Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОБМЕНА РАЗЛИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ФОРМ РАДИОАКТИВНОГО ЙОДА МЕЖДУ МАКРОФИТАМИ И МОРСКОЙ ВОДОЙ

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОБМЕНА РАЗЛИЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ФОРМ РАДИОАКТИВНОГО ЙОДА МЕЖДУ МАКРОФИТАМИ И МОРСКОЙ ВОДОЙ"



ВСЕСОИЗШЯ щучаз^азддрвАТЕдьоаш ИНСШУТ

СЕШМШЗЯЙСИЁННОЙ РАДШОПИ ' ГОСАГРШРОМА СССР

На цравах рукописи

СВЕТАШЕВА Светлена Коистангнновна .

УДК 574,5:556.114.679:582.271¡551,35.064,03

ИССДВДОВАНИЕ КИНЕШЧЕСКИХ ЗАМОШИШЮСТ. ' ОБМЕНА РАЗЛИЧНЫХ ХЮИЧЕСКИХ ООРМ РАДНОМтЩЮГО ИОДА, мида ИАККМИЫШ И ШРОЮЯ СОДОЙ

„ " - * ^ \ л**.' ■ - "

Специальность

03.00.01- радиобиология • 03.00.18 - гидробиология

J-:

Автореферат ......

диссертации на соискание учёной степени * кандидата биологических наук

Обнинск 1907

Работа выполнена я отдала радиационной и химической биологии Института биологии "»»"* морей им. А.О. Ковалевского АН УССР

Научный руководитель: члвн-яорресаондент АН УССР,

доктор биологепветгнх наук* профессор Г.Г. Цоликароов

Официальные оппоненты: доктор биологических наух.

Профессор Ф.А. Тихомиров

доктор химических наук, профессор И. К. Зимаков

Ведущее учрехдекие: Институт экологии растений и

животных Уральского научного центра АН СССР

Зацита состоится " 23 " февраля 1268 г. на заседают' специализированного совета К. 120.81.01 при Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии (Москва-Центр, ул. Белинского» 4* ком..300).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного НИИ сельскохозяйственной радиологин. Отзыв на автореферат просьба направлять по адресу: ^249020, Калужская обл., г. Обнинск, ВНИИСХР, специализированный совет. Автореферат разослан

Учёный.секретарь специализированного совета

кандидат биологических наук Н.И. Свнхароеа

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность исследований. В связи с широкой программой развития «томной энергетики и необходимости» переработки больших количеств облученного ядерного топлива в последнее время приобрела особу» актуальность проблема радиационной опасности радиоактивных изотопов иода.

Эксплуатация энергокомплексев не исключает возможность загрязнения морских акваторий радиоактивным иодом. К числу наиболее опасных и радиологическк знаотмыт изотопов яода Относится короткоживущий и долго живущий непрерыв-

но накаплнвводийея в гидросфере. Поэтому возникает необходимость разработки наупно-об основании методов прогнозирования поведения радиоактивных изотопов иода в морской среде.

В настоящее время известно немного данных о поведении различны* химических фррм радиоактивного иода в гидросфере,Это вызвало необходимость изучить кинетические закономерности обмена таких химических форм радиоиода, в которых этот эле -мент находится в морской среде и включается в процессы обмена с гидробиоктами. Интерес к изучению процессов обмена различных химических форм радионуклидов иода морскими водорос -Лями был вызван несколькими обстоятельствами. С одной стороны - необходимостью изучения роли морских организмов в миг -рация, концентрировании и трансформации радиоактивных веществ, поступающих в моря и океаны в результате антропогенного воздействия, а с другой стороны — исследованием биогеохнмичес -ких процессов, протекающих в Ыировом океане.

Как известно, среди морсхих организмов наибольшей способностью концентрировать иод отличатся водоросли. Поэтому весьма важно исследовать не только ашодляцио фитобентосом

С

СиЗлиотека ■ ■¿г«.«:,,Ордева Л;"см.

■>СК01 -■ ЙЙ1.В1К. к» Н. А, ^хкраззса

додокадо. paartoft «ечеиа окясхеяия, но к пштспеиня оценить скорости трансформации его фор* о тд ель для ксмоонента-к* прхйрежльсх морей** фитоценозе*. Рассмотрении мгсе вопросов уделяется в «впей работе основное внимание.

