Биоиндикационные реакции растений на воздействие радиационного фона в звериноголовском районе

Данные карты могут применяться при планировании охотничье-промысловых мероприятий. Охотничьими хозяйствами они могут использоваться в целях оценки охотничьих ресурсов боровой дичи на Западно-Сибирской равнине. Также созданные карты используются в научных исследованиях биоразнообразия и охраны окружающей среды.

Список литературы

1 Равкин Ю. С., Равкин Е. С. Опыт картографирования населения животных //Известия АН. Серия географическая. 2004. № 1. С. 88-97.

2 Равкин Ю. С., Кокорина И. П. Картографическое отображение распределения тетерева и рябчика на ЗападноСибирской равнине // Сибирский экологический журнал. 2011. Т. 18, № 4. С. 527-533.

3 Ильина И. С., Лапшина Е. И., Лавренко Н. Н, Мельцер Л. И., Романова Е. А., Богоявленский Б. А., Махно В. Д. Растительность Западно-Сибирской равнины. Карта масштаба 1:1500000. 1976. М. : ГУГК.

4 Равкин Ю. С., Кокорина И. П., Богомолова И. Н. Опыт типизации и картографирования охотничьих угодий по обилию боровой дичи // Птицы Сибири: структура и динамика фауны, населения и популяций: труды института систематики и экологии животных СО РАН. М. : Товарищество научных изданий КМК, 2011. Вып. 47. С. 251-258.

УДК 502.5

Н.П. Несговорова, Е.В. Лазарева, В.Г. Савельев Курганский государственный университет

биоиндикационные рекции растений на воздействие радиационного фона в звериноголовском районе

Аннотация. В работе рассматривается проблема особенностей радиационного фона в районе месторождений урана и его влияния на почвы и растительный покров территории.

Ключевые слова: радиационный фон, биоиндикационные реакции растений.

N.P. Nesgovorova, E.V. Lazareva, V.G.Savelyev Kurgan State University

bioindicative plants responces to the background radiation influence in zverinogolovsky district

Annotation. This paper considers the problem of the radiation background features in the area of uranium exploration and its influence on soil and vegetation areas.

Keywords: background radiation, bioindicative plant response.

Во главу своего доклада на встрече населения Звериноголовского района с представителями корпорации РОСАТОМ и руководством АО «Далур» В.С. Святецкий в октябре 2016 года поставил фразу президента РФ В.В.Путина: «Все

страны мира считают необходимым развивать атомную энергетику, и я думаю, что это неизбежно. Невозможно развернуть прогресс в обратную сторону» [9]. Судя по словам Святецкого В.С., в основу решений по обеспечению ядерной, радиационной и экологической безопасности ядерного энергетического комплекса, включая добычу природного урана, положены требования национальных нормативов, которые опираются на рекомендации МАГАТЭ и Международной комиссии по радиационной защите [6].

радиоактивность - самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся выделение энергии в виде потока частиц (альфа- и бета-частицы) и квантов электромагнитной энергии (гамма-излучение) [4].

Проблемой нашего исследования является разрешение вопроса - существует ли угроза загрязнения наземно-воздушной среды в районе залегания урановых руд, если да, то как проявляется данное загрязнение на биоценозах территории?

Объектом нашего исследования являются растительность биоценозов предполагаемой территории загрязнения продуктами распада урана.

Предмет исследования: морфо-функциональ-ные реакции растений на воздействие радиационного фона.

Целью данной работы является проведение теоретического обоснования и выявление в естественных фитоценозах влияния радиационного фона на рост и развитие растений.

Методы исследования: полевые наблюдения, биоиндикация растительных покровов, сбор материалов, озоление и анализ полученной золы растительных остатков.

В докладе Ладейщикова А.В. об особенностях геологии урановых руд в южном Зауралье отмечается, что месторождения могут локализоваться в депрессионных структурах типа палео-долин. Примерами подобных месторождений в Зауралье являются: Далматовское, Хохловское, Добровольное, размещённые в системе палеодо-лин юрского возраста, расположенной в краевой части Западно-Сибирской плиты.

