РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 5, с. 530-542
ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
УДК [574:539.163]+621.039.7
ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ВЫВЕДЕНИЯ 90Sr И 137Cs ИЗ ОРГАНИЗМА ДИКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ in vivo, ПОСЛЕ ИХ ЕСТЕСТВЕННОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ В ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ ЗОНЕ © 2007 г. Ю. А. Ma^w^, С. H. Пищик, А. M. MakCËMeiiko, M. Д. Бoндapькoв
Международная радиоэкологическая лаборатория Чернобыльского центра по проблемам ядерной безопасности, радиоактивным отходам и радиоэкологии, Славутич, Украина
В ходе лабораторного эксперимента проведена оценка параметров выведения 90Sr и 137Cs у особей рыжей полевки Clethrionomys glareolus, отловленных на одном из наиболее загрязненных участков Чернобыльской зоны. Животных содержали в лабораторных условиях на "чистых" кормах в течение 50 сут. Аналогичное исследование выполнено и на лабораторных мышах Mus musculus линии Big Blue в течение более длительного срока (184 сут). Измерения содержания 90Sr в теле животных выполняли прижизненно, с помощью специально разработанного ß-спектрометра с соответствующим программным обеспечением, а 137Cs - с помощью у-спектрометра. На протяжении эксперимента, за счет физического распада радионуклидов животные потеряли менее 0.4% активности. "Очищение" организма преимущественно происходило за счет биологического выведения. В соответствии с параметрами однокомпонентного уравнения экспоненциального снижения, 99.3% начального содержания 137Cs у полевок выводилось с периодом полувыведения 2.18 сут, а у мышей - 4.4 сут (99%). Выведение 90Sr происходило с более длительным периодом полувыведения: 11.7 сут (56%) у полевок и 49.9 сут (87%) у лабораторных мышей. Остальное количество радионуклидов в данной модели рассматривалось как такое, которое не выводилось из организма в течение периода наблюдений. На примере полевок установлено, что потери 90Sr и 137Cs быстрее происходили у самцов, чем у самок, а среди самок более интенсивное выведение отмечено у кормящих особей. Выведение 137Cs из тела рыжих полевок происходит преимущественно с мочой (74.7%), тогда как 90Sr выводится с экскрементами и мочой приблизительно в равных отношениях. При рождении детенышей и при последующем их кормлении самки теряют значительно меньше радионуклидов, чем при ежесуточных потерях с мочой и экскрементами.
137Cs, 90Sr, период полувыведения, мелкие млекопитающие, Чернобыльская зона.
Мелкие млекопитающие - одни из наиболее популярных объектов научных исследований в случае радиоактивного загрязнения окружающей среды. И первое, что при этом обращает на себя внимание - это заметное различие в радиоактивном загрязнении организма: как представителей разных видов, так и различных особей одного и того же вида [1, 2]. Это, несомненно, оказывает влияние и на оценки дозовых нагрузок, которые получают животные. Среди основных причин, обуславливающих такие различия, выделяют неоднородность радиоактивного загрязнения участков обитания, различия в рационе и особенности метаболизма разных групп животных. Однако на сегодня информация, характеризующая параметры накопления и выведения радионуклидов у представителей дикой фауны, практически отсут-
*Адресат для корреспонденции: Украина, 07100 Славутич, Киевская обл., а/я 151, МРЛ ЧЦ по проблемам ядерной безопасности, радиоактивным отходам и радиоэкологии; тел./факс: (04479) 6-15-62; e-mail: jgoryanaya@chornobyl.net.
ствует, и для сравнения приходится ссылаться только на заметно различающиеся данные, полученные на лабораторных мышах и крысах [3-9]. В то же время даже из этих данных, очевидно, что при периодах полувыведения радионуклидов в несколько суток различие на такой же порядок величин может существенно отразиться на общем уровне загрязнения организма животных. В какой степени они применимы к представителям дикой фауны - оставалось неясным.
Получение подобной информации для диких животных возможно лишь при их длительном содержании в лабораторных условиях. Самый простой и наиболее распространенный способ оценки параметров выведения радионуклидов из организма животных предполагает периодическую выборку определенного числа особей из исходной группы, с последующим отбором тканей и их анализом. Однако такой подход сталкивается с необходимостью наличия достаточно большой и однородной по своему составу группы животных,
что значительно усложняет и удорожает исследования. Другое решение проблемы становится возможным через прижизненные последовательные измерения общей радиоактивности тела одних и тех же особей. Техническая возможность этого способа была показана для у-излучающих радионуклидов еще в 50-х годах прошлого столетия [6]: с помощью жидко-сцинтилляционных у-счетчи-ков осуществляли оценки общей радиоактивности известного изотопа в теле животных размером от мышей до человека. Позднее счетчики были заменены у-спектрометрами [10]. Однако целый ряд биологически важных радионуклидов был недоступен для прижизненных оценок из-за физических характеристик излучения и специфики распределения изотопа в организме. Так, например, оценка общего содержания 90Y/90Sr в теле затруднялась неравномерным остеотропным характером их распределения и значительным поглощением ß-частиц в мягких тканях организма. При последовательных оценках одних и тех же особей некоторые исследователи прибегали к измерениям 90Sr в небольшом кусочке кости, который регулярно отрезали от кончика хвоста животного [11]. Международная радиоэкологическая лаборатория Чернобыльского центра по проблемам ядерной безопасности и радиоэкологии (Украина) при сотрудничестве с Институтом ядерных исследований HAH Украины прибегла к методу ß-спектрометрии толстослойных образцов, адаптировав его для прижизненной оценки содержания 90Sr в организме мелких животных [12, 13], а в последующем ß-спектрометр был объединен с у-спектрометром для одновременной оценки содержания и 90Sr, и 137Cs. С появлением такой технической возможности были начаты работы по in vivo оценке параметров метаболизма радионуклидов у рыжей полевки (Clethrionomys glareolus), наиболее изученного в биологическом отношении мышевидного грызуна Чернобыльской зоны.
