Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль грибов в формировании дозы внутреннего облучения населения после аварии на Чернобыльской АЭС

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кадука, Марина Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Радиоактивное загрязнение грибов после аварии на Чернобыльской

Роль почвенно-климатических условий в формировании радиоактивного загрязнения грибов цезием-137.

Роль видовых особенностей грибов в накоплении радионуклидов.

Закономерности формирования доз внутреннего облучения населения в сельских населенных пунктах.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Географическая и почвенно-климатическая характеристика обследуемых регионов и уровни их загрязнения цезием-137.

Классификация грибов.

Общая характеристика исследуемых грибов.

Классификация грибов.

Методика отбора и обработки проб почвы, лесной подстилки и грибов.

Методика определения удельной активности Cs в пробах.

Методика определения коэффициентов перехода Cs из почвы в грибы.

Методика статистической обработки результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

База данных о содержании 137Cs в пищевых продуктах.

Динамика радиоактивного загрязнения грибов цезием-137 после аварии на Чернобыльской АЭС.

Динамика радиоактивного загрязнения грибов Брянской области цезием

Сравнение динамики радиоактивного загрязнения грибов Кольского полуострова и Брянской области цезием-137.

Сравнение динамики радиоактивного загрязния пищевых продуктов 55 сельскохозяйственного производства и природного происхождения.

Роль видовых особенностей грибов в накоплении Cs.

Влияние свойств почвы на коэффициенты перехода Cs из почвы в 64 грибы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль грибов в формировании дозы внутреннего облучения населения после аварии на Чернобыльской АЭС"

Актуальность проблемы.

Сразу же после Чернобыльской аварии в разных компонентах лесных экосистем стран бывшего СССР были обнаружены высокие уровни содержания радионуклидов цезия [29, 36, 48, 49, 54, 56, 75, 77, 78, 85, 86, 99]. Это обусловило необходимость

1Я7 проведения исследований закономерностей миграции Cs по природным пищевым цепочкам и оценки возможного вклада пищевых продуктов лесного происхождения в дозу внутреннего облучения населения.

Анализ динамики радиоактивного загрязнения звеньев пищевой цепочки, традиционно дающих основной вклад в формирование дозы внутреннего облучения населения (естественные травы, растительность, молоко и мясо крупного рогатого скота) показал, что в первые 5-6 лет после аварии на ЧАЭС естественное снижение содержания Cs в пищевых продуктах сельскохозяйственного производства, происходило с относительно высокой скоростью с периодом полуочищения около 1-2 года (в зонах радиоактивного загрязнения, где не применялись контрмеры в сфере сельскохозяйственного производства) по нашим данным [36,45, 85] и 2.8 - 5.6 года [4, 31], а в районах интенсивного применения контрмер: 1.4 - 2.6 года - по данным других исследователей [31, 58].

Содержание 137Cs в организме жителей Брянской области - наиболее загрязненного после аварии на ЧАЭС региона России - уменьшалось в 1986 - 1991 гг. с периодом полуочищения около 15 мес. [85, 86], близким по величине к периоду полуочищения от этого радионуклида продуктов питания сельскохозяйственного производства Однако, в

1 П'Ч

1992-1993 гг. был обнаружен факт роста содержания Cs в организме жителей населенных пунктов Брянской области [37, 55, 85, 86]. Анализ ситуации, наблюдение за поведением местного населения и опросы жителей показали, что этот рост связан с ростом потребления ими грибов и ягод в указанный период, несмотря на то, что население хорошо информировано о почти повсеместном превышении допустимых нормативов по содержанию 137Cs в грибах, а зачастую и в ягодах, произрастающих на контролируемых территориях [36]. Оказалось, что статистически достоверного уменьшения содержания 137Cs в грибах за период, прошедший после аварии на ЧАЭС не происходит, либо этот процесс проходит очень медленно в соответствии с величиной физического распада радионуклидов цезия [31, 36,48, 54, 56, 75, 78, 99].

Таким образом, наблюдается перераспределение вкладов в дозу внутреннего облучения населения цезием-137 продуктов сельскохозяйственного производства и продуктов природного происхождения (в частности, грибов) в пользу последних [26, 36, 47, 50, 52, 54-56, 66, 68, 69, 85, 99]. Этот факт определяет необходимость более глубокого изучения закономерностей накопления радиоцезия грибами и изучения закономерностей миграции цезия по пищевой цепочке "почва-грибы-человек".

