Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Научно-технические и экологические аспекты проведения подземных ядерных взрывов 10
1.1. Общая характеристика мирных ядерных взрывов, осуществленных на территории РФ 10
1.2. Радиоактивное загрязнение природной среды в местах проведения подземных ядерных взрывов 14
1.3. Методы контроля, применяемые для оценки качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов 20
1.4. Палинологические методы в аспекте экологических исследований 23
ГЛАВА 2. Физико-географическая характеристика территорий исследования и современная радиационная обстановка в местах проведения подземных ядерных взрывов 33
2.1. Физико-географические условия острова Валаам (контрольный объект) 35
2.2. Объекты «Глобус-2», «Агат» и «Рубин-1» на территории Архангельской области 39
2.3. Объект «Пирит» на территории Ненецкого автономного округа 47
2.4. Объекты «Днепр-1» и «Днепр-2» на территории Мурманской области 52
2.5. Объект «Глобус-1» на территории Ивановской области. 60
ГЛАВА 3. Материалы и методика исследования 67
3.1. Методика отбора фактологического материала для проведения палинологических исследований 67
3.2. Методика технической обработки образцов для палинологических исследований 73
3.3. Диагностика и подсчет субрецентных пыльцевых зерен и спор, оформление результатов комплексного палинологического исследования 74
ГЛАВА 4. Комплексная характеристика изученных палиноспектров: традиционный спорово пыльцевой анализ и палиноиндикация качества окружающей среды 80
4.1. Результаты палинологических исследований озерно болотных отложений о. Валаам, дополненные результатами
геохимических исследований 80
4.2. Результаты палинологических исследований болотных отложений, вскрытых на территории объектов «Глобус-2». 87
4.3. Результаты палинологических исследований болотных отложений, вскрытых на территории объекта «Агат». 95
4.4. Результаты палинологических исследований аллювиальных отложений, вскрытых на территории Кумжинского газоконденсатного месторождения (объект «Пирит»). 104
4.5. Результаты палинологических исследований болотных отложений, вскрытых на территории объектов «Днепр-1» и «Днепр-2». 115
4.6. Результаты палинологических исследований аллювиальных отложений, вскрытых на территории объекта «Глобус-1». 125
ГЛАВА 5. Палиноиндикация качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов на европейской территории России 142
Заключение 164
список литературы
- Методы контроля, применяемые для оценки качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов
- Объект «Пирит» на территории Ненецкого автономного округа
- Диагностика и подсчет субрецентных пыльцевых зерен и спор, оформление результатов комплексного палинологического исследования
- Результаты палинологических исследований болотных отложений, вскрытых на территории объекта «Агат».
Введение к работе
Актуальность работы.
В конце прошлого столетия многие палинологи (Бессонова, 1992; Дзюба и др., 1993-1999, Кобзарь, Харитонова, 1996; Мейер-Меликян, Кифишина,1993 и др.) обратили внимание на то, что процессы формирования и развития пыльцы весьма чувствительны к воздействию абиотических факторов, под влиянием которых растения продуцируют большое количество не только стерильных, но и тератоморфных (патологически развитых) пыльцевых зерен. Кроме того, гаметопатогенный риск в условиях экологической дестабилизации выявлен специалистами не только для растений, но и для животных. (Дзюба и др, 2001; Дзюба, 2006). Разница лишь в том, что за счет более короткого жизненного цикла растения значительно раньше, чем животные реагируют на изменения в окружающей среде. В целом, адекватность реакции мужской генеративной сферы животных и растений на внешние стрессовые изменения условий их существования неоднократно доказана в работах специалистов, занимающихся цитогенетическими и морфологическими исследованиями, в том числе в зонах повышенной радиационной опасности (Бубряк, 1991; Позолотина и др, 1991; Смирнов и др., 1996,; Гераськин и др, 2005; Дзюба и др, 2001; Сиренко, 2001, Дзюба, 2006 и др.) Тем не менее, вопрос о последствиях радиационного воздействия на генеративную сферу живых организмов требует дальнейшего изучения, в связи с недостаточным количеством данных о специфике проявления патологий мужских генеративных клеток в условиях измененных и новых экологических факторов. В связи с этим, нам показалось актуальным применить метод палиноиндикации качества окружающей среды для мест проведения подземных ядерных взрывов. При этом было решено взять в качестве объекта исследования не нативную, а субрецентную пыльцу, выделенную из отложений интересующих нас территорий. Результаты такой работы могут стать основой не только для выявления наличия/отсутствия экологической дестабилизации в пределах территорий исследования, но и расширить представления о специфике тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных в зонах скрытого радиационного воздействия с момента проведения взрывов до наших дней.
