Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Актуальність теми. Радіологічна ситуація, що склалася після аварії на ЧАЕС, радикально змінила умови проживання та особливості формування доз опромінення сільського населення Полісся України. Ступінь забруднення багатьох харчових продуктів перевищує допустимі рівні навіть через 20 років після аварії, особливо це стосується продуктів лісового походження.

Значна частина населення проживає в сільській місцевості, де щільність забруднення ґрунту за ¹³⁷Сs перевищує 15 Кі/км² (555 кБк/м²). Дози внутрішнього опромінення у сільського населення формуються головним чином за рахунок харчових продуктів, що вирощуються на присадибних ділянках і заготовляються в навколишніх лісах (гриби, ягоди, м'ясо диких тварин) та водоймищах (риба).

Для оцінки доз внутрішнього опромінення населення необхідно застосовувати інтегрований підхід, який базується на використанні в прогностичних моделях комплексу параметрів, зокрема: щільність забруднення ґрунту, тип ґрунту, надходження радіонуклідів у рослини та особливості харчування населення. Важливим також є різниця в поведінці ¹³⁷Cs та ⁹⁰Sr в навколишньому середовищі. Вищеназвані параметри мають суттєве значення у радіоактивному забрудненні харчових продуктів та дозах опромінення, що отримує населення. Слід зазначити, що за більш ніж двадцятирічний період дослідженнями вітчизняних і зарубіжних вчених, таких як Прістер Б.С., Лощилов М.О., Асташева Н.П., Перепелятников Г.П., Перепелятникова Л.В., Гудков І.М., Алексахін Р.М., Богданов Г.О., Славов В.П., Савченко Ю.І., Борщенко В.В., Hansen H.S., Johanson K.J., накопичено значну кількість даних щодо особливостей переходу ¹³⁷Cs та ⁹⁰Sr в трофічному ланцюгу ґрунт - рослина - продукція тваринництва - людина. Дані дослідження стосуються окремих ланок міграції радіонуклідів і комплексно не охоплюють одночасно весь трофічний ланцюг.

Внесок харчових продуктів, отриманих в умовах природних екосистем, у формування дози опромінення сільського населення до цього часу досліджений недостатньо.

Виходячи з вищезазначеного, аналіз шляхів надходження радіонуклідів в організм людини, оцінка природних екосистем у забрудненні радіонуклідами, харчових продуктів для людей, організму тварин та формування дозових навантажень людини є надзвичайно актуальною проблемою і важливим елементом безпечного проживання населення в радіаційно забруднених регіонах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дослідження виконувалися у порядку виконання госпдоговірної теми: «Вивчити радіоактивне забруднення компонентів лісових екосистем у лісах Полісся України». Номер державної реєстрації 0112U001877.

Мета та завдання досліджень. Комплексна оцінка значення природних екосистем у забрудненні радіонуклідами організму тварин і формування дозових навантажень на організм людини та обґрунтування шляхів використання критичних ландшафтів сільським населенням Народицького району на основі експериментальних даних.

Для реалізації мети досліджень були поставлені завдання:

- вивчити особливості міграції ¹³⁷Cs та ⁹⁰Sr в трофічному ланцюзі ґрунт - пасовищна трава природних угідь - молоко корів індивідуальних селянських господарств Полісся України;

- визначити коефіцієнти переходу ¹³⁷Cs в рослини лісових екосистем та їстівні гриби;

- визначити коефіцієнти переходу та агреговані коефіцієнти переходу ⁹⁰Sr в різні складові частини природних екосистем: пасовищну траву, молоко корів, м`ясо косулі, різні види лісових рослин і їстівні гриби;

- визначити швидкість вертикальної міграції ¹³⁷Cs в ґрунтовому профілі заплави залежно від розташування екологічної підсистеми.

- визначити сезонну та річну динаміку накопичення ¹³⁷Cs в м'язах косулі після аварії на ЧАЕС;

- вивчити особливості забруднення різних видів прісноводної риби ¹³⁷Cs в місцевих водоймищах Народицького району;

- вивчити особливості формування доз внутрішнього і зовнішнього опромінення сільського населення, що проживає в Народицькому районі, з врахуванням джерел надходження радіонуклідів.

Об'єкт досліджень - закономірності міграційних процесів ¹³⁷Cs в трофічних ланцюгах ґрунт - рослина - тварина - продукція - організм людини. Особливості формування доз опромінення людини в умовах природних агроландшафтів Народицького району.

Предмет досліджень - параметри та показники, що характеризують міграцію ¹³⁷Cs в умовах критичних агроландшафтів Народицького району, критерії оцінки формування доз опромінення населення Народицького району за рахунок внутрішнього та зовнішнього опромінення.

Методи досліджень - методи дослідження природних компонентів - ґрунтового та рослинного покриву; методи відбору та сучасні фізичні (радіометричні, дозиметричні), радіоекологічні та радіохімічні методи вимірювання проб на активність радіонуклідів у ґрунті, рослинах, продукції тваринництва; соціологічні методи визначення споживання критичних харчових продуктів сільським населенням Народицького району.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше експериментально комплексно визначено роль харчових продуктів, які складають раціон людини за рахунок природних екосистем, та оцінено їх внесок в сумарну дозу опромінення сільського населення Народицького району.

Встановлено, що на структуру формування дози внутрішнього опромінення людини впливає споживання харчових продуктів лісових екосистем (гриби, ягоди, м`ясо дичини) та рослинницької і тваринницької продукції індивідуальних селянських господарств.

Доведено, що середньорічні сумарні дози опромінення критичних груп населення Народицького району лише за рахунок ¹³⁷Cs значно перевищують норми рекомендовані ДР-2006 та МКРЗ.

Отримано дані сезонного розподілу внутрішнього, зовнішнього опромінення людини та сумарної дози опромінення протягом літнього, осіннього, зимового та весняного періодів року.

В умовах лісових екосистем Народицького району визначена сезонна та річна динаміка накопичення ¹³⁷Cs в м'язах косулі, оскільки споживання м'яса косулі зумовлює вагомий внесок в надходження ¹³⁷Cs до організму людини. Встановлені агреговані коефіцієнти переходу ¹³⁷Cs в трофічному ланцюгу ґрунт - м'язи косулі протягом 16 років спостережень.

