Крупные радиационные аварии - Радиоэкологические последствия при радиационных авариях

Радиоактивное загрязнение окружающей среды может приводить к различного рода изменениям в природных и аграрных экосистемах. Спектр этих изменений достаточно широк и зависит от характера облучения (мощности дозы, накопленной дозы), а также радиочувствительности различных видов, сообществ и экосистем и модифицирующего влияния факторов окружающей среды. Для тяжелых радиационных ситуаций, сходных с той, которая сложилась на р. Теча в результате сброса радиоактивных отходов, могут сформироваться такие дозы облучения, которые приведут к серьезному поражению вплоть до гибели популяций отдельных видов и сообществ.
Изучение экологических последствий радиационной аварии 1957г. и аварии на ЧАЭС показало значительные изменения цитогенетических, морфологических, биохимических, фенологических и генетических показателей у различных видов растительности и животных организмов.
Радиационные эффекты в природных и антропогенных (аграрных) экосистемах зависят от радиочувствительности слагающих эти экосистемы доминантов на разных уровнях их биологической организации. К числу самых радиочувствительных видов растений относятся хвойные породы, а экосистем — хвойные леса (из-за очень низкой радиорезистетности голосеменных древесных пород, как основного яруса леса). Среди животных, входящих в различные природные и аграрные экосистемы, наиболее радиочувствительными являются млекопитающие. Существенно более радиоус- тойчивы травянистые растения и их сообщества, а в фауне — почвенные беспозвоночные. Максимальная радиорезистентность характерна для микробиоценозов.
Следует подчеркнуть, что дозы облучения у человека, проживающего на загрязненной радиоактивными веществами территории, относительно практически всех видов биоты (в том числе млекопитающих, радиочувствительность которых близка к радиочувствительности человека) существенно ниже — до десятков — сотен раз. Эта принципиальная особенность дозовых воздействий на человека и биоту важна для развития концепции радиоэкологической безопасности биоты (в частности, для развития положения МКРЗ, закрепленного в Публикации 60 (пункт 16), согласно которому, если радиологическими стандартами защищен человек, то в этих ситуациях защищена от радиационного воздействия в целом и биота) [4].
При радиационных авариях с кратковременным выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду характерным является наличие двух периодов — интенсивного краткосрочного облучения и последующего длительного этапа с относительно медленным падением мощности дозы (как это было при авариях на Южном Урале в 1957 г. и на ЧАЭС). Наиболее серьезные экологические поражения возникают, как правило, в результате радиационного воздействия в течение острого периода. Спектр радиационных повреждений варьирует в широких пределах — от тонких цитогенетических изменений до полной гибели отдельных видов живых организмов (растений и животных), а также до деструкции экосистем (например, гибели хвойных насаждений вблизи ПО “Маяк” и в “рыжем” лесу вблизи ЧАЭС).
Летальные и сублетальные эффекты в сосновых лесах проявились после обеих аварий на площади в несколько десятков квадратных километров. Дозы, вызвавшие усыхание хвои и гибель деревьев, варьируют от 50 до 100 Гр, причем 80-90% дозы обусловлено β-излучением. Основная часть поглощенной дозы у деревьев была накоплена в течение первых нескольких месяцев после аварии. Радиационные эффекты в загрязненных лесах проявлялись, в основном, в течение первого послеаварийного года. В последующий период стали доминировать репарационные процессы, и деревья с повреждением до 95% объема кроны восстановили свой статус. Последствия облучения других наземных экосистем, таких, как лиственные леса, луговые фитоценозы, являются более слабыми.
По мере снижения мощности дозы в загрязненных биогеоценозах баланс процессов радиационного угнетения и восстановления начинает сдвигаться в сторону доминирования последних и, в зависимости от степени лучевого поражения, происходит восстановление экосистем. Восстановительные процессы идут на всех уровнях организации - от молекулярного и клеточного до популяционного и биогеоценотического. Живая природа имеет мощный репарационный потенциал как основу радиорезистентности популяций, сообществ и экосистем.
