230 размерно-весовые, возрастные и видовые закономерности

Материалы IV Международной конференции, г. Томск, 4–8 июня 2013 г.
распределением удельных активностей до глубины 35 см
(рис. 4).
На глубине до 10 см сконцентрировано 23 % удельной
активности 137Cs и 26 % удельной активности 90Sr, что существенно отличается от аналогичных значений для почв
супераквальных позиций (80 и 65 %). При этом, величины
удельных активностей 90Sr и 137Cs имеют один порядок и
близки значениям для почв элювиальных позиций водосборов.
Для почв элювиальных позиций водосбора озера Кожакуль удельные активности 90Sr и 137Cs практически равны,
что отличает их от почв супераквальных позиций водосбора этого водоема (рис. 2). Максимальная удельная активность 90Sr, характерная для почвенной подстилки, составляет 36,6±15 Бк/кг, в то время как аналогичные значения
для 137Cs составляют 33,8±15 Бк/кг.
Возможно, различия между почвами разных ландшафтов приозерных террас связано с особенностями водного
режима: в почвах супераквальных позиций высокое увлажнение, сочетании выпотного и промывного режимов, а также большее содержание органического вещества привели
к накоплению 90Sr в верхних горизонтах. Равномерное же
распределение органического вещества в почвах элюви-
альных позиций могло привести к перераспределению
поллютанта по глубине профиля.
Согласно полученным данным почвы водосборной территории озера Малые Кирпичики не считаются токсичными
(ПДК 90Sr и 137Cs для почв хозяйственно назначения составляет 55,5 Бк/кг и 185 Бк/кг соответственно [4]). В почвах
водосбора озера Кожакуль удельная активность цезия-137
превышает предельно – допустимую величину, однако, содержание стронция-90 находится в пределах нормы. На
территории водоема Кожакуль следует продолжать мониторинговые исследования.
Таким образом:
1. На аккумуляцию и миграцию радионуклидов в почве
влияет распределение органического вещества по
профилю;
2. Имеющиеся различия в загрязнении почв озер Кожакуль и Малые Кирпичики цезием-137, связаны с
различным географическим расположением относительно центра эмиссии;
3. Также различия в загрязнении почв озер Кожакуль и
Малые Кирпичики цезием-137, связаны с ветровым
разносом с озера Карачай 1967 года.
Литература
1. Восточно-Уральский радиоактивный след (сборник статей, посвященных последствиям аварии 1957 года на ПО
«Маяк») / Под редакцией А.В. Аклеева и М.Ф. Киселева. –
Челябинск, 2012. – 352 стр.
2. Левина С.Г. Закономерности поведения 90Sr и 137Cs в озерных экосистемах восточно-уральского радиоактивного
следа в отдаленные сроки после аварии/автореферат дис-
сертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. – Москва, 2007.
3. Смагин А.И. Экология водоемов зоны техногенной радиационной аномалии на Южном Урале. – Пермь, 2008. – 51 с.
4. Захарова Е.В. Эколого – радиационное состояние природной среды Тюменской области. – Тюмень, 2006. – 134 с.
Размерно-весовые, возрастные и видовые закономерности накопления
радионуклидов рыбой водоемов чернобыльской зоны отчуждения
А.Е. Каглян1, Д.И. Гудков1, В.Г. Кленус1, А.Б. Назаров2, Н.А. Поморцева1,
Л.П. Юрчук1, З.О. Широкая1, А.П. Коробович1
Институт гидробиологии НАН Украины, Киев, Украина, alex_kt983@mail.ru
Государственное специализированное предприятие «Чернобыльский спецкомбинат» Чернобыль, Украина
1
2
Size, weight, age and species regularities of the radionuclide accumulation
by fish in water bodies within the Chernobyl exclusion zone
O.Ye. Kaglyan1, D.I. Gudkov1, V.G. Klenus1, O.B. Nazarov2, N.A. Pomortseva1, L.P. Yurchuk1, Z.O. Shyroka1, A.P. Korobovych1
Institute of Hydrobiology of the NAS of Ukraine, Geroyev Stalingrada Ave. 12, Kyiv, UA- 04210, Ukraine, alex_kt983@mail.ru
2
State specialized enterprise ”Chornobyl specialized enterprise” Chornobyl, Ukraine
1
Abstract. The results of the specific activity of 90Sr and 137Cs estimation at the indigenous representatives of fish fauna
in water bodies of the Chornobyl exclusion zone during 2006–2012 are presented. The data of species specificity of the
radionuclide accumulation and distributing it in different organs and tissues of pray and predatory fishes the in water
bodies with a different hydrological regime and level of radioactive contamination are analysed. The size, weight and
age dynamics of the radionuclide accumulation in fish are evaluated. It is note that presently 90Sr is the main doseformed radionuclide for fishes of stagnant water bodies of the Chornobyl exclusion zone.
