УКРАЇНСЬКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОШАНИ” НАУКОВО - ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ЛІСОВОГО ГОСПОДАРСТВА ТА АГРОЛІСОМЕЛІОРАЦІЇ

ІМ. Г. М. ВИСОЦЬКОГО

ГЕТЬМАНЧУК АНАТОЛІЙ ІВАНОВИЧ

УДК 630*28.: 630*18:632*11.8.3

ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЛІСОВИХ ЛІКАРСЬКИХ РОСЛИН В УМОВАХ РАДІОАКТИВНОГО ЗАБРУДНЕННЯ ПОЛІССЯ УКРАЇНИ

06. 03. 03 – лісознавство і лісівництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Харків – 2005

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Поліському філіалі Українського ордена “Знак Пошани” науково – дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького Державного комітету лісового господарства України та Національної академії наук України

Науковий керівник: | доктор сільськогосподарських наук, професор Краснов Володимир Павлович, директор Поліського філіалу УкрНДІЛГА Державного комітету лісового господарства України та Національної академії наук України

Офіційні опоненти: |

доктор сільськогосподарських наук, професор Мігунова Олена Сергіївна, Український науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького Державного комітету лісового господарства України та Національної академії наук України, провідний науковий співробітник лабораторії екології лісу

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Турко Василь Миколайович, Державний агроекологічний університет Міністерства аграрної політики України, завідувач кафедри лісівництва, лісових культур і таксації лісу

Провідна установа: |

Український державний лісотехнічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра лісівництва (м. Львів)

Захист відбудеться “_30__” червня 2005 року о _10_годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.828.01 в Українському ордена “Знак Пошани” науково – дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського ордена “Знак Пошани” науково – дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

Автореферат розісланий “_27_” травня 2005 року.

В

Вчений секретар

сспеціалізованої вченої ради Михалків В.М.

ВСТУП

Актуальність теми. Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС відбулося радіоактивне забруднення величезних територій, в тому числі й лісових екосистем, в яких накопичилося значно більше радіонуклідів, ніж у прилеглих до них сільськогосподарських угіддях ([Щеглов, 1999)]. Найбільші рівні радіації спостерігаються у лісах поліської частини України ([Краснов, 1998) -]регіоні, де зростає біля 40% лісів держави і де поширена велика кількість дикорослих лікарських рослин. Найбільш постраждали від радіоактивного забруднення ліси, які розташовані у західному напрямку від ЧАЕС – у Житомирській, Рівненській та Волинській областях. В той же час, це області, в яких зосереджена велика кількість лісових насаджень, в яких зростають лікарські рослини, що характерні тільки для цього регіону України, або тільки цей регіон володіє їх промисловими ресурсами.

Радіоактивне забруднення лісів змусило лісогосподарські та заготівельні підприємства припинити заготівлю лікарських рослин, оскільки були відсутні конкретні наукові розробки щодо регламентації їх заготівлі використання на подібних територіях. Тому дослідження, спрямовані на їх реалізацію, мають важливе наукове і практичне значення.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконані у межах державних науково-дослідних тем Поліського філіалу УкрНДІЛГА, замовником яких виступав Державний комітет лісового господарства України:

1. Тема № 21 “Вивчення особливостей функціонування лісових екосистем в умовах радіоактивного забруднення, ведення лісового господарства, закономірностей міграції радіонуклідів у продукцію лісового господарства” (1998-2000 рр.). Номер держреєстрації – 019U018457.

2. Тема № 11 “Вивчити закономірності міграції радіонуклідів в лісових екосистемах з метою реабілітації лісів і оптимізації нормативних документів” (2001-2004 рр.). Номер держреєстрації – 0101U005117.

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень є розробка наукових засад використання лікарських рослин лісів західної та центральної частин Полісся України в умовах радіоактивного забруднення.

Згідно до мети досліджень поставлені наступні завдання:

- вивчити закономірності просторового радіоактивного забруднення лісів регіону досліджень;

- встановити особливості розподілу 137Cs у грунтах різних типів лісорослинних умов;

- вивчити інтенсивність радіоактивного забруднення різних видів лікарських рослин;

- встановити закономірності накопичення 137Cs лікарськими рослинами в різних типах лісорослинних умов;

- встановити залежність між вмістом 137Cs у грунті та в основних видах лікарських рослин.

Об’єкт дослідження – процес міграції радіонуклідів у лісових екосистемах, які зазнали радіоактивного забруднення внаслідок аварії на ЧАЕС.

Предмет дослідження – лікарські рослини лісів західної та центральної частин Полісся України та особливості їх радіоактивного забруднення.

Методи досліджень – в основу проведених досліджень покладені методи порівняльної екології, а також загальновідомі методики геоботаніки, ґрунтознавства, лісівництва та радіоекології.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлені просторові закономірності накопичення радіонуклідів у найбільш поширених лікарських рослинах регіону досліджень. Значно доповнені матеріали про радіоактивне забруднення лісів і лісових грунтів. Встановленоі особливості накопичення радіонуклідів у лікарськимих рослинамих у різних типах лісорослинних умов. Вперше виявлені міжвидові відмінності у накопиченні радіонуклідів різними видами лікарських рослин. Вперше розроблено наукові основи використання лікарських рослин у лісах, забруднених радіонуклідами внаслідок аварії на ЧАЕС.

