НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ РАДИОБИОЛОГИИ NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF BELARUS INSTITUTE OF RADIOBIOLOGY РАДИОБИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ – 2023 Материалы международной научной конференции (25–26 мая 2023, Гомель) RADIOBIOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY – 2023 Proceedings of the International Scientific Conference (25–26 May 2023, Gomel) Минск «ИВЦ Минфина» 2023 УДК [577.34+614.876](082) ББК 28.071я43 Р15 Со с та в и те ль А. А. Михайлова Ре дакционн ая ко л л е г ия : кандидат медицинских наук И. А. Чешик (главный редактор), кандидат сельскохозяйственных наук А. Н. Никитин, кандидат биологических наук Н. И. Тимохина, кандидат биологических наук О. Л. Федосенко Радиобиология и экологическая безопасность — 2023 : материалы Р15 международной научной конференции (25–26 мая 2023 г., Гомель) / Государственное научное учреждение «Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси». — Минск : ИВЦ Минфина, 2023. — 334 с. ISBN 978-985-880-338-4. В сборник включены научные статьи, представленные на международной научной конференции «Радиобиология и экологическая безопасность – 2023», состоявшейся в Институте радиобиологии НАН Беларуси (Гомель, Республика Беларусь) 25–26 мая 2023 года. Статьи посвящены проблемам поведения радионуклидов и тяжелых металлов в окружающей среде, их переходу из почвы в растения и включения в пищевые цепи человека. Охватываются вопросы радиационной защиты, формирования доз облучения человека и биоты, эффекты воздействия ионизирующих и неионизирующих излучений на живые организмы. Затронуты актуальные аспекты информационной работы в области радиационной безопасности. Издание предназначено для научных работников, преподавателей и учащихся высших учебных заведений, специалистов в области медицины, радиационной безопасности, экологии, сельскохозяйственного производства. УДК [577.34+614.876](082) ББК 28.071я43 ISBN 978-985-880-338-4 © Государственное научное учреждение «Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси», 2023 © Оформление. УП «ИВЦ Минфина», 2023 СОДЕРЖАНИЕ Bondareva L. G. TRITIUM: INFLUENCE, DOSES AND RESPONSES OF AQUATIC LIVING ORGANISMS ... 10 Kobelkova I. V., Korosteleva M. M. NUTRITIONAL APPROACHES TO PROTECTING AND OPTIMIZING THE GUT MICROBIOME IN INDIVIDUALS EXPOSED TO IONIZING RADIATION .............................. 13 Kobelkova I. V., Korosteleva M. M., Kobelkova M. S. RATIONING OF RADIONUCLIDES IN SPECIALIZED FOOD PRODUCTS, INCLUDING NUTRITION FOR ATHLETES ........................................................................................................ 16 Polivkina Ye. N., Syssoeva Ye. S., Romanenko Ye. V., Subbotina L. F., Ivanova A. R. ASSESSMENT OF TECHNOGENIC TRITIUM CONTRIBUTION TO THE DOSE OF INTERNAL EXPOSURE THROUGH INGESTION WITH VEGETABLES ON THE EXAMPLE OF PEPPER AND EGGPLANT CULTURE................................................................. 19 Абдуллаев С. А., Абдуллаева А. И., Душенко М. В., Раева Н. Ф., Салеева Д. В. РАДИОМИТИГАТОРНЫЕ СВОЙСТВА АИКАР ........................................................................ 21 Авдюхина В. М., Беклемишев М. К., Близнюк У. А., Борщеговская П. Ю., Болотник Т. А., Браун А. В., Золотов С. А., Зубрицкая Я. В., Иванцова В. С., Ипатова В. С., Кречетов Н. Д., Малюга А. А., Межетова И. Т., Никитина З. К., Никитченко А. Д., Родин И. А., Студеникин Ф. Р., Соколов С. А., Хмелевский О. Ю., Черняев А. П., Чуликова Н. С., Юров Д. С. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАДИАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ ............................................................................................................. 24 Агейко С. А., Cтепуро И. И., Валько Н. Г., Степуро В. И., Смирнов В. Ю. ДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ ТИАМИНА И ТИАМИНДИФОСФАТА................................................................................................................. 28 Анисимов В. С., Санжаров А. И., Крыленкин Д. В., Анисимова Л. Н., Дикарев Д. В., Корнеев Ю.Н. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ Co, Cd И Zn В ОБРАЗЦАХ НАРУШЕННОГО СОСТАВА РАЗЛИЧНЫХ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОНУКЛИДОВ 60Co, 65Zn И 109Cd ......................................................................................... 32 Антипенко О. Н., Царенок А. А., Карпенко А. Ф. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕРОДНОГО ФЕРРОЦИНСОДЕРЖАЩЕГО СОРБЕНТА В РАЦИОНАХ КРОЛИКОВ ............................................................................................................... 35 Антипенко О. Н., Царенок А. А., Карпенко А. Ф. KОМПОЗИЦИОННЫЙ ЭНТЕРОСОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ТОРФЯНОГО АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ В СОСТАВЕ РАЦИОНОВ КОРОВ ........................................... 39 Башлыкова Л. А., Ермакова А. В., Старобор Н. Н., Боднарь И. С., Карманов А. П., Кочева Л. С., Раскоша О. В. ИЗУЧЕНИЕ РАДИОПРОТЕКТОРНЫХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО ЛИГНИНА .................... 42 Борисевич Н. Я. ОСОБЕННОСТИ ИНФОРМИРОВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ В СИТУАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ............................................................................................ 45 Введенский В. Э., Востротин В. В. СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ БЕТА-ИЗЛУЧАЮЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОБАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОСТНОГО СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО СЧЕТЧИКА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ГАШЕНИЯ ПРОБЫ ............................................... 48 Веялкина Н. Н., Аксененко О. С., Пилотович А. С., Сусленкова А. Е., Щемелев В. М., Иванова А. В. ВЛИЯНИЕ ОСТРОГО ОБЛУЧЕНИЯ В ДОЗЕ 3 Гр НА АНТИОКСИДАНТНУЮ СИСТЕМУ ПЕЧЕНИ И КРОВИ ЛАБОРАТОРНИХ МЫШЕЙ................................................... 53 Веялкина Н. Н., Дворник Ю. В., Белая Л. А., Медведева Е. А. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЛОКАЛЬНОГО ОБЛУЧЕНИЯ ГРУДНОГО ОТДЕЛА МЫШЕЙ В ОТДАЛЕННОМ ПОСТЛУЧЕВОМ ПЕРИОДЕ........................................................ 56 Власова И. Э., Полякова Т. Р., Крот А. Д., Ржевская А. В., Тригуб А. Л., Япаскурт В. О., Калмыков С. Н. УРАН В ОБЪЕКТАХ ЯДЕРНОГО НАСЛЕДИЯ .......................................................................... 3 59 Воронцова З. А., Селявин С. С., Шевцова А. С., Джумабоев Ш. Д., Минасян В. В. ЭФФЕКТЫ ИНКОРПОРИРОВАННОГО ОБЕДНЕННОГО УРАНА КАК РИСК ПРОЛОНГИРОВАННЫХ ПОРАЖЕНИЙ ..................................................................................... 62 Головешкин В. В., Калиниченко С. А., Ненашев Р. А., Белаш В. Е. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИСПАРЯЕМОСТИ НА ПАРАМЕТРЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ ЗОНЫ ОТЧУЖДЕНИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС ................................................................................................................ 66 Гончаров С. В., Храмченкова О. М. ФОТОПРОТЕКТОРНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОМБИНАЦИЙ ЛИШАЙНИКОВЫХ ЭКСТРАКТОВ ............................................................................................. 69 Горбунов И. Ю., Карпов А. Д., Пророков А. А., Раздайводин А. Н., Радин А. И. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ Cs-137 В ПОБЕГАХ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ (PICEA ABIES (L.) KARST.) В ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ ФАЗАХ В ТЕЧЕНИЕ 2022 ГОДА ..................................................................................................................... 73 Груммо Д. Г., Скуратович А. Н., Зеленкевич Н. А., Мойсейчик Е. В. ДИНАМИКА ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ В РАЙОНЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ............................................................. 76 Груммо Д. Г., Русецкий С. Г., Зеленкевич Н. А. К ВОПРОСУ СПУТНИКОВОГО МОНИТОРИНГА ПОЖАРОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПИРОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ РАЙОНА АВАРИИ НА ЧАЭС ......................................................................................................................... 80 Губина О. А., Васильева Н. А., Ефимова Е. С., Полякова И. В., Фролова Н. А. ОЦЕНКА РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ LISTERIA MONOCYTOGENES В ПРИСУТСТВИИ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК С АНТИОКСИДАНТНОЙ (КВЕРЦЕТИН) И БАКТЕРИОСТАТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ (СОРБАТ КАЛИЯ) В МОДЕЛЬНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ............................................................................................................................ 84 Гусева О. А., Цыгвинцев П. Н., Гончарова Л. И. ОБЛУЧЕНИЕ НИЗКИМИ ДОЗАМИ ХРОНИЧЕСКОГО УФ-А ИЗЛУЧЕНИЯ ЗЕЛЕННЫХ И ПРЯНЫХ КУЛЬТУР В ТЕПЛИЦЕ............................................................................................. 87 Гуцева Г. З., Пузан Н. Д., Мартищенкова Е. В. ОЦЕНКА ИНФОРМИРОВАННОСТИ ГРУПП НАСЕЛЕНИЯ ПО ВОПРОСАМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ИОНИЗИРУЮЩЕГО И НЕИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЙ ........................................................................................ 90 Дикарев А. В., Дикарев Д. В. ФОРМИРОВАНИЕ СОРТОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЯЧМЕНЯ К КАДМИЮ НА ОСНОВЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗОФЕРМЕНТНОГО ПОЛИМОРФИЗМА ................................................. 93 Дроздова Н. И., Емельянов Д. М. ОЦЕНКА УРЕАЗНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ МОДЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ИОНАМИ КАДМИЯ ................................................ 96 Ермакова О. В., Раскоша О. В. АДАПТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЕ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ .................................................................... 100 Жукова О. М., Кляус В. В., Николаенко Е. В., Попова Е. Н. АНАЛИЗ ДАННЫХ РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В РЕПЕРНЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ ВОКРУГ БЕЛОРУССКОЙ АЭС НА СТАДИИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ПОСЛЕ ПУСКА АЭС В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ....... 103 Ильин Г. В., Усягина И. С., Валуйская Д. А. СОВРЕМЕННОЕ ПОЛЕ ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В МОРСКОМ ПРИБРЕЖЬЕ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА ............................................................................. 106 Ильязов Р. Г. ЙОДОДЕФИЦИТ ТЕРРИТОРИЙ И ЛИПОСОМАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, РАДИАЦИОННАЯ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ИХ РЕШЕНИЕ ...................................................................................................... 110 4 Исубакова Д. С., Цымбал О. С., Вишневская Т. В., Цыпленкова М. Ю., Литвяков Н. В., Мильто И. В., Тахауов Р. М. ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗИ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ С ВЫСОКОЙ ЧАСТОТОЙ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ЛИМФОЦИТАХ КРОВИ РАБОТНИКОВ ОБЪЕКТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ .............................................................................................. 