Объект исследования – субрецентные пыльцевые зёрна, выделенные из отложений с территорий проведения подземных ядерных взрывов.
Предмет исследования - морфологические особенности пыльцевых зерен, характер и специфика их патологических изменений в условиях радиотехногенной нагрузки.
Целью настоящей работы является оценка качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов с помощью изучения морфологических особенностей субрецентных пыльцевых зерен, продуцированных на этих территориях.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ изученности физико-географических условий и современного радиационного состояния природной среды в местах проведения подземных ядерных взрывов;
изучение качественного и количественного состава субрецентных спектров, выделенных из поверхностных отложений с мест проведения подземных ядерных взрывов;
выявление наличия и типов проявления тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных на территориях исследования в период с момента осуществления взрывов до настоящего времени.
- уточнение методики интерпретации спорово-пыльцевых спектров современных
отложений на основе результатов исследования нативной пыльцы,
продуцированной на территориях объектов ядерной энергетики и других
источников распространения ионизирующих излучений.
- выявление последствий антропогенного воздействия (в том числе
радиотехногенного) на природную среду исследуемых территорий на основании
интерпретации палинологического материала.
Защищаемые положения:
- составы изученных палиноспектров имеют определенные особенности,
обусловленные, в первую очередь, спецификой природных условий мест проведения
подземных ядерных взрывов, а также последствиями антропогенного прессинга,
зафиксированного в характерных флуктуациях кривых содержания не только
пыльцы и спор отдельных таксонов растений, но и тератоморфных пыльцевых
зерен.
характер и специфика проявления тератоморфоза пыльцевых зерен высших растений, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов, обусловлены степенью интенсивности проявления радиотехногенного загрязнения компонентов окружающей среды, что позволяет провести геоэкологическую типизацию объектов исследования.
пыльцевые зерна высших растений, продуцированные в местах проведения подземных ядерных взрывов, преимущественно имеют характерные отклонения в морфологическом строении аналогичные таковым у пыльцевых зерен, выявленных на территориях с выраженным радиотехногенным загрязнением.
Теоретической и методологической основой диссертации являются
результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области географии, палинологии, геоэкологии и радиобиологии: Исаченко А. Г., Сукачева В. Н., Гродзинского Д. М., Израэля Ю. А., Сладкова А. Н., Эрдтмана Г. (Otto Gunnar Elias Erdtman), Поста Л. (Post L.), Нейштадта М. И., Покровской И. М., Гричука М. П., Дзюба О. Ф., Тарасевич В. Ф., Мейер-Меликян Н. Р., Позолотиной В. Н., Тимофеева-Ресовского Н.В., Светлосанова В.А., Алексахина Р. М., Глазовской М. А. и др.
Материалы и методы. В основу диссертации положены результаты спорово-пыльцевых и палиноиндикационных исследований отложений различного генезиса, вскрытых на территориях проведения подземных ядерных взрывов. За период проведения полевых и камеральных работ в 2007-2011 гг. автором детально отобраны и технически обработаны в лабораториях ФГУП «ВНИГРИ» и РГПУ им. А. И. Герцена 129 образцов из почвенных колонок и донных отложений, вскрытых на территориях исследования. При помощи световой микроскопии автором выявлено таксономическое разнообразие полученных спорово-пыльцевых спектров для территории каждого объекта. Подробно изучены морфологические особенности
строения оболочек более 85 000 пыльцевых зерен, представленных в
палиноспектрах исследованных образцов. С учетом таксономического разнообразия
палинологического материала автором выделены десятки морфотипов
патологически развитых пыльцевых зерен высших растений и проанализирована специфика выявленного тератоморфоза пыльцевых зёрен, продуцированных в местах проведения подземных ядерных взрывов. С целью проведения объективного сравнительного анализа использованы результаты авторских радиометрических исследований, а также результаты гамма-спектральных исследований почво-грунтов, полученных и опубликованных специалистами лаборатории радиационной безопасности ВНИПИпромтехнологии, Института экологических проблем Севера УрО РАН и сотрудниками ФГУН НИИРГ.
Научная новизна работы:
- Получены новые данные, устанавливающие причинно-следственную связь
между интенсивностью радиотехногенного загрязнения и особенностями
морфологического строения пыльцевых зёрен высших растений, произрастающих в
местах проведения подземных ядерных взрывов;
- Получены новые палинологические данные, позволяющие проследить характер
и последствия антропогенного воздействия на природную среду исследованных
территорий.
