CC BY
20
Е.В. Дзюбенко
к.б.н., преподаватель кафедры географии, экологии и методики обучения, Переяслав-Хмельницкий педагогический университет имени Григория Сковороды
E.V. Dzybenko
candidate for biological, lecturer in geography, ecology and methods of teaching, Pereyaslav-Khmelnitsky Pedagogical University named Gregory Skovoroda
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ ЗОНЫ ОТЧУЖДЕНИЯ 27 ЛЕТ СПУСТЯ
Аннотация. Статья представляет анализ геоэкологической ситуации водных экосистем Чернобыльской зоны отчуждения на современном этапе.
Annotation. The article presents an analysis of geo-environmental situation of aquatic ecosystems of the Chernobyl exclusion zone at present.
Ключевые слова: Чернобыль, атомная электростанция, экологическая катострофа. Key words: Chernobyl, nuclear power, environmental katostrofa.
Как известно, значение геоэкологичних проблем на Земле из середины XX ст. непрерывно растет. Особенно это касается Украины и одной из важнейших проблем есть изучение влияния радионуклидов на живые организмы и экосистемы, особенно во время техногенных катастроф. Увеличивается потребность в осмыслении и анализе процессов техногенеза и их взаимодействия с окружающей средой. В связи с этим осуществляются целеустремленные исследования экологического характера и поиск сроков для новой области знаний о взаимодействую геосфер Земли и антропогенное влияние на среду обитания как человека, так и других живых организмов. В середине XX ст. в связи с детальным изучением среды обитания человека и органического мира возникли научные экологические направления, тесно связаны с географическими и геологическими науками. Цель направлений - изучение как изменений в организмах, так и их реакции на смены условий среды, слежки, за обратным влиянием человеческой деятельности на эту среду. Такие исследования были соединены в пределах геоэкологии и экогеографии.
Особенности геоэкологических проблем Украины заключаются в проявлении сложных естественно техногенных процессов, среди каких главной есть радиационное загрязнение больших территорий, связанное с Чернобыльской катастрофой в 1986 г. В результате поступления радионуклидов в окружающую среду в процессе производства ядерной энергии исследования миграции радионуклидов в водных экосистемах остаются чрезвычайно актуальными. Особенное внимание заслуживают исследования с изучениям поведения радионуклидов в водных экосистемах, которые гидродинамические связаны с прудами-охладителями и другими технологическими водоемами АЭС, из которых "станционные" (те, которые поступают в окружающую среду с технологическими сбро-
сами и выбросами АЭС) радионуклиды могут переходить в речные и оросительные системы.
В результате взрыва ядерного реактора 4-го блока ЧАЭС и разрушения его защитных оболочек случились мощные выбросы радиоактивных веществ в тропосферу. Суммарная активность на момент аварии в активной зоне реактора превышала 210 ЕБк, при этом активность радионуклидов с периодом полураспада менее трех суток составляла около 120 ЕБк [6].
За оценками разных авторов, в разрушенных помещениях 4-го блока ЧАЭС осталось от 70 % [14] до 95% [3] топлива от содержания его в активной зоне на время аварии, остальные вместе с продуктами разделения и активации были выброшены за пределы блока, что повлекло глобальное загрязнение окружающей среды.
В результате аварии на ЧАЭС в естественную среду попал широкий спектр радионуклидов, но особенную экологическую опасность составляют такие долгосуществующие радионуклиды, как 137С^ 238-240Ри и 241Ат. Запас 9^г на территории заводи г.Припять в пределах ЧЗВ достиг 3,7*1013 Бк. Общая площадь загрязнения 137Cs с плотностью 37*106 Бк на 1 км2 составила 100000 км2 [4]. Радиоактивные выбросы и выпадения могут попадать в атмосферу и перемещаться с потоками воздуха. Частицы аэрозоли и пилу, что содержат радионуклиды, формируют радиоактивную тучу и с ветром двигаются в пространстве. При поступлении радионуклидов с аэрозольными выпадениями на водную поверхность со временем они постепенно мигрируют из поверхности в более глубокие слои, значительное их количество перемещается в пространстве с поверхностными водами. Реки и теперь остаются основными транспортными системами перенесения загрязнений. В результате аварии на ЧАЭС радиоактивное загрязнение водных объектов происходило как в результате прямых выпадений радиоактивных аэрозолей, так и за счет вторичных эффектов смыва из поверхностей водосборов, перетока, из более
загрязненных объектов к более чистым, а также в результате массообмена между донными отложениями и водными массами.