Практичне значення отриманих результатів. Результати досліджень мають важливе науково-практичне та соціальне значення. Отримані дані є основою для прийняття рішень щодо проблем проживання населення на Поліссі України та використання критичних ландшафтів в процесі життєдіяльності, істотно розширюють базу даних про концентрацію радіонуклідів у об'єктах навколишнього середовища і харчових продуктах, забезпечують інформацію щодо формування доз опромінення критичної групи населення залежно від умов проживання, землекористування, дають можливість виявити найбільш критичні компоненти раціону населення і їх зв'язок із дозовим навантаженням людей, можуть бути широко екстрапольовані і застосовані до інших, менш забруднених радіонуклідами територій.

Соціальний ефект досліджень обумовлюється покращенням радіаційних наслідків для здоров'я людей, що проживають на Поліссі України, за умови обмеження споживання критичних харчових продуктів.

Апробація результатів дисертації. Матеріали магістерської роботи доповідалися та обговорювалися на наступни основних вітчизняних та міжнародних конференціях.

1. Радіоекологічне забруднення території України

1.1 Радіоактивне забруднення території України

радіоактивний забруднення геологічний земельний

Двадцять шостого квітня 1986 року сталася аварія на четвертому енергоблоці Чорнобильської АЕС. Негативні наслідки цієї техногенної катастрофи пов'язані із викидом значної кількості радіоактивності у довкілляb і є найтяжчими за всю історію використання атомної енергії у мирних цілях. Загальна радіоактивність речовин, що потрапили за межі реактора у довкілля, становить понад 300 МКі [18].

Аварія призвела до радіоактивного забруднення більш як 145 тисяч км² території України, Республіки Білорусь та Російської Федерації, щільність забруднення радіонуклідами ¹³⁷Cs якої перевищує 37 кБк/м² (перевищення цього рівня, за законодавством зазначених країн, відносить території до категорії забруднених). Внаслідок Чорнобильської катастрофи постраждало близько 5 мільйонів людей, на забруднених територіях розташовано майже 5 тисяч населених пунктів Республіки Білорусь, України та Російської Федерації. З них на Україні - 2293 сіл, селищ та міст, у яких чисельність населення на початку дев'яностих років минулого сторіччя перевищувала 2,6 млн. осіб [9].

Радіоактивне забруднення територій, яке сталося внаслідок Чорнобильської катастрофи, призвело до появи в навколишньому середовищі додаткових довгоіснуючих джерел іонізуючого опромінення людей, а особливості та масштаби аварії на Чорнобильській АЕС зумовили необхідність розв`язання надзвичайно складних проблем, пов`язаних із радіаційною безпекою населення. Увага радіологів сьогодні прикута до зони відчуження, яку в цілому можна назвати концентрованим джерелом радіаційної небезпеки, та до території зон радіоактивного забруднення, де продовжують жити і працювати люди.

Верховна Рада України у 1991 році затвердила Національну Концепцію проживання населення на територіях України з підвищеними рівнями радіоактивного забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи (Постанова Верховної Ради України від 27 лютого 1991 р. №791-ХІІ), згідно з якою величина дози додаткового опромінення, пов`язаного з Чорнобильською катастрофою, не повинна перевищувати 1,0 мЗв (0,1 бер) за рік і 70 мЗв (7 бер) за 70 років життя понад дозу, яку одержувало населення у доаварійний період в конкретних природних умовах. На основі цієї Концепції, в основному, було побудовано «Чорнобильське законодавство» стосовно протирадіаційного захисту населення [23].

Протягом 1991-1995 років відповідно до вимог чинного законодавства було визначено територію зон радіоактивного забруднення. До цих зон було віднесено 2293 населених пункти дванадцяти областей, які зазнали найбільшого забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи. Сьогодні на забруднених територіях проживає майже 2,3 млн. осіб, у тому числі у зоні посиленого радіоекологічного контролю понад 1,6 млн. осіб.

В Україні після катастрофи на ЧАЕС здійснюють радіоекологічний моніторинг основних складових довкілля на різних територіальних рівнях за характерними лише для нашої держави показниками. Так, в зоні за-бруднення (крім об'єкта «Укриття» та 30-кілометрової зони відчуження) здійснюється радіоекологічний моніторинг у різних напрямах: моніторинг ландшафтно-геологічного середовища з метою отримання базової інформації для оцінювання та прогнозування загальної радіоекологічної ситуації на забруднених радіонуклідами територіях і її впливу на екологічну ситуацію в Україні; моніторинг поверхневих і підземних водних систем; моніторинг природоохоронних заходів та споруд; моніторинг локальних довгочасних джерел реального і потенційного забруднення (об'єкт «Укриття», ставок-охолоджувач, пункти захоронення радіоактивних відходів, пункти тимчасової локалізації радіоактивних відходів); моніторинг біоценозів і заходів щодо використання природних угідь; медичний і санітарно-гігієнічний моніторинги.

1.2 Радіоактивне забруднення основних видів сільськогосподарської продукції

На сьогодні, значний ступінь забрудненості сільськогосподарської продукції пов'язується із штучними та природними радіонуклідами, які потрапили в навколишнє середовище внаслідок аварії на ЧАЕС та при спалюванні вугілля на теплових електростанціях. Це, в свою чергу, приводить до значного ризику проживання населення на радіоактивно забруднених територіях і споживання ним продукції виробленої на місці проживання. Зокрема, колективна доза опромінення, обумовлена роботою теплових електростанцій, перевищує відповідне значення від АЕС, що працюють у штатному режимі [32].

