CC BY
15Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «БИОЛОГИЯ» Том 14 № 2 (2001) 111-115
УДК 574.63:628.394.17:594.1
ОЦЕНКА РОЛИ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ В ПРОЦЕССАХ
БИОГЕННОЙ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПРЕСНОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ: НА ПРИМЕРЕ ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
Лукашев Д. В.
В результате аварии на ЧАЭС произошло радиоактивное загрязнение обширных водосборных территорий крупных полесских рек (Днепр, Припять, Уж). В результате смыва радиоактивных элементов данными водотоками происходит постоянное поступление радионуклидов в систему каскада водохранилищ Днепра. Пресноводные двустворчатые моллюски, имеющие крупную карбонатную раковину характеризуются наибольшими среди гидробионтов коэффициентами накопления таких радионуклидов как 90Sr. В бентосе и перифитоне двустворчатые моллюски могут составлять до 70% общей биомассы беспозвоночных. При наличии благоприятных условий некоторые виды способны образовывать поселения плотностью до 50 кг/м2.
Для проведения исследований был выбран водоем-охладитель ЧАЭС по причине наличия массового развития двустворчатых моллюсков, значительных концентраций радионуклидов в различных компонентах его экосистемы, известных гидрологических и гидрохимических условиях водоема. Кроме того, данный водоем является единственным, для которого проведена оценка общего количества радионуклидов, поступивших во время аварии - 55,5 х 1012 - 16,65 х 1013 Бк 137Cs и 55,5 х 1012-74,0 х 1012 Бк 90Sr [ 1 ].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили в 1998-2000 гг. на водоеме-охладителе ЧАЭС. Описание гидрологического и гидрохимического режимов данного водоема содержится в опубликованных работах [2]. Моллюсков рода Dreissena собирали на 27 постоянных станциях при помощи дночерпателя (16x16 см) или скребка. Моллюсков семейства Unionidae собирали вручную с учетом площади. Определяли видовой состав моллюсков в поселениях, размерную и возрастную структуры.
Определение фильтрационной активности моллюсков проводили методом весового учета количества осажденной взвеси в конусах [3].
Концентрацию 137Cs определяли методом у-спектрометрии на полупроводниковом детекторе Canberra Well GCW2022-7500SL (55 х 58 мм) на счетном устройстве EG&G ORTEC OMNIGAM. Содержание <;0Sr определяли по
112
ЛукашевД. В.
активности дочернего Y<;0 на жидкостно-синтилляционном счетчике "1220-Quantulus" после предварительного радиохимического выделения.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В водоеме-охладителе ЧАЭС нами отмечено 8 видов моллюсков, относимых к двум отрядам - Venerida (Dreissena bugensis, D. polymorphá) и Union ida {Unió tumidus falcatulus, U. conus borysthenicus, U. pic tor um ponderosus, U. limosus graniger, U. rostratus, Colletopterum piscinale). За период проведения работ в поселениях дрейссены было отмечено доминирование моллюсков D. bugensis, а в поселениях унионид - U. conus и U. pictorum. Биомасса поселений моллюсков рода Dreissena летом 2000 г. колебалась от 1668 (район сброса) до 21417 г/м2 (район водозабора). Наиболее плотные поселения этих моллюсков были приурочены к не обогреваемой части водоема. Непосредственно в районе сброса отработанных теплых вод энергоблока ЧАЭС на протяжении исследований данные моллюски отсутствовали или были малочисленны. Средняя биомасса моллюсков Dreissena в перифитонных и бентосных поселениях летом 2000 г. составляла 12482+3385 и 5716+1 180 г/м2 соответственно. Площадь этих биотопов, где отмечали постоянные поселения этих моллюсков, составляла 1,02 км2 для перифитона и 5,86 км2 для бентоса. Отсюда, общие запасы дрейссены в водоеме-охладителе летом 2000 г. оценивались в 48,0+7,7 тыс. т. В донных поселениях было сосредоточено 70% всей биомассы дрейссены. Причем 82% биомассы поселений этих моллюсков находится на не обогреваемой части водоема.
Поселения унионид приурочены к заиленным пескам на глубине 1-5 м, тянущихся по периметру водоема вдоль берега. Плотность поселений моллюсков семейства Unionidae в различных районах водоема более однородна и колебалась от 397 до 1000 г/м2. Средняя биомасса этих моллюсков летом 2000 г. составляла 443+250 г/м2. Общая площадь, которую занимают униониды в водоеме-охладителе, составляет примерно 1,6 км2. Отсюда, общие запасы унионид в водоеме-охладителе летом 2000 г. составляли 0,71+0.30 тыс. т.