- Изучена специфика тератоморфоза пыльцевых зерен, продуцированных на
территориях с разной интенсивностью радиотехногенной нагрузки.
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в новом методологическом подходе к изучению интенсивности и последствий скрытого радиотехногенного воздействия на компоненты природной среды посредством выявления палиноморфологических особенностей пыльцевых зерен высших растений.
Практическая значимость работы:
результаты палиноморфологических исследований были привлечены в качестве дополнительного материала сотрудниками АО «СН Инвест», проводивших экологические работы на территории Кумжинского газоконденсатного месторождения, о чём свидетельствует акт о внедрении результатов работы № СН-7/2015 от 13.07.2015 г.
полученные результаты палиноморфологических исследований успешно использовались при проведении практических занятий по курсу «Палинология» в РГПУ им. А. И. Герцена.
- многочисленные изображения тератоморфных пыльцевых зерен, полученные в
результате проведенных исследований, в дальнейшем станут основой для создания
атласа патологически развитых пыльцевых зерен, продуцированных в условиях
радиотехногенного воздействия. Такие атласы имеют большое практическое
значение для палиноморфологов, геоэкологов, палеогеографов и криминалистов.
- количественные показатели проявления тератоморфоза пыльцевых зерен,
продуцированных на территориях проведения подземных ядерных взрывов,
послужат основой для создания базы данных, содержащей информацию о наличии
гаметопатогенного риска не только на территориях размещения ядерных объектов,
но и в местах, где фиксируются аномальные показатели естественного
радиационного фона.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах, из них 3 - в рецензируемых изданиях. Результаты исследований докладывались: на XII и XIII Всероссийской палинологической конференции (СПб, ВНИГРИ, 2008 г; Сыктывкар, ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011), II Международной конференции молодых ученых и специалистов «Ресурсно-геологические и методические аспекты освоения нефтегазоносных бассейнов» (СПб, ВНИГРИ, 2011 г), XI Международном семинаре «Геология и эволюционная география» (СПб, РГПУ им. А. И. Герцена, 2011 г.), XV Всероссийском микропалеонтологическом совещании «Современная микропалеонтология» (КубГУ, Геленджик, 2012 г.), на научно-практической конференции «Комплексное изучение и освоение сырьевой базы нефти газа севера европейской части России» (СПб, ВНИГРИ, 2012), VIII IX Международные конференции «Геология в школе и вузе» (СПб, РГПУ им. А. И. Герцена, 2013, 2015 гг.).
Структура работы:
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 155 наименований. Работа изложена на 179 листах машинописного текста и содержит 29 таблиц, 13 фототаблиц с 200 изображениями пыльцевых зерен и 27 рисунков.
Методы контроля, применяемые для оценки качества окружающей среды в местах проведения подземных ядерных взрывов
Как правило, радиоактивные продукты ядерного взрыва на начальном этапе находятся в его центре (взрыва) в виде высоконагретой плазмы [54; 59; 118]. Далее они претерпевают изменения характерные для самой горной породы. В процессе охлаждения испарившейся массы происходит выпадение расплава сначала тугоплавких оксидов, а затем различных силикатов с одновременным захватом радионуклидов, близких по своим химическим свойствам [118]. Таким образом, в расплав переходят практически все (до 95%) образовавшиеся в результате ядерного взрыва радионуклиды, в том числе остатки ядерных материалов и все наведенные трансурановые элементы [117; 118]. До момента обрушения полости почти все радиоактивные вещества находятся внутри нее. После обрушения радионуклиды в газообразном состоянии могут распространяться вверх по пустотам столба обрушения, зоны дробления и через трещины в породе. Также происходит сорбирование менее летучих радионуклидов на поверхностях обломков обрушившейся породы [58; 118].
Важно отметить, что и центральная часть взрыва и порода в столбе обрушения на многие десятки и даже сотни лет остаются загрязненными различными радионуклидами, тем самым загрязняя окружающую среду. В связи с этим целесообразно кратко остановиться на последствиях радиоактивного загрязнения природной среды, в том числе и после проведения подземного ядерного взрыва в мирных целях [118].