Практичне значення одержаних результатів. Основні положення дисертаційної роботи втілені у новій редакції “Рекомендацій з ведення лісового господарства в умовах радіоактивного забруднення”. Результати досліджень регламентують використання лікарської сировини лісів Полісся України і використовуються державними лісогосподарськими підприємствами регіону досліджень. Матеріали, викладені в дисертаційній роботі, можуть бути використані при підготовці фахівців спеціалістів лісового господарства та екологів у вищих навчальних закладах.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок полягає у самостійній розробці програми і методики досліджень, проведенні польових робіт, опрацюванні, аналізі та узагальненні матеріалів, формулюванні висновків і рекомендацій, написанні дисертаційної роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на міжнародних конференціях, з’їздах і нарадах з питань лісового господарства та радіоекології:

- міжнародній науково-методичній конференції “Состояние и перспективы развития нетрадиционных садовых культур”, Мічуринськ, 2003 р.;

- міжнародній науково-практичній конференції “Лісова наука – лісове господарство: стан і перспективи”, Харків, 2003 р.;

- третьому з’їзді з радіаційних досліджень, Київ, 2003 р.;

- дев’ятих Погребняківських читаннях “Лісівницькі дослідження в Україні”, Львів, 2003 р.;

- міжнародній конференції “Семипалатинський испытательный полигон: радиационное наследие и проблемы”, Курчатов, 2003 р.;

- міжнародній науковій конференції “Стан і тенденції розвитку лісівничої освіти і науки та лісового господарства в Україні”, Львів, 2004 р.;

- науково-технічній конференції “Еколого-економічні проблеми Карпатського єврорегіону”, Івано-Франківськ, 2004 р.

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 6 наукових праць, зяких яких 4 статті - у наукових фахових виданнях.

Структура і обсяг роботи. Матеріали дисертації викладено 195 сторінках машинопису, включаючи в тому числі основний текст на 141 сторінках. Дисертація складається з вступу, 6 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних літературних джерел і додатків. Дисертація містить 33 таблиціь та 33 рисункиів. Список літератури складається з 203 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. СТАН ПИТАННЯ

В 50 – 70 – ті роки минулого століття після випробування атомної зброї у колишньому Радянському Союзі були проведені широкі дослідження з вивчення міграції основних дозоутворюючих радіонуклідів у лісових екосистемах (Тимофеєва, 1960; Клечковський, 1966; Тимофеєв – Ресовський, 1962; Алексахін, Наришкін, 1977). При цьому встановлювалися рівні радіоактивного забруднення різних видів рослин, частина з яких відноситься до лікарських (Груздєв, 1972). Пізніше дослідники проводили спеціальні експерименти, під час яких радіонукліди штучно вносилися або в лісові насадження, або в лабораторних умовах – у спеціальному посуді, в яких вирощувалися ті чи інші рослини (Тихоміров, Алексахін, Федоров, 1972; Молчанова, Куликов, 1972), окремі з них також можна було віднести до лікарських. В той період у багатьох регіонах України були вивчені рівні радіоактивності різних видів рослин і територій, на яких вони зростали (Гродзинський, 1965). Проте цілеспрямованих досліджень з вивчення особливостей накопичення радіоактивних елементів у лікарських рослинах не проводилося. Дуже ретельні дослідження стосувалися встановлення основних закономірностей міграції радіонуклідів у різних типах грунтів як у природних умовах багатьох регіонів СРСР, так і у лабораторних – шляхом моделювання тих чи інших процесів (Клечковський, Цепіщева, 1956; Гулякін, Юдинцева, 1962; Тюрюканова, 1972;).

Після аварії на Чорнобильській АЕС відбулося значне радіоактивне забруднення лісів Полісся України, що призвело, в свою чергу, до збільшення рівнів вмісту радіонуклідів у лікарських рослинах. Заготівля дикорослої лікарської сировини було заборонена. В лісових екосистемах почали проводитися широкі радіоекологічні дослідження (Краснов, 1998; Щеглов,1999; Булавік, 1999), які охоплювали всі компоненти лісових екосистем. Лише невелика кількість досліджень була безпосередньо присвячена лікарським рослинам (Краснов та інші, 1995; Орлов та інші, 1995; Еліашевич, 1998). В публікаціях відмічаються деякі особливості накопичення радіонуклідів лікарськими рослинами у різних типах екосистем і певними видами рослин. В той же час значна частина проблем, що пов’язані з можливостями експлуатації ресурсів лікарських рослин, на територіях, забруднених радіонуклідами, залишилася поза увагою дослідників.

2. ПРИРОДНІ ОСОБЛИВОСТІ РАЙОНУ ДОСЛІДЖЕНЬ

У розділі наведена інформація щодо кліматичних та грунтових умов регіону досліджень, рельєфу; проаналізовано особливості розподілу лісів за типами умов місцезростання, описано найбільш поширені лісові рослини. Наведена інформація дозволяє більш конкретно підійти до вибору об’єкту досліджень, до підбору місць закладки дослідних ділянок, які б репрезентативно характеризували даний об’єкт.

