РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2009, том 49, № 2, с. 192-202
^ ВОДНАЯ
РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК 574::539.1.04:621.039.586
РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ В ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ ЗОНЕ ОТЧУЖДЕНИЯ
© 2009 г. Д. И. Гудков1*, М. И. Кузьменко1, С. И. Киреев2, А. Б. Назаров2, Н. Л. Шевцова1, Е. В. Дзшбенко1, А. Е. Каглян1
1Институт гидробиологии HAH Украины. Киев 2Государственное специализированное научно-производственное предприятие "Чернобыльский радиоэкологический центр" МЧС Украины, Чернобыль
Рассмотрены особенности динамики удельной активности основных дозообразующих радионуклидов в компонентах водных экосистем зоны отчуждения Чернобыльской АЭС. Проанализированы возможные причины увеличения удельной активности 90Sr в воде и гидробионтах озерных экосистем одамбированного участка левобережной поймы р. Припять. Обсуждается повышенная частота хромосомных аберраций в корневых меристемах высших водных растений (до 17%) и эмбриональных тканях пресноводных моллюсков (до 27%), изменение гематологических показателей моллюсков по сравнению с контрольными водоемами, а также высокий уровень поражения высших водных растений паразитическими грибами и галлообразующими членистоногими в наиболее загрязненных радионуклидами водоемах.
Зона отчуждения Чернобыльской АЭС, водные экосистемы, гидробионты, дозовые нагрузки, хромосомные аберрации, гематологические показатели.
Современный уровень и состав радионуклид-ного загрязнения водных экосистем зоны отчуждения Чернобыльской АЭС (далее зона отчуждения) обусловлены в первую очередь количеством радиоактивных веществ, поступивших в виде аэрозолей на водную поверхность и прилегающие территории в течение первых недель после аварии в апреле 1986 г., интенсивностью и продолжительностью их последующего смыва с площадей водосбора, а также гидродинамическими процессами транспорта за пределы водоемов. Немаловажное значение при этом имеет трансформация физико-химических форм радионуклидов в грунтах водосборных территорий и донных отложениях водоемов, их участие в биогеохимическом круговороте, а также миграция с водными потоками.
В последнее десятилетие в почвах зоны отчуждения отмечена тенденция увеличения выхода мобильных форм радионуклидов [1-3], которые с поверхностным стоком поступают в гидрологическую сеть или локализуются в бессточных замкнутых водных системах, где быстро включаются в биотический круговорот. И хотя минуло более двадцати лет, с тех пор как произошла самая масштабная в истории атомной энергетики ава-
*Адресат для корреспонденции: Украина, 04210 Киев, просп. Героев Сталинграда, 12, Институт гидробиологии HÄH Украины, отдел пресноводной радиоэкологии; тел.: (044) 418-91-83; факс: (044) 418-22-32; e-mail: digudkov@sviton-line.com.
рия, загрязненные территории остаются открытым источником распространения радионуклидов, поступающих с поверхностными и грунтовыми водами в речные системы и выносящихся за пределы зоны отчуждения - в Днепр и его водохранилища. Несомненно, одной из наиболее важных и все еще недостаточно изученных проблем зоны отчуждения остается оценка хронического воздействия ионизирующего излучения на представителей биоты.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Основные исследования проводили в 19972007 гг. в реках Припяти и Уже, водоеме-охладителе Чернобыльской АЭС (ЧАЭС), озерах Глубокое, Далекое-1, Азбучин и Яновском (Припят-ском) затоне, являющихся полигонными водоемами Государственного специализированного научно-производственного предприятия "Чернобыльский радиоэкологический центр" (ГСНПП "Экоцентр") МЧС Украины и входящих в регламент радиоэкологического мониторинга водных экосистем зоны отчуждения, а также в пределах верхнего участка Киевского водохранилища (у с. Страхолесье), прилегающего к зоне отчуждения. В качестве контрольных водоемов для сравнительных цитогенетических и гематологических исследований использовали ряд озер, расположенных в Киеве и его окрестностях.
Измерение удельной активности 137Cs в пробах проводили при помощи у-спектрометрического комплекса в составе детектора PGT IGC-25 (Франция), анализатора "Nokia LP 4900 B" ("Nokia", Финляндия), источника низковольтного питания -крейт NIM BIN, усилителя NU 8210 ("Elektronicus Merokeszulekek Gyara", Венгрия) и свинцовой защиты толщиной 100 мм. Для определения удельной активности 90Sr использовали низкофоновый Р-радиометр NRR-610 ("Tesla", Чехия). Минимальная детектируемая прибором активность составляла 0.04 Бк при экспозиции препарата 1000 с. Определение удельной активности 238Pu и 239 + 240Pu в электролитически приготовленных препаратах осуществляли с использованием а-спектрометри-ческого тракта, в составе камеры с детектором, системы электропитания, вакуумной системы и анализатора импульсов NUC-8192 ("Elektronicus Merokeszulekek Gyara", Венгрия), собранного из электронных блоков в составе "NIM". Для измерения удельной активности 241Am использовали рентгено-спектрометрический тракт в составе рентгеновского детектора EG&G Ortec LOAX-51370/20 CFG-SU-GMX ("EG&G Ortec", США) и анализатора "Nokia LP 4900 B". Основные измерения удельной активности радионуклидов проведены в отделе лабораторных исследований ГСНПП "Экоцентр". Серию параллельных измерений удельной активности 90Sr и 137Cs в тканях и органах рыб, а также в высшей водной растительности выполняли в отделе радиоэкологии Института гидробиологии НАН Украины при помощи радиохимических методов выделения радионуклидов с последующим измерением на альфа-бета радиометре УМФ-2000 (НПП "Доза", Россия). Результаты измерений удельной активности радионуклидов приведены в беккерелях на килограмм (Бк/кг) массы при естественной влажности.
