Ecological features of radionuclide accumulation by components of ground ecosystems of the exclusion zone
Abstract
The studies were carried out 30 years after the Chernobyl accident on the lands of the former land use subject to natural successional changes. The patterns of the lateral distribution of 137Cs, 90Sr, 241Am in the upper 20-cm soil layer of various biogeocenoses, including those depending on the height fluctuations of the relief, have been studied. The values of the coefficient of variation (V) of the content of radionuclides in the upper soil layer decrease with the time that has passed since the accident. The highest value of the coefficient of variation (75.2 %) was obtained for 90Sr in the soil in the pine forest. The influence of various soil conditions on the entry of radionuclides into birch sap, cap mushrooms, and meadow grasses was studied. Despite the significant excess of the density of soil contamination with 137Cs of all the studied communities (up to 9.1 times), its volumetric activity in the juice is significantly lower than 90Sr, which indicates a lower availability of 137Cs compared to 90Sr. Dynamic processes of accumulation of radionuclides during the entire period of the movement of sap are studied. With increase in extent of moistening of the soil, accumulation of radionuclides in mushrooms tends to decrease. At the same time differences between types is established that connected with feeding habits of mushroom and variability of microclimatic conditions. The effect of soil moisture content, the ratio of 137Cs mobility forms in the soil on the biological availability of the radionuclide by meadow grasses was studied. A decrease in the specific activity of radionuclides in the plant components of ecosystems was found as the phytocenoses moved away from the epicenter of the accident at an identical density of soil contamination.
A relationship has been established between the accumulation of radionuclides and the agrochemical parameters of the soil: maintenance of humus, absorption capacity, cation exchange capacity, hydrolytic acidity, content of exchange phosphorus, concentration of mobile calcium, magnesium and potassium on post-agrogenic lands. The analysis of the soil-to-plant transfer factors (Cf) and aggregated transfer factors (Tag), the discrimination coefficient (DF) of 137Cs by a chemical analog element (potassium) was carried out. Species features of plants associated with the transport of K+ - Cs+ cations make significant adjustments to the mechanisms of 137Cs accumulation. Attention is drawn to the significant increase in the concentration of 90Sr in all components in recent years.
References
2. Алексахин РМ, Нарышкин МА. Миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах. Москва: Наука; 1977. 144 с.
3. Булохов АД, Сковородникова НА, Дайнеко НМ, и др. Аккумуляция 137Cs растениями луговых экосистем приграничных территорий Брянской, Гомельской и Черниговской областей. Научный диалог: Естественные науки. 2014;1(25):5-13.
4. Иванов ЮА. Анализ факторов, определяющих долговременную динамику миграции радионуклидов в почвеннорастительном покрове. В: Проблемы чернобыльской зоны отчуждения. Чернобыль: [б. н.]; 2009. Выпуск 9. с. 23-39.
5. Ипатьев ВА, Багинский ВФ, Булавик ИМ. и др. Лес. Человек. Чернобыль. В: Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС: состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации. Гомель: Институт леса НАН Беларуси; 1999. 454 с.
6. Апплби ЛД, Девелл Л, Мишра ЮК, и др. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде. В: Радиоэкология после Чернобыля. Москва: Мир; 1999. 512 с.
7. Калиниченко СА. Характеристика латерального распределения 137Cs, 90Sr, 241Am в поверхностном слое почвы различных биогеоценозов белорусского сектора зоны отчуждения Чернобыльской АЭС. Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Естественные науки. 2018;3(108):42-48.
8. Калиниченко СА, Бондарь ЮИ, Никитин АН, и др. Особенности латерального перераспределения 137Cs, 90Sr, 241Am в поверхностном слое почвы геохимически сопряженных ландшафтов при значительном для белорусского Полесья перепаде высот. Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Естественные науки. 2019;3(114):29-35.
9. Калиниченко СА, Ненашев РА, Никитин АН. Латеральная миграция радионуклидов чернобыльского происхождения в почве зоны отчуждения. ВесшкБрэсцкагаутверстэта. Серыя 5. Бiялогiя. Навую абзямт. 2021;2:21-33.
10. Линник ВГ. Ландшафтная дифференциация техногенных радионуклидов: геоинформационные системы и модели [автореферат диссертации]. Москва: [б. н.]; 2008. 40 с.
11. Линник ВГ. Ландшафтно-географические исследования в связи с аварией на ЧАЭС. Вестник Московского университета. Серия 5. География. 1996;1:38-44.
12. Переволоцкий АН. Распределение 137Cs и 90Sr в лесных биогеоценозах. Гомель: Институт радиологии; 2006. 255 с.
13. Переволоцкий АН, Булавик ИМ, Диденко ЛГ. Некоторые аспекты накопления 90Sr и 90Y в березовом соке. Гомель: Институт леса НАН Беларуси; 2001. 5 с.
14. МВИ.МН 1181-2011. Методика измерений объемной и удельной активности 90Sr, 137Cs, 40K на гамма-бета-спектрометре типа МКС-АТ1315, объемной и удельной активности гамма-излучающих радионуклидов 137Cs, 40K на гамма-спектрометре типа EL 1309 (МКГ-1309) в пищевых продуктах, питьевой воде, почве, сельскохозяйственном сырье и кормах, продукции лесного хозяйства, других объектах окружающей среды. Минск: Атомтех; 2011. 31 с.
15. МВИ.МН 3151-2009. Методика выполнения измерений удельной активности гамма-излучающих радионуклидов 137Cs и 241Am в почве, донных отложениях и других объектах окружающей среды на гамма-спектрометрах с полупроводниковыми детекторами с бериллиевым или композитным углеродным окном. Хойники: Полесский государственный радиационноэкологический заповедник; 2009. 14 с.
16. Калиниченко СА, Никитин АН, Шуранкова ОА. Влияние различных почвенных условий на поступление 137Cs, 90Sr, 241Am в березовый сок на территории зоны отчуждения ЧАЭС. Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Естественные науки. 2020;3(120):52-58.
17. Калиниченко СА, Никитин АН, Шуранкова ОА. Накопление 137Cs, 90Sr, 241Am шляпочными грибами в экосистемах с различным режимом увлажнения зоны отчуждения ЧАЭС. Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Естественные науки. 2021;3(126):21-27.