3. ПРОГРАМА, МЕТОДИКА ТА об’єкти ДОСЛІДЖЕНЬ

Враховуючи стан вивченості питання та поставлену мету досліджень, програма робіт включала:

- вивчити особливості радіоактивного забруднення лісів і виявити сучасний розподіл радіонуклідів у грунтах;

- встановити видові особливості накопичення радіонуклідів найбільш поширеними лікарськими рослинами в оптимальних умовах зростання та в межах їх екологічного ареалу;

- вивчити закономірності міграції радіонуклідів в різних типах лісорослинних умов і видоспецифічні особливості накопичення 137Cs лікарськими рослинами.

Дослідженнями були охоплені найбільш поширені лікарські рослини лісових екосистем Полісся України, які мають важливе експлуатаційне та лікарське значення. Вони проводилися на постійних і тимчасових пробних площах, які закладалися згідно існуючих нормативних документів. Всього закладено 30 постійних та 45 тимчасових пробних площ у лісових насадженнях Волинської, Житомирської та Рівненської областей. Відбір зразків грунту та лікарських рослин здійснювався за загальноприйнятою методикою (Інструкція, 1999). Загалом відібрано та проаналізовано 3500 зразків лікарської сировини та 3200 -грунту. Всі відібрані зразки висушувалися до повітряно сухого стану, подрібнювались і аналізувались на спектрометрі LP-4900В з напівпровідниковим детектором ДГДК-80ВЗ. Планування досліджень і обробка отриманих результатів здійснювалася з використанням методів математичної статистики. Результати досліджень оброблялися на персональних комп’ютерах з використанням пакетів прикладних програм EXCEL та STATISTIKA.

4. Особливості радіоактивного забруднення лісів і міграція радіонуклідів у лісових грунтах

Дослідження виявили значну мозаїчність радіоактивного забруднення територій на рівні областей, лісгоспів, лісових кварталів і таксаційних виділів. Варіабільність величини щільності радіоактивного забруднення грунту максимальна в Житомирській області та знижується з збільшенням відстані від джерела аварійних викидів. Повидільне обстеження лісових кварталів у Веледницькому лісництві Словечанського держлісгоспу, показало (квартал № 53, віднесений до зони 5,1-10 Кі/км2), що з 22 виділів два необхідно віднести до зони 5,1-7,0 Кі/км2, сім- до зони 7,1-10 Кі/км2, шість – до зони 10,1-15 Кі/км2 і сім – до зони 15,1-30 Кі/км2. Більш детальне обстеження даного кварталу за мережею 100х100 м з відбором 100 зразків грунту виявило коливання щільності його радіоактивного забруднення від 3,2 Кі/км2 до 30,5 Кі/км2 (рис.1). Дослідження показали, що при обстеженні лісового кварталу з метою визначення щільності його радіоактивного забруднення з точністю 10 % необхідно проаналізувати 20-30 зразків грунту, а з точністю 5 %- 40-50 зразків. Оскільки в регіоні здійснюється повидільне ведення лісового господарства, то це потребує більш детального обстеження лісів на частині площ. Повидільне обстеження лісів може бути проведене на територіях з рівнями щільності радіоактивного забруднення грунту понад 5 Кі/км2.

Мозаїчність радіоактивного забруднення лісових площ впливає на мінливість вмісту 137Cs у лікарських рослинах. Питома активність радіонукліду в ягодах чорниці, які є цінною лікарською сировиною, коливається в межах Житомирської області від 83 до 8177 Бк/кг, Рівненської – від 18 до 3010 Бк/кг, Волинської – від 54 до 726 Бк/кг. Спостерігається зменшення рівнів вмісту радіонуклідів у лікарських рослинах у зв’язку із збільшенням віддалі від Чорнобильської АЕС та у межах однієї області в залежності від щільності радіоактивного забруднення грунту. Подібні закономірності властиві й для інших видів лікарської рослинної сировини.

Характер і рівні радіоактивного забруднення лікарських рослин визначаються вмістом і розподілом радіонуклідів у грунті. Вивчення розподілу 137Cs у різних шарах грунту, в найбільш поширених у регіоні досліджень типах лісорослинних умов виявило певні закономірності. Максимальна величина питомої активності 137Cs у грунтах вологих борів і суборів відмічається у напіврозкладеному шарі лісової підстилки – 8846 та 25071 Бк/кг, а у вологих сугрудках – у розкладеному (55792 Бк/кг) (табл. 1).

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 1 | 3,3 | 5,4 | 7,1 | 6,5 | 7,0 | 6,6 | 10,0 | 8,4 | 9,0 | 14,7 | 2 | 10,5 | 7,8 | 9,4 | 15,5 | 6,5 | 7,0 | 10,2 | 8,8 | 15,1 | 13,9 | 3 | 7,5 | 9,4 | 10,0 | 14,6 | 10,0 | 8,4 | 87 | 9,8 | 14,3 | 15,0 | 4 | 15,1 | 13,6 | 12,1 | 8,8 | 9,4 | 10,5 | 12,0 | 14,0 | 16,1 | 17,4 | 5 | 16,3 | 8,4 | 8,7 | 10,2 | 10,0 | 12,4 | 12,5 | 15,0 | 15,3 | 16,7 | 6 | 27,4 | 10,0 | 9,4 | 9,7 | 10,0 | 10,0 | 13,0 | 15,7 | 15,2 | 15,8 | 7 | 28,8 | 11,2 | 7,8 | 10,0 | 11,2 | 22,4 | 27,5 | 15,0 | 16,0 | 15,4 | 8 | 30,4 | 25,3 | 8,2 | 9,6 | 10,0 | 30,0 | 30,5 | 19,4 | 15,0 | 16,2 | 9 | 7,0 | 10,4 | 9,9 | 8,6 | 5,5 | 25,7 | 30,2 | 10,0 | 13,4 | 15,0 | 10 | 7,9 | 12,4 | 10,0 | 11,0 | 7,0 | 8,2 | 22,4 | 10,8 | 20,4 | 16,7 |

Рис. 1 Щільність радіоактивного забруднення ґрунту (Кі/км2) кварталу №53 Веледницького лісництва Словечанського держлісгоспу за сіткою 100100 м.

