Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Радиация и рыбы

     Развитие атомной энергетики, с одной стороны, и растущая опасность расширяющегося воздействия человека на биосферу, которое приняло в настоящее время глобальные размеры, с другой — обусловливают необходимость научного анализа последствий перевода топливно-энергетической базы на ядерную основу. Среди комплекса проблем — экономических, социально-политических, психологических, экологических, — которые выдвигает начавшийся переход энергетики с ископаемого топлива на ядерное, наиболее важной является проблема

влияния ядерной энергетики на внешнюю среду.

     Увеличение естественного радиационного фона, которое сопровождает освоение человеком энергии атомного ядра, привело к формированию ряда научных дисциплин: радиоэкологии, радиационной гигиены, ядерной метеорологии и др., всесторонне исследующих закономерности поведения во внешней среде радионуклидов и действия ионизирующих излучений на объекты окружающей среды и человека. В результате радиологических исследований к настоящему времени достаточно полно изучены основные особенности миграции наиболее важных в радиологическом отношении нуклидов в природных биогеоценозах, включая водные сообщества, а также влияние облучения на живые организмы, в том числе водные растения и животных. Это позволило оценить радиационную обстановку в различных регионах земного шара, а также собрать научную информацию для прогнозирования возможных радиологических последствий попадания радиоактивных веществ в окружающую среду.

     Подробными радиоэкологическими исследованиями в последние 15—20 лет была охвачена и гидросфера Земли. Интерес к проблемам водной радиоэкологии предопределяется рядом причин. Во-первых, моря и океаны являются основным резервуаром, куда поступают радионуклиды (выпадения из атмосферы, жидкий и твердый сток с суши). Во-вторых, в водной среде обитают некоторые виды организмов, характеризующихся относительно высокой радиочувствительностью. В-третьих, специфические физико-химические свойства водной среды обеспечивают исключительно высокое накопление некоторых  радионуклидов водными растениями и животными  

(коэффициенты накопления    отдельных    радионуклидов    гидробионтами равны десяткам и сотням тысяч, т. е. концентрация радионуклидов в этих организмах в 104—105 раз выше, чем в воде), и в целом аккумуляция радиоактивных веществ живым  веществом  в воде относительно среды значительно выше, чем на суше. В-четвертых,   в  последние  годы  непрерывно    возрастает  роль Мирового океана  как  источника   пищевых  ресурсов  человека, а  в недалеком будущем гидросфера может стать основным поставщиком белков и других ценных питательных веществ для человека. С этой точки зрения вопросы накопления радионуклидов   в  пищевых   морепродуктах   приобретают   первостепенный интерес.   И,  наконец,  в-пятых,   успехи   водной   радиоэкологии предопределяют  решение таких 

важных  вопросов,  как удаление радиоактивных  отходов.

Загрязнение радионуклидами окружающей среды

     Природные экосистемы загрязнены техногенными радионуклидами из разных источников: во-первых, это глобальные радиоактивные выпадения из атмосферы – результат испытаний ядерного оружия; во-вторых, значительное количество радионуклидов поступило в окружающую среду в результате деятельности ядерных предприятий и аварий на них.(А.Ааркрог и др. Изучение вклада наиболее крупных ядерных инцидентов в радиоактивное загрязнение Уральского региона, ЭКОЛОГИЯ, Номер 1, 1998 г.)

     Две тысячи ядерных взрывов, из них 483 испытания в атмосфере, распыливших две тонны плутония, плюс Чернобыль резко стимулировали интерес населения и государственных органов к контролю заражения воды радиоактивными элементами.

     Радиоактивному загрязнению подвержен и мировой океан. Низкорадиоактивные отходы сбрасывали в моря и океаны Бельгия, Великобритания, Германия, Италия, Корея, Нидерланды, Новая Зеландия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония. На морском дне лежат несколько погибших атомных подводных лодок США и России, контейнеры с радиоактивными отходами западных стран, потерянные ядерные бомбы, затопленные атомные реакторы ледоколов, а также кораблей ВМФ. (Г.С.Фомин, ВОДА, 1995 г.)

     В связи с намеченной обширной программой строительства атомных электростанций и стремлением по-хозяйски использовать водоёмы охладители изучение закономерностей поведения радионуклидов в них приобретает практический интерес. (Н.И.Буянов и др. Накопление и выведение искусственных радионуклидов организмами пресноводных рыб, ЭКОЛОГИЯ, Номер 4, 1983 г.)

     Биосфера находится под неблагоприятным воздействием антропогенных факторов, что нарушает её динамическое равновесие. Аварии и неконтролируемые утечки могут периодически подпитывать атмосферу загрязняющими веществами, и в этом смысле радиоактивным материалам будет принадлежать, к сожалению, не последнее место. Основным их источником в настоящее время является воздушный бассейн, куда в период интенсивного испытания ядерного оружия (1945—1963 гг.) было инжектировано очень большое количество осколочных радионуклидов. На поверхность Мирового океана все еще продолжают выпадать большие количества долгоживущих радиоактивных аэрозолей.

     Определенный вклад в загрязнение биосферы может быть обусловлен и подземными ядерными взрывами, сопряженными с аварийным выбросом раскаленных радиоактивных паров и газов через образовавшиеся трещины в грунте.

     Потенциальным источником радиоактивного загрязнения природы являются реакторы атомных электростанций и других предприятий атомной индустрии, расположенных не только в прибрежной зоне, но и в глубине континента.

     Таким

образом, в итоге глобального, хотя и слабого, загрязнения биосферы антропогенными радионуклидами современное радиационное поле зоны биопоэза обусловливается двумя  составляющими - природного и  искусственного

происхождения. (Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)

Нахождение радиоактивных веществ в воде

     Радиоактивные элементы могут присутствовать в воде как в виде радиоактивных солей (сбросы заводов по производству ядерного топлива), так и в виде механических (вкрапления радионуклидов в минеральные частицы) и биологических загрязнений (рачки, обитающие в радиоактивном иле водоёмов). Как правило, радионуклиды, попавшие в водную среду, неравномерно распределяются как по объёму воды, так и в донных отложениях. В илистом дне содержание радионуклидов во много раз больше, чем в песочном. Со временем радионуклиды, попавшие в воду, концентрируются в донных отложениях.

(Г.С.Фомин, ВОДА, 1995 г.)

     При попадании в водные экосистемы радиоизотопы избирательно накапливаются отдельными компонентами водоёма, тем самым, создавая различные радиационные условия для каждой из экологических групп. Накопление радиоизотопов грунтами весьма различно и зависит не только от физико-химических свойств этих элементов, но и от специфических свойств грунтов в различных водоёмах. (Г.Б.Питкянен, Особенности радиационных условий развития икры пресноводных рыб, относящихся к разным экологическим группам, ЭКОЛОГИЯ, Номер 6, 1974 г.)

     Радионуклиды, содержащиеся в воде, по своему происхождению могут быть разделены на две группы: к первой относятся те, которые существовали при образовании Земли; ко второй — радионуклиды, возникающие непрерывно в результате природных ядерных превращений.

     Среди первичных радионуклидов выделяется группа относящихся к трём радиоактивным семействам, родоначальниками которых являются U238, U235 и Тh232, и группа расеянных терригенных радионуклидов. Главным представителем последней группы является К40, который имеет наиболее широкое распространение и, как правило, содержится во всех компонентах биосферы в относительно больших концентрациях; поэтому β-активность воды и живого субстрата в основном обусловливается К40. Все первичные радионуклиды, содержащиеся в воде, имеют континентальное происхождение, в то время как радионуклиды, образующиеся под действием космических лучей, а также большинство антропогенных поступают в океан из атмосферы. (Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)

Источники радиоактивного загрязнения моря

 Все существующие и вероятные источники радиоактивного загрязнения моря (ИРЗ) можно подразделить на две основные группы:

     1)   функционирующие, обусловливающие  непрерывное    или

периодическое поступление радиоактивных    веществ  в    гидросферу;

     2)  потенциальные, которые в данный период времени не поставляют  во    внешнюю    среду    искусственные    радионуклиды, но в аварийных или иных ситуациях, связанных с нарушением технологии, правил безопасности или других ограничений, могут стать причиной  образования  обширных  или локальных,  стойких или временных очагов загрязнения моря.

     В свою очередь, функционирующие ИРЗ различаются по продолжительности и ритму действия, характеру и количеству радиоактивных веществ, рассеиваемых в биосфере, их нуклидному составу, пути поступления в водную среду и т. п.Одни функционирующие  ИРЗ   моря   отличаются  относительно  выраженным   постоянством  влияния   на  радиационную  обстановку. Другие   характеризуются   периодичностью   действия,   при   этом не всегда ритмичной, когда в водную среду через соответствующие   интервалы   времени   попадают   радиоактивные   вещества разной концентрации. (Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)

Усвоение радионуклидов гидробионтами

     Особенно важным является изучение путей поступления радионуклидов в гидробионты, а также исследование динамики выведения ранее накопленных излучателей из организмов, поиск путей, средств и веществ, которые защитили бы организм от чрезмерно высокого накопления радионуклидов или ускоряли бы выведение их из гидробионтов. (Н.И.Буянов и др. Накопление и выведение искусственных радионуклидов организмами пресноводных рыб, ЭКОЛОГИЯ, Номер 4, 1983 г.)

     Много работ отечественных и зарубежных учёных посвящено изучению загрязнения рыб радиоактивными веществами. По своей направленности эти работы можно разделить на две группы. Одна из них посвящена изучению поступления, накопления и перераспределения радиоактивных веществ в организме рыб, а так же выведения их из органов и тканей рыб, другая – вопросам биологического действия радиации на организм рыб.

     Загрязнение рыб происходит путём непосредственной адсорбции радиоактивных веществ поверхностью тела, через пищу и в результате других обменных процессов между организмом и окружающей средой. Во внутренние органы рыб радиоактивные элементы проникают через кожу, жабры и ротовую полость.