Природный радиационный фон является постоянно действующим экологическим фактором, играющим важную роль в формировании и эволюции живого вещества и оказывающим постоянное влияние на биоту [16;120]. Он обусловлен космическим излучением и радионуклидами, содержащимися в земной коре, воздухе и воде. В результате ядерных испытаний важной составляющей радиационного воздействия на биосферу, стало антропогенное загрязнение окружающей среды, обусловленное интенсивным выбросом расщепляющихся материалов, в том числе и долгоживущих, многие из которых активно вовлекаются в биогенный круговорот веществ [16]. Попав на земную поверхность, радионуклиды мигрируют и перераспределяются в почвенном покрове и их динамика меняется с течением времени [116]. Скорость и направленность процессов миграции радионуклидов зависят от различных факторов, и в первую очередь, от физико-химических свойств радионуклидов и природных условий исследуемой территории (рельеф местности, гидрологический режим, особенности растительности и почв) [2; 32; 69; 100; 119; 132].
Не маловажное значение для окружающей среды представляют период полураспада техногенного радионуклида, его качество и активность [3; 16; 102]. По скорости распада специалисты делят радионуклиды на три группы: с коротким периодом полураспада (от долей секунды до нескольких лет); со средним периодом полураспада (несколько десятков лет) и долгоживущие (тысяча и более лет) [16]. Качество определяется типом распада и энергетической характеристикой продуктов распада, при этом необходимо учитывать, как конечные, так и промежуточные продукты. Активность радионуклида определяется количеством распадов в единицу времени, снижаясь с течением времени [16; 86].
Во время ядерного взрыва наибольшую опасность сначала представляют короткоживущие нуклиды, характеризующиеся высокой скоростью распада и высокой активностью. Затем возрастает роль элементов с большим периодом полураспада, и, наконец, долгоживущих радионуклидов [4; 16].
При учете действия радионуклидов техногенного происхождения, часто специалисты недостаточно учитывают различие в частотных характеристиках продуктов распада, что обусловливает разную степень радиационного воздействия на живой организм [16]. В связи с этим недостаточен учет только лишь изменения дозовой нагрузки в результате воздействия техногенных радионуклидов, но необходим учет различия в физических характеристиках воздействующих частиц [16; 57]. При этом если активность естественных радионуклидов практически не меняется во времени для определенного региона, то активность антропогенных нуклидов величина непостоянная и во времени, и в пространстве, что не позволяет выработать у нескольких поколений живых организмов адекватную эволюционную защиту от воздействия этих факторов [16; 116].
Исследования, посвященные влиянию ионизирующих излучений на биологические объекты, начатые еще в конце XIX века, позволили установить, что рентгеновское излучение, проходя через живые организмы, нарушает их жизнедеятельность [109]. Особенно интенсивно стали развиваться исследования биологического действия ионизирующих излучений с началом применения ядерного оружия (1945), а затем и мирного использования атомной энергии [16]. Первичное действие радиации на любой биологический объект начинается с поглощения энергии излучения. Этот процесс сопровождается возбуждением молекул и их ионизацией, что обуславливает возникновение свободных радикалов, которые, включаясь в протекающие в организме химические реакции, нарушают течение обмена веществ и, вызывая появление несвойственных организму соединений, расстраивают процессы жизнедеятельности - в этом проявляется прямое действие излучения [16; 102; 109;]. Для действия ионизирующих излучений на биологические объекты характерен ряд общих закономерностей, представленных в работе Бондаренко А. П. [16, с.9]: 1) глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии. 2) действие ионизирующего излучения на биологические объекты не ограничивается организмом, подвергнутым облучению, но может распространяться и на последующие поколения, что объясняется влиянием на наследственный аппарат организма. Именно эта особенность очень остро ставит вопросы изучения биологического действия ионизирующих излучений, защиты организма от излучений и ограничения распространения ядерных воздействий на биосферу; 3) для действия ионизирующих излучений на биологические объекты характерен скрытый (латентный) период. Развитие лучевого поражения наблюдается не сразу и зависит от вида ионизирующего излучения, состояния организма и ряда других факторов. Продолжительность латентного периода может варьировать от нескольких минут до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма и наблюдаемой функции.
Радиочувствительность разных видов организмов различна и зависит от возраста, физиологического состояния, интенсивности обменных процессов организма, а также от условий облучения. При этом помимо дозы облучения организма, имеют значение мощность, ритм и характер облучения (однократное, многократное, прерывистое, хроническое, внешнее, общее или частичное, внутреннее), его физические особенности, определяющие глубину проникновения энергии в организм (рентгеновское и гамма-излучение проникает на большую глубину, альфа-частицы до 40 мкм, бета-частицы - на несколько мм), плотность вызываемой излучением ионизации (под влиянием альфа-частиц она больше, чем при действии других видов излучения) [16; 102].