По мнению ученого, на границе платформенного чехла и складчатого основания развит структурно-морфологический ярус, образованный врезанной в фундамент древней речной сетью из осадков позднеюрского возраста. Размеры пале-одолин составляют в длину десятки километров при ширине от 0,5 до нескольких километров, глубина врезов 90-150 м. Сверху отложения палеодо-лин перекрыты мощной толщей (до 100 и более м) красноцветных глин позднеюрско-нижнемелового возраста, способствующих полной консервации сформированного оруденения, при этом накрывая его сверху как широким плащом. Надрудный чехол представлен мощной терригенной толщей континентальных и морских отложений, включающих четыре надрудных водоносных горизонта,

103

два из которых (олигоцен-четвертичный и палео-цен-эоценовый) находятся в зоне активного водообмена [3; 5 ].

Как правило, по окончании активного периода формирования месторождения происходит его консервация вышезалегающей толщей глинистых пород, в которых создается застойный гидродинамический режим, о чём свидетельствуют имеющиеся гидрогеологические исследования химического состава вод и радиологические исследования руд говорят о том, что установленный Крр близок к 1,0.

Добровольное месторождение Зверино-головского района локализовано в пределах Убаганской палеодолины. В отличии от Далматовского и Хохловского месторождений на Добровольном воды рудовмещающего горизонта способны к самоизливу из-за низких отметок рельефа поверхности.

По мнению Шумилина М.В., на всех месторождениях урана подземные воды всегда изначально заражены ураном [1]. Эта фраза ученого вызывает тревогу - а не происходит ли со временем заражение поверхностных вод и почвы? На этот вопрос могут ответить лишь те, кто ведет постоянный мониторинг за состоянием территории, окружающих сред (ее атмосферы, вод, почвенного и растительного покрова).

Проблема реакций растений на радиационный фон вызывает интерес ученых достаточно длительный период- последние 50-60 лет, в России- с середины 50-х годов прошлого столетия, времени, относящегося к Уральской трагедии, «подарившей» ученому миру материал для наблюдений и исследований под общим названием «Восточно-уральский радиационный след».

В настоящее время эта проблема не становится менее актуальной на территории нашего региона в связи с тем, что в его подземных богатствах хранится запас урановых руд, являющихся значимым сырьем для промышленности. Актуальна она и в связи с недавним открытием месторождения урановых руд (Добровольное) в Звериноголовском районе, расположение которого вызывает множество неоднозначных мнений и отношений к перспективе его разработки в связи с тем, что оно находится в пойме реки Тобол.

Сам уран и продукты его распада, преодолев расположенные выше него слои осадочных пород и вод могут попасть в грунтовые поды и подстилающие породы, а с различными движениями воды достичь в итоге и почвы.

Растительный покров не может не реагировать на проникновение в клетки и ткани через корневое питание содержащихся в почве радиоизотопов, в том числе и морфологическими реакциями растений. Так О.К. Власов создал математическую модель и описал закономерности основных процессов и динамику выпадения некоторых радионуклидов, выявил ряд особенностей динамики загрязнения растительности [2]. 104

Ульяновой Е.В., Позолотиной В.Н. изучена изменчивость восьми ферментных систем в це-нопопуляциях триплоидного апомикта Taraxacum officinale s.l., длительное время произрастающих в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа. Ими выявлено, что в условиях хронического облучения у растений наблюдается увеличение фенотипического разнообразия большинства ферментных систем, повышение в них доли редких морф [8]. В то же время ими обнаружено, что эколого-генетические последствия хронического облучения у растений проявляются в расширении диапазона изменчивости всех показателей жизнеспособности семенного потомства, и повышении его мутабильности [7].

Результаты авторских исследований и их обсуждение. Маршрут наблюдений и отбора проб для анализа предусматривал наличие на изучаемой территории различных элементов рельефа (возвышенность, склон, низина) для учета не только горизонтальных, но и вертикальных движений воды и химических элементов в почве. Расстояние между точками наблюдений не менее 200 метров. Отбор проб соответствовал методике.

Отбор проб растительного материала и почвенного покрова был проведен в пойме реки Тобол у с.Звериноголовское, левый берег. Отчет начат на территории старой геологоразведочной шахты (точка №1), в 100 м от соснового бора, на холме; точка №2 - на окраине соснового бора, в низине; точка №3 - в сосновом бору, на холме, точка №4 - в сосновом бору, по рельефу на склоне; точка №5 - в искусственной лесополосе с вкраплениями участков с естественным возобновлением леса, в низине; точка №6 - на холме данной территории; точка №7 - участок молодого леса, возобновленного естественным путем, низина; точка №8 - склон на данной территории.

