Акумуляція радіонуклідів лишайниками та мохами. Реферат
Усім видам класу мохів притаманна висока сорбційна місткість та значна міцність фіксації високодисперсних радіоактивних частинок
Мохово-лишайниковий ярус є важливим компонентом лісових біогеоценозів, особливо в хвойних лісах бореального типу, характерних для Лісової зони. Наприклад, в Українському Поліссі основні площі займають соснові ліси зеленомошні, зеленомошно-чагарничкові, довгомошні, сфагнові, лишайникові. Біологічні особливості мохів та лишайників істотно впливають на перерозподіл радіонуклідів у лісових екосистемах. Види мохово-лишайникового ярусу накопичують радіонукліди у 10-100 разів інтенсивніше, ніж види, що складають трав'яно-чагарничковий ярус лісу.
Усім видам класу мохів притаманна висока сорбційна місткість та значна міцність фіксації високодисперсних радіоактивних частинок. Крім того, мохи утворюють суцільні "килими" або "подушки", характеризуються значною площею листкової поверхні, водоутримуючою здатністю, повільними процесами наростання та відмирання фітомаси. Вони перехоплюють значну частку радіонуклідів, що надходять у лісову або лісоболотну екосистему, включають їх у малий біологічний кругообіг. Інтенсивність накопичення радіонуклідів мохами наочно можна ілюструвати на прикладі І37Сs.
Після аварії на ЧАЕС вміст його у мохах Уралу та Західного Сибіру (2-3 тис. км на схід від джерела викидів) зріс у 20-40 разів порівняно з доаварійним періодом. На Поліссі питома активність І37Сs у лісових мохах так само зросла і становить: 100-2600 кБк/кг (зона відчуження ЧАЕС), 50-250 кБк/кг (Житомирська та Рівненська області, 200-300 км від місця аварії). Якщо зіставити питому активність І37Сs у лісових мохах з відповідним показником радіоактивних відходів (75 кБк/кг), то як бачимо, вміст радіонукліда у мохах в ряді випадків більший, ніж у відходах. Питома активність радіонуклідів у мохах перевищувала відповідний показник ґрунту в 10-100 разів. Шляхи надходження радіонуклідів до мохів вивчено недостатньо, але більшість дослідників вважають основним висновок про аеральний шлях.
Різноманітність анатомо-морфологічної будови та фізіологічних особливостей мохів є причиною різної інтенсивності накопичення ними радіонуклідів. З радіоекологічного погляду у класі мохів найбільш важливою є різна інтенсивність накопичення та швидкість виведення радіонуклідів у двох підкласах мохів - сфагнових та брієвих (зелених). Перші є звичайними домінантами мохового ярусу лісових боліт у борах та суборах, а другі - у суходольних лісах борів, суборів, зрідка - сугрудків. Так от зелені мохи накопичують більше радіонуклідів, ніж сфагнові.
Зелені мохи за формою росту та розміщенням спороносів поділяються на верхоплідні та бокоплідні. До першої групи входять поширені у лісах Українського Полісся дикран багатоніжковий, види роду зозулин льон, а до другої - основні домінанти мохового ярусу хвойних лісів - плеуроцій Шребера та гілокомій блискучий. Однак висновки вчених щодо інтенсивності накопичення радіонуклідів бокоплідними та верхоплідними мохами досить суперечливі. Перевага надається то верхоплідним мохам, що утворюють щільні "подушки", то бокоплідним, для яких характерне формування майже суцільних рідких "килимів".
Накопичення радіонуклідів та їх перерозподіл у сфагнових мохах якісно інші ніж у зелених. Для сфагнів властиве надходження більшості мінеральних елементів, в тому числі радіонуклідів, не із субстрату (торфу), а з водних розчинів, що формуються внаслідок аеральних випадінь. Більшу частину року сфагновий покрив перезволожений і утримує значний обсяг води, завдяки якій відбувається міграція радіонуклідів у товщі цих мохів та торфу. Сфагнові мохи підтримують у водному розчині кислотні умови середовища, виділяють антисептики (сфагнол), що уповільнюють розклад решток болотних рослин. Для цих мохів властивий інтенсивний вертикальний приріст (5-15 см за рік), що дорівнює щорічному їх відпаду. Відмерлі слабкорозкладені рештки сфагнів є субстратом для живої наростаючої їх частини. Все це істотно впливає на перерозподіл радіонуклідів між живими та мертвими частинами сфагнового покриву. І тому міграція радіонуклідів тут відбувається у специфічному циклі "сфагн живий - сфагн мертвий", за межі якого вони виходять в обмеженій кількості, не потрапляючи до судинних рослин. Явище латерального (бокового) водного та радіонуклідного транспорту зумовлює більш-менш рівномірний розподіл радіонуклідів на площі болота.
Розподіл І37Сs та І34Сs у сфагновому покриві специфічний: максимальний їх вміст - у фізіологічно активних, апікальних живих частинах сфагнів, і значно менший - у відмерлій частині. В той же час розподіл 90Sr у товщі сфагнового покриву практично рівномірний.