113 Ишмухаметов К. Т., Рахматуллина Г. И., Юнусов И. Р., Вагин К. Н., Галлямова М. Ю. РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ ВЕТНАДЗОРА ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ ......................................................................................................... 116 Калиниченко С. А., Блинова Н. В., Кудин М. В., Никитин А. Н., Шуранкова О. А. СОДЕРЖАНИЕ 137Cs, 90Sr В ДРЕВЕСИНЕ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ КОПЫТНЫХ, ЯВЛЯЮЩИХСЯ ОБЪЕКТАМИ ТРОФЕЙНОЙ ОХОТЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПГРЭЗ, ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА ...................................................................... 119 Карапетян А. Г., Григорян В. С., Даллакян А. М., Петросян Ж. Г. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСОВ МЕДИ [Cu(PTA)4]BF4, Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 И Сu(LCH3)2 НА ОРГАНИЗМ КРЫС, ОБЛУЧЕННЫХ РАДИОИЗОТОПНЫМ ТЕХНЕЦИЕМ ................... 122 Кизеев А. Н., Сюрин С. А. МОНИТОРИНГ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ КОЛЬСКОГО СЕВЕРА ..................................... 126 Колесник О. В., Грабовой А. С., Рожко Т. В., Кудряшева Н. С. МОНИТОРИНГ РАДИОПРОТЕКТОРНЫХ СВОЙСТВ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ И ФУЛЛЕРЕНОЛА C60,70 С ПОМОЩЬЮ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ БАКТЕРИЙ .................. 129 Копыльцова Е. В., Бартускова M., Хулка И., Росмус Я., Рулик П., Шкркал Я., Селиванова A., Кузьмякова M., Куриленко Р. С., Царенок А. А., Цуранков Э. Н., Михайлова А. А. АДАПТАЦИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ К УСЛОВИЯМ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ЧЕШСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ В СЛУЧАЕ РАДИАЦИОННОЙ АВАРИИ......................................................................................................... 132 Копыток А. В., Лущинская С. И., Воронец О. А., Зуева А. В. ОСОБЕННОСТИ ПЕРВИЧНОЙ ИНВАЛИДНОСТИ ГРАЖДАН ПЕНСИОННОГО ВОЗРАСТА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ...................................................................................... 135 Крестинина Л. Ю. МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ РИСКА СМЕРТИ ОТ СОЛИДНЫХ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ В УРАЛЬСКОЙ КОГОРТЕ АВАРИЙНО-ОБЛУЧЕННОГО НАСЕЛЕНИЯ ............................................................................. 138 Крот А. Д., Тригуб А. Л., Япаскурт В. О., Власова И. Э. ЛОКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА U(VI) В РАДИОАКТИВНО-ЗАГРЯЗНЕННОМ ГРУНТЕ .......... 141 Крюкова О. В., Яковлева Ю. А., Пахомова В. Г., Пьянков В. Ф., Шадрин К. В. ИЗМЕНЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА У МЫШЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВЧ ИЗЛУЧЕНИЯ ........................................................................................................................... 145 Кудряшева Н. С. ВРЕМЯ КАК ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПАРАМЕТР НИЗКОДОЗОВОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ БАКТЕРИИ ......................................................... 147 Куликович Д. Б., Власова Н. Г. К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА ИНДИВИДУАЛИЗИРОВАННЫХ ДОЗ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ........................................ 150 Макаренко Т. В., Никитин А. Н., Пырх О. В., Хаданович А. В., Слюнькова В. В. ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА В ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВОДОЕМОВ ГОРОДА ГОМЕЛЯ ................................................................................................... 153 Мамчиц Л. П., Бортновский В. Н., Гандыш Е. В., Чайковская М. А., Фролова О. Г. ЭКОЛОГО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕПТОСПИРОЗА СРЕДИ НАСЕЛЕНИЯ ГОМЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ ..................................... 156 5 Матвеенков М. В. ЭФФЕКТЫ УСИЛЕНИЯ ПОВРЕЖДАЮЩЕГО КЛЕТКИ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТА ПРИ ОБРАБОТКЕ АЦЕТОНОВЫМИ ЭКСТРАКТАМИ ИЗ ЛИШАЙНИКОВ ОПУХОЛЕВОЙ ЛИНИИ MCF-7 .................................................................................................... 160 Микрюкова Л. Д. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ОФТАЛЬМОПАТОЛОГИИ У НАСЕЛЕНИЯ, ПОДВЕРГШЕГОСЯ ХРОНИЧЕСКОМУ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ................. 162 Митюкова Т. А., Дрозд В. М. ТИРЕОИДНЫЙ СТАТУС И ТИРЕОИДТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ, ПОДВЕРГАВШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ .............................. 165 Михайловская Л. Н., Ставишенко И. В., Михайловская З. Б. НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ДЕРЕВОРАЗРУШАЮЩИМИ ГРИБАМИ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА ..................................................... 169 Молчан В. О., Лобановская П. Ю., Соловей О. Э., Юрченко И. С., Гомель К. В., Хейдорова Е. Э., Баранов О. Ю., Никифоров М. Е. АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОПУЛЯЦИЙ МОДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РЫБ В ВОДОЕМАХ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ .......... 172 Москалева Е. Ю., Родина А. В., Ратушняк М. Г., Жирник А. С. МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ОТДАЛЕННЫХ ПОСТРАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ МОЗГА И ПОИСК СПОСОБОВ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ....................................................... 175 Назарова Д. В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ: ПО МАТЕРИАЛАМ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ................................................. 178 Ненашев Р. А., Головешкин В. В., Белаш В. Е., Баленок А. А., Карандевич А. А. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ДИНАМИКУ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ ВОДОЕМОВ ЗОНЫ ОТЧУЖДЕНИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС.................................................................................................................................................... 182 Никитин А. Н., Ласько Т. В., Тагай С. А., Леферд Г. А. КРУГОВОРОТ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОГЕОЦЕНОЗАХ ПОЙМЫ ...................... 185 Николаенко Е. В., Кляус В. В., Бабич Е. А. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА, ВЫПОЛНЯЕМОГО ОРГАНАМИ ГОСУДАРСТВЕННОГО САНИТАРНОГО НАДЗОРА ВОКРУГ БЕЛОРУССКОЙ АЭС ..................................................................................................... 190 Обеснюк В. Ф. КОНЦЕПЦИЯ "FRAILTY GROUP" КАК СПОСОБ ИСТОЛКОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ И НЕМОНОТОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОНКОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ОТ ДОЗЫ И ВОЗРАСТА .......................................................................... 193 Орлов А. С., Яковлев Е. Ю., Кудрявцева А. А., Зыков С. Б. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И РАДИАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЕРХОВОГО ТОРФЯНИКА ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ .............. 196 Осовец С. В., Азизова Т. В., Чешик И. А., Пузан Н. Д. ГЕО-МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗДОРОВЬЯ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ ................................................................................................................................... 199 Переволоцкая Т. В., Гераськин С. А. ОБЛУЧЕНИЕ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В БЕЛОРУССКОМ СЕКТОРЕ 30-КИЛОМЕТРОВОЙ ЗОНЫ ЧАЭС НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ ........................................ 202 Переволоцкая Т. В. ПРОГНОЗ СРЕДНЕМНОГОЛЕТНЕЙ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ И МОЩНОСТИ ДОЗЫ ВНЕШНЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА В 30-КМ ЗОНЕ ВОКРУГ АЭС ................................................................................................................................... 205 Переволоцкий А. Н. ПОСТУПЛЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И РЕТРОСПЕКТИВА .............................................................. 208 6 Переволоцкий А. Н. ПРОГНОЗ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ И МОЩНОСТИ ДОЗЫ ВНЕШНЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА ШТАТНОГО СУТОЧНОГО ВЫБРОСА АЭС.................................................................................................................................................... 211 Попичева Е. А., Макаренко Т. В., Никитин А. Н., Хаданович А. В., Пырх О. В. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ НИКЕЛЯ В ТКАНЯХ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ ВОДОЕМОВ Г. ГОМЕЛЯ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ ................................................ 214 Потапенко А. М., Козлов А. К., Машков И. А., Толкачева Н. В., Серенкова В. А. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ 137Cs В КОМПОНЕНТАХ ФИТОМАССЫ СОСНЫ НА ТЕРРИТОРИИ ДАЛЬНЕЙ ЗОНЫ ЧЕРНОБЫЛЬСКИХ ВЫПАДЕНИЙ .................................... 217 Пузан Н. Д., Беляковский В. Н., Чешик И. А., Михайлов И. В. СОСТОЯНИЕ ЦЕНТРОВ СВЯЗЫВАНИЯ СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА У БОЛЬНЫХ РАКОМ ТЕЛА И ШЕЙКИ МАТКИ ВО ВРЕМЯ КУРСА ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ 219 Пучков А. В., Яковлев Е. Ю. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И МИГРАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В ЛАНДШАФТАХ КАНИНСКОЙ ТУНДРЫ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА РЕКИ НЕСЬ) .............................................................................................................. 224 Пучков А. В., Яковлев Е. Ю., Дружинина А. С., Дружинин С. В. РАДИОАКТИВНОСТЬ НЕФТЕШЛАМА НА ТЕРРИТОРИИ БОЛЬШЕЗЕМЕЛЬСКОЙ ТУНДРЫ (НЕНЕЦКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ И РЕСПУБЛИКА КОМИ) ......................... 227 Рожко Т. В., Колесник О. В., Кудряшева Н. С. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТОРИЯ НА БАКТЕРИАЛЬНУЮ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ.............................. 230 Ромашкин Д. Ю., Ромашкина И. В., Пророков А. А. ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕСОВ ПРИ РАДИОАКТИВНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДЕКСА ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ ............................................................................................................................... 233 Ромодин Л. А., Игнатов М. А. О РАДИОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВАХ ХЛОРОФИЛЛИНА В СУСПЕНЗИИ ЛИМФОЦИТОВ ............................................................................................................................... 236 Сеглин В. Н., Шамаль Н. В., Куриленко Р. С., Король Р. А., Никитин А. Н. БИОДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДОСТУПНОСТИ 137Cs ДЛЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) ИЗ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ... 240 Седукова Г. В., Тимченко Е. А., Козлова Л. И., Дрозд К. С. ВИДОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ МНОГОЛЕТНИХ ЗЛАКОВЫХ ТРАВ ПО НАКОПЛЕНИЮ 137Cs ПРИ СЕНОКОСНОМ И ПАСТБИЩНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ ............................................................. 243 Седукова Г. В., Кристова Н. В., Исаченко С. А. ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАКОПЛЕНИЯ 90Sr И УРОЖАЙНОСТИ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ СОРГО САХАРНОГО, СОРГО-СУДАНКОВОГО ГИБРИДА И СУДАНСКОЙ ТРАВЫ ПРИ РАЗНОМ УВЛАЖНЕНИИ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА ............................ 246 Силкин С. С., Крестинина Л. Ю. СМЕРТНОСТЬ ОТ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ В КОГОРТЕ НАСЕЛЕНИЯ, ОБЛУЧЕННОГО НА ТЕРРИТОРИИ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА ЗА 57-ЛЕТНИЙ ПЕРИОД НАБЛЮДЕНИЯ.................................................................... 248 Симончик Ю. К., Танкевич Е. А., Никитин А. Н., Леферд Г. А., Веялкина Н. Н., Медведева Е. А. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФРАКЦИОНИРОВАННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА АНТИОКСИДАНТНУЮ ЗАЩИТУ И ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОМАССЫ ЦИАНОБАКТЕРИИ ARTHROSPIRA PLANTENSIS ...................................................................... 252 Соколик Г. А., Попеня М. В., Кольцов И. А., Кухлевский Е. А. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ 90Sr В ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ПОЙМЕННЫХ ПОЧВАХ В ПЕРИОД ВЕГЕТАЦИИ РАСТЕНИЙ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ ПОСТЧЕРНОБЫЛЬСКОГО ПЕРИОДА ........................................................................................ 255 7 Соколова А. Б., Джунушалиев А. Б. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ БИОФИЗИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ХЕЛАТОВ, ПРИ ОСТРОМ ИНГАЛЯЦИОННОМ ПОСТУПЛЕНИИ ПЛУТОНИЯ ...................................................................................................... 258 Старобор Н. Н., Ермакова А. В. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ МУЖСКИХ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У МЫШЕЙ ЛИНИИ AF ПОСЛЕ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ ............................ 261 Стреляева З. В., Дрозд К. С., Бардюкова А. В. РАДИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРОНЦИЯ-90 В ОБЪЕКТАХ ВЕТНАДЗОРА .................................................................................................................................. 263 Сысоева Е. С., Поливкина Е. Н., Янкаускас А. Б. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННОГО ФАКТОРА НА МОРФО-АНАТОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ PHASEOLUS VULGARIS ...................................................................................... 267 Танкевич Е. А., Концевая И. И., Никитин А. Н., Симончик Ю. К. АССОЦИАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ ТОРФЯНОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ РАДИАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ ..................................................................... 270 Тимохина Н. И., Веялкина Н. Н., Козлов А. Е., Матвейков А. Г., Усова Н. Э. ОСОБЕННОСТИ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ КРОВИ ОБЛУЧЕННОГО ОРГАНИЗМА ПРИ УПОТРЕБЛЕНИИ БИОАКТИВНОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ «ИММУНОФОРС» .......................................................................................................................... 274 Тимохина Н. И., Федосенко О. Л., Чешик И. А., Герменчук М. Г. РАДИАЦИЯ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОДПРОГРАММЫ 2021–2022) ........................................................................ 278 Трафимчик З. И., Дюбайло О. В., Глинская С. Н., Седукова Г. В., Исаченко С. А., Цыбулько Н. Н. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ И ОТНЕСЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ К ЗОНАМ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ КАТАСТРОФЫ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС ............................................................................ 281 Трафимчик З. И., Глинская С. Н., Замаро А. В. СТАНОВЛЕНИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ И РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА: ВКЛАД ОПЫТА ПРЕОДОЛЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ ............................................................. 284 Тюлькова Е. Г., Савченко Г. Е., Кабашникова Л. Ф. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА В ЛИСТЬЯХ САЖЕНЦЕВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ БЕНЗ(А)ПИРЕНА ...................... 288 Фролова Н. А., Полякова И. В., Васильева Н. А., Губина О. А. ВЛИЯНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ СОРБАТА КАЛИЯ И ГАММАИЗЛУЧЕНИЯ НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ СПОР ПЛЕСНЕВЫХ ГРИБОВ PENICILLIUM SPP ..................................................................................................................................................... 292 Хачатрян Э. Г., Полякова Т. Р., Япаскурт В. О., Власова И. Э. ПОИСК И АНАЛИЗ «ГОРЯЧИХ» ЧАСТИЦ В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ СЕВЕРНОГО СЛЕДА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АВАРИИ (МАСАНЫ, ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАПОВЕДНИК, БЕЛАРУСЬ) ..................................... 295 Челнокова И. А., Шклярова А. Н., Егоренков Н. И., Стародубцева М. Н. ОЦЕНКА РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИМФОЦИТОВ КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ IN VITRO ........................................................................................................................................... 299 Шамаль Н. В., Король Р. А., Сеглин В. Н., Бардюкова А. В., Куриленко Р. С. РЕСУСПЕНЗИЯ 137Cs ПРИ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ ПОЖАРАХ НА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ, ИМИТИРОВАННЫХ В УСЛОВИЯХ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ОГНЕВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ............................................................ 301 8 Шапошникова Л. М., Рачкова Н. Г. РАСТЕНИЯ ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ КАК ФИТОСТАБИЛИЗАТОРЫ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ТОКСИЧНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ............................................................................................................................... 304 Шишкина Е. А., Толстых Е. И., Дегтева М. О. ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ ДОЗ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ЖИТЕЛЕЙ ПРИБРЕЖНЫХ СЕЛ РЕКИ ТЕЧА: УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЛГОРИТМА РАСЧЕТОВ ....................................................................................................................................... 307 Шпак А. В., Семенова А. А., Юрченко И. С., Гомель К. В., Хейдорова Е. Э., Никифоров М. Е. АНАЛИЗ ГАПЛОТИПИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В ПОПУЛЯЦИЯХ МОДЕЛЬНЫХ ВИДОВ МЛЕКОПИТАЮЩИХ В ПОЛЕССКОМ РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОМ ЗАПОВЕДНИКЕ .............................................................................................................................. 310 Шуватова В. Г., Москалева Е. Ю. МЕХАНИЗМЫ СНИЖЕНИЯ РАДИОУСТОЙЧИВОСТИ ОПУХОЛЕВЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК АДЕНОКАРЦИНОМЫ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ЧЕЛОВЕКА ЛИНИИ MCF-7 С ПОМОЩЬЮ МЕТФОРМИНА ....................................................................................................... 313 Шуранкова О. А., Никитин А. Н., Мищенко Е. В., Сухарева Д. В., Калиниченко С. А. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ 137Cs В ДРЕВЕСИНЕ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В НАСАЖДЕНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЛЕСА В ЗОНЕ ОТЧУЖДЕНИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС ................................................................................................................ 316 Щемелев В. М., Чуешова Н. В., Щурова Е. А. ХРОНИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ WI-FI НА АНТИОКСИДАНТНУЮ СИСТЕМУ ПЕЧЕНИ ПРИ СТАРЕНИИ .......................... 319 Щурова Е. А., Чуешова Н. В., Чуешова Е. С. ХРОНИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ УСТРОЙСТВА WI-FI (2,45 ГГц) НА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА .............................................................................................................................................. 322 Юшкова Е. А., Земская Н. В., Шапошников М. В., Москалев А. А. ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА FTY720 НА АКТИВНОСТЬ РЕТРОТРАНСПОЗОНОВ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ОБЛУЧЕННЫХ ОСОБЕЙ DROSOPHILA MELANOGASTER ............................................................................................................................. 327 Яковлев Е. Ю., Кудрявцева А. А., Орлов А. С. ПРОБЛЕМЫ 210Pb-ДАТИРОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ ........................................................................................................................... 330 9 TRITIUM: INFLUENCE, DOSES AND RESPONSES OF AQUATIC LIVING ORGANISMS L. G. Bondareva F. F. Erisman Federal Scientific Center of Hygiene, Moscow, Russian Federation, [email protected] Introduction. Tritium, 3H, is classified as a long-lived radionuclide and it can pollute the biosphere on local, regional, and global scales [1]. Tritium is one of the most biologically significant radionuclides. As a constituent of water molecules, tritium is an ideal label for studying the exchange processes between the stratosphere and the troposphere when studying air-mass transport and water cycles in nature. Tritium is present in many organic compounds including biologically important ones. The term 'tritium problem' has increasingly been used in the current literature on radiation exposure risk assessments. Radioactive beta decay of tritium leads to the disruption of molecular structures and intermolecular bonds under the action of its own beta radiation [2]. Due to the presence of tritium in surface and underground water, there is a risk of 3H migration in air and water flows. This may contribute to the entry of 3H into several trophic levels of the food chain. The aim of our work is to assess the level of the tritium impact on living organisms, including the trophic chain of water-aquatic plants-fish, and to model the processes of human exposure to tritium-containing fish and water. Materials and methods. For the experiment on the tritium accumulation by Elodea, the plant shoots (~5 cm) were placed in an aquarium and completely submerged in tritium-containing water (250 g of the plants were placed into 2500 ml HTO). A photoperiod of ~12 h was set. The duration of the experiment was 11 days followed by a measurement of shoot length. Water from the Yenisei River with the background tritium levels of 4 ± 1 kBq·L–1 was used as a control. To estimate the total tritium in the samples it was necessary to eliminate all the liquid from the samples. An aliquot of about 50 g dry weight was taken from the previously prepared sample. This aliquot was placed into a round-bottomed flask, where it was mixed with toluene chosen for stripping the azeotropic mixture. The mixture obtained was kept in a corked flask for 12 h. Then, the flask was placed into a flask heater. A special device was put onto the flask neck to strip the azeotropic mixture and separate aqueous and organic phases. To separate ОBТ an aliquot of 100–150 g dry weight