АККУМУЛЯЦИЯ РАДИОНУКЛИДОВ ВЫСШИМИ ГРИБАМИ

Грибы являются одним из основных продуктов побочного пользования лесом и наиболее важным объектом в аспекте радиоэкологического мониторинга. Особый интерес к грибам в радиоэкологии проявляется потому, что они являются концентраторами различных химических элементов, в том числе и радионуклидов, и могут быть использованы в качестве биоиндикаторов загрязнения внешней среды.

По накопительной способности 137 Cs грибы значительно превосходят все другие компоненты БГЦ (рис. 39). Удельная активность грибов по 137 Cs не только выше его концентрации в растениях, с которыми многие из них находятся в симбиотических отношениях, но и субстрата, на котором они произрастают.

Одним из основных факторов, определяющих накопление радионуклидов грибами, является их видовая принадлежность[‡].

Межвидовые вариации накопления 137 Cs грибами максимальны среди других компонентов БГЦ и достигают одного-двух, а по частным определениям - трех математических порядков (табл. 41). Последнее, видимо, связано с наложением влияния условий местообитания, климатических особенностей года и динамики биологической доступности

Рис. 39 Удельная активность различных компонентов БГЦ (усредненные данные за 1991 г., 5-километровая зона ЧАЭС)

1 - О; 2 - 0-5 см; 3 - 5-10 см; 4-0 + (0-10 см); 5- древесина сосны; б - прирост сосны текущего года, 7 - древесный ярус (средневзвешенная); 8 - травянистая растительность; 9 - мхи; 10 - лишайники; 11 - грибы (Xerocomus badius) 137Cs на накопление этого радионуклида. Влияние перечисленных факторов в значительной степени нивелируется при расчетах средней многолетней величины накопления 137Cs для отдельных видов, что позволяет вычленить влияние видового фактора на исследуемый показатель и ранжировать различные виды грибов по их накопительной способности.

Минимальной концентрацией радиоцезия характеризуются представители экологической группы сапротрофов, что отмечают и другие авторы [311, 320, 331] (см. табл. 47). К ним примыкают виды из группы ксилотрофов (Armillariella mellea). Более загрязнены виды-симбиотро- фы. Среди последних очень велико межвидовое варьирование. Величина накопления 137Cs различается почти в 10 раз. Это связано со значительными вариациями глубины залегания мицелия и приуроченностью мицелия отдельных видов симбиотрофов к наиболее загрязненным слоям органо-минеральной толщи почв. В данной экологической группе глубина залегания мицелия варьирует от поверхностного слоя лесной подстилки 01 до 50-60 см минерального слоя [310, 357]. В то же время максимум содержания 137Cs в почве в настоящий период практически повсеместно приурочен к нижнему гумифицированному слою лесной подстилки 03 [280]. В целом в рассматриваемом ряду по накопительной способности выделяется свинушка тонкая (Paxillus involutus), гриб польский (Xerocomus badius) и горькушка (Lactarius rufus). Эти виды были предложены для использования в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения лесов [240, 318, 329, 343].

Таблица 41. Удельная активность I37Cs различных видов грибов лесов 30-километровой зоны ЧАЭС (средние многолетние данные при оgt; = 185 кБк/м2)

Примечание. ПС - сапротроф (на почве); КП - ксилотроф; МК - симбиотроф; СП - сапротроф (на подстилке); М - среднее арифметическое.

ной способности, несомненно, будут происходить перестановки, и максимальным накоплением 137Cs станут характеризоваться другие виды, например Boletus edulis, мицелий которого расположен в более глубоких слоях почвы и который ранее на примере глобальных выпадений был охарактеризован как вид-концентратор [310].              gt;

Анализ статистических параметров содержания радиоцезия в различных компонентах БГЦ свидетельствует, что коэффициент варьирования (V) этого показателя в грибах практически соответствует таковому в растительности (табл. 42).

Последнее позволяет говорить об адекватности факторов, обусловливающих неравномерность накопления 137Cs высшими растениями и грибами. Таковыми могут быть неоднородность распределения радионуклидов в почвенном блоке и их биологическая доступность, определяемая вариациями почвенных свойств. Пространственная неоднородность распределения l37Cs в почве составляет около 30%, что примерно в 2 раза ниже, чем варьирование содержания этого нуклида в грибах и растениях. Следовательно, влияние фактора почвенной среды, обусловливающее подвижность радионуклидов, или равно воздействию фактора пространственной неоднородности, или даже превосходит его и является определяющим в варьировании содержания 137Cs в грибах.

Таблица 42. Варьирование содержания 137Cs в некоторых компонентах лесных БГЦ (5-километровая зона ЧАЭС, по данным на 1991 г.).

Таблица 43. Влияние экологических условий произрастания на накопление 137Cs различными видами грибов (по данным на 1990 г., а = 185 кБк/м2), кБк/кг сухого вещества

мость накопления 137Cs одними и теми же видами грибов, произрастающими на участках с одинаковой плотностью загрязнения, но в различных почвенно-экологических условиях (табл. 43). Виды, развивающиеся на торфянисто-подзолисто-глеевых лесных почвах аккумулятивных ландшафтов, накапливают примерно на порядок больше 137Cs, чем те же виды, произрастающие на дерново-подзолистых почвах элювиальных ландшафтов.

Вместе с тем коэффициенты парной корреляции между концентрацией 137Cs в грибах и рядом таких свойств почв, как содержание гумуса, обменного кальция и калия, pH и других, оказывающих влияние на миграционную подвижность 137Cs в почвах, как правило,

незначимы или значимы с невысокой вероятностью (табл. 44). По всей видимости, это связано с совокупным влиянием комплекса вышеперечисленных свойств почв и(или) невозможностью охвата всей площади питания грибов точечным методом определения свойств почв. Однако в первом приближении расчеты показывают наличие связи между мощностью лесной подстилки и накоплением ,37Cs грибами. На это же указывают и другие авторы, отмечая, что размеры поступления радионуклидов в грибы усиливаются при увеличении запасов лесной подстилки [117].

Расчеты не показывают также наличие достоверной коррелятивной связи между содержанием ,37Cs в грибах и плотностью загрязнения участков, на которых они произрастают (табл. 45). Возможно, низкие величины г связаны с тем, что в исследованиях достаточно трудно

в подобных условиях отмечали и

Вместе с тем обращает на себя внимание тот факт, что величины коэффициентов корреляции имеют отрицательный знак. Это в целом свидетельствует о том, что, несмотря на низкую связь, прослеживается однонаправленное влияние какого-то фактора. Таким фактором, как это ни парадоксально, может быть мицелий самих грибов. По данным ряда авторов накопление 137 Cs в плодовых телах грибов определяется, главным обра-

Таблица 46 Дифференциация радионуклидов цезия в плодовых телах грибов (уч. К-3 и Ш-1), МБк/кг абс. сух. вещества

зом, накоплением его в многолетнем мицелии [304]. Возможно, для ограниченных территорий это перекрывает влияние пространственной неоднородности загрязнения почв на накопление 137Cs в грибах.

Интенсивность аккумуляции химических элементов изменяется по мере развития плодовых тел и неодинакова у различных частей гриба [225, 226, 272]. В молодых плодовых телах содержание элементов, как правило, выше, чем в старых, а концентрация их в шляпках больше, чем в ножках, поскольку все обменные процессы в грибах наиболее интенсивно протекают именно в шляпках [19]. Вместе с тем значимых различий в концентрации радионуклидов, в частности 137Cs, между отдельными частями плодовых тел грибов не выявлено (табл. 46). Отмечается лишь слабая тенденция к повышению его накопления в шляпках, на что указывают и другие авторы [303]. Также не выявлено существенных различий в удельной активности 137Cs у молодых (1-2-дневных) и старых (10-дневных) плодовых тел.