Объект «Пирит» на территории Ненецкого автономного округа
Своеобразные природные условия, прежде всего, высокое количество атмосферных осадков (их выпадает в 1,5-2 раза больше, чем в равнинной территории Кольского полуострова), особый микроклимат, ярко выраженная высотная поясность, резко пересеченный рельеф, а также богатые и легко подвергаемые выветриванию почвообразующие породы, определили здесь специфику почвообразования. Al-Fe-гумусовые почвы являются господствующей общностью автоморфных почв. Эти почвы формируются в условиях свободного внутреннего дренажа, аэробного режима, господства окислительных процессов, отсутствия устойчивого увлажнения и оглеения, переделяемых исходными свойствами почвообразующих пород: легким гранулометрическим составом и сильной завалуненностью или высокой обломочностью [12].
Место проведения ядерных испытаний «Днепр-1» и «Днепр-2» территориально относится к подзоне северной тайги, Кольско-Печерской подпровинции Североевропейской таежной провинции [61]. Характер растительности на территории объектов определяется сложным сочетанием орографических, эдафических, климатических и других факторов. Климатические особенности и значительное поднятие над окружающей равниной обусловливают в Хибинских и Ловозерских тундрах хорошо выраженную высотную поясность растительности, которая представлена тремя основными высотными поясами - лесным, березовых криволесий, тундровым [108].
Горнолесной пояс располагается в нижних частях горных склонов, на моренных грядах, в речных и озерных долинах. Верхняя граница лесного пояса неодинакова для склонов разной экспозиции, наиболее высоко она поднимается на южных, защищенных от ветра, склонах (до 480 м н.у.м.). На этих же склонах, но наветренных, граница проходит на высоте 350-400 м н.у.м., а на подветренных северных склонах она не поднимается выше 300-320 м н.у.м. На высоте от 350 до 450-500 м н.у.м. леса сменяются березовыми криволесьями. Понижения в долинах рек и озер в горнолесном поясе заняты болотами, преимущественно, мезоэвтрофного питания. При определенных микроклиматических условиях в межгорных долинах в пределах горнотундрового пояса развиваются долинные кустарничковые сообщества пустошного типа. Пояс березовых криволесий имеет извилистые границы, часто распадается на отдельные пятна, чередующиеся с горнотундровой растительностью, и местами полностью отсутствует. В его пределах встречаются ивняки в долинах рек и ручьев и горнолуговые участки. Начиная с 350-450 м н.у.м. и до 600-850 (900) м н.у.м. на склонах и вершинах гор располагается горнотундровый пояс. На высоких плато и склонах на высотах 850-1100 м н.у.м. некоторые авторы выделяют пояс холодных гольцовых пустынь. Горнотундровый пояс занимает на рассматриваемой территории наибольшую площадь [107; 108].
Флористически рассматриваемая территория - одна из самых богатых в Мурманской области. Столь высокое видовое разнообразие флоры Хибин объясняется горным рельефом, что предопределяет фациальное богатство. Флоры на рассматриваемой территории изучены неравномерно. Наиболее полно выявлены флоры сосудистых растений. Здесь обнаружено более 400 видов, что составляет почти половину всего состава флоры Мурманской области [93]. Здесь известно 318 видов листостебельных мхов и 148 видов печеночников [71]. Около 100 видов растений имеют охранный статус в соответствии с Красными книгами различных рангов, 11 из которых внесены в Красную книгу Российской Федерации [71; 74; 77; 93].
В фауне наземных позвоночных Хибинского горного массива представлено 27 видов млекопитающих (характерны: северный олень, лось, лемминг, песец, заяц-беляк, бурый медведь, россомаха, волк, лисица, горностай, куница, землеройка, водяная землеройка, белка), 123 видов птиц (белая куропатка, дрозды, щур, вьюрок, синица (буроголовая и сероголовая), кукша, кукушка, дятел, пеночка-весничка, тундряная куропатка, каменка, пуночка, конек и др.) [98], 2 вида пресмыкающихся, 1 вид земноводных. Здесь представлены практически все млекопитающие Мурманской области, в основном за исключением заходящих в область; заметная часть видов птиц, в основном за исключением приморских и некоторых залетных видов; все пресмыкающиеся и треть видов земноводных [107; 108]. Около 20 видов представителей фауны занесены в Красную книгу Мурманской области [77], 5 видов – в Красную книгу РФ [74; 107]. В период с 1972 по 1990 гг. в 20-ти км севернее г. Кировска, на апатитовом месторождении Куэльпорр, расположенном у подножия одноименной горы в долине реки Кунийок, проводились экспериментальные работы по дроблению апатитовой руды ядерными взрывами с целью последующей добычи подземным способом [33; 60]. Осуществлено два взрыва: одиночный в 1972 году («Днепр-1») и групповой, с использованием двух ядерных устройств, в 1984г («Днепр-2») [118] (Табл. 2.4.).
