Speaker
Description
Наземные ядерные испытания привели к высокому радиоактивному загрязнению значительных территорий, сформировав радиоактивные следы, протянувшиеся на сотни километров от эпицентра взрывов[1].
В настоящее время потенциальными источниками вторичного радиоактивного загрязнения являются локальные участки, на которых содержание радионуклидов в почвенно-растительном покрове сравнимо с твердыми радиоактивными отходами (на отдельных участках – со среднеактивными радиоактивными отходами).
Загрязнение может происходить и в результате извлечения и сбора металлолома на загрязненных территориях, его вывоз за пределы полигона. Использование тракторов и автомашин также может вызвать загрязнение. Возможно вторичное радиоактивное загрязнение и в результате выпаса сельскохозяйственных животных и заготовки сена на радиоактивно загрязненных участках.
Объектом исследований является зональная экосистема, формирующаяся на светлокаштановых почвах при мощности экспозиционной дозы (МЭД) 150-170 мР/ч. Растительность представлена ксерофитным полынно-дерновиннозлаковым (Stipa sareptana, Artemisia marschalliana, A. sublessingiana+Festuca sulcata) сообществом. Предмет исследований – состав, структура, ритмы развития растений, накопление надземной и подземной биомассы, особенности аккумуляции радионуклидов органами растений, адаптационные признаки растений.
Ксерофитные растительные сообщества на территории Семипалатинского полигона занимают по сравнению с другими типами растительности большую площадь. Они формируются на выровненных пологонаклонных или плоских межсопочных равнинах. Почвы – светлокаштановые суглинистые, реже супесчаные. Тип водного режима – непромывной. Для данных почв характерно низкое содержание (до 2,5%) гумуса в поверхностном горизонте и незначительная мощность (до 30 см) гумусового горизонта. Содержание радионуклидов в почвах загрязненного и контрольного участков приведено в таблице 1.
Таблица 1. Содержание радионуклидов в почве
Слой
почвы,
см Радионуклиды, Бк/кг
Загрязненный участок
Am241 Cs137 60Co Eu152-154 K40 U238 Ra226 Pb210 Th228 α β
0-2 12 386 525 84 1 957 774 <61 38 <605 32 3 060 2 350
2-12 54 43 42.4 1187 840 <33 26.8 <169 34.4 1 850 1 430
Контрольный участок
0-9 13 29 <0.6 <1.4 530 27 14.4 <269 17.3 780 700
Основные показатели исследуемого сообщества: видовой состав растений, вертикальная (ярусность, высота растений) и горизонтальная (сложение) структура, проективное покрытие почвы растениями в %, обилие по шкале Drude, фенологическая фаза, жизненное состояние растений по 5-ти бальной системе, а также краткие сведения о развитии фитоценоза (положение в сукцессии, особенностях размножения доминантов) приведены в таблице 2.
Таблица 2. Описание фитоценоза
№ Название растений Ярус Высота, см Покрытие, % Обилие Разме-щение Фенофаза Жизнен ность
1 Stipa sareptana I-II 35-83 25-30 cop^2 df плодоношение 4
2 Artemisia marschalliana I-II 54-67 10-15 sp-cop^1 ggr бутонизация 4
3 A. sublessingiana I-III 15-65 5-10 sp ggr бутонизация 4
4 A. austriaca III 10-20 1-3 sol ggr вегетация 4
5 Festuca valesiaca III 5-12 10-15 sp-cop^1 df конец плодоношения 4
6 Ceratocarpus arenarius III 5-10 1 sol df плодоношение 3
7 Koeleria cristata III 10-15 <1 sol ggr плодоношение 3
8 Ancathia igniaria II-III 20-35 <1 sol df плодоношение 3-4
9 Phlomis tuberosa II-III 15-40 <1 sol df плодоношение 3-4
10 Spiraea hypericifolia II-III 15-35 <1 sol ggr вегетация 3
На загрязненном участке, исследуемое сообщество является одной из стадий восстановления зонального полынно-дерновиннозлакового фитоценоза после нарушения растительности в период ядерных испытаний. А на контроле, это зональное климаксовое полынно-дерновиннозлаковое сообщество на светлокаштановых почвах.
Надземная биомасса в исследуемом сообществе на загрязненном участке достигла 104,2-157,1 г/м2 (на контроле – 86,1-113,6 г/м2). Средний вес опада (Stipa sareptana) с 1м2 на загрязненном участке составлял 91,9-94,9г (на контроле 76,1-81,1г). Вес однодольных растений (Stipa sareptana, Koeleria cristata, Cleistogenes squarrosa) на загрязненном участке достигал 70,1-115,3г/м2 (на контроле 47,0-65,2 г/м2). Вес двудольных растений (Artemisia marschalliana, A. sublessingiana, A. austriaca, Ceratocarpus arenarius, Ancathia ignaria) на загрязненном участке составлял 34,1-41,8 г/м2 (на контроле 39,1-48,4 г/м2).