was used. The aliquot of the prepared Elodea samples was placed into a round-bottomed flask to be mixed with toluene [3; 4]. The tritium content in each of the biological samples (plants or fish) under study was measured using a liquid scintillation spectrometer Quantuluse-1220, USA (The Joint Center of the Krasnoyarsk Science Center, SB RAS), using a scintillation cocktail UltimaGold AB where the sample under study was dissolved. The background determined for the prepared tritium free water samples ranged between 0.926 CPM and 1.002 CPM and the counting efficiency, using the internal standard method (ISO 9698:2010), was between 25.3 % and 26.1 % for the maximum figure of merit. Results and discussion. Aquatic organisms incorporate tritium as a fraction of TFWT (Tissue Free Water Tritium) contained in organic compounds as a result of isotopic exchange or enzymecatalytic reactions [5]. In exchange reactions, tritium binds to oxygen, sulphur, phosphorus and nitrogen atoms to form hydroxides, thiols, phosphides and amines, respectively. Usually, this produces exchangeable, organically bound tritium (OBT), which is in equilibrium with TFWT in the studied plants or animals and behaves similarly to HTO. Earlier, we had investigations about the condition of the ecosystem of the middle reaches of the River Yenisei taking into account the tritium content in the zoobenthos-to-macrophytes-to-fish system and, based on the data obtained, to reveal the influence of the industrial activity of the Mining and Chemical Combine, Rosatom, connected with tritium outflow into the River Yenisei and, further to the Kara sea. It follows from the obtained data that the tritium content in the aquatic plants for the background area of the River Yenisei (village Yesaulovo) varies from 2 to 3 Bq/kg of the wet weight, which is essentially due to the source of nutrients for the living organisms, namely, water flow and bottom sediments. The difference of the tritium content in different parts of the plants is explained by the fact that leaves have larger area as compared with other parts of plants, and, consequently, the area of the contact with the water flow is much larger. This, in its turn, leads to the intensive exchange of 10 the liquids present in the biomass with the water of the river flow. Thus, having measured the tritium content in different parts of the plants, a conclusion was made about the source of tritium inflow, namely the river water flow [4]. Thus, it is confirmed that given the long-lasting tritium interaction with biological objects, there occur the processes connected with the intensive accumulation and considerable retention of tritium in the biological structures of an organism. Investigations were also carried out with the main species of commercial fish caught in the areas with different impact levels of the Mining and Chemical Combine discharges: upstream (40 km), in the nearest impact area (0–15 km) and at a considerable distance from the Mining and Chemical Combine discharges (1760 km). The studied species of commercial fish are the following: Thymallus arcticus, Coregonus lavaretus and Acipenser ruthenus. Besides, a single analysis was carried out of the tritium content in the bone-free muscles of Coregonus tugun, caught in the area of the village Yartsevo. Here, the tritium content amounted to ~18 Bq·kg–1 of the wet weight. According to the results obtained a conclusion was made that the tritium content in the bone-free fish muscle did not depend on the species, food type as well as on the fishing area. This was due to the studied fish species having the same diet – larvae, pupae and adult insects, centipedes, crustaceans etc. Consequently, the main source of tritium intake is water and food. Moreover, rather similar data on the tritium content may indicate that the village caught in the MCC impact area have a permanent habitat in warmer tributaries as compared to the water of the Yenisei River, the temperature of its water not exceeding +10 °С [4]. The processes of the TFWT transformation into OBT in the plant biomass were studied upon changing the ambient temperature and light regime. These results confirm the fact that during chronic interaction of tritium with aquatic plants, there occur processes associated with the intensive accumulation and retention of tritium in the biological structures of living organisms. When conducting model experiments to study the influence of environmental parameters on tritium transformation, a dependence of OBT content on ambient temperature was obtained. It was found that the proportion of tritium in the form of OBT in the Elodea shoots strongly depended on the ambient temperature, optimal temperature (~25 °С), and illumination. A large proportion of TFWT transformation into OBT was obtained in the light/shadow mode – 6/18 h. Based on the experimental results, it was concluded that the OBT proportion depended on the mode of illumination. The TFWT transformation into OBT occurred mainly as a result of physiological processes associated both with photosynthesis and plant growth. During the day, plants use energy from the sunlight to convert carbon dioxide into sugars. The latter (including starch) are subsequently consumed by the plant itself, supplying energy for cell division, assembly of biological macromolecules, and maintenance of physiological processes, etc. This embeds the incoming tritium atom into the plant structures. Among living organisms in polluted reservoirs, fish are the most suitable objects of study due to their biological peculiarities that make it possible to assess the medium-term transformation processes of water reservoirs. Fish are sensitive to a wide variety of direct impacts and integrate the adverse effects of the entire range of different impacts including impacts on other components of the aquatic ecosystem (habitat, macroinvertebrates, primary products, etc.). The dose loads on the fish bodies are formed due to external radiation (from water and bottom sediments) and due to internal radiation (from incorporated radionuclides). The embryonic period of development does not end when the embryo exits the shell; it includes a period of time after hatching, while the sac fry, with a number of embryonic peculiarities related to the structure of respiratory, circulatory and digestive organs, goes through the final stages of embryonic development. Following the conclusion of experimentation, we obtained the following results: the muscle tissue accumulated a large proportion of the tritium absorbed by the whole fish (up to 56 %), while the proportion of the accumulated tritium did not depend on the feed consumed by the fish. In both cases, about 35 % of the total tritium accumulated by the fish was bound to the liver [6]. In the course of the studies, it was revealed that tritium accumulated in the liver, mainly binding to adipose tissues which included lipids (~39 %). A slightly lower amount of tritium was bound to proteins (~19 %). The smallest amount of tritium was found in the form of free water (~3 % of the total tritium content in the liver). Thus, the accumulation of tritium in the liver occurs due to the formation of non-exchangeable 11 organically bound forms (more than 50 % of the total tritium accumulated by the liver). An increase in the proportion of non-exchangeable organically bound tritium, both in the liver and in the whole body, increases the radiotoxicity of tritium as compared to tritium water (TFWT). Quantitatively, the content of the muscle tissue of each specimen varies within 40–50 % of the total weight of the fish. Therefore, when fish is consumed by humans, the main dose-forming part is the muscle tissue. The results obtained did not reveal any differences in the radionuclide accumulation in the systems with duckweed and hornweed. Hence, it was concluded that both of these plants were equally digested in the digestive organs of carp intentionally fed with pellets containing plants with tritium. To calculate the radiation doses, we considered the following: eggs with the introduction of the maximum tritium content (50,000 Bq·L–1) and fish with the longest exposure interval (550 days). Both external and internal radiation was calculated, according to the IAEA recommendations [7; 8] (Table). Specifically, we used the values of the total tritium content in the eggs and fish according to the recommendations provided in literature. Radiation doses for the eggs and fish Eggs Types of irradiation –1 Fish –1 –1 µGy·hour µGy·550–1 µGy·hour µGy·25 days Internal 5.36·10–7 3.2∙10–4 1.89∙10–6 2.50∙10–2 External 4.82∙10–6 2.9∙10–3 2.36∙10–10 3.12∙10–7 Conclusion. Tritium is a by-product of many radiochemical reactions in the nuclear industry and its effects on water organisms, particularly low-dose effects, are worthy of special attention. In the past few decades, the low-dose effects of tritium on aquatic biota have been studied in detail using plants and fish as well as during the transformation of fresh tritium water to organically bound tritium. Briefly, in spite of the low energy of tritium decay, its influence on living organisms in water environment may be considerable. The activation of aquatic plants’ functions in natural reservoirs, due to the low content of tritium, may result in unpredictable changes in food chains and an imbalance of natural equilibria. The accumulation of tritium in the liver occurs mainly due to the formation of organically bound tritium, and, for the most part, these compounds are non-exchangeable. This leads to the fact that the half-life of tritium in the liver is the longest and reaches 550 days. This work was prepared with the partial financial support of the Program of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Russian Federation) 2020–2025. References 1. Belovodsky, L. F. Tritium / L. F. Belovodsky, V. K. Gayevoy, V. I. Grishmanovsky. – Moscow : Energoatomizdat, 1985. – 212 p. [in Russian]. 2. Demin, S. N. Tritium Problem – Hygienic Aspects. In: Tritium is Dangerous / S. N. Demin. – Chelyabinsk : AtomIzdat, 2001. – P. 13–21 [in Russian]. 3. Bondareva, L. G. Processes of assimilation of tritium by aquatic plants Elodea Canadensis and Lemna minor / L. G. Bondareva, M. A. Subbotin // Radiation Biology. Radioecology. – 2016. – Vol. 56 (4). – P. 440–446 [in Russian]. 4. Bondareva, L. Investigation of the tritium content in surface water, bottom sediments (zoobenthos), macrophytes, and fish in the mid-stream region of the Yenisei River (Siberia, Russia) // L. Bondareva, M. K. Schultz // Environmental Science and Pollution Research. – 2015. – Vol. 22. – P. 18127–18136. 5. Devine, T. L. Incorporation of tritium from water into tissue components of the booklouse, Liposcelis bostrychophilus / T. L. Devine // J. Insect. Physiol. – 1977. – Vol. 23 (10). – P. 1315–1321. 6. Bondareva, L. G. Study of the Accumulation of Tritium in Some Aquatic Organisms: Eggs and Fish (Carassius gibelio), Aquatic Plants (Ceratophyllum and Lemna) / L. G. Bondareva // Radiation Biology. Radioecology. – 2020. – Vol. 60 (1). – P. 71–81 [in Russian]. 7. International Atomic Energy Agency (IAEA). Effects of Ionizing Radiation on Plants and Animals at Levels Implied by Current Radiation Protection Standards / Technical Reports Series No. 332 [Electronic resource]. – Mode of access: https://www.iaea.org/publications/1436/effects-of-ionizing-radiation-on-plants-and-animals-at-levels-implied-by-currentradiation-protection-standards. – Date of access: 25.11.2021. 