В 2000 г. был проведен первый эксперимент с целью оценки параметров выведения 90Sr и 137Cs. При этом использовали принцип одновременного измерения и 90Sr, и 137Cs в теле животного с помощью ß-спектрометра [12]. Однако результаты исследований оказались недостаточно удовлетворительными, поскольку на поздних стадиях эксперимента, когда 137Cs уже в значительных количествах вышел из организма, а 90Sr еще нет, оценки содержания радионуклидов осуществлялись с большой ошибкой. Это было основанием для повторения эксперимента, но уже с использованием различных детекторов. Результаты этой работы ранее были представлены в материалах международной конференции [13] и частично уже были опубликованы [14]. Однако позднее было выяснено, что при расчетах была допущена ошибка, результаты которой попали в публика-
цию. В настоящей работе результаты эксперимента представлены в исправленном виде.
Цель данного исследования - оценка параметров эффективного периода полувыведения 90Sr и 137Cs из организма рыжей полевки после ее естественного радиоактивного загрязнения в условиях Чернобыльской зоны. Для сравнительного анализа также проведена оценка параметров выведения радионуклидов из организма лабораторных мышей (Mus musculus, линия Big Blue). Кроме того, в задачи исследования входило сравнение параметров выведения радионуклидов у особей различных половых групп и определение основных путей выведения 90Sr и 137Cs.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
В 2001 г. 15 особей рыжей полевки были отловлены на одном из центральных участков Чернобыльской зоны (в 5 км на юго-запад от разрушенного 4-го энергоблока) с плотностью загрязнения: 90Sr - 13.8 ± 0.5 МБк/м2 (373 Ки/км2), 137Cs -30.0 ± 2.2 МБк/м2 (810 Ки/км2). Лабораторных мышей (11 самцов) до начала эксперимента содержали в вольере на одном из самых загрязненных участков зоны ("Рыжий Лес") в течение 102 сут. Плотность загрязнения почвы в вольере: 90Sr - 115.6 ± 23.8 МБк/м2 (3121.2 Ки/км2), 137Cs -174.2 ± 30.1 МБк/м2 (4703.4 Ки/км2). И хотя в течение вольерного содержания мыши получали "чистый" корм, к концу указанного срока они получили определенное радиоактивное загрязнение организма за счет потребления воды, доставляемой из местного мелкого водоема, вольерной растительности и попутного заглатывания почвы.
После доставки животных в лабораторию их разместили в индивидуальных клетках и в течение 50 сут (полевки) и 184 сут (мыши) кормили "чистым" рационом. Он состоял из комбикорма "Zeigler" для мелких домашних растительноядных животных (морские свинки, кролики) и овсяной крупы. В качестве сочных кормов животные получали кусочки свежих огурцов или яблок. Ежедневно производили замену бумажной подстилки, которую грызуны также использовали и в качестве гнездового материала. Раз в 1-5 сут всех животных взвешивали для контроля их общего состояния.
Оценку общего содержания радионуклидов в теле полевок проводили в первые 12 сут ежедневно, а в последующем - один раз в 3-12 сут, а в теле мышей - в первый месяц еженедельно, а затем с периодичностью раз в 7-77 сут (всего 12 измерений). Измерения животных проводили в одноразовом картонном контейнере (70 х 70 х 40 мм) с верхней стенкой из полиэтиленовой пленки толщиной до 1 мм. Размеры контейнера позволяли животным чувствовать себя достаточно свободно.
Таблица 1. Характеристика массы тела животных во время эксперимента
№ животного в эксперименте Пол Масса животного, г Число измерений
среднее ± стандартное отклонение диапазон значений
Рыжие полевки
ТК96335 Самка лактирующая 22.7 ± 2.1 19.9-29 23
ТК96344 То же 23.9 ± 3.0 19.9-32.6 23
ТК96338 Самка нелактирующая 18.8 ± 2.5 14.1-22.7 19
ТК96340 То же 19.7 ± 1.3 17-22.4 19
ТК96342 » 23.3 ± 1.6 20.1-25.7 19
ТК96343 » 21.0 ± 4.0 18.4-35 19
ТК96345 » 23.3 ± 2.5 20.7-27.3 10
ТК96331 Самец 20.2 ± 2.2 15.6-23.4 19
ТК96332 То же 19.3 ± 2.3 14.4-22.3 19
ТК96333 » 22.8 ± 2.2 17.9-25.5 19
ТК96334 » 26.0 ± 2.6 20.5-29.2 19
ТК96336 » 2
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.