УСВОЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ГИДРОБИОНТАМИ
Особенно важным является изучение путей поступления радионуклидов в гидробионты, а также исследование динамики выведения ранее накопленных излучателей из организмов, поиск путей, средств и веществ, которые защитили бы организм от чрезмерно высокого накопления радионуклидов или ускоряли бы выведение их из гидробионтов. (Н.И.Буянов и др. Накопление и выведение искусственных радионуклидов организмами пресноводных рыб, ЭКОЛОГИЯ, Номер 4, 1983 г.)
Много работ отечественных и зарубежных учёных посвящено изучению загрязнения рыб радиоактивными веществами. По своей направленности эти работы можно разделить на две группы. Одна из них посвящена изучению поступления, накопления и перераспределения радиоактивных веществ в организме рыб, а так же выведения их из органов и тканей рыб, другая – вопросам биологического действия радиации на организм рыб.
Загрязнение рыб происходит путём непосредственной адсорбции радиоактивных веществ поверхностью тела, через пищу и в результате других обменных процессов между организмом и окружающей средой. Во внутренние органы рыб радиоактивные элементы проникают через кожу, жабры и ротовую полость.
Одним из важных источников заражения рыб является передача радиоактивных веществ по пищевым цепям. Молодь большинства рыб и многие взрослые рыбы питаются планктоном, который способен накапливать радионуклиды до концентраций в сотни и тысячи раз больших, чем в окружающей воде. Поэтому при малом содержании радиоактивных веществ в воде поступление их в организм рыб обусловливается в первую очередь загрязнённой пищей. При нахождении в воде, загрязнённой радиоактивными веществами, рыбы получают внешнее облучение. Адсорбированная на поверхности их тела активность создаёт облучение организма. В свою очередь радиоактивные вещества, накапливающиеся в органах и тканях, создают внутренний источник облучения. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3, 1962г.)
Радионуклиды, так же как и все стабильные нуклиды, поступают в тело гидробионтов через пищеварительный тракт, жаберный аппарат и покровные ткани. Интенсивность усвоения организмом радионуклидов во многом определяется степенью физико-химического тождества их со стабильными нуклидами, необходимыми для оптимального функционирования бионта, а также агрегатным состоянием, концентрацией в воде, функциональным состоянием организма и т. п. Живые организмы усваивают нуклиды одного элемента практически в равной степени, так как по химическим свойствам они тождественны.
Интенсивность поступления в организм радионуклида в существенной мере зависит от пути его проникновения. Радиоактивные вещества, содержащиеся в твердых частицах, гидробионтами практически не усваиваются. В отличие от этого радионуклиды, находящиеся в ионном состоянии, поглощаются гидробионтами интенсивно.(Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)
Освобождение организма рыб от радиоизотопов идёт несколькими путями: смыванием с поверхности тела, удалением с продуктами обмена, а также в результате распада радиоизотопов. (Д.Д.Ромашов, Радиоактивное заражение рыб, ТРУДЫ СОВЕЩАНИЙ ИХТИОЛОГИЧЕСКОЙ КОМИССИИ АКАДЕМИИ НАУК СССР, ВЫП. 10, 1960 г.)
НАКОПЛЕНИЕ РЫБАМИ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
Накопление радиоактивных веществ органами и тканями рыб, а также распределение и выделение их зависит от целого ряда условий, основными из которых являются: химическая природа радиоизотопов и периоды их полураспада, концентрация радиоизотопов в воде, вид, возраст и физиологическое состояние рыб и экологические условия. Опыты на рыбах ставились с радиоизотопами стронция, цезия, иттрия, церия, фосфора, кальция, урана, йода, кобальта, полония. Различные радиоизотопы, попадая в организм рыб, распределяются по органам и тканям неравномерно. Концентрация в тканях определяется в первую очередь их химическими свойствами. Встречаясь с различными химическими соединениями, входящими в состав тканей рыб или являющимися продуктами обмена веществ, радиоизотопы вступают с ними в обменные реакции. Так, радиостронций очень близок в химическом отношении к кальцию и, попадая в животный организм, откладывается в кальцийсодержащих тканях, главным образом в костях. Повышение содержания нерадиоактивного кальция в окружающей воде ведёт к снижению кумуляции радиостронция рыбами. Ход направленности обменных реакций в организме рыб определяются соотношением между процессами накопления и выведения радиоизотопов организмом.
Кумуляция радиоизотопов органами и тканями рыб зависит, прежде всего, от концентрации этих радиоизотопов в воде и времени пребывания в ней рыб. Чем выше степень радиоактивности воды, тем больше степень загрязнённости рыб.
| Удельная радиоактивность воды, кюри/л | Удельная радиоактивность Рыбы, кюри/л | Кратность накопления |
| 3,3×10-5 | 3,9×10-5 | 118 |
| 1,55×10-6 | 2,5×10-6 | 161 |
| 4,1×10-6 | 1,2×10-6 | 283 |
В воде с высокой концентрацией радиоизотопов кумуляция последних происходит в одних тканях, а при низких – в других.
