В пределах старых хвостохранилищ или на участках, загрязненных радиоактивными промышленными отходами и радийсодержащими природными рассолами, площадь которых нередко измеряется гектарами, формируются со временем своеобразные
221
техногенные биогеоценозы. Растительность, заселяющая хвостохранилища, в первый период существования не подвергается действию радиации в результате экранирования дезактивирующим слоем. После того как корневые системы растений проникают до слоя отходов, начинается неуклонный, хотя и медленный вынос радионуклидов на земную поверхность с растительным спадом. КН радионуклидов у растений в этот период понижены по сравнению с фоновыми, так как наиболее подвижные формы радионуклидов извлечены при переработке руд или стабилизированы в отходах.
Табл. 9.2 иллюстрирует изменение доступности радионуклидов при внесении загрязнения в почвы. Так, загрязнение почв радийсодержащими хлоридно-кальциевыми рассолами привело к прочной фиксации Ra в органоминеральных почвенных коллоидах. Это отразилось на доступности радия, поступившего с рассолами, и КН снизился в несколько раз, но не отразилось на доступности изотопов U и 232Th, которые сохранились в природной матрице почв. 230Th, так же как и 226Ra, попал на почвы в составе рассолов и оказался связан весьма прочно. Это хорошо видно по величине изотопного отношения 230Th/ 232Th: в загрязненных почвах оно равно в среднем 37, в растениях - 7, а в фоновых почвах близко к 1,0. Возможно, все поступившие с рассолами изотопы Th и Ra связаны в почвенном гумусе в форме гуматов Са. 224Ra, который накопился в уже загрязненных почвах в виде атомов отдачи, оказался гораздо более доступным для растений.
Таблица 9.2
Средние значения КН для растений на техногенных аномалиях
(по Титаевой, Таскаеву, Овненкову, 1978)
| Характер аномалий |
238U |
234U |
232Th |
230Th |
226Ra |
224Ra |
Rn/Ra |
| Ra-рассолы на почвах |
0,37 |
0,30 |
0,37 |
0,08 |
1,65 |
6,0 |
0,6 - 10 |
| U-хвостохранилище |
0,12 |
0,09 |
0,39 |
0,005 |
2,75 |
5,0 |
1,5 - 12 |
| U-отходы на почвах |
0,04 |
0,06 |
0,42 |
0,001 |
3,50 |
26,0 |
1,7 - 29 |
| Фон |
0,17 |
0,14 |
0,30 |
0,53 |
8,3 |
- |
- |
Из урановых отходов при обработке были извлечены все подвижные радионуклиды, и в первую очередь атомы отдачи. Поэтому для всех радионуклидов, за исключением 232Th, имеющего первичное почвенное происхождение, и 224Ra, накопившегося позже, КН резко понижены. В отличие от прочно связанного 226Ra, 222Rn легко поступает в растения, и это приводит к существенному росту их отношения в растениях. Эффективный период дезактивации хвостохранилища насыпным методом для урана и тория больше, чем для радия, из-за низкого поглощения этих радионуклидов растениями и соответственно слабого выноса на
222
земную поверхность с растительным спадом и отмершими растениями.
Над всеми Ra-содержащими аномалиями существует повышенный фон Rn и его продуктов распада в приземном слое воздуха. На таких аномалиях надземные части растений всегда более чем в 10 раз обогащены 210Ро и 210Рb. Степень загрязнения различных растений зависит от их омываемости воздушными массами приземного слоя. Корневой канал вносит ничтожный вклад в загрязнение однолетних растений этими радионуклидами. В старых органах многолетних растений они накапливаются из находящегося там Ra.
В миграции радионуклидов на загрязненных территориях большую роль играют роющие животные, и в первую очередь мышевидные грызуны, популяции которых обладают большой численностью. Так, на площади в 1 га популяции двух видов полевок в процессе роющей деятельности перемещают 5 - 6 т грунта (Маслов, Маслова, 1972). В связи с этим, а также под действием растительных ассоциаций эффективный период насыпного метода дезактивации при естественном формировании биогеоценоза составляет всего 7 - 8 лет. Кроме того, радионуклиды, собранные грызунами в составе кормов, выносятся за пределы участка, преимущественно с выделениями организма, на расстояния, превышающие 1 км. Концентрация Ra в организмах грызунов может в 100 раз превышать фоновые значения.
