Радиоэкологический мониторинг почвенной среды г.Ванадзора с помощью дождевых червей и слизней (Lumbricina; Limacidae)

Ключевые слова: радионуклиды, солюбилизация, радиоактивность, слизни, дождевые черви 

Экологические последствия радиоактивного загрязнения почв заключаются в том, что, проникая в трофическую систему почва–растение–животное, радионуклиды, постепенно аккумулируясь в его элементах, могут попасть в следующее его звено – в организм человека и, накопившись в нем, вызвать лучевую болезнь (стронций по химическим свойствам близок к кальцию и входит в состав костных тканей, а цезий близок к калию и включается во многие реакции организма) [3].

К изменениям параметров окружающей среды, особенно к радиоактивным загрязнениям, наиболее чувствительными являются млекопитающие, включая человека [4].

Поэтому желательно постоянно контролировать малейшие изменения радиоактивного фона и немедленно принимать необходимые меры по их снижению. 

Радиоэкологический мониторинг окружающей среды [1,2,6], помимо инструментального, удобнее проводить методом биоинди-кации – оценки состояния среды с помощью живых объектов, так  как радиоактивные элементы аккумулируются в живых организмах [6]. Реакции биологических объектов, такие как поведенческие, биохимические, генетические и морфологические, применимы также в области экологии, медицины и пищевой промышленности [3-5]. В качестве биоиндикаторов чаще всего применяются дождевые черви, слизни (Lumbricina; Limacidae) и другие беспозвоночные.

Материал и методы

Материалом для данной работы послужили дождевые черви  Eisenia rosea (Savigny,1826; рис.1), слизни Deroceras  caucasicum  (Simroth,1901) и Limax flavus (Linnaeus, 1758; рис 2), собранные из почвенной среды следующих территорий г. Ванадзора: 1) фильтра-ционная станция, 2) химический завод, 3) ботанический сад, 4) те-левизионная станция, 5) жилой район Тарон. 

Рис. 1. Eisenia rosea (Savigny,1826)

 Рис.2: а–слизни Limax flavus (Linnaeus, 1758);  b–Deroceras  caucasicum  (Simroth,1901)

Определение содержания естественной радиации в биологи-ческих объектах проводили следующим образом.

Биологический образец в количестве 10 мг переносится во флакон для измерения  радиоактивности, добавляется 0,2 мл Hyamine 10x (Nuclear Chicago,USA) для солюбилизации образца, выдерживается  при 70-80^oC для  полного растворения образца. Затем производится нейтрализация образца, так как солюбилизатор имеет сильно щелочную реакцию, а измерение радиоактивности необходимо производить  в кислой среде, поэтому добавляется 0,1мл уксусной кислоты. 

После добавляется 10 мл жидкого сцинтиллятора Брея (диоксан–1л, РРО–5г, РОРОР–400 мг, нафталин–100г, этиленгликоль–100мл). Готовые пробы выдерживаются  в темноте 24 ч, т.к. в этих пробах имеется очень высокий уровень хемолюминесценции, которая полностью исчезает через 24 ч.

Пробы переносятся  в сцинтилляционный  спектрометр SL-4221 (Roche Bioelektronique Kontron,France) и просчитываются в режиме  полностью открытых  спектральных  шторок на предмет  суммарного содержания  радиоактивности , т.е. ³²Р, ³Н, ¹⁴С, ⁴⁵Са и ⁴⁰К и др. радионуклиды. Данные выражаются  в импульс^.мин^-1.1г ткани^-1.

Второй метод измерения ß-радиоактивности заключается в измерении образца после  солюбилизации по методу Черенкова. Метод заключается в следующем: если в образце имеется радионуклид  с высокой энергией  радиоактивности, то эта ß-частица, проходя в воздух, вызывает  сцинтилляцию, так как в воздухе  образуются  заряженные частицы, сцинтилляцию которых регистрирует спектрометр. 

Измерения по данному методу не зафиксировали излучения Черенкова, следовательно, в пробах отсутствуют высокоэнергети-ческие радионуклиды.

Измерения  γ-радиации на  γ-спектрометре  “Гамма-1” показали наличие  γ-фона в пределах естественной радиации.

Измерения проводились по  стандартам французского радиоло-гического центра “Сакле” по руководству Simonne A. et Peleren M. [7].

Результаты и обсуждение

Дождевые черви (Lumbricina) и слизни (Limacidae)–представители мезофауны. Первые питаются растительными остатками, заключенными в проглатываемой  ими почве,  слизни же скоблят ее радулой.

Изучение распределения естественной радиоактивности в биологических объектах показало, что на территории фильтрационной станции содержание радиоактивности в слизнях составляет 1760 имп.\мин на грамм свежей массы, содержание естественной радиоактивности в дождевых червях на той же территории выше в 2,59 раза и составляет 4560 имп.\мин на грамм свежей массы. На территории химического завода содержание радиоактивности в слизнях составляет 1780 имп.\мин на грамм свежей массы, в дождевых червях – 3780 имп.\мин, что в 2,12 раза выше чем у слизней. На территории ботанического сада содержание радиоактивности в слизнях – 2160 имп.\мин на грамм свежей массы, в дождевых червях – 3080 имп.\мин, что в 1,42 раза выше чем у слизней. На территории телевизионной станции содержание радиоактивности в слизнях –2540 имп.\мин на грамм свежей массы, в дождевых червях – 2700, что в 1,06 раза выше чем у слизней.  На территории жилого района Тарон содержание радиоактивности в слизнях  – 2180 имп.\мин на грамм свежей массы, в дождевых червях – 2600, что в 1,19 раза выше чем у слизней.

Как видно (таблица), в 5 изученных нами пунктах, уровень естественной радиации в дождевых червях больше чем у слизней. Самая высокая радиоактивность в слизнях зафиксирована в материале с телевизионной станции – 2540 имп.\мин,  а самая низкая – 1760 имп.\мин с территории фильтрационной станции и составляет 31%. Что касается  уровня радиоактивности в дождевых червях, то необходимо отметить, что самый высокий уровень зарегистрирован на территории фильтрационной станции – 4560 имп.\мин, а самый низкий – на территории жилого района Тарон – 2600 имп./мин на грамм свежей ткани. 

Естественный фон радиоктивности обусловлен в основном нали-чием естественного  ⁴⁰К  в почве и смесью естественных  ß^-- и ß⁺-  частиц. 

По суммарной радиоактивности в слизнях и дождевых червях, самое высокое содержание зафиксировано в пробах с фильтрационной станции, а самое низкое – в жилом районе Тарон (на 24% по сравнению с результатами с фильтрационной станции). Территория ботанического сада и телевизионной станции «чище» территории фильтрационной станции на 17%. 

Таким образом, по радиоактивному уровню территории распределяются в следующем ряду: фильтрационная станция › химический завод › ботанический сад и телевизионная станция › жилой район Тарон. Условно за нулевую точку взяты результаты, полученные с фильтрационной станции,  остальные данные выражены в сравнении с этими данными. Со знаком плюс выражено преобладание от данных фильтрационной станции, со знаком минус – снижение (таблица).

По всей вероятности, через фильтрационную станцию протекает большое количество отходов, где происходит концентрация радиоак-тивности, которая с почвой поглощается дождевыми червями. Второе место занимает территория химического завода, где также идет концентрaция радионуклидов из химических отходов и химических осадков. Самая низкая концентрация радионуклидов зарегистрирована в жилом районе Тарон, что объясняется отсутствием внешних загрязнителей окружающей среды.

Таблица

Уровень суммарной радиоактивности (гамма и бета)  в слизнях и дождевых червях из различных районов Ванадзора

 Примечание. Данные выражены в распадах ^.мин^{-1 .}г^-1  свежей ткани, n = 5

Анализируя полученные данные, можно сделать заключение, что аккумуляция радионуклидов в организме дождевых червей происходит более интенсивно, чем в организме слизней.

Как наиболее чувствительные к радиоактивному загрязнению внешней среды, эти организмы являются эффективными тест-объектами и могут выступать в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения и выявления уровня радиоактивности окру-жающей среды.  

Литература

1. Буткус Д.В., Моркунас Г.С., Стыро Б.И. Изучение зон с повышенным уровнем гамма излучения поверхности земли. Физ. атмосф. Вильнюс, 1989, 14, с.53-60.
2. Ветров В.А. О некоторых принципах организации радиоэкологического мониторинга. 1 Всес. радиобиол.съезд, Тез.докл., т.2. М., Пущино, 21-27 авг., 1989, с. 420-421. 
3. Кузин A.M. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические  процессы. М., 1977. 
4. Маркелов Д.А., Григорьева М,А,, Полынова О.Е и др. Радионуклиды в биосфере. М., 2001. 
5. Маркелов Д.А., Григорьева М.А., Полынова О.Е и др. Природный радиационный фон. М., 2001. 
6. Шуберт Р.  (ред). Биоиндикация загрязнителей наземных экосистем. М., 1988.
7. Simonne A., Peleren M. In: Methods of measurement of radioactivity, Sacley, p.1-178.

Г.А. Геворгян1,  К.С. Хачатрян2, Л.Д. Арутюнова3,  В.С. Оганесян3, Л.Г. Мелконян1 1Институт биохимии им. Г.Х. Бунятяна НАН РА 2Педагогический университет, г. Ванадзор 3Институт зоологии и гидроэкологии НАН РА     0014, Ереван, ул. П. Севака, 5/1 УДК 542.61+535.2+615.7+547.632     

Вопросы, ответы, комментарии