Таким образом, в водоеме-охладителе ЧАЭС летом 2000 г. находилось около 49 тыс. т моллюсков. Данная оценка дана без учета ежегодной динамики прироста и убыли биомассы моллюсков. Известно, что среднегодовые общие запасы моллюсков в водоеме-охладителе первой очереди строительства в 1981 г. (площадь зеркала в 2 раза меньше современной) составляли 463-531 т, а прирост и убыль за год составляли 20,0 и 21,2 тыс. т соответственно [2]. Таким образом, полученное значение летней биомассы моллюсков является приближенным. На протяжении года в водоеме обитает во много раз большая биомасса моллюсков.
Концентрацию 90Sr определяли в раковинах моллюсков отдельно от мягких тканей, так как данный радионуклид преимущественно накапливается в карбонатных структурах [4]. Содержание радионуклидов в моллюсках из различных районов водоема-охладителя сильно отличается. Причем экстремальные показатели концентрации l37Cs в моллюсках не совпадают с таковыми для 90Sr.
Оценка роли двустворчатых моплюсхив в процессах Зиогвнно:> миграции.
113
Можно видеть, что на накопление радионуклидов влияет характер биотопа (табл.
О-
Зная запасы массовых видов моллюсков в водоеме-охладителе, можно оценить количество аккумулированных ими радионуклидов. Запас радионуклидов рассчитывали исходя из того, что раковина в среднем составляет около 50% общей массы тела особи (от 30% для С. ¡п.\с1гш1е, до 56% для и. рШогит). По нашим оценкам летом 2000 г. в мягких тканях двустворчатых моллюсков было накоплено 2,82х 10,0± 1.03х 1010 Бк |37Сз и 7,75х108±1,68x10я Бк 905г, что соответственно составляет 0,02-0,05% общего количества радиоцезия и 0,001% общего количества радиостронция, поступивших в экосистему водоема во время аварии. В раковинах моллюсков было депонировано около 8,75х Ю10+8,76хЮ9 Бк 908г, что составляет 0,12 - 0,16% от его общих запасов в водоеме.
Таблица 1
Среднее содержание радионуклидов (Бк/кг) в моллюсках рода Дгетеиа и семейства ипюш<3ае в различных биотопах водоема-охладителя ЧАЭС, 2000 г.
Биотоп Мягкие тканн Раковина
,37Сз + 908Г + 908Г +
Перифитон 779 196 35.6 14,9 3155 315
Бентос 1079 264 31,1 4,1 3674 362
ишошёае
Прибрежная полоса 1289 126 78.3 12.0 6928 1243
Однако после отмирания особей мягкие ткани достаточно быстро разлагаются и радионуклиды, накопленные в них, снова поступают в воду. По этой причине лишь аккумулированные в карбонатных створках радионуклиды депонируются в донных отложениях и могут выводится на достаточно долгое время из интенсивного круговорота.
Седиментация двустворчатыми моллюсками включает в себя два процесса: активное извлечение взвесей при пропускании воды через фильтрационный аппарат и ускорения гравитационной седиментации взвесей благодаря выделению в воду флокулирующих веществ. Мы объединяем оба эти процесса в понятие "седиментационная активность".
Количество седиментированного моллюсками вещества водоеме-охладителе в течение вегетационного сезона значительно колеблется. На интенсивность фильтрации влияют такие факторы, как температура воды, состав и концентрация взвесей в воде. Кроме сезонной динамики седиментационной активности моллюсков нами были отмечены значительные суточные колебания количества осажденной взвеси. Скорость осаждения взвеси моллюсками рода /Эгеше/м колебалась от 0,0016 до 0,0103 г взвеси на 1 г живой массы особей за сутки и в среднем за вегетационные сезоны 1999-2000 гг. составила 0,0029+0,0009 г/гхсут. Скорость седиментации моллюсками семейства ипюгнс!ае, относящихся к разным
114
Лукаиев Д. В
видам, была близка и колебалась в течение вегетационных сезонов 1999-2000 гг. от 0,0002 до 0,0021 г/гхсут. В среднем седиментационная активность этих моллюсков составляла 0,0005+0,00001 г/гхсут.
Таким образом, поселение дрейссены в перифитоне с 1 м2 с биомассой 12482 г за сутки в среднем за сезон отфильтровывает 36,2+3,0 г взвеси. Все поселения моллюсков рода Огегьяепа за сутки седиментировали из воды 139,2+22,3 т взвесей, поселения моллюсков семейства ишогпёае -350,0+13,6 кг. За вегетационный сезон 2000 г. двустворчатые моллюски водоема-охладителя ЧАЭС могли седиментировать 27,7+4,7 тыс т взвесей. Если считать, что темпы седиментации взвесей моллюсками за последние годы были неизменными, то можно предположить, что за послеаварийный период этими гидробионтами было переведено в донные отложения более 387+65,8 тыс. т взвешенного вещества.