Изучение urtградусе ставлдъного к радиоактивного иода, использование аналогий их поведения в бяогеохякичеосих циыах; Привлечение математического моделирования трансформация его химических форм а соединений необходимо для реаеюш первостепенных задач региональной радиоэкологии.

Цель it задачи работа. Целью настоящей работы быхо иссле~ довакке кинетических закономерностей обмена хяжнческхг форм радиоактивного иода мещду макрофнтамн и морской водой.

В задачи ъссдедованхА входило:

I* Экспериментальное изучение кинетических закономерное -тей обмена иодкдяв я кодатов 1311 к 1251 массовыми видами черноморских водорослей а условиях изменения факторов среди*

2» Экспериментальное мучение трансформации различны* химических форм радиоактивного кода в морской воде.

3, Математическое описание кинетических закономерностей биотической трансформации различных ххшчееххх форм иода.

Научная новизна- Экспериментально яэ'учекы кинетические закономерности обмена различных химических форм рвдиоиода между макрофктахи к морской «одой. Установлено превращение. в морской воде иодатов в модяды сод влиянием макрофатов.

Получены количественны« характеристики накопления макрофитами иодвдое и шодатов в зависимости от времени "старении" растворов« концентрации изотопного носителя в среда» температур« х интенсивности освещения.

Раареаатеит .модель» ошгеывадцм « достаточной степеньи

адекватности винетицу обмена и би отрансформации различных химических форы иода эодороелями.

Оделена количественная оценка круговорота иода в попу- . ляциях ульаы.

На защиту выносятся!

I» Кинетические закономерности обмена и трансформации различны* химических форм радиоактивного иода водоросдя -ми - макрофитами.

2. Результаты экспериментального изучения кинетических закономерностей накопления водорослями кодцдов И иодатов радиоактивного иода в условиях изменения факторов среды.

3. Модель адекватного описания кинетических закономерностей трансформации иода и оценка способности водорослей трансформировать иодаты в компонентах морских 3»тоцвноэов Прибрежной зоны.

Теоретическая значимость исследований и практическая ценность. Изучены и математически описаны кинетические -закономерности трансформации химических форм радиоиода макрофитами при изменении факторов среди* которые допол — няют теоретическую базу, предназначенную для.описания динамики потоков радионуклидов к изотопных носителей между гидробионтами и морской средой. Представления о кинетических закономерностях обмена иодидов и иодатов водорослями могут быть практически использованы для оценки са-иоочищающей способности морской среды» а также для вира -ботки критериев радиоэкологического и радиацкокно-гкгиениче-ского нормирования поступления радиоизотопов иода в морские акватории. Можно полагать,что полученные данные о поведении радиоиода разной степени окисления в морской среде окажутся

полезными при реванш некоторых аспектов проблемы радиоактивных отходов изотопов иода, & именно для рекомендаций во включении радиоактивного иода в жидкие отходи в форме иодатов,как более стабильных в окружахцей среде и как менее доступных для живых организмов.

Использование результатов исследование. Данные по сравни -тельноцу изучено поведения различных химических форм в экспериментальных и природных условиях, а также количествен -ныв характеристики накопления радиоиода черноморскими водорослями Bitu переданы в экспертную комиссии радиоэкологов Академии наук УССР и использованы дли оценки радиоэкологической ситуации в комплексе практических мероприятий по уменьшения ж ликвидация последствий аварии на ЧАЭС в мае-ноше 19Эбг.

Аиробашщ .диддег^адри. Основные пологе кия диссертационно й работ представлены я обсуждены на научно-практической конференции» посвяцакноЯ 200-леткп города-героя Севастополя (Севастополь, .1983), на ХШ1 Гидрохимическом совещании (Ростов-на-Дону, 1964), на ПВсессюэноЙ конференции по сеяьскохозяЯст -венной радиологии (Обнинск, 1984), конференции "Экология и рациональное использование природных ресурсов южного региона Украины" (Севастополь, 1984)« Всесоюзной конференции по дей -ствив малых доз ионизирухицей радиация (Севастополь, 1984), Всесоюзном совещания "Радиоэкологические исследования в зоне АЭС" (п. Заречный, Свердловской обл., 1985); на УШ Нелдуна -родном симпозиуме ( Mice, 1965), на коллоквиуме "Надежность экологических систем" (Киев, 1986), расширенном научном семинаре отдела радиационной и химической биологии Института биологии южных морей км. А.О. Ковалевского АН УОСР (Севастополь, 1986),

Публикации. Основные подохшая диссертации изложены в 10 научных работах« 7 из которых оцубликованы.

