Чистая почва под радиоактивным лесом: реально ли?

Итоги 20-летних исследований в лесах Беларуси позволяют ответить на поставленный вопрос положительно. Согласно официальной рецензии ведущего научного учреждения в области радиологии на территории бывшего Советского Союза — Российского института сельскохозяйственной радиологии, — монографии «Лес. Человек. Чернобыль. Основы радиоэкологического лесоводства» [1], разработанные авторами лесоводственно-мелиоративные методы очищения лесной продукции и лесных почв от долгоживущих радионуклидов не имеют аналогов в мировой практике лесного хозяй¬ства. «Результаты работ, выполненные авторами монографии, имеют высокую практическую значимость с точки зрения решения актуальных проблем лесной радиоэкологии» [2].

Известно, что на подверженных радиоактивному загрязнению территориях Беларуси лесная компонента дозооблучения населения уже превысила сельскохозяйственную (по данным Госкомчернобыля, в середине 80-х гг. она составляла 60%, а в соседней Брянской области — более 80%).

В Беларуси радиоактивные леса занимают почти 10% ее территории, в Украине — 0,3%, для России, с учетом лесных площадей после ядерных испытаний на Урале, эта цифра не превышает 0,02%. Общая площадь радиоактивно загрязненных после чернобыльской катастрофы лесов в наших славянских государствах составляет 4 млн га. Таким образом, в центре Европы из этих лесов сформировалось компактное «пятно», отличающееся специфическим радиационным режимом. Оно является массированным источником облучения населения. Можно понять правительства государств, территорию которых «задел» в апреле 1986 г. Чернобыль и которые в первую очередь решали проблему выращивания максимально чистых продуктов для населения. Леса «отложили» на потом, практически забыв о проблеме обеспечения человека лесной продукцией, свободной от радионуклидов: дарами леса (грибы, ягоды, соки), травостоями, мясом диких животных, лечебными травами.

Для сельскохозяйственных земель до сих пор в полной мере не решены экологические и экономические проблемы, требующие ежегодных финансовых вложений и специфических затрат на создание экологически чистых растительных культур, агрохимических и технических работ — тех мер, которые кардинально оздоровили бы среду обитания человека. Снизить уровень появившейся после катастрофы избыточной радиоактивности без очищения почвенного покрова загрязненных лесов невозможно. Работы специалистов доказывают, что справиться с этой задачей путем переселения людей также затруднительно: невозможно предугадать миграцию радиоактивного пятна в течение 300 лет. Значит, необходимо обеспечить условия для жизни и работы на родной земле, очищенной от наиболее опасных для здоровья радионуклидов.

Группой ученых Института леса НАН Беларуси разработана и запатентована идея (вернее ее часть) постепенного спасения леса, его составляющих и человека от избыточной радиоактивности после Чернобыля. Данная идея получила практическое воплощение, доказана ее экономическая и экологическая целесообразность.

Мы предлагаем нетрадиционный путь снижения радиоактивности, ибо в природе не существует других экосистем, которые бы смогли самостоятельно нейтрализовать поглощенные ими радионуклиды без негативных последствий для живых организмов. Человеку необходимо только немного помочь лесу, который сторицей отплатит за это.

Первые научные работы по специфике радиационного режима в лесу появились сравнительно недавно, значительно позже, чем для земель сельскохозяй¬ственного назначения, хотя уже были лесные почвы, радиоактивно загрязненные в результате ядерных взрывов и на Урале, и в других местах. Несомненно, сыграла свою роль в этом отставании секретность исследований, носивших в данном направлении скорее эпизодический, чем системный характер. Еще в 70-е гг. прошлого века имелись интересные разработки как в СССР, так и за рубежом. Например, российские ученые В.М. Клечковский и Р.М. Алексахин установили пути миграции радионуклидов в лесу, Е.В. Юдинцева и Ф.А. Тихомиров изучили формы радионуклидов в лесных почвах и распределение их в различных компонентах лесных экосистем. Английские ученые Р. Реунер, И. Хейс и Е. Огден выявили роль леса как биологического барьера для продвижения к почве радионуклидов при их выбросе в атмосферу при техногенных катастрофах [3, 4].

