ПОСТУПЛЕНИЕ В СОСТАВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА

Уже через 2 года после аварии на ЧАЭС лесная растительность в значительной степени очищается от радиоактивных выпадений. В то же время остаточное загрязнение поверхности древостоя, особенно структурных частей, открытых к внешнему загрязнению (наружные слои коры, ветви), сохраняется и в последующие годы. Наряду с этим спустя 2-3 года после выпадений наблюдается активное корневое потребление радионуклидов растениями и, соответственно, заметное повышение их концентрации во внутренних тканях и ассимилирующих органах древостоя.

Масса опада в лесах Украинского Полесья колеблется от 310 до 560 г/м2/год, что определяется типом БГЦ и климатическими условиями года (рис. 74). Основной вклад в поступление растительных остатков в подстилку составляет опад листьев и хвои (рис. 75). Максимальная доля этой фракции (более 50%) отмечается в широколиственно-хвойных и хвойных ценозах, в черноольховых лесах она уменьшается до 40%.

Рис. 74 Многолетняя динамика поступления растительных остатков с опа дом в лесных БГЦ (в пересчете на вещество, высушенное при 105°С)

/ - уч. Д-1; 2 - уч Д-3,5- уч. К-2, 4 - уч. Ш-1

Рис 75. Фракционный состав растительного опада в лесных БГЦ (% от массы, средние данные за 2 года)

1 - листья, 2 - хвоя; 3 - шишки, 4 - ветви; 5 - кора наружная; 6 - прочие

Рис. 76. Относительная концентрация 137Cs во фракциях опада лесных БГЦ

Рис. 77. Радионуклидный состав загрязнения различных фракций опада (по данным на 1990 г.)

Фракции опада: I - листья (а - дуба; б - березы; в - осины); S - шишки; Ш - хвоя; IV - ветви; V - кора; VI - прочие. Радионуклиды: I - 144Се, 2 - 134Cs; 3 - 137Cs; 4 - 106Ru

Второе место по массе занимает морфологически плохо идентифицируемая и трудноразделимая фракция диаметром менее 2 мм (т.н. "прочие"), в которую входят пылеватые частицы, мелкие чешуйки коры, фрагменты различных структур, пыльца, семена и т.д. Невелико поступление с опадом коры и ветвей, минимальный процент приходится на шишки (за исключением опада в чисто хвойных лесах).

Поток радионуклидов в почву с опадом определяется не только его массой, но и концентрацией радиоактивных элементов в составе различных фракций. Максимальная удельная активность отмечается в таких фракциях, как "прочие" и кора наружная и минимальная - в шишках и хвое (рис. 76). Ветви и листья по этому показателю занимают промежуточное положение.

Удельная активность компонентов опада, как правило, выше, чем соответствующих вегетирующих органов. Вместе с тем у некоторых древесных пород активность листового опада не столь существенно отличается от таковой вегетирующих ассимилирующих органов. Примером могут служить листья дуба. Наибольших величин выявленные различия достигают у хвои сосны и листьев березы. Последнее,

Рис. 78. Радионуклидный состав загрязнения подстилки и опада в лесах 30-километровой зоны ЧАЭС (по данным на 1990 г.)

1 - ,44Се; 2 - 134Cs; 3 - 137Cs; 4 - 106Ru

Рис. 79. Удельная активность опада (/) и относительное поступление с ним радионуклидов (2) в различных БГЦ (по данным на 1990 г.)

видимо, можно также объяснить наличием и липкостью органических и неорганических выделений на листовой поверхности этих пород. Примечательно, что в опаде ассимилирующих органов примесь 144Се наблюдается только в хвое, срок жизни которой более двух лет. Последнее предопределяет более длительное поверхностное загрязнение хвои по сравнению с ассимилирующими органами лиственных пород. В то же время радионуклидный состав загрязнения опада, в отличие от почвы, более обогащен 137 Cs, что, видимо, обусловлено его селективным поступлением в растения по сравнению с другими гамма- излучающими радионуклидами (рис. 78).

В ряду лесных БГЦ наблюдается непропорциональное изменение абсолютной концентрации радионуклидов в составе опада и их относительного содержания (рис. 79). Если удельная активность опада находится практически в прямой зависимости от плотности загрязнения и, соответственно, максимальна на участках ближней зоны выпадений, то относительная концентрация радионуклидов в опаде заметно выше в ценозах, где отмечаются наиболее высокие коэффициенты их перехода в древесную растительность, т.е. в гидроморфных ландшафтах.

Таким образом, удельная активность опада и радионуклидный состав загрязнения его компонентов во многом определяются плотностью и радионуклидным составом загрязнения почв, видовым составом древесного яруса, почвенно-экологическими условиями, а также климатическими факторами, определяющими интенсивность пылепереноса. От указанных показателей зависит сезонная и многолетняя динамика удельной активности растительного опада.

