Оценка влияния древесно-кустарниковых насаждений на радиационный фон в городе Уфе

Исследователи утверждают [1, 2], что развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды. Радиоактивное загрязнение является основной его составляющей частью в современной биосфере. Источниками радиационного загрязнения окружающей среды является: космос, солнце, газ радон (образующийся в почве при распаде металлического радия), АЭС, ядерные отходы, оружие, стройматериалы, мусорные свалки, сжигаемое топливо, медицинские процедуры и оборудование (связанные с применением радиоактивности), необходимые в использовании в наше время, но при этом пагубно влияющие на окружающую среду и на живые организмы [2, 3]. Вопросы оптимизации городской среды во многом остаются открытыми. Растения городов играют огромную роль в создании благоприятной среды обитания для людей. Древесно-кустарниковая растительность является естественным барьером на пути миграции экотоксикантов [4]. Однако вопросы возможности использования древесно-кустарниковой растительности для снижения радиационного загрязнения окружающей среды исследованы фрагментарно, а в г. Уфе систематических работ ранее вообще не проводилось.

Цель работы : определить уровень радиационного фона г. Уфы и степень влияния защитных свойств древесно-кустарниковых насаждений при действии ионизирующего излучения.

Достижению вышеуказанной цели способствовало решение следующих задач:

• -    оценить жизненное состояние древесных растений в г. Уфе;

Аскаров Айбулат Дамирович, аспирант

• -    определить уровень радиационного фона окружающей среды в г. Уфе;

• -    установить уровень радиационного загрязнения в почвах г. Уфы и уровень гамма-фона возле потенциальных источников;

• -    определить степень влияния древеснокустарниковой растительности на снижение уровня радиационного загрязнения в г. Уфе.

Методика исследований. На территории г. Уфы в 7-ми административных районах определены 25 пробных площадей. На пробных площадях устанавливаются две точки, на которых выполняются замеры по радиационному загрязнению. Одна точка - без насаждений, вторая - с насаждениями, то есть первая, основная точка (ОТ) располагается на открытой местности - в общественных местах, улицах, в жилых районах, у входов в здания. Вторая - контрольная точка (КТ) закладывается в закрытом или полуоткрытом пространстве -в насаждениях: парки, сады, скверы, бульвары и небольшие зеленые участки.

Уровень радиационного фона определялся индикатором радиоактивности «Эколог». Измерения проводились на высоте 1 м от уровня почвы. Время замеров - в светлое время суток с 9:00-10:00 до 18:00-19:00 часов. Замеры проводились 6 раз в месяц: 4 - в будние дни и 2 - в выходные. В течение исследуемого месяца определялось среднее значение буднего и выходного дня для каждой пробной площади (за месяц, за сезон, за год). Кроме исследований радиационного фона на пробных площадях, также проводились измерения гамм-фона возле предприятий и заводов (потенциальные источники радиационного загрязнения) и в почвах (в КТ). Определение относительного жизненного состояния древостоев выполняется согласно методики В.А. Алексеева с соавторами (1990).

Результаты исследований и их анализ. Вблизи предполагаемых источников радиоактивного загрязнения – промышленных предприятий были проведены радиационные наблюдения, где измерялись мощности экспозиционной дозы (МЭД).

Рис. 1. Карта-схема г. Уфы с нанесением пробных площадей и предприятий

Анализ потенциальных источников (предприятия, заводы) загрязнения показал что, они не являются источниками радиационного загрязнения г. Уфы. Средний радиационный фон возле предприятий и заводов составил в целом 9,66 мкР/час (рис. 1). Наивысшие уровни гамма-фона установлены возле Уфимского научно-производственного предприятия «Молния», Северной свалки и несанкционированной свалки (возле пос. Зубово) – 11-11,42 мкР/час. На протяжении всего срока исследования (с 2012 по 2015 гг.), были установлены средние показатели радиационного фона г. Уфы за календарный месяц, за сезон и за год. В течение 2х лет радиоактивность окружающей среды г. Уфы не превышала допустимые нормы безопасности (20 мкР/час) [5]. В целом радиационная обстановка города благоприятна. В результате исследований показателей радиационного фона г. Уфы за календарный месяц, установлены достоверные различия между ОТ (без насаждений) и КТ (в насаждениях) в 171 случаях из 600 измерений, что в процентном соотношении составляет 28,5%.