Структура и о<5-ьём рабоуд. Диссертационная работа изло -жена на 155 страницах каижнопжсного' текста« состоит из введения, вести глав* заключения, плодов к списка дотируемой литературы, включающего 156 библиографических наименований Т<г*ст иллюстрирован 14 таблицами к 36 рисункам».

ОБЪЕКТЫ И ИСТОДЫ ИССДВДОВАШЙ

Объектами исследований служили черноморские бентосные водоросли: зелёные -ш.та rígida И Codium vermilarа, бурые - Суйto««Ira cri ni ta и Pediría pavonia, крвсНУе — Orасi -1eria verrucosa.

Изучавшиеся веди водорослей представляет интерес как продуценты органического вещества и как ценные промысловые и перспективны» объекта отечественной марину лътуры.

Методической основой напей работы были выбраны радиозяо -логические методы (Щульц и др., 1985) в сочетании с методом

• добавок стабильного кода. Кинетику обмена радиоактивного ио-

131

да. между водорослями и .водой изучали с использованием I и в форме иодидов и иодатов. Идентификацию различных хи -мичесхих форм радиоиеда и динамику превращения их в морской веде устанавливали с помощь» метода восходящей тонкослойной хроматографж* на незакреплённом слое сорбента. Водоросли и морскую воду для опытов отбирали в Севастопольской бухте. В эксперименте использовали диски талломов ульвы, фрагменты периферической части слоевища кодиума и грацилярии, верхушеч -ныв ветви и целые слоевища цистозиры и падины. Изучение влияния изменения- температуры и интенсивности освещения на на -

кошение радиоиода иэ среды с иодядами ц иодатамх проводит в двух световуг реюшад - 270 и 2700 токе при 12-часо»ом световой дне к температуре морской воды +3 и +18°С. В качестве добавок стабильного кода вносили раствор KI и КГО^ . Максимальная концентрация изотопного носителя в среде составляла 60 кг Г/Л.

Прижизненное измерение радиоактивности водорослей и проб воды проводили на у -анализаторе С-4828 со сцянтмлгятором 112 -I08/B-5 и у -анализаторе ниэкюс энергий. Содержа -нже в водорослях и черноморской воде in situ измеряли прямой у -спектрометрией на анализаторе импульсов АИ-1024. Относительная погрешность радиометрических измерений не цревьпала 5 %,

Результаты наблюдений выражали через коэффициента накопления - Кн (отношение концентрации химического элемента или его радиоизотопа в биомассе водоросли и воде (Поликарпов» 1964), долп выведенной радиоактивности (отношение оставшейся радиоактивности в водоросли к её исходной радиоактивности в определЭнньгй момент времени от начала выведения радиоиода из водоросли - CrJCro ), скорость поглощения радиоиода водорослями из среди С V , мкг 1/мг.час).

В какдой временной точке измеряли радиоактивность 3-5 проб воды и 5-9 образцов водорослей. Какдый вариант ошто в црово -дили в 2-6 повторностях. Статистическая обработка результатов наблюдений проводилась по стандартным методам (Урб&х, 1964; Парчевская, 1969).

По результатам статистического анализа выборки устанавяя -вали среднее значение параметра и его доверительный интервал.

Для интерпретации кинетических закономерностей обмена иода

водорослях« использовали камерные математические модели (Sbepp&rd et al., 1951; Сукальская и др., 1976).

Статистическая обработка н&блвденкй» результаты у -спегтрометркчесих измерений и численное исследование модели реализовано на ЭВИ "Наяри-й" к "Электрокика-В* согласно программам, разработанным в отделе радиационной и химической биологии (Егоров, 1975).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Кинетические закономерности обмена различных химических фош,радиоиода между водорослями ж морской водой. На зелёных, бурых я »фасных черноморских водорослях с использованием I3II к в форме иодвдов к иедатов эксдерименталъ-но изучена кинетика накопления и выведения различных химических форм меда. Анализ результатов по изучение закономерностей накопления макрофятамн радиоактивного иода разной степени окисления показал, что уровни накопления иодцдов более чем на порядок вше накопления тодатов (рис.-1).