137

Цель настоящей работы — изучение закономерностей накопления Cs, различными видами съедобных грибов после аварии на ЧАЭС и определение роли грибов в формировании дозы внутреннего облучения населения. Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие основные задачи:

1 XI

1. Исследовать динамику содержания Cs в различных биологических видах грибов на территории, загрязненной в результате аварии на ЧАЭС;

2. Установить закономерности влияния физико-химических свойств почвы на способность различных биологических видов грибов накапливать (в плодовых телах)

137Cs;

3. Оценить вклад от потребления грибов в формирование дозы внутреннего облучения цезием-137 для населения территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС;

4. Разработать рекомендации по снижению дозы внутреннего облучения цезием-137, за счет потребления лесных грибов, для населения, проживающего на территориях, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС.

Научная новизна

- Впервые на большом массиве данных (около 4700 проб грибов разных биологических видов), исследованы закономерности миграции 137Cs из почвы в грибы, после аварии на ЧАЭС;

- Впервые получена достоверная количественная связь между коэффициентами перехода 137Cs из почвы в грибы и физико-химическими свойствами почвы.

Практическая значимость

- уравнения зависимости коэффициентов перехода 137Cs из почвы в грибы от свойств почвы позволяют прогнозировать содержание этого радионуклида в грибах на основе данных об уровнях поверхностной активности 137Cs на почве и физико-химических характеристиках почвы, без непосредственного отбора проб грибов. Основываясь на

137 таким образом полученных данных по содержанию Cs в грибах (с учетом их видового состава) в любых регионах, можно давать научно обоснованные рекомендации по снижению доли "грибной компоненты" в дозе внутреннего облучения населения;

- проведена оценка вклада от потребления грибов в формирование дозы внутреннего облучения населения цезием-137;

- при участии автора, с использованием материалов данной работы, разработаны "Рекомендации для центров Госсанэпиднадзора и населения территорий Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, по снижению содержания радионуклидов в пищевых продуктах и уменьшению дозы внутреннего облучения" [26];

- при участии автора, с использованием материалов данной работы, разработан проект "Рекомендаций для центров Госсанэпиднадзора по определению дозы внутреннего облучения населения территорий России, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, за счет дикорастущих продуктов леса при отсутствии данных прямых измерений проб" [27].

Основные положения, выносимые на защиту

1. Обнаружено, что достоверного уменьшения коэффициентов перехода Cs из почвы в грибы с момента аварии на ЧАЭС и до настоящего времени не происходит или оно происходит очень медленно.

11*7

2. Коэффициенты перехода Cs достоверно различаются для грибов различных трофических групп, биологических семейств, родов и видов, зависят от свойств почвы, на которой они произрастают, и могут быть оценены с использованием уравнений множественной регрессии по наиболее коррелирующим для каждого конкретного вида грибов параметрам свойств почвы;

3. Вклад грибов в дозу внутреннего облучения населения, проживающего на территориях, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС, растет со временем, и в настоящее время может составлять, в среднем, от 37% до 79% в зависимости от типов почв, доминирующих в лесных массивах различных регионов.

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований представлены на международных конференциях:

- IUR, Topical meeting MOL-Belgium, 1998 г., Бельгия;

- Contaminated forest, 1999 г., Киев;

- 4-th international conference on Environmental Radioactivity in the Arctic, 1999r., Эдинбург;

- "Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях", 2000 г., Москва;

Радиационное наследие XX века: Восстановление окружающей среды" РАДЛЕГ 2000 г., Москва. Публикации

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 научных работах

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, 3 глав с материалами собственных исследований, выводов, двух приложений, содержащих рисунки, одного приложения, содержащего таблицы и списка использованной в работе над диссертацией литературы, включающего 99 источников. Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста, включая 58 таблиц, 51 рисунок и список литературы.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Кадука, Марина Валерьевна

Выводы

1. Величина коэффициента перехода 137Cs из почвы в грибы зависит от типа почвы, на

1 Xl которой они произрастают. КП Cs из бедных песчаных почв, доминирующих в Брянской области, в 10-100 раз выше, чем из плодородных серых лесных и черноземных почв. Коэффициенты перехода 137Cs из торфяных и болотных почв выше, чем из песчаных;

2. Свойства почвы по степени убывающего влияния на КП 137Cs из почвы в грибы располагаются в следующий ряд:'(содержание физической глины) = (концентрация обменного калия)/> (сумма концентраций обменных оснований) > (рН) > (емкость катионного обмена) > (содержание органического вещества)