На подобных радиоактивных аномалиях происходит внешнее и внутреннее воздействие на биогеоценозы не только ионизирующей радиации, но и других компонентов загрязнения (например, тяжелых металлов), так называемое сочетанное действие. Физиологические изменения в организмах растений разнообразны и зависят от уровня загрязнения и состава загрязняющего вещества. В целом наблюдается повышение темпов мутагенной активности у растений, а затем стабилизация повышенного уровня мутогенеза и наследственное закрепление новых признаков. Происходит адаптивная перестройка популяции в ответ на воздействие хронического облучения и токсических веществ. Различные виды отличаются разной устойчивостью к мутагенным изменениям. Находясь на уровне стресса, многие виды не выживают в конкурентной борьбе, и биогеоценоз изменяется.
Воздействие радиации на организмы животных, обитающих в подобных техногенных биогеоценозах, зависит как от уровня радиации, так и от особенностей их образа жизни. По экологическим условиям обитания выделяют 3 группы животных.
1. Наибольшее влияние аномальные концентрации радионуклидов оказывают на животных группы тесного контакта с радиоактивными грунтами: почвенную фауну, роющих млекопитающих
223
(мыши, крысы и др.), земноводных (жабы, лягушки и т.д.), пресмыкающихся (ящерицы, змеи). Аномальное воздействие происходит как в результате внешнего облучения и вдыхания радона, так и за счет поступления радионуклидов внутрь организма с кормами и т.д. Наблюдения за мышевидными грызунами показали (Маслов, Маслова 1972, Тяжелые естественные радионуклиды..., 1990), что на техногенных аномалиях активностью больше 40 мкЗв/ч у животных были отмечены четко выраженные морфологические и физиологические изменения. Обнаружены деструктивные изменения в репродуктивных органах, ткани селезенки, костном мозге, тормозилось развитие кожно-волосяного покрова. Снижалась упитанность и плодовитость, возрастала зараженность паразитами. Сокращалась средняя продолжительность жизни животных, уменьшалась численность и увеличивалась разреженность популяции. Однако мыши не уходили с аномальных участков и популяция стабильно существовала в борьбе за выживание. На участках среднего уровня радиации (10 - 40 мкЗв/ч) биологические эффекты воздействия наблюдались лишь у отдельных особей. В целом для популяций процессы восстановления преобладали над процессами деструкции. На участках, где доза радиации не превышала 5 мкЗв/ч, радиобиологические эффекты не наблюдались.
Особенно тесный контакт с загрязненными почвами имеет так называемая мезофауна (почвенные животные): черви, личинки жуков, пауки, моллюски и др. Для малоподвижных почвенных обитателей с относительно длительным периодом индивидуального развития изменения особенно заметны. Так, на участке с мощностью дозы даже в 1 мкЗв/ч численность дождевых червей была в 7 раз ниже, чем на фоновом (контрольном) участке, и отмечалось резкое замедление их созревания (Прилуцкий, Семяшкина, см.: Радиоэкологические исследования в природных биогеценозах Севера, 1983).
2. У животных группы умеренного контакта, не обитающих постоянно на загрязненной территории (зайцы, белки, птицы и др.), поступление радионуклидов в организм связано лишь с потреблением кормов. Для тетеревиных птиц дополнительным источником радионуклидов могут служить также заглатываемые камешки. Благодаря непостоянному пребыванию в пределах аномалии средний рацион животных этой группы характеризуется меньшей концентрацией радионуклидов, а средняя доза внешнего облучения также существенно снижена. Поэтому биологическое воздействие радиации на такие виды минимально.
3. К группе слабого контакта относятся прежде всего крупные млекопитающие, пребывание которых на загрязненных территориях носит эпизодический характер. Содержание радионуклидов в их организмах обычно не превышает фоновых значений.
224
