Барановская Н.В.
Томский политехнический университет, г.Томск
nata@tpu.ru
Развитие представлений о геохимии биосферы тесно связано с именем Владимира Ивановича Вернадского, создавшего учение о биосфере и впервые поднявшего вопрос о необходимости специального изучения функций живого вещества, игравшего колоссальную роль в перераспределении химических элементов в различных средах, с которыми оно соприкасается. Одной из таких функций является концентрационная, в результате чего живой организм интенсивно накапливает некоторые химические элементы, которые не всегда являются жизненно – необходимыми и концентрирование которых может сопровождаться нарушением ряда его физиологических реакций. Важность междисциплинарного подхода к изучению данной проблемы, в основе которой лежит взаимодействия системы «живой организм – окружающая среда», заключается в том, что с развитием человеческого общества возрастает степень антропогенной нагрузки. В окружающей среде появляются химические элементы, ранее отсутствовавшие, увеличивается концентрация и степень рассеянности этих элементов.
Масштабы изменения геохимического состава биосферы колоссальны. Они обусловлены множеством факторов, в том числе нарастающей интенсивностью извлечения полезных ископаемых и стремительным развитием технического прогресса. Интенсивные исследования влияния естественных и антропогенных процессов на глобальные изменения природной среды являются характерными практически для всех развитых стран. Стало очевидным необходимость изучения и понимания этих процессов для целей прогнозирования и минимизации их негативных влияний для человечества в целом, тем более что ряд авторов, изучающих глобальные процессы, происходящие в биосфере, отмечают, что реакции живых систем не всегда являются прямолинейными и предсказуемыми. Антропогенное рассеяние химических элементов является закономерным следствием индустриального техногенеза. Впервые о глобальном масштабе этого процесса заговорили в конце 70 – х годов прошлого столетия. Было установлено, что реальную угрозу выживания человечества и сохранению биосферы Земли представляет антропогенное рассеяние таких токсичных для биоты компонентов как мышьяк, ртуть, хром, свинец, ванадий, кадмий и другие. Однако, с развитием ядерного техногенеза наиболее актуальным вопросом становиться накопление специфичных элементов. Концентрационная функция живого вещества обуславливает присутствие в организме человека в целом и его отдельных тканях и органах всех известных на сегодняшний день химических элементов, в
11
том числе рукотворных изотопов и элементов, например Am, Pu. Так, на сегодняшний день концентрации Pu на уровне 10-14 % обнаруживаются современными ядерно-физическими методами. Основная масса этого элемента поступила в природную среду в результате ядерного техногенеза, что ярко продемонстрировано по многочисленным данным в работе [1:198]. В качестве наиболее яркого примера присутствия Pu в органах и тканях людей могут быть материалы по районам функционирования предприятий ядерно-топливного цикла [2] или в зонах аварий АЭС [3:75]. Интерес к проблеме накопления этого элемента организмом человека растет с каждым годом, о чем в частности свидетельствуют данные, полученные японскими и казахскими учеными для ряда органов и тканей населения, проживающего в г.Семипалатинске [4:291].
Создание человечеством ядерного оружия и его испытание, а так же развитие ядерной энергетики, начиная с 1945 года, изменило геохимию всех природных сред. Во всех геосферных оболочках планеты появились совершенно новые, ранее неизвестные в природе радиоактивные элементы и их изотопы, включая представителей группы актинидов, а так же ряд изотопов других химических элементов (технеций, прометий, плутоний, америций, Sr90, Cs137 и другие) [5:498]. До этого времени они могли бы быть обнаружены на планете только в некоторых локальных точках, где около 2 млр. лет назад функционировали природные ядерные реакторы [6:301]. На сегодняшний день мы фиксируем их присутствие не только в растениях, но и в органах и тканях человека (рис.1-2) [7:984], [8:93].
Рисунок 1. — Динамика удельной активности 239Pu и 238Pu в составе черники (Vaccinium myrtillus) и лабазника (Filipendula Ulmaria (L) Maхim юга Сибири, Бк/кг сухого вещества [7].