Теоретичні та практичні аспекти визначення ефективності використання земельних ресурсів стали предметом дослідження багатьох відомих вітчизняних та зарубіжних науковців: з зарубіжних можна відмітити - Гусакова В.Г., Лещиловського П.В., Мінакова А.І.; з вітчизняних - Андрійчука В.Г., Добряка Д.С., Меселя-Веселяка В.Я., Саблука П.Т., Третяка А.М., Мацибору В.І., та інших. Особливості господарювання на ґрунтах забруднених ¹³⁷Сs та ⁹⁰Sr висвітлюються у працях Малиновського А.С., Павловської Л.Д., Славова В.П. Однією із головних задач сучасного ведення сільського господарства є отримання якісної, в екологічному розумінні, продукції. Така задача вирішується на фоні значного антропогенного тиску на навколишнє середовище. Так, у навколишнє середовище з різних причин потрапила велика кількість забруднювачів, в тому числі радіонуклідів, які розрізняються за часом життя, фізико-хімічними властивостями та біологічною доступністю і значимістю.

Радіоактивне забруднення території, обумовлене аварією на Чорнобильській АЕС, суттєво неоднорідне внаслідок як обставин вибуху на ЧАЕС, так і характеру осідання радіонуклідів із атмосфери на поверхню ґрунту. Тому забрудненість продукції, зокрема, рослинницької мзмінюватися у відповідності із флуктуаціями у величині забрудненості та властивостей ґрунту, або, безпосередньо, у величині коефіцієнта накопичення [6; 23].

Існування неоднорідностей у радіоактивному забруднені ґрунту та його властивостях призводить до існування невизначеностей в оцінці ступеня забрудненості продукції сільськогосподарського виробництва тваринного та рослинного походження, а відтак і ризику проживання людини на забрудненій території. Такі невизначеності носять принциповий характер і не можуть бути усунуті шляхом удосконалення системи моніторингу забрудненої території. Існування таких невизначеностей потребує розвитку нових підходів до опису радіоекологічного стану забруднених радіонуклідами територій та оцінки ступеня забрудненості сільськогосподарської продукції та ризику проживання населення на забрудненій території.

У післяаварійний період, внаслідок розпаду ¹³⁷Сs та ⁹⁰Sr, їх вміст у ґрунті знизився на 45-50% [23]. На період перших радіологічних обстежень найбільші площі ураження регіону ¹³⁷Сs відзначались щільністю від 1 до 5 Кі/км² та по семи найбільш забруднених районах Житомирської області становили 57% до загальної обстеженої площі. Забруднення ⁹⁰Sr із щільністю від 0,02 до 0,15 Кі/ км² було зафіксовано на площі 345 тис. га сільськогосподарських угідь, або 73,3% від загальної площі угідь регіону.

Останній тур обстеження фіксує зниження забруднення обстеженої території ¹³⁷Сs із щільністю 1-5 Кі/км² до 40%, та ⁹⁰Sr з рівнями 0,02-0,15Кі/км² до 71%.

Згідно досліджень Інституту сільського господарства Полісся, значні об'єми радіонуклідів і наразі зосереджені у орному шарі. Зокрема у профілі 0-20 см дерново-підзолистого супіщаного ґрунту вміст радіоцезію становить 67-79% (за таких же умов для торфоболотного ґрунту цей показник є на рівні 81%), у профілі 20-30 см - 11-17% (для торфоболотного ґрунту 11% відповідно) [6; 23].

Зважаючи на забруднення радіонуклідами, рівень господарського використання земельних ресурсів у розрізі районів низький та коливається протягом останніх п'яти років у межах від 0,7% (Олевський район - 2010 та 2011 рр.), до 8,9% (Ємільчинський район у 2011 р), та має тенденцію до поступового зниження від 5,6% у 2010 та 2011 роках до 3,7% у 2013 році. На території досліджуваного регіону станом на 01.01.2013 здійснюють діяльність та звітують про результати 268 сільськогосподарських підприємств різних організаційно-правових форм господарювання, що обробляють, 58,6 тис. га угідь, з яких під ріллею 48,8 тис. га (табл. 1.1).

Таблиця 1.1. Кількість сільськогосподарських підприємств у радіоактивно забруднених районах Житомирської області станом на 01.01.2013 р [8; 43]

Найбільшу частку з вищевказаних складають сільськогосподарські товариства з обмеженою відповідальністю, фермерські господарства та приватні підприємці - 88, 77 та 65 відповідно.

При загальній площі досліджуваного регіону 1303 тис. га, площа сільсько-господарських угідь розподілена між господарствами населення та сільськогосподарськими підприємствами у пропорції 1:5 (282 тис. га та 58 тис. га відповідно), багаторічні насадження займають 4 тис. га, однак їх розподіл 10:1 відносно господарств населення та сільськогосподарських підприємств свідчить про майже про повне їх виключення з господарської діяльності останніх [6].

Протягом останніх п'яти років сільськогосподарськими підприємствами зайнято під багаторічними насадженнями лише 34 гектари (за виключенням Олевського району, де площі зайняті під садівництво займають в середньому від 260 до 330 га на рік) (табл. 1.2).

Таблиця 1.2. Структура сільськогосподарських угідь у радіоактивно забруднених районах станом на 01.01.2013 р., тис. га

У середньому, по районам Житомирської області найбільшими землекористувачами (понад 3 тис. га в обробітку), зайнято 10,5 тис. га сільськогосподарських угідь на район.

За останні роки спостерігається позитивна тенденція вилучення площ із господарського використання, так по області за період 2011-2013 роки сіль госппідприємствами вилучено з обробітку 19,9 тис. га. На фоні зменшення кількості сільськогосподарських угідь та збільшення розораності у розрізі господарств можна відмітити динаміку зменшення показників ефективності використання земельних ресурсів у грошовій формі. Тож суб'єкти господарювання нарощуючи об'єми виробництва все ще отримують збитки, при чому зростаюча частка збиткових господарств свідчить про зниження ефективності діяльності сільськогосподарських підприємств по регіону загалом.

Сучасний стан використання сільськогосподарських земель у регіоні радіаційного забруднення потребує еколого-економічного обґрунтування у вигляді впорядкування угідь, розробки та дотримання сівозмін, відтворення та підтримання родючості ґрунтів на оптимальному рівні тощо.