Сфагни є своєрідним "насосом", завдяки якому калій, І37Сs, І34Сs практично повністю "висмоктуються" з води, що міститься у сфагновому покриві та під ним. Наприклад, у 1997 р. на болотах Словечанського ДЛГ Житомирської області питома активність І37Сs у живій частині сфагнів становила 20000 Бк/кг, у мертвій - 8000 Бк/кг, а питома активність цього радіонукліда у воді - 2-3 Бк/л.
Щодо накопичення радіонуклідів мохами, то накопичення І37Сs інтенсивніше порівняно із 90Sr. Він також міцніше утримується, особливо у живій, наростаючій частині мохів. Основними радіонуклідами у всіх видах мохів є І37Сs, І34Сs, 40 К, у менших кількостях поглинаються І44Се, 226Rа, 228Rа, 131J, І03Ru, 106Ru, в ще менших - 210РЬ, 210Ро, 238U. Вміст усіх наведених вище радіонуклідів в біомасі мохів значно більший, ніж у судинних рослин в тому самому екотопі. Саме тому при довготривалому радіоекологічному моніторингу мохи пропонується використовувати як біоіндикатори та зручні тест-об'єкти для контролю концентрації широкого спектра радіонуклідів у навколишньому середовищі.
Внаслідок особливостей анатомо-морфологічної будови лишайники мають у десятки разів більшу сорбційну поверхню на одиницю ваги, ніж судинні рослини, і виділяють специфічні лишайникові кислоти, що можуть сприяти накопиченню радіонуклідів. Про їх високу здатність до накопичення радіонуклідів свідчать значення питомої активності І37Сs у таломах лишайників. Вважається, що основним шляхом надходження радіонуклідів до лишайників є аеральний, причому як із мокрих, так і з сухих випадінь.
За інтенсивністю акумуляції І37Сs та І34Сs еколого-біоморфолоіічні групи лишайників можна розмістити у такому порядку: епіфітні листуваті > епіфітні кущисті > епілітні листуваті > епігейні кущисті. Саме представники останньої групи (кладіна, кладонія, цетрарія) відіграють важливу роль у перерозподілі радіонуклідів у біогеоценозах лишайникових сухих борів. У представників цієї групи 1992 р. вміст І37Сs та І34Сs був у 10-100 разів вищим, ніж у ґрунті.
Всі види лишайників інтенсивно поглинають з аеральних випадінь І37Сs, І34Сs, 90Sr, 40K. Інші радіонукліди накопичуються досить вибірково і у незначних концентраціях – 228Ra, 125Sb, 241Am, 238U. Таким чином, лишайники як біоіндикатори довго живучих радіонуклідів можна використовувати для біоіндикації радіоактивного забруднення навколишнього середовища.
Протягом післяаварійного періоду вміст радіонуклідів у таломах лишайників зменшується. Завдяки фізичному розпаду радіоізотопів, вилуговуванню із таломів дощовими водами, а також розбавленню останніх у біомасі талому за його росту.
Література
- Анненков Б. Н., Юдинцева Е. В. Основы сельскохозяйственной радиологии. – М.: ВО "Агропромиздат", 199, - 287 с.
- Балашев Л. С., Сипайлова Л. М. Накопление І37Сs доминантами пойменных луговых фитоценозов в зоне отчуждения ЧАЭС//Тез. Доклад. Радиобиолог. Съезда (Киев 1993) – 63 с.
- Вирченко В. М., Болюх В. А. Накопление радионуклидов мхами в фітоценозах Украинского полесья// Тез. Доклад радиобиолог. Съезда. – Пущино, 1993. – с. 183-184.
- Доповідь про стан навколишнього природного середовища в Черкаській області Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. Посібник. – 3-тє вид., - К.: Т-во "Знання", КОО, 2004. – 309 с.
- Кондратюк С. Я., Навроцкая И. Л. К изучению содержания радионуклидов в лишайниках Украины// Тез. Доклад радиобиолог. Съезда. – Пущино, 1993. – с. 487-488.
- Куликов Н. В., Боченина Н. В. Особенности накопления І37Сs и 90Sr некоторыми видами мхов// Экология. – 1976. - № 6. – с. 82-85.
- Куликов Н. В., мол чанова И. В. Радиоэкология почвенно-растительного Покрова. – Свердловськ: УрО АН СССР, 1990. – 170 с.
- Маргулис У. Я. Атомная энергия и радиационная безопасность. – 2- е узд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 224 с.
- Мокроносов М. Г., Куликов Н. В. Радиоэкологическое изучение природних екосистем в зоне атомных электростанцый// Екологія. – 1988. - № 3. – с. 40-45.
- Молчанова И. В., Боченина Н. В. Мхи как накопители радионуклидов// Екологія. – 1980. - № 3. – с. 42-47.
- Нифонтова М. Г. Динамика содержания долгоживущих радионуклидов в мохово-лишайниковой растительности// Екологія. – 1997. - № 4. – с. 273-277.
- Чернобыльская катастрофа (Гл. ред. В. Г. Барьяхтар). - Киев, Наукова думка, 1996. – 575 с.
- Экология города. Учебник. – К.: Либра, 2000. – 464 с.
- Ядерная энергетика, человек и окружающая середа/ Н. С. Бабаев, В. Д. Демин. Узд. 2-е, М.: Энергоатомиздат, 1984.
11.07.2011