Многолетняя динамика накопления радионуклидов грибами в лесных формациях на территории центральных районов Восточно-Европейской равнины имеет довольно сложный характер и меняется в зависимости от удаленности участка от источника выброса (т.е. физикохимической природы радиоактивных выпадений); климатических и почвенно-экологических условий (типа почвы и особенностей строения подстилки); видовых особенностей грибов и, в частности, как отмечают некоторые исследователи, глубины распространения мицелия [357]. В целом в многолетней динамике, рассматриваемой на основании изменения коэффициентов перехода 137Cs в грибы, отмечается следующее (табл. 47). В первые 1-2 года удельная активность грибов относительно невысока и определяется, в основном, внешним загрязнением плодовых тел, о чем свидетельствует близость радионуклидного состава их загрязнения (табл. 48) с таковым радиоактивных выпадений [96]. Через 2-3 года, когда основное количество радионуклидов в почве перемещается в ферментативный слой подстилки 02, густо переплетенный

Таблица 47. Многолетняя динамика КП 137Cs в некоторые виды грибов, (Бк/кг)/(кБк/м2)

Тульская обл , Плавский р-н, 550 км на северо-запад, транзитно-аккумулятивный ландшафт (уч Пл-1)

* Расстояние и направление от источика выброса. ** Прочерк означает отсутствие данных.

Таблица 48. Изменение радионуклидного состава грибов лесов 30-километровой зоны ЧАЭС на примере Paxillus involutus, % (плотность загрязнения участка по 137Cs равна 185-259 кБк/м2)

Примечание Прочерк означает содержание радионуклида ниже детектируемого уровня.

гифами грибов, наблюдается относительный максимум накопления 137 Cs в последних. В последующие годы динамика характеризуется трендом снижения КП 137Cs в грибы. Однако по отдельным годам на фоне отмеченных общих закономерностей возможны отклонения как в ту, так и в другую стороны. В экстремально сухие годы (1992 г.) накопление 137 Cs грибами очень небольшое, тогда как во влажные оно значительна возрастает. Очевидно, что данные колебания в целом связаны с количеством осадков. Теснота связи между данными показателями с Р095 оценивается г = 0,82. Вместе с тем, в ряде случаев период нарастания величин КП в многолетнем ряду растягивается на более длительный срок - до 5-6 лет. Это отмечается как для отдельных видов грибов (например Lactarius necator), что может быть связано с глубиной распространения их мицелия, так и в экотопах с мощными полнопрофильными или слабооторфованными подстилками, которые свойственны лесам Брянской обл. РФ и ценозам на аккумулятивных ландшафтах Украинского Полесья.

Если рассматривать вариации КП по территории загрязнения в пределах Восточно-Европейской равнины в целом, то можно заметить, что в первые годы большое влияние на накопление 137 Cs оказывал фактор удаленности от источника выброса, т.е. физико-химическая природа самих радиоактивных выпадений. В этот период наибольших значений КП достигают на участках, достаточно удаленных от ЧАЭС (Тульская, Брянская обл. РФ), там, где выпадения были представлены в основном газоаэрозольной компонентой [92, 167]. В последующем более значимую роль начинают играть почвенно-экологические условия. Степень их влияния нарастает по мере усиления способности подподстилочных слоев почв к необменному закреплению 137Cs, т.е. в ряду почв: тор- фянисто-подзолисто-глеевые lt; дерново-подзолистые песчаные lt; дерново-подзолистые легкосуглинистые lt; светло-серые лесные легкосуглинистые lt; черноземы оподзоленные. Вследствие этого максимальное падение КП 137Cs в грибы (почти на 4 математических порядка) отмечается на участках с черноземными почвами. Такого падения рассматриваемой величины не наблюдается ни на одной из территорий, где сформированы другие типы почв. Минимальное снижение КП зафиксировано на участках ближней зоны выпадений, где динамика КП до настоящего времени определяется не процессами закрепления радионуклидов в почве, а процессами их высвобождения из частиц топливной компоненты.

Роль грибного комплекса в поглощении таких биологически значимых радионуклидов, как стронций и плутоний, невелика [328]. Грибы накапливают на 3 математических порядка меньше 90Sr, чем I37Cs и минимально поглощают изотопы плутония (рис. 40). Таким образом, грибы являются абсолютными концентраторами 137Cs в биогеоценозе. Если учесть, что запасы биомассы мицелия составляют около 200 г/м2 [335], то становится очевидно, что грибы играют весьма значительную роль в биогеохимической миграции этого радионуклида.