ЭКОЛОГИЯ, 2004, № 4, с. 312-316
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 546.425:577.4
К РАЗГРАНИЧЕНИЮ ВОДОЕМОВ ПО НАКОПЛЕНИЮ 908г РЫБОЙ
© 2004 г. Н. А. Бакунов, В. М. Макеев
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт 199397 Санкт-Петербург, ул. Беринга, 38 Поступила в редакцию 27.03.2003 г.
Ключевые слова: 90Бг, водоем, рыба, коэффициент накопления, разграничение.
Актуальность исследований по радиоэкологии пресноводных водоемов обусловлена разнообразием природных условий в России и наличием территорий, загрязненных промышленным 90Sr (Ильенко, Буров, 1977; "Итоги изучения..., 1990). Задача настоящего исследования состояла в установлении наиболее общей закономерности накопления 90Sr пресноводной рыбой в целях разграничения водоемов по радиоэкологическому показателю. При этом глобальный 90Sr привлечен в качестве метки, позволяющей изучать накопление 90Sr у рыб из водоемов с неодинаковыми условиями обитания.
Исследовали два (реже три) вида хищных рыб: окунь (Perca fluviatilis L.), щука (Esox lucius L.), судак (Stizostedion lucioperca Sm.). Сравнивали накопление 90Sr рыбами из водоемов с разными условиями обитания (Алексаньян и др., 1979; Баку-нов, Гаранина, 1976; Брагин, 1977; Буянов и др., 1979; Зайцев, Воккен, 1974; Засенко, Кулебяки-на, 1982; Ильенко, Буров, 1977; "Итоги изучения.", 1990; Куликов, Молчанова, 1975; Куликов, Чеботина, 1988; Марей и др., 1980; Мунтян, 1977; Петров, 1978; Прохорычева и др., 1971; Слока, 1972), для которых приведены данные о накоплении 90Sr в расчете на организм или кость рыбы. Сначала анализировали возможности глобальной метки 90Sr для решения поставленной задачи - в части показаний, противопоказаний и ограни-чениий на ее использование. На последующем этапе работы устанавливали связи накопления 90Sr рыбой с отдельными гидрохимическими показателями водоемов, т.е. формировалась таксономическая шкала разграничения водоемов по коэффициентам накопления (КН) 90Sr рыбой.
Динамика 90Sr в воде и пресноводной рыбе (Марей и др., 1980) представлена на рис. 1, который дополнен сведениями по содержанию 90Sr в воде Сев. Двины (Бакунов, 1999; Chumicev, 1995) для сравнения концентраций в реке с данными, осредненными по многим водоемам. В целом динамики концентраций совпадают, но есть отличия, приходящиеся на аномальные по погодным условиям годы. Засухи 1971-1972 гг. сопровожда-
лись тенденцией увеличения концентраций 90Бг в воде, а через год наблюдалось некоторое повышение накопления 90Бг рыбой. В Сев. Двине концентрации не повышались, так как река имеет полноводный сток за счет запасов влаги и снега на водосборах.
Максимум содержания 90Бг в рыбах (19641966 гг.) на 1.5 года сдвинут относительно максимума в пресных водах (1963-1964 гг.). На включение 90Бг в пищевую цепь рыб и накопление до равновесных концентраций требуется время, о чем свидетельствует запаздывание максимума 90Бг в
90Sr, Бк/м3
Рис. 1. Динамика глобального 908г в пресных водах и тушке рыбы: 1, 2 - 908г в водоемах (Бк/м3) и тушке рыбы (Бк/кг) (Марей и др., 1980); 3 -908г (Бк/м3) в воде Северной Двины (Бакунов, 1999; Чумичев, 1995).
Таблица 1. Глобальный 90Sr в хищной пресноводной рыбе в 1967-1974 гг.
