Экология/6.Экологический мониторинг

К.б.н. Борздыко Е.В., к.т.н. Борздыко И.А.

Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, Россия

ГАММА-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЕЗОННОЙ ДИНАМИКИ АККУМУЛЯЦИИ ¹³⁷Cs В РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБРАЗЦАХ ИЗ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Биологические ресурсы Брянской области, загрязненные радионуклидами, активно используются населением в качестве дополнительного источника пищи, лекарственных растений, материала для декоративно-прикладного искусства, корма для животных и других хозяйственных нужд. В этой связи, важно найти пути уменьшения накопления радионуклидов в почве, фитомассе. Изучение сезонной динамики аккумуляции ¹³⁷Cs в растительных образцах – одно из таких решений.

В 2012 г. исследования проводились в сосняках бруснично-черничных Новозыбковского (МЭД- 107,73 мкР/ч), Злынковского (МЭД- 82,13 мкР/ч) и Дятьковского районах (МЭД- 17,47 мкР/ч, контроль) Брянской области. Удельная активность радионуклидов (УА, Бк/кг) в образцах плодов, листьев и почв измерялась на УСК «Гамма Плюс» с программным обеспечением «Прогресс 2000» по методическим рекомендациям. Мощность экспозиционной дозы (МЭД, мкР/ч) измеряли дозиметром РКСБ- 104. Коэффициент перехода (Кп) – это отношение Бк/кг фитомассы к кБк/м² плотности загрязнения почвы радионуклидами. Коэффициент накопления (Кн) – отношение Бк/кг фитомассы к Бк/кг почвы [1, 2].

В 2012 г. в гамма - спектрах растительных образцов зафиксирован ¹³⁷Сs на всех пробных площадях Новозыбковского, Злынковского и Дятьковского районов Брянской области. Аккумуляция ¹³⁷Сs в растениях (ягоды, листья) приведена в таблице 1.

Анализ результатов исследования показал следующее:

1. Удельная активность ¹³⁷Cs ягод Vaccinium vitis-idaea и Vaccinium myrtilus, листьев Urtica dioica, Convallaria majalis, Vaccinium myrtilus, Fragaria vesca в июле достоверно в 1,5…5,9 раза выше (t_факт>t_табл, Р=99%), чем в августе и сентябре как на пробных площадях с высокой ПЗП (ПП№1,2), так и в контроле (ПП№3).

Таблица 1- Сезонная динамика гамма-спектрометрических показателей аккумуляции ¹³⁷Cs в растительных образцах за вегетационный период (2012 г.)

