Некоторые закономерности содержания и накопления 90Sr и 137Cs водной высшей растительностью озёрных экосистем урускуль, Большой и Малый Игиш

С Г. Левина, Л. Д Лклевй, Г. Г. Корман, Л. Ф. Мухаметишна

Представлены результаты радиоэкологических исследований некоторых водоемов Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа) на примере озер Урускулъ, Большой и Малый Игиш, входящих в ближнюю и среднюю зону ВУРСа, Изучен современный видовой состав высших водных растений, видоспецифичностъ концентрирования ими 908г и тСз, определены коэффициенты накопления.

Попадая в водоемы, многие радионуклиды быстро поглощаются биотой и сорбируются донными отложениями, в результате их содержание в воде резко снижается [7]. Способность радиоактивных веществ избирательно накапливаться в отдельных компонентах экосистем приводит к тому, что даже при полной пригодности воды для питья удельная активность радионуклидов в гидробионтах может оказаться в несколько тысяч раз выше, чем в водной среде [2].

Высшие водные растения (ВВР) как доминирующий по биомассе компонент экосистемы обладают способностью активно аккумулировать радионуклиды, поступающие в озера, играя, таким образом, важную роль в процессах их самоочищения. После отмирания ВВР радионуклиды поступают в донные отложения, откуда могут при изменении физико-химических условий переходить в водную толщу и снова вовлекаться в трофические цепи водной экосистемы. Кроме того, сами макрофиты также являются одним из элементов трофических цепей озерных экосистем, что обусловливает необходимость изучения ВВР при оценке радиоэкологического состояния водоемов и регламентировании их использования [3]. , '

Особую актуальность изучение процессов накопления и распределения радионуклидов по основным компонентам гидробиоценозов приобрело для озерных экосистем ВУРСа, так как по прошествии 50 лет после аварии 1957 г. встает вопрос о возможности возврата ранее не использовавшихся водоемов в хозяйственный оборот.

Целью данной работы явилось изучение содержания и накопления90 Эг и13 Сэ в макрофитах некоторых озер ближней и центральной зоны ВУРСа.

Водными объектами исследований были выбраны озера Урускуль ближняя зона ВУРСа (20 км от точки взрыва 1957 г.), Большой и Малый Игиш (Б. и М. Игиш) — центральная зона Следа (60 км от точки взрыва 1957 г.). На рис. 1 представлена карта-схема

расположения данных водоемов.

даДЩ>1Л тг,,*#

Исследуемые озеш ВУРСа располагаются в лесостепной зоне Среднего Урала. Для

озера [3].

Л/гт/чричгг *1 ооггпТТтТСйНО В

Каслинском районе в 7,5 км восточнее оз. Иртяш.

Б Игиш был отселен населенный пункт — деревня Игиш. После аварии в окрестностях оз. М. Игиш были ликвидированы поселки Юго-Коневских рудников и д. Юго-Конево [91. С1958 г. экосистемы данных водоемов развиваются практически без влияния хозяйственной деятельности, что представляет научный интерес в исследовании распределения изотопов в компонентах экосистемы.

Рис. 1. Карта-схема Восточно-Уральского радиоактивного следа

Для сравнительного анализа количественного содержания радионуклидов в макрофитах исследуемых озер из перечня обнаруженных видов были выбраны 9 видов растений, относящихся к различным экологическим группам [5]:

1) воздушно-водные растения: тростник обыкновенный (Phragmites australis), Рогоз узколистный (Typha angustifolia), Рогоз широколистный (Typha latifolia);

2) свободно плавающие растения: водокрас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae);

3) укореняющиеся погруженные растения: элодея канадская (Elodea canadensis), рдест блестящий (Potamogeton lueens), телорез обыкновенный (Stratiotes aloides);

4) укореняющиеся с плавающими листьями: горец земноводный (Persicaria amphibia), рдест плавающий (Potamogeton natans).

Следует отметить, что из перечисленных видов широкое распространение имеет тростник обыкновенный (Phragmites australis), обнаруженный во всех исследованных водоемах. Данный вид ВВР является космополитом и обладает довольно широкой экологической амплитудой, позволяющей ему расти в самых различных условиях обитания.

Для представителей высшей водной растительности были рассчитаны величины коэф' фициента накопления (КН), характеризующие их способность аккумулировать соответствующие радионуклиды [2; 8]. На примере тростника обыкновенного на рис. 2 представлены данные по содержанию и накоплению 9(*Sr и I37Cs в исследованных водоемах ВУРСа.

Урускрь БЛЬиш М.Ипгш

Уруйфвь Б. Итш МИгаш

Рис. 2. Значения средней удельной активности и КН^г. &Сз в тростнике обыкновенном в зависимости от места произрастания

Характерно, что спад содержания 908г и 137Сз в зависимости от места произрастания отражает изменение концентраций радионуклидов в водной массе озер. В отличие от удельной активности и снижения величин КН радионуклидов с удалением от источника взрыва 1957 г. не происходит, зависимость носит нелинейный характер. Для тростника обыкновенного отмечены близкие значения КН 903г и шСз как на

оз. Б. Игиш с невысоким уровнем минерализации (292,7 мг/л), так и в соленом оз. Урускуль (2299 мг/л) и резкий максимум для слабоминерализованного оз. М. Игиш (102,4 мг/л).

Колебания величин коэффициента накопления и 137Сз для макрофитов могут быть

связаны также с концентрацией их неизотопных макроаналогов в воде исследованных озер. Известно, что при концентрациях элементов-аналогов (Са2+, 3!^2+)5 превышающих НИ-Ю*5 модь/л, накопление 903г находится в обратной зависимости от содержания неизотопных носителей в воде [2]. Низкая концентрация Са2+в воде оз. М. Игиш (И мг/л), по сравнению с озерами Б. Игиш и Урускуль, обусловливает высокие (в несколько раз выше) значения КН 908г в высших водных растениях этого водоема. Поэтому, наряду с содержанием радионуклидов, необходимо учитывать и гидрохимические особенности водоема.

Высшие водные растения, относящиеся к различным экологическим группам, обладают разной способностью концентрировать радионуклиды [1]. Значения удельных активностей и КН 908г, 137Сз в макрофитах на примере оз. Б. Игиш приведены на рис. 3 и 4. Анализ полученных результатов позволил выявить некоторую видовую специфику накопления

долгоживущих радионуклидов высшей водной растительностью, Максимальные значения удельной активности 905г на исследованном водоеме были обнаружены у представителей видов рдест блестящий, телорез обыкновенный и уруть мутовчатая. Растения со сравнительно высоким уровнем содержания 137Сз встречаются среди представителей видов уруть мутовчатая, элодея канадская и роголистник погруженный (рис. 3).

139

Рдест блестящий Г^еаг плавающий Рогоз узколистный Рогоз ПП'фОКОЛИСШЫЙ Роголистник погруженный

Уруть мутовчатая

Ш&эо шв С*~1Э7

“Ч .

*  * 1

№0

«к»

Удельная активность, Б*Укг сухой шсш

Рис. 3. Значения средней удельной активности Радионуклидов и 137Сз для макрофитов оз. Б. Игиш

Ожидаемое преобладание в растениях 90Эг над шСз, связанное как с изотопным составом взрыва 1957 г., так и с особенностями накопления радионуклидов, отмечено для всех исследованных видов (рис. 4).

Водокрас лягушачий-Горецземноводный-Рдест блеСГЙЩПЙ-РЯест плавающий-Рогоз узколистный Рогоз ПДфОКОЛИСТНИЙ-^Е^^д Ропдаспшк одрушшый-

Теяорез ОбЬЖНОЕШННЙ' Тростник обыкновенный-Урутъ мутовчаш-Элодея канадсш

1000

«ООО

кн

Рис. 4. Значения коэффициента накопления (КН) 903г и 137Сз для макрофитов оз. Б. Игиш

Полученные данные показали, что, несмотря на низкое содержание шСв, в отличие от ^8г, в воде изучаемых озер значения КН и растений — величины практически одного порядка, за исключением рцеста блестящего (рис. 4). По всей вероятности, это связано с принадлежностью данных макрофитов к калийфильным видам с преимущественным концентрированием аналога калия—цезия, вследствие избирательного минерального питания [4. С. 182].

Таким образом, на исследованных водоемах территории ВУРСа широкую распространенность имеет тростник обыкновенный. Спад значений удельной активности и Са в зависимости от места произрастания отражает изменение концентраций радионуклидов в водной массе озер. .

На величины коэффициента накопления радионуклидов влияет общая минерализация водоема, а также концентрации неизотопных макроаналогов в водной массе озер. Значения КН Сб и Эг макрофитами — величины одного порядка (за исключением рдеста блестящего), что связано с морфофизиологическими особенностями ВВР.

