В настоящем материале осуществлена попытка ответить на наиболее сложные вопросы, связанные с проблемой радиоактивного загрязнения окружающей природной среды в результате чернобыльской аварии. Вопросы экологии, состояния растительного и животного мира планеты, безопасности и защиты от последствий экологических катастроф – с каждым годом все острее всходят в нашу повседневную жизнь, так как они затрагивают проблемы, которые более всего интересуют и беспокоят людей.
Спустя несколько недель после аварии на ЧАЭС учеными–биологами и радиологами была развернута работа по изучению последствий радиационного воздействия на живую природу в зонах с высокими уровнями загрязнения. Прежде всего, изучалось состояние природной растительности в зоне сильного загрязнения на расстоянии нескольких километров от места аварии.
Наибольшую чувствительность к радиоактивному загрязнению проявили, как и ожидалось, сосновые леса. Но к концу июня 1986 года мощность дозы в кронах деревьев снизилась примерно в 50 раз за счет радиоактивного распада и процессов самоочищения. Летальные эффекты у сосновой хвои при поглощенной огромной дозе радиации визуально проявились к концу лета 1986 года. В течение последующего осенне-зимнего периода площадь погибшего лесного массива, примыкающего с запада к промышленной площадке ЧАЭС, достигала 400 га.
Впоследствии эту территорию принято будет называть – Рыжий лес. Наибольшие морфологические изменения отмечены на участках со средним уровнем радиоактивного воздействия: укороченные, часто искривленные и утолщенные верхушечные побеги, хвоя на которых сохранилась частично. Лиственные древесные породы, представленные в зоне сильного загрязнения вокруг ЧАЭС, главным образом, березой, осиной, дубом, практически не пострадали от загрязнения. Их радиационная устойчивость примерно в 10 раз выше, чем хвойных пород.
Наряду с растительностью, объектом изучения в зоне сильного радиоактивного загрязнения вблизи от ЧАЭС были животные, принадлежащие к разным таксономическим группам.
С июля 1986 г. по апрель 1987 г. проводился подсчет численности основных групп животных на разном удалении от места аварии в почвах соснового леса 50—60-летнего возраста. Исследования показали, что почвенные животные — обитатели лесной подстилки — сильно пострадали на удалении до 7 км от атомной станции.
Однако в исследованных группах не отмечалось катастрофического падения общей численности. Утешительным оказался тот факт, что численность и активность почвенных беспозвоночных за пределами ограниченной зоны сильного радиационного загрязнения существенно не изменилась. Считается, что максимально накопленные дозы радиации вызывают катастрофические изменения в сообществе микрофауны, средние дозы – вызывают регистрируемые, но незначительные изменения.
Поэтому большим облегчением для науки было то, что уже за пределами зоны сильного радиационного воздействия не отмечалось существенных изменений численности и плодовитости диких животных. Наблюдениями не установлено каких-либо отклонений в их сезонных ритмах.
Водная среда играет особую роль в перераспределении радионуклидов, здесь процессы их миграции и накопления проходят интенсивнее, чем в наземных экосистемах. Основная доля радионуклидов, попавших в поверхностные воды из атмосферы в первые дни после аварии, довольно быстро перешла в донные отложения.
Наблюдения в водоеме охладителе ЧАЭС показали, что максимальные концентрации радионуклидов в фитопланктоне имели место в первые две недели после аварии, а в зоопланктоне — спустя 7—10 суток после повышения загрязнения фитопланктона. Динамика накопления радионуклидов рыбами также характеризуется временной задержкой в достижении максимальных уровней радиоактивности относительно фито- и зоопланктона.
Процесс самоочищения наиболее быстро проходит в фитопланктоне и гораздо медленнее — у рыб, они являются наиболее чувствительными к радиации. При воздействии на рыб хронического облучения наблюдаются нарушения в функционировании отдельных органов, но в целом сохраняется экологическая устойчивость на популяционном уровне.
РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПАСТБИЩНЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
Суммарное поступление радионуклидов из почвы в сельскохозяйственные растения является важнейшим звеном пищевой цепочки, по которой радионуклиды из почвы транспортируются в организме человека. Интенсивность этого перехода определяется многими факторами:
- физико-химическими свойствами радиоактивных частиц, формирующих загрязнение почвы;
- «возрастом» радиоактивного загрязнения;
- химическими свойствами соединений самого радионуклида;
- агрохимическими и механическими свойствами верхнего слоя почвы;
- видом растения;
- климатическими и ландшафтными условиями.
