ЭКОЛОГИЯ, 2010, № 6, с. 464-467
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ =
УДК 574.5:539.1.04
ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ 32Р ВОДНЫМИ РАСТЕНИЯМИ РЕКИ ЕНИСЕЙ
© 2010 г. А. Я. Болсуновский, Д. В. Дементьев
Институт биофизики СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок
E-mail: radecol@ibp.ru Поступила в редакцию 02.11.2009 г.
Ключевые слова: водные растения, Енисей, 32Р, Горно-химический комбинат, коэффициент накопления.
Водные растения являются важным компонентом водных экосистем, участвующим в самоочищении водоемов (Лукина, Смирнова, 1988). В свою очередь для жизнедеятельности водных растений необходимы элементы минерального питания, из которых наиболее важен фосфор.
В Красноярском крае в г. Железногорске расположен Горно-химический комбинат (ГХК) Рос-атома. Эксплуатация ядерных реакторов и радиохимическое производство ГХК привели к загрязнению поймы р. Енисей техногенными радионуклидами (Сухоруков и др., 2004). Наряду с долгоживущими радионуклидами в сбросных водах содержится широкий спектр короткоживущих радионуклидов акти-вационного происхождения, в том числе 32Р (Т1/2 = = 14.3 сут) (Болсуновский, Суковатый, 2004; Ва-куловский и др., 2004; Суковатый и др., 2004). Согласно опубликованным данным (Вакуловский и др., 2004), сброс 32Р в Енисей в 1975—1991 гг. составлял 1014 Бк/год, после остановки двух прямоточных реакторов с 1992 г. сброс уменьшился до 1013 Бк/год.
Радиоизотоп фосфора интенсивно накапливается биомассой растений и встраивается в биологические структуры по механизмам, аналогичным накоплению стабильного фосфора. Наши предыдущие исследования (Болсуновский, Суковатый, 2004; ВокипоУ8ку й а1., 2009) показали, что 32Р вносит наибольший вклад в суммарную дозу облучения гидробионтов Енисея. Поскольку 32Р является "чистым" р-излучателем, то для его определения используются методы р-спектро-метрии и особенно эффективно — жидкостно-сцинтилляционной спектрометрии. Однако эти методы требуют сложного программного обеспечения для идентификации 32Р в пробах при наличии нескольких р-излучателей. Ранее нами (Суковатый и др., 2004) было оценено содержание 32Р в пробах только одного вида водных растений — Potamogeton ¡ыевт Ь. Поэтому целью данной работы стало исследование интенсивности накопле-
ния 32P разными видами водных растений р. Енисей в зоне влияния сбросов ГХК.
В работе исследовали накопление 32Р следующими видами погруженных водных растений р. Енисей, распространенных в ближней зоне сброса ГХК: Fontinalis antipyretica Hedw., Myrio-phyllum spicatum L., Potamogeton lucens L., Potamogeton pectinatus L., Potamogetonperfoliatus L., Elodeacanaden-sis Michx., Batrachium kaujfmanii (Clerc) V Krecz. Пробы растений отбирали в 2007—2008 гг. с июля по сентябрь в ближней зоне влияния сбросов ГХК—в районе с. Атаманово (остров и коса Атамановские) и в районе с. Б. Балчуг (Балчуговская протока). Расстояние между селами Б. Балчуг и Атаманово составляет около 10 км. Отобранную фитомассу растений промывали в проточной воде и разделяли по видам. В дальнейшем растения сушили и озоляли при 450°C в муфельной печи.
Содержание 32P в пробах водных растений определяли по динамике изменения суммарной р-активности в пробах золы, а суммарную р-ак-тивность — на а-р-радиометре UMo LB123 с детектором LB 1238 (EG&G Berthold, Германия) и а-р-радиометре УМФ-2000 (ЗАО "Доза", Россия). Каждая проба была приготовлена и измерена в 3 повторностях. Время измерения каждой по-вторности — 30 мин. Предварительные исследования не выявили достоверных различий в измерении суммарной р-активности проб растений на приборах разного тапа. Последовательные измерения проб водных растений проводили в течение 10 периодов полураспада 32P. На основании полученных данных строили кривую распада радиоактивного фосфора. По истечении 100 сут кривые распада стремились к постоянному значению Af (см. рисунок), которое в большинстве случаев соответствует содержанию в пробах естественного радионуклида 40К. Известно, что период полураспада 40К (71/2 = 1.28 х 109 лет) значительно превышает период полураспада 32P. Сопоставляя экспериментально полученную постоянную распада X = ln2/T1/2 и
ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ
465
Удельная активность, Бк/кг
Динамика изменения суммарной Р-активности в пробе золы Fontinalis antipyretica А — конечная активность).
постоянную распада 32Р (X = 0.048), можно сделать вывод о формировании р-активности проб присутствием 32Р.
Расчет содержания радиоактивного фосфора на момент отбора проб (А0) проводился методом экстраполяции кривых распада на дату отбора растений по закону радиоактивного распада:
А = А0ехр I -—-),
4 1 1/2
где 7\/2 — период полураспада 32Р; t — время, прошедшее с начала отбора.
Радиометрия проб водных растений показывает, что общая р-активность значительна в начале измерений и экспоненциально снижается с течением времени. Кривые распада стремились к постоянному значению через промежуток времени, приблизительно равный 100—140 сут. Анализ кривых распада паказал хорошее соответствие рассчитанной постоянной распада табличному значению постоянной распада 32Р.
