Радиоэкологическое состояние атмосферы и его оценка сочетанными методами

2. Sanzharova, N.I. Chernobyl: 25 years later /N.I. Sanzharova, A. V. Panov, P. V. Prud-nikov et al. M.: EMERCOM, 2011. - 78 p.

3. Prudnikov, P.V. A radiological state of agrolandscapes and their rehabilitation in the Bryansk region / P.V. Prudnikov // Modern Problems of Radiology in Agricultural Production. -Ryazan, 2010. - pp. 53-101.

4. Belous, N.M. Social and economic development of the territories of the Bryansk region suffered from the Chernobyl accident / N.M. Belous // Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. - 2013. - № 4. - pp. 41-48.

5. Belous, N. M. Monitoring of a radiological state of agroecosystems, agricultural production and efficiency of protective measures / N.M. Belous, V.F. Shapovalov, I.N. Belous, V.B. Korenev, P. V. Prudnikov // Problems of technogenic impact on the sphere of agro-industrial production: theory and practice: collected papers. - Obninsk, 2011. - pp. 79-88.

6. Vorobyov, G. T. Soil fertility and radionuclides. (Ecological functions offertilizers and natural mineral fertilizers in the conditions of radioactive soil contamination) / G. T. Vorobyov, I.N. Chumachenko, Z.N. Markina, A.A Kurganov, I.A. Koshelev, P. V. Prudnikov. M.: NIA - Nature, 2002. - 357p.

7. Aleksakhin, R.M. Vernadsky 's Biosphere Theory and Modern Problems of Radioecol-ogy/R.M. Aleksakhin, A.A. Udalova, S.A. Geraskin //Radiation Biology. Radioecology. - 2014. - v.54.-№ 4. - pp. 432-439.

8. Prosyannikov, E. V. Ecological evaluation of the agrosystems of the southwest of Russia contaminated with radionuclides / E.V. Prosyannikov // Omnigenic Ecology. - Bryansk: Bryansk State Agricultural Academy, 1995. - pp. 64-115.

9. Fesenko, S.V. Evaluation of radiological and economic efficiency of the protective measures providing the production of normatively pure food on the example of the test rural settlements / S.V. Fesenko, N.I. Sanzharov, A. V. Panov, A.A. Novikov, P. V. Prudnikov // Information booklet. Obninsk: RIARAE. - 2010. - 36p.

10. Kharkevich, L.P. Rehabilitations of the radioactive contaminated hayfields and pastures: monograph /L.P. Kharkevich, I.N. Belous, Yu.A. Anishina. - Bryansk, 2011. - 211 p.

11. Shlyk, D.P. The Novozybkov State Agricultural Experimental Station of VNIIA - 90 years old / D.P. Shlyk, N.M. Belous // Agrochemical Herald. - 2006. - № 2. - pp. 31-32.

УДК 574.2

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРЫ И ЕГО ОЦЕНКА

СОЧЕТАННЫМИ МЕТОДАМИ

Radioecological State of the Atmosphere and its Evaluation by Combined Methods

*Анищенко Л.Н., доктор сельскохозяйственных наук, профессор 2Семенова Ю.Г., кандидат биологических наук, 2Поцепай С.Н., доцент кафедры иностранных языков, магистр 2Васькина Т.И., старший преподаватель кафедры иностранных языков Anishchenko L.N., Semenova Yu.G., Potsepai S.N., Vaskina T.I.

!ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского»

241036 г. Брянск, ул. Бежицкая, 14 Bryansk State University named after I. G. Petrovsky ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»

243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а

Bryansk State Agrarian University

Реферат. В статье показаны возможности оценки радиоэкологического состояния физическими и биологическими методами (на примере Красногорского района Брянской

