РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 200S, том 4S, № 4, с. 493-501
РАДИОНУКЛИДЫ
УДК 574.4/5:539.1.047
ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЦЕНОПОПУЛЯЦИИ ГОРОШКА МЫШИНОГО С ТЕРРИТОРИИ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ ОТХОДАМИ РАДИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА
© 2008 г. Т. И. Евсеева1*, Т. А. Майстренко1, С. А. Гераськин2, Е. С. Белых1
1Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар 2ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН, Обнинск
Дана оценка радиационного воздействия на ценопопуляции горошка мышиного (Vicia cracca L.), произрастающие на территории, загрязненной отходами радиевого производства. Зависимость частоты аберраций хромосом в клетках меристемы проростков семян горошка мышиного от дозы облучения удовлетворительно описывается линейной моделью. Достоверные цитогенетические эффекты в хронически облучаемых ценопопуляциях горошка мышиного выявляются при поглощенных дозах (0.006-0.7 Гр), в 10 и более раз превышающих естественный радиационный фон. Нарушение репродуктивной способности растений (достоверно высокий уровень эмбриональных летальных мутаций) наблюдается при поглощенных дозах (0.2-0.7 Гр), в 200-700 раз превышающих естественный радиационный фон. Сравнительный анализ доз облучения и соответствующих им эффектов у растений с нормативами для человека позволяет заключить, что в данной радиоэкологической ситуации предложенный МКРЗ антропоцентрический принцип выполняется.
Радиационное воздействие, природные популяции растений, цитогенетические эффекты, эмбриональные лнтальные мутации.
В настоящее время значительное внимание уделяется разработке концепции защиты природы от радиационных воздействий, обеспечивающей одновременно охрану здоровья человека, стабильное функционирование экосистем и сохранение биологического разнообразия [1, 2]. Современная система оценок последствий облучения и предотвращения его негативного влияния на человека является итогом более чем 80-летнего периода исследований и подробно изложена в Публикациях МКРЗ. Вопросы радиационной защиты биоты до конца 1980-х - начала 1990-х годов рассматривались МКРЗ только в контексте миграции радионуклидов по трофическим цепочкам, ведущим к человеку. Принципиальная позиция МКРЗ по отношению к обеспечению радиационной защиты окружающей среды состоит в том, что "соблюдение стандартов контроля окружающей среды, необходимых для защиты человека в той мере, которая признается в настоящее время желательной, обеспечит также отсутствие риска и для других живых организмов" [3]. Указанный антропоцентрический принцип вошел в основополагающие документы по обеспечению радиационной защиты окружающей среды во многих странах. Вместе с тем в последние 10-
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-04-78; e-mail: repei66@rambler.ru.
15 лет получила признание точка зрения о необходимости пересмотра этого постулата и разработки специальных принципов защиты биоты [2, 5, 6].
Одной из наиболее распространенных в настоящее время является методология оценки радиационного воздействия на биоту, основанная на сопоставлении дозовых нагрузок с биологическими эффектами у референтных видов флоры и фауны, оценке зависимости доза-эффект и пределов дозовых нагрузок для разных уровней биологической организации и разных радиоэкологических ситуаций [4-6]. Методология использована [7] при выполнении европейских программ по оценке радиационного воздействия на водные и наземные экосистемы (FASSET, EPIC, ERICA). Основное внимание в рамках этих проектов уделялось анализу радиоэкологических ситуаций, связанных с загрязнением окружающей среды искусственными радионуклидами.
Сложнее оказалось оценить дозовые нагрузки на биоту от повышенного фона естественной радиоактивности и сопоставить их с наблюдаемым в природных популяциях уровнем биологических эффектов [8-10], поэтому вопрос о пределах дозовых нагрузок от естественных радионуклидов для животных и растений остается открытым, что усложняет разработку единой концепции защиты природы от радиационных воздействий.
Цель настоящего исследования заключалась в определении дозовых нагрузок и оценке зависи-
Таблица 1. Удельная активность в почве и коэффициенты накопления 226Яа в надземной массе горошка мышиного
Участок отбора пробы Удельная активность 226Ra, Бк/кг воздушно-сухой гочвы Коэффициенты накопления 226Ra
Контрольный 41 0.120
Вторая надпойменная терраса 210 0.320
Склон от второй надпойменной террасы 24301 0.010
Первая надпойменная терраса 25521 0.040
Склон от первой надпойменной террасы 120000 0.005
мости от дозы облучения уровня генетической изменчивости горошка мышиного (Vicia cracca L.), произрастающего в условиях повышенного фона естественной радиоактивности.
