4.8.Трансформация зооценозов

При высоком содержание Cs в мясе животных, наложен запрет на плановый расстрел. В зонах отчуждения и отселения изменилась антропогенная нагрузка и видовой состав, численность и структура популяции животных. Значительные изменения: в населенных пунктах и покинутых деревнях, на сельскохозяйственных угодьях, мелиоративных системах. Менее значительные изменения в популяциях водных, около водных и лесной фауны.

В структуре популяции покинутых населенных пунктов сократилось численность домой живности, мышей, крыс, воробьев. Произошло увеличение видов животных древесно – кустарниковых, луговых и лесных ценозов (куницы, зайца, ласки, горностая, волка, полевой мыши, кабана). На покинутых сельскохозяйственных угодьях доминирование одного вида птиц сменилось 4 – 6 видами. Численность видов насекомых увеличилась в 3 – 7 раз. На мелиоративных системах, оставшихся без контроля произошло вторичное заболачивание и зарастание растительностью, произошел рост численности и увеличение разнообразие амфибий, рептилий, птиц болотных и лесо–кустарниковых ценозов, появление редких и новых видов птиц (черный аист, черный журавль, орлан белохвостый, болотная сова, цапли, кулики, тетерев, болотная черепаха).

В Полесском заповеднике увеличилась численность волка, кабана, косули. Появились черты широкой экологической пластичности, освоили и заселили новые ниши (сельскохозяйственные угодья, мелиоративные системы). Проявление влияние кабана на состояние и структуру естественных растительных ценозов, наносят вред пограничным сельскохозяйственным угодьям.

5. Радиоэкология травянистых фитоценозов и водных систем

5.1.Радиоактивное загрязнение луговых фитоценозов

Естественные луговые ценозы используются для заготовки кормов и выпаса скота. Луга постоянно заняты травами и являются дешевым источником кормов. В рационе кормления крупного рогатого скота хозяйств Гомельской Могилевской областей сена естественных сенокосов может составлять 30-40%, а зеленая масса до 55%. В структуре кормовых угодий пойменные луга занимают 12,3% от общей площади сенокосов и пастбищ. Они сосредоточены в наиболее загрязненных областях, при этом в Гомельской области они составляют 13,1%, в Могилевской – 12,6% и в Брестской – 9% от общей площади землепользования. Пойменные земли – это часть речной долины, периодически затапливаемая водой. Основные массивы пойменных лугов находятся в долинах рек Припяти, Сожа, Днепра, Немана, Березины. В поймах почвообразовательный процесс складывается из двух процессов – поемного и аллювиального. Поемный процесс – это процесс затопления речной долины талыми водами, при этом изменяется уровень грунтовых вод, солевой режим, интенсивность микробиологических процессов. Аллювиальный процесс – это процесс переноса паводковыми водами взмученного материала, размывания поймы и отложения на ее поверхности взвешенных в воде частиц в виде ила или аллювия. В зависимости от удаления от русла реки пойма делится на три части: прирусловая часть, где почва слабо развита и слабодифференцирована на горизонты; центральная часть с заболоченными, дерновыми и аллювиальными почвами; притеррасная с торфяно-болотными почвами. Выделяют три основных типа почвы пойменных лугов. Первый тип – дерновые песчаные почвы на водно-ледниковых отложениях, характеризующиеся низким плодородием, высокой кислотностью (рН<4,0), низким содержанием органического вещества (0,5–1,2%) и низким содержанием обменного фосфора и калия (менее 50 мг/кг почвы. Второй тип – аллювиальные дерновые глееватые и глеевые почвы, характеризующиеся высоким потенциалом плодородия, низкой кислотностью (рН 5,5–6,6), высоким содержанием органического вещества гуматного типа (3–5%) и содержанием обменного фосфора и калия – 100-180 г/кг почвы. Третий тип торфяно-болотные почвы, характеризующиеся сильной заболоченностью, высокой влажностью, высоким содержанием органического вещества (более 10%), высокой кислотность и низким содержанием обменного фосфора и калия. Из этих типов почвы коренное улучшение возможно только во втором типе почвы. При плотности загрязнения почвы цезием-137 более 5 Ки/км² и стронцием-90 более 0,30 Ки/км² на пойменных лугах невозможно получение нормативно-чистых кормов.

По состоянию на 1.01.2007 г. в Республике Беларусь площадь кормовых угодий составляла 3 млн. 244,4 тыс. га. Загрязнения кормовых угодий цезием-137 до 1 Ки/км² составляла 86,7%, более 1Ки/км² – 13,3%, из них с плотностью загрязнения 1–5 Ки/км² – 74,7%, 5–15 Ки/км² – 22,3% и 15–40 Ки/км² – 3%. Загрязнение кормовых угодий цезием-137 повсеместное и неравномерное.