Как взвеси, так и седименгированные моллюсками осадки, характеризовались высокими уровнями содержания радионуклидов. Среднее содержание ^'Св в седиментарованных осадках летом 2000 г. составляло 229,4+34,4 кБк/кг, а 908г -58,0+2,9 кБк/кг. Значительная концентация радиоцезия связана с процессами адсорбции на тонких взвесях, причем сорбированный коллоидами Ь7Сз определяет до 70% радиоактивности воды в природных водоемах [5]. Содержание радионуклидов в осажденных моллюсками взвесях тесно коррелировало с содержанием радионуклидов в водных взвесях. Таким образом, прохождение сестона через фильтрационный аппарат моллюсков не влияет на его радионуклидный состав.
Если взять за основу полученную величину седиментационной активности моллюсков в водоеме-охладителе за последние годы, то можно оценить количество радионуклидов, которые осаждаются вместе с взвесями и депонируются в донных осадках. За вегетационный сезон 2000 г. двустворчатые моллюски могли перевести в донные отложения в виде нерастворимых осадков около 6,36x1012+1,08х1012Бк '"Се и 1,61х10;2+2,73х10" Бк 908г, что составляет 3,8 - 1 1,5% общего радиоцезия и 2,2 - 2,9% общего радиостронция от общего количества этих радионуклидов в экосистеме водоема. Можно предположить, что за 14 лет после аварии моллюски могли седиментировать около 9,0x1013 Бк '"Се и 2,3x101' Бк 908г (предполагая, что параметры популяций моллюсков находились на современном уровне). Таким образом, количество радиоцезия, которое могло поступить в донные отложения за это время составляет около 50%, а радиостронция - 35% от общих запасов этих радионуклидов.
Отсюда видно, что влияние двустворчатых моллюсков на интенсификацию процессов поступления радионуклидов в донные отложения в условиях пресноводных экосистем может быть значительным. Естественно все наши оценки носят лишь приближенный характер, так как не учитывают процессов растворения раковин под действием слабокислых донных растворов, процессов перекристаллизации арагонита створок, ресуспендирования донных отложений под действием как биотических, так и абиотических факторов.
Оценка роли двустворчатых моллюсков ct процессах b /огенной миграции... 115
ВЫВОДЫ
1. В водоеме-охладителе ЧАЭС отмечено 8 видов двустворчатых моллюсков.
2. Общие запасы дрейссены летом 2000 г. в водоеме-охладителе составляли48,0+7,7 тыс. т, унионид - 0,71 ±0,30 тыс. т.
3. В мягких тканях двустворчатых моллюсков (дрейссена и униониды) в 2000 г. было накоплено 2,82хЮ|0±1,ОЗхЮ10 Бк l37Cs и 7,75х 108±1,68х 108 Бк 90Sr. В раковинах было депонировано около 8,75 х 1010+8,76х 109 Бк 90Sr.
4. За вегетационный сезон 2000 г. двустворчатые моллюски водоема-охладителя ЧАЭС могли перевести в донные отложения 27,7+4,7 тыс т взвесей в которых содержалось б,36х 1012±1,08х 1012Бк 137Cs и 1,61х1012±2,73 х 10м Бк 90Sr.
Список литературы
1. Кузменко М. И. Радиоэкологические проблемы водоемов Украины // Гидробиол. журн. - 1998. - Т. 34, №6.-С. 95-119.
2. Протасов А. А., Сергеева О. А.. Кошелева С. И. и др. Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. - К.: Наук, думка. 1991. - 192 с.
3. Stanczykowska A. Ecology of Dreissena polymorpha (Pall.) (Bivalvia) in lakes 11 Pol. Arch. Hydrobiol. -1977. - Vol. 24, № 4. - P. 461-530.
4. Лукашов Д. В. Особливосп накопичення радюнуклцпв пршноводними двостулковими молюсками у водойм1-охолоджувач1 ЧАЕС // Bien. КиТв. нац. ун-ту. Бюлопя. - 2000. - Вип. 32. - С. 58-59.
5. Каглян А. Е., Паньков И. В., Волкова Е. Н. Радиоэкологические исследования экосистем верхнего Днепра// Гидробиол. журн. - 1992. - Т. 28, № 3. - С. 98-101.