Всі ці заходи є дієвими і для зменшення надходження радіонуклідів у готову продукцію. Тож такі реорганізації безумовно будуть мати дуалістичні наслідки: покращення якісних показників землі, як засобу виробництва, та ефективності її використання, з однієї сторони буде сприяти зменшенню надходження радіонуклідів у продукцію аграрного сектору з іншої, що скоріше за все є єдиним правильним напрямком на шляху до сталого розвитку регіону.

1.3 Сучасна радіоекологічна ситуація у лісах Житомирської області

Лісові масиви Житомирської області попали у зону впливу аварійних викидів Чорнобильської АЕС і, в тій чи іншій мірі, зазнали радіоактивного забруднення. Це призвело до необхідності перегляду деяких положень з ведення лісового господарства, оскільки головними критеріями будь-якої діяльності на територіях забруднених радіонуклідами є недопущення переопромінення працівників лісового господарства та випуск продукції, вміст радіоактивних елементів у якій не перевищував би допустимі рівні. Сучасна радіаційна ситуація у лісах Житомирщини у певній мірі відрізняється від тієї, яка складалася безпосередньо після аварії. Це пояснюється декількома факторами: розпадом короткоживучих радіоактивних елементів, міграцією радіонуклідів по трофічним шляхам і, тому, знаходженням на сучасному етапі у різних компонентах лісових фітоценозів, закріпленням у грунті, радіоактивним розпадом. Тому, для прийняття тих чи інших рішень з ведення лісового господарства необхідний аналіз сучасного радіоекологічного стану.

Відомо, що лісові масиви Полісся України виконали свої природні екологічні функції і у деякій мірі захистили населені пункти та сільськогосподарські угіддя від ще більшого радіоактивного забруднення. Завдяки цьому в них накопичилась значна кількість радіоактивних елементів. Дослідники ще у 1986 р. відмічали підвищені рівні радіоактивності біля дерев, що зростали серед поля та на узліссях лісу. Для прийняття рішень, щодо ведення конкретних напрямків лісового господарства, у післяаварійний період проводилось обстеження лісів на радіоактивне забруднення. Дане обстеження відбулось у декілька етапів і останнє - у 1991-1992 рр. Було виявлено, що найбільші рівні радіоактивного забруднення грунту спостерігаються у лісах державних лісогосподарських підприємств, що розташовані у північній частині області - Народицькому, Овруцькому, Словечанському, Лугинському, Коростенському лісгоспах. Так, у двох перших з названих, площі лісів, які мали щільність радіоактивного забруднення грунту понад 1 Кі/км², складали 115206 га, що становило 99,2% їх території. Загалом на Житомирщині виявилось 31834 га лісів де була заборонена будь-яка лісогосподарська діяльність, крім захисту лісів від шкідників, хвороб і пожеж; 98568 га-де регламентувалось використання продукції з деревини; 439879 га-де заборонялась заготівля недеревної продукції лісу (грибів, ягідних і лікарських рослин).

Аналіз матеріалів з радіоактивного забруднення лісів Житомирської області дозволив відмітити його найвищі рівні у північно-західній частині, яка безпосередньо межує з Київською областю (табл. 1.3) де розташоване джерело аварійних викидів. При пересуванні на захід та південь величини щільності радіоактивного забруднення грунту поступово знижуються. Найбільш суттєве зниження відбувається у південному напрямку. Так, у Баранівському і Ємільчинському лісгоспах щільність радіоактивного забруднення грунту у лісових насадженнях не перевищує 5 Кі/км², а у Бердичівському, Житомирському та Коростишівському - 1 Кі/км².

Найбільш екологічно небезпечна ситуація спостерігається у Народницькому лісгоспі. Площа лісів у ньому, на яких заборонена лісогосподарська діяльність, складає 14894 га. У лісових насадженнях, які зростають на даних площах, 20 років не проводяться доглядові рубання, що, в свою чергу, призвело до зниження їх продуктивності та погіршення санітарного стану. Особливо це стосується монокультур сосни звичайної, які створювались у 50-70 рр. минулого століття на площах сільськогосподарського використання. В теперішній час існує необхідність у розробці рекомендацій щодо ведення лісового господарства у даних насадженнях і повторному обстеженні територій на яких вони зростають. Практично на всій площі лісів даного лісогосподарського підприємства, неможливо проводити заготівлю недеревної продукції лісу (грибів, ягідних і лікарських рослин, сіна), а також відстріл диких копитних тварин. Лише 825 га лісових насаджень лісгоспу мають щільність радіоактивного забруднення грунту до 1 Кі/км², де лісове господарство рекомендується вести без обмежень.

Значні рівні радіоактивного забруднення лісів спостерігаються в Овруцькому, Словечанському та Лугинському лісгоспах. В них є площі лісових насаджень де заборонено проведення лісогосподарських заходів, а також на яких регламентується використання деревини і забороняється використання недеревної продукції лісу. Враховуючи значну мозаїчність радіоактивного забруднення, в даних лісогосподарських підприємствах існують значні проблеми з проведення різноманітних заходів і радіаційного контролю продукції.

Таблиця 1.3. Розподіл площ лісів Житомирського обласного управління лісового господарства за зонами радіоактивного забруднення (Кі/км²)

Вивчення результатів аналізів вмісту ¹³⁷Cs у у деревині (з корою і без кори) за останні 5 років демонструє, що основна кількість зразків (70,35 і 93.38%) не перевищує 200 Бк/кг. Лише 3-4% із перевірених зразків мають величину питомої активності радіонукліду, яка перевищує 700 Бк/кг і використання даної деревини може бути обмежене або заборонене. Поява зразків деревини з завищеним вмістом радіонуклідів пояснюється мозаїчністю радіоактивного забруднення лісів і поверхневим забрудненням кори ще під час аерального надходження радіоактивних елементів у лісові екосистеми після аварії на ЧАЕС [6; 23].