Подобная кинетика накопления каблвдалась при использовании в опытах » форме холодов и иодатов, Коэффициенты накопления различных химических форы ^Х к исследуе -мдеи водорослями не различались, что объясняется отсутствием "изотопного эффекта". Сравнктелшый анализ величин коэффициентов накопления радиоиода, внесенного в морскую воду в форме кодядо» к иодатов, зелёными водорослями позволил от -метить иг сезонное различие. Коэффициенты накопления uiva rigida из среды с недедами в весенние месяцы были

вше, чем зимой к летом, е осенью они почти не отличались

ТЭТ

от зимних. Максимальные уровни накопления удьвой I из

Рис. I Кинетика накопления Со<Иит тега Наг а (а) ,Суэ —

131

сг!а!Ьа (б), Сгас11аг1а уеггиеоэа (в) I, внесённого в ыорскув воду в форме яодхдов (I) к кодатов (2)

среды с нодатат отмечены в зимний к осенний период времени. Сезонные разлитая в накоплении радиокода объясняется различным содержанием стабильного кода в водорослях в зависимости от времени года (Скопинцев, 1933), а такте зависимости) на -копленая радиокода от интенсивности роста макрофитов. Как показали нвли набхвдекня, концентрирование ульвой радкоиода в форме кодидов пряно, а кодатов - обратно корредкруе? с ростом ульвы в эксперименте.

Несмотря на различие процессов накопления, кинетика выведения радиоиода, предварительно накопленного зелеными, бурыми я красными водорослями из среды с иодидами и иодатаки, совпадает (рис. 2).

Таким образом, изучение кинетики обмена различных химических форм радиоиода между макрофитами и морской водой пока -

а

с

Cr/Сто, 7.

_ i

— 4

too

so

I

0-1_._i- о

12

0

t

2 H в

е/эемя

% t tl CVmXU

Рис. 2 Выведение и Iva rlgida (a), Pedina pavonia (6), Gracilaria verrucosa (в) I3II (а) И I25I •

(б, в), предварительно накопленного водорослями . из среды с иокидаш (I) и иодатами (2) ■ а«ло, что уровни накопления радиоиода разной степени окисления различны и определяются химической формой радионук -лада в морской среде. Следовательно, при поступлении радиоиода в гидросферу в форме иодата, значительно снижается его биологическая доступность для водорослей* Тот факт, что макрофиты по-разному накапливая? радиоиод в .форме иодидов и иодатов, а выводят одинаково, позволяет сделать предположение, что в процессе обмена радиоиода в форме иодата мееду 'водорослями и морской водой происходит его биологическая трансформация.

Влияние внешних Факторов среды на..поглощение химических форм, радиоиода макро|1ятаыи. Установлено, что фактор времени оказывает определённое влияние на состояние радиоиода в mojw ской воде. Эрами "старения" раствора приводит к снижению

- 12 -

коэффициентов накопления иодидов водорослями. Как показал анализ хроматограмм, в выдержанном четверо суток растворе иодидов соотношение иодадов (Г*) и иодатов (Юд) составляло 88 % к 12 В то же время, в 4-суточном растворе иода-тов другой формы радиоиода обнаружено не было. Поэтому, ко-&ффициенты накопления ^lOJ как из выдержанного, так и свежеприготовленного раствора иодатов не различались. Так-юш образом, величина коэффициентов накопления различите химических форм редиоиода макролитами зависит не только от формы, но и от их соотношения в морской иоде.

Опыты по изучении кинетики накопления иодидов и иодатов я зелёными и красными водорослями при различных добавках стабильного иода в среде показали, что с увеличением концентрации изотопного носителя в среде, коэффициенты накопления снижал тс я, а следовательно снижается и cito -рость поглощения. Подобная кинетическая закономерность описывается уравнением итааэлиса-Ментен:

v = • С б . (1>

V Hm * Cb

где V и - соответственно скорость и максимальная

скорость поглощения радаотода ульвой; Сь - концентрация поглощаемого вещества в воде; Нщ - константа Михаэлиса-Нентен, численно равная та- -«ому значению Cj , при котором скорость поглощения радионуклида гцпробионтом ( V ) составляет половину от максимальной ( \4ioh )• Степень адекватности зависимости мееду V и Cj уравнения Нихазлиса-Иентен устанавливалась по модифицировали ому

уравнению Лайнуивера-Б^рка (Паттон, 1968). В наших екепери -центах константа Михаэлиса-Ментен ( Кга ) лежала в пределах 240 мхг 1/л.