Водоем Источник 90Sr, Бк/кг сырой массы Са в воде,
организм рыбы кости мг/л
Верхнетуломское вдхр. Буянов и др., 1979 38.1 117.8 4.4
Серебрянское вдхр. » 25.0 181.5 2.4
Озеро:
Ловозеро » 51.1 210.4 3.2
Илзас-Геронимовас Слока, 1972 14.4 17.9* 49.6
Пителю » 91.3 497* 5.4
Рушону » 10.1 13.6* 43.3
Куршский залив (Балтийское море) Петров, 1978; Прохорычева и др., 1971 3.9 5.0 68.0
Река Волга Бакунов и др., 1976; Петров, 1978 1.44 4.0 80.4
Река Урал Бакунов и др. 1976 1.69 - 106.2
Северный Каспий (авандельта Волги) » 0.55 1.5 200.0
Река Ока Зайцев и др., 1974 - 23.3* 58.8
Река Дон Алексаньян и др., 1979 1.07 - 82.0
Оз. Б. Миассово Куликов и др., 1985 19.26 - 23.0
* Наблюдения 1967-1968 гг.
акцепторном звене цепи по сравнению с донорским. Аналогичная ситуация наблюдалась в среде морская вода-рыба (БеМ!, 1966).
После пиковых концентраций в водоемах глобального 90Бг кальцийсодержащие ткани рыб сохраняют некоторое время "память" об этом периоде загрязнения вод. Рыбный промысел, изымающий из популяции старшие возрастные группы рыб, естественная смертность и время, нужное для обмена 90Бг в кости, обусловили кратковременное повышенное содержание 90Бг в рыбе (см. рис. 1). Состояние 90Бг в цепи вода-рыба не было равновесным в 1961-1966 гг. Псевдоравновесные концентрации 90Бг между водой, биотой и донными отложениями установились к 1970-1973 гг. с уменьшением выпадений 90Бг из атмосферы. К этому времени среднегодовые концентрации 90Бг стабилизируются, нарушаясь лишь в аномальные по гидрологии годы (Челюканов, Савельев, 1992). Обычно изменчивость уровней 90Бг в поверхностных водах не выходит за пределы, свойственные и макроэлементам вод (Са, М§, Ка, К). Сезонные изменения концентраций этих химических элементов и 90Бг в водоемах характеризуются относительной синхронностью (Куликов, Молчанова, 1975; Куликов, Чеботина, 1988; Слока, 1972), а поэтому рыбы усваивают 90Бг и Са при естественных колебаниях гидрохимического состава вод и концентраций элементов.
Накопление 90Бг рыбой уменьшается с ростом концентраций Са в воде ("Итоги изучения...",
1990; Куликов, Молчанова, 1975; Куликов, Чеботина, 1988; Марей и др., 1980; Templeton, Brown, 1963), однако вопрос о том, насколько устойчива эта связь в разных климато-экологических условиях обитания рыб, оставался открытым из-за малочисленности наблюдений на водоемах с неодинаковыми гидрохимическими условиями. В табл. 1 приведены концентрации 90Sr в организме и кости хищных рыб, обитающих в водоемах от Кольского полуострова на севере до низовий крупных рек на юге европейской части страны. Концентрации Са в водоемах отражают естественный ход повышения минерализации вод с севера на юг.
Связь КН 90Sr рыбой с концентрацией Са в водоемах представлена на рис. 2, на котором КН приведены в соответствии с табл. 1, а при их отсутствии в источнике значения КН рассчитывали с привлечением сведений по загрязнению вод 90Sr. Для предикторов Са(вода)-КН9^г (организм) и Са(вода)-КН9^г (кость) коэффициенты корреляции (г) составили -0.62 и -0.73 соответственно. Аналогичный расчет для предикторов минерализация вод - КН 90Sr (организм, кость) дал несколько меньшие значения г, равные -0.57 и -0.70 соответственно. Тесная связь (г = -0.84) наблюдалась между уровнем Са в воде горных озер (Whicker, Schultz, 1982) и 90Sr (lg концентрации) в кости кумжи.
Примеры связей между уровнем Са в водоемах и 90Sr в рыбе свидетельствуют об их устойчивости и возможности интегрально отражать влияние
КН
214
10'
4 2 103
4 2 102
4 2 0
101
2 4 102 2 Са, мг/л
Рис. 2. Связь между уровнем Са в водоемах и КН 908г в кости (1) и организме рыбы (2).
