РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 3, с. 374-384
РАДИОНУКЛИДЫ
УДК 574::539.1.04:574.41.5:539.163
ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТОВ НАКОПЛЕНИЯ 13^ И 9(^г РЫБОЙ ОТ СОДЕРЖАНИЯ КАЛИЯ И КАЛЬЦИЯ В ВОДЕ
ПРЕСНОВОДНОГО ВОДОЕМА © 2011 г. Ю. В. Хомутинин, В. А. Кашпаров*, А. В. Кузьменко
Украинский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии (УкрНИИСХР),
Чабаны, Украина
Национального университета биоресурсов и природопользования Украины (НУБиП Украины), Киев, Украина
В закрытых и полузакрытых водоемах Украины, загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС, измерено содержание 137С8, 90$г, ионов калия и кальция в воде, а также накопление радионуклидов в организме различных пресноводных рыб. На основании многочисленных экспериментальных данных для разных регионов получены параметры статистических зависимостей коэффициентов накопления мышечной тканью различных видов рыб 137С8 и от концентрации в воде водоемов калия и кальция, соответственно.
Радиоэкология, рыба, радионуклиды, коэффициенты накопления, Чернобыльская авария, радиоактивное загрязнение, допустимые уровни.
Рыба является важным и ценным продуктом питания человека, а для отдельных категорий населения, например рыбаков, ее доля в рационе питания может быть определяющей. В последних Публикациях МКРЗ [1] при радиационной защите населения рекомендуется рассматривать референтного человека (Representative Person), в связи с этим, прогнозирование содержания радионуклидов в рыбе для защиты определенных критических групп населения является актуальным [2]. Кроме этого, 5-м комитетом МКРЗ в число референтных организмов для радиологической защиты окружающей среды были внесены хищные и мирные рыбы, для расчета внутренних доз облучения которых также необходимо прогнозирование содержания радионуклидов в отдельных органах и теле рыб [3]. После Чернобыльской катастрофы вплоть до настоящего времени и даже на больших удалениях от места аварии (более 200— 300 км) продолжают наблюдаться превышения национальных допустимых уровней содержания радионуклидов в рыбе [4]. Это требует уточнения методов прогнозирования радиоактивного загрязнения рыбы с целью ранжирования водоемов по вероятности возможного превышения допустимых гигиенических нормативов содержания 90Sr и 137Cs в рыбе.
Для характеристики накопления радионуклидов в организме рыб на поздних стадиях радиаци-
* Адресат для корреспонденции: Украина, 08162, Киевская обл., Киево-Святошинский р-н, Чабаны, ул. Машиностроителей, 7, УкрНИИСХР; тел.: (38 044) 526-12-46, факс: (38 044) 526-07-90; e-mail: vak@uiar.kiev.ua.
онных аварий в период установившейся (медленно меняющейся) фазы радиоактивного загрязнения пресноводных водоемов одним из наиболее важных радиологических параметров является коэффициент накопления, который также называют концентрационным отношением (concentration ratio (CR)) или коэффициентом биоаккумуляции (bioaccumulation factor (BAF)):
CR = Cf/Cw,
где Cf — удельная массовая активность радионуклида в рыбе при естественной влажности, обусловленная всеми путями поступления радионуклида в организм рыбы: вода, корм, донные отложения (Бк/кг), Cw — удельная объемная активность радионуклида в воде водоема, в котором обитает рыба (Бк/л). Величина этого коэффициента для конкретного радионуклида зависит от вида рыбы и времени (сезона) года, размера (массы) рыбы, характеристик конкретного водоема, включая концентрацию в воде ионов макроаналогов и т. д. [4—59].
В последние годы под эгидой МАГАТЭ была проведена огромная работа по обобщению имеющихся экспериментальных данных с целью параметризации моделей для прогнозирования радиоактивного загрязнения различных объектов окружающей среды [5—7]. В рамках этой работы были сгруппированы, статистически обработаны и табулированы значения коэффициентов биоаккумуляции разных радионуклидов различными видами рыб (среднее и среднегеометрическое, а также стандартные отклонения этих величин). При этом не проводилось обобщение экспериментальных результатов с целью получения парамет-
ров зависимостей коэффициентов накопления рыбой разных видов 137С8 и 908г от содержания ионов калия и кальция в воде для пресноводных водоемов. В качестве таких зависимостей коэффициентов накопления 137С8 (СЕСв) в выпотрошенной тушке рыбы без головы и хвоста при естественной влажности от содержания в воде калия в публикациях МАГАТЭ [5, 6] рекомендованы результаты работы [57]: для хищной (всеядной) рыбы:
СЯъ =
= 4880 (диапазон изменения: 1780—7590)/[К+], и для нехищной рыбы:
С^ =
= 2390 (диапазон изменения: 1740—3280)/[К+],
(1)
(2)
где [К+] — концентрация растворенных в воде ионов калия, мг/л.
Для 908г в зависимости от содержания в воде кальция рекомендованы следующие зависимости коэффициентов накопления рыбой (СЯ5г) из работ [7, 10]:
СЛ8г(для мышечной ткани) = = ехр(5.2 - 1.2 1п[Са++ ]),
(3)
СЯ8г (для костей) = ехр(9.7 - 1.2 1п[Са++]), (4)
СЛ8г( для целой тушки рыбы) = = ехр(9.13 - 1.2 1п[Са++]),
(5)
где [Са++] — концентрация растворенных в воде ионов кальция, мг/л.
Цель настоящей работы — получение на основании собственных и литературных экспериментальных данных параметров статистических зависимостей коэффициентов накопления промысловой рыбой разных видов 137С8 от содержания ионов калия и 908г от содержания ионов кальция в воде для закрытых и полузакрытых пресноводных водоемов. Эти зависимости необходимы для практического хозяйственного использования водоемов и системы радиационного контроля продуктов питания на территории Украины, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС в 1986 г.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА.
