Радиоактивное загрязнение лесных экосистем и его динамика

Брестский государственный  университет имени А.С. Пушкина

Географический факультет

Кафедра физической географии  Беларуси

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферативная  работа

Тема: Радиоактивное  загрязнение лесных экосистем и  его динамика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент 5-го курса географического

факультета (специальность

“География. Биология”)

Кот Артём Михайлович

 

Руководитель:

Токарчук О.В., к.г.н,

преподаватель кафедры 

физической географии  Беларуси

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Брест 2012

Содержание:

1. Причина

2. Результат

3. Территория и площадь  загрязнения

4. Особенности загрязнения.  Динамика

5. Влияние радиоактивного  загрязнения на лесные экосистемы

6. Роль лесов в условиях  радиоактивного загрязнения

7. Особенности использования лесных экосистем

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Причина: результат аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г.

2. Результат: появление в Центре Европы нового природно-техногенного образования компактной площади в 4 млн. га из радиоактивно загрязненных лесов, которые прочно закрепили в своем биологическом круговороте аварийные радионуклиды.

Установлено, что наибольшему  радиоактивному загрязнению подверглись  лесные фитоценозы, особенно хвойные. В лесах выпало радионуклидов  в 3-5 раза больше, чем на пашне и  лугах.

3. Территория и площадь загрязнения: Беларусь, больше всего загрязнены леса юго-восточной и восточной частей Беларуси (см. карту загрязнения цезием-137, стронцием-90)

Около 1,7 млн. га (24% от общей площади) лесных площадей находится в зоне радиоактивного загрязнения в результате аварии на ЧАЭС.

Из 88 лесхозов Беларуси радиоактивное  загрязнение выявлено в 50. Гомельская и Могилевская области оказались наиболее радиоактивно загрязненными после аварии на Чернобыльской атомной электростанции. В той или иной степени радиоактивно загрязнены все 21 лесхоза Гомельской области.

Характерна большая пестрота загрязнения, даже в непосредственной близости от места катастрофы есть массивы лесных угодий, различающиеся по уровню загрязнения в 10-20 раз, хотя находятся на расстоянии 0,5 – 1,0 км.

Все почвы лесных фитоценозов  Наровлянского, Хойницкого и Брагинского районов (за пределами зоны отселения) имеют повышенную загрязнённость радионуклидами 10-60 Ки/км². Такое же высокое содержание радионуклидов характерно для лесов Добрушского, Ветковского, Кормянского, Чечерского районов Гомельской области; Краснопольского, Чериковского районов Могилёвской области.

4. Особенности загрязнения. Динамика.

Сразу после аварии на лесные массивы осело на 20-30 % больше радиоктивных веществ, чем на прилегающие безлесные участки. Самые высокие концентрации отмечены на наветренных (со стороны источника выброса) лесных опушках.

Исследования показали, что  в год аварии до 20% выпавших радионуклеотидов было адсорбировано на поверхности листьев, веток и стволов древесных пород. К настоящему времени эта величина составляет менее 1 %. Таким образом., период полуочищения поверхностно загрязнённых наземных органов древесных растений составил до 200 дней (Сергейчик, 1997).

В 1986 (лето) основная масса  радионуклеотидов (до 15%) находилось в  лесной подстилке. В последующие  годы шла значительная дифференциация этой концентрации, в зависимости  от разложения подстилки, наблюдался переход  радионуклидов в корневую и надземную  систему древесных растений. К  концу 1988 года в подстилке сосняков было сконцентровано 75% радионуклидов (ельники удерживают до 80%), березняков 59%, ольшаников и дубрав – 30%,. Можно ожидать, что до 2020 года фитомассой будет аккумулировано свыше 15 % общего количества цезия-137 (сейчас до 10%). Т.е. почва является источником корневого и надземного загрязнения растений.

Но на большей части  максимально загрязнённой территории под лесом сформированы кислые, ненасыщенные, слабогумусированные, хорошо дренированные песчаные лесные почвы, что обусловливает профильную миграцию.

Основная масса радиоактивных  элементов перешла в верхний  слой аккумулятивного горизонта  почвы. Наблюдения показали, что миграция радионуклидов наблюдается до глубины 10-15 см (Сергейчик, 1997).