Результаты исследования и их обсуждение

В процессе дозиметрических наблюдений нами выяснено, что исследуемая территория имеет радиационный фон, показания которого подвержены колебаниям от 0,06 мЗв в воздухе и 0,05 мЗв на коре деревьев точки 6 до показаний в два раза превышающих минимальный результат.

В меньшей степени эти колебания характерны для воздуха, чаще связаны с почвой и растительностью (деревьями сосны лесной). Что касается характера рельефа, то статистический анализ эмпирических данных выявил его слабое влияние на уровень альфа-излучения как в воздухе, почве,так и растительности.

Исследуя растительность, мы обнаружили признаки, которые указывают на наличие измененных форм растений и их болезненность: в точке №1 произрастают молодые сосны, у 50% которых наблюдается некроз; в точке №2 - 17% возрастных сосен являются уродливыми с искривлениями стволов и ветвей, частично отсутствует кора на верхних ветках и стволе, хвоинки с некрозом. В точке №3 - 33% молодых сосен уродливых;

в точке №4 - у всех сосен, есть участки с отсутствием коры, много хвоинок с некрозом; в точке №5- искусственная лесополоса, на которой все сосны, выросшие из семян, сформировавшихся и проросших на данной территории, имеют искривления стволов; в точке №6 - среди нескольких холмов и разрушенной постройки есть одиночные деревья с некрозом. В точке №7 - в естественных молодых (30-40-летних) посадках у деревьев искривлений практически не наблюдается; в точке №8 - нет уродливых деревьев, но обильно произрастают травы, указывающие на содержание в почве тяжелых металлов (например, смолевка хлопушка).

одз ОД. 0,Щ2 ( 1,1 2 0,12

1 ОД1 О 1 |ДГ 0,1 i

1 т ii в в 1  11 и 1 в 0,09 08

[ и-Точка Тстка Точка Точка Точка Точка Точка №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №0

Рисунок 1 - Результаты измерения альфа - излучения

При отсутствии связи уровня альфа-излучения и рельефа территории выявлено тесное взаимодействие между количеством деревьев с различными повреждениями и уродствами растительности и рельефом местности.

Повышенные показатели изменчивости главного побега (ствола) и ветвей первого порядка, состояния хвои наблюдается в понижениях рельефа, т.е. в местах, где, возможно, происходит сте-кание естественных радионуклидов, содержащихся в почве, в том числе и с более высоких мест с весенне-осенними паводками и при разливе в пойме р.Тобол.

Повышенные показатели альфа-излучения отмечены у сосен, продолжающих интенсивный рост и накапливающих в своих тканях, особенно в коре радионуклиды. У старых, погибающих сосен иные, более низкие показатели альфа-излучения, это связано с тем, что в период старения, деревья, теряя кору и хвою, отдают накопленные ими вещества в окружающую среду, в первую очередь, в лесную подстилку и почву.

Кроме того, сделаны предположения о том, тератогенный эффект (массовые уродства стволов) растений сосны местного происхождения обусловлен тем, что местный семенной материал мог быть уже претерпевшим мутационные изменения в процессе развития.

Для подтверждения выдвинутых предположений необходимо учесть результаты изучения уровня бетта- и гамма излучения с помощью методики

озоления и последующего анализа растительного покрова.

Целью данного этапа является получение золы растений, концентрирующих радиоактивные элементы для последующего изучения гамма - и бета - спектров этой золы с целью обнаружения изотопов элементов, имеющих закономерное распределение по территории. Интерес должен представлять тот изотоп или изотопы, распределение которых по территории имеют геометрические особенности, сопоставимые с геометрией разрушений, мутаций, ускоренного прироста леса.

82

429

22$3 5 а i

101 88 3 ^ ООО о|2'7 «0 ' 12Й4'5 оо47'7 00 111.1

Рисунок 2 - Результаты измерения бетта- и гамма-излучения в растительном покрове

Полученные результаты проведенного анализа золы растительного материала позволяют сделать следующие выводы.

Выявлено и доказано наличие радионуклидов в растительности изучаемой территории.

Выявлена динамика накопления изучаемых радиоактивных элементов в древесных растениях. В корнях накапливается существенно больше радионуклидов, чем в надземных органах. В одном и том же растении различные органы содержат радионуклиды в неодинаковых количествах, что обусловлено их накоплением помимо корней в более старых органах (древесине, крупных ветках, коре) в отличие от сравнительно молодых листьев, исключением является хвоя.