Определение содержание 137С8, 908г, ионов калия и кальция в воде, а также накопление радионуклидов в организме различных пресноводных рыб проводили в 2006—2007 гг. в 15 закрытых и полузакрытых тестовых водоемах Киевской, Житомирской, Ровенской и Черниговской областей, а также в 30-километровой зоне отчуждения
ЧАЭС на территории Украины (табл. 1, 2). Плотность загрязнения прилегающих к тестовым водоемам территорий 137С8 и 908г изменялась в широком диапазоне 50—10000 и 5—4000 кБк/м2 соответственно. В зоне отчуждения ЧАЭС Усовский затон был отгорожен от протоки р. Припять намытым песком в начале 1990-х годов во время строительства новой правобережной дамбы и соединялся с рекой только во время весенних паводков. Все остальные тестовые водоемы являются закрытыми.
Одновременно с отловом рыбы из водоемов проводился отбор проб воды объемом 20—200 л с глубины 1—2 м на удалении не менее 10 м от берега. Во время пробоотбора вода фильтровалась через фильтр 1 мкм, после чего проводилось осаждение из нее 137Сб на катионит КУ-8 (Украина) и радиохимическое выделение 908г стандартными методами [60]. Часть пробы воды объемом около 1 л подкислялась и использовалась для измерения стандартными методами концентрации растворенных в ней ионов калия [К+] и кальция [Са++] в лабораторных условиях.
Как химический аналог калия 137С8 в основном равномерно накапливается в мышцах рыб, а 908г как аналог кальция — в костях, плавниках, хвосте и чешуе рыб. Государственные гигиенические нормативы [61] определяют допустимое содержание 137Сб (<150 Бк/кг) и 908г (<35 Бк/кг) в целом для свежей рыбы, рыбных полуфабрикатов и рыбных продуктов. Поэтому наиболее уместно рассматривать усредненные коэффициенты накопления этих радионуклидов в очищенной рыбе (рыба с головой без внутренностей, плавников, чешуи и жабр).
Содержание 137С8 измерялось в мышечной ткани рыб, для чего от каждой особи отбирались пробы мяса без кожи и чешуи. Мышцы по различным оценкам составляют ~60—70% веса рыбы [62—64]. Полученные результаты являются верхней оценкой содержания 137С8 в очищенной рыбе.
Измерения активности 137С8 в отобранных образцах проводили в пластиковых емкостях (объемом около 100 см3 для мышечной ткани и сосудах Маринели объемом 1 л для катионита после выделения из воды 137Сб) на низкофоновом у-спектро-метрическом комплексе ADCAM-300 с детектором из высокочистого германия GEM-30185 фирмы "EG & G ОЯТЕС" (США) с энергетическим разрешением 1.78 кэВ по линии 60Со 1.33 МэВ.
Содержание 908г измеряли в костях рыб. Для этого отделяли кости черепа и скелета рыб и озо-ляли в муфельной печи при температуре 600°С. Активность 908г в золе определялась либо прямыми измерениями образцов на бета-спектрометре СЕБ-001 фирмы "АКП" (Украина), либо, в случае малой активности 908г (ниже минимально детектируемой активности), после его радиохимиче-
Таблица 1. Средние значения содержания в воде водоемов Се, ионов калия и кальция в 2006—2007 гг.
№ тестово- Водоем/его географическая координата: северная широта— Содержание в воде
го водоема восточная долгота К+, мг/л Са++, мг/л 137С8, Бк/л 9(^г, Бк/л
1 о. Доброе (Зона отчуждения ЧАЭС, левобережная пойма р. Припять)/51 °17'32''—30°15'49'' 0.273 40 0.08 1.2
2 о. Ивановское (Зона отчуждения ЧАЭС, правобережная пойма р. Припягь)/51015'1Г-30016'25" 1.17 50 0.12 2.8
3 Усовский затон (Зона отчуждения ЧАЭС, левобережная пойма р. Припять)/51°28'20''—30°00'48'' 0.39 60 0.13 1.9
4 о. Белое (Володимирецкий р-н, н.п. Белое)/51°39'14''— 26°01'48'' 10.7 20 0.8 0.046
5 Пруд №1 предприятия "Виктория" (Володимирецкий р-н, н.п. Волчица)/51 °43'35''—26°02'05'' 1.98 46 0.014 0.004
6 о. Сириус (Дубровицкий р-н, н.п. Переброды)/51°44'47''— 27°01'43'' 0.59 12 0.028
7 Лиман (Киевское водохранилище)/50°50'20''— 30°33'33'' 2.75 40 0.002
8 Пруд н.п. Верховня ( Руженский р-н)/49°48'59''—29°17'45'' 4.0 68 0.026 0.008
9 Пруд н.п. Калиновка ( Народичевский р-н)/51°01'16''— 29°04'59'' 3.0 47 0.014 0.029
10 Пруд н.п. В. Дережня (Новгород-Волынский р-н)/50°36'48''— 27°15'35'' 4.5 106 0.015 0.059
11 Пруд н.п. Заречье ( Овручский р-н)/51°18'50''—28°47'11'' 2.5 42 0.031 0.076
12 Пруд н.п. Любарка (Народичевский р-н)/51°05'29''—29°03'47'' 1.4 42 0.06 0.06
13 Пруд н.п. Дергановка (Руженский р-н)/49°41'48''—29°07'08'' 3.4 84 0.008 0.002
14 Пруд №6 н.п. Мнёв (Черниговский р-н)/51°25'33''— 30°39'17'' 1.7 36 0.026 0.017
15 Пруд №8 н.п. Мнёв (Черниговский р-н) /51°26'22
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.