Це пояснюється більш інтенсивною мінералізацією органічних решток у сугрудках за рахунок наявності в них більшої частки листяного опаду. Останнім також пояснюється збільшення частки питомої активності 137Cs у верхніх шарах гумусово-елювіального горизонту (0-2 см) у більш багатих умовах зростання: цей показник у вологих борах становив – 210, вологих суборах – 26832 і вологих сугрудках – 33117 Бк/кг. З глибиною у грунті відбувається поступове зниження питомої активності радіонукліду.

Відмічено, що вологість також впливає на перерозподіл 137Cs у грунті. Так, у свіжих і вологих суборах спостерігається концентрація радіонукліду у розкладеній частині лісової підстилки, але в останньому випадку його частка від загальної активності в грунті більша.

Таблиця 1

Щільність радіоактивного забруднення різних горизонтів грунту за трофотопами

Глибина горизонту, см | Вологий бір | Вологий субір | Волога судіброва

щільність радіоактив-ного забруднення, Бк/500см2 | % | щільність радіоактив-ного забруднення, Бк/500см2 | % | щільність радіоактив-ного забруднення, Бк/500см2 | %

Но –свіжий опад | 3 | 0,13 | 75 | 0,39 | 38 | 0,11

Но – напіврозкла-дена підстилка | 1212 | 47,38 | 702 | 3,71 | 212 | 0,62

Но – розкладена підстилка | 131 | 5,14 | 1747 | 9,23 | 781 | 2,28

0-2 | 328 | 12,83 | 5957 | 31,45 | 17883 | 52,29

2-4 | 207 | 8,11 | 4924 | 26,00 | 7573 | 22,14

4-6 | 156 | 6,09 | 1675 | 8,85 | 2466 | 7,21

6-8 | 113 | 4,42 | 1306 | 6,90 | 2009 | 5,87

8-10 | 61 | 2,39 | 899 | 4,75 | 842 | 2,46

10-12 | 69 | 2,68 | 609 | 3,22 | 325 | 0,95

12-14 | 67 | 2,60 | 291 | 1,54 | 386 | 1,13

14-16 | 48 | 1,86 | 148 | 0,78 | 299 | 0,87

16-18 | 37 | 1,46 | 135 | 0,71 | 315 | 0,92

18-20 | 38 | 1,50 | 127 | 0,67 | 246 | 0,72

20-22 | 32 | 1,26 | 117 | 0,62 | 227 | 0,66

22-24 | 23 | 0,90 | 85 | 0,45 | 180 | 0,53

24-26 | 16 | 0,62 | 51 | 0,27 | 261 | 0,76

26-28 | 8 | 0,31 | 50 | 0,26 | 104 | 0,30

28-30 | 8 | 0,31 | 39 | 0,21 | 54 | 0,16

2558 | 18938 | 100 | 34200 | 100

При співставленні даних, отриманих у свіжих і вологих суборах, привертають до себе увагу матеріали, які отримані для верхніх горизонтів мінеральної частини грунту. Так, у свіжих умовах частка щільності радіоактивного забруднення грунту у шарі 0-2 см складає 41,3%, а у шарі 2-4 см - вже 17,7%; в той же час як у вологих – така частка для відмічених шарів грунту складає 31,5 та 26,0%. Таким чином, спостерігається більш глибоке і більш інтенсивне переміщення 137Cs у верхніх горизонтах мінеральної частини грунту (тільки на глибині 0-2 і 2-4 см). В той же час, сумарні частки щільності радіоактивного забруднення грунту як в даних двох шарах грунту, так і розташованих дещо глибше досить близькі: для шару 0-4 см у свіжих умовах 59,0%, у вологих – 57,5%; для шару 0-6 – 66,1 та 66,4%; для шару 0-8 – 71,8 та 73,3%, відповідно. З подальшим заглибленням спостерігаються дещо вищі рівні щільності радіоактивного забруднення грунту у вологих умовах ніж у свіжих, а з глибини 14 см – зменшення. Ці закономірності перерозподілу радіонукліду пов’язані з ґрунтовими процесами.

В сирих суборах відбувається енергійніше переміщення 137Cs – максимальна величина його питомої активності відмічена на глибині 12-14 см. На постійній пробній площі, яка закладена у сирому суборі, відсутня лісова підстилка, але відбирався поточний опад. Крім того, тут присутній досить потужний очіс, який складається з відмерлих частин мохів. На глибині 12-14 см починається торф. Як видно з отриманих матеріалів, щільність радіоактивного забруднення опаду досить низька - 15 Бк/500см2. Такі значення даного показника спостерігаються в очосі, але відмічається його поступове збільшення у більш глибоких горизонтах: від – 113 Бк/500см2 до 451 Бк/500см2. В цілому, частка щільності радіоактивного забруднення грунту в очосі не перевищує 23%. Найбільша величина щільності радіоактивного забруднення грунту відмічена у верхніх горизонтах торфу – 1798 Бк/500см2 (12-14 см), 863 Бк/500см2 (14-16 см). Як і на попередніх пробних площах з глибиною відбувається зменшення радіоактивного забруднення торфу, але абсолютні та відносні показники даного забруднення у сирих умовах вищі. Це, вірогідно, пояснюється слабкою затримуючою здатністю очосу, внаслідок чого відбулося більш глибоке проникнення радіонукліду у перезволожених типах лісорослинних умов.

