Содержание природных и техногенных радионуклидов в гидробионтах реки Енисей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание природных и техногенных радионуклидов в гидробионтах реки Енисей

А.Д. Карпов, А.Я. Болсуновский

Институт биофизики СО РАН, Красноярск

Река Енисей является одной из крупнейших рек мира и загрязнена радионуклидами как техногенного, так и природного происхождения. Источником поступления в Енисей техногенных радионуклидов на протяжении последних 50 лет являлся Горно-химический комбинат (ГХК) Росатома, расположенный в г. Железногорске Красноярского края. Во время работы реакторов ГХК, для их охлаждения использовалась вода р. Енисей. Не смотря на то, что последний работающий реактор ГХК был остановлен в апреле 2010 г., в воде, донных отложениях и гидробионтах реки Енисей продолжают детектироваться техногенные радионуклиды, хотя их разнообразие и максимальная активность существенно снизились [1-2]. Источником поступления в воду природных радионуклидов служат различные радиоактивные аномалии, а также месторождения природных ископаемых, расположенные в бассейне реки Енисей.

Важной проблемой радиоэкологии является перенос радионуклидов по водной трофической цепи. Накопление радионуклидов в биомассе водных организмов, в том числе и рыб, может стать причиной их попадания в организм человека.

Цель данной работы заключалась в том, чтобы оценить содержание радионуклидов в гидробионтах реки Енисей в зоне влияния ГХК.

В качестве объектов исследования использовались гидробионты трех водных трофических уровней: водные растения - шелковник кауфмана (Batrachium kauffmanii), водный мох (Fontinalis antipyretica), элодея канадская (Elodea canadensis); хариус сибирский (Thymallus arcticus) и гаммарус (Phylolimnogammarus viridis), как основной источник питания хариуса. Отбор гидробионтов проводился в период 2009 - 2011 гг. в районе санитарно-защитной зоны ГХК (район села Хлоптуново и села Атаманово). Для подготовки проб для анализа, все отобранные гидробионты тщательно промывались, высушивались в сушильном шкафу, а затем озолялись в муфельной печи при температуре 450° C. Содержание радионуклидов в биомассе гидробионтов определялось на основе использования трех методов: 1) регистрация общей б- и в-активности; 2) определение активности г-излучающих радионуклидов; 3) определение в пробах содержание природного урана 238U. Все результаты исследований рассчитывались на сухую массу проб гидробионтов. Для определения активности г-излучающих радионуклидов использовался г-спектрометр компании Canberra (США) со сверхчистым германиевым детектором. Регистрация общей б- и в-активности проводилась при помощи альфа-бета радиометра УМФ-2000 (Россия). Оценка содержания радионуклидов в рыбе осуществлялась на основе исследований ее фракций: головы, жабры, кожа, чешуя, плавники, мышцы, кости и внутренние органы.

Во время работы реакторов ГХК, основным в-излучающим техногенным радионуклидом, поступающим в воду реки Енисей, являлся короткоживущий техногенный радионуклид - 32P [3-5]. Его период полураспада составляет 14,3 дня, в связи с чем идентификация его в исследуемых пробах осуществлялась путем математических расчетов экспоненциального изменения с течением времени общей в-активности. Удельная активность 32P в биомассе гидробионтов, а также коэффициенты накопления (КН) 32P из воды представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Удельная активность 32P в гидробионтах р.Енисей

радионуклид гидробионт река енисей

Из полученных результатов можно сделать вывод, что наибольшей накопительной способностью 32P из воды обладает мох (230000 л/кг). Коэффициенты накопления для гаммаруса и элодеи примерно одинаковые (61000 и 65000 л/кг). Максимальный коэффициент накопления 32P для фракций хариуса был зарегистрирован в костях (4900 л/кг).

После того, как в апреле 2010 года был остановлен последний работающий реактор ГХК, результаты исследований проб гидробионтов реки Енисей не показали в них уменьшения со временем общей в-активности [6], что свидетельствует о том, что 32P перестал поступать в Енисей. Результаты общей в-активности в пробах гидробионтов, отобранных после остановки реактора ГХК, представлены в Таблице 2.

Таблица 2. Удельная в- и б-активность в гидробионтах р.Енисей

Из полученных результатов видно, что значения удельной общей в-активности в растениях гораздо выше, чем в биомассе рыбы или гаммаруса. Удельная в-активность на одну целую рыбу составила 390 Бк/кг. На основании проведенных расчетов абсолютной суммарной в-активности во фракциях хариуса было установлено, что в одной рыбе максимальная в-активность содержится в мышцах (23 Бк), а минимальная - в плавниках (0,24 Бк).

Для того чтобы объяснить полученные результаты общей в- и б-активности, были проведены исследования г-спектрометрического анализа исследуемых гидробионтов, а также анализ содержания в них природных радионуклидов. Результаты г-спектрометрического анализа выявили в биомассе водных растений активность таких техногенных радионуклидов, как 54Mn, 60Co, 65Zn, 106Ru, 137Cs, 144Ce, 152,154Eu, 239Np и природного радионуклида 40K [2]. В пробах гаммаруса перечень радионуклидов был несколько меньше: 40K, 54Mn, 60Co, 65Zn, 106Ru, 137Cs, 144Ce, 152Eu, а их активности гораздо ниже. В пробах хариуса перечень техногенных радионуклидов был еще меньше: 40K, 60Co 65Zn, 137Cs. В жабрах хариуса зарегистрирована максимальная концентрация 65Zn (970 Бк/кг) и 137Cs (960 Бк/кг), а в коже - 60Co (60 Бк/кг) и 40K (2370 Бк/кг). Эти результаты могут свидетельствовать о доминировании водного пути поступления радионуклидов в организм рыбы. Однако полученные значения содержания техногенных радионуклидов не превышают установленных нормативов для потребления человеком. Удельная активность 40K, рассчитанная на одну рыбу, составила 540 Бк/кг, что несколько выше удельной в-активности одного экземпляра рыбы, рассчитанной по измерениям общей в-активности (390 Бк/кг). Очевидно, что основной вклад в общую в-активность проб гидробионтов вносит именно 40K. Его удельная активность в пробах водных растений и гаммаруса составила: для водного мха - 410 Бк/кг, для элодеи канадской - 1100 Бк/кг, для шелковника кауфмана - 1000 Бк/кг, для гаммаруса - 160 Бк/кг. Полученная разница между значениями общей в-активности и активности 40K требует проведения дополнительных уточняющих исследований.