области). Оценка радиационного загрязнения атмосферы на контрольных площадках показала, что согласно нормам радиационной безопасности по критерию мощности экспозиционной дозы, обстановка характеризуется радиационным загрязнением. Установлено, что значительное нарушение стабильности развития березы на контрольных площадках, выражавшееся в увеличении флуктуирующей асимметрии листа, было выявлено в населенных пунктах, относящихся к зонам отчуждения и отселения, с высоким уровнем радиационного фона. Корреляционный анализ между величиной интегрального показателя стабильности развития березы повислой и мощностью эквивалентной дозы показал прямую сильную степень связи между этими факторами (r = 0.78). Проведенный корреляционный анализ между величиной интегрального показателя стабильности развития березы повислой и удельной активностью радионуклидов в листьях выявил отсутствие связи между этими показателями. Таким образом, хроническое внешнее облучение оказывает сильное влияние на стабильность развития березы повислой, в связи с чем возможно успешное использование метода биоиндикации радиоэкологического состояния атмосферного воздуха, как достаточно информативной методики.

Summary. The possibilities of evaluation of radioecological state by physical and biological methods (on the example of the Krasnogorski district of the Bryansk region) are shown in the article. The evaluation of radioactive pollution of the atmosphere on the control sites showed that, according to radiation safety standards on the criterion of exposure dose, the situation is characterized by radiation contamination. It was found that a considerable violation of birch development stability on the control plots, expressed in increasing leaf fluctuating asymmetry, was detected in the inhabited localities belonging to the zones of exclusion and evacuation, with high level of radiation. The correlation analysis between the value of the integral index of stability of Silver birch development and the power equivalent dose showed a direct strong degree of link between these factors (r = 0.78). The correlation analysis made between the value of the integral index of stability of Silver birch development and specific activity of radionuclides in the leaves showed no association between these indicators. Thus, chronic external exposure has a strong effect on the stability of Silver birch development, and therefore it is possible to use the method of bio-indication of radiological state of atmospheric air as sufficiently informative technique.

Ключевые слова: радиоэкологический анализ, биологические и физические методы, Брянская область, радиоактивное загрязнение, береза повислая (Bétula péndula), зоны отчуждения и отселения.

Keywords: radioecological analysis of biological and physical methods, the Bryansk region, radioactive pollution, Silver birch (Bétula péndula), zones of exclusion and evacuation.

Введение. Человек, как и все живое на планете, всегда подвергался облучению ионизирующей радиацией. Размеры облучения от естественных источников на протяжении миллионов лет отличались исключительным постоянством, что, видимо, и привело к адаптации человека к дозам естественной радиации, утрате способности ощущать этот фактор. В последние семьдесят лет ситуация резко изменилась: дозы и характер облучения отличаются крайней нестабильностью, особенно это коснулось территорий, загрязненных в результате Чернобыльской катастрофы, которая по совокупности последствий является самой крупной катастрофой современности. В атмосферу были выброшены радиоактивные вещества суммарной активностью около 12-1018 Бк. Эта катастрофа затронула территорию не только бывшего СССР, но и Европы [1-4].

Наиболее сильно пострадали территории Белоруссии, России и Украины. Только в РФ общая площадь радиоактивно загрязненных территорий с плотностью загрязнения выше 1 Ки/км2достигла почти 60 тыс. км2 (7 608 н.п.). Особенно пострадала Брянская область, в которой опасному радиоактивному загрязнению подверглась треть территории (10 000 км2), 1 381 населенный пункт с населением 485 тысяч человек (при общем населении области в 1,4 млн. чел.) [6, 7]. Основным радионуклидом, определяющим в насто-

ящее время радиоактивное загрязненных среды и радиационный фон территории в наиболее пострадавших районах Брянской области, является гамма-излучающий радиоизотоп цезий-137 [9-11]. Радиационное загрязнение атмосферы вносит существенный вклад в дозу облучения человека. Суммарные годовые дозы одного только внешнего облучения преимущественно от цезия-137 составляют на загрязненных территориях 1-3 мЗв/год.

Цель работы - оценка радиоэкологического состояния атмосферы сочетанными - физическими и биологическими методами (на примере территории Красногорского района).

Материалы и методики исследований. В ходе выполнения работы для оценки уровня радиоактивного загрязнения атмосферы использовался метод дозиметрического контроля [12]. Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха применяли также метод биоиндикации, основанный на определении величины интегрального показателя стабильности развития березы повислой. Определение активности основного дозообра-

137

зующего изотопа Cs и естественных радионуклидов (ЕРН) проводили на универсальном спектрометрическом комплексе «Гамма плюс» с программным обеспечением «Прогресс 2000» [5, 8]. Для обработки полученных данных использовался метод статистического анализа с применением компьютерных программ Microsoft Excel.