Значно гірша екологічна ситуація складається з використанням не деревної продукції лісу. Виявилось, що всі види лісових ягід, які мають промислове значення, а також широко використовуються місцевим населенням (чорниця, буяхи, журавлина, брусниця), є накопичувачами радіонуклідів. Так, у зразках свіжих ягід чорниці (найбільш розповсюдженої ягідної рослини лісів Житомирщини) у 41% випадків вміст радіонукліду перевищував допустимий рівень вмісту ¹³⁷Cs, який становить 500 Бк/кг. Значно гірша ситуація складається з сухими ягодами чорниці, які використовуються для лікування деяких захворювань - лише 15% досліджених зразків не перевищували допустимий рівень вмісту ¹³⁷Cs, який становить 2500 Бк/кг. Це вказує на необхідність ведення постійного радіологічного контролю заготівлі та використання дикорослих ягідних рослин [54].

Досить складна радіологічна ситуація складається з використанням їстівних грибів. Навіть при невеликих рівнях щільності радіоактивного забруднення грунту (біля 1 Кі/км²) вміст ¹³⁷Cs в їх плодових тілах перевищує допустимі рівні (500 Бк/кг). Лише у 38% зразків свіжих грибів вміст радіонукліду не перевищував встановлений норматив, але був близьким до нього. Однак слід зазначити, що аналіз видового складу перевірених грибів вказує на невелику представленість серед них видів, які інтенсивно накопичують ¹³⁷Cs - польських грибів, маслюків, моховиків, різних видів груздів. Із загальної кількості перевірених зразків сухих грибів тільки у 12% вміст радіоцезію не перевищував допустимий рівень [6].

Загалом зниження вмісту ¹³⁷Сs у компонентах лісових екосистем добре описується експоненційною залежністю і напряму залежить від фізичного розпаду радіонукліду.

Вивченю особливостей формування додаткових доз внутрішнього опромінення населення зони Українського Полісся у віддалений період після аварії на Чорнобильській АЕС дослідники приділяють значну увагу. Аналіз розподілу дози внутрішнього опромінення мешканців Полісся (рис. 1.9) надав можливість виявити вагомі відмінності значення цього показника залежно від сезону - значення дози зростали восени у порівнянні з весняним періодом.

Незважаючи на порівняно невисоку частку харчових продуктів лісового походження у раціоні мешканців північної частини Українського Полісся, їх внесок у дозу внутрішнього опромінення становить від 48% навесні до 70% восени.

Таким чином, підсумовуючи все вищесказане, можна стверджувати, що у віддалений період після аварії на Чорнобильській АЕС у зв'язку із вищими коефіцієнтами переходу радіонуклідів із ґрунту в продукцію лісу, у порівнянні з сільськогосподарською продукцією, а також із тривалим утриманням радіонуклідів лісовими екосистемами, мешканці сільських населених пунктів, розташованих неподалік від лісів, належать до групи ризику. Це підтверджується частішим фіксуванням у них високих доз опромінення. У північних районах Українського Полісся спостерігається значне споживання лісової продукції (грибів, ягід, дичини), що призводить до більшого накопичення радіонуклідів в організмі людини. На жаль, внесок цих продуктів у потік радіонуклідів до організму людини важко піддається контролю.

З огляду радіаційної ситуації у лісах Житомирської області недеревна продукція лісу містить значну кількість радіонуклідів, що потребує розробки рекомендацій щодо її використання та впровадження радіаційного контролю на стадіях приймання продукції та її переробки.

2. Природно-кліматичні умови регіону досліджень та біологічні особливості досліджуваних об'єктів

2.1 Характеристика регіону дослідження

Дослідження за темою магістерської роботи проводились впродовж 2013-2014 рр. на території Житомирської області.

Житомирська область як адміністративно-територіальна одиниця, утворена 22 вересня 1937 року. Обласний центр - місто Житомир. Розташована в північно-західній частині Придніпровської височини, в центральній частині Поліської низовини на лесових підвищених рівнинах в північно-західній частині України і межує: на півночі - з Гомельською областю Республіки Білорусь, на заході - з Хмельницькою і Рівненською, на сході - з Київською, на півдні - з Вінницькою областями України. Площа області становить 29,9 тис. км², або 5% всієї території України [44].

Географічний центр області знаходиться в селі Кам'яний Брід Володарсько-Волинського району. До складу області входить 23 райони, 5 міст обласного підпорядкування, 6 - районного, 43 селища міського типу, 1619 сіл. Протяжність поміж крайніми точками області з заходу на схід становить близько 170, а з півночі на південь - 230 км [116].

Ґрунтові і агрокліматичні умови області сприятливі для розвитку сільського і лісового господарств.

Область характеризується своєрідною гідрографією. По її території протікає 246 річок загальною довжиною майже 6 тис. км та близько 2,5 тисячі струмків. Гідрографічна досить розгалужена і належить до басейнів рік Прип'яті та Дніпра. На річках створено 40 водосховищ. Для річок області характерне мішане живлення з переважанням талих весняних вод і частково за рахунок літньо-осінніх дощів, і незначною мірою - за рахунок підземних вод.

Область виділяється своєю лісистістю і наявністю перезволожених та заболочених земель. Територія Житомирської області лежить у межах Західно-Української геоботанічної підпровінції. Ліси займають майже третину території. В Поліській зоні переважають деревний, лучний та болотний тип рослинності. Деревна рослинність представлена, в основному, сосною, березою, вільхою, дубом та осикою. Понад 10% території зони займають луки, що характеризуються багатим видовим складом (лисохвіст, калюжниця, щавель, осока, хвощ). Болотна рослинність також різноманітна, сформована переважно під трав'янистою рослинністю та гіпновими мохами. Сучаний антропогенний вплив (осушення, вирубування лісів) призвів до різкого зменшення лісових та болотних масивів, трансформації їх в агроценози. Внаслідок чого активізувались елювіальні, глейові та ерозійні процеси [130].

Житомирська область характеризується інтенсивними міграційними процесами, що значною мірою вплинули на пропорції між сільським і міським населенням. Середня густота населення Житомирської області - 48,3 чол. на 1 кв. км. Найгустіше заселені південні райони області [45].

