Содержание материала

Вследствие биологического круговорота радионуклиды включаются во все сухопутные трофические цепи; скорость перемещения радионуклидов и их результирующее распределение в цепи определяются не только особенностями биологического круговорота химических элементов, но и экологическими характеристиками каждого вида животных (характеристиками их питания) и содержанием радионуклидов во взаимосвязанных звеньях цепи. Во всех рассматриваемых ниже трофических цепях главным источником поступления радионуклидов в них является почвенный покров - основной источник минерального питания любого звена цепи.
схема сухопутных трофических цепей на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа
Рис. 2.18. Упрощенная схема сухопутных трофических цепей на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа

На территории ВУРСа выделяют пять основных трофических уровней сухопутных цепей (рис. 2.18):

  1.  уровень - животные, питающиеся органическим веществом в составе почвы, подстилки и растительного опада (беспозвоночные - почвенные мезофауна, черви, личинки насекомых);
  2. уровень - животные, питающиеся живыми и запасенными растениями (насекомые - фитофаги, зерноядные птицы, растительноядные млекопитающие - грызуны и копытные);
  3. уровень - животные, питающиеся беспозвоночными и позвоночными I и II уровней (хищные насекомые, насекомоядные земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие);
  4. уровень - хищные (плотоядные) птицы и млекопитающие;
  5. уровень - насекомые, питающиеся навозом (копрофаги) и мертвыми животными (некрофаги).

Содержание активности и интенсивность перемещения 90Sr и 137Cs в любой сопряженной паре звеньев трофической цепи принято оценивать коэффициентом накопления КН соответствующего
радионуклида, равным отношению удельной активности в звене- акцепторе к активности в звене-доноре, однако этот способ достаточно труден, так как требует оценки вклада всех пищевых цепей каждого вида - акцептора, часто очень многообразных. Более просто использовать коэффициенты накопления, определяемые как отношение содержания радионуклида в почве.
Перемещение 90Sr и 137Cs в трофических цепях в значительной мере управляется перемещением в цепи стабильных элементов - аналогов Sr и Са для 90Sr и К для 137Cs. Однако наличие дискриминации 90Sr по отношению к Са и 137Cs по отношению к К в живых организмах не позволяет в большинстве случаев использовать реальные и легко получаемые оценки содержания стабильных элементов в звеньях цепей для корректной оценки транспорта радионуклидов. Дискриминация радиоактивных Sr и Cs при перемещении их по трофическим цепям - очень важная особенность, влияющая на распределение радионуклидов, следствием которого может быть появление в цепи условных “дискриминаторов” и “концентраторов” радионуклидов.
На трех участках Восточно-Уральского радиоактивного следа с плотностью загрязнения почвы по 90Sr от 120 до 900 кБк кг-1 воздушно-сухого вещества почвы были оценены [39, 69] КН 90Sr, 137Cs, Sr, Са и К в трофических звеньях цепей, заканчивающихся, в основном, мышевидными грызунами (II трофический уровень) и насекомоядными млекопитающими, земноводными и рептилиями (III трофический уровень). Результаты этих исследований (табл. 2.62) показали следующее:

  1. ни одно из звеньев трофической цепи не характеризуется накоплением 90Sr и 137Cs до уровней, достигающих или превышающих содержание этих радионуклидов в почве;
  2. наибольшее накопление 90Sr наблюдается у позвоночных и характеризуются КН в пределах 2-5 по отношению к предшествующему звену; в такой же мере это может быть отнесено и к накоплению 137Cs. Накопление 90Sr и 137Cs плохо коррелирует с накоплением стабильных Sr, Са и К;
  3. позвоночные животные по интенсивности переноса 90Sr в двух сопряженных звеньях могут быть отнесены к звеньям - концентраторам с КН >1; в меньшей мере проявляется концентрирование 137Cs у этих же позвоночных, хотя у мышевидных грызунов КН 137Cs достигает 8 (КН по отношению к предшествующему звену).

Таблица 2.62. Коэффициенты накопления радионуклидов и стабильных элементов в различных звеньях сухопутных трофических цепей в 1985-1990 гг. (в расчете на воздушно-сухую массу) [39,69]

В другой сети наблюдений на всей территории ВУРСа на основе отбора проб павших и отстрелянных крупных млекопитающих [39] была предпринята попытка оценить перемещение 90Sr и 137Cs в трофических цепях растительноядных копытных и крупных грызунов, а также волка*. В табл. 2.63 показано, что КН "Sr в скелете как основном депо этого радионуклида в организме млекопитающих достигает 5-12 у растительноядных и 12 у волка в сопряженных звеньях корм - скелет; однако КН 137Cs в цепи корм - мышечная ткань у растительноядных находится в пределах 1,0-1,7, тогда как у волка достигает 22. 
*Вследствие того, что восстановление структуры таких цепей является сложным по источникам питания, а также вследствие плохого соответствия содержания радионуклидов в химусе в момент его получения возможному среднему содержанию как во времени, так в ареале обитания с разной плотностью загрязнения территории была произведена интерполяционная оценка КН на основе информации о значениях КН в паре почва - растение (корм растительноядных) и жертва (растительноядные млекопитающие) волк.

 
Таблица 2.63
Средние коэффициенты накопления КН радионуклидов и стабильных элементов у крупных млекопитающих (в расчете на воздушно-сухую массу) [39]

* Расчетные значения

По отношению к почве КН 90Sr и 137Cs у волка максимален по сравнению с другими млекопитающими, превышая по 90Sr примерно в 5-10 раз и по 137Cs в 15-30 раз накопление у растительноядных. Последнее подтверждает существующую концепцию повышенного относительного накопления 90Sr и 137Cs в организме хищных (плотоядных) млекопитающих.