросли, мхи и лишайники, микроорганизмы. Они выдерживают без признаков лучевого повреждения дозы в 1000-10000 Гр. Дождевые черви, пропускающие через кишечник почву, содержащую радионуклиды, оказываются наиболее чувствительными организмами среди беспозвоночных [1].
Степень лучевого повреждения определяется поглощённой дозой в различных компонентах леса – прежде всего в древесном ярусе – фазой развития растений (весной и летом, то есть в период активного роста, древесные растения повреждаются в 1,5-2 раза сильнее, чем осенью и зимой), экологическими факторами (например, засуха способствует усилению поражающего влияния ионизирующих излучений на лес).
Источником облучения леса могут быть радиоактивные вещества, поступающие в биосферу в результате ядерных взрывов, аварий на предприятиях атомной промышленности, а также с радиоактивными отходами, сбрасываемыми в окружающую среду.
Наибольшую опасность представляют биогенно-подвижные радионуклиды 90 Sr (стронций), 129 I (йод), 137 Cs (цезий) и др. Распределение радионуклидов в лесу зависит от их физико-химических свойств и путей поступления радиоактивных веществ в лесные насаждения, а также от типа леса и структуры насаждений [8].
Цель работы: Изучить влияние радиоактивного излучения на лесную растительность.
1. Выявить причины и последствия радиоактивного загрязнения растений.
2. Рассмотреть и проанализировать влияние радионуклидов на растения в лесах.
В работе рассмотрены вопросы влияния радиации на лесные сообщества, дана характеристика радиоактивного загрязнения растений, рассмотрены пути загрязнения, поступления РН в растения из разных типов почв, физико-химические свойства радионуклидов. В работе выявлено, что загрязнение растений радиоактивными веществами зависит от специфики слоя почвы, то есть от типа и свойств почв, на которых растут растения. Дана характеристика механического состава различных лесных почв, минеральной части почвы, кислотности почв, карбонатности и влажности почв. В работе рассмотрены вопросы влияния радионуклидов на растения в лесах. Изучена чувствительность растений к хроническому облучению, генетические последствия облучения растений, влияние радионуклидов на популяции растений, вопросы и значение лесной радиологии.
В работе использованы источники литературы современных авторов и ученых по теме радиационная экология, радиобиология, в трудах ученых рассмотрены вопросы действия ионизирующих излучений на экологические системы, миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах и другие.
В данной работе даны такие определения и понятия, как: радиология, нуклеотиды, радиоактивное загрязнение, радиоактивные частицы, радиочувствительность, радиоэкологические исследования, мутагенное действие излучения, радиорезистентные растения, ионизирующее излучение и другие.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы, включает 2 рисунка.
Глава 1. Радиоактивное загрязнение растений
1.1.Поступление РН в растения в зависимости
от их физико-химических свойств
Радиоактивное поражение растений проявляется в торможении роста, снижении урожайности, репродуктивной качества семян, а при больших дозах вызывает гибель растений.
Растения могут загрязняться двумя путями: аэрозольным (не корневой путь) и корневым (почвенный путь поступления).
Особенность не корневого пути поступления заключается в том, что при непосредственном осадке радиоактивных частиц из различных слоев атмосферы происходит загрязнение надземной массы растений всеми РН, что выпадают [2].
Радиоактивные частицы не полностью задерживаются на растениях. Степень задержания радиоактивных частиц растениями характеризуется величиной первоначального задержания отношением количества осевших на растениях радиоактивных частиц от общего их количества, которая выпала из атмосферы на данной площади.
Коэффициент первичного содержания Кпу = ξГ/ξВ, Дж
Различные лесные и сельскохозяйственные культуры имеют неодинаковую способность к содержанию радиоактивных осадков из атмосферы, что обусловлено как спецификой морфологического строения растений, так и степенью развития надземной массы.
Неодинаковой способностью к содержанию радиоактивных осадков характеризуются не только различные виды сельскохозяйственных и лесных культур, но и различные части и органы одного и того же растения.
Содержимое РН в единице массы зерна зависит от сроков их выпадение [8].
Выпадение аэрозольных частиц 90 Sr из атмосферы на некоторые растения очень опасное. При выпадении из атмосферы 137 Cs не только механически загрязняет леса, но и интенсивно проникает в ткани наземных органов растений, включается в метаболизм, перемещается внутри растения и накапливается в урожае. Достаточно интенсивно движется внутри растения при попадании на ее поверхность 131 И.