На протяжении первых послеаварийных недель в реках Припять, Тетерев, Ирпень, Днепр, даже на расстоянии в несколько десятков километров от ЧАЭС, ровные загрязнения вод превышали санитарные нормы в десятки, сотни и даже в тысяче раз. Наиболее высокие ровные загрязнения в воде наблюдались в г. Припять около м. Чернобыля, где активность воды за 131И достигала 4440 Бк/л. Со временем основными компонентами радиоактивного загрязнения водных экосистем стали 137Cs и 91^г, их концентрации в Днепровской водной системе наблюдали на относительно низких уровнях, временно повышаясь в реках во время весенних наводнений и дождей и прежде всего 91^г, который является основным компонентом вторичного радионуклидного загрязнения Днепровской водной системы. Наиболее загрязненными оказались пойменные территории г.Припять в пределах ЧЗВ. Именно они стали основными объектами радиационного контроля и водоохранных мероприятий, которые длятся на протяжении всего послеаварийного периода [13]. Распределение радионуклидов среди компонентов экосистемы пресноводного водоема описывают коэффициентом накопления - отношением удельной активности радионуклидов в системах: «вода - донные отложения», «вода - гид-робионты», «донные отложения - гидробионты» и тому подобное. Многочисленными исследованиями установлена значительная активность радионуклидов в донных отложениях и гидро-бионтах пресноводных водоемов, которая превышает их активности в воде в 10 раз и больше, а в гидробионтах - в сотни и тысячи раз [2].
Накопительная способность пресноводной биоты зависит от концентрации биомассы в единице объема воды. Что высшее содержимое биомассы в 1 м3 воды, то большая часть активности радионуклидов может быть сосредоточена в биотичный составляющей водоема [9]. При высоких концентрациях биомассы - от 10 г/м3 и выше - и значительных коэффициентах накопления радионуклидов, свойственных гидробио-нтам, можно ожидать значительного концентрирования всего запаса радионуклидов именно в биомассе. Относительно пресноводных водоемов, то такая ситуация свойственная прибрежным нагонным зонам.
Зообентос, как группа гидробионтов, которая населяет наиболее загрязненные радионуклидами экологические зоны водоемов, является важным элементом радиоэкологического мониторинга водных экосистем. Мониторинг содержимого у- излучающих радионуклидов в массовых видах макрозообентоса на полигонных водоемах ЧЗВ (залив г.Припять у прежней
паромной переправы на шоссе Речыця - Довля-ды и оз. Плоское возле с. Вепры) выполняются начиная с лета в 1986 г. Данные о радиоактивности бентосных беспозвоночных в доаварий-ный период в этих этих районах практически отсутствующие. Существуют сведения, что у -радиоактивность живородки Viviparus sp. с г. Припять близко ЧАЭС в 1976 г. составляла 0,130,23 Бк/кг, а в 1979 г. - 2-8 Бк/кг [7]. За 27 лет после катастрофы в результате естественных процессов и противорадиационных мероприятий, которые применяются, радиационная ситуация на загрязненной территории Украины улучшилась. Об этом свидетельствуют исследования которые выполнялись в период из 1998 -2010 г. в оз. Азбучин, Яновском затоне, оз. Глубокому, Далекому-1, р. Уж и Припять. Как контрольные водоемы для сравнительных цитоге-нетических и гематологических исследований использовали озера с фоновым уровнем радио-нуклидного загрязнения, расположенных в Киеве и его околицах - Вырлиця, Опечень, Подбир-на, пруда Голосеевского леса и г. Альта м. Пе-реяслав-Хмельницкого. Биологический объектом исследования пресноводный моллюск прудовик обыкновенный (Lymnaea stagnalis Linne, 1758).
В водоемах зоны аварии на ЧАЭС доминирующая роль в процессах биогенной миграции радионуклидов принадлежит моллюскам, доля которых в общей биомассе зообентоса часто доходит до 90-95%. Моллюски, обитающие в биотопах водоемов, наиболее загрязненных радионуклидами, способны аккумулировать все радионуклиды, находящиеся в водной толще и донных отложениях. В этой связи они являются удобными модельными объектами для изучения последствий долговременного воздействия радиоактивного фактора на живые организмы в зоне аварии.
Мощность поглощенной дозы для взрослых чревоногих моллюсков за счет внешних и внутренних источников облучения за период исследования регистрировали от максимального значения 85 мкГр/год в оз. Глубокое к минимальному значению 0,3 мкГр/год в р. Уж, контрольные водоемы от 0,03-0,04 мкГр/год.
