МОНИТОРИНГ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАДИОНУКЛИДОВ В

Ïèùåâûå ðåñóðñû äèêîé ïðèðîäû è ýêîëîãè÷åñêàÿ áåçîïàñíîñòü íàñåëåíèÿ
114
Ïîëëþòàíòû â îáúåêòàõ äèêîé ïðèðîäû
ÌÎÍÈÒÎÐÈÍÃ
ÒßƨËÛÕ ÌÅÒÀËËÎÂ
È ÐÀÄÈÎÍÓÊËÈÄÎÂ
 ÏÐÈÐÎÄÍÛÕ
ÝÊÎÑÈÑÒÅÌÀÕ
Ã.Í. Âÿéçåíåí, À.È.Òîêàðü
Íîâãîðîäñêèé ãîñóäàðñòâåííûé
óíèâåðñèòåò èìåíè ßðîñëàâà
Ìóäðîãî. Íîâãîðîä Âåëèêèé.
MONITORING
OF HEAVY METALS
AND RADIONUCLIDES
IN NATURAL ECOSYSTEMS
G.N. Vyaizenen, A.I. Tokar
Yaroslav-the-Wise Novgorod State
University, Novgorod Velikij.
On the basis of studies carried out
in the territory of the Novgorod Region
it was suggested to use wild settled animals for monitoring of the quality of
environment in the North-West of the
European Russia. To ensure environmental safety of people it is necessary
to give strict control over pollutants in
food products of wild nature.
Ëþáàÿ ïðèðîäíàÿ ýêîñèñòåìà õàðàêòåðèçóåòñÿ ñëîæèâøèìñÿ ñòàáèëüíûì âèäîâûì íàáîðîì ïðåäñòàâèòåëåé ôëîðû è ôàóíû â ñïåöèôè÷åñêèõ ïî÷âåííî-êëèìàòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ. Îñîáûé èíòåðåñ âûçûâàþò ïîñòîÿííî æèâóùèå (îñåäëûå) âèäû æèâîòíûõ â ñâÿçè ñ âåäåíèåì ìîíèòîðèíãà.
 óñëîâèÿõ Ñåâåðî-Çàïàäà ÐÔ îáúåêòèâíûì ïîêàçàòåëåì ìîíèòîðèíãà ïðåñíîâîäíûõ ýêîñèñòåì ìîãóò ñëóæèòü îáðàçöû ïðîá âîäû,
äîííûõ ãðóíòîâ, âñå âèäû ðûá, ðàêè, ïðåñíîâîäíûå ìîëëþñêè, îíäàòðû, âûäðû, áîáðû, íåêîòîðûå âèäû ïòèö. Î ìèãðàöèè ïîëëþòàíòîâ â ëåñíûõ ýêîñèñòåìàõ ìîæíî ñóäèòü ïî êîíöåíòðàöèè òàêîâûõ â
ïî÷âåííûõ ãîðèçîíòàõ, ðàñòèòåëüíîñòè, òêàíÿõ è îðãàíàõ æèâîòíûõ
(ëîñü, êàáàí, êîñóëÿ, çàÿö, áîðîâàÿ è âîäîïëàâàþùàÿ äè÷ü). Ñîñòàâ
ðàöèîíîâ èçó÷åí äîñòàòî÷íî ïîëíî: äëÿ òðàâîÿäíûõ íàçåìíûõ æèâîòíûõ è áîáðîâ. Ýòî, êàê ïðàâèëî, ðàñòåíèÿ íèæíåãî ÿðóñà, â òîì
÷èñëå âîäíûå; îáëèñòâåííûå ïîáåãè ëèñòâåííûõ è õâîéíûõ äåðåâüåâ.
Óêàçàííûõ æèâîòíûõ äîáûâàþò â Íîâãîðîäñêîé îáëàñòè â äîñòàòî÷íûõ êîëè÷åñòâàõ è ïîëó÷åíèå áèîëîãè÷åñêîãî ìàòåðèàëà äëÿ àíàëèòè÷åñêîé ðàáîòû íå ïðåäñòàâëÿåò òðóäíîñòåé (÷èñëåííîñòü áîáðîâ ñ
1985 ïî 1993 ãîä âîçðîñëà ñ 9550 äî 14240 îñîáåé; ïîïóëÿöèÿ ëîñåé –
11.0–14.3 òûñ. îñîáåé (Ïîðîõîâ, 1998).