2.2 Геоморфологічна характеристика Житомирської області

Територія Житомирської області розташована в межах північно-західної частини Українського кристалічного щита. В межах цієї території виділяється дві еколого-кліматичні зони: Полісся і Лісостеп, які відрізняються між собою геологічною будовою і геоморфологічними особливостями, що в сукупності визначає характер ведення господарської діяльності.

Полісся займає північну і центральну частини Житомирської області і являє собою акумулятивну рівнину, монотонність якої місцями порушується виступами кристалічних порід, висотою 8-10 м, іноді до 20 м, а також моренними пагорбами висотою 1-4 м, а на окремих ділянках до 5-7 м. В північній частині області спостерігається підвищення під назвою Словечансько-Овруцький кряж. Ширина кряжу у східній частині не перевищує 5 км, збільшуючись у західному напрямку до 20 км; висота його відносно прилеглої місцевості досягає 80 м. Абсолютні відмітки Полісся коливаються в межах 126,8-251,2 м, причому загальне пониження спостерігається в північному та північно-східному напрямках. Абсолютні відмітки висот кряжу досягають 290-320 м. В північній частині Полісся досить добре розвинені болотні масиви, зумовлені незначними коливаннями висот та наявністю мікровпадин. Низька випаровувальна здатність ґрунтів призводить до формування в Поліській зоні промивного типу водного режиму з можливим заболоченням понижених ділянок рельєфу. Це зумовлює переміщення розчинних органічних і мінеральних сполук та колоїдів, які утворюються в процесі мінералізації органічних решток, з верхніх шарів у нижні.

Лісостепова зона займає південно-західну і частково південну частину Житомирської області. Поверхня цього району вкрита лесовими породами і розчленована ярами. Найвищі абсолютні відмітки поверхні зафіксовані в південній частині району, де вони становлять 270-311 м; у південному напрямку відмітки поверхні зменшуються до 230-237 м [44].

В межах Житомирської області найбільш поширені як ґрунтоутворюючі породи є морени, водно-льодовикові відклади та леси. Значно меншу частину займають такі материнські породи як алювій, делювій, елювій, глини. Гірські породи, що мають льодовикове походження, за своїми властивостями несприятливі для формування високоякісних ґрунтів; лесоові материнські породи, поширені в Лісостеповій зоні, та незначними «лесовими островами» у Поліській зоні є сприятливим фактором формування ґрунтів, для яких характерна висока родючість [27].

2.3 Геологічна будова території Житомирської області

В геологічній будові Житомирської області беруть участь породи докембрійської, юрської, крейдової, палеогенової, неогенової і четвертинних систем.

Докембрійські кристалічні породи широко представлені на території Житомирської області і залягають неглибоко, безпосередньо під четвертинними відкладами, і характеризуються частими виходами на денну поверхню. Докембрійські породи представлені кварцитами, гнейсами, лабрадоритами, гранітами, які здебільшого утворені внаслідок ефузії. На вододілах рік Тетерів, Гуйва, Гнилоп'ять залягають мігматити.

Значну територію області займає велике геологічне тіло «Коростенський плутон», що складається з молодих порід середнього протерозою (рогові обманки, біотити, кварци і т. ін.).

Овруцьке підвищення характеризується породами верхнього протерозою, представленого діабазами, порфіритами. Докембрійські породи, на яких сформована територія Житомирської області, піддані процесам вивітрювання та вкриті значним шаром осадових порід (переважно каолінами), товща яких досягає 10 м [69, 67].

Відклади юрської системи представлені глиною з прошарками піску і піщаника, вторинними каолінами з вклинюванням лінз піску та піщаника.

Крейдові відклади на території Житомирської області представлені осадами сеноманського, туринського і сенонського ярусів у вигляді зеленувато-сірих і темно-сірих пісків, уламнками кремнію з прошарками піщаника. Глибина залягання коливається в межах 3,8-48 м.

Палеогенова система представлена заляганням бучакських, київських харківських шарів у вигляді пісків зеленувато-сірих, кварцево-глауконітових з конкреціями фосфоритів, мергелів, глини.

Неогенова система представлена відкладами верхньої частини полтавської свити (піски світлі), горизонтом строкатих глин (глини, що піддалися сильному розмиванню) і породами сарматського яруса (піщано-глинисті відклади).

Четвертинні відклади розміщені практично на всій території області. Потужність їх на різних елементах рельєфу змінюється: на моренах - 1-10 м, водно-льодовикових відкладах - 2-1 м, лесах - 10-12 м [45].

За геоструктурним принципом і особливостями гідрогеологічних умов у межах Житомирської області виділяються два гідрогеологічних райони:

І - північно-західна частина Українського кристалічного щита;

ІІ - північно-східний схил Українського кристалічного щита (північно-західна межа Дніпровсько-Донецької впадини).

Північно-західна частина Українського кристалічного щита характеризується неглибоким заляганням кристалічних порід докембрійського періоду і приурочених до них тріщинних вод. Незначна потужність покривних осадових порід у поєднанні з кліматичними чинниками сприяє інтенсифікації іфільтрації атмосферних опадів у тріщини кристалічних порід. Найсприятливіші умови для цього процесу спостерігаються в північній частині вказаного гідрогеологічного району, де в покриві кристалічних порід залягають переважно водопроникні піщані відклади [68].

Північно-східний схил Українського кристалічного щита характеризується значним зануренням кристалічних порід докембрія під товщу осадових утворень палеозоя, мезозоя, кайнозоя. Водоносні горизонти приурочені до відкладів четвертинного, неогенового, палеогенового і верхньокрейдового віку [68].

2.4 Характеристика земельних ресурсів області

Значні площі розораності сільськогосподарських угідь, відсутність застосування науково-обгрунтованих сівозмін, домінування у структурі посівних площ монокультур, дефіцит органічних та мінеральних добрив та інші негативні характеристики земельних ресурсів Житомирської області призвели до нераціонального ведення сільськогосподарського виробництва і, як наслідок, деградації ґрунтів. Тому важливою умовою відтворення родючості ґрунту та збереження його як сільськогосподарського ресурсу є врахування агроекологічного потенціалу території регіонального землекористування [22].