В целом накопления РН и их содержимое на единицу массы сухого вещества в процессе роста растений имеет такую же закономерность, как и накопления биологически важных элементов: с возрастом растения в надземных органах увеличивается абсолютное количество РН и снижается содержание на единицу массы сухого вещества [3].
1.2. Поступления РН в растения из разных типов почв
Загрязнение растений зависит от специфики слоя почвы, то есть от типа и свойств почв, на которых растут растения.
Среди физико-химических характеристик грунта выделяют 10 параметров, что считают наиболее значимыми при определении поведения радионуклидов в почве и перехода их в растения. В общем виде влияние почвы проявляется в снижении биологической подвижности радионуклидов при увеличении содержания в почве обменных катионов, органического вещества, ила, минералов, емкости поглощения. Направленность влияния кислотности, карбонатов и влажности почв зависит от физико-химических свойств радионуклидов. В количественном отношении влияние различных свойств почвы проявляется в разной степени. Для большинства накопления радионуклидов в растениях в зависимости от изменения почвенных характеристик может колебаться в среднем в 10-20 раз, а для некоторых радионуклидов в 100-200 раз [2].
Различные типы почв имеют закономерное сочетание основных почвенных показателей. Так, черноземы характеризуются повышенным содержанием гумуса, обменных катионов, большой емкостью поглощения, повышенным содержанием минералов, а дерново-подзолистые почвы, наоборот, отличаются небольшим количеством питательных веществ, незначительной емкостью обмена, низким рН, низким содержанием гумуса.
В связи с этим выявляется зависимость между поступлением радионуклидов в растения и типом почвы. Накопление радионуклидов растениями снижается в ряде почв: аллювиально-шаровые, дерново-подзолистые, серые лесные, сероземы, каштановые, черноземы.
Емкость катионного обмена и содержимое обменных катионов. Емкость катионного обмена характеризует способность почвы сорбировать катионы. Радионуклиды, сорбированные в почве по обменному типу, являются наиболее доступными для растений. Прочность сорбции радионуклидов в почве тем выше, чем больше емкость катионного обмена.
Емкость катионного обмена и сумма обменных катионов в почве меняются в зависимости от реакции среды, состав органических и минеральных компонентов и природы грунтовых минералов. Увеличение щелочности почв способствует росту их емкости поглощения. Вследствие высокой поглотительной способности гумусовых кислот (до 400-930 мг экв/100 г), содержащие большое количество органического вещества и минералов, отличаются наибольшей емкостью поглощения (черноземы, черноземно-луговые почвы) [3].
Эти почвы характеризуются наиболее высокой сорбции радионуклидов и минимальной их биологической подвижностью.
Механический состав почв. Сорбционная способность почв возрастает с увеличением степени дисперсности грунтовых частиц мелкодисперсных фракции имеют высокую способность по сравнению с крупными фракциями.
В пределах одного типа почв в зависимости от гранулометрического состава накопления радионуклидов растениями может изменяться в 10 раз.
Более высокая сорбция радионуклидов мелкими фракциями почвы обусловлена как большой удельной поверхностью глинистых и илистых частиц, так и различием их свойств.
С уменьшением размера гранулометрических фракций повышается содержание в них гумуса и обменных катионов, а также увеличивается емкость катионного обмена.
Кроме того, различия в свойствах гранулометрических элементов различной степени дисперсности объясняется особенностями минералогического состава. Предпочтительными минералами фракций мелкого песка и крупной пыли является кварц и полевые шпаты, в средней и мелкой пыли увеличивается содержание слюд и гидрослюд. В илистой фракции преобладают слюды, гидрослюды и минералы [4].
Минеральная часть почвы. Минеральная часть грунта составляет от 55 до 97 % массы грунта. В почве присутствуют первичные минералы, представленные крупнопесчаными долями, и вторичные минералы, которые преобладают в глинистых и коллоидных фракциях почвы.
Органическое вещество почвы. Важное влияние на миграцию радионуклидов в почве и поглощения их растениями создает органическое вещество. Для большинства радионуклидов увеличение содержания гумуса в почве является фактором, снижающим их поступление в растения [4].
Ряд радионуклидов, например трансурановых, характеризуется высокой мобильностью. Исключительная роль органического вещества в поступлении в растения радиоизотопов вследствие образования йод-гумусовых соединений.
