Татьяна Зотина - кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН. Фото: Анастасия Тамаровская / ФИЦ КНЦ СО РАН
Сибирские ученые измерили содержание радиоактивного плутония в биоте и донных осадках реки Енисей. Наиболее сильное увеличение содержания плутония в ответ на повышение его сброса в реку зарегистрировано в водных растениях. Водный мох является самым лучшим индикатором возросшего загрязнения. Рост плутония наблюдался также в рачках, личинках ручейников и донных отложениях. Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Radioactivity.
Производство оружейного плутония, начатое в Железногорске в 1958 году, наряду с его переработкой привело к попаданию в реку Енисей трансурановых элементов, таких как плутоний, америций, кюрий. Изотопы плутония, поступающие в Енисей со сбросами, распадаются очень медленно и поэтому останутся в экосистеме на десятки и сотни тысяч лет. Трансурановые элементы высокотоксичны для биоты из-за испускаемого при их распаде альфа-излучения. В связи с недавно начавшимся производством ядерного топлива для реакторов на быстрых нейтронах и планируемым увеличением объемов производства и переработки ядерного топлива на ГХК возникла необходимость обновить данные по оценке количества и путей распространения плутония в реке.
Коллектив сибирских ученых при ведущем участии в работе исследователей ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» впервые проанализировал долговременное изменение содержания плутония в водной биоте и донных отложениях Енисея. Также впервые был измерен фоновый уровень плутония в водной биоте и донных отложениях Енисея на участке, расположенном выше радиоактивных сбросов. Концентрации плутония в видах водных организмов значительно различались, однако во времени изменялись синхронно во всех образцах. Так, резкое повышение концентрации плутония было зафиксировано во всех пробах биоты Енисея в 2018 году. Также в период проведенного исследования зарегистрировано изменение соотношения изотопов плутония в биоте, что свидетельствует о качественном изменении технологического процесса, в результате которого образовался плутоний.
Высушенные образцы рачков-бокоплавов и личинок ручейника. Фото: Анастасия Тамаровская / ФИЦ КНЦ СО РАН
Исследователи с 2008 по 2019 год собирали в Енисее рядом с местом сброса радиоактивных веществ донных животных и водные растения, чтобы оценить с их помощью содержание биологически доступных техногенных радионуклидов в реке. Для своего исследования ученые выбрали виды биоты, которые отличаются по способу накопления радионуклидов в биомассе. Так, водный мох фонтиналис Fontinalis antipyretica и высшее водное растение рдест блестящий Potamogeton lucens накапливают радионуклиды, поглощая их поверхностью листьев и стеблей из воды, рачки-бокоплавы Eulimnogammarus viridis и Palaseopsis cancelloides получают его с пищей – микроскопическими водорослями, которые они собирают с поверхности камней и водных растений; личинки ручейников Apatania crymophila получают радионуклиды из пищи, а также они строят свои домики из частиц радиоактивных донных осадков.
Изменения в содержании плутония в разных организмах отражали тенденции ежегодных контролируемых сбросов радионуклидов в Енисей. Значительное увеличение концентрации и соотношения изотопов плутония в речных организмах в 2018 году совпало с повышением контролируемых сбросов плутония, которые, согласно общедоступным отчетам Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды «Тайфун», возросли в три раза по сравнению с предыдущим годом.
Наиболее сильно из всех выбранных живых объектов, с точки зрения увеличения содержания плутония в биомассе, на резкое увеличение сбросов в 2018 году отреагировал водяной мох. Ученые сделали заключение, что этот вид лучше всего подходит на роль биоиндикатора сбросов. При этом, как отмечают ученые, лучшим индикатором биодоступности плутония являются рачки-бокоплавы, поскольку они получают плутоний из пищи и, в свою очередь, могут в дальнейшем передавать его в биологически доступной форме рыбам, которые их едят, например, хариусу и налиму.«Мы зарегистрировали значительное увеличение концентрации плутония в донных отложениях и биоте Енисея в 2018 году, которому предшествовал период более низких концентраций. Увеличение плутония в биоте и донных отложениях последовало за трехкратным увеличением контролируемого сброса плутония в реку в 2018 году. Содержание плутония в пробах этого года по сравнению с предыдущим периодом увеличилось примерно в 3 раза для донных отложений и личинок ручейников, в 5 раз для амфипод, в 13 раз для рдеста и в 26 раз для водного мха», — рассказала автор исследования Татьяна Зотина, кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН.
Исследователи отмечают, что донные организмы, содержащие в себе плутоний, служат пищей для речных рыб и могут рассматриваться как потенциальный источник плутония для них. Например, радионуклид может передаться по пищевой цепи к хариусу, налиму и другим видам, для которых рачки-бокоплавы и другие представители зообентоса составляют значительную часть рациона.
«Речь идет об очень низких концентрациях плутония, однако, учитывая его долгий период распада, радиотоксичность для биоты, способность накапливаться в костях и печени животных, длительность периода его биологического выведения из организма человека, имеет смысл наблюдать за его содержанием в окружающей среде и, возможно, начинать продумывать сценарии распространения плутония в экосистеме, прогнозировать пути его биологического переноса и способы реабилитации загрязненной окружающей среды», — поясняет Татьяна Зотина.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, Правительством Красноярского края и Красноярским краевым научным фондом (проекты 20-44-240004 и 18-44-240003).
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