Заон исследования показали, что поступление радиоиода вместе с носителем уменьшает доступность его для морских водорослей. По этой причине разбавление радиоактивного иода стаби -льным может быть использовано в качестве способа снижения перехода его в гвдробнонты по водноц^г пути, 'что важно при прогнозировании загрязнения компонентов морских экосистем радио -активными изотопами иода.

Анализ собственных экспериментальных денных позволил выя — вить влияние изменения температуры среды и интенсивности ос — ведения на величину коэффициентов накопления радиоиода в форме кодидов и иодатов зелёными и красными водорослями. Изменение температуры воды от +8 до +16% способствует поводенхв

тчт

коэффициентов накопления * I из среды с иодатами и иодидами макрофитаыи более чем В 1,5 раза. Таким образом, повышение температур« среды определяет к более высокие уровни загрязнения радкоиодом водорослей. Накопление различных химических форм радиохода водорослями при меньшей интенсивности освецв -ния (ЭТО лпкс) было на больших уровнях, чем при максимальной освещённости (2700 лвкс). Влияние изменения освещённости я температуры на накопление радиоиода разной степени окисления выявило взаимосвязь аккучуляшк радкоиода и энергетического обмена в водорослях. Это позволило вделать заключение, что накопление радкоиода макрофигами происходит при участии ферментные процессов.

Выявленные на примере цнетозиры кинетические закономерности накопления химических форм радиоиода в онтогенезе суя -

Ъове1гв сг-1пИв на уровне веряуиечны* ветвей слоевища пока-»аля, что верхушечные ветви, обладающие интенсивный обменом веществ и усиленным ростом, имеет наиболъцую биологкчесгую доступность в отношении редиоиода. Изучение этих закономерностей позволяет характеризовать не только процессы биоак -куцуд/щии радиогода отдельными структурными элементами,но и поглощение различных хишческих форм иода целым растит ель '-ннм организмом.

Био^ич^ская трансформация химических Дюсм радиоактивного иода морскими водорослями. В опытах, ще одновременно изу -чал ось накопление макролитами иодидов и радиоиода, выведенного водорослями после предварительного накопления его из среды с иодидамк и иодатами, было установлено, что кинетика накопления зелеными и бурыми водорослями выведенных кодсодеркащях соединений совпадает с кинетикой накопления иодвдов. Следовательно, при взаимодействии водорослей с радиоактивным иодом происходит его трансформация. Изучение кинетики накопления иодадов морскими водорослями не позволило установить превращения иодидов в иодаты, в то время как,' начиная с трёх суток эксперимента наблюдалось превращение ко-датов. На шестые сутки опыта восстанавливался до

^Г" на 40 Анализ хронатограмм в процессе выведения соединений радиоиода позволил судить о том, что кинетика вы

<гя* тле

ведения по-разкоцу поглощаемых химических форы I и I водорослями одинакова, так как радиоиод, выведенный водорос лями в морскую воду, содержался в основном в одной форме -форме иодида.

При выведении радиоиода ульвой, предварительно накосив -щей его в форме иодида, изменения радиоиода в степени окис—

ленид -I в первые несть суток не кяйлвдалось. Однако в последующие 7 дней опыта иодид окислялся а присутствии улъви до 22 При Еьшадекии радиоиода водорослями, нахопишкми его кэ среды с иодатеми, содержание радиогода я степени окисления +5 в морской среде было незначительным <4-15 %) и со временем оно уменьшалось за счёт биогенных: процессов. Таким образом, было показано, кая иодаты радиоиода включаются в обмен между водорослями и водой. На основания выводов о биологическом превращении хлхичесхих форм радиоиода можно заключить, что радиолод в форме иодата, прошедший биологический цикл в макрофитах ж изменявший своё состояние, находится в равновесных формат с морской средой, так как повторное вовлечение его в обмен ухе не наменяет химического состояния радиоизотопа. Если учесть, что в морской воде соотношение химических форм иода равно 23 Й Г* и 73 56 Юд ' (Гольдберг, 19бЗ;ки1тап , 1967), можно рассчитать время установления равновесия меаду техно -генными и натиамымн формами иода. Кал показали наши наблюдения, за 60 суток эксперимента при отсутствии водорослей в морской среде иодиды окисляются до 42 %* Следовательно, за 100 суток установится соотношение химических форм радиоиода, характерное для природной морской воды. Таким образ ом, при поступлении в открытые акватории моря радяоиода а форме иодя-да, можно рассчитать время установления равновесного соотно -тения техногенных и природных форм иода. Однако, при поступ -ленки в море радиоиода в форме иодата, по крайней мере в те -чение 60 суток не будет происходить превращения его формы к равновесное соотнооение к» установится. В прибрекшсс аквато -риях моря наблюдается превращение иодатной формы радиоиода за счёт биогенной трансформации, количественная оценка которой