Анализ проб гидробионтов выявил присутствие в сухой биомассе исследуемых гидробионтов содержание природного урана 238U. Для водных растений концентрация урана составила 0,37 - 0,88 мг/кг, а для гаммаруса - 0,29 мг/кг. В пробах фракций хариуса максимальная концентрация урана была зарегистрирована во внутренних органах (0,48 мг/кг), а минимальная - в коже (0,04 мг/кг). Также стоит отметить, что зарегистрировать уран в жабрах не удалось. Удельное содержание урана на одну рыбу составило 0,25 мг/кг.

Результаты исследований показали в биомассе растений одинаковые, с учетом погрешности, значения общей б-активности (Таблица 2). В биомассе гаммаруса б-активность была на порядок меньше, чем в растениях. Достоверно зарегистрировать б-активность в пробах хариуса удалось только во внутренних органах (0,34 Бк/кг). В остальных фракциях значения общей б-активности были меньше МДА. Тем не менее, присутствие в органах хариуса 238U, который является б-излучающим радионуклидом, свидетельствует о том, что в биомассе фракций хариуса б-активность присутствует, но зарегистрировать ее не удалось, что связано с недостаточной чувствительностью использованного прибора.

Заключение

Содержание радионуклидов в биомассе гидробионтов разных трофических уровней является основным показателем загрязненности водной экосистемы реки Енисей. В связи с тем, что воды Енисея содержат радионуклиды не только природного, но и техногенного происхождения, оценка их содержания в пробах гидробионтов требует разных методов. В данной работе был применен комплексный подход с использованием трех методов: измерение общей б- и в- активности, измерение активности г-излучающих радионуклидов и содержания природного урана. Регистрация общей б - и в- активности выявила, что максимальная удельная в-активность накапливается в биомассе водных растений (1266 Бк/кг), а минимальная во фракциях хариуса и гаммаруса (98 - 200 Бк/кг). Максимальные значения общей б-активности также были зарегистрированы для проб водных растений (33-67 Бк/кг), минимальные - для проб гаммаруса (1,6 Бк/кг). Достоверно определить во фракциях хариуса б-активность удалось лишь во внутренних органах (0,34 Бк/кг), в остальных фракциях ее значение оказалось меньше МДА. В биомассе водных растений и гаммаруса концентрация 238U изменялась от 0,29 до 0,88 мг/кг, для проб хариуса концентрация 238U составила 0,25 мг/кг. Максимальная концентрация урана в пробах хариуса была отмечена во внутренних органах, где и была зарегистрирована общая б-активность. Результаты г-спектрометрического анализа в водных растениях показали содержание таких радионуклидов, как 40K, 54Mn, 60Co, 65Zn, 106Ru, 137Cs, 144Ce, 152,154Eu, 239Np. В биомассе гаммаруса перечень радионуклидов был несколько меньше: 40K, 54Mn, 60Co, 65Zn, 106Ru, 137Cs, 144Ce, 152Eu, а в пробах хариуса еще меньше: 40K, 60Co, 65Zn, 137Cs. Максимальные значения активности радионуклидов в коже и жабрах свидетельствуют о доминировании водного пути поступления радионуклидов в организм рыбы. Полученные значения содержания техногенных радионуклидов в пробах хариуса не превышают установленных нормативов для потребления рыбы человеком.

Список используемой литературы

1. Зотина Т.А., Трофимова Е.А., Каглян А.Е., Болсуновский А.Я., Гудков Д.И. Распределение техногенных радионуклидов в организме рыб из р. Енисей (Россия) и водоемов зоны отчуждения Чернобыльской АЭС (Украина). // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. // 2010. - №1 (12). - С. 91-94.

2. Болсуновский А.Я., Медведева М.Ю., Александрова Ю.В. Интенсивность накопления радионуклидов в биомассе водных растений реки Енисей. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, Т. 13 №1(4), 2011. С. 776-779.

3. Паньков Е.В., Болсуновский А.Я., Пименов Е.В. Содержание радионуклидов и мощности доз облучения отдельных видов ихтиофауны реки Енисей. // Доклады IV международной конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде», Семипалатинск - 2006. - Т. 1- С. 357-361.

4. Болсуновский А.Я., Дементьев Д.В. Оценка интенсивности накопления 32Р водными растениями реки Енисей // Экология. 2010, №6. С. 464-467

5. Карпов А.Д. Содержание техногенных радионуклидов в гидробионтах реки Енисей. // Материалы XIV Международной научной школы-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий», Абакан - 2010. - Т. 2 - С. 13-14.

6. Карпов А.Д., Болсуновский А.Я. Радиоактивное загрязнение хариуса сибирского в реке Енисей. // Материалы ХVII Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность», Томск - 2011. - С. 292-294.

Размещено на Allbest.ru