Диагностика и подсчет субрецентных пыльцевых зерен и спор, оформление результатов комплексного палинологического исследования
Сравнивая полученные нами результаты палиноморфологических исследований отложений с территорий Кумжинского газоконденсатного месторождения и о. Валаам, становится очевидно, что максимальное количество патологически развитых пыльцевых зерен, выявленных в отложениях, вскрытых на территории объекта «Пирит», в несколько раз больше (более чем в 3 раза), чем зафиксировано в палиноспектрах контрольного объекта. При этом, по показателям тератоморфоза пыльцевых зерен среди представителей группы травянистых и кустарничковых растений, объект «Пирит» превышает значения контрольного объекта более чем в 5 раз. Однако, по-мнению автора, полученные результаты не полностью отражают уровень гаметопатогенного риска для растений, произраставших и произрастающих на исследуемой территории, поскольку большое количество пыльцы вымывается за счет эрозионных процессов в дельте р. Печора. Поэтому реальные экологические последствия аварии и ее ликвидации на Кумжинском месторождении могут оказаться намного серьезнее, чем фиксируют результаты наших исследований.
Кроме того, в рамках комплексного исследования на территории Кумжинского месторождения в 2004 году уже проводилось изучение пыльцы, выделенной из поверхностных проб для оценки качества окружающей среды [48; 50]. По результатам палинологических исследований образцов, отобранных в устьях семи скважин, специалистами были выявлены многочисленные патологически развитые (тератоморфные) пыльцевые зерна высших растений (до 100%), в том числе Pinus sp., Betula sp., Ericaceae gen. indet., Rosaceae gen. indet., Artemisia sp.. и т. д. (Фототабл. 4.7.). Также авторами был отобран и исследован фоновый образец, который оказался практически «пустым». В нем удалось выявить лишь 12 пыльцевых зерен и спор, среди которых 4 -тератоморфные. На основании полученных результатов специалистами были сделаны выводы о том, что не только непосредственно исследованные территории, но и сопредельные с ними (что подтверждалось наличием в спектрах занесенной тератоморфной пыльцы), характеризуются наличием серьезного экологического риска [48; 50].
По результатам палинологических исследований болотных отложений, вскрытых в 300 м от подножия г. Куэльпорр, где были проведены ядерные испытания «Днепр-1» и «Днепр-2», нами построена спорово-пыльцевая диаграмма (Рис. 4.5.), на которой представлен состав палиноспектров 20 образцов, отобранных в интервале 0,45-0,0 м. Благодаря хорошей насыщенности и сохранности палинологических объектов, в каждом из образцов нам удалось детально исследовать от 334 до 1046 пыльцевых зерен и спор.
Почти все спорово-пыльцевые спектры изученных нами образцов характеризуются преобладанием в них пыльцы древесных и кустарниковых растений (в среднем 63%), среди которых доминирует сосна (30%). Второстепенное значение в этой группе у пыльцы ели (в среднем 14%) и березы (в среднем 13%). В исследованных палиноспектрах зафиксированы единичные (скорее всего заносные) пыльцевые зерна нетипичных для рассматриваемой территории представителей широколиственных пород (липа, дуб).
Среди представителей травяно-кустарничковой группы с большим преобладанием господствуют вересковые (до 18%). Субдоминантом выступают осоковые (до 8%). Единично в спектрах зафиксированы пыльцевые зерна розоцветных, лютиковых, маревых, гводзичных, сложноцветных, при этом наибольшее таксономическое разнообразие среди травянистых растений отмечено в интервале 0,15-0,0 м.
Споровые также отличаются разнообразным таксономическим составом, в котором заметно преобладают представители сфагновых (в среднем 19%). Менее выражено участие в спектрах спор Lycopodium sp. (в среднем 2%). Единично встречаются споры папоротников, селагинелл, ужовниковых, росянковых.