 Íîâãîðîäñêîé îáëàñòè (Áàòåöêèé, Âàëäàéñêèé, Îêóëîâñêèé,
Íîâãîðîäñêèé ðàéîíû) áûëè èññëåäîâàíû îáðàçöû áèîëîãè÷åñêîãî
ìàòåðèàëà íà íàëè÷èå òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ. Ñîäåðæàíèå ðàäèîíóêëèäîâ öåçèÿ-137 è êàëèÿ-40 îïðåäåëÿëè ïî «Ìåòîäè÷åñêèì óêàçàíèÿì ïî ìåòîäàì êîíòðîëÿ ÌÓÊ 2.6.1.717-98» â Íîâãîðîäñêîì Öåíòðå ñòàíäàðòèçàöèè, ìåòðîëîãèè è ñåðòèôèêàöèè. Êîíöåíòðàöèþ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ â áèîïðîáàõ îïðåäåëÿëè íà àòîìíîýìèññèîííîì ñïåêòðîìåòðå ôèðìû Perkin Elmer (ÑØÀ) â õèìè÷åñêîé ëàáîðàòîðèè ÀÎ «Àêðîí».
Òÿæ¸ëûå ìåòàëëû è ðàäèîíóêëèäû ñîñòàâëÿþò îñíîâíîé îáú¸ì
êñåíîáèîòèêîâ ðåãèîíà. Ïî òðîôè÷åñêèì öåïÿì äàííûå ïîëëþòàíòû
ìèãðèðóþò â ñèñòåìå ïî÷âà- ðàñòåíèå – æèâîòíîå – ÷åëîâåê è îïðåäåëåíèå èõ êîíöåíòðàöèè â êàæäîì èç çâåíüåâ ïîçâîëÿåò ñóäèòü îá óðîâíÿõ ïåðåõîäà èõ â êàæäîå ïîñëåäóþùåå çâåíî. Ïåðâîå çâåíî – ïî÷âà,
ÿâëÿþùàÿñÿ äåïî áîëüøèíñòâà ïîëëþòàíòîâ. ×åðåç ñèñòåìó ïî÷âåííîïîãëîùàþùåãî êîìïëåêñà (ÏÏÊ) ïðîèñõîäèò àêòèâíûé îáìåí òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ â ïî÷âåííûõ ãîðèçîíòàõ: ÷àñòü
ïîñòóïàþò â ðàñòåíèÿ ÷åðåç êîðíåâóþ ñèñòåìó è âñòóïàþò â ìåòàáîëè÷åñêèå ïðîöåññû ðàñòåíèé ñ ïîñëåäóþùåé êóìóëÿöèåé, ïðî÷èå –
âûìûâàþòñÿ â íèæåëåæàùèå ïî÷âåííûå ñëîè.
Ïî÷âû ðåãèîíà ïðåäñòàâëåíû â îñíîâíîì ðàçëè÷íûìè òèïàìè ïîäçîëîâ; êîíöåíòðàöèÿ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ â ðàçëè÷íûõ ïî÷âåííûõ ãîðèçîíòàõ ëåñíûõ ïî÷â ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 1.