Кислотность влечет и косвенное влияние на сорбцию грунтами радионуклидов, изменяя емкость катионного обмена.
Карбонатность почвы. Влияние карбонатности почв на доступность радионуклидов растениям связана с изменением кислотности, соотношением различных фракций органических веществ и состав обменных катионов, в частности, содержания обменного Са. Увеличение карбонатности почв снижает накопление 90 Sr в сельскохозяйственных и лесных культурах в 1,1-3 раза, а для 137 Cs в этих же условиях поступление в растения увеличивается в 1,3-4 раза.
Отмечено увеличение перехода радионуклидов в растения с ростом содержания влаги в почве, так и отсутствие влияния влажности. При различных режимах увлажнение может расти общий вынос радионуклидов за счет увеличения биомассы растений [1].
Неоднозначность имеющихся данных о роли влажности связана с тем, что различные радионуклиды поглощаются растениями из почвы в зависимости от режима ее увлажнения по-разному. Кроме того, влияние влажности почв на подвижность радионуклидов зависит от свойств почв и биологических особенностей растений.
Равномерное размещение радионуклидов в пахотном слое при вспахивании снижает переход их в растения [7].
Большое разнообразие почв в нашей стране определяет значительную разницу в поведении РН в почвах и накоплении их в растениях. Поэтому концентрация РН в растениях на различных почвах в различных ґрунтово-климатических зонах страны при одном и том же уровне загрязнения может отличаться в 10 раз [8].
Существует прямо пропорциональная зависимость между плотностью загрязнения местности и накоплением РН в растительной продукции.
Размер накопления РН в растениях зависит от их видовых и сортовых особенностей. Растения, которые содержат больше кальция, накапливают 90 Sr больше, а растения, отличающиеся высоким содержанием калия, накапливают больше 137 Cs.
Глава 2. Влияние радионуклидов на растения в лесах
2.1. Радиорезистентность высших растений
Все высшие растения, диплоидное и полиплоидные эукариоты, относятся к IV кариотаксону, что отличается максимальной надежностью генома, которая составляет около 10 5 эв. Такая надежность генома обусловлена интенсивными процессами репарации ДНК, поэтому благодаря резко повышенной по сравнению с микроорганизмами содержания ДНК в ядре их радиочувствительность не столь высокой. В зависимости от содержания ДНК в ядре (который варьирует в них от 10 до 1000 пг) Do для высших растений колеблется от единиц до сотен грей [4].
Однако это показатель радиорезистентности клеток высших растений. Чтобы вызвать гибель ростков, а тем более взрослых растений, нужны поглощенные дозы излучения в десятки и сотни раз больше, особенно в случае хронического воздействия [6].
Некоторые представления о радиорезистентность высших растений при хроническом облучении дают эксперименты на гамма-полях, в том числе с размещением гамма-источников в лесах. Такие работы проводились в Великобритании (А. Воробья), США (Г. Вудвелл), Пуэрто-Рико (Г. Одум и Г. Пиджин), России (М. В. Тимофеев-Ресовський).
Корневая система деревьев в почве, что сорбируется основную массу радионуклидов, пострадала относительно мало, как и клетки камбия, что способны пробуждаться и давать новые ростки с нормальной хвоей [6].
2.2. Чувствительность растений к хроническому облучению
Для того чтобы дерево или кустарник погибли в результате радиоактивного загрязнения, нужно не только инактивировать часть клеток их точек роста, т.е. кончиков корней и побегов, но и уничтожить часть клетки камбия, способных пробуждаться и давать начало новым точкам роста. Благодаря такому защитному барьеру кривые выживаемости деревьев и кустарников имеют обычно большие плечи и наклонности, обусловленные уровнем Dо для их клеток, вследствие чего они становятся подобными кривых выживаемости простейших. Поэтому сведения об уровне Do в случае облучения деревьев и других растений дают значительно заниженные оценки их радиорезистентности [6].
Многочисленные эксперименты с острого и хронического облучения семян различных растений показали, что предельной дозой, ниже которой в каких растений не удается наблюдать других последствий облучения, кроме лучевого стимулирования, является доза 10 Гр., что примерно соответствует поверхностной активности радионуклидов 3,7 х 10 14 Бк/км 2 (10 4 Ки/км 2 ) в пересчете на хроническое облучение в течение года. Эта оценка учитывает результаты изучения растений и в лабораторных экспериментах, и в природных условиях.