В палиноспектре образца №17 (гл. 0,27-0,26 м) нами выявлено значительное количество пыльцевых зерен, похожих на обгоревшие, большинство из которых принадлежит представителям голосемянных и вересковых (Фототабл. 4.8.). По-мнению автора, подобная локальная концентрация обгоревших пыльцевых зерен в отложениях может свидетельствовать о последствиях пожара, происходившего на территории исследования. Количество тератоморфных пыльцевых зерен в изученных палиноспектрах в среднем составляет 6,4% (Табл. 4.10). Максимальные значения тератоморфоза пыльцы (от 9 до 15%) зафиксированы в интервале 0,16 - 0,12м, а минимальные (2,8%) - на глубине 0,03-0,04 м, при этом количество тератоморфных пыльцевых зерен, зафиксированных среди травянистых и кустарничковых растений (в среднем 11 %) (Фототабл. 4.9.) почти в 2 раза больше, чем среди древесных (6%).
В группе древесных растений по количеству выявленных патологически развитых пыльцевых зерен лидируют голосемянные – сосна (47%) и ель (35%), а в группе травянистых и кустарничковых с большим преимуществом доминируют вересковые (до 100%). Таблица 4.10. Количество тератоморфных пыльцевых зерен, зафиксированных в болотных отложениях вскрытых вблизи объектов «Днепр-1» и «Днепр-2» (Мурманская область, Хибины) № образ ца Глубина, м Суммарное количество тератоморф-ныхпыльцевых зерен в группах древесных и травянистых растений, % Количество тератоморф-ныхпыльцевых зерен в группе древесных растений, % Количество тератоморф-ныхпыльцевых зерен в группе травянистых и кустарничковы х растений, %
В спектрах изученных образцов болотных отложений нам удалось выявить большое разнообразие морфотипов пыльцевых зерен (Табл. 4.11.), в первую очередь, среди голосемянных растений (сосна – 20; ель – 14). Менее разнообразно представлены морфотипы пыльцевых зерен березы и представителей вересковых (по 12 соответственно). Среди травянистых количество выявленных морфотипов не превышает 3. Важно отметить, что в изученных палиноспектрах зафиксированы многочисленные нераспавшиеся диады, триады, полиады тератоморфных пыльцевых зерен, особенно среди представителей группы травянистых и кустарничковых растений (Фототабл. 4.9.). Это может свидетельствовать о наличии на территории исследования стрессовых условий, при которых нарушаются процессы формирования пыльцевых зерен.
Результаты палинологических исследований болотных отложений, вскрытых на территории объекта «Агат».
Кроме того, среди часто встречающихся в палиноспектрах патологий морфологического строения пыльцевых зерен, нами зафиксированы: полиады, нанизм, тонкая экзина, нетипичное количество апертур, а также нарушение их строения, измененные скульптурные элементы оболочки и т. д. Зачастую регистрировались пыльцевые зерна с такими патологиями морфологического строения, что возникала трудность с определением их принадлежности не только к определенному виду или роду, но даже к семейству.
В целом, результаты палиноморфологических исследований отложений, вскрытых вблизи аварийной скважины объекта «Глобус-1», подтверждают наши предположения о наличии на территории исследования гаметопатогенного риска, вероятнее всего, обусловленного последствиями аварийного выброса при проведении подземного ядерного взрыва.
Таким образом, в составах изученных палиноспектров нам удалось проследить характерные флуктуации кривых содержания пыльцы и спор определенных таксонов (гидрофильных, мезофильных и т. д.) растений, позволяющих зафиксировать начальную стадию антропогенного прессинга, связанную с подготовкой и реализацией подземных ядерных взрывов. Как правило, чувствительная генеративная сфера растений сразу реагировала на на столь мощное радиотехногенное воздействие. Особенно это проявилось в ходе кривых содержания тератоморфной пыльцы (появление характерных пиков-максимумов) в палиноспектрах, выделенных из отложений с территорий объектов «Агат» (гл. 0,15-0,12 м), «Днепр -1 и 2» (гл. 0,21-0,14 м), «Пирит» (гл. 0,1-0,05 м). Менее всего флуктуации кривой аналогичного показателя выявлены для объекта «Глобус-1», что может быть обусловлено неотложным проведением рекультивационных работ на промплощадке (необходимость которых возникла в результате аварийного проведения взрыва), нивелирующих показатели тератоморфоза пыльцы, зафиксированных в изученных отложениях. Что касается объекта «Глобус-2», на диаграмме не отмечено выраженных пиков-максимумов содержания тератоморфных пыльцевых зерен в изученных палиноспектрах. Тем не менее, на глубине 0,14-0,11 м фиксируется небольшое увеличение содержания тератоморфной пыльцы в спектрах вверх по разрезу (от 2,4 до 5,6 %) на фоне резкого сокращения содержания древесных пород (от 91 до 55%), причиной которого могла стать интенсивная вырубка леса в промышленных масштабах. Последнее, вероятно, и «повлияло» на сглаживание хода кривой содержания тератоморфной пыльцы как во время подготовки, так и после проведения ядерного взрыва.