Защитные свойства древесно-кустарниковых насаждений г. Уфы при действии ионизирующего излучения отмечаются на некоторых пробных площадях: ПП№1, ПП№2, ПП№3, ПП№4, ПП№8, ПП№11, ПП№13, ПП№14, ПП№15, ПП№18, ПП№23, ПП№25. Также на других исследуемых пробных площадях г. Уфы отмечен повышенный радиационный фон в насаждениях: ПП№1, ПП№5, ПП№6, ПП№7, ПП№9, ПП№10, ПП№11, ПП№12, ПП№16, ПП№17, ПП№19, ПП№20, ПП№21, ПП№22, ПП№23, ПП№24. Показатели радиационного фона на ПП№1, 11 и 23 изменяются неоднозначно – в одном случае насаждения являются преградой ионизирующему излучению, в весенний период на данных ПП, а в другом – показывают повышенный радиационный фон в отличие от открытой местности, в осенний и летний (ПП№1) период.

Таблица 1. Количество достоверных отличий между ОТ и КТ по радиационному загрязнению г. Уфы (за месяц)

Административные районы	Кол-во ПП, шт.	Кол-во достоверных различий, шт.	Повышенный гаммафон, шт.
			ОТ	КТ
Кировский	8	53	16	37
Ленинский	2	9	6	3
Советский	3	26	13	13
Октябрьский	3	18	9	9
Орджоникидзевский	3	19	2	17
Калининский	4	37	20	17
Демский	2	9	2	7
Всего	25	171	68	103

Нами также произведена характеристика средней сезонной динамики радиационной обстановки г. Уфы за календарный год (средние значения за 2012-2015 гг.). Показатели радиационного фона представлены в виде средних значений по всем пробным площадям, но отдельно по сезонам (рис.

• 2). В целом сезонная динамика радиационного фона г. Уфы характеризуется скачкообразными изменениями, но в пределах норм радиационной безопасности. Достоверных различий между показателями ОТ и КТ в будние и выходные дни не установлены. На рис. 2 показано, что уровень гаммафона как в ОТ, так и в КТ в весенние месяцы снижается относительно зимних, затем летом увеличивается почти на 1 мкР/час (при этом летние показатели гамма-фона показывают выше по сравнению с зимними показателями), и в осенний период гамма-фон незначительно снижается. Но за исключением ОТ в выходные дни, где показатели радиационного фона в зимне-весенний период располагаются на одном уровне, затем незначительно повышаются в летне-осенний период. Таким образом, времена года (сезонный ритм)

имеет значение для радиационной обстановки г. Уфы.

Относительно защитных свойств древеснокустарниковых насаждений в целом по сезонам установлено, что уровень гамма-фона в насаждениях ниже только весной (на 0,15-0,25 мкР/час) по сравнению с открытыми участками. В остальных сезонах уровень радиационного фона в насаждениях выше на 0,25-0,6 мкР/час, но в пределах среднего квадратичного отклонения. Здесь можно отметить, тенденцию к снижению негативного влияния гамма-фона в весенний период за счет древесно-кустарниковых насаждений. А в зимний и летне-осенний период просматривается тенденция увеличения радиационного фона в насаждениях (табл. 2; рис. 2).

Рис. 2. Сезонная динамика радиационной обстановки г. Уфы

Таблица 2. Количество достоверных отличий гамма-фона между ОТ и КТ по сезонам*

Административные районы	Кол-во ПП, шт.	Кол-во достоверных различий, шт.	Повышенный гаммафон, шт.
			ОТ	КТ
Кировский	8	14	4	10
Ленинский	2	3	2	1
Советский	3	13	5	8
Октябрьский	3	10	5	5
Орджоникидзевский	3	7	0	7
Калининский	4	13	8	5
Демский	2	2	0	2
Всего	25	62 (из 200)	24	38

Примечание: * достоверные отличия между ОТ и КТ в процентном соотношении составляет 31%.

Достоверные разницы установлены в конкретных пробных площадях и сезонах. Повышенный гамма-фон в ОТ: №1 – весна в будние дни, №18 – весна в будние дни, №25 – все сезоны в будние и выходные дни, кроме весеннего периода в выходные дни, №3 – зима, лето в будние дни, №№4, 8 – весна, лето в будние и выходные дни, осень в будние дни, №13 – зима, осень в будние дни, весна в выходные дни, №14 – лето в будние дни, зима, весна в выходные дни, №15 – лето в будние дни, осень в выходные дни.

Повышенный гамма-фон в КТ: №№1, 9 – лето в выходные дни, №19 – весна, лето в будние дни, весна в выходные дни, №20 – лето осень в будние дни, осень в выходные дни, №21 – зима, лето, осень в будние дни, лето в выходные дни, №6

– осень в будние дни, №5 – зима, весна, осень в будние дни, зима, лето в выходные дни, №7 – лето, осень в будние дни, зима в выходные дни, №16 – лето в будние и выходные дни, №17 – лето в будние дни, лето, осень в выходные дни, №10 – весна, лето, осень в будние дни, зима, лето в выходные дни, №12 – зима-осень в будние дни, лето в выходные дни, №23 – лето в будние дни, осень в выходные дни.