Результаты исследований и их обсуждение. Оценка радиационного фона на территории Красногорского района, одного из наиболее загрязненных в Брянской области, проводили на следующих контрольных площадках (КП), находящихся на территории с разной плотностью радиоактивного загрязнения (таблица 1).

Таблица 1 - Мощность эквивалентной дозы на КП Красногорского района

Брянской области

№ КП Место измерения Мощность эквивалентной дозы, мкЗв/ч Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч

1 д. Барсуки 2,40 240

2 с. Заборье (окраина 1) 2,20 220

3 д. Николаевка 1,87 187

4 д. Перелазы (окраина 1) 0,92 92

5 д. Перелазы (центр) 0,90 90

6 д. Перелазы (окраина 2) 0,61 61

7 д. Летяхи (окраина 2) 0,77 77

8 д. Летяхи (окраина 1) 0,76 76

9 д. Летяхи (центр) 0,70 70

10 д. Кургановка (окраина 1) 0,40 40

11 д. Кургановка (центр) 0,46 46

12 д. Кургановка (окраина 2) 0,44 44

Как видно из таблицы 5, наибольшая мощность эквивалентной дозы гамма-излучения отмечается в д. Барсуки, с. Заборье и д. Николаевка, которые расположены соответственно в зонах отчуждения и отселения. Согласно нормам радиационной безопасности по критерию мощности экспозиционной дозы, превышающей 120 мкР/ч, обстановка характеризуется радиационным загрязнением. Такая ситуация отмечается лишь в этих населенных пунктах. Аномальная радиационная обстановка (мощность экспозиционной дозы от 60 до 120 мкР/ч) наблюдается в д. Перелазы и д. Летяхи. В д. Кур-гановка радиационная обстановка согласно нормам радиационной безопасности считается нормальной (мощность экспозиционной дозы менее 60 мкР/ч).

Расчет величин асимметрии листовых пластинок фонового вида и интегрального показателя флуктуирующей асимметрии в выборках листьев березы повислой на КП представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Величина интегрального показателя стабильности развития для березы повислой на КП Красногорского района

№ Местоположение контрольной Величина Балл

КП площадки асимметрии листа

1 д. Барсуки 0,122±0,011 5

2 д. Заборье (окраина 1) 0,117±0,009 5

3 д. Николаевка 0,095±0,006 5

4 д. Перелазы (окраина 1) 0,104±0,006 5

5 д. Перелазы (центр) 0,095±0,008 5

6 д. Перелазы (окраина 2) 0,096±0,007 5

7 д. Летяхи (окраина 2) 0,081±0,006 5

8 д. Летяхи (окраина 1 ) 0,091±0,006 5

9 д. Летяхи ( центр) 0,092±0,006 5

10 д. Кургановка (окраина 1) 0,098±0,006 5

11 д. Кургановка (центр) 0,089±0,006 5

12 д. Кургановка (окраина 2) 0,088±0,004 5

Анализ данных таблицы 2 показывает, что на всех КП Красногорского района величина интегрального показателя стабильности развития березы повислой превышает 0,054 и соответствуют 5 баллам, что характеризует состояние окружающей среды в данных местах как критическое. Наиболее значительное нарушение стабильности развития березы на контрольных площадках, выражавшееся в увеличении флуктуирующей асимметрии листа, было выявлено в населенных пунктах, относящихся к зонам отчуждения и отселения, с высоким уровнем радиационного фона. Корреляционный анализ между величиной интегрального показателя стабильности развития березы повислой и мощностью эквивалентной дозы показал прямую сильную степень связи между этими факторами (г = 0.78), т.е. увеличение уровня радиационного фона приводит к нарушению развития березы повислой и увеличению флуктуирующей асимметрии листьев березы. Полученный в результате регрессионного анализа данных коэффициент детерминации R2, равный 0,61, является достаточно высоким для такого рода исследований и показывает, что на 61% вариации показателя стабильности развития для березы повислой объясняются влиянием уровня радиационного фона (рис. 1). Связь между признаками достоверна и уравнение регрессии в полной мере отражает ее. Уравнение регрессии значимо, поскольку фактическое значение F-критерия = 15,84 и превышает табличное Fтабл=0,003 при уровне значимости 0,05.