3. КП 137Cs могут быть определены на основании уравнений множественной регрессии по наиболее коррелирующим для каждого конкретного вида грибов параметрам свойств почвы и использованы для прогнозирования дозы внутреннего облучения жителей за счет потребления грибов;

4. С момента аварии на Чернобыльской АЭС и до настоящего времени не обнаружено достоверного уменьшения КП 137Cs из почвы в большинство видов грибов;

5. Значения коэффициентов перехода 137Cs из почвы в грибы, растущие на песчаных почвах, уменьшаются в 300 раз в следующем ряду: горькушка > польский гриб > моховик > волнушка > масленок > рыжик > подберезовик > груздь черный > сыроежка подберезовик > зеленушка > белый > лисичка > подосиновик > опенок осенний- >

137 шампиньон. Значения коэффициентов перехода Cs из почвы в грибы, растущие на серых лесных почвах, уменьшаются в 80 раз в следующем ряду: зеленушка > масленок белый > волнушка > подберезовик > опенок осенний > шампиньон > сыроежка > моховик > груздь черный;

6. Сравнение данных о динамике содержания 137Cs в пищевых продуктах сельскохозяйственного производства и дикорастущих грибах свидетельствует о том, что вклад последних в дозу внутреннего облучения населения растет с каждым годом, прошедшим после аварии на ЧАЭС, и в настоящее время составляет, в среднем, от '37% до 79% в зависимости от типов почв, доминирующих в лесных массивах различных регионов;

7. Выполнение рекомендаций по сбору видов грибов, С наименьшими уровнями содержания в них 137Cs и рекомендаций по кулинарной обработке грибов, может существенно уменьшить дозу внутреннего облучения населения.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кадука, Марина Валерьевна, Обнинск

1. Агроклиматические ресурсы Мурманской области". JI, Гидрометеоиздат, 1971.

2. Агроклиматический справочник по Архангельской области, Л., Гидрометеоиздат, 1961.

3. И.И. Александров и др. " География Орловской области". Орел, Приокское кн. изд., 1967.

4. P.M. Алексахин. Сельскохозяйственная радиоэкология: результаты, актуальные задачи, перспективы (к итогам 10-летних исследований в регионе аварии на Чернобыльской АЭС). Радиация и риск, вып. 9,1997, с. 44-47. "

5. Н.П. Белов и др." Почвы Мурманской области". Л., Гидрометеоиздат, 1969.

6. В.П. Боровиков, И. П. Боровиков. STATISTICA®. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows® , 1995. ,.

7. Л.Г. Бурова. Загадочный мир грибов. М.: "Наука", Серия "Человек и окружающая среда", 1991.

8. Г.Т. Воробьёв, А.И. Бобровский, П.В. Прудников. Агрохимические свойства почв Брянской области и применение удобрений. Брянск, 1995. Брянский центр "Агрохимрадиология".

9. Г.Т. Воробьёв и др. Цезий-137 в почвах и продукции растениеводства Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей за 1986-1992 гг. Брянск: Грани,1993.

10. Б.В. Гроздов. Растительные богатства Бряшцины, их охрана и использование. Изд. "Брянский рабочий", 1961.

11. Жизнь растений, т. 2. М. "Просвещение", 1976.

12. Зонирование населенных пунктов Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, по критерию годовой дозы облучения населения. Методические указания МУ 2.6.1.784.99.Минздрав России,1999,19.

13. Извлечение из Санитарных правил и норм СанПиН 2.3.2.560-96 "Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов", МУК 2.6.1.717-98, приложение "И" (справочное), с. 51.

14. Инструкция по применению «Прибор для измерения образцов с малой активностью», Будапешт, 1988.

15. Н Н. Лялин. " Природа тульской области". Тула, Облкнигоиздат, 1954.

16. И.С. Мелехов. "Лесоведение"', М., "Лесная промышленность", 1980.

17. Методические рекомендации по санитарному контролю за содержание радиоактивных веществ в объектах внешней среды. Министерство Здравоохранения СССР, М., 1980, с. 124-138.

18. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Минздрав России, 1999.

19. С.В. Панченко, А.А. Панфилова. Роль лесных экосистем в формировании дозовых нагрузок на население. Препринт № IBRAE-2000-01. М: Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН, 2000.

20. А.В. Петербургский. Практикум по агрономической химии. М.: Колос, 1968, 496 с.