Чернобыльская катастрофа придала мощный импульс данному направлению исследований проблем радиобиологии и радиоэкологии. В частности, Институт леса не остался сторонним наблюдателем этого техногенного явления: работы И.М. Булавика, А.М. Дворника, Н.И. Булко, Н.В. Митина, М.А. Шибалевой и других достаточно известны специалистам ближнего и дальнего зарубежья [5, 6].
Почему радиоактивный лес все больше начал обращать на себя внимание ученых?

Во-первых, c формированием радиационного режима, имеющего динамический характер, который приводит к возникновению своеобразного «депо» из радионуклидов, или так называемого дозового пласта, представляющего собой 10-сантиметровые корнеобитаемые горизонты почвы, лесную подстилку и самый верх¬ний 20-сантиметровый растительный слой — живой напочвенный покров. Из этих трех составляющих и формируется дозовый пласт. Последний является итоговым сосредоточением выпавших из реактора и поглощенных кроной деревьев радионуклидов. Они в результате выпадения осадков, а также биогенным путем перемещаются на поверхность почвы в напочвенный покров и корневые системы. Затем поступают в лесную подстилку и в верхние горизонты почвы, на 90—95% сосредоточиваясь в дозовом пласте через 5—6 лет после радиоактивного выброса. Причем ни в одной природной экосистеме, кроме лесной, не выявлено аналогичного характера накопления радионуклидов.

Во-вторых, проблема в большом количестве выпавших из реактора радионуклидов, в том числе дозообразующих. По данным профессора А.Д. Покаржевского, на всю территорию нашей планеты выпало 30 кг цезия-137 и 1 кг стронция-90. Разумеется, для Беларуси эти цифры значительно меньше — порядка 6 и 0,5 кг соответственно [7].

В-третьих, «выбрать» радионуклиды на такой огромной территории непросто, ибо механическим путем такое выбирание неосуществимо. Поэтому, по мнению академика В.М. Прохорова, требуется удаление микроколичеств ионов этих химических элементов из дозового пласта в процессе обмена энергией и веществом при малом геологическом круговороте в системе «почва — растение — воздух» [8]. Для такого выбора применим разработанный академиком Р.М. Алексахиным процесс снижения уровня радиоактивно¬сти растениями на землях сельскохозяй¬ственного назначения. Сущность процесса состоит в «разбавлении» радионуклидов в возросшей массе после улучшения питательного режима земель и «антагонизма» дозообразующими радионуклидами строго определенных химических элементов. Для цезия это обогащение почвы калием, а для стронция — кальцием [9]. Анализ причин случившейся в конце XVIII в. на территории Забайкалья «уровской» болезни, сделанный академиком В.И. Вернадским, свидетельствует о том, что именно дисбаланс в почве калия и кальция был причиной ее возникновения у местного населения. Так, используя опыт преодоления негативных последствий этого заболевания, после аварии на ЧАЭС населению пострадавших районов Беларуси не рекомендовалось употреблять в пищу костные бульоны, особенно детям.

Исходя из вышеизложенного, нами были предложены меры для устранения негативных последствий в экологии леса, которые вошли в Федеральную целевую программу России «Реабилитация лесов в зонах наибольшего радиоактивного загрязнения Брянской области на период 2006—2010 гг.». По ней Минэкономики Российской Федерации уже выделены солидные финансовые средства (60 млн руб.) на приобретение необходимого оборудования для детального обследования лесов. Ожидается финансирование научного обеспечения. Активно борются за использование у себя нашего метода другие юго-западные области России: Орловская, Тульская, Калужская. Мы считаем, что для разумного использования радиоактивно загрязненных территорий, в том числе и лесных, следует активнее применять наши собственные наработки, например гидромелиоративный метод очищения лесной продукции от чернобыльских дозообразующих радионуклидов на подверженных радиоактивному загрязнению осушенных лесных землях.

Специфическое накопление минимального количества дозообразующих радионуклидов в лесной растительности на огромной лесопокрытой территории вызывает необходимость использовать для снижения уровня радиоактивности метод разбавления радионуклидов, а также метод «антагонизма», препятствующий поступлению радионуклидов к корневым системам некоторых химических элементов.

Определяющими факторами этого процесса накопления, как показали наши исследования, являются плотность радиоактивного загрязнения почвы и ее физико-химические свойства. Поэтому процесс снижения накопления дозообразущих радионуклидов следует «поручить» именно растущему лесу, используя взаимодействие его с почвенным покровом при минимальной помощи человека, который только направленно воздействует на водный и питательный режимы почвы.