Êîíöåíòðàöèÿ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ ïðåòåðïåâàåò
ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò çàëåãàíèÿ ïî÷âåííûõ ãîðèçîíòîâ. Áîëüøàÿ ÷àñòü ðàñòèòåëüíîñòè, ïðîèçðàñòàþùåé â ëåñó,
èìååò ìî÷êîâàòóþ êîðíåâóþ ñèñòåìó, â òîì ÷èñëå ìíîãî÷èñëåííûå
ïðåäñòàâèòåëè ñåì. ìÿòëèêîâûõ, èìåþùèõ áîëüøîå çíà÷åíèå â ðàöèîíàõ òðàâîÿäíûõ æèâîòíûõ. Ðàñòåíèÿ ñî ñòåðæíåâîé êîðíåâîé ñèñòåìîé, â òîì ÷èñëå äåðåâüÿ è êóñòàðíèêè, ðåäêî èìåþò êîðíè áîëüøåé
ãëóáèíû, ïîýòîìó íàèáîëüøåãî âíèìàíèÿ çàñëóæèâàåò èìåííî êîðíåîáèòàåìûé ñëîé – äî 40 ñì. Ïî íåêîòîðûì òÿæ¸ëûì ìåòàëëàì, òàêèì êàê õðîì, ñòðîíöèé, íèêåëü, îòìå÷åíî íàðàñòàíèå êîíöåíòðàöèè
ñ óâåëè÷åíèåì ãëóáèíû, â íàèáîëüøåé ñòåïåíè ýòî îòìå÷åíî ïî ñòðîíöèþ – íà 20.0% â íèæíåì ïî÷âåííîì ãîðèçîíòå ïðîòèâ äåðíèíû. Ýòî
îïðåäåëèëî ñèòóàöèþ ñ ñóììàðíûì ñîäåðæàíèåì òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ
â ïî÷âå â öåëîì, òàê êàê õðîì è ñòðîíöèé ñîñòàâëÿþò 75.36–88.80% îò
ñóììû òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ. Îáèëèå îñàäêîâ è íèçêîå ñîäåðæàíèå ãóìóñà â ïî÷âå ñïîñîáñòâóþò âûìûâàíèþ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ â íèæíèå
ñëîè ïî÷âû, èç-çà ÷åãî èìåííî ýòè ïî÷âåííûå ãîðèçîíòû îêàçûâàþòñÿ íàèáîëåå çàãðÿçí¸ííûìè òÿæ¸ëûìè ìåòàëëàìè. Íàðÿäó ñ ýòèì êîíöåíòðàöèÿ ñâèíöà, îëîâà è æåëåçà äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíûõ çíà÷åíèé
â äåðíèíå; ýòî æå îòíîñèòñÿ è ê ðàäèîíóêëèäàì, àêòèâíî äåïîíèðóþ-
Òàáëèöà 1
Êîíöåíòðàöèÿ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ â ïî÷âå
Ïî÷âåííûé
ãîðèçîíò, ñì
Äåðíèíà (0)
0–20
21–40
Ñîäåðæàíèå ìåòàëëîâ, ìã/êã
Pb
9.5
8.4
7.8
Cd
0.08
0.08
0.07
Cr
94.5
113.0
113.4
Sn
2.2
1.9
1.7
Al
0
0
0
Sr
61.7
65.8
69.8
Ni
7.9
9.4
10.6
Fe
1.12
2.03
0.91
Hg
0.02
0.02
0.03
Ðàäèîíóêëèäû,
Áê/êã
137Cs
40K
266.23
707.44
235.61
622.71
136.87
378.90
Èòîãî
175.9
198.6
203.3
ùèìñÿ â ïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ ïî÷âû è íàõîäÿùèõñÿ â ñâÿçàííîé ôîðìå ñ ãóìóñîâîé ôðàêöèåé ïî÷âû. Êîíöåíòðàöèÿ ðàäèîöåçèÿ è ðàäèîêàëèÿ â äåðíèíå âûøå, ÷åì â íèæíåì ïî÷âåííîì ãîðèçîíòå â 1.95 è
1.87 ðàç ñîîòâåòñòâåííî (òàáë. 1).
Ðàñòåíèÿ â ðàçëè÷íîé ñòåïåíè êóìóëèðóþò ïîëëþòàíòû, ÷òî ñâÿçàíî ñ âèäîâûìè îñîáåííîñòÿìè è ðÿäîì äðóãèõ ôàêòîðîâ (òàáë. 2).
