CC BY
68
УДК 56.963 ББК 434.54
Тряпицына Галина Александровна
кандидат биологических наук старший научный сотрудник Экспериментальный отдел ФГУН «Уральский научно-практический центр
радиационной медицины» г. Челябинск Tryapitsyna Galina Alexandrovna Candidate of Biology Senior Research Officer Urals Research Centre of Radiation Medicine Chelyabinck
Оценка радиочувствительности фитопланктона водоёма В-11 Теченского каскада ПО «Маяк»
Phytoplankton Radiation Sensitivity Assessment at the Reservoir V-11 at the Techa Cascade of the “Mayak” Industrial Association
В экспериментальном исследовании показано, что при остром у -облучении по критерию Do (доза облучения, при которой выживает 37% клеток от исходного количества) фитопланктон радиоактивно загрязненного водоема В-11 Теченского каскада ПО «Маяк» более радиочувствителен, чем фитопланктон водоема сравнения Шершневского водохранилища - источника питьевого водоснабжения г. Челябинска.
The experimental research shows that the phytoplankton of the contaminated reservoir V-11 at the Techa cascade of "Mayak" industrial association is more radiation sensitive (according to D0 criteria) as to compare with the phytoplankton of Shershni reservoir, which is the source of drinking water for Chelyabinsk city.
Ключевые слова: фитопланктон, радиочувствительность, Теченский каскад водоёмов.
Key words: phytoplankton, radiation sensitivity, the Techa cascade.
Среди комплекса проблем - экономических, социально-политических, психологических, экологических, - которые выдвигает переход энергетики с ископаемого топлива на ядерное, наиболее важной является проблема влияния ядерной энергетики на биосферу. Основным принципом радиационной защиты природы (антропоцентрический подход), сформулированным ещё в 70-80-е годы прошлого века ведущими международными организациями (МКРЗ, МАГАТЭ) в области радиационной безопасности, являлся постулат, согласно которому, если радиационными стандартами защищен человек, то в этих условиях защищена от действия ионизирующих излучений и окружающая среда. В настоящее время активно обсуждается другой, экоцентрический,
подход к радиационной защите биосферы: "Защищенная от вредного действия ионизирующих излучений биосфера обеспечит радиационную безопасность и полноценную жизнеспособность человечества". В частности, это произошло в результате возросшей озабоченности по поводу устойчивости окружающей среды, в том числе необходимости сохранения биологического разнообразия во всем мире. Авторитетные международные организации, такие как МКРЗ, МАГАТЭ, НКДАР, рекомендации которых во многом являются базовыми для разработки национальных норм и правил в области радиационной безопасности, с последнего десятилетия ХХ века начали уделять серьезнейшее внимание экологическим аспектам радиационной защиты [1].
Среди основных задач научного обеспечения в сфере защиты окружающей среды является необходимость исследования биологических систем и их средообразующих функций. Оценка состояния экосистем на всех уровнях организации является важным моментом для понимания закономерностей влияния факторов различной природы на экосистемы. Для прогноза результатов влияния антропогенных факторов на экосистемы необходимо учитывать также показатели, характеризующие реакцию отдельных организмов на техногенное воздействие [2].
В результате деятельности предприятий с ядерным циклом, особенно при аварийных ситуациях, происходит радиоактивное загрязнение окружающей среды, в том числе объектов гидросферы. Так как фитопланктонные сообщества являются одним из основных продуцентов в гидробиоценозах, представляется актуальным оценить состояние адаптивных возможностей фитопланктонных организмов, длительно находящихся в условиях радиационного воздействия.
На Южном Урале (Челябинская область, Россия) находится ряд водоемов-хранилищ жидких радиоактивных отходов Производственного объединения «Маяк» (ПО «Маяк»): водоем В-17 («Старое болото»); водоем В-9 (оз. Карачай), водоемы Теченского каскада В-3, В-4, В-10, В-11. Экосистемы этих водоемов длительное время находятся в условиях радиационной нагрузки различной интенсивности. Радиоактивное загрязнение воды и донных
отложений определяется, главным образом, стронцием-90, цезием-137, тритием, изотопами урана и америция.
Целью данной работы являлась оценка влияния хронического радиационного воздействия на радиочувствительность фитопланктона -зеленых (Chlorophyta) и диатомовых (Dynophyta) водорослей водоёма В-11 Теченского каскада водоёмов (ТКВ).
Водоём В-11 является замыкающим в системе Теченского каскада, служит хранилищем промышленных низкоактивных отходов регенераторов от аппаратов химической подготовки технической воды и регенераторов от очистных сооружений [3]. Создан как водоём-испаритель в рамках первого этапа радиационной реабилитации р. Теча путем сооружения в 1964 г. плотины
2 3
П-11. Площадь зеркала составляет 44,2 м ; объем воды - 299,9 м ; максимальная глубина - 12,3 м; средняя глубина - 5,2 м.
Одним из подходов оценки влияния антропогенного загрязнения водной экосистемы на биоту в целом и на отдельных ее представителей является сравнение показателей состояния гидробионтов экосистемы загрязненного водоёма с состоянием гидробионтов в подобном водоёме, близким по географическому положению, морфологическим, гидрологическим и гидрохимическим параметрам, а также по составу водных биоценозов.
В качестве контроля при оценке радиочувствительности фитопланктона водоёма В-11 использовали водоросли, отобранные в тот же период года в Шершнёвском водохранилище (ШВ), которое согласно данным, приведенным в работе [4], является наиболее подходящим для целей данного исследования.
Отбор проб фитопланктона проводили в августе 2008 г. с помощью батометра Паталаса. В лаборатории пробы концентрировали и готовили суспензии водорослей на основе среды Прата. Для каждого водоёма было сформировано по 4 дозовых экспериментальных группы: суспензию клеток фитопланктона подвергали облучению на у-установке ИГУР-1 (мощность дозы 0,7 Гр/мин) соответственно в дозах 0, 50, 100 и 200 Гр, затем проводили посев на твердую, приготовленную на основе агар-агара среду Прата. На каждую группу приходилось по 10 чашек Петри. Учет результатов - количество
колоний зеленых и диатомовых водорослей - проводили на 10 сут культивирования. Выживаемость клеток фитопланктона для каждого водоёма оценивали по отношению к соответствующему показателю в контроле (группа 0 Гр). Сравнение радиочувствительности фитопланктона проводили по критерию дозы D0, которую рассчитывали с использованием экспоненциальной модели зависимости выживаемости водорослей от дозы острого у-облучения.
Достоверность различий показателя D0 оценивали по критерию t-стьюдента, различия принимали достоверными при значимости нулевой гипотезы р < 0,5.
В 2008г. была проведена комплексная оценка экологического состояния водоёма В-11 Теченского каскада [4]. Эти исследования показали, что удельная активность в воде водоёма В-11 в 2008 г. в месте отбора проб составляла для
90 3 3 137 3
Sr 1,7 х 10 Бк/дм ; для Cs - 1,3 Бк/дм ; суммарная активность альфа-излучающих радионуклидов (изотопы америция и плутония) - 0,26 Бк/дм . Удельная активность в донных отложений составляла для 90Sr около 235 х 103
137 3
Бк/кг сухой массы; для Cs - 18 х 10 Бк/кг сухой массы; суммарная удельная активность альфа-излучающих радионуклидов - 11 х 10 Бк/кг сухой массы. Мощность поглощенной дозы для фитопланктона водоёма В-11, рассчитанная с использованием программного комплекса ERICA Assessment Tool 1.0 May
2 3
2009, составила 2,3 х 10 мкГр/ч (5,4 х 10 Гр/сут). Следует отметить, что в воде В-11 регистрируется превышение в 5-7 раз уровня ПДК для рыбохозяйственных водоёмов по содержанию SO4 , кроме того, регистрируется повышенный уровень содержания общего фосфора.
Шершнёвское водохранилище, расположенное на р. Миасс, является источником питьевого водоснабжения г. Челябинска, и его вода полностью соответствует требованиям, предъявляемым к качеству воды
централизованных систем питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4.559-96).
При анализе выживаемости водорослей водоёма В-11 ТКВ и Шершнёвского водохранилища было выявлено, что в том и другом случаях происходит дозозависимое снижение показателя при воздействии острого гамма-облучения в дозах 50, 100 и 200 Гр (Таблица, Рисунки 1, 2).
Зависимость выживаемости водорослей от дозы описывалась следующими уравнениями регрессии: выживаемость зеленых водорослей из водоёма В-11:
у = 2,61- в-0,024-0 ;
выживаемость диатомовых водорослей из водоёма В-11:
у = 2,25 - в-0,029■0; выживаемость зеленых водорослей из ШВ:
у = 2,06- в-0,019-0; выживаемость диатомовых водорослей из ШВ:
У = 1,72- в-0’024-0 ,
Где У - выживаемость водорослей, Б - доза у - облучения, Гр;
ШВ - Шершнёвское водохранилище.