5. Акумуляція 137Cs лікарськими рослинами в різних типах лісорослинних умов

Заготівля дикорослої лікарської сировини в тій чи іншій мірі проводиться практично в усіх типах лісорослинних умов. Останні не тільки істотно впливають на видовий склад та продуктивність лікарських рослин, але й на інтенсивність акумуляції 137Cs ними.

Вивчення закономірностей акумуляції 137Cs дикорослими лікарськими рослинами в оптимальних лісорослинних умовах проведено на постійних пробних площах на прикладі конвалії звичайної у свіжих сугрудках (С2), звіробою звичайного – на зрубах у вологих суборах (В3); крушини ламкої – в умовах, перехідних від вологих до сирих суборів (В3-4). Отримані закономірності можна продемонструвати на прикладі трави конвалії звичайної. Результати свідчать про те, що на кожному стаціонарі конвалії як абсолютні показники, що характеризують радіаційну обстановку, так і відносні значення, які характеризують інтенсивність акумуляції 137Cs конвалією з ґрунту, знаходилися у певному діапазоні та відзначалися значною варіабельністю.

Загальною закономірністю для вказоного виду у свіжих сугрудках було те, що він на більшій частині пробних площ виступав як помірний акумулятор 137Cs із ґрунту з середньою величиною коефіцієнту переходу близько 10. Встановлено, що із збільшенням щільності забруднення ґрунту 137Cs та потужності експозиційної дози гамма-випромінювання питома активність 137Cs у лікарській сировині зростала, що дозволяє дати цьому кількісну оцінку.

На лісотипологічній основі розглянуто закономірності накопичення 137Cs лікарськими рослинами: у певних трофотопах лісів Українського Полісся виділялися гігротопи, а в межах кожного гігротопу аналізувалися фітоценотичні умови. Отримані закономірності продемонструємо на прикладі вологих суборів. Видовий склад лікарської сировини у даному едатопі є найбільш різноманітним з усіх суборів. У зімкнутих лісових насадженнях вологих суборів переважають типові лісові види, натомість на зрубах частіше розвиваються різноманітні рудеральні види. За результатами однофакторного дисперсійного аналізу нами побудовано ранговані ряди видів КП 137Cs у лікарської сировини як для зімкнутих насаджень вологих суборів (рис. 2), так і зрубів (рис. 3).

Рис. 2 Групи видів лікарської сировини за середніми значеннями коефіцієнту переходу 137Cs з грунту у зімкнутих насадженнях у вологих суборах

Умовні позначення:

1. Горобина звичайна, ягоди | 7. Чистотіл звичайний, трава

2. Мучниця, листя | 8. Чорниця, листя

3. Крушина ламка, кора | 9. Брусниця, листя

4. Дуб звичайний, кора | 10. Чага, плодове тіло

5. Береза повисла, бруньки | 11. Плаун булавовидний, спори

6. Сосна звичайна, бруньки | 12. Плаун колючий, спори

Рис. 3 Групи лікарської сировини за середніми значеннями КП 137Cs з ґрунту на зрубах у вологих суборах

Умовні знаки:

1. Сухоцвіт багновий, трава | 6. Фіалка триколірна, трава

2. Хамерій вузьколистий, трава | 7. Хвощ польовий, трава

3. Деревій звичайний, трава | 8. Золототисячник звичайний, трава

4. Кропива дводомна, трава | 9. Гірчак почечуйний, трава

5. Звіробій звичайний, трава | 10. Гірчак перцевий, трава

Діапазон середніх значень коефіцієнту переходу у лікарської сировини зімкнутих насаджень даного едатопу був надзвичайно широким – від 0,9±0,05 у ягід горобини звичайної до 148,0±9,67 -у спор плауна колючого. Таким чином, міжвидова різниця між наведеними крайніми видами за величиною КП склала 168,2 рази. I група – дискримінаторів 137Cs – складається з ягід горобини звичайної. II група характеризується слабким накопиченням 137Cs і включає єдиний вид лікарської сировини – листки мучниці. III група характеризується помірною акумуляцією 137Cs з ґрунту, діапазоном КП від 15,8 у кори крушини ламкої до 20,2 -у бруньок берези повислої. IV група характеризується величинами КП у діапазоні 47,5-55,0 і складається з бруньок сосни звичайної та трави чистотілу звичайного. V група включає два види родини брусничних – чорницю та брусницю, для яких властивим є сильне накопичення радіонукліду з грунту у даних фітоценотичних умовах (КП=77,1-78,6). VI дисперсійна група – акумуляторів 137Cs – характеризується амплітудою середніх значень КП від 114,7 у плодових тіл чаги до 148,0 -у спор плауна колючого. Встановлено, що усі виділені групи лікарської сировини за середніми значеннями КП суттєво відрізнялися на 95 % довірчому рівні (Fфакт.>F0,95).