Исследования последних лет В.А. Ипатьева, В.В. Романовского, К.И. Саранина показали, что в радиологии возможен ряд путей снижения поступления радионуклидов в растущие лесные насаждения [1]. Известно, например, только несколько приемов по механическому удалению верхнего, наиболее загрязненного, слоя почвы. Однако выполнить его в лесных насаждениях невозможно.

Существует также метод блокирования радионуклидов в лесных фитоценозах путем формирования почвенно-растительной перегородки при использовании оптимальных для достоверного усиления роста древесных растений параметров средневегетационного уровня грунтовых вод. Это возможно с применением довольно большого количества калийных удобрений, но требует значительных затрат.

Улучшить питательный режим можно и посредством внесения небольших доз калийных удобрений, что применимо только для минеральных почв, исключая лесопо¬крытые осушенные торфяно-болотные территории.
Вот, пожалуй, и все приемы по снижению избыточной радиоактивности в лесных фитоценозах. Но, как показали наши исследования, экономически целесообразно очищение лесопокрытой территории площадью не менее 1 тыс. га. Поэтому лесоводами независимо от почвенных условий и интенсивности накопления лесным фитоценозом дозообразующих радионуклидов в обязательном порядке должно быть обеспечены:
- детальное обследование планируемых к очищению от дозообразующих радионуклидов лесных площадей с учетом реальных финансовых и технических возможностей областей Беларуси;
- совокупность следующих процессов:
• сорбция дозообразующих радионуклидов глинистыми минералами, обусловливающих снижение корневого поступления радиоактивных веществ в надземную фитомассу лесных фитоценозов;
• поступление на поверхность почвы органических веществ с пониженным содержанием дозообразующих радионуклидов;
• включение в почвообразовательный процесс частично очищенной от радионуклидов лесной подстилки, что обеспечивает постепенное уменьшение ее удельной активности в корнеобитаемых горизонтах почвы;
• разноуровневые синхронные эксперименты с целью контроля на планируемых к очищению от дозообразующих радионуклидов лесопокрытых площадях. Начинаться опыты должны с 1—2-летних вегетационных экспериментов, затем, после их анализа, следуют микрополевые (деляночные) опыты во взрослых естественных и искусственных древостоях.
Период полуочищения в системе «почва — растение» составит порядка 30 лет, ибо полный оборот радионуклида Cs-137 колеблется от 80 до 364 лет, и нам следует успеть уложиться именно в первую фазу.

Литература:

1. Ипатьев В.А. и др. Лес. Человек. Чернобыль. Основы радиоэкологического лесоводства / В.А. Ипатьев и др. — Мн., 2005.
2. Спиридонов С.И. Рецензия на монографию «Лес. Человек. Чернобыль. Основы радиоэкологического лесоводства» под общ. ред. акад. НАН Беларуси и РАСХ проф. В.А. Ипатьева // Радиационная биология. Радиоэкология. 2006, т. 46, № 6. С. 751—752.
3. Алексахин Р.М., Нарышкин М.А. Миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах. — М., 1977.
4. Тихомиров Ф.А. Действие ионизирующих излучений на экологические системы. — М., 1972.
5. Ипатьев В.А., Булавик И.М., Багинский В.Ф. Лес и Чернобыль (Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС, 1986—1994 гг.) / В.А. Ипатьев, И.М. Булавик, В.Ф. Багинский. Под ред. Ипатьева В.А. — Мн., 1994.
6. Ипатьев В.А., Булко Н.И., Митин Н.В., Шибалева М.А. // Корневое поглощение и транспортация Cs-137 в наземные органы древесных растений при регулируемых эдафических факторах / Ипатьев В.А., Булко Н.И., Митин Н.В., Шибалева М.А. // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. Вып. 52: Проблемы лесоведения и лесоводства. — Гомель, 2001. С. 167—180.
7. Покаржевский А.Д., Успенская Е.Ю., Филиппов Ж.В. Глобальный фон радиоактивности загрязнения в наземных экосистемах спустя 13 лет после чернобыльской аварии // Экология. 2003, №2. С. 83—89.
8. Прохоров В.М. Модели корневого поглощения растениями микроколичеств ионов // Исследование процессов обмена энергией и веществом в системе «почва — растение — воздух». — Л., 1972. С. 85—96.
9. Сельскохозяйственная радиоэкология / Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др.; Под ред. Алексахина Р.М., Корнеева Н.А. — М., 1992.