CC BY
44
УДК 574::539.1.04
ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДА 241Am и 238-239+240рц В ОРГАНЫ И ТКАНИ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
А. А. ЦАРЕНОК, Е. К. НИЛОВА, С. В. ТАГАЙ, И. В. МАКАРОВЕЦ
РНИУП «Институт радиологии», г. Гомель, Беларусь, 246000
(Поступила в редакцию 12.01.2018)
В статье рассматриваются результаты оценки параметров перехода 241 Am и в органы и ткани крупного рогатого скота, длительно содержащегося в сельскохозяйственных предприятиях, земли которых граничат с Полесским радиацион-но-экологическим заповедником.
Ключевые слова: 241Am, 238,239+240Pu, корма, органы, ткани, крупный рогатый скот, параметры перехода..
The article discusses the results of estimation of 241Am and 238-239+240pu transfer parameters in organs and tissues of cattle with long-term contained in the agricultural enterprises, whose lands borderedPolessky radioecological reserve.
Key words: 241Am, 238,239+240Pu, feed, organs, tissues, cattle, transfer parameters.
Введение. В радиоактивных выпадениях чернобыльского происхождения широко распространен, кроме 239'240Pu, р-излучающий изотоп 241Pu, который составлял в аварийный период около 98 % (по активности) от суммы изотопов плутония. Непосредственным дочерним
241 241
продуктом распада Pu является радионуклид Am, продолжительный период полураспада которого (Т1/2 = 432,2 года) по сравнению с материнским радионуклидом 241Pu (Т1/2 = 14,35 года), а также увеличение его активности с течением времени определяет высокую радиоэкологическую значимость этого радионуклида при вовлечении его в биологический круговорот.
Несмотря на приобретенные знания, достигнутые в области изучения поведения искусственных для природы трансурановых элементов (ТУЭ - Am, ' Pu и др.) в различных средах, остается много вопросов, требующих дальнейших исследований. К ним относятся недостаток данных, специфичных для регионов, в которых радиологические исследования не проводились, или проводились в очень ограниченных масштабах. Поскольку изученность поведения в окружающей среде ТУЭ до сих пор нельзя квалифицировать как достаточную, это в свою очередь ограничивает надежность прогнозирования их переноса по всем биологическим цепочкам. Данные о параметрах перехода ТУЭ в мышечную ткань ограничены лишь единичными записями о коэффициентах перехода америция и плутония в говядину и баранину. При этом доминирующий фактор загрязнения ТУЭ компонентов рациона
(корма растительного происхождения, почвенная компонента и др.) не конкретизировался отдельно, а рассматривалось общее поступление этих элементов [1].
Анализ источников. До аварии на ЧАЭС загрязнение почвы трансурановыми элементами (ТУЭ) для стран северного полушария определялось глобальными радиоактивными выпадениями, связанными с атмосферными ядерными испытаниями, и было обусловлено в основном а-излучающими изотопами плутония -
239,240ри.
Плотность
загрязнения почв плутонием в среднем составляла около 60 Бк/м2 при варьировании в диапазоне 33-148 Бк м2. В радиоактивных выпадениях чернобыльского генезиса, кроме упомянутых а-излучающих изотопов плутония, широко распространен также р-излучающий изотоп - 241Ри, который составлял около 98 % (по активности) от суммы изотопов плутония. В глобальных выпадениях содержание этого изотопа было незначительным. В почвах зон отчуждения, отселения и прилегающих к ним территорий, где выпадение несущих ТУЭ частиц было максимальным, уже на рубеже 2000-2001 гг. запас (Бк м-2) 241 Ат сравнялся с запасом суммы изотопов плутония, а к 2060 году превысит активность
ЛЛО ~> Г) I -1 г,
' Ри приблизительно в два раза. Таким образом, в настоящее
241
время Ат является единственным радионуклидом-компонентом чернобыльских радиоактивных выпадений, активность которого с течением времени не уменьшается, а увеличивается.
Непосредственным дочерним продуктом распада 241Ри является радионуклид 241 Ат, отличительная особенность которого состоит в том, что он является а-излучающим нуклидом, также как и изотопы
238 239 240
' ' Ри. Взвешивающий коэффициент а-излучения в 20 раз выше коэффициента для р-излучения (НРБ-2000), поэтому радиотоксичность а-излучающего 241 Ат намного выше токсичности р-излучающего 241Ри. Это обстоятельство, а также более продолжительный период полураспада 241 Ат (Т1/2 = 432,2 года) по сравнению с материнским радионуклидом 241Ри (Т1/2 = 14,35 года), определяет высокую радиоэкологическую значимость этого радионуклида при вовлечении его в биологический круговорот и актуальность исследований поведения
241
241 Ат в пищевых цепях.
