Значение радиоэкологических исследований Чернобыльской аварии в развитии современной экологии

Теоретическая экология и радиоэкология не обладала заметным выбором моделей и параметров пригодных для оценок и расчетов радиоэкологических процессов  в разного типа экосистемах. Кыштымская и,особенно, Чернобыльская авария показали четкую необходимость развития именно   теоретических исследований в данной области.

Доминирующие исследования по мониторингу радионуклидных загрязнений в экосистемах, конечно необходимы, но не достаточны, и без использования широкого круга теоретических моделей  трудно сделать заметные обобщения  для продуктивного использования обилия имеющихся данных по мониторингу.

1. Теория и модели радиоемкости в современной радиоэкологии

Предложен новый подход к оценке состояния биоты экосистемы - по поведению параметра радиоемкости. Здесь радиоемкость определяется как предельное количество радионуклидов, которое по своему дозовому воздействию еще не способно нарушить основные функции биоты: способность сохранять биомассу и кондиционировать среду обитания. Построены модели радиоемкости экосистем и предложены параметры, способные адекватно реагировать на воздействие разных факторов (γ-облучения, тяжелых металлов). По результатам проведенных экспериментов предложенные параметры оказались способными четко отображать влияние факторов на биоту и опережать по своим реакциям биологические ростовые показатели. Показано, что реакция параметров радиоемкости может служить в качестве экологического градусника, измеряющего состояние и благополучие биоты, и быть мерой для эквидозиметрической оценки влияния радиационного и химического факторов.

Нами разработаны и построены модели для оценки параметров радиоемкости разных типов экосистем – наземных, водных, лесных, горных, луговых и городских экосистем. Полагаем, что такой универсальный подход к моделированию радиоемкости разного типа экосистем позволяет универсальным образом описывать самые разные экосистемы, а значит, и сравнивать их по этим показателям.

Представление о факторе радиоемкости, предложенное Агре и Корогодиным в 1960г. положено нами в основу новой радиоэкологической концепции.

Радиоемкость экосистем определяется как предел депонирования радионуклидов в экосистеме и ее элементах, выше которого может происходить угнетение, подавление и гибель биоты экосистемы (1-4).

Таким образом предложен новый подход к оценке состояния биоты экосистемы - по поведению параметра радиоемкости. Здесь радиоемкость определяется нами как предельное количество радионуклидов, которое по своему дозовому воздействию еще не способно нарушить основные функции биоты: способность сохранять биомассу и кондиционировать среду обитания. Построены модели радиоемкости экосистем и предложены параметры, способные адекватно реагировать на воздействие разных факторов (γ-облучения, тяжелых металлов). По результатам проведенных экспериментов предложенные параметры оказались способными четко отображать влияние факторов на биоту и опережать по своим реакциям биологические ростовые показатели. Показано, что реакция параметров радиоемкости может служить в качестве экологического термометра, измеряющего состояние и благополучие биоты, и быть мерой для эквидозиметрической оценки влияния радиационного и химического факторов. Разработаны модель и параметр для оценки синергизма действия комбинированных факторов. Показано, что в динамике роста биоты в экосистемах характер взаимодействия разных факторов меняется от синергизма до антагонизма. Далее нами показана ведущая роль процессов восстановления при действии на биоту радиационного и химического факторов (1-7).

После Чернобыльской аварии такой трассер является неизбежным спутником в жизни биологических объектов практически всех экосистем Украины. Исследования показали, что распределение и перераспределение данного трассера в водных и наземных экосистемах четко реагирует на все существенные внешние влияния (климат, паводки, контрмеры и т.п.), а также на разные типы загрязнителей (тепловые сбросы, дозы облучения, химические поллютанты и т.п.) . При этом было показано, что ни одно существенное влияние на экосистему не может не отразиться на распределении трассера и на параметрах радиоемкости по нему. Такой подход, развиваемый в наших исследованиях, позволит, по нашему мнению, применить параметры радиоемкости для эквидозиметрической унифицированной оценки действия самых разных факторов на биоту экосистем. На этой основе нами предложен метод экологического нормирования для определения допустимых уровней воздействия поллютантов на биоту экосистем.Фактор радиоемкости - определяет долю радионуклидов, удерживаемых в биотических и абиотических компонентах экосистемы (5-9).

2. Модель и параметр для оценки синергизма действия комбинированных факторов

Показано, что в динамике роста биоты в экосистемах характер взаимодействия разных факторов меняется от синергизма до антагонизма. Показана ведущая роль процессов восстановления при действии на биоту радиационного и химического факторов (10-12).

Проанализировано возможное влияние разных факторов (радиации – g-облучения и химического фактора – внесения соли тяжелого металла кадмия) на параметр радиоемкости данной упрощенной экосистемы. Речь идет об определении меры количественной оценки синергизма или антисинергизма действия разных факторов на биоту экосистемы.

Определяем коэффициент синергизма как[1]

                                              ,                                                               (1)

где Z0 - отношение факторов радиоемкости биоты контрольного варианта; ZCd+обл - отношение при комбинированном воздействии радиации и токсического металла; ZCd и Zобл - отношения для независимых влияний каждого из факторов. Если p = 1, то понятно, что никакого синергизма в действии разных факторов на параметры радиоемкости нет. Если p<1, то это может свидетельствовать о существенном вкладе синергизма, т. е. усиления действия двух факторов в сравнении с действием отдельно каждого из этих факторов. Если же p>1, то мы имеем дело с антисинергизмом, т.е. с явлением, когда первый фактор уменьшает негативное действие второго или наоборот.