Из первичного анализа  перераспределения выпавших радионуклидов  по основным компонентам лесных ценозов известно, что основная их доля (до 90 %) содержится в подстилке и верхнем 10-сантиметровом слое почвы.

Кроме этого в лесных экосистемах  практически не наблюдается горизонтальная миграция радионуклидов и их вынос  с урожаем за пределы экосистемы. Т.е. в лесных экосистемах радионуклиды сохраняются на месте их выпадения.

В лесных сообществах наибольшими аккумуляторами радионуклидов являются грибы, лишайники, мхи, где концентрация на единицу сухой массы  превосходит таковую в почве на 1-2 порядка. Второе место по аккумуляции радионуклидов занимает надпочвенный покров, представленный в основном сосудистыми растениями (см. рис.1, 2)

 

Лесообразующие породы аккумулируют в ассимилирующих органах значительно  меньше количество радионуклидов, чем  растения нижних ярусов. При этом в гидроморфных условиях растения и грибы, в частности нижних ярусов, накапливают радионуклидов значительно больше, чем в автоморфных условиях. Рекордсменами по радионакоплению являются грибы, накапливающие в 100-1000 раз более чем в других компонентах лесной экосистемы.

По коэффициенту накопления лесообразующие породы можно расположить  в следующей последовательности (в порядке убывания): берёза повислая, осина, дуб черешчатый, ольха чёрная, сосна обыкновенная.

Дикорастущие растения отличаются повышенной способностью к аккумуляции  радионуклидов.

Ежегодно происходит незначительное снижение уровня загрязнения лесных экосистем, обусловленное, главным  образом, снижением активности радионуклидов  за счет радиоактивного распада. При  этом ряд территорий, на которых  ранее лесохозяйственная деятельность была ограничена, переходят в менее  загрязненные зоны, и ряд ограничений  снимаются. Для выявлений таких  территорий (кварталов леса) проводится ежегодное уточнение радиационной обстановки подведомственного лесного  фонда, в результате которого ряд  кварталов вовлекаются в лесохозяйственный  оборот.

Лесные экосистемы имеющие  современный радиационный фон 10-60 Ки/км² через 50-100 лет будут иметь радиационный фон до 5 и менее Ки/км² и могут быть включены в активное лесопользование.

5. Влияние радиоактивного загрязнения на лесные экосистемы.

Повышенные уровни облучения  вызывают негативные изменения жизненного состояния живых организмов, а  также качественные изменения состояния  и продуктивности экосистем.

На степень радиационного  поражения организмов в лесном биогеоценозе влияют следующие факторы: величина поглощенной дозы, видовая радиочувствительность, возрастная стадия роста и развития, тип лесорастительных и погодных условий и др.

Колебания радиочувствительности  отдельных представителей растительного  покрова достигают 500 раз. Наиболее радиочувствительный - древесный ярус, особенно хвойные породы.

В зависимости от величины поглощенной дозы радиобиологические эффекты у древесных растений могут быть различными. При поглощенной  дозе 80...100 Гр и более происходит полное отмирание надземных органов  хвойных пород. Воздействие поглощенной  дозы 2000...5000 рад характеризуется  частичным усыханием хвои, отсутствием  или снижением прироста, морфологическими нарушениями в хвое и побегах; полностью подавляется репродуктивная способность. При облучении в  дозе 70...100 рад наблюдается временная  стимуляция роста хвои и побегов.

Лиственные древесные  растения в 5...10 раз более радиоустойчивы, чем хвойные. Полная гибель лиственных пород происходит при поглощенной  дозе 500...800 Гр. При поглощенной дозе 5000...10000 рад наблюдаются сокращение прироста, пожелтение части листьев, образование аномальных репродуктивных органов, морфологические изменения  молодых побегов, снижение всхожести  семян.

Травянистые растения и большинство  кустарников более радиоустойчивы по сравнению с древесными растениями. В частности, травянистые растения в среднем в 10 раз устойчивее древесных.

Низшие растения (мхи, лишайники, водоросли) исключительно устойчивы  к облучению: угнетение их жизнедеятельности  наблюдается при дозах в десятки, а нередко и в сотни кР.

Наиболее устойчивым компонентом  биогеоценозов к облучению является почвенная микрофлора. При дозах, губительных для высших растений и животных, почвенная микрофлора, как правило, не страдает.