Для этого необходимо было решить следующие задачи:
1) обосновать выбор дозиметрической модели и значений ее параметров для расчета доз облучения от тяжелых естественных радионуклидов, определить дозовые нагрузки на растения горошка мышиного и основные дозообразующие радионуклиды в данной радиоэкологической ситуации;
2) используя разработанные классификации радиационных зон, оценить радиоэкологическую ситуацию на исследуемой территории на основе сопоставления расчетных доз облучения с наблюдаемыми генетическими эффектами в ценопопу-ляциях горошка мышиного;
3) определить форму зависимости доза-эффект и пределы дозовых нагрузок, вызывающих определенный биологический эффект у горошка мышиного, произрастающего в условиях повышенного фона естественной радиоактивности.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Выбранная для исследований территория находится в пос. Водный Ухтинского р-на Республики Коми и представляет собой систему сопряженных элементарных геохимических ландшафтов, включающих приводораздельное пространство, первую и вторую надпойменные террасы, пойму р. Ухта. Радиоактивное загрязнение обусловлено складированием отходов радиевого производства. Анализ результатов ранее проведенных исследований радиационной ситуации, биологических эффектов у животных и растений с этой территории, подробная характеристика контрольного и экспериментального участков представлены в предыдущих публикациях [10, 11].
Пробы почв и растений отбирали методом "конверта" с четырех площадок (4 м2), приуроченных к доминирующим элементам мезорельефа экспериментального участка, и с контрольного. Уровень генетической изменчивости в цено-
популяциях горошка мышиного оценивали по частотам эмбриональных летальных мутаций (ЭЛМ) в бобах и аберраций хромосом в меристеме проростков семян. Удельную активность радионуклидов в надземной массе растений определяли в лаборатории миграции радионуклидов и радиохимии, зарегистрированной в Государственном реестре № 41623-2003. Описание использованных методик цитогенетических, радиохимических анализов и их результаты приведены в работе [11].
В настоящее время основной вклад в общую активность радионуклидов в образцах растений горошка мышиного вносит 226Ra [11]. Результаты предыдущих исследований радиационной обстановки на участке также свидетельствуют о преобладающем вкладе этого радионуклида в активность растений и почв [12]. Выполненная по данным [12] ретроспективная оценка показала [13], что вклад 226Ra в дозовую нагрузку на наземные виды растений составляет 98%. Поскольку при расчете дозы от внешнего облучения учитывается вклад у-квантов и высокоэнергетических ß-ча-стиц (>10 кэВ) находящихся в почве радионуклидов, в настоящем исследовании в образцах почв определяли эманационным методом [14] только удельную активность основного дозообразующе-го радионуклида - 226Ra (табл. 1). Коэффициенты накопления 226Ra в надземной массе горошка мышиного вычисляли как соотношение удельных активностей радионуклида в воздушно-сухих образцах растений и почв.
Дозовые нагрузки рассчитывали по разработанной в рамках программ FASSET и ERICA методике [15-18]. В основу модели положен принцип суммирования доз от всех типов источников излучения, как внешних, так и внутренних. При этом доза - это функция количества поглощенной в ткани энергии фотонов и частиц. Дозу внешнего облучения вычисляли с учетом коэффициента AF (absorbed fractions), который определяется методом Монте-Карло (MCNP4C) и равен отношению энергии поглощенной объектом к энергии, выделенной источником. Такая аппроксимация допускается для любой бесконечной гомогенной среды с равной плотностью. Принима-
ется, что организм, для которого оценивается доза, состоит из четырех типов ткани с плотностью 1 г/см3 и находится в центре бесконечной сферы такой же плотности. Нижняя граница энергии для фотонов - 1 кэВ, электронов - 10 кэВ.
Для оценки дозовой нагрузки от внешнего облучения использовали уравнение [17]
Pext = q XX EYi (!- AFv (Ei)) +
+ q XJ N v (E) E (1- AFV (E)) dE,
(1)
где Рех1 - мощность поглощенной дозы от внешнего излучения, мкГр/ч; у - тип излучения; д -удельная активность радионуклида в соответствующей среде обитания, Бк/кг; Е, и у - соответственно энергия (МэВ) и выход (%) частиц и фотонов данной энергии на распад радионуклида; N£6) - энергетический спектр Р-излучения; ЛБу(Е) - доля энергии, поглощенная организмом при одном распаде радионуклида.
Дозовую нагрузку от внутреннего облучения оценивали с учетом всех видов излучения по уравнению:
Pint = q XX EYiAFi (Ei) +
(2)
+ q XJ Nv (E) EAFv (E) dE,
дозиметрии связана с оценкой дозовых нагрузок на биоту в ситуациях, когда источником облучения являются тяжелые естественные радионуклиды (ТЕРН). Большая часть информации о дозах, поглощенных растениями и животными, получена расчетным путем. Для оценки дозовых нагрузок на биоту разработано несколько моделей, каждая из которых имеет определенные ограничения и преимущества [18]. В такой ситуации решающим критерием выбора модели оказывается степень ее апробированности для разных радиоэкологических ситуаций.
Предложенная в рамках программы FASSET [17] модель апробирована на большом объеме экспериментального материала для случаев воздействия искусственных и естественных радионуклидов на животных и растения водных и наземных экосистем [17,
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.