ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.09.2020
Просмотров: 4431
Скачиваний: 11
146
движения – в 1,5 раза. Наиболее сильно падает численность дождевых
червей, пауков, кивсяков, жужелиц, стафилинид. Вблизи автомобильных
дорог возрастает численность фитофагов и снижается обилие хищников и
сапрофагов.
Для индикации среднего и высокого уровней загрязнения тяжѐлыми
металлами чаще используют микроорганизмы (бактерии, грибы, водорос-
ли, простейшие). В частности, при концентрации меди 300-400, а никеля
600-700 мг/кг в почве начинает снижаться численность азотофиксирую-
щих, нитрифицирующих, аммонифицирующих бактерий. Затем уменьша-
ется количество целлюлозоразрушающих бактерий. При концентрации ме-
ди 400-1200, а никеля 600-700 мг/кг в почве происходит смена доминатов,
снижается количество неспорообразующих сапрофитных бактерий.
5.4. Радионуклиды
Высокой токсичностью для живых организмов обладают радионук-
лиды, особенно долго живущие в связи с их радиоактивными свойствами,
обусловленными ионизирующим излучением. Кроме радиоактивных ве-
ществ, источником ионизирующего излучения является космос. Живые ор-
ганизмы подвергаются воздействию космического излучения, естествен-
ной радиоактивности и радиоактивного загрязнения. Первые две состав-
ляющие радиационного фона сопутствовали экосистемам на протяжении
всех этапов эволюции, а последняя – лишь в течение последних 60 лет. Для
радионуклидов характерны три вида радиоактивного излучения: α, β и γ
α - излучение
– это поток положительно заряженных атомов гелия.
Они движутся сравнительно медленно, не проникают внутрь организма,
будучи остановленными, они вызывают сильную локальную ионизацию. β
- излучение
– это поток быстро движущихся электронов. Свою энергию они
отдают на протяжении более длительного следа.
γ - излучение
представляет
собой электромагнитное излучение, обладающее очень большой прони-
кающей способностью. Его лучи не имеют электрического заряда, легко
147
проникают в вещество, вызывая разрушение ДНК, генные мутации, хро-
мосомные перестройки. Космическое излучение на большей части терри-
тории России составляет 28-30 мРад/год с максимальными величинами в
горах. Естественная радиоактивность определяется содержанием естест-
венных радионуклидов в почвах. За год суммарное количество естествен-
ных продуктов их деления эквивалентно количеству продуктов деления от
взрыва одной атомной бомбы небольшой мощности. Естественная радио-
активность атмосферы определяется содержанием радона, а гидросферы –
содержанием урана, радия, радона. Радиоактивное загрязнение биосферы
связано с антропогенным воздействием, к основным источникам которого
относятся: производство и испытание ядерного оружия, радиоактивные
отходы
атомных
электростанций
(АЭС)
и
ядерных
научно-
исследовательских учреждений, сжигание угля. Серьезную опасность
представляют аварийные выбросы радиоактивных материалов. Крупней-
шие аварийные выбросы радиоактивных материалов произошли в 1957 г.
на Южном Урале (Челябинская область, г. Кыштьма) и в апреле 1986 года
в г. Чернобыле (г. Припять). Общая загрязненная площадь в результате
Чернобыльской аварии составила в первые дни около 200 тыс.км
2
. Радио-
активные осадки достигли Западной Европы, Кольского полуострова, Кав-
каза. При густом растительном покрове трава сорбирует около 80% вы-
павших радионуклидов, при редком – 40%, остальная часть радионуклидов
попадает в почву. Миграция значительной части выпавших радионуклидов
происходит с водой по гидрологической сети. По радиоэкологической зна-
чимости наибольший вклад в радиационную нагрузку вносят следующие
элементы:
3
Н,
14
С.
137
Cs,
238
U,
235
U,
226
Ra,
222
Rn,
210
P,
239
Ru,
90
Sr (Клюев,
1993).
Практика обезвреживания радиоактивных отходов заключается в их
разбавлении, рассеянии и длительном хранении путем остекловывания,
цементирования, а также захоронения в слабопроницаемые участки лито-
148
сферы. Отходы, разбавленные и рассеянные человеком, накапливаются в
элементах биосферы, передаются по пищевым цепям и в конечных звеньях
цепей достигают величин, намного превышающих установленные норма-
тивы. Радиоактивные выбросы и отходы становятся безопасными для ок-
ружающей среды в течение промежутка времени, равного 20 периодам по-
лураспада входящих в их состав радиоактивных элементов, основу кото-
рых составляют
137
Cs,
90
Sr,
239
Ru
. Период полураспада стронция – 90 равен
28,5 лет, цезия – 137 – 30,2. Для их естественной дезактивации потребуется
соответственно 570 и 604 года, что сопоставимо с продолжительностью
исторических эпох. Техногенный пресс за счет
90
Sr на порядок, а
137
Cs в
тысячу раз и более превышает пресс их естественного содержания. Зона
максимальной аккумуляции этих радионуклидов за счет их глобальных
выпадений сформировалась в северном полушарии между 20 и 60
0
с. ш. с
наибольшей активностью в лесных заболоченных ландшафтах.