Коэффициенты резорбции ТУЭ (америция и плутония) для жвачных животных могут различаться в 1-100 раз. Справочные данные по коэффициентам резорбции человека приведены также в документах МАГАТЭ (1АБА-ТБСБОС-1616), а подробный перечень для всех элементов в случае их перорального и ингаляционного поступления содержится в таблицах приложений рекомендации МАГАТЭ «Международные основные нормы безопасности для защиты от ионизирующих
излучений и безопасного обращения с источниками излучений. Серия изданий по безопасности МАГАТЭ №115».
0/11 О^Й ООО I -|Г|
Цель работы - оценить параметры перехода Ат и ' Ри в органы и ткани крупного рогатого скота (коров), длительно содержащегося в сельскохозяйственных предприятиях, земли которых граничат с ПГРЭЗ (Полесский государственный радиационно-экологический заповедник).
Материал и методика исследований. Объектами исследований являлись органы и ткани крупного рогатого скота, длительно содержащегося в сельскохозяйственных предприятиях, земли которых граничат с ПГРЭЗ, основные компоненты рациона.
Определение 238Pu, ^^^^ 241 Ат в исследуемых образцах органов и тканей коров было проведено согласно «Методике определения
лло лог) | ^ 0/11
удельных активностей Pu, 0Pu, Ат альфа-
спектрометрическим методом с использованием ионообменного и экс-тракционно-хроматографического материала и получением счетного образца электроосаждением». МВИ.МН 4486-2012. утв. 11.2012 РНИ-УП «Институт радиологии», согл. 06.11.2012 г. РУП «Белорусский государственный институт метрологии».
Результаты исследований и их обсуждение. Радиологический анализ почвы сельскохозяйственных предприятий Хойникского и Брагинского районов Гомельской области, земли которых граничат с ПГРЭЗ, показал, что плотности загрязнения 241 Ат варьируют в пределах 0,3-16,4 кБк/м2, ^ - 0,1-1,1 кБк/м2, - 0,2-4,3 кБк/м2. В Хойникском районе плотность загрязнения почвы сельскохозяйственных организаций (КСУП «ЭБ «Стреличево»» и КСУП «Судково») составляет по 241Ат - 0,3-3,2 кБк/м2, - 0,2-2,1 кБк/м2, ^^ -0,1-0,7 кБк/м2. Максимальные плотности загрязнения америцием и плутонием отмечены возле н.п. Соболи Брагинского района и достигают по сумме ТУЭ (241Am+238Pu+239,240Pu) 22,3 кБк/м2 (0,6 Ки/км2). Это значение в 6 раз превышает показатель 0,1 Ки/км2, установленный для зоны отселения по плутонию - 238,239,240 (Закон Республики Беларусь «О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС» от 26 мая 2012 г. № 385-3).
Для целей выбора наиболее проблемных сельскохозяйственных предприятий, в которых ведется молочно-мясное скотоводство, в разрезе трёх административных районов Гомельской области был выполнен обзор данных ГУ «Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды» Министерства природных ресурсов и охраны окружающей
среды Республики Беларусь по уровням загрязнения ТУЭ населенных пунктов, граничащих с ПГРЭЗ.
Максимальные плотности загрязнения ТУЭ установлены в н.п. Новый Мокрец и Новый Путь Брагинского района (до 1,63 кБк/м2 по 241 Am) и в н. п. Губоревичи и Стреличево Хойникского района (до 3,44 кБк/м2 по 241Am).
На базе ОАО «Вахавяк Плюс» Буда-Кошелевского района Гомельской области был произведен отбор проб органов и тканей коров 4, 5, 7-и летнего возраста (печень, легкое, мышечная ткань, отдельные кости осевого и периферического скелета), длительно содержавшихся на территории СПК «Маложинский» Брагинского района Гомельской области.
В результате проведения аналитических исследований по содержанию Am и , 0Pu в отобранных пробах органов и тканей коров 4, 5, 7-ми летнего возраста (печень, легкое, мышечная ткань, отдельные кости осевого и периферического скелета), длительно содержащихся на территории СПК «Маложинский» Брагинского района Гомельской области были получены достоверные результаты о содержании ТУЭ (табл. 1).