будет дана кике.,.

Таким образом, роль морских водорослей сводится не только ■ к накоплению и выведению различных химических форм элемента, но и, посредством биологической трансформации, и етабихиза -цкя их в морской воде,

Математическое описание кинетически^ закономерностей об -мена химических фдрм радиоиода мевдпг морскими водорослями я 'водой* Для описания закономерностей обмена радиоиода в скс -теме "водная среда - гндробиэкты" использован принцип камерного анализа* Из наблюдений определялись параметры модели и. Проверялась ей адекватность. Оценка адекватности модели проводилась по результатам экспериментов с ульвой и вне -сенным в морскуп воду в форме иодидов и кодатов. Кинетике концентрироватод различных химических форм радиоиода зелёными водорослями, иллюстрируемая рисунком 3 (а), показала существенное различие коэффициентов накопления иодидов и иода-тов. Относительная кинетика выведения ульвой совпадает (рис. 3 б). Сходство кривых выведения свидетельствует о той, что кинетические закономерности метаболизма водорослей в отношении иода, поступимаего в них из среда с иодядами и иодатами, аналогичны. Согласно экспериментальным данным, метаболизм г^дерослей не приводит к биотрансформации иодидов, а иодаты в процессе обмена превращаются в форцу» кинетика на -копления которой водорослями совпадает с кинетикой поглоще -ния иодидов (рис, 3 в).

а

Сг/Сп,'А

о

¿46

грет.

2 к е сшчи

Рис. 3. Кинетика накопления О^а г!е!йа (а), выведения (б), повторного накопления (в) предварительно выведенных ульвоЯ яодцдов (Г~) и иодатов {Юр. Прерывистая линия -.результаты расчетов по модели обмена с учётом биотранс -формация иодатов. .

Описанному явлении в целом соответствует'следующая скс -тема уравнений:.

рЛь*»- С,) ; . ;

(сг-с;)ра- щ^]

^рдад-с;);

где СЬ , С1 , Сг » ^-Ч .»С2 - концентрация иодидов к иода -тов в воде и камерах (обменных фондах) . ( водорослей; В1 и В2 ; В^ и Б^ - относительные объёмы обменных фондов; 1 - время;

р! * р2 ~ показатели скоростей обмена иод вдов и ио -^ датов камерами гидробионта; - удельная биомасса в среде. Параметры модели ( В^д ; р^ ^ > определялись по отно -оения х иодядам и иодатам в^ульве. Относительные объёмы фондов иодатов ( В* «• 76,0; В;> - II,О) и <иодидов

_ _ V

( Б{ « 905,0; б^ - 132,0) в водорослях отличались, а по -казатвли скоростей их обмена между собой совпадали ( р^ » 0,124 сут~*; « 4,62 сут~*). Первые три уравнения системы (2) отражают кинетику обмена водорослями иодидов, а остальные иодатов. Полученная числовым решением уравнений (2) кинетика •процесса сушарного поглощения водорослями как в форме

иодата, так » с возникающими в результате метаболизма кодидамк, изображена на рисунке 3 а прерывистой линией. Представленные . данные позволили сделать вывод, что камерные модели с доста - , ■ точной степень» адекватности описывают кинетику биогенной трансформации химических форм радиоиода в морской среде* Сравнение теоретических кривых с наблюдениями (рис. 3 а) позволило использовать камерную модель для оценки интенсивности биотранс-формацки форм иода компонентами фитоценозов ульвы.