Различные растения обладают различной способностью поглощать и накапливать радиоактивные элементы. Самой высокой способностью к накоплению радионуклидов обладают мхи, в которых его содержание на порядок выше, чем в других видах растений того же биогеоценоза.

Таблица 1 - Содержание некоторых радиоактивных изотопов в теле человека в расчете на 70 кг массы [ по Шумилину М.В.]

Активность

Изотоп Количество Число атомов ---_

изотопов, г Ки (кюри) распад/с

3н 1,0-10-13 2,0.10ю 1,0.ю-9 37

14С 1,8-10-8 7,5-101* 8,0.10-8 3-103

40к 1,6-ю-2 2,4-102о 1,Ы0-7 * 4-103

226ra 7,5-10-11 2,0-1011 7,5-Ю-н 2,8

228ra 2,Ы0-1з 5,5-108 5'10-и 1,9

2iop0 2,2.10-12 6,3-Ю9 2.10-ю 7,4

238JJ 2-Ю-5 5,0-1016 6,6.10-12 0,24

235lJ 1,4-10-7 3,6.101* 3,0.10-13 0,011

Сравнительный анализ табличных данных и результатов нашего исследования позволяют сделать следующие выводы:

- в естественных условиях в тканях человека отсутствуют изотопы тория, обнаруженные в древесной растительности (хвое и коре) и в моховом покрове, который отличается и высокой концентрацией радия. В грибах выявлено значительное количество изотопов калия;

- повышенный уровень альфа-излучения выявлен у активно растущих сосен , находящихся преимущественно в понижениях рельефа местности;

- повышенная концентрация радионуклидов бетта- и гамма-излучений выявлена в тех органах, которым свойственна накопительная функция.

Растения обладают избирательной способностью к накоплению химических элементов. В целом низшие растения концентрируют уран в большей степени, чем высшие. В накоплении радионуклидов высшими растениями также наблюдаются видовые различия. Из древесной растительности наиболее высокие КН отмечены у березовых и сосновых.

Также следует отметить, что содержание органики (гумусированной и негумусированной), азота и фосфора в почвах существенным образом влияют на накопление радионуклидов в растениях.

Заключение

Теоретический анализ литературных источников позволил обосновать связь между морфологическими отклонениями в строении растений и содержанием радионуклидов в тканях растений.

Выявлена динамика накопления изучаемых радиоактивных элементов в древесных растениях. В одном и том же растении различные органы содержат радионуклиды в неодинаковых количествах, что обусловлено их накоплением.

Растения обладают избирательной способностью к накоплению химических элементов. В целом низшие растения концентрируют уран в большей степени, чем высшие. В накоплении радионуклидов высшими растениями также наблюдаются видовые различия.

Поглощение радионуклидов и накопление их в органах и тканях растений способствует формированию измененных морфологических признаков.

Список литературы

1 Бровин К. Г., Грабовников В. А., Шумилин М. В., Язиков В. Г. Прогноз, поиски, разведка и промышленная оценка месторождений урана для отработки подземным выщелачиванием. Алматы : Гылым, 1997. 384 с.

2 Власов О. К. Радиоэкологическая модель транспорта радионуклидов йода и цезия по пищевым цепочкам после радиационных аварий с выбросом в атмосферу для исследований закономерностей формирования доз внутреннего облучения населения. Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра). Вып.№ 2. Т. 22., 2013. С. 16-34.

3 Истомин А. Д., Ладейщиков А. В., Лаптев Ю. И., Носков М. Д., Чеглоков А. А. Опыт применения геолого-математического моделирования пластово-инфильтраци-онных систем на примере Далматовского месторождения урана //Разведка и охрана недр. №1. 2016. С.22-27.

4 Кюри М. Радиоактивность / пер. с франц. 2-е изд. М.; Л., 1960.

5 Ладейщиков А. В. Геология месторождения урана Зауралья, особенности Добровольного месторождения // Общественные слушанья. Курган ;Звериноголовское. 16 октября 2016. 12 с.

6 Методика категорирования закрытых радионуклид-ных источников по потенциальной радиационной опасности РБ-042-07. URL: http://infosait.ru/norma_doc/52/52952/index.htm (дата обращения: 21.11.2016).