Долговременное (свыше 20 лет) воздействие радиоактивного облучения приводит к накоплению скрытых генетических эффектов и мутаций («генетический груз») в популяциях живых организмов в зоне ЧАЭС, которые могут проявиться в последующих поколениях.
Выполнены цитогенетические исследования в тканях эмбрионов прудовика обычного свидетельствуют о повышенном уровне аберраций хромосом у бесхребетных замкнутых водоемов зоны отчуждения в сравнении с моллюсками озер Киева и Киевской области с фоновым уровнем радионуклидного загрязнения. За
период исследования наибольшие значения зарегистрированы для беспозвоночных оз. Глубокое, в клетках которых частота аберраций в 2001 г. достигала 27 %, что более чем в 10 раз превышает уровень спонтанного мутагенеза для гидробионтов. Для моллюсков контрольных озер этот показатель равнялся в среднем около 1,5%, с максимальными значениями до 2,3%. Хромосомные аберрации были представлены одинарными и двойными мостами и фрагментами. На протяжении 1998-2010 гг. отмеченная тенденция снижения частоты хромосомных аберраций в эмбрионах прудовика, отобранных в замкнутых водоемах зоны отчуждения. Анализ имеющихся данных позволил получить прогнозируемые оценки снижения частоты хромосомных аберраций у моллюсков исследуемых водоемов до спонтанного уровня (2,0-2,05%) [12] какой свойственного водным организмам в условиях естественного природного радиационного фона. По нашим данным в озерах, которые расположены на территории левобережной за-плави г.Припяти (оз. Глубокое и оз. Далекое-1), наиболее загрязненной радионуклидами, спонтанный уровень частоты хромосомных аберраций может быть достигнут в 60-х - 70-х годах, а в Яновском затоне и оз. Азбучин - в 20-х - 30-х годах текущего столетия.
В гемолимфе моллюсков выявлен единственный вид форменных элементов - амебоциты. Среди них можно выделить два типа - агра-нулярные и гранулярные амебоциты, или соответственно агранулоциты и гранулоциты. В свою очередь, агранулоциты подразделяются на малые (2-6 мкм в диаметре) и большие (7-12 мкм в диаметре), последние составляют основную часть клеточной популяции гемолимфы.
У большого прудовика самыми функционально активными элементами гемолимфы являются агранулярные амебоциты. Они морфологически и численно реагируют на изменения физиологического состояния организма. При повышении мощности экспозиционной дозы изменения в гемолимфе моллюсков направлены в сторону уменьшения доли молодых форм амебоцитов, а также многоядерности и полиморфизма ядер агранулоцитов. Снижение общего числа агранулоцитов в клеточной популяции гемолимфы происходит за счет уменьшения доли амебоцитов размером 2-3 мм. При этом выявлено и увеличение количества гранулоци-тов, что свидетельствует об их участии в фагоцитарной реакции.
Сравнительный анализ состава форменных элементов гемолимфы прудовика обыкновенного показал, что у моллюсков из водоемов зоны отчуждения часть мертвых агранулоцитив составляет 43,8%, а количество фагоцитов -45,0%. Количество молодых амебоцитив были невысоким - до 20%. Что касается показателей
у моллюсков водных обектив с фоновым уровнем радионуклидного загрязнения то данные были значительно ниже и составляют соответственно в среднем близь 5,3 и 4,2%. Количество молодых форм амебоцитив достигали почти 89,6%. В целом, анализ форменных элементов мантийной жидкости исследованных прудовиков, свидетельствует о существенном изменении состава гемолимфы моллюсков из наиболее загрязненных озер Зоны отчуждения. Обычно процессы самоочистки водоемов происходят крайне медленно, а прогнозированное самоочищения озер которые имели максимальное радионуклидное загрязнение состоится лишь у 60-70 текущего века.
Анализ форм на видовом уровне за особенностями строения раковины может осуществляться в том случае, когда раковины имеют ярко выраженные индивидуальные признаки. Такими признаками, как правило, является форма раковины и устя, характер тангент-линии, выпуклость оборотов но др. Часто для потребностей систематики, кроме качественных характеристик раковины, используют количественные их параметры (абсолютные и относительные размеры раковины, ее отдельных частей и их соотношения).
Так было проанализированные основные линейные параметры мушель ставковика обычного, показатели высота раковины, ширина раковины, высота устья, ширина устья, высота завитка. Полученные данные сравнивали со средними данными украинской популяции став-ковика обычного за А.П. Стадниченко (2004) и данными оз. Таткуль (М.Н. Затравкин, 1979).