Òàáëèöà 2
Êîíöåíòðàöèÿ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ â ðàçíûõ ãðóïïàõ ðàñòåíèé
Âèä ðàñòåíèÿ
Õâîù ïîëåâîé
Êðàïèâà äâóäîìíàÿ
Ëèñòâåííûå äåðåâüÿ
êóñòàðíèêè
Îñîêè
Õâîéíûå
Ìõè
Êóñòàðíè÷êè
è
Pb
2.06
2.29
2.29
Cd
0.33
0.204
0.62
2.53
1.42
4.58
1.81
0.29
0.18
0.22
0.18
*Îïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèè
ðàäèîíóêëèäîâ íå ïðîâîäèëîñü
Ñîäåðæàíèå òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ, ìã/êã
Ni
Sr
Fe
1.44
14.77
0.99
2.19
6.53
0.51
2.83
8.60
0.49
2.3
2.16
2.89
1.39
5.61
2.13
3.39
4.43
0.59
0.53
0.14
0.76
Al
–
–
–
Èòîãî
18.6
11.21
14.34
–
0.24
0.74
–
10.73
6.13
11.82
7.81
Ðàäèîíóêëèäû, Áê/êã
137Cs
40K
*
*
7.92
359.57
6.87
137.0
*
*
*
*
*
*
*
*
Ïî çàãðÿçí¸ííîñòè ðàñòèòåëüíîñòè òÿæ¸ëûìè ìåòàëëàìè âûäåëÿþòñÿ õâîù ïîëåâîé, ìõè, îáëèñòâåííûå ïîáåãè ëèñòâåííûõ äåðåâüåâ
è êóñòàðíèêîâ; íàèáîëåå ÷èñòûå – ïîáåãè õâîéíûõ è êóñòàðíè÷êè (÷åðíèêà, áðóñíèêà). Çíàÿ ðàöèîí æèâîòíûõ ïî ñåçîíàì ãîäà, ìîæíî àïðèîðíî ïðåäñêàçàòü ñòåïåíü çàãðÿçíåíèÿ îðãàíîâ è òêàíåé æèâîòíûõ
òÿæ¸ëûìè ìåòàëëàìè. Óáîé ëîñåé è áîáðîâ âûÿâèë ñëåäóþùóþ ñòåïåíü çàãðÿçíåíèÿ îðãàíèçìà ðàäèîíóêëèäàìè (òàáë. 3).
Òàáëèöà 3
Êîíöåíòðàöèÿ ðàäèîíóêëèäîâ â îðãàíàõ è òêàíÿõ ëîñåé è áîáðîâ, Áê/êã
Îðãàí, òêàíü
Êðîâü
˸ãêîå
Ìûøå÷íàÿ òêàíü
Ïå÷åíü
Ïî÷êà
Ðåáðî
137Öåçèé
1.85
2.96
7.03
8.14
5.18
5.92
Ëîñü
Áîáð
40Êàëèé
137Öåçèé
44.77
38.11
52.54
44.11
49.95
62.53
–
–
18.4
20.5
28.0
8.2
Àíàëèç áèîïðîá íà çàãðÿçí¸ííîñòü ðàäèîöåçèåì âûÿâèë ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ â çàãðÿçí¸ííîñòè ðàäèîíóêëèäàìè îäíîèìåííûõ
îðãàíîâ ó ðàçíûõ âèäîâ æèâîòíûõ.  ÷àñòíîñòè, êîíöåíòðàöèÿ ðàäèîöåçèÿ â ïàðåíõèìå ïå÷åíè è ïî÷åê áîáðîâ âûøå â 2.5 è 5.4 ðàçà
ïðîòèâ ñîîòâåòñòâóþùåãî ïîêàçàòåëÿ ëîñåé. Â ïðåäåëàõ êàæäîãî âèäà
òàêæå ïðîñëåæèâàåòñÿ ñóùåñòâåííûé ðàçáðîñ çíà÷åíèé êîíöåíòðàöèè ðàäèîöåçèÿ è ðàäèîêàëèÿ: ó ëîñåé íàèáîëåå «÷èñòîé» òêàíüþ
îðãàíèçìà îêàçàëàñü êðîâü, à çàãðÿçíåíèå ðàäèîöåçèåì ìûøå÷íîé
òêàíè è ïå÷åíè â 3.7 è 4.4 ðàçà âûøå.
Âûâîäû:
1. Äëÿ ìîíèòîðèíãà îêðóæàþùåé ñðåäû Íîâãîðîäñêîé îáëàñòè ñ
óñïåõîì ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äèêèå îñ¸äëûå æèâîòíûå (îò ìèêðîîðãàíèçìîâ äî âûñøèõ).
2. Íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü êîíòðîëü ïîëëþòàíòîâ â ãðèáàõ, äèêîðàñòóùèõ ðàñòåíèÿõ, îðãàíàõ è òêàíÿõ ðûá, ðàêîâ, ïðîìûñëîâûõ ìëåêîïèòàþùèõ è ïòèö, èñïîëüçóåìûõ â ïèùó íàñåëåíèåì.
115
Ìåæäóíàðîäíàÿ êîíôåðåíöèÿ
Ìîíèòîðèíã òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ è ðàäèîíóêëèäîâ â ïðèðîäíûõ ýêîñèñòåìàõ