Таким образом, нами разработана схема и введен параметр для оценки степени синергизма разных факторов через вышеупомянутый коэффициент-  р. Как уже показано выше, когда время наблюдения велико, то можно рассчитать и оценить фактор радиоемкости для биоты и для воды следующим образом:

Фактор экологической емкости и радиоемкости конкретного элемента экосистемы и/или ландшафта  (Fj ) определяется с использованием камерних моделей [2]:

                             Fj  =  ∑aij    /(∑ aij  +  ∑  aji  )                                                                        (2)

где  ∑aij  - сумма скоростей  перехода поллютантов  и трасеров из разных составляющих экосистеми в  конкретный элемент экосистемы, согласно камерних моделей,  а    ∑ aji  – сумма скоростей  перехода поллютантов и трасеров из исследуемой камеры, J  - в другие составляющие экосистемы сопряженных с ними.

Показано, что соотношение скоростей поглощения и оттока трассеров и элемента минерального питания калия пропорционально биомассе биоты и коэффициенту накопления в системе "вода - биота".

3. Теоретический анализ радиоемкости ландшафтов

Исследования показывают, что скорость передвижения радионуклидов в ландшафте определяется, в основном, несколькими характеристиками. Построены  карты  ландшафта исходного полигона и структуры его  рельефа. Используя  параметры управляющие перераспределением  радионуклидов в ландшафте  построены  карты динамики загрязнения ландшафта  Cs-137, и карта перераспределения в через 10,20 и 30 лет  после аварии.

4. Заключение и выводы

Метод использования аналитической ГИС технологии в современной радиоэкологии  может быть плодотворно использован в общей экологии. Предложенные здесь методы и методики радиоэкологических исследований на основе теории и моделей надежности и радиоемкости  биоты экосистем, могут быть с успехом использованы при решении различных проблем современной экологии.

Это прежде всего проблема создания системы экологического нормирования вредных факторов через реакции той биоты, которая может испытывать наибольшее   вредное воздействие при внесении в экосистемы самых разных  поллютантов.

На этой теоретической базе могут быть созданы эффективные методы оценок экологических рисков от воздействия на биоту физических, химических и других загрязнителей.

Использование радиоактивных трассеров (например Cs-137), позволяет на основе теории и моделей надежности и радиоемкости экосистем исследовать фундаментальные характеристики биоты и устанавливать закономерности распределения и перераспределения поллютантов по поведению  радиоактивных трассеров, «щедро» разбросанных после Чернобыльской аварии на территории Украины, Белоруссии и России.

Список літератури

  1. Kutlakhmedov Y., Korogodin V., Kutlakhmedova-Vyshnyakova V.Yu. Radiocapacity of Ecosystems // J. Radioecol. – 1997. – 5 (1). – P. 25–35.
  2. Агре А.Л., Корогодин В.И. О распределении радиоактивных загрязнений в медленно обмениваемом водоеме // Мед. радиология. – 1960. - № 1. – С. 67-73.
  3. Кутлахмедов Ю.А., Корогодин В.И., Кольтовер В.К. Основы радиоэкологии.- Киев: Вища шк. 2003.-319 с.
  4. 4.Поликарпов Г.Г., Цыцугина В.Г. Гидробионты в зоне влияния аварии  на Кыштыме и в Чернобыле// радиационная биологияюрадиоэкология. – 1995.- Т.35. № 4. С.536-548
  5. Amiro B.D. (1992): Radiological Dose Conversion Factors for Generic Non-human Biota. Used for Screening Potential Ecological  Impacts, J. Environ. Radioactivity Vol.35, N1, : 37-51.
  6. Кутлахмедов Ю.А.,Петрусенко В.П. Оцінка і прогноз розподілу радіонуклідів у типовій екосистемі схилів для ландшафтів України. Вісник Національного авіаційного університету.. – 2006. – № 2. – С.134–136.
  7. Кутлахмедов Ю.А.,Петрусенко В.П. Аналіз ефективності контрзаходів для захисту екосистем на схилових ландшафтах методом камерних моделей. Вісник Національного авіаційного університету. – 2006. – № 4. – С. 163–165.
  8. Матвеева И.В. Дослідження та оцінювання надійності систем транспорту радіонуклідів у локальній агроекосистемі.-2011, Вісник національного  авіаційного Університету №2(47), с.148-154.
  9. 9.Кутлахмедов Ю.А.,Матвеева И.В., Заитов В.Р. Моделирование радиоэкологических процессов методом камерных моделей на примере села в Волынской области. Вісник Національного авіаційного університету. – 2005. – № 3. – С. 173–176.
  10. Кутлахмедов Ю.А.,Матвеева И.В.,ИсаенкоВ.Н. Особенности радиоэкологических процессов в селе Тернопольской области, оцененых по методу камерных моделей. Вісник Національного авіаційного університету. – 2006. – № 2. – С. 126–128.
  11. Кутлахмедов Ю.А.,Корогодин В.И.,Родина В.В.,Матвеева И.В.,Петрусенко В.П.,Саливон А.Г., Леншина А.Н. Теория и модели радиоемкости в современной радиоэкологии. В сб.матриалов Международной конференции «Радиоэкология:итоги, современной состояние и перспективы», Москва 2008 Г.с.177-193.
  12. Гродзинський Д.М., Кутлахмедов Ю.О., Михєєв О.М., Родіна В.В. Методи управління радіоємністю екосистем / Під редакцією акад.. Д.М. Гродзинського. – Київ: Фітосоціонер, 2006. – 172с.

УДК 574:614.876
Кутлахмедов Ю. А. Значение радиоэкологических исследований Чернобыльской аварии  в развитии современной экологии  [Електронний ресурс]  / [Кутлахмедов Ю. А., Саливон А. Г., Пчеловская С. А., Родина В. В., Матвеева И. В.,  Петрусенко В. П.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.2. – С.501–503. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf:

Оцінка: 
0
No votes yet