В сезонной динамике поступления опада (в частности в хвойных БГЦ) отмечается два максимума: зимне-весенний и осенний (рис. 80). Обращает на себя внимание характер отношения массы опада к концентрации в нем радиоцезия. С увеличением массы растительных остатков количество 137 Cs в них уменьшается, что свидетельствует о его возможном оттоке вместе с ассимилятами и минеральными элементами из ассимилирующих органов в периоды, предшествующие сезонному опаду [352-354].

В многолетней динамике концентрации137Cs в опаде различных экосистем прослеживаются неоднозначные тенденции (табл. 73). В течение 3-4-х лет во всех БГЦ наблюдается снижение концентрации радионуклидов в опаде. Затем ход динамики меняется: на участках автоморфных ландшафтов в широколиственно-хвойных и хвойных ценозах (уч. Д-1 и К-2) отмеченное падение продолжается; на участках гидроморфных ландшафтов (уч. Д-3) и в 5-километровой зоне ЧАЭС (уч. Ш-1) начинается рост активности поступающего на поверхность почвы опада. Бесспорно, что отмеченная динамика имеет тот же

Таблица 73. Многолетняя динамика концентрации 137Cs в опаде (средние данные при п « 5-10), кБк/кг абс. сухого вещества

Рис 81. Поступление 137 С s на поверхность почвы в лесных БГЦ с различными фракциями опада, % от суммарного (по данным на 1990 г.)

Фракции опада:

I - ассимилирующие органы, // - шишки, III - ветви; IV - кора наружная, V - прочие

Рис 82. Многолетняя динамика поступления 137Cs с растительным опадом на поверхность почвы в лесных БГЦ

1 ~~ уч« Д-1; 2 - уч. Д-3; 3 - уч. К-2, 4- уч. Ш-1

характер, что и динамика КП 137Cs в растительность этих ценозов и, следовательно, обусловлена накоплением 137 Cs древостоем.

Количественная оценка различных показателей опада (массы, радионуклидного состава и его удельной активности) позволяет определить поток 137Cs с опадом в лесных экосистемах (рис. 81). В абсолютных величинах поток находится почти в прямой зависимости от плотности загрязнения. В относительных же единицах он максимален на участках, где зафиксированы наиболее высокие КП 137Cs в растительность. Повышенное количество активности поступает с такими фракциями опада, как "прочие", а также с листьями и хвоей; минимальное - с шишками. Возврат 137С$ с фракцией "прочие" резко возрастает на опушках леса и участках, расположенных вблизи автодорог, что обусловлено обогащением опада пылеватыми радиоактивными частицами. В черноольховых лесах (уч. Д-3) наблюдается повышенное поступление 137 С$ в составе фракции коры наружной, что, возможно, связано с высокой сорбционной способностью этих слоев коры по отношению к внешнему загрязнению. Небольшой по сравнению с другими ценозами возврат 137Cs с опадом коры наружной и ветвей на участках 5-километровой зоны ЧАЭС, вероятно, является следствием очень высокой интенсивности процессов самоочищения, имевших место на данных участках в начальный период после выпадений.

В многолетней динамике поступления 137Cs с опадом в общем плане отмечаются те же тенденции, что и в изменении удельной активности опада во временном ряду (рис. 82, табл. 73). Спустя 2-3 года после выпадений на участках ближней зоны (уч. Ш-1) и гидроморфных ландшафтах (уч. Д-3) наблюдается рост поступления 137 Cs в составе опада, а во всех ценозах автоморфных ландшафтов (уч. К-2 и Д-1) происходит снижение интенсивности потока 137Cs, что находится в соответствии с динамикой КП ,37Cs в растительность этих БГЦ. Несколько большее снижение поступления 137Cs с опадом, особенно в начальный период, наблюдается в широколиственнохвойных лесах по сравнению с чисто хвойными ценозами, что объясняется разной периодичностью смены ассимилирующих органов лиственных и хвойных пород.

В целом же относительное ежегодное поступление радиоцезия с опадом на поверхность почвы после 1988 г. составляет от 1,5 до 6,2 от его запасов в растительном ярусе и от 0,2 до 0,7% от общего запаса 137Cs в экосистеме. Очевидно, что в первые 2 года после аварии эта величина была значительно выше за счет процессов самоочищения растительного яруса от внешнего загрязнения [277]. Таким образом, в био- геохимическом цикле поток 137Cs с опадом в лесных экосистемах составляет значимую величину как при атмосферных выпадениях в начальный период, так и в последующем при доминировании процессов корневого поступления радионуклидов в растения. Интенсивность этого потока зависит от плотности загрязнения и размеров радиоактивных частиц, типа БГЦ, а также климатических условий года. Первоначально рассматриваемый поток был максимален на участках, где выпали относительно более крупные частицы, в широколиственнохвойных лесах. В последующем интенсивность потока 137Cs с опадом стала выше на участках, где КП 137С$ в растительность характеризуются наибольшими величинами, т.е. в ближней зоне выпадений и в условиях гидроморфных ландшафтов.