Загрязнение стронцием-90 носит локальный характер при максимальном загрязнении отдельных регионов Гомельской и Могилевской областей. Загрязнение стронцием-90 до 0,15 Ки/км² составляет 95%, и более 0,15 Ки/км² – 5% из них 82,7% имеет плотность загрязнения 0,15 – 3 Ки/км².

В результате катастрофы на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглось более 1,8 млн. га сельскохозяйственных угодий, т.е. около 20 % площади. Основные массивы загрязненных пахотных земель и луговых угодий сосредоточены в Гомельской (60 %) и Могилевской (24 %) областях. В настоящее время радиационная обстановка определяется, в основном, двумя техногенными радионуклидами – цезием -137 и стронцием -90, которые являются химическими аналогами калия и кальция соответственно, и поэтому они легко включаются в процессы миграции в биосфере.

Около 70 % радиоактивных веществ, поступивших в атмосферу в результате катастрофы, выпало на территорию Беларуси, при этом 23 % территории (46,5 тыс. км²) оказались загрязнены Cs-137 более 37 кБк/м². В связи с этим выделяют 5 основных зон максимальной концентрации цезия:

1 – 30-км зона;

2 – южные и юго-западные районы Могилевской области;

3 – центральные районы Брестской, Гродненской и Минской областей;

4 – северная часть Гомельской области;

5 – центральная часть Могилевской области.

Неравномерность загрязнения наблюдается в пределах областей, населенных пунктов в пределах 1 га.

Соотношение Cs-137 к Sr-90 на севере РБ составляет 70:1, на юге 10:1, 20:1, 50:1. Загрязнение Sr носит локальный характер, т.е. в отдельных районах Гомельской и Могилевской областей. Sr-90 загрязнено около 10 % территории с плотностью загрязнения более 0,15 Ku/км². Максимальные уровни загрязнения обнаружены в 30 – км зоне (зоне отчуждения) (Cs-137 около 18500 кБк/м², Sr-90 – более 455, Pu-239, -240 – около 150 кБк/м²). До катастрофы на ЧАЭС плотность загрязнения почвы Cs-137 и Sr-90 составляла в среднем от 0,02 до 0,07 Ku/км². После катастрофы площадь загрязненных сельскохозяйственных угодий составляет 1,8 млн га, из которых в 1986-1991 гг. из оборота было исключено 265 тыс. га, в том числе 81 тыс. га, где плотность загрязнения по Cs >40 Ku/км², а по Sr-90 >3 Ku/км². В настоящее время производство сельскохозяйственной продукции осуществляется на площади 1,1 млн га, загрязненной Cs-137 с плотностью от 1 до 40 Ku/км², из которой 0,2 млн га загрязнено одновременно Sr-90 с плотностью от 0,15 до 3 Ku/км². Это создает проблему получения нормативно чистой продукции и требует на 25 % больше затрат себестоимости продукции. Производство продукции осуществляется при плотности загрязнения Cs-137 1-40 Ku/км² и Sr-90 0,15-3 Ku/км².

При выпадении радиоактивных осадков радионуклиды в составе аэрозолей и частиц различного происхождения оседают на вегетативные органы растений и почвенный покров лугового фитоценоза. Под действием естественных природных явлений и процессов (сдувание ветром, смыв осадками, отмирание наземных органов) радионуклиды попадают в верхний слой почвы, где включаются в миграционные процессы, т. е. перераспределяются между твердой и жидкой фазами почвы и перемещаются вглубь по ее профилю в результате конвективного переноса (движения с почвенной влагой), диффузии и других процессов, достигая зоны расположения корней.

Растительность природных комплексов (луга, леса) аккумулирует в своих органах 2-5 % радионуклидов от их содержания в почве. Биологическая доступность радионуклидов в луговых экосистемах определяется многими факторами. Роль каждого фактора и его вклад в снижение доступности зависит от времени, прошедшего после выпадений радиоактивных осадков, и может значительно изменяться.