По характеру воздействия  радиоактивных выбросов на леса выделяется 2 периода. Начало первого периода  характеризуется аэральным (внекорневым) первичным радиоактивным загрязнением надземной части лесной растительности. В это время происходит наибольшее прямое острое радиационное поражение ассимилирующих органов и почек. При этом большой вклад в дозовую нагрузку вносят короткоживущие радионуклиды.

Радиационное поражение  древесных растений в зависимости  от поглощенной дозы выражается в  отмирании надземных органов, морфологических  изменениях хвои, листьев, побегов, в  нарушении белкового и липидного  обменов в ассимилирующих органах  и т.п.

После распада короткоживущих радионуклидов в течение 2...3 лет  отмечается нормализация ростовых процессов  у частично пораженных растений. Долгоживущие радионуклиды переходят в почву  и поступают в растения по корневому  пути. Это время оценивается как  окончание первого острого периода  и стабилизация радиационной обстановки.

Второй - поставарийный период, растягивающийся на десятилетия, характеризуется загрязнением территории долгоживущими радионуклидами, прежде всего цезием-137 и стронцием-90. Основным фактором, определяющим уровень загрязнения лесной продукции в этот период, является корневое поступление радионуклидов в растительность.

6. Роль лесов в условиях радиоактивного загрязнения.

После распада короткоживущих изотопов и включения основных долгоживущих дозообразователей 90Sr и 137Cs в биологический круговорот веществ, радиационная обстановка в лесах изменяется крайне медленно, так как самоочищение происходит только за счет радиоактивного распада, продолжающегося многие десятилетия. В этот период леса прочно удерживают выпавшие радионуклиды, препятствуя выносу их за пределы загрязненных территорий, выполняя тем самым защитную функцию окружающих ландшафтов от вторичного радиоактивного загрязнения.

Лесные пожары в зонах  радиоактивного загрязнения являются более опасными чем пожары на незагрязненных территориях. Их последствия ухудшают состояние окружающей среды, вносят экономические потери. При пожарах в радиоактивно загрязненных лесах возникает вероятность существенного переноса радионуклидов с твердыми и газообразными продуктами горения, приводящего к вторичному загрязнению обширных территорий, изменения скоростей миграции радионуклидов в лесных экосистемах и дополнительного облучения участников тушения пожаров.

Для снижения вероятности  возникновения пожаров работниками  лесхоза осуществляется ряд мероприятий (проводится очистка леса от захламленности, убираются сухостойные и перестойные деревья, тем самым уменьшается количество горючего материала и, как следствие, снижается вероятность возникновения лесного пожара).

7. Особенности использования лесных экосистем.

Около 1 млн. га лесного фонда  следует исключить примерно на 50-100 лет из лесо потребления до частичного распада цезия -137, поскольку нормативную чистую древесину с удельной радиоактивностью 10^-8 Ки/км² можно получить при уровнях загрязнения почв не более 5 Ки/км² (до 185 кБк/м²). Заготовка ягод, грибов и лекарственного растительного сырья ограничена уровнем 1-2 Ки/км² (Челноков, Ющенко 2001).

Основной задачей ведения  лесного хозяйства на загрязненных радионуклидами лесных территориях  является получение максимально  возможного объема нормативно чистой древесной продукции. В «Правилах ведения лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения», заложен ограничительный параметр лесопользования, зависящий от величины плотности загрязнения почвы радионуклидами.

Из пищевой продукции  леса наиболее загрязнены грибы (масленок, польский гриб, груздь, зеленка, волнушка) и ягоды (черника, голубика, клюква, земляника). Содержание в них цезия–137 превышает допустимые нормативы даже на территориях с незначительной плотностью загрязнения почвы.

Лесные массивы, загрязненные радионуклидами являются устойчивым источником облучения населения. Доза облучения  населения и критических профессиональных групп (работников лесохозяйства) от леса формируется и зависит от многих факторов: режим питания, потребление пищевой продукции леса, социально-бытовые и экономические условия жизни, регион проживания, радиоактивное загрязнение лесных массивов, режим поведения и т.д. Для того, чтобы снизить дозовые нагрузки внутреннего облучения, необходимо свести к минимуму, а в идеале исключить, поступление радионуклидов с продуктами питания.