Таблица 1. Уровни накопления 241Л^ и 238•23'+240pu в органах и тканях крупного рогатого скота (коровы), длительно содержащихся на территории сельскохозяйственного предприятия СПК «Маложинский» Брагинского района
№ исследуемого животного Вид пробы Определяемые показатели, Бк/кг
238Pu 239+240pu 241Am
0247 Лопатка <0,01 <0,01 0,03±0,01
0247 Бедренная кость <0,01 <0,01 0,02±0,01
0247 Ребро <0,01 <0,01 0,02±0,01
0549 Лопатка <0,01 <0,01 <0,03
0549 Бедренная кость <0,01 <0,01 <0,01
0549 Ребро <0,01 <0,01 <0,01
0332 Лопатка <0,01 <0,01 0,03±0,01
0332 Бедренная кость <0,01 <0,01 0,02±0,01
0332 Ребро <0,01 <0,01 0,04±0,01
0247 Печень <0,0005 <0,0005 <0,001
0247 Легкое <0,0005 <0,0005 <0,001
0247 Мышечная ткань <0,0005 <0,0005 <0,001
0549 Печень <0,001 <0,001 <0,001
0549 Легкое <0,0008 <0,0009 <0,001
0549 Мышечная ткань <0,0008 <0,0008 <0,001
0332 Печень <0,0008 <0,0008 <0,002
0332 Легкое <0,0006 <0,0007 <0,001
0332 Мышечная ткань <0,0005 <0,0007 <0,001
В исследованных образцах внутренних паренхиматозных органов и
241 а
мышечной ткани содержание Ат находилось на уровне и ниже ми-
нимальной детектируемой активности - <0,01 Бк/кг. Измеримое содержание 241 Ат установлено в пробах костной ткани: 0,02-0,04 Бк/кг.
В табл. 2 показана оценка среднего суточного поступления радионуклидов в организм животных, содержащихся в СПК «Маложин-ский» Брагинского района, выполненная на основе фактических данных.
Таблица 2. Оценка среднего суточного поступления радионуклидов в организм животных, содержащихся в СПК «Маложинский» Брагинского района, Бк
Период Состав суточного рациона 241Ат 239,241^
Летне-пастбищный 6,5 кг концентратов + 17 кг сена злакового + 0,6 кг почвы 2,2 <0,41 1,1
Зимне-стойловый 6,5 кг концентратов + 35 кг сенаж из злаковых трав + 6,5 кг сена злакового 4,5 <0,67 2,2
При расчетах приняты следующие параметры: содержание сухого вещества в многолетних травах - 25 %, в зерне злаковых культур -87 %, сене - 86 %; сенаже - 43,7 %. Средняя удельная активности ТУЭ в зерне злаков принята с учетом концентрационных соотношений [1,4] и средних фактических значений удельной активности ТУЭ в почве на территории сельскохозяйственных земель СПК «Маложинский» Брагинского района [2, 3].
Параметры перехода к£-1) радионуклидов из корма в органы и ткани крупного рогатого скота определены через соотношение содержания радионуклида в органах и тканях крупного рогатого скота к суточному потреблению его с кормом с использованием формулы (1), принятой в документах МАГАТЭ [1, 4] и представлены в табл. 3:
,. , , , Удельная активность радионуклида в органах и тканях КРС(Бк^кг) (1)
Суточное поступление радионуклида с кормом (Бк)
Проведена оценка параметров перехода радионуклидов в костную
241
ткань крупного рогатого скота, содержание Ат в которой находилось в детектируемом количестве.
Таким образом, впервые получены новые данные по параметрам пере-
241
хода Ат в костную ткань крупного рогатого скота за период продуктивной жизни животных в сельскохозяйственных предприятиях Брагинского и Хойникского районов, земли которых граничат с территорией ПГРЭЗ.
Таблица 3. Параметры перехода Ет 241Ат в костную ткань крупного рогатого скота за период продуктивной жизни (4-7 лет)
Количество животных Удельная активность 241 Ат Бк/кг
Вид пробы Летне-пастбищный период Зимне-стойловый период
Лопатка 3 0,03±0,01 0,0140 0,0067
Бедренная кость 3 0,02±0,01 0,0091 0,0044
Ребро 3 0,04±0,01 0,0180 0,0089
Бедренная кость коз,
получавших затравку ТУЭ с почвенной ком- 3 0,31±0,19 0,00042
понентой рациона в
течение 160 суток
Говядина Справочник МАГАТЭ, 2010 [1] 1 запись 0,0005
Установлено, что принятый в международных публикациях коэффициент перехода 241 Ат, имеющий размерность (сутки-кг-1), в костную ткань крупного рогатого скота (КРС) находится в диапазоне: 0,0044-0,0089 для зимне-стойлового периода; 0,0091-0,0180 для летне-пастбищного периода.
Это составляет 1-2 % от суточного поступления 241 Ат в организм КРС с кормами.