8. ICRP, 2017. Dose Coefficients for Non-human Biota Environmentally Exposed to Radiation. ICRP Publication 136 [Electronic resource]. – Mode of access: https://www.icrp.org/publication.asp?id=ICRP%20Publication%20136. – Date of access: 21.03.2023. 12 ТРИТИЙ: ВЛИЯНИЕ, ДОЗЫ И РЕАКЦИЯ ВОДНЫХ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ Л. Г. Бондарева Федеральный научный центр гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана Роспотребнадзора, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] Аннотация. Тритий является побочным продуктом многих радиохимических реакций в атомной промышленности, и его воздействие на водные организмы, особенно воздействие малых доз, заслуживает особого внимания. Воздействие малых доз трития на водную биоту интенсивно изучалось с использованием водных растений, произрастающих в пойме реки Енисей. Растения отбирались в течение длительного периода практически на всем протяжении участков среднего и нижнего течения реки Енисей. Кроме того, проведены исследования по накоплению трития наиболее распространенных видов рыб, имеющих коммерческое значение для населения, проживающего в регионе. Получено, что большее содержание трития выявлено для водных растений, произрастающих в местах сброса предприятия атомной промышленности ГК Росатом. Содержание трития в мышечной массе рыб не изменялось от вида, места вылова и типа питания. Включение трития из свободной формы в органически связанные соединения в водной растительности происходит преимущественно в темноте и при температуре 25 °С. При поступлении трития в организм пресноводных рыб до 56 % трития накапливается в мышечной ткани и до 36 % в печени, при этом около 50 % трития в печени находится в связанном виде в необменных формах. Используя рекомендации и нормативные документы по расчету дозовой нагрузки при употреблении рыбы и воды, загрязненных фоновыми уровнями трития, установлено, что поступление в организм человека воды и пищевых продуктов, не вносит существенного вклада в общую дозовую нагрузку на организм человека и, в дальнейшем, может не учитываться в расчетах сочетанного воздействия. Ключевые слова: тритий, река Енисей, водные растения, рыба, дозовые нагрузки NUTRITIONAL APPROACHES TO PROTECTING AND OPTIMIZING THE GUT MICROBIOME IN INDIVIDUALS EXPOSED TO IONIZING RADIATION I. V. Kobelkova1,2, M. M. Korosteleva1,3 1Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow, Russian Federation, [email protected] 2Academy of Postgraduate Education, Moscow, Russian Federation 3Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russian Federation Introduction. The toxicity of ionizing radiation is associated with the induction of acute and chronic radiation syndromes, which can be further characterized as hematopoietic, gastrointestinal and cerebrovascular syndromes [1]. Rapidly dividing human cells are most sensitive to the effects of ionizing radiation, in particular, the epithelium of the gastrointestinal tract is updated every 2–4 days. Severe postradiation enteropathy is associated with low bacterial diversity in the intestinal mucosa. Studies on laboratory animals after irradiation showed an increase in the number of the Lactobacillaceae family and a decrease in the number of Lachnospiraceae, Ruminococcaceae and Clostridiaceae, which lasted up to 10 months. A decrease in the number of Bifidobacterium, Clostridium cluster XIVa, Faecalibacterium prausnitzii and an increase in Enterobacteriaceae and Bacteroides after radiation therapy contributed to the development of enteritis, increased diarrhea and bacteremia. There was a significant decrease in the proportion of Firmicutes and Fusobacterium phyla in fecal samples from patients with uterine cancer after completion of radiotherapy. An increase in the frequency of oral mycoses caused by the genus Candida in patients receiving radiation therapy has been established. Nishii et al. diagnosed candidiasis in 31 % of 326 patients on the background of radiation therapy and treatment with radioactive iodine preparations of neoplasms in the head and neck. In patients with severe mucositis after radiation therapy, an increase in the number of Actinobacillus was noted. Ionizing radiation in vitro increases the affinity of Streptococcus mutans to the material for dental restoration and promotes the formation of biofilms in the oral cavity [2 3]. It has been proven that the introduction of a combination of probiotics into the diet can reduce the incidence of inflammatory reactions in enterocytes. Taking Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum had a preventive effect on the development of radiation-induced diarrhea after radiation therapy of the pelvic organs. In another study, the administration of Lactobacillus GG 3 days before total body irradiation at a dose of 12 Gy reduced the severity and volume of lesions of the intestinal epithelium in mice, increased the number of regenerative crypt cells, and reduced apoptosis of epithelial cells. Elevated levels of Firmicutes bacteria in the gastrointestinal tract of animals have been associated with higher survival rates in irradiated mice. In mice, the presence of Lachnospiraceae and Enterococcaceae was 13 associated with the restoration of hematopoietic processes and the mucous membrane of the gastrointestinal tract. These two taxa are more common in the microbiome of leukemia patients undergoing radiation therapy with mild functional gastrointestinal disorders. An increase in the abundance of the families Lactobacillaceae and Staphylococcaceae and a decrease in Lachnospiraceae, Ruminococcaceae and Clostridiaceae were found after irradiation at doses of 5 and 12 Gy. Patients with higher levels of Lachnospiraceae and Enterococcaceae have had shorter bouts of diarrhea as well as elevated levels of propionate and tryptophan metabolites [4]. Metabolites produced by specific bacterial strains can positively influence the adaptive capacity of a host exposed to radiation. Thus, IL-22, as a cytokine with anti-inflammatory properties, affects the functional activity of Paneth cells and Lgr5+ stem cells [5]. In another study, C57BL/6 mice were exposed to total body irradiation at a dose of 9.25 Gy and then injected with Lactobacillus reuteri producing strains of IL-22. There was a 30 % improvement in survival compared to animals treated with IL-22 alone. The advantage in survival was noted with the introduction of microorganisms even 72 hours after irradiation, with the maximum effect observed after 24 hours (85 %) and 48 hours (70 %). Metabolic analysis revealed statistically significant changes in such products of microbial synthesis as pipecolic acid, glutaconic acid, urobilinogen, and homogentisic acid. Short-chain fatty acids and tryptophan metabolites can decrease the production of pro-inflammatory cytokines (tumor necrosis factor-α, interleukin-6 and interferon-γ) and increase anti-inflammatory levels. Inhibition of systemic inflammation, both by reducing the levels of pro-inflammatory cytokines and by inducing the synthesis of the anti-inflammatory cytokine interleukin-10, can provide protection against ionizing radiation [6]. The intake of prebiotics alters the microbial community in the gastrointestinal tract of irradiated mice and reduces intestinal permeability, which leads to a decrease in the expression of markers of inflammatory and oxidative stress. For example, apple pectin can improve the condition of mice with radiation-induced intestinal fibrosis by increasing levels of short-chain fatty acids and optimizing the composition of the intestinal microbiome. Additional introduction of antioxidants in the form of flavonoids into the diet changes the qualitative and quantitative composition of the intestinal microbiome and reduces the risks associated with radiation exposure. Polyunsaturated fatty acids ω-3 reduce the severity and duration of dysbacteriosis after chemotherapy and radiation therapy of the intestine, increasing the proportion of Lactobacillus and Bifidobacterium. The optimal supply of vitamin D positively correlates with a favorable outcome in the treatment of inflammatory bowel diseases, colorectal cancer, and radiation dermatitis. Approximately 60 % of radiotherapy patients receive vitamin D, as it increases the resistance of healthy tissues to radiation exposure, improves the barrier function of the gastrointestinal tract by optimizing the composition of the microbiome. A study of the microflora of mice with vitamin D deficiency revealed a decrease in the content of Lactobacillus and an increase in the growth of enteropathogenic microorganisms Clostridium and Bacteroides genera [7]. The researchers found that changes in the concentration of microbial metabolic products in rodents after irradiation were modulated in a dose- and time-dependent manner, which reflected the corresponding fluctuations in the qualitative and quantitative composition of the microbiome [8]. These results point to the fact that the gut microbiota and its metabolites play a key role in regulating disease susceptibility. Particular attention should be paid to the monitoring and evaluation of radiation exposure to individuals with a high level of physical activity, characterized by higher needs for nutrients and energy, features of anthropometric and functional parameters, body composition with a high proportion of active cell mass. At the same time, since at the heart of the concept of radiation damage one of the decisive roles belongs to chain oxidative reactions of the free radical type, and the occurrence of chain reactions is facilitated by the destruction or inhibition of natural antioxidant (antioxidant) systems caused by irradiation, the possibility of nutritional prevention of pathological processes that have similar emergence mechanisms. Currently, a fairly large number of industrial enterprises and scientific institutions in terms of introducing a healthy lifestyle for those working in harmful and dangerous 14 working conditions create sports teams and develop a system for increasing the level of physical activity in sports halls. Athletes are subject to high psycho-emotional and physical stress, under certain conditions causing a state of overtraining and distress. Numerous studies show a violation of the immune status of athletes associated with a change in microbiome indicators, the ratio of pro- and anti-inflammatory factors of immunity. Thus, the prevention of immune disorders by modulating the microbiome with probiotic microorganisms and prebiotics, as well as polyfinols in the composition of dietary supplements and SPP, is even more relevant for this group of workers. Conclusion. The development of specialized food products with the inclusion of components capable of optimizing the intestinal microbiome and the adaptive potential of persons exposed to ionizing radiation, including the introduction of these products into diets of therapeutic and preventive nutrition, is extremely relevant. Athletes of professional and amateur sports, including those working under the influence of ionizing radiation, especially need to take SPP and dietary supplements, which are sources of pro- and prebiotics and their metabolites, as well as polyphenols that modulate the composition of the microbiome. References 1. Acute Radiation Syndrome and the Microbiome: Impact and Review / B. A. Hollingsworth [et al.] // Front. Pharmacol. – 2021. – Vol. 12. – 643283. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.643283 2. Oral mucositis: an update on innate immunity and new interventional targets / C. Chen [et al.] // J. Dent. Res. – 2020. – Vol. 99 (10). – P. 1122–1130. https://doi.org/10.1177/0022034520925421 3. Factors associated with severe oral mucositis and candidiasis in patients undergoing radiotherapy for oral and oropharyngeal carcinomas: a retrospective multicenter study of 326 patients / M. Nishii [et al.] // Support Care Cancer. – 2020. – Vol. 28 (3). – P. 1069–1075. https://doi.org/10.1007/s00520-019-04885-z 4. Multi-omics analyses of radiation survivors identify radioprotective microbes and metabolites / H. Guo [et al.] // Science. – 2020. – Vol. 370 (6516). – eaay9097. https://doi.org/370(6516):eaay9097 5. Interleukin 22 expands transit-amplifying cells while depleting Lgr5+ stem cells via inhibition of wnt and notch signaling / J.-M. Zha [et al.] // Cell. Mol. Gastroenterol. Hepatol. – 2019. – Vol. 7 (2). – P. 255–274. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2018.09.006 6. Huang, R. Vitamin D, gut microbiota, and radiation-related resistance: a love-hate triangle / R. Huang, J. Xiang, P. Zhou // J. Exp. Clin. Cancer Res. – 2019. – Vol. 38 (1). – Art. no. 493. https://doi.org/10.1186/s13046-019-1499-y 7. Nutrient recommendations for cancer patients treated with pelvic radiotherapy, with or without comorbidities / D. CastroEguiluz [et al.] // Rev. Invest. Clin. – 2018. – Vol. 70 (3). – P. 130–135. https://doi.org/10.24875/RIC.18002526 8. A feasibility study of gut microbiome and metabolites as biodosimeters for early triage of radiation induced intestinal injury in radiological events / S. Cai [et al.] // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. – 2020. – Vol. 108 (3). – e517. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2020.07.1623 9. Assessment of the Correlation Between Energy Expenditure and Muscular Mass with Production of Immunoregulatory Cytokines in Ice Hockey Players / M. Korosteleva [et al.] // J. Allergy Clin. Immunol. – 2022. – Vol. 149 (2). – Suppl. AB129. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.12.439 НУТРИЦИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ЗАЩИТЕ И ОПТИМИЗАЦИИ КИШЕЧНОГО МИКРОБИОМА У ЛИЦ, ПОДВЕРГШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И. В. Кобелькова1,2, М. М. Коростелева1,3 Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологий и безопасности пищевых продуктов, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] Академия последипломного образования ФГБУ ФНКЦ ФМБА России, г. Москва, Российская Федерация 3 Российский университет дружбы народов, г. Москва, Российская Федерация 1 2 Аннотация. Радиационно-индуцированные полиорганные повреждения, возникающие при техногенном воздействии ионизирующего излучения, представляет собой значительную проблему. Так, радиационноиндуцированная гибель клеток эпителия приводит к потере целостности и функций кишечного барьера, воспалительной реакции и повреждению эндотелия кровеносных сосудов. Последствия могут быть минимизированы профилактическими мероприятиями по снижению последствий влияния радиационного излучения. Нутрициологические подходы к снижению рисков, связанных с радиационным воздействием, включают оптимизацию качественного и количественного состава микробиома, защищающего эпителий кишечной стенки, с помощью введения в рацион пребиотиков, пробиотиков и их метаболитов, которые моделируют микробное сообщество в желудочно-кишечном тракте, уменьшают проницаемость кишечника, приводят к снижению экспрессии маркеров воспалительного и окислительного стресса. Доказано благотворное влияние на микробиом и кишечный барьер растительных антиоксидантов, а именно полифенолов, способных укреплять межклеточные соединения энтероцитов. Особого внимания заслуживает методология мониторинга и оценки радиационного воздействия на лиц с высоким уровнем физической активности, характеризующихся более высокими потребностями в пищевых веществах и энергии, особенностями антропометрических и функциональных показателей (более высокой по сравнению со среднестатистическим представителем жизненной емкостью легких, высоким минутным объемом дыхания), состава тела с высокой долей активной клеточной массы. Высокие физические нагрузки на 15 мышечный аппарат приводят к снижению кровоснабжения органов желудочно-кишечного тракта, обусловливающему в том числе повышение проницаемости кишечного барьера. Все это обусловливает высокую актуальность разработки специализированной пищевой продукции, с включением компонентов, способных оптимизировать кишечный микробиом и адаптационный потенциал лиц, подвергающихся ионизирующему излучению, в том числе предназначенной для введения данной продукции в рационы лечебно-профилактического питания. Ключевые слова: ионизирующее излучение, микробиом, нутрициологические подходы, спортсмены, специализированные пищевые продукты, полифенолы RATIONING OF RADIONUCLIDES IN SPECIALIZED FOOD PRODUCTS, INCLUDING NUTRITION FOR ATHLETES I. V. Kobelkova1,2, M. M. Korosteleva1,3, M. S. Kobelkova4 1Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow, Russian Federation, [email protected] 2Academy of Postgraduate Education, Moscow, Russian Federation 3Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russian Federation 4Polyclinic No. 2 of the Administration of the President of the Russian Federation, Moscow, Russian Federation Introduction. One of the main tasks facing the bodies of state sanitary and epidemiological surveillance after the occurrence of emergencies not only in the territory of the former USSR, including at the Chernobyl nuclear power plant, the Mayak enterprise and others, but also in neighboring countries (Japan, nuclear power plant in Fukushima), is to ensure the radiation safety of the population, incl. from the consumption of contaminated food. Since radiation safety from internal exposure during food consumption is achieved by observing the permissible levels of activity of radionuclides in food raw materials and food products, that is, by preventing the spread of food products contaminated above the established standards, as well as by applying various agricultural protective measures [1], it seems extremely important rationing of cesium-137 and strontium-90 radionuclides in specialized food products and biologically active food supplements for persons working in special conditions, including athletes experiencing extremely high physical and psychoemotional stress, as well as pregnant and lactating women, for dietary health food. The purpose of the study is to compare the indicators of radiation safety of food products normalized in the EAEU and the Russian Federation. Materials and methods. For comparison, the norms set forth in the technical regulation "On Food Safety" (TR CU 021/2011, last amended on November 25, 2022) [2], the Uniform sanitaryepidemiological and hygienic requirements for products (goods) subject to sanitary and epidemiological supervision (control) (approved by the decision of the Commission of the Customs Union of May 28, 2010 N 299, last modified on February 22, 2022) [3], SanPiN 2.3.2.1078-01 "Hygienic requirements for the safety and nutritional value of food products" (last modified on July 6, 2011) [4], the relevance of the information in the documents was checked in the GARANT legal system as of March 10, 2023. Results and discussion. Comparison of the normalized indicators of radiation safety of food products in the documents in force on the territory of the states that are members of the EAEU showed a slight expansion in the number of food groups in [2] compared to [3] due to milk processing products, isolation of cheeses and cheese products, dry nutrient media based on milk, spreads, vegetable oils, including those that have undergone deep technological processing (Tab. 1). T a b l e 1 – Permissible levels of cesium-137 and strontium-90 radionuclides in food products (some food groups) Appendix 4 to [2] N Appendix 3 to [3] Specific activity Strontium-90 Cesium-137 Strontium-90 of cesium-137, specific activity, specific activity, specific activity, Bq/kg(L) Bq/kg(L) Bq/kg(L) Bq/kg(L) Food groups 1. Meat, meat products and by-products 3. Fish and fish products 4. Dried and dried fish 200 130 260 – 100 – 5. Milk and milk products (except condensed, concentrated) 100 25 Milk protein concentrates, lactulose, milk sugar, casein, caseinates, milk protein hydrolysates 300 80 6. 16 200 130 260 100 milk and dairy – 100 – 25 End of Table 1 7. Dry milk products, sublimated 500 200 8. Cheeses and cheese products 50 100 Milk processing products concentrated, condensed; 9. canned milk, milk compound, milk-containing 10. Butter, butter paste from cow's milk, milk fat Creamy-vegetable spread, creamy-vegetable baked mixture 12. Nutrient media dry milk-based 16. Wild berries and canned products from them 19. Specialized ready-to-eat baby food (1) 20. Vegetable oils 21. Oils (fats) interesterified Vegetable-and-cream spreads, rendered vegetable-and22. cream mixtures 300 100 200 (100 for milk fat) 60 (80 for milk fat) 100 80 160 160 (800 (2)) 40 40 60 80 – 25 80 80 100 80 11. 500 powdered milk 200 300 condensed and concentrated milk, canned milk 100 160 (800(2)) 40 – 25 N o t e – (1) – For freeze-dried products, the specific activity is determined in the reconstituted product; (2) – admissible level in dry product. At the same time, the existing note to the current TR CU 021/2011 on the regulation of radiation safety indicators of packaged drinking water, TR EAEU 044/2017 "On the safety of packaged drinking water, including natural mineral water", is the only addition to the data presented in Tab. 1. It is noteworthy that the above interstate documents do not mention the permissible levels of cesium-137 and strontium-90 radionuclides in vegetables, fruits and wild herbs, which are one of the most common components of specialized foods and dietary supplements for adults. It seems extremely important to ensure radiation safety for the most vulnerable groups of the adult population (persons working in special conditions, athletes, pregnant and lactating women) who need special nutritional support against the background of increased technogenic, anthropogenic and physiological stresses and for dietary therapeutic nutrition, due to introduction of critically important components into diets, the source of which are SPP and dietary supplements. At the same time, in the SPP for nutrition of athletes as prebiotics that optimize the composition of the intestinal microbiome, manufacturers actively use dietary fiber, of which bran is of particular relevance today – the requirements for grain, but without mentioning products of deep processing, are reflected in TR CU 015/2011 "On the safety of grain. Equally important are the components of SPP, positioned as sources of polyunsaturated fatty acids, trace elements, primarily iodine, and other biologically active substances. These groups of products (components of the SPP) are normalized in terms of radiation safety indicators in the sanitary rules and norms 2.3.2.1078-01, which are mandatory for use on the territory of the Russian Federation (Tab. 2). T a b l e 2 – Indicators of radiation safety for dietary supplements [4] Index, food group Indicators 1.10.4. BAA based mainly on dietary fibers (cellulose, gums, pectin, gum, microcrystalline cellulose, bran, fructo-oligo-sugar, chitosan and other polysaccharides) 1.10.5. BAA based on pure substances (vitamins, minerals, organic acids, etc.) or their concentrates (plant extracts, etc.) using various fillers, incl. dry concentrates for beverages for formulations containing herbal ingredients 1.10.6. BAA based on natural minerals (zeolites, etc.), incl. mummy 1.10.9. BAA based on fish, marine invertebrates, crustaceans, mollusks and other seafood, plant marine organisms (algae, etc.) – dry 1.10.11. BAA based on unicellular algae (spirulina, chlorella, etc.), yeast and their lysates Radionuclides: cesium-137 strontium-90 17 Permissible levels, mg/kg, not more than Note 200 100 Bq/kg Bq/kg No less relevant is the rationing of radionuclides in plants (not only wild plants) used as tonic or soothing components of teas and extracts of these plants, introduced into SPP and dietary supplements for athletes, positioned as "ergogenic" agents. Conclusion. We consider it necessary to harmonize international and domestic legislation and introduce requirements for the levels of radionuclides in specialized food products for the adult population, including for the nutrition of athletes, as the most frequent consumers of SPP and dietary supplements, the components of which are dietary fiber, biologically active substances, including vegetable origin (wild vegetables), in the technical regulations of the EAEU to ensure the safety and health of persons with a high demand for these products in the territory of the countries of the Eurasian Economic Union. References 1. Shandala, N. K. Problems of emergency regulation of the content of radionuclides in food products: transition from temporarily permissible levels to normal practice / N. K. Shandala, A. V. Titov, E. G. Metlyaev // Medical Radiology and Radiation Safety. – 2016. – Vol. 61 (3). – P. 98–102. 2. Technical Regulation "On Food Safety" : TR CU 021/2011 : adopt. 09.12.2011 : enact. 25.06.2013 / Eurasian Customs Union. – Moscow, 2011. – 242 p. [in Russian]. 3. Uniform sanitary and epidemiological and hygienic requirements for products (goods) subject to sanitary and epidemiological supervision (control) (approved by the decision of the Customs Union Commission dated May 28, 2010 N 299). – 423 p. 4. Hygienic requirements for the safety and nutritional value of food products : SanPiN 2.3.2.1078-01 : approved by the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation on November 6, 2001. – Moscow, 2001. – 269 p. [in Russian]. НОРМИРОВАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ, ВКЛЮЧАЯ ПИТАНИЕ СПОРТСМЕНОВ И. В. Кобелькова1,2, М. М. Коростелева1,3, М. С. Кобелькова4 Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологий и безопасности пищевых продуктов, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] 2 Академия последипломного образования ФГБУ ФНКЦ ФМБА России, г. Москва, Российская Федерация 3 Российский университет дружбы народов, г. Москва, Российская Федерация 4 Поликлиника № 2 Управления делами Президента Российской Федерации, г. Москва, Российская Федерация 1 Аннотация. В связи с процессами глобализации рацион питания современного человека в развитом государстве наполнен пищевой продукцией, поступающей из различных частей света в соответствии с имеющимися логистическими возможностями. Поскольку радиационная безопасность от внутреннего облучения при потреблении пищевых продуктов достигается соблюдением допустимых уровней активности радионуклидов в продовольственном сырье и пищевых продуктах, то есть путем предотвращения распространения пищевых продуктов, загрязненных выше установленных нормативов, а также применением различных сельскохозяйственных защитных мероприятий, крайне важным представляется нормирование радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в специализированной пищевой продукции и биологически активных добавках к пище для лиц, работающих в особых условиях, в том числе спортсменов, испытывающих крайне высокие физические и психо-эмоциональные нагрузки, а также беременных и кормящих женщин, для диетического лечебного питания. В межгосударственных документах ЕАЭС (технические регламенты и единые санитарно-эпидемиологические требования) отсутствует упоминание о допустимых уровнях радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в биологически активных добавках к пище и специализированных пищевых продуктах для питания спортсменов. Питание спортсменов в большинстве случаев представляет собой рацион, состоящий из традиционных продуктов, с обязательным введением в него специализированных пищевых продуктов (СПП) и биологически активных добавок (БАД). В таких продуктах в качестве пребиотиков, оптимизирующих состав кишечного микробиома производители активно используют пищевые волокна, в том числе в виде отрубей и хитозана. Морепродукты и водоросли позиционируются как источники полиненасыщенных жирных кислот, микроэлементов, витаминов. Не менее актуальным является нормирование радионуклидов в растениях (не только дикоросах), используемых в качестве тонизирующих или успокаивающих компонентов чаев и экстрактах этих растений, вводимых в СПП и БАД для спортсменов, позиционируемых как «эргогенные» средства. Требования к уровням радионуклидов в этих продуктах представлены только в действующем на территории Российской Федерации СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов». Необходима гармонизация требований к уровням радионуклидов в специализированных пищевых продуктах для питания спортсменов, компонентами которых являются пищевые волокна, биологически активные вещества, в том числе растительного происхождения, морепродукты и водоросли на территории стран Евразийского экономического союза для обеспечения безопасности и сохранения здоровья лиц, обладающей повышенной потребностью в указанной продукции в связи с высокими энерготратами. Ключевые слова: радионуклиды, гигиеническое нормирование, специализированные пищевые продукты, питание, спортсмены 18 ASSESSMENT OF TECHNOGENIC TRITIUM CONTRIBUTION TO THE DOSE OF INTERNAL EXPOSURE THROUGH INGESTION WITH VEGETABLES ON THE EXAMPLE OF PEPPER AND EGGPLANT CULTURE Ye. N. Polivkina, Ye. S. Syssoeva, Ye. V. Romanenko, L. F. Subbotina, A. R. Ivanova Institute of Radiation Safety and Ecology of the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan (IRSE NNC RK), Kurchatov, Republic of Kazakhstan, [email protected] Introduction. Currently, there is no effective way to catch tritium, therefore the radionuclide in discharges and releases by nuclear fuel cycle facilities (NFC) enters aquatic and terrestrial ecosystems thereby reaching food chains, in which man can be the final link. Plants are the base stage of tritium transfer, being capable of taking up tritium through aerial and root pathways [1]. One more aspect of plant involvement in tritium migration processes has to be mentioned. Because of identical chemical properties of ordinary water (Н2О) and tritiated water (НТО) molecules, tritium is highly bioavailable and can be easily involved in photosynthesis processes. As a result, it is incorporated into organic matter [2–4]. Being produced in leaves, organically bound tritium (OBT) is translocated to edible parts of plants, most of which are reproductive. In addition, OBT compared to НТО, is capable of being retained in cell structures for a long time, and its dose factors are roughly 3 times higher than those of НТО. For instance, if the НТО dose coefficient is (1.8 × 10–2) µSv/year, then the one for OBT – (7.9 × 10–2) µSv/year [5; 6]. Besides, the half-life of tritium excretion from the human body in the НТО form is about 10 days, the one of OBT – over 40 days depending on the OBT type [7], therefore, from the perspective of radiation exposure, it is of special interest [1; 8]. Thus, OBT concentration in crop products provides important information, which has to be taken into account in evaluating doses to the population living in areas impacted by NFC facilities. The main purpose of this study was to assess possible contribution of tritium to the dose of internal exposure through ingestion of vegetables on the example of pepper (Capsicum annuum) and eggplant (Solanum melongena) cultures. Materials and methods. A series of in vitro and in vivo experiments were set up in conditions of aerial tritium contamination. The pepper and eggplant cultures precultivated in clean conditions were exposed for 6 hours in vitro and 8 hours in vivo at the blossoming and ripening stages. During the exposure, air and plant parts were sampled every 2 hours using a tritium collector. Activity concentration of tritium was measured in tissues free water (TFWT – tissues free water tritium) and in organic constituents (OBT – organically bound tritium) of plant parts as well as tritium activity in the form of НТО in air water vapors. For quantitative assessment have calculated the conversion rate of OBT formation [9], translocation index for edible part [10] and possible contribution of technogenic tritium to the dose of internal exposure through ingestion with vegetables [11]. Results and discussion. As a result of the comparative analysis of quantitative indices of tritium uptake and distribution by plants in vitro and in vivo, some differences and regularities were established. Firstly, at the uptake of tritium by plants through leaves in vitro and in vivo, TFWT activity concentration in leaves exceeds similar indices for stems and fruits by 1–2 orders of magnitude irrespective of the plant species and the vegetation stage. This regularity is due to the fact that during aerial contamination with tritium, tritium is taken up through the stomas of leaves in the form of НТО from air water vapors, and thus it directly enters tissue water of leaves. Then, the radionuclide is distributed with a phloem stream to other parts. At the same time, both in vivo and in vitro, the distribution of TFWT in parts is similar irrespective of a plant species and may be presented in the following descending series: "leaves > stems > fruits". For OBT clear patterns of distribution in plants have not been established. It may be explained by the short exposure period. Activity concentration values of organically bound tritium in all experimental variants are 1–2 orders of magnitude lower compared to those of TFWT irrespective of a plant species and vegetation stage, which is attributed to the mechanism of OBT production in plants, namely, tritium incorporation in organic structures during photosynthesis. It was found that at the uptake of tritium by plants through leaves in vivo and in vitro, the conversion rate of the radionuclide to organic matter is the highest only at the beginning of exposure, 19 then it tends to decrease 2–3 times. This regularity is traced both at the blossoming and ripening stages of plants irrespective of species. Significant differences in vivo and in vitro were established for indices that define the conversion of the radionuclide and its translocation to edible parts of plants. For instance, in vivo, the mean tritium conversion rate established for Capsicum annuum at the ripening stage was 1.81 % h–1, which is 10 times higher than the respective index derived in vitro, which is attributed to higher level solar radiation in vivo that defines photosynthesis during which the bulk of OBT is produced. TLI values in vivo also exceed the results of experiments in vitro by 2–4 times, which is evident given the energy of the natural solar radiation. Findings are confirmed by the correlation analysis of data obtained in vitro and in vivo showing that a close positive relationship is observed between