За результатами однофакторного дисперсійного аналізу уся лікарська сировина зрубів у вологих суборах була розділена за величинами КП на 5 груп, та побудований рангований ряд видів сировини, який свідчить про наявність значних міжвидових відмінностей інтенсивності акумуляції 137Cs. Мінімальним середнім значенням КП характеризувалася трава сухоцвіта багнового – 2,3, цей вид лікарської сировини входить до складу I групи – слабкого накопичення 137Cs з ґрунту (10>КП>1). У II групі амплітуда середніх значень КП знаходиться у межах 5,15\\2-8,9. Дана дисперсійна група характеризується слабким накопиченням 137Cs. До складу III групи входить трава звіробою звичайного, якій властивим є КП=17,2±0,76 та помірне накопичення 137Cs з ґрунту. IV група має діапазон середніх значень КП від 28,3 у трави фіалки триколірної до 37,0 у трави золототисячника звичайного, тобто, як і попередня група, остання також характеризується помірною акумуляцією 137Cs з ґрунту (50>КП>10). V група складається з двох близьких видів роду гірчак – перцевого та почечуйного, яким властивим є сильне накопичення 137Cs із ґрунту (КП=94,8 - 95,5) в даних екологічних умовах. Виділені за середніми значеннями КП групи лікарської сировини відрізнялися між собою суттєво на 95 % довірчому рівні (Fфакт.>>F0,95).

Зроблений висновок про те, що загальними закономірностями для лісорослинних умов усіх проаналізованих едатопів були значні (1-2 порядки) міжвидові відмінності інтенсивності акумуляції 137Cs різними видами лікарської сировини, що свідчить про необхідність диференційованого підходу до заготівлі лікарської сировини у кожному конкретному випадку. Доведено, що у межах едатопу існує певна залежність акумуляції 137Cs у видів різних родин, а також те, що у окремих родів рослин мінімальним накопиченням 137Cs характеризувалися види з рисами ксероморфізму і види з глибокою кореневою системою, а максимальними – з рисами гігроморфізму та поверхневими кореневими системами.

6. ОБгрунтування використання лікарських рослин на забруднених радіонуклідами територіях

У розділі проаналізовано особливості накопичення 137Сs у різних видах лікарської сировини, яка отримується з того самого виду лікарських рослин: у чорниць – ягоди та листки, перстача білого – трава та кореневище, у конвалії звичайної – трава та суцвіття, у брусниці та багна болотного – пагони однорічні та старшого віку тощо. Виявлено, що питома активність 137Сs та значення коефіцієнту переходу у однорічних пагонах брусниці та багна болотного була суттєво вищою у порівнянні з пагонами старшого віку (Fфакт. > F0,95). У чорниці різниця середніх значень КП 137Сs у листя та сухі ягоди не була суттєвою на 95 % довірчому рівні (Fфакт. F0,95), тому вміст 137Сs у сухих ягодах можливо прогнозувати за аналогічним показником листя чорниці.

Оскільки залежність питомої активності 137Сs від щільності радіоактивного забруднення ґрунту у певних екологічних умовах є лінійною, правомірним є розрахунок гранично допустимої щільності забруднення ґрунту радіонуклідом для заготівлі нормативно чистої у радіаційному відношенні лікарської сировини за формулою:

limAm : КП = limAs,

де: limAm – допустимий вміст 137Сs у лікарській сировині (600 Бк/кг);

КП – коефіцієнт переходу 137Сs з грунту до лікарської сировини,

м2кг-110-3;

limAs – гранична щільність забруднення ґрунту 137Сs для заготівлі лікарської сировини.

Відповідні дані для заготівлі лікарської сировини наведені у табл. 2 на прикладі вологих суборів. Матеріали свідчать про те, що експлуатація ресурсів лікарської сировини у зімкнутих насадженнях вологих суборів у більшості видів можлива на території, де щільність радіоактивного забруднення ґрунту 137Сs є меншою за 37 кБк/м2 (1 Кі/км2): кора крушини ламкої, кора дуба звичайного, бруньки берези повислої, бруньки сосни звичайної, трава чистотілу звичайного, листя чорниці, листя брусниці. Заготівля лікарської сировини, яка характеризується дуже значною інтенсивністю накопичення 137Сs з ґрунту, в даних екологічних умовах повинна бути заборонена – плодових тіл чаги, спор плауна булавовидного та спор плауна колючого.

Експлуатація ресурсів лікарської сировини на зрубах у вологих суборах також має проводитись диференційовано. В цих умовах доцільно заборонити заготівлю трави гірчака почечуйного та гірчака перцевого; до 1 Кі/км2 можлива заготівля трави золототисячника звичайного, трави хвоща польового, трави фіалки триколірної, трави звіробою звичайного; до 2 Кі/км2 – трави кропиви дводомної та трави деревію звичайного; до 3 Кі/км2 – трави хамерію вузьколистого; до 7 Кі/км2 – трави сухоцвіту багнового.

Крім того, на основі розрахунків рівнянь залежності вмісту 137Cs у низки видів лікарської сировини та головними радіоекологічними параметрами (щільністю забруднення ґрунту радіонуклідом, потужністю експозиційної дози гамма-випромінювання тощо) проведене прогнозування радіоактивного забруднення цих видів лікарської сировини, та визначені відповідні граничні значення згаданих радіоекологічних параметрів для заготівлі нормативно чистої сировини.