7 Позолотина В. Н., Антонова Е. В., Харитонова О. В., Пустовалова Л. А., Каримуллина Э. М. Последствия хронического действия радиации для флоры восточно-уральского радиоактивного следа (публикация автора на scipeople) // Радиационная биология. Радиоэкология №1. 2009. С. 97-106.

8 Ульянова Е. В., Позолотина В. Н. Изменчивость ферментных систем в ценопопуляциях одуванчика лекарствен-

ного из зоны восточно-уральского радиоактивного следа (публикация автора на scipeople). Радиационная биология. Радиоэкология. 2004. Т. 44. №5. С. 598-603.

9 Ядерная энергия, человек и окружающая среда / Новости Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». М. январь 2014. 4 с.

УДК 338.001.36

Н.П. Несговорова, В.Г. Савельев, Н.А. Неумывакина, Т.Н. Гпадких Курганский государственный университет

качество почв различных районов городской среды и обеспечение их эколого-экономической безопасности

Аннотация. Качество и эколого-экономиче-ская безопасность городских почв - актуальная проблема устойчивого развития городского хозяйства. Почвы города испытывают огромный прессинг антропогенного и природного воздействия, в результате изменяются, теряют свои функции, становятся небезопасными. Экономический аспект безопасности почв связан с необходимостью их рекультивации. Одним из источников финансирования данного процесса является система платежей за природопользование.

Ключевые слова: почвы города, качество, эколого-экономическая безопасность.

N.P. Nesgovorova, V.G. Savelyev, N.A. Neumyvakina, T.N. Gladkikh Kurgan State University

the quality of soils of different areas of urban environment and their ecological and economic safety

Annotation. Quality, environmental, and economic safety of urban soils is a pressing issue of sustainable urban development. Urban soils are under the tremendous pressure of human and natural impacts, as a result, they change, lose their function, become unsafe. The economic aspect of soil safety is necessitating by the need of soil reclamation. One of the sources of financing of this process is the system of user charges.

Keywords: urban soils, quality, ecological and economic safety

Введение. Концепция национальной безопасности Российской Федерации в качестве значимого условия обеспечения национальных интересов предусматривает переход к устойчивому развитию, позволяющему комплексно решать социально-экономические проблемы сохранения окружающей среды и рационального природо-

пользования в интересах удовлетворения потребностей нынешнего и будущего поколений [11].

Почва — очень тонкий поверхностный слой земной суши, она является главным источником и основой создания почти всех натуральных продуктов питания и сырья естественного происхождения для многих отраслей промышленности. Качеством почвы, определяющим ее сущность, является её плодородие. Плодородием почвы называют её способность обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов, водой и газовыми компонентами воздуха. Оно формируется в ходе почвообразовательного процесса и воздействия человека на почву.

Городские системы принципиально отличаются от природных тем, что они подвергаются катастрофическим воздействиям различного происхождения с высокой степенью интенсивности, что часто приводит к гибели существующей системы и образованию новой, а следовательно, и формированию измененного почвенного покрова. Основной формой существования городских почв являются постоянные нарушения, перемешивание, срезание, омоложение почвенного профиля и привнесение в него инородного материала [9].

Цель исследования: провести оценку качества и эколого-экономической безопасности почв городских территорий Кургана.

Объектом исследования являются почвенный покров города Кургана.

Для исследований были отобраны пробы почв на следующих участках (репрезентативных с точки зрения существующего и перспективного использования):

1) существующая жилая застройка (ул. Бажова, ул. Свердлова) в западной части территории города, испытывающие значительную антропогенную нагрузку - 3 точки отбора проб;

2) промышленная зона (ул. Промышленная) - в непосредственной близости от территории промпредприятий (завод «ЖБИ») - 1 точка;

3) зона транспорта (в непосредственной близости от железной дороги общего пользования (ул. Омская) - 2 точки;

4) зона перспективной жилой застройки (4 микрорайон Заозерного планировочного района и 16 микрорайон - северная часть городской территории, практически не испытывающая антропогенную нагрузку) - 4 точки;

5) территория объектов повышенного риска (проектируемые детские сады в микрорайонах 1А, 5 Заозерного жилого района - восточная часть города, и на Бульваре Солнечном - западная часть городской территории) - 4 точки;

6) зона садово-огородных участков - территория СНТ «Химик» (рисунок 2).

Полевые исследования базировались на использовании методов, широко применяющихся при изучении антропогенно-преобразованных почв и их загрязнении, и изложенных в методических руководствах. Полевое обследование произ-

107