Вследствие гетерогенного распределения радионуклидов в биогеоценозах и экосистемах дозы облучения их отдельных компонентов варьируют в широком интервале. В загрязненных лесах наибольшему облучению подвергаются мезофауна лесных подстилок и млекопитающие, обитающие на поверхности почвы или в ее верхнем слое (грызуны). В луговых и лугопастбищных сообществах наибольшее облучение характерно для почек и семян растений в луговой дернине. В водоемах максимальному облучению подвержены гидробионты, локализованные в донных отложениях. В загрязненных гидробиогеоценозах есть места, которые характеризуются сравнительно низкими мощностями доз облучения. Так, в озерах и речных системах дозы облучения обитателей верхних слоев воды, быстро очищающихся от радионуклидов (планктона), ниже, чем у организмов, обитающих в донных отложениях.
В большинстве водоемов отчетливо проявился эффект трофических уровней, характеризующийся повышенными уровнями накопления радиоцезия “хищными” рыбами по сравнению с “мирными” (растительноядными) рыбами. В водоемах ближней зоны Чернобыльской АЭС наибольшие мощности дозы внутреннего облучения имели место в 1986г., достигая 2-3 мГрсут1, что в 103 раз выше естественного уровня облучения. В этих водоемах формирующиеся дозы облучения приводили к видимым признакам лучевого поражения гидробионтов (например, рыб). Так, в популяции белого толстолобика было обнаружено увеличение числа рыб с аномалиями воспроизводительной системы, которые выражались в появлении стерильных особей, изменении морфологии гонад и дегенерации части половых клеток. В водоеме-охладителе Чернобыльской АЭС число рыб популяции толстолобика с аномалиями половых клеток составляло в разные годы наблюдений после аварии до 50-90 %. Вместе с тем для подавляющего большинства других водоемов дозы облучения водных организмов в основном относятся к области малых доз, действие и последствия которых остаются остро дискуссионными в радиобиологии и радиоэкологии.
В загрязненных экосистемах выделяют две группы ответных реакций на воздействие ионизирующих излучений. Первую из них — прямые ответные реакции составляют изменения, непосредственно связанные с облучением. Ко второй группе ответных реакций, так называемых косвенных, относятся те из них, которые обусловлены гибелью или угнетением поврежденных облучением представителей биоты. Так, в пораженных хвойных лесах вследствие улучшения светового режима и условий минерального питания усиленно развиваются более радиоустойчивые деревья лиственных пород. В луговых фитоценозах в силу тех же причин видовой состав сообществ меняется в сторону преобладания более радиорезистентных видов травянистых растений.
Немаловажную роль в восстановлении участков природы, подверженных лучевому поражению, играют так называемые “маргинальные” явления, т.е. перемещение животных и занос семян с прилегающих “чистых” или менее загрязненных площадей. Это может маскировать истинные масштабы радиационных повреждений биоты в результате прямого действия ионизирующих излучений.
Важную группу радиационных эффектов в живой природе составляют генетические повреждения. Радиационно-генетическими исследованиями на ВУРСе и в ближней зоне аварии на ЧАЭС были показаны многочисленные генетические изменения, главным образом, на биохимическом уровне у различных представителей растительного и животного мира. Для радиационно-генетических изменений у биоты на загрязненной территории так же, как и для других типов лучевых эффектов, характерно сочетание процессов поражения и восстановления. Хотя проблема радиационногенетических изменений на радиоактивно загрязненных территориях (как на ВУРСе, так и в зоне аварии на ЧАЭС) остается одной из наименее изученных, что требует продолжения многолетних стационарных наблюдений, тем не менее более чем 40-летний опыт радиоэкологических наблюдений на ВУРСе и 14-летний опыт аналогичных работ в зоне аварии на ЧАЭС в целом свидетельствует о том, что не следует переоценивать последствия генетических преобразований в облученных популяциях.