Різні умови рельєфу, характер зволоження та ґрунтоутворюючі породи зумовлюють структуру ґрунтового покриву області, яка характеризується значною неоднорідністю, строкатістю, домінуванням дерново-підзолистих ґрунтів, що сформувалися на воднольодникових відкладах, великою кількістю перезволожених (глейових) ґрунтів, а також значною заболоченістю. Зокрема в ґрунтовому покриві поліської частини області дерново-підзолисті ґрунти займають 67% усієї площі сільськогосподарських угідь. За рівнем родючості слід, насамперед, виділити дерново-слабо- і середньо підзолисті супіщані і суглинкові відміни, хоча площа їх невелика - близько 14%. Найнижча природна родючість у піщаних і глинисто-піщаних відмінах. Усі дерново-підзолисті ґрунти характеризуються низкою негативних властивостей: кислою реакцією ґрунтового розчину, незадовільним водним і повітряним режимом, дуже низькими запасами гумусу та рухомих форм поживних речовин. Характерною особливістю Полісся є те, що одні природні комплекси з невеликою площею часто замінюються іншими, що ускладнює господарське використання угідь. Розподіл угідь за типами ґрунтів показує, що структури ґрунтового покриву на рівні типу практично однакові у всіх районах зони Полісся, за винятком Словечансько-Овруцького кряжу (Овруцький район) та окремих масивів у Черняхівському та Радомишльському районах зі світло-сірими ґрунтами на лесовидних суглинках, підстелених водно-льодниковими відкладами. Крім того, вищеназвані райони характеризуються наявністю схилів, що розчленовуються багаточисленними ярами, які підлягають водній ерозії. Світло-сірі легкосуглинкові ґрунти в поліській частині області найбільш родючі, але їх відносно мало - близько 5% усіх угідь. На південь їхня площа помітно збільшується. Порівняно родючими, як для цієї зони, є дернові ґрунти. Але їхній недолік - перезволоження, з них найпоширеніші дернові глейові супіщані і суглинкові. Основною причиною оглеєння таких ґрунтів є те, що вони утворилися на понижених елементах рельєфу серед вододілів, а також на річкових відкладах в умовах неглибокого залягання ґрунтових вод [67, 96, 130].

Лучні ґрунти на півночі відсутні у центральній частині зони, за винятком Малинського району, площа їх незначна, і тільки в перехідних районах, де в заплавах річок мають місце повеневі процеси, лучні ґрунти займають понад 17 тис. га. Через оглеєність вони характеризуються несприятливим водно-повітряним режимом. Взагалі природною ознакою Полісся є перезволожені землі. Невеликими масивами залягають болотні ґрунти, які дуже часто утворюють комплекси з дерновими та дерново-підзолистими перезволоженими ґрунтами. Частка болотних оторфованих ґрунтів у складі ґрунтового покриву сільськогосподарських угідь невелика - близько 7%, але вони зумовлюють строкатість та дрібноконтурність ландшафтів [27].

Надмірне зволоження характерне для всіх генетичних груп. Так, у групі дерновопідзолистих ґрунтів 64% займають глейові та глеюваті відміни, які без регулювання водного режиму непридатні для багатьох районованих культур. Суттєву площу таких ґрунтів використовують в орному масиві. Дернові та лучні глейові і болотні типи, в основному, зайняті сіножатями [127].

У лісостеповій частині області в умовах помірного зволоження під впливом широколистяних лісів на багатих кальцієм лесах і лесовидних породах сформувалися набагато родючіші, ніж на Поліссі, ґрунти. У північній частині цього регіону (по лінії Любар - Бердичів - Попільня) досить поширені опідзолені ґрунти: сірі, темно-сірі і чорноземи опідзолені. Південніше залягають чорноземи малогумусні глибокі та неглибокі. Гранулометричний склад опідзолених ґрунтів легкосуглинковий, чорноземів - середньосуглинковий. Крайня південна частина зони зайнята чорноземами малогумусними глибокими і неглибокими з піщано-середньосуглинковим гранулометричними складом та незначними площами чорноземів карбонатних [49].

У Ружинському, Любарському і Попільнянському районах спостерігається значне поширення середньо- і сильноеродованих типових чорноземів, що розчленовуються ярами і балками. Найбільшу загрозу стабільності ґрунтового покриву ріллі поліської зони завдає висока питома вага в її складі перезволожених, заболочених та кислих земель. Великої шкодочинності завдає радіоактивне забруднення земель. Значні площі займають ерозійні та дефляційні процеси [82]. У лісостеповій зоні на стан орних земель впливають ерозійні процеси. В цілому по області на екологічний стан ріллі найбільше впливають перезволоження, забруднення радіонуклідами та ерозія. Переважна частина території агроландшафту області потребує впровадження заходів щодо підвищення її екологічної стабільності [38].

2.5 Метеорологічні умови проведення дослідження

Одним із найважливіших факторів, що визначають характер міграції рухомих форм ксенобіотиків у системі «ґрунт-підземні» води, є метеорологічні особливості регіону. Вони прямо або опосередковано впливають на швидкість та напрямок міграції рухомих форм речовин, динаміку процесів синтезу та розкладання речовин, стабільність потоків речовин та енергії в екосистемах, трансформацію ґрунтово-біотичного комплексу, впливаючи, таким чином, на структуру та функції екосистем.

Житомирська область належить до вологої, помірно теплої кліматичноі зони. Клімат області помірно континентальний з вологим літом і м'якою зимою. Пересічна температура січня мінус 5,7°С, липня плюс 18,9°С. Абсолютний мінімум мінус 35, мінус 40°С, абсолютний максимум плюс 35, плюс 40°С. Сонячна радіація, атмосферна циркуляція, форми рельєфу, лісистість та заболоченість впливають на формування місцевих мікрокліматичних відмінностей. Зими чергуються теплі й холодні, з різницею у середній температурі 5-7°С. Літо, як правило, тепле й вологе: в середньому 40-45% річної суми опадів припадає саме на літні місяці [44].