Балансовое уравнение содержания иодатов в акваториях по -пуляций ульвы можно записать, используя выражение:

аС-^СКВ^^В^), (3)

где ¿С - параметр* характеризущий скорость поступления иодатов в зону обитания популяции в результате антропогенного воздействия и из всех других источников. ' ■

Из выражения (3) видно, если значение второго члена правой части больше, чем величина ¿С , то концентрация иодатов в среде ( дС ) будет возрастать, а если ннхе, то убывать. Следовательно* значение второго члена правой части определяет способность популяций { й С ) к биотранефорыацки иодатов в морской среде. В стационарном соотношения системы "ульев -иодаты" она равна:'

дснг ед^ыр,) с«»

В качестве примера 'оценим биотрансфоркационцую способность популядай черноморской ульвы.

По подсчётам Калугине Я-ГУгнив (Калугина-ГУгник, 1975), среднегодовая биомасса ульвы. в водорослевых ассоциациях Чёрного моря составляет. 600 г сырой кассы под квадратным метром поверхности моря, концентрация иода в морской воде колеблется от 0,01 до 0,07 мг.д~* (Ксеязенко и др., 1979). В морской воде до. 23 % еЪ а1., 1971) содержится иод в фо-

рме иодмда, а 73 $ общего его содержания составляет иодаты ( ни1шап , 1967). Подставив параметры модели из уравнения (2) я значение Шг к С( в соотношение (4), получим & С» 0,6.Ю"3.0,73.б О.ГС3.(76-0,124+11*4,62) - 1583 мкг.м^.сут*1. Таким образом, под каждым квадратным метром поверхности растительной ассоциации трансформируется ежесуточно около 1,6мг

- го -

иодатов, Черноморская ульва обитает на глубине от 0,1 до 5м

или в среднем 2,5 м. Запас иодатов в этом слое составляет 3 -2

109,5*10° мкг*ы . Отсюда следует, что период оборота иодатов в зоне обитания ульеы только с учётом трансформируют ей способности последней в среднем составляет 69 суток.

Описанные механизмы биотраисформации радиоиода и построенная на их основе математическая модель позволяет прогно -эировать радиоэкологическую судьбу в прибрежних морских акваториях радиоизотопов иода, поступающих В среду При функ -циокировании предприятий атомной энергетики. Кроме того.полученные результаты вакш для определения одрортологического значения йодного фактора и его динамики у морского побережья в местах рекреации, учитывая его благотворное влияние на организм челозека,

ЗАМЕЩЕНИЕ

Проведённые исследования и их результаты, представленные в настоящей работе, показывают, что в процессе обмена химических форм радиоиода метду водорослями и морской водой в гадробионтах Происходит трансформация иодатов, изменяющая его доступность для последующей биологической аккумуляции^, Тот факт, что при отсутствии растительны* организмов в морской веде происходит окисление иодидов, а присутствие водорослей приводит к восстановлению иодатов, говорит о том,что биологическая активность гвдробионтов играет значительную» роль в существовании различных химических форм в морской веде.

Величина коэффициентов накопления отражает ялияние изменения состояния »V— чочумниа На его аккумуляцию гидробисн -

теш* При атом скорость х уровня накопления раддоиода бу -дут зависеть от процессов превращения ж соотыоаенхя фаз к — хо-химическкх форы «аотопов, поступающих в норе куч веду к

биологически трансформируемых в морской среде. Измеренные

гзт

нами in situ коэффициенты накопления 41эыёкцьы, бурс*-ми к красными водорослями были нххе экспериментальных значений. Ио-вядимоцу, в составе морской веды преобладала ио-датиая форма редионада и она являлась доминирующей в соотношении химических форм иода в морской среде, чем объяеня- * ется разница природных ■ экспериментальных иоэффкцнентов накопления радиокода черноморскими водорослями.

Выявленные кинетические закономерности обмена различных химических фори радиоиода между морскими водорослями и во» до Я имеет важное значение как для изучения роли гцдробион-тов в круговороте химических элементов и их. изотопов в морской среде, так я вря реаеняи радиоэкологических проблем воздействия радиоактивных загрязнителей на прибрежные экосистемы к гидросферу в целом. Проведённые исследования показывают несомненную перспективность дальнеШих исследований в области морской радиоэкологии радиоактивных изотопов иода.