Важно отметить, что для всех объектов также прослежена тенденция к увеличению содержания тератоморфных пыльцевых зерен в поверхностных отложениях, что может быть обусловлено несколькими факторами. Во-первых, такой может оказаться реакция генеративной сферы растений на глобальные выпадения радионуклидов из атмосферы, что также косвенно подтверждают результаты исследований содержания техногенных радионуклидов в поверхностных горизонтах почв на некоторых из изученных территорий (объекты «Агат», «Глобус-2» [10; 11]). Во-вторых, столь специфично и непредсказуемо может проявляться вторичная реакция генеративной сферы высших растений (в последующих поколениях [30; 45; 50]) на экологическую дестабилизацию в окружающей среде, обусловленную подготовкой и проведением ядерных взрывов.
Весьма значимой для оценки геоэкологического состояния исследованных территорий представляется возможность использования палинологического материала для ретроспективного анализа и оценки современного состояния природно-техногенной среды. По результатам детального палинологического исследования образцов из разных по литологическому составу кернов, отобранных в непосредственной близости от мест проведения подземных ядерных взрывов, были построены спорово-пыльцевые диаграммы, подробно описанные в главе 4. Для удобства интерпретации и сравнения полученных результатов была дополнительно построена сводная спорово-пыльцевая диаграмма, в которой представлены неполные составы изученных палиноспектров, включающие основные группы растений (древесные, травянистые и споровые), а также отдельные таксоны растений, пыльцевые зерна которых выявлены в отложениях с территорий изученных объектов. (Рис. 5.1.).
Спорово-пыльцевые спектры каждого из опробованных участков имеют свои характерные особенности, обусловленные, в первую очередь, спецификой природных условий обследованных территорий. Все исследованные объекты проведения подземных ядерных взрывов расположены в разных природных зонах (от арктических тундр до смешанных лесов), что нашло отражение не только в составах основных групп растений, представленных в палиноспектрах, но и в количественных показателях содержания пыльцевых зерен и спор отдельных таксонов растений. (Рис. 5.1.).
Так, палиноспектры, выделенные из отложений, вскрытых на территории объекта «Глобус-2» (расположенного в среднетаежной подзоне) характеризуются очень низким содержанием пыльцы травянистых растений на фоне доминирующих пыльцы древесно-кустарниковой группы (до 98%) и спор (до 71%), в составе которых преобладают мхи и плауны (Рис. 5.1. А.).
В спорово-пыльцевых спектрах из отложений с территории объекта «Агат», характеризующейся субарктическим типом ландшафта, установлено высокое содержание пыльцы древесных пород и кустарников (в среднем 53%), среди которых доминирует береза (в среднем 24%). Заметно ниже содержание пыльцы травянистых растений и спор (в среднем 22% и 25% соответственно). Их участие в спектрах общего состава заметно меняется по разрезу (Рис. 5.1.Б).
Для спорово-пыльцевых спектров из отложений с территории Кумжинского газоконденсатного месторождения (объект «Пирит»), расположенного в зоне арктических тундр, фиксируется преобладание «дальнезаносной» пыльцы древесных растений (до 69%), среди которых доминантами выступают - ель и сосна. Травянистые растения (до 35%) представлены преимущественно пыльцой злаковых и осоковых. Содержание спор в спектрах не превышает 10% (Рис. 5.1. В).
В палиноспектрах из отложений с территории апатитового месторождения Куэльпорр (объект «Днепр-1 и 2»), для которого характерны горные северотаежные ландшафты, доминируют пыльцевые зерна древесных и кустарниковых растений (до 67 %), среди которых преобладают сосна и береза. Содержание в спектрах представителей группы травянистых и кустарничковых растений и группы споровых практически равнозначно (в среднем 19% и 20 % соответственно). В первой группе (травянистые и кустарничковые) наибольшее количество пыльцевых зерен зафиксировано среди вересковых, во второй -доминируют сфагновые мхи (Рис. 5.1. Г).
В донных отложениях р. Шача с территории Ивановской области (объект «Глобус-1»), расположенной на границе южной тайги и смешанных лесов, выделены палиноспектры (Рис. 5.1. Д), в которых доминирует пыльца древесных и кустарниковых растений (до 81%) с выраженным господством сосны и ели. Количество пыльцы травянистых и кустарничковых незначительно преобладает над спорами (в среднем 13% и 11% соответственно). Среди травянистых многочисленны злаковые и осоковые,