Наиболее чувствительны к воздействию радионуклидов является семена, ростки и деревья сосны, другие древесные значительно устойчивее, еще более радоорезистентни кустарники и травы. Поэтому травы (по крайней мере некоторые виды их) могут выдерживать хроническое облучение дозой до 10 Гр/сутки, что соответствует поверхностной активности радионуклидов на загрязненной территории до 3,7 х 10 14 Бк/км 2 (10 4 Ки/км 2 ) и более.
Рис. 1. Влияние градиента хронического гамма-излучения на дубово-сосновый лес (за И.А. Одумом, 1975)
Наиболее радиорезистентними из лесных растений есть мелкие кустарники и травы, такие как верес, осока и другие, в которых значительная часть растения размещена под землей и после прекращения облучения дает корневые ростки, что быстро отрастают. Рекордсменом в этом отношении является травянистое растение Panicum sanguinale, которое образует в случае хронического облучения по мощности поглощенной дозы 10 Гр/сутки (1000 советов/сутки) вместо обычной смеси многих видов разнотравья и злаков чистый травостой [6].
2.3. Влияние радионуклидов на популяции растений
Таким образом, можно обоснованно считать, что поверхностная активность радионуклидов территории примерно до уровня 3,7 • 10 3 Бк/км 2 (10 3 Ки/км 2 ) никак не будет влиять на проживание на ней микроорганизмов и растительность. Это нижняя граница радиорезистентности этих организмов.
На самом деле их радиорезистентность еще выше.
Во-первых, эффект хронического облучения намного меньше, чем острого (а приведенный выше материал касается в основном острого облучения).
Во-вторых, при использовании данных о радионуклеотидном загрязнение мы учитывали только внешнее облучение от радионуклидов, внесенных в почву или воду, а не дополнительное внутреннее облучение за счет инкорпорированных радионуклидов [8].
Коэффициенты перехода и накопления могут быть очень значительными, и дозы, полученные растениями вследствие действия радионуклидов, должны быть существенно больше, чем было учтено нами во время рассмотрения влияния радионуклидов в растения (как и на животных, живущих на загрязненных ими территориях).
Фактически человека интересует не столько характер изменений в состоянии здоровья отдельных представителей биоты, живущих на загрязненных территориях, сколько то, какой вред может причинить такое загрязнение популяциям этих организмов, то есть, как повлияет их облучение на способность давать полноценное потомство. Таких данных уже накоплено достаточно, чтобы считать, что популяции микроорганизмов и высших растений более устойчивы к облучению (особенно хронического), чем их отдельные особи.
Учитывая такой популяционный аспект радиоэкологических исследований можно считать вполне обоснованным уровень мощности поглощенной дозы излучения 10 Гр/год или поверхностной активности радионуклидов 3,7 • 10 13 Бк/км 2 (10 3 Ки/км 2 ) как нижнюю границу биологически безвредного облучения не только микроорганизмов и растений. При дозах, не превышающих приведенных значений, никаких неблагоприятных последствий для растений ожидать не следует. Независимо от такого облучения растения и микроорганизмы будут нормально выполнять свои трофические функции, иметь такую же производительность и способность, как и без облучения, и играть ту же роль концентраторов и транспортеров радионуклидов [2].
Такое кондиционирования окружающей среды от радионуклидов, которые попали в него, более чем на 99% выполняют именно высшие растения и микроорганизмы, и только около 1% приходится на животных.
2.4. Генетические последствия облучения растений
Генетические последствия облучения микроорганизмов имеют универсальный характер для всей биоты. Относительно генетических последствий облучения, то имеются в виду мутации генов, ведь довольно значительные мутации хромосом летальные для клеток, и закономерности их возникновения в результате облучения такие же, как и закономерности его летальной действия [6].
Таким образом, под генетическими последствиями облучения понимают интегральный результат, что проявляется в изменении потомства облученных особей независимо от того, вызвано это мутацией генов (точечной или структурной) или хромосом.
Рассмотрим два аспекта мутагенного действия излучения: зависимость ее от мощности дозы и ЛПЭ излучения, а также от уровней интегральной поглощенной дозы излучения. На основании различных данных, полученных как на микроорганизмах, так и на высших растениях, установлено, что мутагенный эффект облучения, отнесенный к единице поглощенной дозы излучения (например, частота мутаций на 1 Гр), с увеличением мощности поглощенной дозы сначала несколько уменьшается, а затем начинает расти.