Несомненным является факт, что концентрационная функция живого, так ярко проявляемая в отношении биофильных элементов, начинает работать и в отношении тех элементов, которые считаются «чужеродными» и не типичными для значительного концентрирования.
Рис.2 Уровни накопления 239Pu (Бк/кг) в волосах детей г. Минска и Гомельской области (по [9:19]) по сравнению с проживающими в Томской области [10:93].
Работы некоторых зарубежных ученых показали на примере животного организма, что происходит значимое концентрирование изотопов плутония в органах оленя на территории Северной Польши из продуктов питания в результате Чернобыльской катастрофы (табл.1).
Таблица 1. — Фактор передачи изотопов плутония в трофической цепи [11:771]
Трофическая цепочка 239+240Pu 238Pu
Ягоды — почки 0,038 – 0,463 0,124 – 0,678
Ягоды — печень 0,014 – 0,171 0,051 – 0,277
Части дерева — почки 0,007 – 0,090 0,028 – 0,068
Части дерева — печень 0,003 – 0,033 0,012 – 0,028
Авторами сделаны некоторые выводы о вероятностном влиянии более высокой подвижности 238Pu по сравнению с 239 + 240Pu на концентрирование в органах животного.
В целом, следует сделать вывод о том, что в условиях техногенной геохимической трансформации биосферы концентрационная функция живых организмов играет очень важную роль в накоплении специфичных радионуклидов в различных видах и отдельных органах и тканях живых организмов, что несомненно, отразиться на изменении их функциональных характеристик.
Литература:
1. Рихванов Л.П. Радиоактивные элементы в окружающей среде и проблемы радиоэкологии: учебное пособие. – Томск: STT, 2009. – 430с.
2. Уткин В.И. Особенности радиационной обстановки на Урале – Екатеринбург, УрО РАН, 2004. – 150с.
13
3. Барановская Н.В. О радиоактивных элементах в живом веществе в условиях техногенеза // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: материалы 4 Международной конференции (Томск, 4-8 июня 2013г), Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – С.75-80.
4. Yamomoto M. determination of 240Pu/239Pu isotopic rations in human tissues collected from areas around the Semipalatinsk nuclear test site by sector-field high resolution ICP-MS / M. Yamomoto, S. Oikawa, A. Sakaguchi, e.a. // Health physics.
– 2008. – Vol.95. — №3. – P.291-299.
5. Рихванов Л.П. Радиоактивные элементы в геосферных оболочках. // Материалы II Межд. конф. «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека». – Томск: Изд – во «тандем — Арт», 2004. — С.498 –505.
6. Gautthier-Lafaye, F., Pourcelot, L., Eikenberg, J.et. al. Radioisotop contaminations from releases from the Tomsk-Seversk nuclear facility (Siberia, Russia // J.Environ. Radioactiv. – 2007. – Vol. 98. – Р. 301–314.
7. Черненькая Е.В., Рихванов Л.П., Барановская Н.В. Плутоний в некоторых типах травянистой и кустарничковой растительности юга Западной Сибири // Фундаментальные исследования. — 2015. — № 2, ч. 5. — C. 984-991.
8. Очерки геохимии человека. / Н.В. Барановская, Л.П. Рихванов и др. — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — Томск: Дельтаплан, 2015. — 377 с.
9. Маленченко А.Ф. Содержания плутония и некоторых микроэлементов в волосах жителей Беларусии, проживающих на территории, пострадавшей при аварии на Чернобольской АЭС / А.Ф. Маленченко, Н.Н. Бажанова, Н.В. Канаш, И.В. Жук, Е.М. Булыга, С.Ф. Ломоносова // Гигиена и санитария. – 1997. – №5 – С. 19–21.
10. Барановская Н.В. Тенденции накопления некоторых актинидов в живом веществе // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: материалы V Международной конференции (Томск, 13-16 сентября 2016г), Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2016. – С.93-98.
11. Skwarzec, В. Accumulation of Uranium (234U and 238U) and Plutonium (239+240Pu) in Cervid Tissues and Organs / В. Skwarzec, A. Boryło, M. Prucnal ets. // Polish J. of Environ. Stud. – 2010. – Vol. 19, № 4. – С. 771–778.