21. В.М. Прохоров. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах. Физико-химические механизмы и моделирование. М.: Энергоиздат, 1981,98 с.

22. Ф. А. Тихомиров, А.И. Щеглов "Последствия радиоактивного загрязнения лесов в зоне влияния аварии на ЧАЭС", Радиационная биология. Радиоэкология, 1997, т.37, вып.4., с. 669-670.

23. Учебный атлас мира (третье издание), М., Главное управление геодезии и картографии, с. 99,111.

24. С.В.Фесенко, P.M. Алексахин, Н.И. Санжарова, С И.Спиридонов, М.В. Калмыков.137

25. Закономерности изменения содержания Cs в продукции животноводства на территории Российской Федерации, подвергшейся загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Радиационная биология. Радиоэкология, т. 35, вып. 3, 1995, с. 316-327.

26. С.В. Фесенко, Н.И. Санжарова, К.Б. Лисянский. Оценка эффективности контрмер в сельском хозяйстве после аварии на ЧАЭС. Радиация и риск, вып. 9,1997, с. 53-60.

27. А.С. Фрид. Механизмы и модели миграции 137Cs в почвах. Радиационная биология. Радиоэкология, М., Наука, 1999, т. 39, № 6, с. 667.

28. В Н. Шутов, Л.П. Москевич, В.Ф. Дричко. О некоторых закономерностях поступлений щелочноземельных элементов из почвы в растение. Почвоведение, № 3,1982.

29. А.И. Щеглов. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах. По материалам 10-летних исследований в зоне влияния аварии на ЧАЭС, М.: Наука, 1999.

30. А.И. Щеглов, Ф.А. Тихомиров, О.Б. Цветкова и др. Биохимия радионуклидов Чернобыльского выброса в лесных экосистемах Европейской части СНГ. Радиационная биология. Радиоэкология, 1996 год, Т. 36,№ 4. с. 470 477.

31. R.M. Alexakhin. Countermeasures in Agricultural Production as an Effective Means of Mitigating the Radioecological Consequences of the Chernobyl Accident. The Science of the Total Enviroment, v. 137, 1993, pp. 9-20.

32. T. Bannai, Y. Muramatsu, S. Yoshida. Concentrations of 137Cs and 40K in edible mushrooms collected in Japan and radiation dose due to their consumption. Hlth Phys, 1997, v. 72(3), pp. 384-389.

33. C.L. Barnett, N.A. Beresford, P.L. Self, B.J. Howard, 1С. Frankland, M.J. Fulker, B.A. Dodd, and J.V.R. Marriott Radiocaesium activity concentration in the fruit bodies of macro fungi in Great Britain and an assessment of dietary intake, 1999.

34. M. Belli, F. Tikhomirov, (eds.). Behaviour of radionuclides in natural and semi-natural environments International scientific collaboration on the consequences of the Chernobyl accident. 1996. Experimental Collaboration Project No5 EUR 16531 E.

35. N.A. Beresford. Consumption of wild fungi in the UK. Biologist 1996; 43(5) pp. 197.

36. R. Borio, S. Chiocchini, R. Cicioni, P. Delgli Esposti, A. Rongoni, P. Sabatini, P. Scampoli, A. Antonini, P. Salvador!. Uptake of radiocaesium by mushrooms. Sci Tot Environ 1991, № 106, pp. 183-190.

37. A. Dvornik, T. Zhuchenko. Model Forestlife and predictions of radoiactive contamination of forests in Belarus. I.Linkov and W.R.Shell (eds.), Contaminated Forests, 1999, pp. 185-194.1 Xl

38. S.Y. Fesenko, P.A. Colgan, N.I. Sanzharova et al. Radiat. Prot. Dosim., 1997, Vol. 69, No. 4, pp. 289-298.

39. A. Fraiture. Introduction to the radioecology of forest ecosystems and survey of radioactive contamination in food products from forests. ECDGX1 contract No. 88-ET-007,1992.

40. M.J. Fulker, K. McKay, C. John, D. Jackson. Radioactivity in terrestrial wild foods near Sellafield. Final report to the Ministry of Agriculture Fisheries and Food. 1995. Westlakes Research (Trading) Ltd. Westlakes Science Park, Moor Row, Cumbria, UK.

41. O. Guillitte, J. Melin, L. Wallberg. Biological pathways of radionuclides originating from the Chernobyl fallout in a boreal forest ecosystem. The science of the total environment. ISSN 0048-9697, v. 157,1994, p. 207.

42. Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer in temperate environments. Technical Report Series, No. 364, IAEA, Vienna, 1994.

43. G. Heinrich. Uptake and transfer factors of 137Cs by mushrooms. Radiation environments biophysics, № 31, Springer-Verlag, 1992, pp. 39-49.

44. J. Horyna, Z. Randa. Uptake of radiocaesium and alkali metals by mushrooms. J Radioanal and Nucl Chem-letters 1988, № 127, pp. 107-120.

45. L. Kammerer, L. Hiershe and E. Wirth (1994). Uptake of Radiocaesium by different species of mushrooms. J. Environ. Radioactivity, UK, 11, pp. 135 150 McGee, E.J. Johanson, K.J. Synnott, H.J. Colgan, P.A. Nielsen, etc. (1998).

46. J. Kenigsberg, M. Belli, G.J. Bruk, V.N. Shutov et al. Exposure from consumption of forest produce. Proceeding of the First International Conference. Minsk, 1996, pp. 271-282.

47. A. V. Konoplev, A.A. Bulgakov, etc. Modelling radiocaesium bioavailability in forest soils. I.Linkov and W.R. Shell (eds.), Contaminated Forests, 1999, pp. 217-229.

48. McGee, E.J. Johanson, K.J. Synnott, H.J. Colgan, P.A. Nielsen, etc. Chernobyl fallout distribution in a Swedish spruce forest. Risoe National Laboratory, DK 4000, Roskilde, Denmark, 1998, pp. 48 - 72.

49. J.W. Mietelski, etc. Radioactive contamination of Polish mushrooms. The science of the total environment. ISSN 0048-9697, 1994, v. 157, pp. 217-226.

50. Modelling of resuspencion, seasonality and losses during food processing. First Report of the VAMP Terrestrial Working Group. IAEA-TECDOC-647,1992.

51. Modeling of radionuclide interception and loss processes in vegetation and of transfer in seminatural ecosystems. Second Report of the VAMP Terrestrial Working Group. IAEA-TECDOC-857, 1996, pp. 52.

52. Modeling of radionuclide interception and loss processes in vegetation and of transfer in seminatural ecosystems. Second Report of the VAMP Terrestrial Working Group. IAEA-TECDOC-857, 1996, pp. 53-57.

53. R.A. Olsen, E. Joner, L.R. Bakken. Soil fungi and fate of radiocaesium in the soil ecosystem Transfer of radionuclides in natural and semi-natural environments. L.; N.Y., 1990.

54. W. Rtom, L. Kammerer, L. Hiersche, E. Wirth. The 137Cs/134Cs ratio in fungi as an indicator of the major mycelium location in forest soil. J Environ Radioact 1997, № 35(2), pp. 129148.

55. V.N. Shutov. Influence of soil properties on 137Cs and ^Sr intake to vegetation. In: 8th Report of the IUR Working Group soil-to-plant transfer, IUR, Balen, Belgium, 1992, pp. 1115.

56. L. Skuterud, I.G. Travanikova, M.I. Balanov, P. Strand, B.J. Howard. Contribution of fungi to radiocaesium intake by rural populations in Russia. Sci Tot Environ 1997. 193. pp. 237242.

57. Y. Thiry, M. Vanhouche, etc. Determination of the physico-chemical parameters which influence the Cs availability in forest soils. The science of the total environment. ISSN 00489697, v. 157, 1994, pp. 261-262.

58. B. Tsvetnova, A.I. Shcheglov. Cs-137 content in the mushrooms of radioactive contaminated zones of the European part of the CIS. Sci Tot Environ 1994; 155, pp. 25-29.

59. R. Watling, T. Laessoe, A.J.S. Whalley, N.W. Lepp. Radioactive caesium in British Mushrooms. Bot J Scotl 1994; 46, pp. 487-497.

60. E. Wirth, W. Riihm, L. Kammerer, M. Steiner. Model for predicting future Cesium-137 contamination in fungi. 1996. EC contract report No. F13P-CT920050.

61. S. Yoshida, Y. Muramatsu. Accumulation of radiocesium in basidiomycetes collected from Japanese forests. The science of the total environment. ISSN 0048-9697, v. 157, 1994, pp. 201.

62. T. Zhuchenko, A. Dvornik. Model Forestdose and evaluation of exposure doses of population from forest food products. I.Linkov and W.R. Shell (eds.), Contaminated Forests, 1999, pp. 353-358.