Результаты измерений основных морфо-метрических показателей черепашок прудовика свидетельствует о некотором превышении линейных параметров у моллюсков наиболее загрязненных водоемов Зоны отчуждения. В непроточных водоемах Зоны отчуждения отмечен высокий процент аномальных черепашок прудовика с разными формами искривления последнего завитка, чаще в виде ступенчатой (до 0,5 см) деформации, возникающей, как правило, на втором году жизни моллюсков. В Яновскому затоне судьба аномальных мушель была максимальной и составляла 58,3%, в оз. Глубоком -48,9%, в Краснянский старицы (на территории одамбованой участка) - 25,0%, в оз. Далекое-1 -10%, в оз. Азбучин - 2,8%, в г.Припять (м. Чернобыль) - 1,1%. В 5-ти контрольных водных объектах аналогичные аномалии или отсутствовали, или не превышали 0,7%.
Нами не зарегистрировано достоверной зависимости между количеством деформированных мушель в водоемах и мощностью поглощенной дозы облучения для моллюсков. Мы только можем констатировать высокий уровень аномалий черепашек прудовика в наиболее за-
грязненных радионуклидами водоемах ЧЗВ. Одним из возможных объяснений возникновения отмеченных аномалий, могут быть повышенные дозы внешнего облучения, какие моллюски получают в период зимовки в донных отложениях водоемов.
Следовательно, результаты исследований убеждают, что радионуклидное загрязнение Зоны отчуждения продолжает составлять экологическую опасность, вызывает негативное влияние на биосистемы. В связи с этим полностью очевидная необходимость последующих исследований состояния биосистем разных уровней организации, життедеятельности которых является основой круговорота веществ и энергии и формирования качества воды в водных экосистемах Чернобыльской техногенной радионук-лидной аномалии.
Список источников:
1. Алхименко А.П. Геоэкология океана: некоторые теоретические аспекты, проблемы и задачи // Геоэкология Мирового океана. Л.: Ги-дрометеоиздат, 1990. С. 3-8
2. Гродзинський Д. М. Радюбюлопчш i радюеколопчш наслщки аварп на Чорнобильсь-кш АЕС / Д.М. Гродзинський // Доповщ Ака-демп наук Украши. - 1993. - № 1. - С. 134-140.
3. Десять рошв тсля авари на Чорно-бильськ1й АЕС: Нацiональна доповiдь Украши. - К.: Мшчорнобиля Укра1ни, 1996. - 250 с.
4. Израэль Ю.А. Об экологическом состоянии поверхностных вод СССР и критериях экологического нормирования / Ю.А. Израэль,
B.А. Абакумов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. -
C. 7-18. (Тр. Междунар. симп. СССР).
5. Козловський Е.А. Геоэкологические исследования в СССР / Е.А. Козловський. - М.: Наука, 1989. С. 9-18.
6. Объект «Укрытия». История создание и перспективы / [Герасько В.Н., Ключников А.А., Корнеев А.А. и др.]. - К.: Интерграфик, 1997. - 224 с.
7. Паньков И.В. Содержание осколков деления урана в моллюсках днепровских водохранилищ после аварии на Чернобыльской АЭС 1986-1989 гг. / И.В. Паньков. - Киев, 1990. (Деп. В ВИНИТИ 19.02.90, № 2564-В90).
8. Петрова К.М. Ботанико-географические условия геоэкологии. СПб.: СПбГУ, 1993. 149 с.
9. Поликарпов Г.Г. Морская динамическая радиоэкология / Г.Г. Поликарпов, В.Н. Егоров. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 177 с.
10. Прозоров Л.Л. Современные взгляды на геоэкологию: Основные концепции и определения // Геоэкологические исследования и охрана недр. Вып. 2. М.: Геоинформмарк, 2001. С 16-25.
11. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г., Аверки-на Т.И. Теория и методология экологической геологии. М.: МГУ, 1997. 368 с.)
12. Цыцугина В.Г. Сравнительная радиочувствительность популяций амфипод Gammarus olivii, обитающих в разных экологических условиях / В.Г. Цыцугина // Радиобиология. - 1985. - № 6. - С. 812-815.
13. Чорнобильськш катастроф! 20 рошв. Погляд у майбутне / [гол. ред. В.1. Балога] // Нацюнальна доповщь Украши. - К.: Ат1ка, 2006. - С. 11-13.
14. Sich A.R. The Chernobyl accident revisited: source term analysis and reconstruction on events during on active phase / A.R. Sich, A.A. Borovoi, N.C. Rasmussen.- MITNE, 1994. - 306 р.