Середня температура повітря, за даними багаторічних спостережень, найхолоднішого місяця - січня - мінус 5,8 ^oС, найтеплішого - липня - плюс 17,1^o C, а середньорічна температура повітря становить плюс 6,9 ^oС. Останні весняні заморозки на території області спостерігаються у ІІІ декаді травня, а перші осінні - у ІІ декаді вересня.

Середня глибина промерзання ґрунту взимку становить 44 см, максимальна - 101 см. Висота снігового покриву 20-30 см. Період з температурою понад плюс 10° С становить 158 днів. Сума активних температур 2390-2520° С [44].

Флуктуації вмісту ксенобіотиків у підземних водах можуть виникати внаслідок зміни параметрів метеорологічних факторів [2, 164].

Найхолодніший місяць січень, коли днів з від'ємною температурою найбільше, а середня температура становить 1,7 - мінус 10 ^оС.

За роки спостережень середньомісячні значення температури повітря істотно відхилялися від середніх багаторічних даних (СV 9,1-133,7%). Причому, максимальний розмах варіації припадав на зимовий період (СV 104,2-133,7%), мінімальний - на весняно-літній період, з квітня по вересень коефіцієнт варіації становив 6,9-12,2%, що свідчить про однорідність розподілу температур та відповідність даним багаторічних спостережень.

Навесні перехід добових температур повітря через 0 ^оС спостерігається на початку першої - у середині другої декади березня. З квітня збільшується приплив сонячного тепла і відбувається інтенсивне прогрівання звільненої від снігу поверхні ґрунту. Одночасно відбувається інтенсифікація міграційних процесів у системі «ґрунт-підземні води», внаслідок перерозподілу ґрунтової вологи. ростання температури повітря відбувалося вслід за річним ходом припливу сонячної радіації. Тому найвищі температури спостерігаються не в червні, а в липні (18,9 - 20,1 ^оС).

За роки досліджень спостерігалося найбільше зростання середньомісячних температур повітря в січні, березні, травні 2007 та в липні, серпні, листопаді 2010 років. Найбільшим ступенем відхилення в сторону зростання характеризується січень 2007 та червень 2008 років, в сторону зниження - січень, жовтень та грудень 2010 років. У січні 2007 та червні 2008 років фактична температура повітря зросла на 7,4-7 ^оС, у липні та серпні 2010 року - на 4-4,2 ^оС в порівнянні з даними багаторічних спостережень, у січні та жовтні 2008 року - знизилась на 3,5-2 ^оС.

Таким чином, температура повітря на території області дуже помітно варіює по місяцях при відносно близьких їх показниках за роками.

Спостерігається різниця розподілу опадів на території Житомирської області. Їх кількість поступово зменшується у напрямку з північного заходу на

південний схід. В зв'язку з чим розрізняють два агрокліматичні райони області: північно-західний та південно-східний [82].

На півночі опадів випадає 600 мм на рік, на півдні - 570 мм (6470 т води на 1 га), найбільше їх випадає влітку. Можна спостерігати опади 157 днів на рік, з них рідкі (дощ) - 97 днів, тверді (сніг) - 41 день, решта - мішані. Середньомісячна вологість повітря становить 78%. 3 несприятливих кліматичних явищ спостерігаються бездощові періоди до 60 днів, можливі посухи і суховії, сильні дощі, 1-2 дні (рідше 4-6 днів) з градом.

Кількість опадів за роки дослідження значно варіювала (СV 38,1-114,8%). Відхилення кількості опадів від середньої багаторічної норми демонструє максимальне зростання у липні 2007, квітні 2008, жовтні 2009 та травні 2010 років, коли впродовж зазначених місяців випало опадів на 134,9-57,9 мм більше від багаторічної норми. Відхилення кількості опадів в сторону зниження спостерігалися у червні 2007, 2008 та серпні 2009, 2010 років.

Найбільша кількість опадів випала в липні 2007 року - 224,7 мл, що в 2,5 рази більше від багаторічної норми. Мінімальна кількість опадів випала в квітні та вересні 2009 року - 8,4 та 8,8 мл, що відповідно в 5,4 та 5,9 разів менше у порівнянні з багаторічними даними.

Річний хід опадів характеризується чітко виявленим максимумом у липні (47,5-299,9 мм) і мінімумом у січні (21-74,5 мм). Збільшення місячних сум опадів починається з березня та квітня. Особливе збільшення спостерігається у травні, червні та вересні.

Особливі умови вологозабезпечення демонструють показники відхилення кількості опадів від середньої багаторічної норми. Так, впродовж 2007-2010 рр. найменша кількість опадів випала в квітні, серпні та вересні 2009 року, лише 18,5%, 18,6% та 16,9% середньої багаторічної норми відповідно. Найбільша кількість опадів, за вказаний період, спостерігалася в жовтні 2009 р. - на 151,2% більше від середньої багаторічної норми.

Перехід від одного сезону до іншого, як правило відбувається поступово. Кількість опадів весною, за винятком 2008 р., в 1,5-2 рази менша ніж улітку і приблизно вдвічі більша ніж в будь-який зимовий період.

Впродовж 2007-2010 рр. спостерігалась максимальна середня температура повітря у 2007 та 2008 роках - 9 ^оС, найменша - у 2003 році - 7,5^оС. У 2004 році середньорічна температура повітря зросла на 0,2 ^оС, порівняно з 2003 роком, впродовж 2007 року - збільшилась на 1,3 ^оС, порівняно з попереднім роком.

За аналогічний період спостерігалась максимальна сумарна кількість опадів у 2007 році - 720,4 мм, найменша - 555,6 мм - в 2003 р. (табл. 2.2). У 2004 році сумарна кількість опадів збільшилась на 58 мм, порівняно з 2003 роком, впродовж 2007 року сумарна кількість опадів збільшилась на 69,4 мм, порівняно з аналогічним показником 2006 року.

Згідно з комплексним лісогосподарським районуванням лісів України, територія Житомирського Полісся відноситься до центральнополіського лісогосподарського округу, який характеризується переважанням соснових і сосново-дубових лісів та необхідністю широкого впровадження захисно-водоохоронно-рекраційної системи ведення лісового господарства [4, 11].