Радиоэкологические исследования ихтиофауны водоёмов Чернобыльской зоны отчуждения (ЧЗО) в первые
230
послеаварийные годы были фрагментарны и приобрели
систематический характер, в основном, с конца 1990-х гг.
Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека
Эти исследования охватили ряд природных
водоемов ЧЗО и, помимо анализа удельной активности 137Cs в тканях рыб, включали также измерение 90Sr, который, вследствие повышенной
миграционной способности и биологической доступности, является в настоящее время основным дозообразующим радионуклидом для биоты замкнутых водных объектов ЧЗО [1, 5–7, 10].
Целью нашей работы был анализ видовых,
размерно-весовых и возрастных особенностей
накопления и распределения радионуклидов
по различным органам и тканям рыб в водо- Рис. 1. Средние уровни удельной активности радионуклидов у представиемах с различным гидрологическим режимом и
телей «мирных» (красноперка) видов рыб в водных объектах ЧЗО в
уровнем радионуклидного загрязнения, а также
2006–2012 гг.
оценка современного уровня удельной активности радионуклидов у представителей ихтиофауны водоемов и водотоков ЧЗО.
Оценивали удельную активность 90Sr и 137Cs
для 15 видов рыб (возрастом от 1 года до 12
лет), относящихся к различным экологическим
группам. Общее количество исследованных
ихтиологических проб составило свыше 2 700.
Определение удельной активности 137Cs в рыбе
выполняли гамма-спектрометрическим и радиохимическим методами, 90Sr – радиохимическим
методом с измерением на установке УМФ-2000
дочернего 90Y. Удельная активность радионуклидов в рыбах приведена в Бк/кг сырой массы.
Рис. 2. Средние уровни удельной активности радионуклидов у представиПоскольку, большая часть выпадений 90Sr
телей хищных (окунь обыкновенный) видов рыб в водных объектах
оказалась локализована на территории ЧЗО,
ЧЗО в период 2006–2012 гг.
то в рыбе водных объектов, находящихся за
ее пределами, сравнительное содержание 90Sr
также было невысоким. Это способствовало
формированию точки зрения о том, что 137Cs Таблица 1. Диапазоны удельной активности радионуклидов в карасях оз.
Вершина и их процентное содержание в период 2011–2012 гг.
является основным дозообразующим радиону(n = 30)
клидом в рыбе водоемов, загрязненных радиоДиапазоны
Диапазоны
нуклидами чернобыльского происхождения и
удельной
удельной
определило приоритетность измерения этого
Часть от общей
Часть от общей
активности
активности
радионуклида в рыбе водоемов Украины, вклювыборки, %
выборки, %
радионуклидов
радионуклидов
чая крупнейший водный объект ЧЗО – водоемв карасях, Бк/кг
в карасях, Бк/кг
охладитель (ВО) ЧАЭС [3, 4, 9].
137
90
Cs
Sr
Однако как показали дальнейшие иссле800–900
6,5
30 000–40 000
17,4
дования, проводимые с 1997 г., в замкнутых и
слабопроточных водоемах ЧЗО наблюдается
1 001–3 000
53,1
40 001–50 000
8,7
совершенно иная ситуация. Благодаря особен3 001–6 000
18,8
50 001–60 000
34,8
ностям гидрологического и гидрохимического
7 001–9 000
18,8
60 001–70 000
26,1
режима, а также поступлению мобильных, био90
Более
10 000
3,1
Более
70 000
13,0
логически доступных форм Sr с территории
водосбора, в водоемах с ограниченным водообвидов рыб (окуня и красноперки) рассчитаны усредненменом этот радионуклид играет доминирующую
роль в загрязнении гидробионтов, в которых содержание ные данные удельной активности радионуклидов в рыбе,
90
Sr у «мирных» видов превышает содержание 137Cs в 2–8 позволяющие получить общее представление об уровнях
раз, а в некоторых случаях – в 13 и более раз. Для хищных содержания 90Sr и 137Cs в рыбе основных полигонных вовидов этот показатель не превышает 2, поскольку ассими- дных объектов ЧЗО (рис. 1 и 2). Наибольшими величинами
ляция 90Sr, находящегося в объектах питания, в основном удельной активности как 90Sr, так и 137Cs в рыбе характерив плохо-перевариваемых внутренних и покровных кост- зуются замкнутые водоемы, несколько меньшие значения
ных тканях, происходит не так эффективно. На примере отмечены для водоемов с более высоким уровнем проточнаиболее типичных представителей хищных и «мирных» ности и минимальные – для речных экосистем ЧЗО. Прак-
231
Материалы IV Международной конференции, г. Томск, 4–8 июня 2013 г.