При однократном загрязнении рыб даже большими количествами радиоизотопов накопление их организме бывает незначительным. При длительном же загрязнении низкими концентрациями радиоизотопы могут накапливаться в организме в больших количествах.
Наиболее интенсивная кумуляция радиоактивных веществ происходит в первые сутки. При равности процессов поступления и выведения радиоактивных элементов через 2 – 3 месяца наступает предельное накопление радиоизотопов органами и тканями. При достижении предела накопления радиоактивных веществ организмом дальнейшая кумуляция прекращается.
Молодые и быстрорастущие рыбы кумулируют радиоизотопы быстрее и в относительно больших количествах, чем рыбы среднего и старого возраста.
У донных рыб накопление радиоизотопов идёт быстрее, чем у пелагических. Таким образом, экологические условия и физиологическое состояние рыб играют значительную роль в загрязнении их радиоактивными веществами. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3, 1962г.)
Изучение накопления цезия-137 водными организмами в природных условиях связано с количественной оценкой и прогнозированием перехода искусственных радионуклидов из внешней среды в живые организмы. В настоящее время наиболее интересны исследования в естественных условиях, так как они позволяют получить реальные количественные показатели миграционного переноса радионуклидов в те или иные элементы экосистемы.
В работе были использованы несколькие виды морских и полупроходных рыб. Для анализа отбирали целых рыб, и только у крупных рыб исследовали центральную часть тушки. Результаты определений приведены в таблице.
| Вид рыб | Тип питания | Содержание ка- лия, г/кг сы- рой массы | Содержание цезия-137, пКи | Наблюдаемое отношение (НО) | ||||
| на кг сырой мас- сы рыбы | На г калия | |||||||
| В воде | В рыбе | |||||||
| Вобла | Бентофаг | 2,15 | 21±1,41 | 6,7 | 9,8 | 1,5 | ||
| Кутум | 3,42 | 20±3,46 | 6,7 | 5,8 | 0,9 | |||
| Сазан | 2,65 | 26±1,00 | 6,7 | 9,8 | 1,5 | |||
| Севрюга | Смешанный | 1,50 | 49±7,68 | 6,7 | 32,6 | 4,7 | ||
| Осётр | 2,00 | 59±7,81 | 6,7 | 29,5 | 4,2 | |||
| Килька ан- чоусовидная | Плангтофаг | 3,00 | 64±7,81 | 6,7 | 21,3 | 3,2 | ||
| Каспийский пузанок | 3,00 | 69±4,32 | 6,7 | 23,0 | 3,4 | |||
| Сельдь боль- шеглазая | Ихтиофаг | 3,12 | 128±25,45 | 6,7 | 41,1 | 6,1 | ||
| Сельдь-чер- носпинка | 2,82 | 156±23,30 | 6,7 | 55,4 | 8,2 | |||
| Судак | 2,43 | 63±6,56 | 13,5 | 26,0 | 1,9 | |||
| Жерех | 2,82 | 70±5,15 | 13,5 | 24,8 | 1,8 | |||
Как видно из таблицы, концентрации цезия-137 в организме различных видов рыб находились в диапазоне от 20 до 156 пКи/кг. Наибольшее накопление выявлено у морских и полупроходных рыб из семейства сельдевых, а наименьшее – у рыб семейства карповых; осетровые занимали промежуточное положение. По значениям НО видно, что почти для всех исследованных видов рыб дискриминация калия по отношению к цезию-137 была значительной. Величины НО коррелируют с типом питания рыб – максимальное у ихтиофагов, среднее – у планктофагов, минимальное – у бентофагов.
На основе рассмотрения величин НО можно констатировать, что в рамках как морской, так и в пресноводной экосистем происходит дискриминация в паре цезий-137/калий при переходе этих элементов из водной среды в организм рыб. Миграционный перенос цезия-137 из морской среды в организм рыб зависит от типа питания, в связи с чем можно использовать отношение цезий-137/калий для выяснения трофических связей гидробионтов. (А.П.Панарин и др. О дискриминации в паре цезий-137 – калий при переходе из морской среды в организм рыб, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ, 1983г.)
Многочисленными исследованиями в природе установлено, что уровни накопления рыбами радионуклидов находятся в обратной зависимости от минерализации водоёмов и содержания в воде их химических аналогов. (Н.И.Буянов и др. Накопление и выведение искусственных радионуклидов организмами пресноводных рыб, ЭКОЛОГИЯ, Номер 4, 1983 г.)