Месяц	УА ^137Cs, Бк/кг	Кн ^137Cs	Кп ^137Cs, м^2 кг*10^-3
Брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea), ягоды
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	6996,59±699,66	1,37	11,80
Август	5076,66±507,67	0,99	8,56
Сентябрь	2028,18±202,82	0,40	3,42
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13±8,21 мкР/ч
Июль	5333,98±533,40	1,23	10,66
Август	3531,86±353,19	0,84	6,76
Сентябрь	1412,74±141,27	0,36	3,05
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный,ПП№3,контроль; 17,47±1,75 мкР/ч
Июль	125,67±12,57	0,90	10,74
Август	90,41±9,04	0,68	7,73
Сентябрь	23,33±2,33	0,15	1,99
Брусника обыкновенная (Vaccinium vitis- idaea), листья
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	9585,14±958,51	1,89	16,72
Август	12939,94±1293,99	2,45	22,57
Сентябрь	17727,73±1772,77	3,42	30,92
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	7307,42±730,74	1,74	12,75
Август	9865,01±986,50	2,34	17,21
Сентябрь	13515,07±1351,51	3,42	23,58
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3, контроль; 17,47±1,75 мкР/ч
Июль	78,12±7,81	0,60	6,29
Август	201,06±20,11	1,35	16,21
Сентябрь	273,44±27,34	1,78	22,04
Черника обыкновенная (Vaccinium myrtilus), ягоды
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	4414,06±441,41	0,87	7,60
Август	3395,43±339,54	0,64	5,85
Сентябрь	1886,35±188,64	0,36	3,25
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	3365,14±336,51	0,80	5,78
Август	2588,57±258,86	0,62	4,46
Сентябрь	1438,09±143,81	0,36	2,48
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль;17,47±1,75 мкР/ч
Июль	82,46±8,25	0,63	7,05
Август	68,72±6,87	0,46	5,88
Сентябрь	36,17±3,62	0,24	3,09
Черника обыкновенная (Vaccinium myrtilus), листья
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	6707,14±670,71	1,32	11,56
Август	3945,38±394,54	0,75	6,80
Сентябрь	1972,69±197,27	0,38	3,40
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	5113,31±	1,22	8,81
Август	3007,83±	0,71	5,18
Сентябрь	1503,92±	0,38	2,59
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль; 17,47±1,75 мкР/ч
Июль	92,60±9,26	0,70	7,92
Август	46,30±4,63	0,31	3,96
Сентябрь	22,05±2,21	0,14	1,89
Вереск обыкновенный (Calluna vulgaris), растение целое
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	16004,91±1600,49	3,15	27,92
Август	20806,38±2080,64	3,94	36,29
Сентябрь	26424,10±2642,41	5,10	46,10
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	12201,64±1220,16	2,80	21,29
Август	15862,13±1586,21	3,76	27,67
Сентябрь	20144,90±2014,49	5,09	35,14
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль;17,47±1,75 мкР/ч
Июль	224,15±22,42	1,71	18,06
Август	286,92±28,69	1,92	23,12
Сентябрь	372,98±37,30	2,43	30,05
Ландыш майский (Convallaria majalis), листья
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	19256,31±1925,63	3,79	33,59
Август	11327,24±1132,72	2,14	19,77
Сентябрь	9439,36±943,94	1,82	16,47
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	14680,41±1468,04	3,49	25,61
Август	8635,54±863,55	2,05	15,07
Сентябрь	7196,28±719,63	1,82	12,55
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль;17,47±1,75 мкР/ч
Июль	281,65±28,17	2,14	22,70
Август	176,04±17,60	1,18	14,18
Сентябрь	146,70±14,67	0,96	11,82
Крапива двудомная (Urtica dioica), листья
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	774,10±77,41	0,14	1,36
Август	645,09±64,51	0,12	1,13
Сентябрь	430,06±43,01	0,07	0,74
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	590,15±59,02	0,13	1,04
Август	491,79±49,18	0,12	0,86
Сентябрь	327,87±32,79	0,08	0,58
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль;17,47±1,75 мкР/ч
Июль	13,87±1,39	0,10	1,12
Август	10,68±1,07	0,07	0,87
Сентябрь	7,62±0,76	0,04	0,61
Земляника лесная (Fragaria vesca), листья
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	2250,19±225,02	0,44	3,79
Август	1890,92±189,09	0,35	3,19
Сентябрь	1269,07±126,91	0,25	2,13
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	1715,47±171,55	0,40	2,90
Август	1441,58±144,16	0,34	2,70
Сентябрь	967,50±96,75	0,24	1,63
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль;17,47±1,75 мкР/ч
Июль	34,38±3,44	0,26	1,94
Август	28,61±2,86	0,19	1,62
Сентябрь	19,08±1,91	0,12	1,08
Кошачья лапка (Antennaria dioica), растение целиком
Новозыбковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№1; 107,73±10,77 мкР/ч
Июль	9681,98±968,20	1,91	16,32
Август	11618,38±1161,84	2,19	19,58
Сентябрь	16033,36±1603,34	3,10	27,03
Злынковский район. Сосняк бруснично-черничный, ПП№2, 82,13± 8,21 мкР/ч
Июль	7381,24±738,12	1,75	12,44
Август	8857,50±885,75	2,10	14,93
Сентябрь	12223,24±1222,32	3,08	20,59
Дятьковский р-н. Сосняк бруснично-черничный, ПП№3,контроль;17,47±1,75 мкР/ч
Июль	131,06±13,11	0,99	0,21
Август	157,27±15,73	1,05	0,26
Сентябрь	235,91±23,59	1,54	0,39

Примечание: ДУ СанПиН 2.3.2.1078-01 для свежих ягод составляет 160 Бк/кг, для листьев 370 Бк/кг

2. Удельная активность ¹³⁷Cs листьев Vaccinium vitis-idaea, Calluna vulgaris и Antennaria dioica в сентябре достоверно выше в 1,3…4,8 раза (t_факт>t_табл, Р=99%), чем в июле и августе как на ПП№1, №2, так и в контроле – ПП№3).

3. В сентябре у ягод Vaccinium vitis-idaea и Vaccinium myrtilus наблюдался достоверно самый низкий Кн и Кп¹³⁷Cs из почвы в ягоды по сравнению с августом и июлем на ПП№1, №2 и в контроле (ПП№3): (t_факт>t_табл, Р=99%). В период созревания ягод (июль, август) Кп и Кн¹³⁷Cs - самые высокие. Таким образом, что по мере созревания (июль-сентябрь) ягод Vaccinium vitis-idaea и Vaccinium myrtilus в 1,5…6 раз уменьшаются УА¹³⁷Cs, Кп и Кн, что, вероятно, объясняется ослаблением ростовых и физиологических процессов у растений.

