Роль геохимической миграции радионуклидов в реабилитации загрязненных территорий Брянской области

Ю.Г. Данилов

Для стабилизации радиоактивного загрязнения, уменьшения вероятности разноса и попадания радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию, организмы животных и человека, наряду с известными мероприятиями, основанными, как правило, на защите, необходимо учитывать особенности миграции радионуклидов, их накопление на ландшафт-но-геохимических барьерах (ЛГБ).

Геохимическая миграция радионуклидов имеет очень небольшие скорости и поэтому самоочищение ландшафтов только за счет нее невозможно. Ландшафтно-геохимические барьеры, по нашему мнению, представляют собой объемные природные тела, в пределах которых происходит изменение условий миграции химических элементов. Как известно, геохимическими аналогами наиболее распространенных в настоящее время 90Sr и 137Cs являются соответственно кальций и калий.

Механические барьеры - это, прежде всего особенности рельефа. На территории Брянской области они представлены развитой сетью бессточных западин, плоскими и слабовогнутыми водосборными понижениями при вершинах эрозионных форм, конусами выноса лощин и балок, песчаными дюнами, массивами бугристых песчаных террас, межгривны-ми и староречными понижениями на поймах и т.д. В частности, плотность западин на междуречьях полесских и предполесских ландшафтов запада области достигает в среднем 15-20 шт/км2, а местами до 50 шт/км2. В них задерживается значительная часть твердого стока и содержащиеся в нем радионуклиды.

Биогеохимические барьеры образуются биоценозами или их отдельными ярусами. В этом случае роль барьера выполняют древостой, кустарниковый ярус, травяной и моховолишаиниковыи покровы, лесная подстилка, дернина или степной войлок, а также подземная биомасса. Достаточно эффективными лан-дшафтно-биогеохимическими барьерами являются богатые разнотравно-бобово-злаковые луга, имеющие, помимо наземной, и хорошо развитую подземную биомассу. После прекращения хозяйственной деятельности в зоне отчуждения усиливается биохимическая роль залежной растительности.

Лесные фитоценозы также образуют сложные многоярусные ландшафтно-биогео-химические барьеры. Наиболее эффективными барьерами являются высокобонитетные грабово-дубовые и сосново-дубовые леса с густым подлеском.

Доля радионуклидов, задерживающихся в пологе леса, зависит от состава, сомкнутости, формы и фенофазы насаждений. На опушках с наветренной стороны до 50 метров вглубь леса их задерживается в 2-10 раз больше, чем в центральной части лесного массива. Плотность радиоактивного загрязнения на наветренных опушках иногда в 30 раз выше, чем на открытых территориях. В миграции радионуклидов с крон под полог леса важную роль играет процесс опадания листьев, хвои, ветвей и других загрязненных частей деревьев. Радиоактивные вещества, остающиеся в надземной части древесно-кустарниковой растительности, лишь частично проникают в их внутренние ткани. По степени загрязнения можно выстроить следующий ряд: кора, листья, хвоя, мелкие ветки, крупные ветки и древесина. В результате физической и биологической миграции загрязнителей через год после разовых выпадений радионуклидов их доля в кронах, особенно лиственных насаждений, снижается в несколько раз; соответственно возрастает загрязнение лесной подстилки и почвы. На глубине до 5 см их сосредотачивается более 90%. Радиоактивные вещества, переместившиеся в лесную подстилку и почву прочно фиксируются, их концентрация вниз по профилю резко падает.

Также известно, что корневые системы способствуют "закачиванию" радионуклидов вглубь почвенного профиля (за счет выделительной функции). Особенно активно этот процесс происходит в горизонтах с наименьшей концентрацией радионуклидов. Если же их концентрация в почве выше чем в растениях, то радионуклиды поднимаются вверх в фото-синтезирующие органы. Наиболее подвижен и легче поступает из почвы по корневому пути 90Sr. Цезий сильнее сорбируется почвами и поэтому в относительно меньших количествах переходит в растения. Интересны данные, приводимые В.И. Пархоменко, А.С. Симоновым (Пархоменко В.И., Симонов А.С., 1995).

Они подтверждают, что основная часть радионуклидов концентрируется в коре, хвое и листьях, а также в подстилке и верхнем слое почвы. Ежегодное поступление радионуклидов из почвы увеличивает концентрацию их в древесине. По данным Е.С. Мурахтанова (1994), через шесть лет их количество может увеличиться в 2, а в гидроморфных ландшафтах - в 5-15 раз. Это подтверждают и наши исследования: коэффициент перехода радионуклидов из почвы в растения в гидроморфных ландшафтах меняется в пользу растений и достигает до 1:15, в то время как средняя величина его в автоморфных ландшафтах составляет 17:1.

Таблица

Распределение 137Cs по основным ярусам леса в % от плотности радиоактивного загрязнения (Пархоменко В.И., Симонов А.С., 1995)