Линейная регрессионная модель процесса имеет следующий вид:

у= 0,32812 + 0,0131X1.

Рисунок 1. Зависимость величины интегрального показателя стабильности развития березы повислой от мощности эквивалентной дозы

Таким образом, использование морфологических показателей уровня средового стресса у березы повислой (флуктуирующая асимметрия) показало критическую оценку качества окружающей среды на всех контрольных площадках наблюдения. Сильная корреляционная связь между интегральным показателем стабильности развития березы повислой и уровнем радиационного фона свидетельствует о достаточно хорошей информативности данного метода биондикации и позволяет использовать его для оценки состояния среды на радиоактивно загрязненных территориях.

Для установления влияния на величину флуктуирующей асимметрии листьев березы такого стрессового фактора, как инкорпорированные радионуклиды, была определена удельная активность 137Cs и естественных радионуклидов в пробах листьев (таблица 3).

Таблица 3 - Удельная активность 137Cs и естественных радионуклидов в пробах листьев березы повислой на КП

№ Название точки Удельная активность радионуклида (УА), Бк/кг

13/Се 226Яа 232та 40К

1 д. Барсуки 29,5±61,1 10,1±85,4 1,6±98,3 388±838

2 д. Заборье (окраина 1) 80±109 66±148 9±172 1181±533

3 д. Николаевка 41,9±67,8 88±101 10±108 108±875

4 д. Перелазы (окраина 1) 20,5±72,7 49±105 114±134 359,4±101,2

5 д. Перелазы (центр) 67±62,8 68,8±79 9,1±92,2 842±858

6 д. Перелазы (окраина 2) 136±115 157±141 21±167 1969±162,4

7 д. Летяхи (окраина 2) 15,1±68,1 11,4±99,9 10±117 186±945

8 д. Летяхи (окраина 1) 32,6±72,3 23,7±99,7 22±115 566,7±100,4

9 д. Летяхи (центр) 65±77,9 77±112 61±127 76±966

10 д. Кургановка (окраина 1) 62,4±72,7 27,8±95,4 25±111 173±902

11 д. Кургановка (центр) 72,1±82 114±107 64±131 554,4±106,2

12 д. Кургановка (окраина 2) 21,1±86,3 22±126 22±148 335,9±120,1

Удельная активность 137Cs и естественных радионуклидов в пробах листьев березы повислой варьирует в достаточно широких пределах, причем наибольшая величина УА 137Cs отмечается в пробе из д. Перелазы (окраина 2), расположенной в зоне невысокого радиоактивного загрязнения и сравнительно низкой мощности эквивалентной дозы.

Проведенный корреляционный анализ между величиной интегрального показателя стабильности развития березы повислой и удельной активностью радионуклидов в листьях показал практически отсутствие связи между этими показателями (г = - 0,18). Аккумуляция радионуклидов растениями и, следовательно, удельная активность различных частей растений зависит от многих факторов, например, типа почв, влажности почв, климатических факторов, биологического вида и особенностей распределения радионуклидов в растениях, поэтому между накоплением радиоизотопов различными частями растений и плотностью загрязнения территории не всегда прослеживается сильная прямая связь. В то же время уровень радиоактивных гамма-излучений в атмосфере менее зависимый от внешних условий и после распада короткоживущих радионуклидов характеризуется относительной стабилизацией на радиоактивно загрязненных территориях. В связи с этим возможно успешное использование метода биоиндикации радиоэкологического состояния атмосферного воздуха, основанного на определении величины флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой, как достаточно информативного признака.