тически для всех водоемов ЧЗО зарегистрировано более
Анализ данных, полученных на протяжении последних
высокое содержание 90Sr в рыбе по сравнению с 137Cs. 7 лет, свидетельствует о том, что удельная активность
Исключение составляют водные объекты с повышенным 137Cs и 90Sr у представителей ихтиофауны практически всех
водообменом: ВО ЧАЭС, являющийся полуприродным водоемов ЧЗО продолжает постепенно снижаться. Исклюводоемом с системой искусственной подкачки воды из р. чение составляют замкнутые водоемы ЧЗО, в которых, при
Припять, а также, непосредственно, русловая часть р. При- постепенном снижении удельной активности 137Cs в рыбах,
пять.
ВО характеризуется высоким уровнем радионуклидного загрязнения, а также специфическим гидрологическим и гидрохимическим
режимом. В настоящее время эти особенности,
несмотря на низкие показатели удельной активности радионуклидов в воде ВО, вследствие
повышенного водообмена, обусловливают, с
одной стороны, концентрирование 137Cs рыбой
на уровне самых загрязненных водоемов ЧЗО,
а с другой – сравнительно низкие показатели
удельной активности 90Sr [5–7, 9]. Отдельно
следует также упомянуть оз. Вершина, нахо- Рис. 3. Средняя удельная активность радионуклидов в различных видах
дящееся в центре одамбированной территорыб оз. Глубокое в период 2006–2012 гг.
рии Красненской поймы. Радиоэкологические
исследования в озере не проводили с начала
1990-х годов, в связи с его недоступностью наземным транспортом. Это замкнутое, заболачиваемое озеро является наиболее загрязненным
90
Sr среди исследованных водоемов ЧЗО.
В 2011–2012 гг. нам удалось отловить в оз.
Вершина только один вид рыб – карася серебряного, удельная активность 137Cs в котором зарегистрирована в пределах 803–16 250 (в среднем
4 193), а 90Sr – 34 683–81 180 (в среднем 64 400)
Бк/кг. В табл. 1 представлены пределы колебаний удельной активности радионуклидов в
карасях и их процентное содержание. Удельная
активность 90Sr у карася оз. Вершина в несколько раз превышает аналогичный показатель для
рыб одного их наиболее загрязненных радиону- Рис. 4. Средняя удельная активность радионуклидов в различных видах
клидами водоемов ЧЗО – оз. Глубокое.
рыб Яновского затона в период 2006–2012 гг.
Диапазоны удельной активности радионуклидов для всех видов рыб, отловленных
в полигонных водных объектах ЧЗО в период
Таблица 2. Диапазоны удельной активности радионуклидов у представи2006–2012 гг. представлены в табл. 2.
телей ихтиофауны водных объектов различного типа ЧЗО в
Высокие значения содержания радионукли2006–2012 гг., Бк/кг
да отмечены у судака и чехони, если эти виды
Тип водного объекта
Водный объект
137Cs
90Sr
присутствовали в уловах. Во всех остальных
случаях наибольшую удельная активность 137Cs
Азбучин, Вершина,
Озеро
800–31 800 1 450–81 200
регистрировали в окуне обыкновенном, который
Глубокое, Далекое
является одним из наиболее распространенных
Водоем с повышен- Водоем-охла850–11 000
100–750
хищных видов для водоемов ЧЗО [8]. Среди исным водообменом
дитель ЧАЭС
следованных «мирных» видов практически во
Перекрытый
Яновский затон,
всех водоемах лидирующее положение по уровзатон, одамбироКрасненская старица
350–4 750
600–6 500
ням накопления 90Sr и 137Cs занимает краснованная старица
(участок №1)
перка, что, вероятно, связано с преобладанием
ПолупроточКрасненская старица
460–11 200
100–4 500
в рационе этого вида высших водных растений,
ный водоем
(участок №2)
характеризующихся высокими коэффициентаПрипятский затон,
Открытый затон
30–300
50–170
ми накопления радионуклидов и их эффективзатон «Щепочка»
ным усвоением в процессе пищеварения (рис.