Отримані результати продемонструємо на прикладі трави конвалії звичайної у свіжих сугрудках.

Таблиця 2

Притримки щодо щільності забруднення ґрунту 137Сs для заготівлі лікарської сировини у вологих суборах

Вид лікарської сировини |

КП,

м2кг-110-3 | Нормований вміст 137Сs у лікарській сировині (Бк/кг) при 37 кБк/м2 | Гранична щільність забруднення ґрунту 137Сs для заготівлі лікарської сировини

кБк/м2 | Кі/км2

В3 – зімкнуті- насадження

Горобина звичайна, ягоди | 0,9 | 33 | 682 | 18,4

Мучниця, листя | 4,8 | 178 | 125 | 3,4

Крушина ламка, кора | 15,8 | 583 | 38 | 1,0

Дуб звичайний, кора | 18,1 | 671 | 33 | 0,9

Береза повисла, бруньки | 20,2 | 748 | 30 | 0,8

Сосна звичайна, бруньки | 47,5 | 1757 | 13 | 0,3

Чистотіл звичайний, трава | 55,0 | 2036 | 11 | 0,3

Чорниця, листя | 77,1 | 2851 | 8 | 0,2

Брусниця, листя | 78,6 | 2906 | 8 | 0,2

Чага плодове тіло | 114,7 | 4243 | 5 | 0,1

Плаун булавовидний, спори | 146,8 | 5433 | 4 | 0,1

Плаун колючий, спори | 148,0 | 5476 | 4 | 0,1

В3 – зруби

Сухоцвіт багновий, трава | 2,3 | 85 | 261 | 7,05

Хамерій вузьколистий, трава | 5,2 | 191 | 117 | 3,15

Деревій звичайний, трава | 7,0 | 258 | 86 | 2,3

Кропива дводомна, трава | 8,9 | 330 | 67 | 1,8

Звіробій звичайний, трава | 17,2 | 637 | 35 | 0,9

Фіалка триколірна, трава | 28,3 | 1049 | 21 | 0,6

Хвощ польовий, трава | 33,2 | 1228 | 18 | 0,5

Золототисячник звичайний, трава | 37,0 | 1369 | 16 | 0,4

Гірчак почечуйний, трава | 94,8 | 3509 | 6 | 0,17

Гірчак перцевий, трава | 95,5 | 3534 | 6 | 0,17

На рисунку 4 представлений графік рівняння залежності питомої активності 137Cs у траві згаданого виду від потужності експозиційної дози гамма-випромінювання на висоті 1 м.

Рис. 4 Залежність питомої активності 137Cs у траві конвалії звичайної від потужності експозиційної дози гамма-випромінювання на висоті 1 м у свіжих суг рудках.

Дані рисунку демонструють, що із збільшенням величини потужності експозиційної дози гамма-випромінювання на висоті 1 м вміст 137Cs у траві конвалії збільшується. Згадане збільшення задовільно апроксимується лінійним рівнянням, тісним (r=0,67) та достовірним на 95 % довірчому рівні. Отримані рівняння та графіки для решти параметрів радіаційної обстановки у лісі дозволяють на практиці визначити прогнозну (розрахункову) питому активність згаданого радіонукліду по відомій величині будь-якого радіоекологічного параметра. За отриманими рівняннями та їх графіками також можливо встановити граничні значення складових радіаційної обстановки у свіжих сугрудках для заготівлі трави конвалії, вміст 137Cs в якій не перевищував би значень, передбачених ДР-97. Відповідні розрахунки показали, що заготівлю трави конвалії можливо проводити при щільності забруднення ґрунту 137Cs не вище 27,7 кБк/м2 (0,75 Кі/км2), потужності експозиційної дози гамма-випромінювання на висоті 1 м – 15 мкР/год, а на поверхні ґрунту – 18 мкР/год.

Особливо слід наголосити на високе співпадіння розрахункових притримок з результатами, отриманими за величиною коефіцієнту переходу.

ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

В дисертаційній роботі наведені результати вивчення особливостей забруднення лісів у західній частині Полісся України, характеру розподілу радіонуклідів в основних типах грунтів. На підставі проведених досліджень встановлені закономірності накопичення радіоактивних елементів найбільш поширеними лікарськими рослинами лісів Полісся України, виявлені головні фактори, які впливають на інтенсивність міграції 137Cs до них. Науково обґрунтовані рекомендації з використання лікарських рослин у лісах, забруднених радіонуклідами..

1. Спостерігається значна просторова мінливість рівнів радіоактивного забруднення грунту в розрізі областей, лісогосподарських підприємств, їх підрозділів, лісових кварталів і таксаційних виділів. Радіоактивне забруднення територій носить мозаїчний характер, при якому спостерігається зменшення подібних площ і рівнів забруднення з віддаленням від джерела аварійних викидів. У Житомирській області площа лісів з щільністю радіоактивного забруднення грунту понад 1 Кі/км2 складає 439,8 тис. га, у Рівненській – 377,9 тис. га і у Волинській – 42,2 тис. га.

2. Для отримання об’єктивної характеристики радіаційної ситуації у лісовому кварталі з точністю 5% необхідно відібрати та проаналізувати за існуючими методиками 40-50 зразків ґрунту, для досягнення точності 10% – 20 зразків ґрунту. Це необхідно враховувати при проведенні обстеження та реабілітації лісів забруднених радіонуклідами.