Далее определяем общий средний радиационный фон за год (за исследуемые 3 года) по данным пробным площадям.

Рис. 3. Общие годовые показатели радиационного фона г. Уфы

В результате исследований установили среднюю годовую радиоактивность в будние и в выходные дни на ОТ и КТ (рис. 3), где наблюдается незначительное повышение (в пределах погрешности) гамма-фона в насаждениях. Также определили общий средний радиационный фон города Уфы – 9,25 мкР/час, с квадратичным отклонением ±0,69 мкР/час. Анализируя достоверные различия между ОТ и КТ по показателям радиационного фона г. Уфы, за календарный год по каждой пробной площади, определили – 40% отличий.

На всех пробных площадях (ПП№3, 4, 8, 15, 25), где древесно-кустарниковая растительность является преградой ионизирующему излучению, произрастает подлесок, который может поспособствовать защите от радиации. А на остальных пробных площадях (ПП№5, 7, 10, 12, 16, 17, 19, 21), где в насаждениях выше радиационный фон, не обнаружен древесный полог, за исключением одной ПП№21. По результатам исследований радиационного загрязнения почв на территории г. Уфы установлено, что уровни гамма-фона не превышают допустимые нормы радиационной безопасности, но значительно превышают средний годовой уровень радиационного фона города (рис. 3). Это также наблюдается на всех пробных площадях в летний период, где среднее арифметическое значение радиационного фона почвы составило 12,72 мкР/час, а средний радиационный фон в летний период в насаждениях – 9,71 мкР/час.

На всех пробных площадях (ПП№3, 4, 8, 15, 25), где древесно-кустарниковая растительность является преградой ионизирующему излучению, произрастает подлесок, который может поспособствовать защите от радиации. А на остальных пробных площадях (ПП№5, 7, 10, 12, 16, 17, 19, 21), где в насаждениях выше радиационный фон, не обнаружен древесный полог, за исключением одной ПП№21. По результатам исследований радиационного загрязнения почв на территории г. Уфы установлено, что уровни гамма-фона не превышают допустимые нормы радиационной безопасности, но значительно превышают средний годовой уровень радиационного фона города (рис. 3). Это также наблюдается на всех пробных площадях в летний период, где среднее арифметическое значение радиационного фона почвы составило 12,72 мкР/час, а средний радиационный фон в летний период в насаждениях – 9,71 мкР/час.

Рис. 4. Достоверные различия между ОТ и КТ по радиационному фону г. Уфы за календарный год

Также установлены показатели радиационного фона твердой поверхности на ОТ (ас-фальт/брусчатка), где гамма-фон особо не отличается: 9,44 мкР/час – твердая поверхность ОТ, 9,28 мкР/час – окружающая среда ОТ. Оценка относительного жизненного состояния древесных насаждений на территории г. Уфы в среднем составляет 78,1% по количеству стволов деревьев и 79,1% по объему стволов деревьев, то есть категория деревьев относятся к «ослабленным». В основном это сопровождается снижением облиственности за счет увеличения процента поражения кроны и листьев.

Рис. 5. Картосхема территории г. Уфы по параметрам радиационного загрязнения

Выводы: радиационная обстановка г. Уфы в общем соответствует требованиям радиационной безопасности. Уровень гамма-фона возле потенциальных источников радиационного загрязнения не установило высоких значений (9,66 мкР/час), таким образом, заводы и предприятия не являются источниками радиационного загрязнения. Показатели радиационного фона почв значительно выше параметров КТ (среди насаждений), то есть содержание радионуклидов в почве оказывают влияние на уровень гамма-фона окружающей среды.

В целом древесно-кустарниковые насаждения г. Уфы не во всех случаях обеспечивают снижение радиационного фона. Установлены несколько пробных площадей (5 шт.), на которых древесно-кустарниковая растительность является барьером ионизирующему излучению. Существуют пробные площади, где уровень радиационного фона среди насаждений выше по сравнению открытых безлесных участках. Достоверные различия отмечаются на 8 пробных площадях из общего 25 – это происходит за счет радиоактивности почвы. В г. Уфе относительное жизненное состояние насаждений характеризуется как «ослабленное», как по количеству стволов (78,1%), так и по объему стволов деревьев (79,1%).