Река
Припять, Илья
30–300
4–60
3 и 4).
232
Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека
Рис. 5. Зависимость накопления радионуклидов от веса мирными видами рыб оз. Глубокое на примере краснопёрки
уменьшение содержания 90Sr происходит значительно более медленными темпами или вообще не наблюдается.
Практически во всех исследованных водоемах ЧЗО
наиболее массовыми видами, которые характеризируются
наибольшими уровнями накопления радионуклидов среди
«мирных» видов являются красноперка, а среди факультативных хищников – окунь обыкновенный.
Эти виды можно рассматривать в качестве индикаторов при проведении радиоэкологического мониторинга
пресноводных экосистем и оценке уровней загрязнения
ихтиофауны 90Sr и 137Cs [8].
Анализ данных удельной активности радионуклидов в
рыбах различных размерно-весовых групп позволил выявить зависимость накопления 90Sr и 137Cs от массы тела у
красноперки и окуня оз. Глубокое.
На рис. 5 показана зависимость накопления радионуклидов от массы тела у красноперки оз. Глубокое. На рис.
6 и 7 достаточно хорошо представлено накопление радионуклидов в зависимости от возраста рыб.
Аппроксимация имеющихся данных позволяет выявить
характерные отличия в динамике накопления радионуклидов «мирными» и хищными видами рыб с увеличением
размерно-весовых характеристик.
Оценка распределения радионуклидов по органам и
тканям рыб водоемов ЧЗО показала, что основное количество 137Cs у хищных и «мирных» видов сосредоточено в
мышцах – до 65 % и более, на голову, гонады и кости приходится в среднем около 20–25 %, а на остальные органы
и ткани – около 10–15 %. До 97 % общего количества 90Sr в
организме рыб сконцентрировано в чешуе, а также костях
и плавниках. Видовые различия в распределении 90Sr по
этим органам и тканям у рыб обусловлены, в основном,
особенностями морфологического строения чешуи и висцеральной части осевого скелета.
Таким образом, рыбы замкнутых водоемов ЧЗО продолжают характеризоваться высоким содержанием 90Sr и
Рис. 6. Зависимость накопления радионуклидов от возраста
мирными видами рыб оз. Глубокое на примере краснопёрки
137
Cs. Наибольшие уровни удельной активности радионуклидов отмечены в рыбе водных объектов, расположенных на одамбированной территории левобережной поймы
р. Припять (озера Вершина, Глубокое, Далекое, Красненская старица). Удельная активность радионуклидов в рыбе
замкнутых водоемов ЧЗО в период исследований во всех
случаях превышала ДУ [2], согласно принятым в Украине
нормативам для рыбной продукции – в 3–2 320 раз по 90Sr и
в 2–212 раз по 137Cs. В рыбе русловых участков р. Припять
в пределах ЧЗО за период исследований зарегистрированы единичные случаи превышения ДУ по 137Cs, преимущественно для хищных видов. Анализ размерно-весовой
и возрастной динамики накопления 90Sr и 137Cs в рыбе оз.
Глубокое позволил выявить корреляцию между весом осо-
Рис. 7. Зависимость накопления радионуклидов от возраста
хищными видами рыб оз. Глубокое на примере окуня
обыкновенного
233
Материалы IV Международной конференции, г. Томск, 4–8 июня 2013 г.
би, ее возрастом и уровнем удельной активности радионуклидов в организме. Наиболее высокая достоверность
аппроксимации данных получена при анализе зависимости
уровня накопления радионуклидов от возраста рыб.
Отмечено увеличение удельной активности 90Sr и 137Cs
у вида-фитофага (красноперки), с преимущественным накоплением 90Sr, которое, очевидно, происходит уже на ранних стадиях постэмбрионального онтогенеза. У хищного
вида (окуня обыкновенного) в первые годы жизни также наблюдается более высокое содержание в организме 90Sr по
сравнению с 137Cs, однако в дальнейшем, очевидно в связи
с постепенным преобладанием в рационе мелкой рыбы,
удельная активность 137Cs начинает превышать 90Sr, интенсивность накопления которого существенно замедляется.