3. Рівні радіоактивного забруднення лікарської рослинної сировини зменшуються з віддаленням від джерела аварійних викидів, що пов’язано із зниженням щільності радіоактивного забруднення грунту. Максимальні величини питомої активності 137Cs у ягодах чорниці в Житомирській області сягають – 8177 Бк/кг, Рівненській – 3010 Бк/кг, Волинській – 726 Бк/кг.

4. Відбувається поступове переміщення радіоактивних елементів з лісової підстилки у верхні шари мінеральної частини грунту. При цьому міграція протікає більш інтенсивно у бідних лісорослинних умовах в порівнянні з багатими, та у вологіших по відношенню до сухих.

Найбільша величина питомої активності радіонуклідів відмічається в розкладеній частині лісової підстилки та верхньому шарі (0-4 см) грунту.

5. Видовий склад лікарських рослин в насадженнях та на зрубах в більшості типів лісорослинних умов (за виключенням крайніх за зволоженням) істотно відрізняється. У зімкнутих насадженнях він представлений типовими лісовими видами, а на зрубах – переважно бур’яновими та лучними видами.

6. Акумуляція 137Cs лікарською сировиною у кожному з типів лісорослинних умов є видоспецифічною, що призводить до 10-20-кратних відмінностей у величині питомої активності згаданого радіонукліду в останній, навіть в межах тих самих умов зростання.

7. Для усіх видів лікарської сировини в усіх едатопах характерним є значна мінливість радіоекологічних параметрів. Причому найбільшою величиною характеризується коефіцієнт переходу 137Cs з грунту до лікарської сировини. Це підтверджує необхідність аналізу значних статистичних виборок для коректної оцінки інтенсивності акумуляції лікарською сировиною 137Cs з грунту.

8. В кожному з типів лісорослинних умов, у проаналізованих фітоценотичних умовах інтенсивність акумуляції 137Cs у різних видів лікарської сировини істотно варіює. При цьому міжвидові відмінності середніх значень коефіцієнту переходу у останньої в межах кожного з едатопів звичайно перевищують 10 разів.

9. Різні види лікарської сировини, які можна отримувати з одного і того ж виду лікарських рослин, у більшості випадків характеризуються істотними відмінностями інтенсивності акумуляції 137Cs. Це свідчить про необхідність диференційованого підходу при заготівлі певних видів лікарської сировини.

10. Заготівлю лікарської сировини слід здійснювати з врахуванням середніх значень коефіцієнту переходу 137Cs у лікарські рослини в різних типах лісорослинних умов. Найбільш інтенсивно його міграція протікає в сирих та мокрих борах і суборах (А4, А5, В4, В5), де більшість видів лікарської сировини не може збиратися у Поліссі України. У свіжих та вологих борах і суборах (А2, А3, В2, В3) інтенсивність цього процесу сповільнюється, а в свіжих сугрудках (С2) та грудах (D2) знижується до мінімальних значень, що дозволяє в цих умовах збирати на значних площах усі види лікарської сировини.

11. За величиною коефіцієнту переходу можливо з прийнятною точністю розраховувати притримки щільності забруднення для заготівлі певних видів лікарської сировини, вміст 137Cs в якій не перевищував би допустимих рівнів, передбачених ДР-97.

12. Існують тісні, лінійні, достовірні зв’язки питомої активності 137Cs у лікарській сировині з головними радіоекологічними параметрами у конкретних едатопах, що дозволяє прогнозувати вміст згаданого радіонукліду в останній за величиною потужності експозиційної дози гамма-випромінювання на висоті 1 м або на грунті, а також виходячи з величини щільності радіоактивного забруднення грунту.

Список опублікованих праць за темою дисертації.

1. Гетьманчук А.І., Краснов В.П., Орлов О.О. Накопичення 137Cs у корі крушини ламкої у Поліссі України // Науковий вісник ДЛТУ. – Львів: ДЛТУ, 2003. – Вип. 13.3. – С. 127-131.

Дисертант самостійно провів дослідження, здійснив аналіз і написання статті.

2. Гетьманчук А.І., Краснов В.П., Орлов О.О. Порівняльна оцінка накопичення 137Cs та 90Sr лікарською сировиною у свіжих сугрудках Українського Полісся // Перший з’їзд радіаційних досліджень. – Київ, 2003. – 286 с.

Дисертант брав участь у зборі матеріалів і самостійно написав статтю.

3. Орлов А.А., Краснов В.П., Гетьманчук А.И. Основные закономерности аккумуляции 137Cs лекарственными растениями после ядерных аварий // Труды международной конференции: Семипалатинский испытательный полигон: радиационное наследие и проблемы нераспространения. – Курчатов, 2003. – С. 2-11.

Дисертант приймав участь у зборі матеріалів і написанні статті.

4. Гетьманчук А.І., Краснов В.П., Орлов О.О. Накопичення 137Cs лікарськими рослинами лісів Полісся України // Лісівництво і агролісомеліорація. – Харків, 2003. – Вип. 104. – С. 33-38.

Дисертант самостійно провів дослідження та написав статтю.

5. Краснов В.П., Орлов О.О., Гетьманчук А.І. Актуальні питання лісової радіоекології на Україні //