Заключение. Оценка радиационного загрязнения атмосферы на контрольных площадках в Красногорском районе показала, что наибольшая мощность эквивалентной дозы гамма-излучения отмечается в д. Барсуки, с. Заборье и д. Николаевка, которые расположены соответственно в зонах отчуждения и отселения. Согласно нормам радиационной безопасности по критерию мощности экспозиционной дозы, превышающей 120 мкР/ч, обстановка характеризуется радиационным загрязнением. Такая обстановка наблюдается лишь в этих населенных пунктах. Наиболее значительное нарушение ста-

бильности развития березы на контрольных площадках, выражавшееся в увеличении флуктуирующей асимметрии листа, было выявлено в населенных пунктах, относящихся к зонам отчуждения и отселения, с высоким уровнем радиационного фона.

Корреляционный анализ между величиной интегрального показателя стабильности развития березы повислой и мощностью эквивалентной дозы выявил прямую сильную степень связи между этими факторами (r = 0.78), Полученный в результате регрессионного анализа данных коэффициент детерминации R2 , равный 0,61, является достаточно высоким для такого рода исследований, и показывает, что на 61 % вариации показателя стабильности развития для березы повислой объясняются влиянием уровня радиационного фона. Удельная активность 137Cs и естественных радионуклидов в пробах листьев березы повислой варьирует в достаточно широких пределах, причем наибольшая величина УА Cs отмечается в пробе из д. Перелазы (окраина 2), расположенной в зоне невысокого радиоактивного загрязнения и сравнительно низкой мощности эквивалентной дозы. Проведенный корреляционный анализ между величиной интегрального показателя стабильности развития березы повислой и удельной активностью радионуклидов в листьях показал отсутствие связи между этими показателями.

Таким образом, хроническое внешнее облучение оказывает сильное влияние на стабильность развития березы повислой, в связи с чем возможно успешное использование метода биоиндикации радиоэкологического состояния атмосферного воздуха, основанного на определении величины флуктуирующей асимметрии листьев березы повислой, как достаточно информативной методики.

Библиографический список

1. 20 лет Чернобыльской катастрофы. Итоги и проблемы преодоления ее последствий в России 1986-2006. Российский национальный доклад / под ред.: Р.М. Алексахина, Л.И. Анисимова, С.Т. Беляева и др. - М., 2006. - 92 с.

2. Ахрименко В.С. Радиологическая обстановка Брянской области / В. С. Ахри-менко. - Брянск, 1996. - 123 с.

3.Большов, Л.А. Чернобыльская катастрофа. Итоги и проблемы преодоления ее последствий в России (1986-1999). Российский национальный доклад / Л.А. Большов, Р.В. Арутюнян, И.И. Линге и др., 2000. - http // ibrae.ac.ru.

4. Владимиров, В.А. Итоги преодоления последствий чернобыльской катастрофы / В.А. Владимиров, В.П. Малышев. - М.: ФГУП «Институт стратегической стабильности» Минатома России, 2001. - С. 180.

5. Захаров, В.М. Здоровье среды: Практика оценки /В.М. Захаров, А.Т. Чубинишвили, С.Г. Дмитриев, А.С. Баранов.- М.: Центр экологической политики России. - 2000. - 245 с.

6. Иванов, Ю.А. Физико-химические формы выпадений выброса ЧАЭС и долговременная динамика поведения радионуклидов выброса в компонентах агроэкосистем / Ю.А. Иванов, В.А. Кашпаров, Н.М. Лазарев и др. // Чернобыль - 94: Тез. докл. IV Меж-дунар. науч.- техн. конф. «Итоги 8 лет работ по ликвидации последствий аварий на ЧАЭС». - Зеленый мыс, 1996. -Т. 1. - С. 256-269.

7. Израэль, Ю.А. Радиоактивное загрязнение территории России глобальными выпадениями от ядерных взрывов и чернобыльскими выпадениями. Карта по состоянию на 90-ые годы XX века/ Ю.А. Израэль, Е.В. Имшенник, Е.В. Квасникова. - Санкт-Петербург, 2000. - 138 с.

8. Израэль Ю.А. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред / Ю.А. Израэль, С.М. Вакуловский, В.А. Ветров и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. -387 с.