Наиболее высоким содержанием 137Cs характеризуются
хищные виды рыб (чехонь, судак, окунь). Среди «мирных»
видов наибольшие показатели удельной активности 90Sr
и 137Cs практически во всех водоемах ЧЗО были у красноперки. Основным дозообразующим радионуклидом для
представителей ихтиофауны замкнутых и условно непроточных водоемов ЧЗО в настоящее время является 90Sr.
Благодаря широкому распространению и высоким уровням
накопления основных дозообразующих радионуклидов,
перспективными видами при выполнении радиоэкологического мониторинга ихтиофауны водных экосистем ЧЗО могут быть фитофаг красноперка (Scardinius erythrophthalmus
L.) и факультативный хищник окунь обыкновенный (Perca
fluviatilis L.).
Литература
1. Гудков Д.И., Каглян А.Е., Назаров А.Б. и др. Динамика содержания и распределение основных дозообразующих радионуклидов у рыб зоны отчуждения Чернобыльской АЭС //
Гидробиол. журн. – 2008. – Т.44. – №3. – С.95–113.
2. Допустимые уровни содержания радионуклидов 137Cs и 90Sr
в продуктах питания и питьевой воде (ДУ-97). – Киев, 1997.
– 38 с. (на украинском языке).
3. Зарубин О.Л., Залиский А.А. Радиоактивное загрязнение
водных растений и животных р. Припять // Бюлетень
екологічного стану зоні відчуження та зони безумовного
відселення. 2002. – №1(19). – С.39–47 (на украинском языке).
4. Каглян А.Е. Радионуклиды в ихтиофауне верхнего участка
Киевского водохранилища // Гидробиол. журн., 2007. – 43. –
№5. – С.93–109.
5. Каглян А.Е., Гудков Д.И., Кленус В.Г. и др. Радионуклиды в
аборигенных видах рыб Чернобыльской зоны отчуждения //
Ядерна фізика та енергетика, 2012. – Т.13. – №3. – С.306–
315 (на украинском языке).
6. Каглян А.Е., Гудков Д.И., Кленус В.Г. и др. Современное
радионуклидное загрязнение пресноводных рыб Украины //
Доповіді Національної академії наук України, 2011. – №12. –
С.164–170 (на украинском языке).
7. Кузьменко М.И., Гудков Д.И., Киреев С.И. и др. Техногенные
радионуклиды в пресноводных экосистемах. – Киев.: Наукова думка, 2010. – 263 с. (на украинском языке).
8. Патент №95746. Украина, МПК G01T №1/169. Способ определения степени максимального радионуклидного загрязнения ихтиофауны пресноводных водоёмов / Каглян А.Е.,
Гудков Д.И., Кленус В.Г. и др. 3с.; Опубл. 2011 р., Промислова
власність, №16 (на украинском языке).
9. Рябов И.Н. Радиоэкология рыб водоемов в зоне влияния
аварии на Чернобыльской АЭС: по материалам экспедиционных исследований. – М.: Изд-во Тов. научных знаний КМК,
2004. – 215 с.
10. Kaglyan O.Ye., Gudkov D. I., Klenus V.G. et al. Strontium-90 in
fish from the lakes of the Chernobyl Exclusion Zone // Radioprotection, 2009. – V.44. – №5. – C.945–949.
Проблемы моделирования миграции радионуклидов в экосистемах
Н.Н. Казачёнок
ФГБУН Уральский научно-практический центр радиационной медицины ФМБА России,
г. Челябинск, Россия, kazachenok.nina@mail.ru, kazachenok@urcrm.ru
Problems of the modelling of a radionuclide migration in ecosystems
N.N. Kazachonok
Urals Research Center for Radiation Medicine, Chelyabinsk, Russia, kazachenok.nina@mail.ru, kazachenok@urcrm.ru
Abstract. This article is a brief overview of the modelling of the radionuclide migration. We offer a model of vertical
migration of radionuclides in soil based on cellular automata.
Для прогнозирования развития радиационных ситуаций, в частности для оценки поступления радионуклидов
в грунтовые воды, в продукцию сельского хозяйства и в
биотические компоненты экосистем исследуют закономерности миграции радионуклидов по почвенному профилю.
Одним из способов отражения закономерностей является
моделирование.
Разработка моделей миграции радионуклидов до на-
234
стоящего времени велась по следующим основным направлениям:
1. Аналитические модели
Аналитические или логические модели миграции радионуклидов в почве представляют собой функции, где в
качестве переменных выступают параметры процессов
и факторов, оказывающих, по мнению авторов моделей,