Таблица
Выживаемость водорослей водоёма В-11 ТКВ и Шершнёвского водохранилища при остром у- облучении
Водоём Доза у-облучения, Гр
0 50 100 200
Зеленые водоросли (Chlorophytd
ШВ, абсолютное количество 64,8 ± 2,3 51,3 ± 0,4 16,4 ± 2,2 3,5 ± 0,3
ШВ, % 100 79 25 5,4
В-11, абсолютное количество 50,3 ± 3,6 49 ± 5,6 12,3 ± 2,6 1,8 ± 0,1
В-11, % 100 97,5 24,5 3,5
Диатомовые водоросли (Dynophytd)
ШВ, абсолютное количество 8,2 ± 0,8 4,5 ± 0,8 1,2 ± 0,1 0,13 ± 0,13
ШВ, % 100 54,8 14,6 1,5
В-11, абсолютное количество 13,4 ± 1,36 8,2 ± 0, 0,6 ± 0,2 0,13 ± 0,13
В-11, % 100 62 4,5 0,93
Примечание: ШВ - Шершнёвское водохранилище
Доза Б0 для зеленых водорослей Шершнёвского водохранилища составила 53 (50 ^ 55) Гр, что достоверно выше равноэффективной дозы для
зеленых водорослей водоёма В-11, для которых Б0 равна 42 (39 ^ 46) Гр. Для диатомовых водорослей Шершнёвского водохранилища Бо равно 42 (37 ^ 48) Гр, а для диатомовых водорослей водоёма В-11 Б0 составила 35 (30 ^ 40) Гр.
Таким образом, при остром у-облучении по критерию Б0 в данном исследовании показано, что фитопланктон водохранилища В-11 является более радиочувствительным по сравнению с фитопланктоном Шершнёвского водохранилища. Можно предположить, что длительное, постоянно присутствующее в водоёме В-11 давление на фитопланктон радиационного фактора и химических загрязнений, заставляет эти организмы функционировать в состоянии напряженности адаптационных механизмов, что повышает их чувствительность к дополнительной лучевой нагрузке.
Доза, Гр
Рис. 1. Выживаемости зеленых водорослей Шершнёвского водохранилища и водоёма В-11ТКВ в зависимости от дозы острого у-облучения.
Доза, Гр
Рис. 2. Выживаемости диатомовых водорослей Шершнёвского водохранилища и водоёма В-11 ТКВ в зависимости от дозы острого у-облучения.
Библиографический список
1. United Nations. Sources and Effects oflonizingRadiation. United Nations ScientificDRAFTCommittee on the Effects of Atomic Radiation, 1996 Report to the GeneralAssembly, with scientific annex.UnitedNations sales publication E.96.IX.3. United Nations, New York, 1996
2. Yones D., Domotor S., Higley K., Kocher D// Bilyard G. Principles and issues in radiological risk assessment.// Y. Environ. Radioactivity. - 2003. - 60. P. 19 - 39.
3. Экологический паспорт промводоёма В-11 / Каргаполов В.С., Пономарева Р.П., Солдатов Б.В. и др. - Озерск, ПО «МАЯК», 1996. - 116 с.
4. Пряхин Е.А., Тряпицына Г. А., Дерябина Л.В., Духовная Н.И., Осипов Д.И., Аклеев А.В., Стукалов П.М., Мокров Ю.Г. Сравнительный анализ биологических показателей экосистем водоёма В-11, Шершнёвского водохранилища, Оз. Иртяш и оз. Кожакуль // Вопросы радиационной безопасности.- 2010 . №1. - С. 17-28
Bibliography
1. Ecological Passport of Reservoir V-11 / V.S. Kargapolov, R.P. Ponomareva, B.V. Soldatov, et al. - Ozeorsk: «Mayak», 1996. - 116 p.
2. Pryakhin, E.A., Tryapitsyna, G.A., Deryabina, L.V., at al. Comparative Analysis of Ecosystems Biological Indicators of Reservoir V-11, Shershni Reservoir, Irtyash Lake and Kozhakul Lake // Questions of Radiation Safety. - 2010 . - №1. - P. 17-28.
3. United Nations. Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific DRAFTCommittee on the Effects of Atomic Radiation, 1996 Report to the GeneralAssembly, with Scientific Annex // UnitedNations Sales Publication. - E.96. - IX.3. - United Nations, New York, 1996.
4. Yones, D., Domotor, S., Higley, K., Kocher, D., Bilyard, G. Principles and Issues in Radiological Risk Assessment // Y. Environment Radioactivity. - 2003. - № 60. - P. 19 - 39.
