4.2. Миграция радионуклидов в лесных экосистемах

Весной 1986 г радионуклиды топливной и аэрозольной компонент осели на кроны деревьев, траву и почву. После этого происходило очищение крон деревьев от радионуклидов при сдувании их ветром, при смыве осадками и при естественном опаде листьев, хвои и других органов деревьев. В результате этих процессов радионуклиды поступали в почву. Период полуочищения крон соснового леса 150-300 дней, лиственного леса 100-150 дней. В начальный период преобладала миграция «сверху-вниз», т.е. с крон деревьев под полог леса, на интенсивность этой миграции влияли сезонные и погодные условия. При этом выделяют 3 способа миграции:

1. Прямой сток радионуклидов с кроны деревьев (при сдувании ветром и смывании осадками)

2. Сток радионуклидов по стволу дерева (с осадками)

3. Сток радионуклидов с опадом (с листвой, хвоей, ветками)

При опаде листвы миграция в 3 раза интенсивнее, чем при стоке с кроной и в 20 раз интенсивнее, чем при стоке по стволу. Основное количество радионуклидов задерживается и концентрируется в верхней части почвы или подстилки (до 90%), затем начинается миграция радионуклидов из подстилки в минеральные слои почвы. В подстилке хвойных лесов радионуклиды могут находиться 3-5 лет, а в подстилке лиственных лесов 1-2 года, потому что минерализация хвои происходит длительней, чем листвы. В лесных экосистемах всегда растительные остатки или опад разлагается грибной микрофлорой с образованием органических кислот среди которых преимущество за фульвокислотами, которые подкисляют почву. Кроме кислот почву подкисляют различные корневые выделения, а также различные кислотные соединения. Эти кислотные соединения разрушают минеральную часть почвы и в первую очередь различные илистые частицы из которых высвобождаются катионы K, Na, Ca, Mg, которые мигрируют в нижние горизонты почвы в виде солей, угольной кислоты и соединений с органическими кислотами, поэтому под лесной подстилкой формируется подзолистый горизонт, в котором низкое содержание калия и других обменных катионов.

Выделяют 2 периода миграции радионуклидов:

1. Период интенсивного механического перераспределения из верхнего древесного яруса на подстилку.

2. Период биологического самоочищения кроны, который является преобладающим после аэрального загрязнения растительности.

В начальный период радиоактивных выпадений до 50% Cs находилось в мелкодисперстной и растворенной форме, поэтому он мигрировал вниз по профилю подстилки. При этом 50% Cs закреплялся в подстилке путем связывания с органическими кислотами и закрепление в микроорганизмах.

В нижние слои почвы из подстилки Cs мигрировал менее интенсивно. За первые 1-3 года в лиственных лесах установилось равновесие по содержанию Cs в твердой и жидкой фазе. В настоящее время основное количество Cs сконцентрировано в нижних слоях подстилки и в верхних 0-5 см почвы. Миграция вглубь по профилю на автоморфных почвах до 30 см, на гидроморфных почвах до 50 см.

4.3. Факторы, влияющие на вертикальную миграцию радионуклидов в лесных ценозах

На вертикальную миграцию радионуклидов в лесных ценозах влияют следующие факторы:

1. Механический и гранулометрический состав почвы, содержание и соотношение органической и минеральной фракций: на легких почвах миграция интенсивней, чем на тяжелых суглинистых.

2. Тип почвы и режим увлажнения: максимальная миграция на торфяно-болотных гидроморфных почвах, где преобладает водорастворимая и обменная форма Cs.

3. Толщина и степень сформированности подстилки: в старых лесах с хорошо развитой мощной подстилкой миграция медленная, в молодых лесах с маломощной подстилкой миграция быстрая.

4. Плотность загрязнения леса: прямая связь- чем выше плотность, тем больше интенсивность миграции.

5. Расстояние от ЧАЭС – чем ближе станция, тем интенсивней миграция. В лесах дальней зоны (от 250 км) миграция интенсивней, потому что преобладает конденсантная компонента. В ближних- топливная, из которых Cs высвобождался по мере разрушения и мигрировал через подстилку и потом в нижние слои.

6. Состав и возраст насаждений: в молодых лесах миграция интенсивней, чем в старых. В лиственных лесах миграция интенсивней, чем в хвойных. В хвойных содержание фульвокислот значительно выше, чем в лиственных, поэтому подвижного Cs в хвойных лесах выше, чем в лиственных.

7. Временной фактор – со временем происходит перераспределение радионуклидов между подстилкой и минеральными слоями, а также в пределах почвенных горизонтов.

8. Форма нахождения: на дерновых почвах 50-60% Cs находится в связанной форме. На сельскохозяйственных угодьях более 90% Cs находится в связанной форме. На гидроморфных и торфяно-болотных почвах преобладает водорастворимая и обменная формы (более 80%)

Основное количество Sr осело в 30-ти км зоне, за ее пределами плотность загрязнения не превышает 3-6 Ku/км², более 80% Sr находится в водорастворимой и обменной форме, поэтому Sr мигрирует более интенсивнее и на большую глубину по сравнению с Cs.

В ближайшее время самоочищение в нижних слоях подстилки и верхних минеральных слоях почвы не осуществится за счет миграции.