Факультет

Студентам

Посетителям

Влияние некоторых физико-химических факторов среды на накопление радиоизотопов гидробионтами

Среди множества факторов, способных оказывать влияние на накопление радиоизотопов пресноводными гидробионтами, специальному изучению в той или иной мере подверглись следующие: а) концентрация в среде изотопных и неизотопных носителей; б) физико-химическое состояние радиоизотопов в воде и pH среды; в) температура воды, освещенность и некоторые другие.

Результаты большинства исследований, посвященных изучению накопления радиоизотопов гидробионтами в зависимости от удельной радиоактивности воды и концентрации в ней соответствующих изотопных носителей дают основание утверждать, что в области микроконцентраций, при равных прочих условиях, концентрация химических элементов в гидробионтах прямо пропорциональна их концентрации в воде и, следовательно, коэффициенты накопления остаются постоянными; в области макроконцентраций (начиная с 10-5, 10-4 моль/л) отмечается обратная зависимость коэффициентов накопления от концентрации химических элементов в водной среде.

Большой интерес для прогнозирования судьбы радиоизотопов в водоеме представляет изучение их накопления водными организмами в зависимости от концентрации в воде соответствующих макроэлементов — химических аналогов или, как их иногда называют, неизотопных носителей. Показано, что коэффициенты накопления стронция-90 находятся в обратной зависимости от содержания в воде его химических аналогов — кальция и магния, а коэффициенты накопления цезия-137 находятся в такой же зависимости от содержания калия. Такой характер зависимости накопления стронция-90 и цезия-137 от содержания в воде их макроаналогов позволяет указать на возможную причину отмеченных в предыдущем разделе относительно низких коэффициентов накопления этих радиоизотопов у большинства изучавшихся гидробионтов. По-видимому, этой причиной является довольно высокое содержание кальция и калия в воде исследованных водоемов.

Так как кальций и калий играют большую роль в биогеохимической судьбе соответственно стронция-90 и цезия-137, представляет интерес оценить в каких соотношениях эти близкие по химическим свойствам элементы поступают из водной среды в растения. Для количественной оценки относительного поглощения живыми организмами стронция-90 и кальция, с одной стороны, и цезия-137 и калия — с другой, применяется так называемый коэффициент дискриминации. Этот коэффициент отражает разницу между количественными соотношениями микро — и макрокомпонентов в организме и в среде, из которой они поглощаются.

Коэффициенты дискриминации стронция-90 относительно кальция и цезия-137 относительно калия у разных видов растений варьируют в очень широких пределах. По стронцию и кальцию они колеблются от 0,11 — у кубышки до 1,9 — у лягушатника, а по цезию и калию от 0,05 — у наяды до 1,2 — у мха (Drepanocladus). Статистическая обработка полученного материала показала, что имеется положительная корреляция между концентрацией в растениях кальция и коэффициентами накопления стронция-90, а также между концентрацией калия и коэффициентами накопления цезия-137.

Следовательно, коэффициенты дискриминации обоих радиоизотопов относительно их химических макро-аналогов при поступлении из водной среды определяются биологическими особенностями растений. При этом виды, содержащие много кальция, больше поглощают стронция-90, а виды, накапливающие много калия, имеют в среднем относительно более высокие коэффициенты накопления цезия-137. Специальные опыты показали, что коэффициент дискриминации стронция-90 в широких пределах не зависит от концентрации кальция в воде.

Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют, что накопление радиоизотопов пресноводными организмами определяется также физико-химическим состоянием изотопов в растворе и концентрацией в нем водородных ионов. Так, при изучении накопления иттрия-91 нитчатой водорослью (Cladofora fracta Kutz.) отмечено двукратное снижение коэффициента накопления излучателя в области значений pH водного раствора, при которых иттрий переходит в коллоидную форму. Установлено также, что радиоизотопы ряда химических элементов, находящиеся в растворе в форме хелатных (внутрикомплексных) соединений, накапливаются гидробионтами в меньшем количестве, чем те же радиоизотопы, внесенные в среду в ионной форме.