В табл. 3 для сравнения также приведены аналогичные параметры перехода ТУЭ в костную ткань мелкого рогатого скота (МРС) - коз, полученные в РНИУП «Институт радиологии» при проведении контролируемых физиологических экспериментов [5], а также единичная запись для крупного рогатого скота (мясо говядины) по справочнику МАГАТЭ, 2010 г. За длительный период продуктивной жизни КРС (47 лет) коэффициент перехода 241 Ат (сутки-кг-) в костную ткань таких животных характеризуется самыми большими значениями (в 10 и более раз) по сравнению с костной тканью МРС одного пастбищного периода или справочными данными по говядине. Данный факт хорошо согласуется с тем, что при постоянном поступлении ТУЭ (америций и изотопы плутония) в организм животных, равновесие по этим радионуклидам не наступает в течение всей продуктивной жизни животного. Поэтому у КРС длительного содержания в прилегающих к ПГРЭЗ сельскохозяйственных предприятиях с присутствием ТУЭ в составе радиоактивного загрязнения их территории, отмечаются самые высокие показатели перехода из тех, которые были установлены или приводятся в литературных источниках.
Заключение. Анализируя полученные результаты, сделаны следующие выводы:
1. Содержание Ат, Ри и Ри во внутренних паренхиматозных органах (печень, легкое) и мышечной ткани, а также содержание
239+240тА 238
"Ри и Ри в костной ткани КРС длительного содержания в приле-
гающих к ПГРЭЗ сельскохозяйственных предприятиях находилось на уровне минимальной детектируемой активности и составляло не более <0,001 Бк/кг.
2. Установлено депонирование 241 Am на уровне десятков мБк/кг (от 20 мБк/кг - бедренная кость до 40 мБк/кг - ребро) в костной ткани животных, продуктивная жизнь которых проходила в пограничных с ПГРЭЗ предприятиях Хойникского и Брагинского районов.
3. Коэффициенты перехода 241 Am в костную ткань КРС, длительно содержащегося в сельскохозяйственных предприятиях, земли которых граничат с ПГРЭЗ, находятся в пределах 0,0044-0,0089 для зимне-стойлового периода и 0,0091-0,0180 - для летне-пастбищного периода, что составляет 1-2 % от суточного поступления америция с кормом.
4. Установлено, что для длительного содержания КРС (5-7лет) в прилегающих к ПГРЭЗ сельскохозяйственных предприятиях коэффи-
241
циенты перехода Am в костную ткань превышают как минимум на порядок величины известные аналогичные параметры для содержания животных только один пастбищный период (160 суток затравки мелким жвачным животным-козам).
5. Параметры перехода 241 Am в костную ткань КРС для летне-стойлового периода превышают таковые для зимне-стойлового периода до 2-х раз. Следовательно, несмотря на относительно низкую удельную активность 241 Am в костной ткани КРС, стойловое содержание животных по сравнению с пастбищным содержанием, кроме всего прочего, способствует также меньшему поступлению америция к месту его конечного депонирования в организме коров - кости животных.
ЛИТЕРАТУРА
1. International Atomic Energy Agency (IAEA), Handbook of Parameter Values for the Prediction of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments. Technical Reports Series. TRS-472.-Vienna: IAEA, 2010.-208 р.
2. Изучить особенности биологической доступности радионуклидов на высокоза-грязненных залежных землях при вводе их в оборот: отчет о НИР (заключ.)/ РНИУП «Институт радиологии»; рук. канд. с.-х. наук. А. Г. Подоляк.- Гомель, 2015. - 170 с. - № ГР 20150211.
3. Разработать предложения по оптимизации использования сельскохозяйственных земель в организациях, расположенных в пределах охранной зоны Полесского государственного радиационно-экологического заповедника: отчет о НИР (заключ.)/ РНИУП «Институт радиологии»; рук. канд. с.-х. наук. Г. В. Седукова - Гомель, 2015. - 147 с. -№ ГР 20150281.
4. International Atomic Energy Agency (IAEA), Quantification of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments for Radiological Assessments. IAEA-TECDOC-1616. .-Vienna: IAEA, 2009.-307 р.
5. Аверин, В. С. Америций и плутоний в агроэкосистемах. Чернобыльская катастрофа 1986 года / В. С. Аверин, А. Г. Подоляк, С. А. Тагай, А. Б. Кухтевич, К. Н. Буз-далкин, А. А. Царенок, Е. К. Нилова - Республиканское научно-исследовательское уни-тар-ное предприятие «Институт радиологии». - Минск, 2014. - 176 с.