основные выбода. ■

В результате выполнения настоящей работы получены следующие основные выводы:

I, Биологическая доступность» концентрирующая способность и миграция изотопов кеда равной степени окисления в системе "морская среда - водоросли" определяются формой нахождения радионуклида и их. соотношениям в морской воде. При этом ко-

. - 22 -

эффицкенты накопления иодидов зелёными, бурши и красными водорослями Солее чем на порядок превыпаст коэффициенты накопления иодатов.

2. Аккумулированный водорослями из среды с внесенными в неё иодидами и иодатами радиоиод,выводится с одинаковыми показателями скоростей выведения*

3. В процессе обмена радиоиода между водорослями и мор -ской водой происходит трансформация иодатов в иодиды.

Кинетика накопления подвергшихся биотренсформации иода -тов совпадает с закономерностями концентрирования водорос -лями иодидов.

4. Скорость поглощения радиоиода в форме иодидов зависит от концентрации изотопного носителя в среде и описывается уравнением Идааэлмса-Центен с константой 240 ынг 1/л.

5. Изменение интенсивности освещения от 270 до 2700 люкс сникает более чем в 2 раза, а тешературы от +8 до +1В°С -повышает-в 1,5-2 раза коэффициенты накопления иодидов и иодатов водорослями.

6. Кинетика обмена ульвой иодидов и иодатов с достаточ -ной степенью адекватности описывается камерными моделями, отражающими взаимодействие между обменными фондами гидро -бионта и средой со скоростями метаболических реакций пер -вого порядка.

7. Биотрансформационная способность черноморской ульвы в отношении иодатов в акваториях обитания фитоценоэов уль-

о т

вы составляет 1,6 мг«м ,сут . Период круговорота иода -тов в популяциях ульвы составляет около 70 суток.

8. Представления о кинетические закономерюстях обмена» иодидов н иодатов водоросли« но гут бьггь практически не -пользованы для оценю само очищающей способности морской среди, а также для выработки критериев радиоэкологического к радиационно-гигиеняческого нормирования поступления радиоизотопов кода в морские акватории.,

СПИСОК работ, опубликовании* по теме диссертации

1. Превращение химических форм иода черноморскими во — доросхями-маирофитамн и биотрансформациокная способность морских фнтоценозов / Поликарпов Г. Г., Егоров В.Н. , Зес емко Л.Я., Светавева С.К. // Состояние, перспективы улучпе -ния и использования морской экологической системы прибрежной части Крыма: Тез, науч.-првкт. конф., оосвящ. 2С0-ле -■ тип города-героя Севастополя.— Севастополь, 1983,-С. 127-128.

Z.. Светашева &К. Концентрирование и выведение химиче -еккх форм . морскими макрофитами // Гидробиол. вдн.-

1984. - Т. XX, » 4.- С. 94-96.

3. Светашева С.К. Морские манрофмты-биотрансформаторы химических форм радиоиода // Вторая Всееонэ. конф. по сельскохозяйственной радиологии: - Теэ. доил, Обнинск, 1984. -T. I. - С. 65.

4. Светгаева С.К. Биологическая доступность хшмческкх форм радиоиода для морских водорослей // Материалы конф. "Экология и рациональное использование природных ресурсов

южного региона Украины // АН УССР, Мор. гидрофиэ. кн-т.^-Севастополь.- Ч. I. - С. I2I-I2S.- Деп. в ВИШПИ 8.10.84

»беи... ..

5. Светашева С.К., Зесенко А.Я. Поведение химических форы иода в море и прогнозирование загрязнения морских организмов радиоактивным кодом //, Всесоюзная конф. по действию малых доз ионизирущей радиации. - Тез. докл. Севастополь, окт. 1984 г., г. Киев, 1984. - С. 88-89.

6. К1льсх1сна оц1нке трансформац11 х1м1чних форм иоду масовими морськими водоростями / Пол1карпов Г.Г., Егоров В.М., Зесенко А.Я., Светашова С.К. // В1сн. АН УРСР. -

1985. II. - С. .32-38.

7. yolikarpov G.G., Svetasbeve S.K,, ERorov Y.N. Bole of

chemical species of iodine in its accumulat ion by seaweeds// i ■ *»' - ' Intern • Symp. on medical oceanography. - Nice. - 1967.. — P.

95-96.

3a*. » 573 БЯ 09fcto6,20.II.b7 г. т. 100 КМУ.СПИ