9. Методика измерения активности радионуклидов в счетных образцах на сцин-тилляционном гамма спектрометре с использованием программного обеспечения «Прогресс», 1996.

10. Радиационная обстановка на территории России, пострадавших от аварии на

Чернобыльской АЭС/ С.М. Вакуловский; Под общей редакцией Т.А. Марченко - М.: ИБ-РАЭ РАН, 2006. - 306 с.

11. Степаненко, П.А. Радиационно-гигиеническая обстановка на территории Брянской области, пострадавшей от аварии на Чернобыльской АЭС / П.А. Степаненко, В.И. Пархоменко // Здоровье населения и среда обитания. - 2006. - № 4. - С. 15-18.

12. Тараканов, Н.Д. Катастрофа на Чернобыльской АЭС - крупномасштабная техногенная катастрофа XX века / Н.Д. Тараканов // Чернобыльская катастрофа - 12 лет спустя: Материалы Международных научно-практических конференций. - М., 1998. - С. 9-36.

References

1. 20 years of the Chernobyl disaster. Results and problems of overcoming its consequences in Russia in 1986-2006. The Russian national report / edited by R.M. Aleksakhin, L.I. Anisimov, S. T. Belyaev et al. -M., 2006. - 92p.

2. Akhrimenko, V.S. Radiological situation of the Bryansk region / V.S. Akhrimenko. -Bryansk, 1996. - 123 p.

3. Bolshov, L.A. The Chernobyl disaster. Results and problems of overcoming its consequences in Russia (1986-1999). The Russian national report / L.A. Bolshov, R.V. Arutyunyan, I.I. Linge et al, 2000. - http//ibrae.ac.ru.

4. Vladimirov, V.A. Results of overcoming the consequences of the Chernobyl disaster / V.A. Vladimirov, V.P. Malyshev. - M.: Federal State Unitary Enterprise Institute of Strategic Stability of Ministry of Atomic Energy of Russia, 2001. - pp. 180.

5. Zakharov, V.M. Environmental Health: Assessment Practice / V.M. Zakharov, A.T. Chubinishvili, S.G. Dmitriyev, A.S. Baranov. - M.: Center of Environmental Policy of Russia. - 2000. - 245 p.

6. Ivanov, Yu.A. Physical and chemical forms of radioactive fall-outs of the Chernobyl A-plant and long-term dynamics of radionuclides behavior in agroecosystem components / Yu.A. Ivanov, V.A. Kashparov, N.M. Lazarev et al.// Chernobyl - 94: theses and reports of the IVth International Scientific and Technological Conference. «Results of 8 year-works on elimination of consequences of the Chernobyl A-plant disaster». - Green Cape, 1996. - v. 1. - pp. 256-269.

7. Izrael, Yu.A. Radioactive contamination of the territory of Russia with global fall-outs from nuclear explosions and Chernobyl fall-outs. The map of 90s of the XX century / Yu.A. Izrael, E. V. Imshennik, E. V. Kvasnikova. - St. Petersburg, 2000. - 138p.

8. Izrael, Yu.A. Chernobyl: radioactive contamination of environments / Yu.A. Izrael, S.M. Vakulovsky, V.A. Vetrov et al. - L.: Gidrometeoizdat, 1990. - 387p.

9. The measuring technique of radionuclide activity in calculating samples on a scintillation scale spectrometer with use of the software «Progress», 1996.

10. The radiation situation on the territory of Russia, suffered as a result of the Chernobyl A-plant disaster / S.M. Vakulovsky; ed. by T.A. Marchenko - M.: IBRAE of the Russian Academy of Sciences, 2006. - 306p.

11. Stepanenko, P.A. The radiation and hygienic situation in the territory of the Bryansk region, the suffered from the Chernobyl disaster / P.A. Stepanenko, V.I. Parkhomenko// Health of the population and habitat. - 2006. - №. 4. - pp. 15-18.

12. Tarakanov, N.D. The Chernobyl A-plant disaster as a large-scale anthropogenic catastrophe of the XXth century / N.D. Tarakanov // The Chernobyl disaster - 12 years later: Materials of the International Scientific and Practical Conferences. - M, 1998. - pp. 9-36.