В целом следует признать, что вопросы накопления радиоизотопов пресноводными организмами в зависимости от физико-химического состояния и формы нахождения элементов в водной среде изучены далеко недостаточно из-за отсутствия сведений о состоянии химических элементов в воде при поглощении их гидробионтами.

Еще менее изученными к настоящему времени остаются закономерности накопления радиоизотопов пресноводными организмами в зависимости от таких факторов как температура воды и условия освещенности.

В проведенных нами опытах с развивающейся икрой щуки и окуня показано, что при температуре воды 10° и 20° коэффициенты накопления стронция-90 не изменяются, хотя развитие эмбрионов (до стации выклева личинок) при температуре 20° проходило в два раза быстрее. Вместе с тем коэффициенты накопления иттрия-90 к концу инкубационного периода при 20° были у щуки в два раза, а у окуня — почти в три раза выше, чем при температуре воды 10°. Накопление радиоизотопов личинками рыб при разных температурах в течение первых 4—5 дней после выклева из икры было примерно одинаковым, но в дальнейшем при более высокой температуре воды оно резко возросло.

Фостер и Дейвис (1958) отмечали снижение накопления радиоактивных веществ пресноводными рыбами в холодные периоды года в естественных условиях (р. Колумбия). Объясняют они это уменьшением потребления рыбами в холодные сезоны радиоактивной растительной пищи. С другой стороны, в опытах с пресноводным планктоном при температуре воды от 13,5° до 28,5°, наблюдалась полная независимость накопления стронция-85 от температуры, и лишь при температуре 28,9° отмечалось значительное повышение накопления этого радиоизотопа. К сожалению, других данных о влиянии температуры на процессы накопления радиоизотопов пресноводными организмами в доступной нам литературе встретить не удалось.

По вопросу влияния света на поглощение радиоизотопов гидробионтами литература практически отсутствует, а имеющиеся отрывочные сведения довольно противоречивы. Так, в работе авторы отмечали возрастание накопления стронция-85 пресноводным планктоном в условиях освещения, в темноте же процесс накопления радиоизотопа приостанавливался. Вместе с тем в опытах, с пресноводными макрофитами никакой зависимости накопления радиоактивного стронция от освещенности не установлено.

Специальный интерес представляет сравнительное изучение накопления радиоизотопов гидробионтами в водоемах проточного и непроточного типа. К сожалению, таких данных в литературе также пока очень шло. Однако, имеющиеся материалы показывают, что в проточном водоеме коэффициенты накопления радиоизотопов кобальта, цинка, циркония, ниобия и рутения для ряда представителей водных растений за одинаковое время достигают меньших значений, чем в непроточной системе. Автор объясняет это тем, что в проточном водоеме не достигается равновесия в распределении радиоизотопов между водой, грунтом и биомассой растений.

Лейнерте (1969, 1970) изучала накопление осколочных радионуклидов (стронция-90, цезия-137 и церия-144) тремя видами пресноводных растений после облучения их гамма-лучами кобальта-60 в диапазоне доз от 2,5 до 32 крад. По стронцию-90 установлено незначительное изменение коэффициентов накопления даже при самой сильной дозе облучения. По цезию-137 наблюдалось резкое снижение накопления с увеличением дозы облучения, а по церию-144, наоборот, отмечено увеличение коэффициентов накопления после облучения растений в сильных дозах.

В опытах с нитчатой водорослью Zygnema sp., проведенных в нашей лаборатории, снижение накопления стронция-90 и цезия-137 отмечалось лишь в первые сутки после облучения (дозы 25, 50 и 75 кр). В последующем по мере восстановления водоросли от лучевого поражения коэффициенты накопления радионуклидов снова приближались к таковым у контрольных растений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: