Accumulation of 137Cs by thallus of epiphytic lichen Hypogymnia physodes (L.) Nyl on different trunk height in pine stands

Abstract

Lichens are considered by researchers as bioindicators of environmental pollution by artificial radionuclides, including 137Cs. One of these bioindicator species is epiphytic lichen Hypogymnia physodes (L.) Nyl, the use of which for radioecological monitoring can be modified by several factors: tree species, placement on the tree (branches – trunk), height of sampling, etc. The purpose of this study was to investigate the specific activity of 137Cs in thalli of hypogymnia in pine stands: on trunks of Pinus sylvestris L. and Betula pendula Roth at different heights of sampling in 3 height ranges: 0–65, 65–130, and 130–195 cm, and to analyse the intensity of radionuclide accumulation in the «lichen thallus – tree bark» link for both tree species in all height ranges. The study was conducted in August 2021 in the Korosten district of the Zhytomyr Oblast, Zhytomyr Polissia, on 4 test plots, in the Drevlianskyi nature reserve, mainly in middle–aged pine stands with an admixture of birch, where 130 samples of soil, tree bark, and lichen were taken. Specific activity of 137Cs in the samples was measured using a SEG–001 «AKP–s»–150 gamma–ray spectrometer with a BDEG–20R2 scintillation detector (NaI(Tl). It was demonstrated that the content of 137Сs in the thalli of Hypogymnia physodes at different altitude ranges did not differ statistically significantly at the 95% confidence level in all test plots on pine. A preliminary conclusion was made on the possibility of sampling Hypogymnia physodes thalli on pine trunks in the height range of 0–195 cm; however, for the convenience of sampling, it is recommended to perform sampling within 130–195 cm. It has been proven that both the specific activity of 137Сs in Hypogymnia physodes thalli and the intensity of 137Сs accumulation in the chain «Hypogymnia physodes ─ tree bark» are approximately 2 times higher on pine compared to birch. It was found that on a birch, the content of 137Сs in lichen between the height ranges of 0–65 and 65–130 cm, and 0–65 and 130–195 cm differs significantly at the 95% confidence level; therefore, it is recommended to sample Hypogymnia physodes on a birch in the range of 65–130 cm.

Лишайники розглядаються дослідниками як біоіндикатори забруднення навколишнього середовища штучними радіонуклідами, в т.ч. 137Cs. Одним з таких видів–біоіндикаторів є епіфітний лишайник Hypogymnia physodes (L.) Nyl, використання якого для радіоекологічного моніторингу може модифікуватися рядом факторів: деревною породою, розміщенням на дереві (гілки – стовбур), висотою відбору зразків та ін. Метою досліджень було вивчити питому активність 137Cs у таломах гіпогімнії у соснових деревостанах: на стовбурах Pinus sylvestris L. та Betula pendula Roth на різній висоті відбору зразків у 3–х діапазонах висот: 0–65, 65–130, 130–195 см та проаналізувати інтенсивність акумуляції радіонукліду у ланці cталоми лишайника – кора дерева» для обох деревних порід у всіх висотних діапазонах. Дослідження проведене у серпні 2021 р. у Коростенському районі Житомирської області, Житомирському Поліссі, на 4 пробних площах, у природному заповіднику «Древлянський», переважно у середньовікових соснових деревостанах з домішкою берези, де відібрано 130 зразків ґрунту, кори дерев та лишайника. Питому активність 137Cs у зразках вимірювали з використанням гамма-спектрометра СЕГ-001 «АКП-С»–150 зі сцинтиляційним детектором БДЕГ-20Р2 (NaI(Tl). Продемонстровано, що на всіх пробних площах на сосні вміст 137Сs у таломах Hypogymnia physodes на різних висотних діапазонах статистично достовірно не відрізнявся на 95 % довірчому рівні. Зроблено попередній висновок про можливість відбору таломів Hypogymnia рhysodes на стовбурах сосни у діапазоні висот 0–195 см, однак, для зручності відбору зразків попередньо рекомендуємо проводити його у діапазоні 130–195 см. Доведено, що, як питома активність 137Сs у таломах Hypogymnia рhysodes, так і інтенсивність акумуляції 137Сs у ланці «Hypogymnia рhysodes – кора дерев» є приблизно у 2 рази вищою на сосні порівняно з березою. Виявлено, що на березі вміст 137Сs у лишайнику між висотними діапазонами 0–65 – 65–130 см та 0–65 – 130–195 см суттєво відрізняється на 95 % довірчому рівні, тому попередньо рекомендуємо відбір зразків Hypogymnia рhysodes на березі проводити у діапазоні 65–130 см.