4. Коэффициенты накопления и перехода ¹³⁷Cs в листья у Urtica dioica, Convallaria majalis, Vaccinium myrtilus, Fragaria vesca в сентябре ниже в 1,5…4,6 раза, чем в августе и июле, а у Vaccinium vitis-idaea, Calluna vulgaris, Antennaria dioica в сентябре выше в 1,5…2,1 раза, чем в августе и июле. Вероятно, это объясняется особенностями физиологических процессов у растений: обводненность клеток, способность аккумулировать вещество – антагонист цезия – калий, ослабление ростовых процессов и другие.

5. На ПП№1, №2 в образцах ягод зафиксировано значительное превышение современных ДУ СанПиН 2.3.2.1078-01 по ¹³⁷Cs по мере их созревания: в ягодах Vaccinium vitis-idaea - в 41,85…33,34 раза в июле, в 31,73…22,07 раза в августе и в 12,68…8,83 раза в сентябре. Аналогично отмечено значительное превышение современных ДУ СанПиН 2.3.2.1078-01 по ¹³⁷Cs по мере созревания и у Vaccinium myrtilus: в 27,59…21,03 раза в июле, в 21,22…16,18 раза в августе и в 11,79…8,99 раза в сентябре.

6. В исследованных образцах листьев на ПП№1, №2 зафиксировано значительное превышение современных ДУ СанПиН 2.3.2.1078-01 по ¹³⁷Cs по мере роста: у Vaccinium vitis-idaea - в 25,91…19,75 раза в июле, в 34,97…26,66 раза в августе и в 47,92…36,53 раза в сентябре; у Vaccinium myrtilus - в 18,13…13,82 раза в июле, в 10,66…8,13 раза в августе и в 5,33…4,1 раза в сентябре; у Urtica dioica - в 2,1…1,59 раз в июле, в 1,8…1,3 раза в августе и в 1,2…0,8 раза в сентябре, Convallaria majalis - в 52,04…39,68 раза в июле, в 30,61…23,34 раза в августе и в 25,51…19,45 раз в сентябре, Calluna vulgaris - в 43,26…32,98 раз в июле, в 56,23…42,87 раз в августе и в 71,42…54,45 раза в сентябре; у Antennaria dioica - в 26,17…19,56 раз в июле, в 31,40…23,94 раз в августе и в 43,33…33,04 раза в сентябре; у Fragaria vescа- в 6,1…4,64 раза в июле, в 5,1…3,89 раз в августе и в 3,43…2,62 раза в сентябре.

7. В Дятьковском районе - ПП№3 (контроль) превышения современных ДУ СанПиН 2.3.2.1078-01 по ¹³⁷Cs в течение вегетационного периода (июль-сентябрь) не отмечено.

В целом спустя 27 лет после аварии на ЧАЭС основные накопители радионуклидов в природных биогеоценозах - растения. Для ягод Vaccinium myrtillus и Vaccinium vitis-idaea и листьев Vaccinium vitis-idaea, Vaccinium myrtilus, Urtica dioica, Convallaria majalis, Calluna vulgaris, Antennaria dioica, Fragaria vesca характерна сезонная динамика УА, Кн и Кп ¹³⁷Cs: минимальные показатели отмечены в сентябре, а максимальные - в июле у ягод Vaccinium myrtillus и Vaccinium vitis-idaea, у листьев Vaccinium myrtilus, Urtica dioica, Convallaria majalis, Fragaria vesca. Однако у листьев Vaccinium vitis-idaea, Calluna vulgaris, Antennaria dioica наоборот минимальные показатели отмечены в июле, а максимальные в сентябре. Вероятно, такое различие в показателях объясняется физиологическими особенностями растений. Например, Vaccinium vitis-idaea, Calluna vulgaris, Antennaria dioica – многолетние вечнозеленые растения, Vaccinium myrtilus, Urtica dioica, Convallaria majalis – листопадные растения. При сборе ягод и фитомассы Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea, Urtica dioica, Convallaria majalis, Calluna vulgaris, Fragaria vesca, Antennaria dioica населением необходимо учитывать сезонную динамику гамма-спектрометрических показателей как на территориях с высокой плотностью загрязнения почвы, так и в относительно чистых регионах. Такая рекомендация позволит снизить дозу внутреннего облучения населения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Короткова Е.З. Сезонная динамика содержания ¹³⁷Cs в чернике и бруснике во влажных суборях Центрального Полесья /Е.З. Короткова, А.А. Орлов, В.П. Краснов, З.М. Шелест //Наука. Чернобыль -98. Науч.-практ. конф. 1-2 апреля 1999г. –Сб. тезисов.- Киев, 1999.- С 28-29.

2. Методические рекомендации ГП ВНИИФТРИ: Измерения активности гамма-излучающих нуклидов на сцинтилляционном спектрометре с использованием пакетов программ «Прогресс».- М.,1993.