На основании полученных данных были определены виды высших водных растений, являющиеся специфическими накопителями радионуклидов: по —рдест блестящий,

телорез обыкновенный, уруть мутовчатая, а по ™Са — уруть мутовчатая, элодея канадская и роголистник погруженный. Выявленные виды можно использовать в качестве биоиндикаторов для радиоэкологических исследований водоемов ВУРСа.

™-Г°аЫ вы?™ают благодарность доктору биологических наук, профессору, заведующей кафедрой биологии человека и МБП Д. 3. Шибковой; старшему ночному сотруд-

™ °КруЖШОЩей °Реды УНЩ ™ И. Я. Поповой; кандидату географических

Г'Заведующещ кафедрой географии и МПГ, руководителю лимнолои-ту завептошри^^Т* 2 Дерягину; кандидату географических наук, доцеи-

Ге°ГРафйИ И ^ С Г 3аХаР°ВУ За ~ В П^еДеййй уки Чепя6иыгжТ!!кНа ^ Фунанс06й поддержке гранта Министерства образования и № пости в Чешбиигм^я’ ° Ластной Челев°й программы «Развитие инновационной деятель-дований», 2006 г, №876™°™ ”° ШПртттю «Разытие фундаментальных научных после-

Список литературы

1. Гудков, Д. И. Радионуклиды *>8г, 238Ри, «НМОрц и 241 Ат в шкр0ф1ггах

Красненской поймы: видоспецифичносгь концентрирования и распределение в компонентах фитоценоза / Д. И. Гудков, Л. Н. Зуб, В. В, Деревец [и др.] // Радиацион. биология Радиоэкология. 2002, Т. 42, Ка 4. С, 419-428. ’

2. Куликов, Н. В. Радиоэкология пресноводных биосистем / Н. В. Куликов, М. Я. Че-

ботина. Свердловск: УрО АН ССР. 1988.128 с. *

3. Левина, С. Г. 905г и !37Сз в высших водных растениях некоторых водоемов Восточно-Уральского радиоактивного следа: видоспецифичносгь концентрирования / С. Г. Левина, 3. П. Земерова, Д. 3. Шибкова [и др.] II Радиацион. биология. Радиоэкология. 2006 Т. 46, №5. С. 597-604.

4. Лукина, Л. Ф. Физиология высших водных растений / Л Ф. Лукина, Н. Н. Смирнова. Киев : Наук, думка, 1988.188 с.

5. Папченков, В. Г. О классификации макрофитов водоемов и водной растительности / В. Г. Папченков // Экология. 1985. № 6. С. 8-13,

6. Ровинский, Ф. Я Поведение 903г и некоторых других долгоживущих продуктов деления в некоторых водоемах: дис.,.. канд. хим. наук / Ф Я. Ровинский. М., 1964.162 с.

7. Смагин, А. И. Уровни радиоактивного загрязнения водоемов в зоне влияния ПО «Маяк» / А. И. Смагин, Т. А. Антонова, А. Д. Денисов // Вопр. радиацион. безопасности. 2000. № 1.2000. С. 24-30.

8. Трапезников, А. В. Радиоэкология пресноводных экосистем / А. В, Трапезников, В. Н, Трапезникова. Екатеринбург: Изд-во УрГСХА, 2006.390 с.

9. Экологические и медицинские последствия радиационной аварии 1957 г, на ПО «Маяк» / под ред. А. В. Аклеева, М Ф. Киселева, М.: Медбиоэкстрем, 2001.294 с.

С Тряпицына, А. А. Себирзянова

СОДЕРЖАНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ХОЗЯЙСТВ ЮЖНОГО УРАЛА

В работе анализируются проблемы поступления, аккумуляции и миграции тяжелых металлов в почвенном покрове на примере хозяйств, расположенных на территории Южного Урала, и влияние на эти процессы физико-химических свойств почвы.

Почва является одним из важнейших факторов среды обитания. Состояние почвы во многом определяет экологическое равновесие в целом. В настоящее время на почву оказывается мощное антропогенное воздействие. Особое значение в последнее время приобрело загрязнение почвы группой пошпотантов, получивших общее название «тя яседые металлы» (ТМ). «

Челябинская область - регион с интенсивным развитием Р^™“Хмм!сие’ Мышленности, кроме ТОГО, на территории области имеются естестве СТ01»НЫ

провинции. Более всего почвенный покров области подвержен загрязне ^ за_

таких ТМ, как медь, свинец, никель, марганец, хром,^ ме_

грязнения почвы ТМ на территории области - ' мшрации

т^ллургии, теплоэнергетики и автотранспорт [2]. Поэтому уч пр

и трансформаций ТМ в почве являются актуальным. 141