<<
>>

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. Следовательно, поток радионуклидов, ежегодно поступающих на поверхность почвы с растительным опадом, сохраняется. Загрязненный опад служит питательным субстратом для многих почвенных беспозвоночных, т.е. радионуклиды непосредственно включаются в пищевые цепи экосистем [127, 356]. При разложении опада связанные в его массе радиоактивные элементы переходят в легкоподвижные-соединения и в таком виде возвращаются в корнеобитаемую зону, что, несомненно, влияет на их миграционную подвижность как в почвенном профиле, так и в системе "почва-раствор". Таким образом, поток радионуклидов с растительным опадом является неотъемлемой частью их биогеохимических циклов.
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. Т.е. наибольшей удельной концентрацией характеризуется опад тех структурных компонентов древостоя, которые в период аварии были экспонированы к внешнему загрязнению (кора наружная), или тех, которые обогащены атмосферными радиоактивными пылеватыми частицами ("прочие"). Это подтверждается наличием в радионуклидном составе загрязнения опада 144Се и 106Ru (рис. 77). Поскольку градиент концентрации радионуклидов между свежим опадом и почвой составляет 2-3 порядка, даже незначительное попадание частиц пыли в опад может вызвать заметное изменение его радионуклидного состава.
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

Год


Участок


*

д-1

д-з

К-2

Ш-1

1988

6,41

5,34

99,2

175,79

1989

2,93

3,1

59,81

221,44

1990

1,37

3,06

21,07

152,96

1991

0,97

3,91

19,59

291,52

1993

-

-

12,18

-

1994
Примечание. Прочерк означает отсутствие данных.

7,41





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. 
<< | >>
Источник: Щеглов А.И.. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах: По материалам 10-летних исследований в зоне влияния аварии на ЧАЭС.. 2000

Еще по теме ПОСТУПЛЕНИЕ В СОСТАВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА:

  1. Поступление растительных остатков и биологическая активность почв
  2. Изменение состава растительных остатков в процессе их разложения
  3. РАЗЛОЖЕНИЕ ОПАДА И ЭФФЕКТИВНОСТЬГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ В КАРЕЛИИ
  4. Поступление веществ в растение
  5. Поступление ксенобиотиков в экзокринные железы. 
  6. УДОБРЕНИЕ НАВОЗОМ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ Поступление питательных элементов и органического вещества
  7. Динамика содержания и фракционного состава гумуса
  8. ИЗУЧЕНИЕ ВИДОВОГО СОСТАВА
  9. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ ВОДЛЕСОБОЛОТНЫХ КОМПЛЕКСОВ СИБИРСКИХ УВАЛОВ,ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ
  10. Изменение состава органического вещества под влиянием окультуривания почв
  11. Влияние литологического состава подстилающих пород на генезис торфяных отложений
  12. Элементарное эволюционное явление — изменение генотипического состава популяции