4.2. Пресноводные экосистемы

Бассейны континентов особенно уязвимы в отношении загряз­нений антропогенного генезиса, в том числе и радиоактивных, пос­кольку в них слабо работает фактор разбавления из-за небольшого объема воды. Положение пресноводных водоемов усугубляется еще и тем, что все нечистоты, производимые человеком, попадают в пер­вую очередь в них. Вследствие этих причин крайне важно изучить закономерности миграции радионуклидов, попавших в водные бас­сейны суши, и воздействие их на гидробионты.

Обычно пресноводные растения и животные обогащены радионук­лидами, по сравнению с водой, в которой они обитают. Отношение со­держания радионуклида в организме к содержанию его в воде называ­ется коэффициентом накопления или дискриминации (КН или КД). Установлено, что последний за­висит от химической природы радионуклида, видового состава водных обитателей, концентрации в воде различных солей, рН водной среды, ее температуры, освещенности водного бассейна и других факторов.

4.2.1. Накопление радионуклидов пресноводными растениями

Эксперименты показывают, что наиболее интенсивно накапли­ваются в водных растениях следующие элементы: фосфор, желе­зо, цинк, кобальт, иттрий, цирконий, ниобий, церий, ртуть. Несколь­ко медленнее концентрируются в растениях сера, хром, кальций, стронций, рубидий, цезий. Особенно сильно накапливают стронций харовые водоросли.

Коэффициенты накопления радионуклидов в растениях можно значительно снизить (на целый порядок), если внести в воду стабильные изотопы, имеющие с радиоизотопами геохимическое родство. Напри­мер, КН стронция-90 в пресноводных растениях обратно пропорциона­лен содержанию в воде кальция и магния. В такой же зависимости от ка­лия находится второй важный искусственный радионуклид – цезий-137.

В Институте экологии растений и животных УО РАН проводи­лись исследования влияния рН водной среды, температуры и ос­вещенности водного бассейна на накопление радионуклидов харовыми водорослями (Куликов, Чеботина, 1988; Чеботина, Куликов, 1998). Установлено, что КН радионуклидов водорослями с увеличе­нием рН воды снижается. Это связано с разными причина­ми. Накопление кобальта и железа снижается в связи с появлением в щелочной среде коллоидных форм этих элементов, плохо усваива­емых растениями. Радиоактивный стронций при рН = 7-9 выпадает в осадок в виде карбоната и не может усваиваться растениями. Одна­ко карбонат стронция осаждается на поверхности растений, что со­здает ложное впечатление об увеличении его концентрации в пре­сноводной флоре при подщелачивании водной среды. Накопление цезия не зависит от кислотно-щелочных свойств воды.

В накоплении некоторых радионуклидов большую роль играет свет. Установлено, что КН кобальта, стронция и цезия с увеличением освещенности возрастает. Харовая водоросль на свету накапливает больше этих радионуклидов, чем в темноте. Элодея при повышенной освещенности интенсивнее накапливает лишь стронций (КН увели­чивается в 2 раза). Накопление пресноводными растениями железа, иттрия и церия не зависит от освещенности водоема. Коли­чество поглощенных растениями радионуклидов зависит и от тем­пературы воды. Харовая водоросль при повышении температуры до 28°С предпочтительнее поглощает стронций (КН возрастает в 1,5 раза), а роголистник – цезий. Элодея в теплой воде концентрирует оба эти радионуклида (КН увеличивается в 1,5-3 раза).

Таким образом, свет и температура влияют на поглощение ра­дионуклидов водными растениями, но природа этих химических элементов и индивидуальные особенности растений вносят в это правило свои поправки.

Концентрация химических элементов, в том числе и радиоизо­топов, в зимней воде возрастает в несколько раз, по сравнению с лет­ним периодом, что связано с вымораживанием воды зимой. Накопление же радионуклидов вод­ными растениями имеет про­тивоположную тенденцию. Это объясняется неодинако­вой степенью биологической активности растений в раз­ное время года.

Известно, что каждый континентальный водоем ха­рактеризуется определенным сочетанием физико-химичес­ких и биологических показа­телей. В зависимости от этого пресноводные бассейны подразделяются на олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные и дистрофные. Иссле­дования показали, что в ряду олиготрофные – дистрофные водоемы КН стронция и цезия в растениях возрастает (Кули­ков, Чеботина, 1988).

Обогащенные радионук­лидами водные растения в кон­це вегетационного периода от­мирают и формируют донные отложения. При этом в самой отмершей органике не происходит значи­тельной концентрации радиоактивных элементов. Однако многие радио­нуклиды могут мигрировать в илистую фракцию, постепенно накаплива­ясь в ней. Значительная часть стронция, как наиболее подвижного радио­нуклида, при разложении растений переходит обратно в водную среду.