Загрязнение луговой растительности зависит от формы выпадения и формы нахождения радионуклидов в почве. В первое время активно поступают в растительность водорастворимые радионуклиды аэрозольных выпадений. Увеличение в выпадениях содержания частиц реакторного топлива и крупнодисперсных вторичных аэрозолей, образовавшихся при конденсации радионуклидов на матрице различного химического состава (графит, битум, материал конструкции реактора и др.), способствует снижению коэффициента перехода радионуклидов из почвы в растительность, что связано с невозможностью усвоения их корнями из частиц. Cs-137 входит преимущественно в состав аэрозольного и топливного компонентов, Sr-90 – в состав конденсированных и топливных частиц. На 3-й год в результате деструкции частиц и выщелачивания из них радионуклидов в доступной для растений форме возрастает их накопление растительностью. Формы нахождения радионуклидов в почве изменяются с течением времени. Через 10 лет после аварии на ЧАЭС 85-92 % Cs-137 находилось в необменной и прочносвязанной формах. При этом основная масса Cs-137 прочно фиксировалась в кристаллических решетках глинистых минералов по типу необменной сорбции и частично на поверхности минеральных частиц по типу обменной сорбции. Содержание в почве фиксированного Sr-90 составляет 2-6 %. Это в основном трудно растворимые гуматы – соли гуминовых кислот. С течением времени возрастает доля обменного Sr-90, потому что он практически не поглощается минеральной (глинистой) фракцией почвы, не закрепляется на почвенных частицах, а присутствует в почвенном растворе в виде обменных ионов. При выходе из частиц Sr-90 не фиксируется в ППК, поэтому увеличивается концентрация его ионов в почвенном растворе. Cs-137 быстро фиксируется минералами при выходе из частиц, поэтому количество обменного Sr-90 в почве в 7-9 раз больше, чем обменного Cs-137.

Накопление радионуклидов луговыми растениями зависит от поведения в почве (почвенной химии радионуклидов) и биологических особенностей растений. Травяной покров естественных и улучшенных сенокосов и пастбищ представляет собой совокупность нескольких видов растений, из которых один (реже два) являются доминирующими, и, таким образом, концентрация радионуклидов в растениях этого вида (видов) в значительной степени определяет уровень загрязнения травостоя и получаемых кормов в целом. Условия питания луговых растений, различия в характере распределения и мощности корневых систем определяют межвидовые различия в аккумуляции Cs-137 и Sr-90 при корневом пути их поступления, которые могут достигать 10-30 и более раз.

Растительность естественных лугов используется для заготовки кормов и выпаса скота. Луга постоянно заняты травами и являются дешевым источником кормов. В рационе КРС хозяйств Гомельской и Могилевской областей сено естественных сенокосов составляет 30-40 %, а зеленой массы – 50 %. В структуре кормовых угодий пойменные луга занимают около 12 % от общей площади сенокосов и пастбищ. Они сосредоточены в наиболее загрязненных областях – Могилевской, Брестской и Гомельской. Содержание радионуклидов в травостое пойменных лугов очень высокое, так как подвижность Cs-137 и Sr-90 в почве и доступность их для растений очень высоки. При плотности загрязнения Cs-137 более 5 Ku/км² и Sr-90 более 0,3 Ku/км² на пойменных лугах невозможно получение нормативно чистых кормов. Пойменные земли – часть речной долины, периодически затапливаемая водой. Основные массивы пойменных лугов находятся в долинах Припяти, Днепра, Сожа, Немана и Березины.

В поймах почвообразовательный процесс складывается из двух процессов – поемный процесс (затопление речной долины, при этом изменяется уровень грунтовых вод, солевой режим и интенсивность микробиологических процессов), аллювиальный процесс – принос паводковыми водами взмученного материала, размывания поймы и отложение на ее поверхности взвешенных в воде частиц в виде ила или аллювия. Пойма делится на 3 части в зависимости от удаления от русла:

1) прирусловая часть – почва слаборазвитая и слабо дифференцирована на горизонты;

2) центральная часть – почвы заболоченные, дерновые и аллювиальные;

3) притеррасная часть – торфяно-болотные почвы.

По плотности загрязнения выделяют 3 группы земель:

1.плотность загрязнения Cs-137 менее 15 Ku/км² и Sr-90 менее 2 Ku/км² (используются без ограничений);

2. плотность загрязнения Cs-137 15-40 Ku/км² и Sr-90 2-3 Ku/км² (почвы используются с проведением агротехнических и агрохимических мероприятий, т.е. увеличение доли площадей под культуры с низким уровнем накопления радионуклидов, коренное и поверхностное улучшение сенокосов и пастбищ, оптимизация водного режима, а также известкование кислых почв, внесение органических удобрений, повышенных доз фосфорных и калийных удобрений, регулирование азотного питания, применение средств защиты растений);

3. плотность загрязнения Cs-137 более 40 Ku/км² и Sr-90 более 3 Ku/км².