Оценку мощности поглощенной дозы от инкорпорированных 90Sr, 137Cs, 238 239 240Pu и 241Am проводили по методике [4] с использованием до-зовых пересчетных коэффициентов (dose conversion coefficients). Расчет дозы внутреннего облучения выполняли для бентосных и пелагических видов рыб, брюхоногих моллюсков, а также сосудистых растений. Погрешность оценки дозовых нагрузок не превышала 25%.
Для цитогенетических исследований использовали эмбрионы брюхоногого моллюска прудовика обыкновенного (Lymnaea stagnalis L.), а также апикальные меристематические ткани корней тростника обыкновенного (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex. Steud.) и стрелолиста стрелолистного (Sagittaria sagittifolia L.). Фиксацию материала осуществляли на месте отбора проб смесью этилового спирта и ледяной уксусной кислоты (3 : 1). Окраску цитологических препаратов выполняли 1% ацетоорсеином. Анализ частоты аберраций хромосом в цитологических препаратах проводи-
ли в клетках на стадиях анафазы и телофазы митоза [5]. Гематологические исследования брюхоногих моллюсков проводили с использованием мантийной жидкости, фиксированной раствором Карнуа. Препараты окрашивали азур-эозином по Романовскому-Гимза [6]. Анализ соотношения различных групп гемоцитов и их классификацию выполняли по методике [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Комплексные радиоэкологические исследования, выполняющиеся Институтом гидробиологии НАН Украины совместно с ДСНВП "Екоцентр" МЧС Украины после аварии на ЧАЭС, позволили выяснить, что в последнее десятилетие в зоне отчуждения наблюдаются существенные изменения физико-химических форм и динамики радио-нуклидного загрязнения в различных ландшафтах, увеличение мобильности радионуклидов и их биологической доступности, а также связанное с этим перераспределение в компонентах водных экосистем [8-11].
Наиболее низкой удельной активностью радионуклидов характеризуются компоненты речных экосистем, донные отложения которых подверглись процессам естественного самоочищения (особенно в паводки и периоды весенних половодий) и за годы, прошедшие с момента аварии, перестали играть существенную роль вторичного источника загрязнения водных масс. Основное поступление радионуклидов в речные системы в настоящее время происходит в результате смыва с водосборных территорий и притока из более загрязненных водных объектов. В то же время замкнутые водоемы и особенно озера ближней (10-километровой) зоны отчуждения имеют значительно большие уровни радиоактивного загрязнения, обусловленные ограниченностью водообмена и сравнительно высоким содержанием радионуклидов, депонированных в донных отложениях. Поэтому в большинстве непроточных водоемов удельная активность радионуклидов в воде зависит преимущественно от интенсивности обмена их мобильных форм между донными отложениями и водными массами, а также внешнего смыва с территории водосбора. В связи с этим наибольшую значимость имеют пойменные ландшафты р. Припять, которые в результате аварии на ЧАЭС подверглись интенсивному радионук-лидному загрязнению и являются одним из наиболее значимых источников поступления радиоактивных веществ с поверхностным стоком в речные системы зоны отчуждения, относящиеся к бассейну Днепра.
На примере озер левобережной (Красненской) поймы р. Припять, являющейся одной из наиболее загрязненных радионуклидами территорий зоны отчуждения, установлено, что основное ко-
Содержание радионуклидов в основных компонентах озерных экосистем Красненской поймы р. Припять в зоне отчуждения [12]
Объект 908г 137 Сэ 238 + 239 + 240 Ри и 241Лш
МБк % МБк % МБк %
оз. Далекое-1
Вода 1650 4.25 236 0.45 0.27 0.03
Донные отложения 37000 95.35 51800 99.11 1100 99.90
Сестон 58 0.15 155 0.30 - -
Биота 96 0.25 73 0.14 0.81 0.07
оз. Глубокое
Вода 50900 10.21 6200 0.64 10 0.04
Донные отложения 444000 89.02 962000 98.64 25900 99.80
Сестон 800 0.16 2471 0.25 - -
Биота 3035 0.61 4598 0.47 42 0.16
Примечание. "-" - измерения не проводили.
личество радионуклидов в озерных экосистемах депонировано в донных отложениях: 908г - 8995%, 137Сэ - 99%, трансурановых элементов (ТУЭ) 238Ри, 239 + 240Ри и 241Лш - почти 100% общего количества в экосистеме. Повышенная миграционная активность 908г определяет более высокое его содержание в водной компоненте (4-10%) по сравнению с 137Сэ (0.5-0.6%) и ТУЭ (0.030.04%) и, напротив, меньшее - в сестоне (0.150.16%) по сравнению с 137Сэ (0.25-0.30%). Содержание 908г в биотической к
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.