КН
2\
4
10
4 2 103
4 2 102
4 2
0
101
2 4 102 2 Са, мг/л
Рис. 3. Обобщенные данные по связи КН 908г (кость рыбы) с Са вод разных водоемов.
неодинаковых условий обитания рыб на аккумуляцию 90Sr. Важнейшая экологическая характеристика - трофность водоемов - в своих крайних проявлениях олиготрофии и эвтрофии совпадают соответственно с очень низким и средним содержанием Са в воде.
Верификация зависимостей Са(вода) - KH90Sr (рис. 2) выполнена только для связи Са(вода)-KH90Sr (кость). Для нее удалось сформировать независимую выборку данных, использовав KH глобального и промышленного 90Sr ("Итоги изучения...", 1990; Мунтян, 1977), а также расчеты KH по публикациям, не имеющим этого показателя. В этом случае KH рассчитывались с применением коэффициента дискриминации КД 90Sr относительно Са (Брагин, 1977; "Итоги изучения.", 1990; Куликов, Чеботина, 1988; Панарин и др., 1977; Feldt, 1966; Templeton, Brown, 1963).
Система гомеостата организма контролирует содержание Са в рыбах, а поэтому его концентрации во взрослых (половозрелых) рыбах изменяются в узких пределах. В кости рыб из семейства окуневых (Percidae) и карповых (Cyrpinidae) концентрации Са составили 52-57 и 64-79 г/кг кости соответственно (Брагин, 1977).
Для рыб установлены следующие соотношения КН 90Sr и КД 90Sr :
КД = КН (90Sr)/KH (Са), (1)
КН = КД (90Sr) х КН (Са), (2)
где КН - коэффициенты накопления 90Sr и Са для кости рыб; КД - коэффициент дискриминации 90Sr, равный 0.6 для водоемов с уровнем Са менее 5 мг/л, а с более высоким - 0.4. С применением КД рассчитывали КН 90 Sr для кости кумжи (Whicker, 1982) и рыб из водоемов Южного Урала ("Итоги изучения.", 1990). Сведения из публикаций (Алексаньян и др., 1979; Бакунов, Гаранина, 1976; Буянов и др., 1979; Зайцев, Воккен, 1974; Засенко, Кулебякина, 1982; "Итоги изучения.", 1990; Петров, 1978; Прохорычева и др., 1971; Слока, 1972; Whicker, Schultz, 1982) вошли в объединенную выборку по КН (рис. 3). Для нее связь КН9^г в кости рыбы с содержанием Са в водоемах аппроксимирована выражением
КН = aC-k, (3)
где C- количество Са в воде, мг/л; a и k - коэффициенты, равные 40781 и -1.25 соответственно.
В Серебрянском водохранилище, оз. Е с Южного Урала, р. Дунай и Сев. Каспии, расположенных по возрастанию уровня Са в воде (2.4, 13, 58 и 200 мг/л), опытные величины КН для кости хищных рыб составили 14400, 2000, 318, 40, а расчетные - 13652, 1652, 254, 54. Совпадение расчета с опытными КН наблюдалось и для других водоемов, кроме озер Илзас-Геранимовас, Рушону и р. Оки. Установлено, что для них расхождение опытных и вычисленных КН обусловлено привлечением в расчеты концентраций 90Sr за 19671968 гг., когда в отдельных водных системах еще не установились равновесные концентрации 90Sr. В оз. Рушону с 1967 по 1970 гг. концентрации 90Sr в воде изменялись от 3.1 до 5.2 пкюри/л (Слока, 1972).
Прогностические возможности выражения (3) были использованы для характеристики водоемов (табл. 2). При формировании таксономической шкалы, разграничивающей водоемы по КН 90Sr рыбой, учтены общегеохимическая закономерность повышения минерализации поверхностных вод с севера на юг и степенной вид зависимости (3). По радиоэкологическим оценкам (Ба-кунов и др., 1998, 1999; Буянов и др., 1
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.