     Одним из важных источников заражения рыб является передача радиоактивных веществ по пищевым цепям. Молодь большинства рыб и многие взрослые рыбы питаются планктоном, который способен накапливать радионуклиды до концентраций в сотни и тысячи раз больших, чем в окружающей воде. Поэтому при малом содержании радиоактивных веществ в воде поступление их в организм рыб обусловливается в первую очередь загрязнённой пищей. При нахождении в воде, загрязнённой радиоактивными веществами, рыбы получают внешнее облучение. Адсорбированная на поверхности их тела активность создаёт облучение организма. В свою очередь радиоактивные вещества, накапливающиеся в органах и тканях, создают внутренний источник облучения. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3,  1962г.)

     Радионуклиды, так же как и все стабильные нуклиды, поступают в тело гидробионтов через пищеварительный тракт, жаберный аппарат и покровные ткани. Интенсивность усвоения организмом радионуклидов во многом определяется степенью физико-химического тождества их со стабильными нуклидами, необходимыми для оптимального функционирования бионта, а также агрегатным состоянием, концентрацией в воде, функциональным состоянием организма и т. п. Живые организмы усваивают нуклиды одного элемента практически в равной степени, так как по химическим свойствам они тождественны.

     Интенсивность поступления в организм радионуклида в существенной мере  зависит  от  пути  его  проникновения.   Радиоактивные вещества, содержащиеся в твердых частицах, гидробионтами практически не усваиваются. В отличие от этого радионуклиды, находящиеся в ионном состоянии, поглощаются гидробионтами интенсивно. (Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)

     Освобождение организма рыб от радиоизотопов идёт несколькими путями: смыванием с поверхности тела, удалением с продуктами обмена, а также в результате распада радиоизотопов. (Д.Д.Ромашов, Радиоактивное заражение рыб,  ТРУДЫ СОВЕЩАНИЙ ИХТИОЛОГИЧЕСКОЙ КОМИССИИ АКАДЕМИИ НАУК СССР, ВЫП. 10, 1960 г.) 

Накопление рыбами радиоактивных веществ

     Накопление радиоактивных веществ органами и тканями рыб, а также распределение и выделение их зависит от целого ряда условий, основными из которых являются: химическая природа радиоизотопов и периоды их полураспада, концентрация радиоизотопов в воде, вид, возраст и физиологическое состояние рыб и экологические условия. Опыты на рыбах ставились с радиоизотопами стронция, цезия, иттрия, церия, фосфора, кальция, урана, йода, кобальта, полония. Различные радиоизотопы, попадая в организм рыб, распределяются по органам и тканям неравномерно. Концентрация в тканях определяется в первую очередь их химическими свойствами. Встречаясь с различными химическими соединениями, входящими в состав тканей рыб или являющимися продуктами обмена веществ, радиоизотопы вступают с ними в обменные реакции. Так, радиостронций очень близок в химическом отношении к кальцию и, попадая в животный организм, откладывается в кальцийсодержащих тканях, главным образом в костях. Повышение содержания нерадиоактивного кальция в окружающей воде ведёт к снижению кумуляции радиостронция рыбами. Ход направленности обменных реакций в организме рыб определяются соотношением между процессами накопления и выведения радиоизотопов организмом.

     Кумуляция радиоизотопов органами и тканями рыб зависит, прежде всего, от концентрации этих радиоизотопов в воде и времени пребывания в ней рыб. Чем выше степень радиоактивности воды, тем больше степень загрязнённости рыб.

     В воде с высокой концентрацией радиоизотопов кумуляция последних происходит в одних тканях, а при низких – в других.

     При однократном загрязнении рыб даже большими количествами радиоизотопов накопление их организме бывает незначительным. При длительном же загрязнении низкими концентрациями радиоизотопы могут накапливаться в организме в больших количествах.

     Наиболее интенсивная кумуляция радиоактивных веществ происходит в первые сутки. При равности процессов поступления и выведения радиоактивных элементов через 2 – 3 месяца наступает предельное накопление радиоизотопов органами и тканями. При достижении предела накопления радиоактивных веществ организмом дальнейшая кумуляция прекращается.

     Молодые и быстрорастущие рыбы кумулируют радиоизотопы быстрее и в относительно больших количествах, чем рыбы среднего и старого возраста.

     У донных рыб накопление радиоизотопов идёт быстрее, чем у пелагических. Таким образом, экологические условия и физиологическое состояние рыб играют значительную роль в загрязнении их радиоактивными веществами. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3,  1962г.)

     Изучение накопления цезия-137 водными организмами в природных условиях связано с количественной оценкой и прогнозированием перехода искусственных радионуклидов из внешней среды в живые организмы. В настоящее время наиболее интересны исследования в естественных условиях, так как они позволяют получить реальные количественные показатели миграционного переноса радионуклидов в те или иные элементы экосистемы.

     В работе были использованы несколькие виды морских и полупроходных рыб. Для анализа отбирали целых рыб, и только у крупных рыб исследовали центральную часть тушки. Результаты определений приведены в таблице.

Накопление цезия-137 и калия в рыбах Каспийского моря