ИСТИНА

Актуальность исследований. В условиях напряженной экологической ситуации, складывающейся в мире, одной из наиболее актуальных проблем является загрязнение наземных экосистем техногенными радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году на Европейской части России сформировался обширный регион с плотностью загрязнения почв радиоцезием 1 Ки/км2 (37 кБк/м2), площадь которого составила более 15 млн. га (Израэль и др., 1998). Наибольшие уровни радиоактивного загрязнения пришлись при этом на территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, плодородные почвы которых интенсивно использовались и продолжают использоваться в сельском хозяйстве. В этой связи аварию на Чернобыльской АЭС можно с полным правом классифицировать как экологически тяжелую для сельского хозяйства (Алексахин, 2006, Панов и др., 2007). Среди «чернобыльских» радионуклидов наиболее экологически значимым при рассмотрении последствий радиоактивного загрязнения является 137Cs – массово поступивший в наземные экосистемы долгоживущий радиоизотоп (период полураспада 30 лет), который прочно фиксируется в почве (Черных, Овчаренко, 2002; Фокин и др., 2005). Прогнозные оценки показывают, что загрязненные радиоцезием районы Европейской части России будут сохранять свой статус вплоть до середины ХХI века, а наиболее пораженные участки в их пределах – до конца столетия (Атлас современных и прогнозных аспектов …, 2009). Долговременность создаваемого 137Cs загрязнения почв, а также возможность его распространения по пищевым цепочкам, конечным потребителем в которой является человек, определяет актуальность изучения поведения 137Cs в экосистемах, а также поиск закономерностей распределения радионуклида по компонентам окружающей среды. Целью работы в рамках указанной проблемы является изучение особенностей биогеохимических циклов 137Cs чернобыльских выпадений в природных и агрогенных травянистых экосистемах радиоактивно загрязненной территории Тульской области. Задачи исследования: Выявление уровня современного радиоактивного загрязнения почв и растительности травянистых экосистем Плавского радиоактивного пятна Тульской области техногенным 137Cs. Анализ особенностей накопления и глубины массового проникновения 137Cs в почвах территории в отдаленный период после чернобыльской аварии. Установление параметров, закономерностей и особенностей перехода 137Cs в растительность природных и агрогенных фитоценозов при корневом потреблении радионуклида. Оценка баланса 137Cs в системе «почва-растение» автономных и гетерономных геохимических ландшафтов исследованной территории. Определение экологической значимости аккумуляции и динамики накопления радиоцезия в почвах и продукции растениеводства радиоактивно пораженных районов Тульской области. На защиту выносятся следующие положения: В постчернобыльское время на территории Плавского радиоактивного пятна в пределах геохимически сопряженных ландшафтов произошло увеличение неоднородности ореолов загрязнения почв 137Cs. Почвы аккумулятивных позиций ландшафта характеризуются достоверно повышенной плотностью загрязнения радиоцезием и должны обязательным образом включаться в систему радиоэкологического мониторинга земель. Аккумуляция 137Cs в травянистых фитоценозах зависит от плотности радиоактивного загрязнения почв, структуры растительных сообществ, биологических особенностей доминантных видов (общая фитомасса, доля корней в общей фитомассе, жизненный цикл растения и др.) и более выражена в природных луговых сообществах, чем агрофитоценозах. 137Cs характеризуется низким биологическим потреблением и отсутствием избирательного поглощения растениями из почвы. При этом основное накопление радионуклида в исследованных агрогенных и природных травянистых фитоценозах происходит в корневой системе растений, а процессы транслокации 137Cs в надземные органы подавлены. 137Cs и 40К, являясь химическими аналогами, имеют различные особенности биогеохимических циклов в травянистых фитоценозах, радиоактивно загрязненных земель. Экологическая оценка современных уровней накопления 137Cs в продукции растениеводства Плавского радиоактивного пятна показала, что при сохранении почвами территории статуса радиоактивно загрязненных, уровни накопления 137Cs в растительной продукции (зерне культурных злаков, картофеле и поедаемой части луговых трав) очень низкие и полностью соответствуют нормативным показателям допустимого накопления. Научная новизна работы: Количественно показаны особенности радиоэкологической обстановки и структуры полей загрязнения почв 137Cs в пределах Плавского радиоактивного пятна Тульской области через 25 лет после чернобыльской аварии. В условиях установившихся биогеохимических циклов впервые дана оценка параметров накопления 137Cs в надземной и подземной фракциях травянистой растительности природных и агрогенных фитоценозов и выявлена ключевая роль корневой фитомассы в процессах депонирования радионуклида. Впервые установлены параметры миграции 137Cs в системе «почва-растение» с учетом аккумуляции радионуклида в растении в целом, в его вегетативных зеленых частях и корневой фитомассе в зависимости от биологических особенностей видов растений и плотности радиоактивного загрязнения почв Плавского радиоактивного пятна. Практическая значимость работы. Полученные данные по содержанию 137Cs в почвах и растительности травянистых агрогенных и луговых экосистем Плавского радиоактивного пятна Тульской области могут быть использованы для оценки и прогноза радиоэкологического состояния почв и продукции растениеводства в пределах территории, пострадавшей при аварии на Чернобыльской АЭС. Фактические оценки современного баланса 137Cs в системе «почва-растение» исследованных радиоактивно загрязненных ландшафтов могут быть интегрированы в базы данных по биологической доступности радионуклидов, в том числе в международных программах “boris: Bioavailability of Radionuclides in Soils”, “EMRAS: Environmental Modelling for radiation Safety”, а также использованы для верификации моделей биогеохимических циклов 137Cs в наземных экосистемах. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации сети государственного радиационного контроля и разработки природоохранных и реабилитационных мероприятий для ландшафтов лесостепной и степной зон европейской территории России.