Глубина проникновения корней доминирующих видов растений достигала 70-100 см (на контроле – 61-64 см). Наиболее насыщен корнями слой почвы 0-28 см (на контроле – 0-30 см). Содержание основных радионуклидов в органах доминантных видов растений приведено в таблице 3.
Таблица 3. Содержание основных радионуклидов в органах доминантных видов растений, Бк/кг
Показатели Stipa sareptana Artemisia sublessingiana
1х 2х 1х 2х
Содержание Аm241 в золе надземной части растений 37-38 <8-20 15-43 <10-18
Содержание Аm241 в золе корня растений 255-900 10-53 59-276 <11-<20
Содержание Eu152,154 в золе надземной части растений 158-182 <13-<20 99-116 <10-<15
Содержание Eu152,154 в золе корня растений 942-1080 <4-<7 384-542 <15-<40
Содержание Cs137 в золе надземной части растений 30-57 26-33 23-26 16-32
Содержание Cs137 в золе корней растений 542-870 109-114 130-220 56-113
Содержание α-частиц в золе надземной части растений <350-<800 <900-670 <800-1240 <350-<1100
Содержание α-частиц в золе корня растений 1225-1900 <900-390 1020-6900 <900-1230
Содержание β-частиц в золе надземной части растений 3460-4500 2530-4300 9100-9300 5400-8200
Содержание β-частиц в золе корня растений 2840-4300 1030-1320 6580-7800 3620-17000
Примечание: 1х-загрязненный участок, 2х-контрольный (без загрязнения)
На загрязненном участке выявлены растения – тераты. У многих особей Spiraea hypericifolia образуются укороченные ветви и не формируются генеративные органы. У некоторых особей Artemisia marschalliana укорочены стебли и деформированы метёлки. Они превратились в уплотненные шаровидные образования (с диаметром 1,0-1,5 см). У отдельных особей Phlomis tuberosа формируются перекрученные стебли. В деформированных мутовках в 3-4 раза меньше цветков, чем на контрольном участке. У многих особей не формируются генеративные органы.
В сложившихся радиоэкологических условиях в формировании зональных сообществ на светлокаштановых почвах загрязненных участков по сравнению с контрольными выявлены следующие изменения:
1) количество видов растений уменьшилось, так как после ядерных взрывов видовое разнообразие еще не восстановилось до исходного состояния;
2) фенологический сдвиг в наступлении генеративных фаз у доминирующих видов: опережение наступления фаз бутонизации и цветения у Artemisia marschalliana, A. sublessingiana и Stipa sareptana на 3-4 дня;
3) угнетение роста и развития многих особей Artemisia sublessingiana, Festuca valesiaca и Carex supina;
4) усиление гетерогенности горизонтальной структуры сообществ вследствие антропогенной нарушенности поверхностного слоя почв;
5) уменьшение степени общего проективного покрытия, покрытия почвы растениями и напочвенного покрова, обусловленного тем, что на нарушенных участках растительность представлена серийными сообществами, которые представляют собой одну из последних стадий восстановления опустыненных степей после наземных ядерных взрывов;
6) стимуляцию роста у доминирующего вида (Stipa sareptana), увеличение среднего веса одной особи этого растения в 1,1-2 раза, увеличение веса однодольных растений – в 1,1-1,2 раза, мортмассы – в 1,1-1,2 раза и надземной биомассы – в 1,2-1,3 раза;
7) увеличение глубины проникновения корней доминантных видов Stipa sareptana, Artemisia sublessingiana и A. marschalliana на 9-36 см, среднего веса корня одной особи A.sublessingiana в 1,2-1,4 раза и биомассы подземных органов в 1,1-1,4 раза;
8) формирование у отдельных особей некоторых видов растений адаптационных признаков: образование укороченных побегов и отсутствие генеративных органов у Spiraea hypericifolia, укороченных стеблей и деформированных метелок у Artemisia marschalliana, деформированных стеблей и соцветий у Phlomis tuberosа.
Список литературы
1. Смагулов С.Г., Тухватулин Ш.Т., Черепнин Ю.С. Семипалатинский полигон// Доклад Национального ядерного центра РК комиссии ООН, Курчатов, 1998.- 7 с. (не опубликовано).
| Section | Radiation ecology and methods of analysis (Section 3) |
|---|