Среди растений наиболее высокой радиационной устойчивостью об-
ладают
водоросли, лишайники, мхи
. Их жизнедеятельность наблюдается
при уровнях радиации 10-100 кр. Среди семенных растений наиболее ра-
диочувствительны
хвойные породы
. Уровень радиации, вызывающий ги-
бель половины растений (ЛД
50
), составляет для хвойных пород деревьев
380-1200 р, а для лиственных – 2000-10 000 р. Травы примерно в 10 раз ус-
тойчивее деревьев. Сравнительно высокие показатели радиоустойчивости
характерны для
почвенных простейших, бактерий
(ЛД
50/30
– доза, после
получения которой половина организмов гибнет за 30 дней) составляет у
них 100-500 кр. Радиоустойчивость многоклеточных животных в среднем
тем ниже, чем выше уровень их организации. В частности, ЛД
50/30
состав-
ляет у
круглых червей
10-400,
кольчатых червей
– 50-160,
паукообразных
–
8-150,
ракообразных (мокрицы)
– 8-100
, многоножек
– 15-180,
имаго
насе-
комых – 80-200,
личинок младших возрастов
и
куколок насекомых
– 2-25,
м
лекопитающих
0,2-1,3,
человека
– 0,5 кр (Криволуцкий, 1983). У всех ор-
149
ганизмов особенно чувствительны к воздействию излучений клетки, на-
ходящиеся в состоянии быстрого роста и размножения. Повышенные
уровни излучения легче переносят партеногенетические формы и гермаф-
родиты, чем обоеполые. Среди культурных растений
люпин, эспарцет, лю-
церна, клевер
испытывают радиостимуляцию при малых и более высоких
дозах.
Пшеница, ячмень, просо, лѐн, горох
проявляют радиостимуляцию –
при малых и угнетение развития при более высоких концентрациях радио-
нуклидов в почве.
Через 2,5 месяца после аварии в Чернобыле в 3 км от АЭС почвенная
мезофауна в верхнем 3-сантиметровом слое почвы в сосняках на песчаных
почвах была представлена лишь небольшим количеством личинок двукры-
лых. В результате аварийного выброса радиоактивных элементов она была
практически уничтожена. Численность панцирных клещей снизилась в 30-
40 раз, ногохвосток в – 9-10 раз. В пахотных почвах влияние радиации бы-
ло менее губительным, здесь численность почвенных насекомых снизилась
в 2 раза. Через 2,5 года после аварии общая численность почвенной мезо-
фауны практически полностью восстановилась. Наиболее уязвимыми для
радиации оказались яйца и ранние стадии постэмбрионального развития
беспозвоночных. Наибольшую роль в перераспределении радиоактивных
элементов по почвенному профилю играли дождевые черви.
В полевых экспериментах при внесении в черноземную почву плу-
тония-239 через три года численность дождевых червей и личинок насеко-
мых сократилась в 2 раза, клещей – в 5-6 раз, ногохвосток – в 7-8 раз, ко-
личество видов панцирных клещей уменьшилось почти вдвое. Восстанов-
ление численности и видового разнообразия почвенной фауны произошло
лишь через 18 лет (Биоиндикаторы, 1991).
В целях биоиндикации радиоактивного загрязнения почв наиболее
удобны малоподвижные почвенные обитатели с длительным периодом
развития (дождевые черви, многоножки, личинки жуков).
150
Большое значение в индикации даже сравнительно невысоких
уровней загрязнения почв радионуклидами имеет исследование изменений
характерных морфологических признаков у видов почвенных членистоно-
гих. Подобные нарушения чаще обусловлены генными мутациями, вы-
званными радиоактивным облучением. В незагрязненных частях ареала у
этих видов такие признаки меняются незначительно. К наиболее заметным
отклонениям в загрязненных условиях относятся изменения в распределе-
нии щетинок на теле ногохвосток, бессяжковых, двухвосток, щетинохво-
сток, многоножек.
Хорошим индикатором загрязнений водоемов радионуклидами яв-
ляются моллюски озерно-прудовые и рачки-дафнии, которые могут быть
рекомендованы в качестве тест-объектов этого вида загрязнений. (Минее-
ва, 1991). Реакция моллюсков на повышенное содержание радионуклидов
в водоеме выразилась в изменении окраски тела и раковины, морфометри-
ческих показателей, угнетении генеративного и пластического обменов,
нарушении реакции эмбрионов на климатические условия сезона. У даф-
ний в загрязненных водоемах наблюдались гибель части особей в популя-
ции, увеличение плодовитости и размеров тела.
В водных экосистемах надежным биоиндикатором радиационной
обстановки являются также водные растения. В частности,
элодея канад-
ская или водяная чума
, хорошо развивающаяся в пресных и солоноватых
водах, интенсивно накапливает радионуклиды
90
Sr,
134
Cs,
137
Cs,
60
Co, кото-
рые не выявляются при стандартном радиационном контроле вод. Этот вид
можно широко использовать в отстойниках для очистки сточных вод от
радионуклидов (Минеева, 1991).
В наземных экосистемах к хорошим индикаторам, накапливающим
радионуклиды, в частности
137
Cs,
90
Sr, относятся сфагновые мхи, хвоя со-
сны и ели, крапива двудомная, мать-и-мачеха, полынь обыкновенная, кле-
вер розовый, клевер ползучий, тимофеевка луговая, подмаренник, мыши-