При таком количестве определяющих факторов решение вопроса о действии каждого из них возможно лишь на основе долгосрочных наблюдений. Важно, чтобы наблюдения проходили в условиях действующего сельскохозяйственного производства при достаточно широком разнообразии вариантов системы «почва—растение» в различных почвенно-климатических и геофизических условиях. Такой методологический подход применялся при организации мониторинга за радиоактивным загрязнением пастбищных и сельскохозяйственных растений на сети ландшафтно-геохимических и агроэкологических земель. Система наблюдений была спроектирована таким образом, чтобы охватить как можно больший диапазон почвенно-климатических условий.
- Основная задача исследований миграции радионуклидов в системе «почва—растение» состоит в получении обобщенных характеристик радиоактивного загрязнения растений.
Как было отмечено миграционные свойства отдельных радионуклидов зависят от многих природных факторов и физико-химических свойств выпавших радиоактивных веществ. Это замечание в полной мере относится и к переходу радионуклидов в луговые растения, если к списку определяющих факторов добавить вид растений.
Вполне естественно ожидать (и это показали наблюдения), что в условиях такой многофакторной зависимости миграционные свойства радионуклидов, будут изменяться в широких пределах в зависимости от вариаций определяющих факторов. Поскольку эта зависимость перехода радионуклидов от перечисленных выше факторов изучена недостаточно, то при анализе данных полевых наблюдений ученые группировали результаты по довольно грубым признакам – время после аварии, тип почвы, вид
растений. Эти диапазоны и были использованы при прогнозных оценках радиоактивного загрязнения растительности в наиболее типичных экологических условиях.
Сельскохозяйственные культуры
Существенное влияние на загрязнение сельхозпродукции оказало то обстоятельство, что выброс радиоактивных веществ произошел в конце апреля—начале мая, когда основные полевые работы в растениеводстве (сев, посадка) в регионе (до 150—200 км от места аварии) были завершены, озимые культуры имели уже достаточную вегетативную массу. В этих условиях, перед специалистами радио экологами, при организации постоянных наблюдений за загрязнением продукции растениеводства на загрязненных территориях стояли следующие задачи:
- оценить роль начального этапа загрязнения сельскохозяйственных культур в первый после аварии вегетационный сезон 1986 года:
- определить соотношение корневого и некорневого поступления радионуклидов в
- сельскохозяйственные растения в первый и последующие годы.
Для ученых было крайне важно выяснить зависимость радиоактивного загрязнения того или иного вида сельскохозяйственных растений от факторов внешней среды. Это касалось факторов физико-химического свойства и плотности радиоактивных выпадений, почвенные, климатические характеристики и т. п. Это было необходимо для прогностических оценок рентабельности растениеводства на загрязненных территориях в последующие годы и принятия необходимых мер по уменьшению загрязнения. Очевидно, что решение этих задач было важным в связи с необходимостью прогноза доз облучения за счет потребления пищевых продуктов местного производства. Этот канал облучения являлся одним из основных при формировании суммарных дозовых нагрузок на население. Поэтому понижение накопленной дозы в значительной мере определялось возможностями ограничения дозы внутреннего облучения, обусловленной потреблением пищевых продуктов. Основные работы здесь проводились организациями агропромышленного комплекса.
- Регулярный мониторинг содержания радионуклидов в сельскохозяйственных растениях проводился учеными на сети агроэкологических полигонов, расположенных в северных районах Украины.
В этих районах было развито высокотоварное зерновое хозяйство. Основная культура — озимая пшеница, также осуществлялось производство сахарной свеклы, картофеля и овощей. Значительная доля обрабатываемых земель приходилась на кормовые культуры — кукурузу, сеяные травы, кормовую свеклу. Наблюдения на системе опытных полей начались в августе 1986 года.
На каждом опытном поле, на типичном участке приблизительно 300×500 м, один раз в сезон определялось содержание радионуклидов в пахотном слое. Пробы сельскохозяйственных растений отбирались в период максимума зеленой массы и во время уборки, многолетние травы – перед уборкой. Для определения степени поверхностного загрязнения все растительные пробы поступали на анализ в двух вариантах — в естественном (товарном) виде и отмытые большим количеством воды.
Помимо определения содержания радионуклидов в пробах почвы и растений, на всех площадках контролировалось количество осадков, влажность почвы и основные агрометеорологические характеристики, а также урожай. Усредненные результаты наблюдений за период 1987—1989 гг. позволили выявить тенденцию уменьшения перехода цезия-137 и стронция-90 среди основных видов растительной продукции.
Это обусловило необходимость индивидуального подхода к прогнозу радиоактивного загрязнения той или иной сельскохозяйственной культуры, как для конкретных почвенно-климатических условий района, так и для пастбищной растительности в целом.
Таким образом, становится видна вполне очевидная картина того, каких усилий требовало от ученых выполнение задач, направленных на регуляцию процессов, стимулирующих восстановление зараженной радионуклидами флоры и фауны, реабилитации всего живого, пострадавшего в результате катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции.