Цивільна оборона та цивільний захист - Стеблюк М.І. - Наслідки радіоактивного забруднення лісу

У забрудненому радіоактивними речовинами лісі поступово збільшується надходження радіонуклідів у рослини, у тому числі й у деревину, із ґрунту через корені, і це джерело стає головним у забрудненні деревини.

Поглинання і переміщення радіонуклідів, які випали в доступних формах, із ґрунту і підстилки в надземні частини деревних рослин суттєво неоднакові. Найбільш рухомим, що порівняно легко потрапляє у насадження некореневим шляхом, є цезій-137. Він сортується ґрунтами сильніше, ніж стронцій-90, і через це відносно менше переходить у дерев'янисті рослини з ґрунту.

Максимальні концентрації радіоактивних елементів відмічаються в листках і хвої (пагонах) дерев, а мінімальні, як правило в деревині стовбура.

Концентрація стронцію-90 в генеративних органах насаджень протягом вегетаційного періоду знижується. Наприклад, строніцію-90 у глоду найбільше було в квітках і найменше (1,5 раза) у зрілих плодах.

Радіонукліди цирконію, ніобію, рутенію, церію та інших елементів після випадання в підстилку і ґрунт відносно менше надходять у насадження через корені. З часом основним елементом, який нагромаджується деревами з ґрунту, стає стронцій-90. Внаслідок щорічного надходження стронцію-90 та інших радіонуклідів із ґрунту вміст радіоактивних речовин у деревині збільшується. Через 5—7 років концентрація в деревині радіонуклідів збільшується в 5—10 разів порівняно із забрудненням за перший рік.

Різні види трав'яної і деревної рослинності характеризуються неоднаковим нагромадженням стронцію-90. Так, під пологом березового лісу на вилугуваному чорноземі підмічена більше ніж 10-разова різниця вмісту стронцію-90 у різних видах рослин.

Епіфіти — рослини, які не мають власної, розміщеної в ґрунті кореневої системи, а прикріплюються до деревних і вищих трав'яних рослин — ліани, мохи, лишайники та інші — відіграють важливу роль у сорбції радіонуклідів, які випадають з атмосфери. В епіфітах вміст цезію-137 був вищим у 4 рази, ніж у вищих рослинах з нормальною кореневою системою.

Значне випадання радіоактивних речовин на лісонасадження призводить до радіаційного ураження лісу (табл. 21, 22, 23, 24). Ураження дерев спричиняється в основному бета-ви промінюваннями, які практично повністю поглинаються кроною, тоді як гамма-випромінювання поглинається не більш як на 15 %. Через це відношення поглинутих кроною доз і випромінювання досягає 10 і більше.

Найбільш чутливі до опромінення хвойні породи, листяні породи по-різному реагують на вплив проникаючої радіації. Променеве ураження лісових насаджень виявляється у гальмуванні росту, затримці розвитку, зниженні репродуктивної властивості насіння. При більших дозах опромінення можлива загибель насаджень, яка виявляється в зупинці росту й усиханні (табл. 21).

Можливі й такі випадки забруднення, коли значна частина радіоактивних речовин проникає під намет лісу, не затримуючись у кронах дерев (забруднення листяних лісів у зимовий період або випадання радіоактивних речовин під час сильних дощів).

За цих умов частка бета-випромінювання у поглинутій кронами дерев дозі зменшується. Затримуючись у надземній частині деревних насаджень, радіоактивні речовини стають джерелом опромінення їхніх життєво важливих органів, і за цих умов радіаційний ефект проявляється значно більше, ніж тоді, коли вони проникають через крону й одразу потрапляють на поверхню ґрунту.

Залежно від щільності забруднення території радіаційне ураження лісу може виявлятися в пригніченні приросту, частковому відмиранні гілок і загибелі дерев і насаджень у цілому (табл. 22, 23, 24).

Ураження виявляється найбільш інтенсивно в початковий період забруднення. З часом поглинута доза швидко зменшується внаслідок розпаду і переміщення радіоактивних речовин під полог лісу.

Через це короткий період пригніченого стану дерев (2—3 роки після разового випадання, якщо ураження не було повним) змінюється періодом їхнього відновлення. Проте процеси відновлення тривають повільно — 10 років і більше.

При високих рівнях забруднення радіаційне ураження незворот-не, відбувається повна загибель насаджень (протягом одного року).

Після аварії на Чорнобильській АЕС повністю загинули насадження ("рудий ліс") на площі 47 га, частково (6 км на північ від АЕС) — на площі 30 га.

У зоні ураження загинуло 25—40 % дорослих дерев, у 90—95 % соснових насаджень спостерігалися некрози росту і молодих пагонів, засихання значної частини крон, різке пригнічення або повна відсутність ростових процесів. Через 4 роки репродуктивна діяльність відновилась.

Радіочутливість хвойних порід у середньому в 5 разів вища, між листяних.

Насіння сосни, ялини, модрини втрачає схожість на 50 % при опроміненні дозою 2000 Р, а насіння листяних порід — при опроміненні дозою 5000 Р.

Таблиця 21. Ступінь ураження лісових насаджень при різних дозах опромінення

При випаданні радіоактивних речовин у зимовий період у кронах хвойних насаджень буде затримуватися в середньому в 5 разів більше радіоактивних частинок, ніж у кронах листяних.

Листяні насадження більш стійкі до радіаційного ураження, їхні крони затримують менше радіоактивних речовин порівняно з хвойними, крім того, значна частина радіоактивних речовин, які затрималися на листі, при осінньому листопаді переміщуються з крон під полог лісу, що знижує дозу опромінення бруньок і в цілому зменшує ступінь променевого ураження. Тривалий період протягом року листяні породи перебувають без листя і радіоактивні частинки, які випадають з атмосфери в цей час, проникають одразу під намет лісу. У хвойних насадженнях хвоя затримує радіонукліди протягом усього року.

Таблиця 22. Характеристика радіоактивного забруднення території

Таблиця 23. Ураження хвойних і листяних лісонасаджень залежно від поглинутої дози кронами дерев

Таблиця 24. Дози, поглинуті кронами, і ступінь радіаційного ураження лісонасаджень залежно від щільності забруднення території після ядерного вибуху

* У дужках — стронцій-90.

Всі ці фактори призводять до того, що хвойні насадження найбільш уражуваний і чутливий до радіаційного впливу тип лісних біоценозів.

Влітку хвойні насадження гинуть при рівнях забруднення приблизно у 5 разів менших порівняно з рівнями, які призводять до загибелі листяних насаджень, а взимку ця різниця становить 25—30 разів.

Крім ослаблення і загибелі насаджень від випромінювання, у лісі відбуваються й інші важливі зміни: уповільнення розпускання листя і прискорення листопаду. Просвітлення пологу лісу створює сприятливі умови для інтенсивного розвитку трав'яної рослинності, що погіршує умови насіннєвого відновлення насаджень. Радіаційне ураження лісонасаджень, у результаті якого утворюються сухостійні дерева, погіршує протипожежний стан забруднених лісів і створює сприятливі умови для масового розвитку шкідників лісу.

Через листки і молоді пагони найбільш активно поглинаються ізотопи цезію-134, цезію-137, йоду-125, йоду-131, церію-144 та ін. При осіданні на листя радіоактивного пилу рослинами поглинається близько 10 % його загальної радіоактивності. Від 40 до 90 % радіоактивних аерозолів, що випадають па ліс, затримується.

Опромінення дозою 40 % смертельне і призводить до стерильності пилку, при збільшенні до 75 % — половина насаджень гине.

Випадання радіоактивних речовин після ядерного вибуху влітку в зоні А засихання хвойних і пригнічення росту листяних насаджень буде приблизно на 1/10 площі (поглинута доза гамма- і бета-випромінювання від 400 до 4000 рад); у зоні Б на половині площі хвойні насадження гинуть, а на решті площі спостерігається сильне їх ураження, у листяних лісах на половині площі часткове засихання дерев (поглинута кронами доза гамма- і бета-випромінювань від 4000 до 12 000 рад); у зоні В повністю гинуть на всій площі хвойні насадження, в листяних лісах часткове засихання дерев.

У насінні, яке розвивається, променевий ефект від початку розвитку до проростків збільшується в 7—10 разів.

У лісі після радіаційного ураження відбувається зміна структури лісонасаджень — переважне відмирання хвойних порід, зменшення їх загальної стійкості до несприятливих змін зовнішнього середовища, у тому числі й до шкідників, а при високій щільності забруднення — повна загибель насаджень.