Механизм такой закономерности и локализация «точки перегиба» на оси мощности дозы окончательно не выяснены. По этому поводу существует лишь одна гипотеза, что связывает характер изменений мутагенного эффекта облучения с индукцией в объектах системы восстановления (SOS-системы), подвергшихся облучению, и обусловленным с этим восстановлением клеток от передмутационных изменений ДНК [5].
На основании общих понятий, объясняют эмпирически установленный факт увеличения генетического эффекта облучения с увеличением ЛПЭ излучения. Однако, механизм этого феномена еще не выяснен.
Косвенным подтверждением этого является то, что в случае возникновения при таком облучении и с низкой частотой мутантных особей (дополнительно к спонтанному фона) они, будут объединяться в популяции в результате отбора, известно, что подавляющее большинство спонтанных и индуцированных мутантов отличаются от особей дикого типа (выделенные из природных условий без отбора) несколько пониженной жизнеспособностью. Мутанты с повышенной жизнеспособностью, подвергающихся отбору, будут привлекаться к участию в жизни популяции, не причиняя ей никакого вреда [1].
2.5. Радиоэкология горелого леса
Крупные пожары в 30-километровой зоне ЧАЭС в 1990-1992 гг. охватили площадь (2000-3000 га) загрязненного радионуклидами леса.
Процесс верховой (по кронам деревьев) и низового пожара привел к выгоранию сухой, загрязненной радионуклидами лесной подстилки, которая содержит до 90 % радионуклидов, выпавших на лесные массивы зоны.
Так, на полигоне «Буряковка» после массового возгорания лесов радиационный фон на расстоянии 3-5 км повысился в 1,5 раза; возросли также и уровне поверхностного загрязнения почвы [6].
При значительных площадях горелого леса и высоком уровне их загрязнения радионуклидами возможное повышение стока радионуклидов из ландшафта пожарищ в водотоки, в г. Припять и далее в каскад Днепровских водохранилищ.
По оценкам авторов, вследствие пожаров удельная радиоемкость лесных массивов уменьшается в 35 раз. Поэтому для лесов, значительно загрязненных радионуклидами, особенно в 30-километровой зоне ЧАЭС, а также в Украине и Беларуси, следует предусмотреть эффективную систему противопожарных мероприятий. Горения таких лесов может заметно повысить загрязнения воздуха и таким образом потенциально увеличить составляющую дозы излучения для населения поселков и сел за путем ветрового переноса аэрозолей и пепла. Много важных проблем радиоэкологии горелого леса еще требуют детального исследования [7].
Глава 3. Лесная радиология
Раздел радиобиологии, изучающий действие ионизирующих излучений на лес и миграцию радиоактивных веществ (радионуклидов) в лесных биогеоценозах, основная задача которой состоит в исследовании круговорота естественных и искусственных радионуклидов в лесах и влияния ионизирующих излучений, как на отдельные компоненты, так и на лес в целом [3].
Рис.2. Структурная схема миграции в берёзовом лесу.
Источником облучения леса могут быть радиоактивные в-ва, поступающие в биосферу в результате ядерных взрывов, аварий на предприятиях атомной промышленности, а также с радиоактивными отходами, сбрасываемыми в окружающую среду. Наибольшую опасность представляют биогенно-подвижные радионуклиды 90 Sr, 129 I, 137 Cs и др [2].
Основное количество радионуклидов в лесу локализуется в растениях, роль животных в этом отношении менее существенна. Лиственные породы накапливают больше радионуклидов, чем хвойные. Повышенные концентрации радиоактивных веществ характерны для лесной подстилки, верхних горизонтов почвы, зелёных частей древесных и травянистых растений.
Наиболее важное направление лесной радиологии, основная задача которой состоит в исследовании круговорота естественных и искусственных радионуклидов в лесах и влияния ионизирующих излучений, как на отдельные компоненты, так и на лес в целом. Учитывая важное значение ионизирующих излучений как экологического фактора, лесную радиоэкологию можно рассматривать также как раздел экологии. В связи с интенсивным развитием атомной энергетики во 2-й половине 20 в. и необходимостью защиты окружающей среды от радиоактивного загрязнения прикладное значение лесной радиологии особенно возросло. Значительный вклад в изучение лесной радиологии внесли А. А. Молчанов, Г. Ф. Хильми (СССР), А. X. Спарроу, Дж. М. Вудвелл, Р. Б. Платт (США) [8].