На основании динамики активности 32Р было рассчитано его удельное содержание во всех видах исследуемых водных растений на дату отбора проб. Результаты расчетов удельной активности 32Р в биомассе растений, отобранных в5течение 2 лет (см. таблицу), показывают, что максимальное содержание 32Р (58000 Бк/кг) отмечено в пробах водного мха ^аиИш^ antipyretica), отобранного в сентябре 2008 г. возле с. Атаманово. Также высокие значения удельной активности 32Р характерны для водного мха и в другие даты отбора. Показатели удельной активности 32Р для рдестов (Potamogeton lucens и Potamogeton pectinatus) были несколько ниже — 40000 Бк/кг (сентябрь 2008 г.). Высокая накопительная способность видов Fon-tinalis antipyretica и Potamogeton lucens в отношении техногенных радионуклидов была отмечена и в предыдущих исследованиях водных растений
Енисея (Болсуновский и др., 2002; Болсуновский, Суковатый, 2004; ВокипоУ8ку, 2004). Максимальные значения удельной активности 32Р для видов Myriophyllum spicatum и Batrachium kauffmanii оказались близки — 31000 и 32000 Бк/кг (см. таблицу).
По мере удаления от места сброса радиоактивных вод ГХК по течению реки, очевидно уменьшается и содержание 32Р в воде, что подтверждают более низкие его показатели в биомассе растений в районе с. Б. Балчуг (протока) по сравнению с растениями вблизи с. Атаманово (остров и коса). Расстояние между селами Б. Балчуг и Атаманово составляет около 10 км. Вследствие этого в районе с. Б. Балчуг по сравнению с районом вблизи с. Атаманово активности 32Р в таких видах, как Fontinalis antipyretica, Potamogeton lucens, ВаШ-chium kauffmanii, Myriophyllum spicatum, в несколько раз меньше. Например, для Fontinalis antipyret-гш, отобранного на разном расстоянии по течению реки в сентябре 2008 г., она уменьшилась с 58000 до 15000 Бк/кг (см. таблицу).
Большинство растений, отобранных в осенний период в сентябре 2008 г., имело наивысшее содержание 32Р по сравнению с растениями, отобранными как в летний период, так и сентябре 2007 г. Осенний максимум содержания 32Р и других техногенных радионуклидов, очевидно, связан с максимумом вегетационного развития водных растений в р. Енисей. Кроме сезонной активности растений, на содержание техногенных радионуклидов влияет и известная периодическая остановка реактора ГХК для проведения профилактических работ. В периоды остановок реактора радиоактивный фосфор в р. Енисей не поступал, но продолжал распадаться ранее накопленный 32Р. Возможно, с этим связаны различия в содержании 32Р в водных растениях в разные годы исследований.
466 БОЛСУНОВСКИЙ, ДЕМЕНТЬЕВ
Накопление 32Р водными растениями р. Енисей в 2007—2008 гг.
Вид растения Место, дата отбора 32Р, Бк/кг сухой массы КН*
Fontinalis antipyretica с. Атаманово, остров, 20.09.2007 с. Атаманово, коса, 20.09.2007 с. Атаманово, коса, 16.07.2008 с. Атаманово, коса, 17.09.2008 с. Б. Балчуг, протока, 17.09.2008 43000±1300 30800±900 12300±900 58800±1700 15100±500 218000
Potamogeton lucens с. Атаманово, остров, 01.09.2007 с. Атаманово, остров, 20.09.2007 с. Атаманово, остров, 16.07.2008 с. Атаманово, коса, 16.07.2008 с. Атаманово, коса, 17.09.2008 с. Б. Балчуг, протока, 17.09.2008 22000±2500 11500±600 18900±1300 11600±600 39800 ± 1500 12900±1400 147000
Potamogeton pectinatus с. Атаманово, коса, 17.09.2008 39700±4000 147000
Potamogeton perfoliatus с. Б. Балчуг, протока, 17.09.2008 6900 ± 900 -
Batrachium kauffmanii с. Атаманово, коса, 20.09.2007 с. Атаманово, коса, 16.07.2008 с. Атаманово, коса, 17.09.2008 с. Б. Балчуг, протока, 17.09.2008 12800±400 11700±1000 32300±1100 5000 ± 200 120000
Myriophyllum spicatum с. Атаманово, остров, 20.09.2007 с. Атаманово, коса, 16.07.2008 с. Атаманово, остров, 17.09.2008 с. Б. Балчуг, протока, 17.09.2008 9300 ± 300 19200±600 31 300 ± 600 10500±800 116000
Elodea canadensis с. Б. Балчуг, протока, 01.09.2007 с. Б. Балчуг, протока, 17.09.2008 15100±2700 10700±1100 -
* Максимальные КН для района отбора с. Атаманово, коса.
Интенсивность накопления 32Р водными растениями из воды принято характеризовать коэффициентом накопления (КН), который определяется как отношение количества 32Р в биомассе растений (Бк/кг сухой массы) и воде (Бк/л). Поскольку нам не удалось достоверно определить содержание 32Р в воде р. Енисей в местах отбора проб растений, то для расчета КН использовали среднее содержание 32Р в воде после закрытия прямоточных реакторов на основании литературных данных (Вакуловский и др., 2004). После закрытия реакторов в 1992 г. оно оставалось на одном уровне и его среднее значение составляло 0.27 Бк/л на расстоянии 10 км от места сброса, т.е. в зоне нашего отбора водных растений. В своих расчетах мы использовали максимальные значения удельной активности 32Р в водных растениях (см. таблицу), поэтому нами получены максимальные значения КН. Из таблицы видно, что и по содержанию 32Р, и по величинам КН Fontinalis antipyretica превосходит все остальные виды (218000). Довольно близкие значения получены для Potamogeton lucens, Р. pec
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.