the TLI index and OBT conversion rate (Spearman rank correlation coefficient – 0.8; p < 0.05). Besides, the correlation relationship between TLI and OBT activity concentration is close negative (Spearman rank correlation coefficient – (–0.7); p < 0.05). Thus, tritium translocation in organically bound form to edible parts of plants depends on the incorporation rate of the radionuclide. Because tritium was the only radionuclide addressed in this research, though in its two different forms of a potential intake, in calculations the activity concentration of tritium forms (НТО and OBT) was taken as activity for edible parts derived in vivo due to the fact that these parts define the conversion of НТО to OBT more objectively. Diet consumption rates of vegetables per capita were used as annual consumption [11]. Conservative assessment of the possible contribution of tritium to the dose of internal exposure through ingestion with contaminated vegetables has been given to results of in vitro experiment as a worst-case scenario. According to calculations, the possible contribution to the dose of internal exposure through ingestion of НТО and OBT with vegetables cultivated in conditions of aerial tritium contamination at STS would be 4.7 × 10–3 mSv/year for НТО and 7.9 × 10–3 mSv/year for OBT. Considering the fact that according to literature data [12], levels of aerial tritium contamination in areas impacted by NFC facilities are a few orders of magnitude lower than the ones in experimental research as part of the grant, the contribution by technogenic tritium to public radiation exposure with crop products will be insignificant. Conclusion. The expected contribution to the dose of internal exposure through ingestion of tritium in НТО and OBT forms with vegetables cultivated in conditions of aerial tritium contamination at STS would be 4.7 × 10–3 and 7.9 × 10–3 mSv/year for НТО and OBT, respectively. The established patterns are of great practical importance for assessing the environmental risks of the population living and conducting agricultural activities in the impact territories of NFC enterprises, whose emissions and discharges contain tritium oxide (HTO). In this aspect, the results obtained can be used in the development of biokinetic models for the assessment of public radiation exposure. This research was funded by the Ministry of Energy of the Republic of Kazakhstan (scientific-technical program BR09158470 "Development of Nuclear and Energy Projects"). References 1. Tritium in plants: a review of current knowledge / C. Boyer [et al.] // Environ. Exp. Bot. – 2009. – Vol. 67 (1). – P. 34– 51. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.06.008 2. Garland, J. A. Incorporation of tritium in grain plants / J. A. Garland, M. Ameen // Health Phys. – 1979. – Vol. 36. – P. 35–38. https://doi.org/10.1097/00004032-197901000-00007 3. Diabate, S. Organically bound tritium / S. Diabate, S. Strack // Health Phys. – 1993. – Vol. 65 (6). – P. 698–712. https://doi.org/10.1097/00004032-199312000-00008 4. Inoue, Y. Tritium concentration in Japanese rice / Y. Inoue // J Radiat Res. – 1990. – Vol. 31 (4). – P. 311–323. https://doi.org/10.1269/jrr.31.311 5. ICRP, 2012. Compendium of Dose Coefficients Based on ICRP Publication 60. ICRP Publication 119 // Ann. ICRP. – 2012. – Vol. 41, Suppl 1. – 130 p. 6. Balonov, M. I. Dose assessment for intake of tritiated water in humans: role of tritium incorporation in organic matter / M. I. Balonov, L. А. Chipiga // Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. – 2016. – Vol. 9 (4). – P. 16–25. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2016-9-4-16-25 7. Kochetkov, О. А. Problems of technogenic tritium standardization (overview) / O. A. Kochetkov, S. G. Monastyrskaya, D. I. Kabanov // Saratovskij nauchno-meditsinskij zhurnal = Saratov Scientific-Medical Journal. – 2013. – Vol. 9 (4). – P. 815–818 [in Russian]. 8. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation : UNSCEAR 2016 Report the General Assembly with Scientific Annexes / United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. – ANNEX C: Biological Effects of Selected Internal Emitters – Tritium. – New York : United Nations, 2017. – P. 241–359. https://www.unscear.org/docs 20 9. Organically bound tritium formation and translocation in crop plants, modelling and experimental results / S. Strack [et al.] // Fusion Sci. Techn. – 1995. – Vol. 28 (3P1). – P. 951–956. https://doi.org/10.13182/FST95-A30528 10. Conversion rate of HTO to OBT in plants / M. Atarashi-Andoh [et al.] // Fusion Sci. Techn. – 2002. – Vol. 41 (3). – P. 427–431. https://doi.org/10.13182/FST02-A22625 11. Romanenko, E. V. Modeling of radionuclide intake in humans living in the area afected by the Semipalatinsk test site / E. V. Romanenko, M. A. Umarova, G. A. Yakovlev // Vestnik KRAUNC. Fiz.-Mat. Nauki. – 2022. – Vol. 38 (1). – P. 147–165 [in Russian]. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2022-38-1-147-165 12. Radioecological situation in regions of the State Corporation on Atomic Energy "Rosatom" / I. I. Linge [et al.]. – М. : Rosatom, 2021. – P. 546–549. ОЦЕНКА ВКЛАДА ТЕХНОГЕННОГО ТРИТИЯ В ДОЗУ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ПРИ ЕГО ПОСТУПЛЕНИИ С ОВОЩАМИ НА ПРИМЕРЕ ПЕРЦА И БАКЛАЖАНА Е. Н. Поливкина, Е. С. Сысоева, Е. В. Романенко, Л. Ф. Субботина, А. Р. Иванова Институт радиационной безопасности и экологии Национального ядерного центра Республики Казахстан, г. Курчатов, Республика Казахстан, [email protected] Аннотация. Для консервативной оценки возможного вклада в дозу внутреннего облучения от перорального поступления НТО и ОСТ с овощами проведен лабораторный и натурный эксперимент в условиях аэрального тритиевого загрязнения с использованием культур перца (Capsicum annuum) и баклажана (Solanum melongena) на стадиях цветения и созревания. Установлено, что при фолиарном поступлении 3Н в растения в лабораторных и натурных условиях удельная активность ТСВ листьев превышает аналогичные показатели в стеблях и плодах на 1–2 порядка независимо от видовой принадлежности и фазы вегетации растений. Характер распределения форм 3Н по органам в лабораторных и натурных условиях имеет сходный характер независимо от видовой принадлежности растений и изменяется в следующем убывающем ряду: для ТСВ – «листья < стебли < плоды»; для ОСТ – «листья < плоды < стебли». В натурных условиях среднее значение скорости конверсии 3Н установлено только для культуры Capsicum annuum в фазе созревания и составило 1,81 % ч–1, что в 10 раз выше, чем соответствующий показатель, полученный в лабораторных условиях. Значения TLI в натурных условиях также превышают результаты лабораторных экспериментов в 2–4 раза. Корреляционный анализ данных, полученных в лабораторных и натурных условиях, показал, что между показателем TLI и скоростью конверсии ОСТ наблюдается тесная положительная зависимость (r = 0,8), а между TLI и удельной активностью ОСТ – тесный отрицательный характер (r = –0,7). Возможный вклад в дозу внутреннего облучения от перорального поступления НТО и ОСТ с овощами, выращенными при уровнях аэрального тритиевого загрязнения СИП, составил бы для НТО – 4,7 × 10–3 мЗв/год, а для ОСТ – 7,9 × 10–3 мЗв/год. Установленные закономерности имеют большое практическое значение для оценки экологических рисков населения, проживающего и ведущего сельскохозяйственную деятельность на импактных территориях предприятий ЯТЦ, в выбросах и сбросах которых содержится окись 3Н (НТО). Ключевые слова: тритий, тритированная вода, тритий свободной воды тканей, органически-связанный тритий, скорость конверсии, индекс транслокации, овощные культуры, доза внутреннего облучения РАДИОМИТИГАТОРНЫЕ СВОЙСТВА АИКАР С. А. Абдуллаев, А. И. Абдуллаева, М. В. Душенко, Н. Ф. Раева, Д. В. Салеева ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации – Федеральный медицинский биофизический центр имени А. И. Бурназяна» ФМБА России, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] Введение. Поиски путей модификации радиочувствительности являются важнейшей фундаментальной проблемой, как с позиции снижения последствий воздействия ионизирующих излучений (ИИ) на организм, так и с позиции повышения эффективности радиотерапии опухолей. Эффективность функционирования репарационных систем зависит не только от их полноценности, но и от количества индуцируемых повреждений ДНК, их сложности, а также энергообеспеченности развития ответа на повреждение ДНК (ОПД) [1]. При этом ключевую роль в поддержании энергетического гомеостаза в облученных малыми и сублетальными дозами ИИ клетках играет 5’-АМФ-активируемая протеинкиназа (AMPK). AMPK является полисубъединичным (гетеротримерным) комплексом – главным регулятором клеточного и системного энергетического гомеостаза. В ряде исследований показано, что дополнительной активации AMPK и митохондриального биогенеза в клетках удается достичь с помощью фармакологических соединений разного класса [2–3]. Среди них значительный интерес представляет 5-аминоимидазол-4-карбоксамид-рибоза (АИКАР), аналог АМФ, который транспортируется в клетки и широко используется в экспериментах. Несмотря на то, что молекулярные механизмы действия АИКАР остаются не до конца изучены, известно, что это соединение обладает противовоспалительными, антиоксидантными и антиканцерогенными свойствами, снижает частоту возникновения онкогенеза у людей [4; 5]. 21 В связи с этим целью настоящей работы являлось изучение влияния соединения АИКАР на выживаемость мышей и на частоту образования микроядер (МЯ) в клетках костного мозга, а также на экскрецию с мочой внеклеточной ядерной ДНК (вк-яДНК) и митохондриальной ДНК (вк-мтДНК) у крыс, облученных рентгеновскими лучами. Материалы и методы. В исследовании использовались самцы мышей линии Balb/c 2-х месячного возраста и самцы крыс линии Fisher-344 3-х месячного возраста, полученных из питомника филиала Института биоорганической химии РАН (Пущино, Московская область). Для определения выживаемости мышей облучение проводили в дозе 8 Гр, а для анализа возникновения МЯ в клетках костного мозга в дозе 2 Гр. Крыс подвергали облучению в дозе 5 Гр. АИКАР (Merck, Darmstadt, Герания) вводили животным внутрибрюшинно по 400 мг/кг веса тела. Препарат вводили за 30 мин до и через 20 мин после облучения. Кривые выживаемости были получены для 30 животных на каждую кривую в каждом независимом эксперименте. Статистические различия в экспериментах на выживание между группами мышей сравнивались по методу Каплана-Майера. Различия между данными, полученными до и после обработки крыс, анализировали с помощью теста Манна-Уитни U или непарного tкритерия Стьюдента. Данные представлены в виде средней величины (для 8 животных) и стандартной ошибки среднего значения (± SEM). Значение p < 0,05 считалось статистически значимым. Результаты исследования и их обсуждение. На рис. 1 представлены результаты определения пострадиационной выживаемости мышей, облученных рентгеновскими лучами в летальной дозе (8 Гр). Эти данные показывают, что в группе контрольных мышей, которые получали питьевую воду, средняя продолжительность жизни составила 6 суток, а максимальное время дожития 11 суток. Однако, в группах при введении АИКАР мышам за 30 мин до облучения, а также в группах при введении препарата через 20 мин после их облучения, мы регистрируем существенное повышение выживаемости этих животных. Наибольшую выживаемость мы наблюдаем в группе мышей, получавших АИКАР через 20 мин после их облучения в летальной дозе. Так, на 11-й день после облучения (8 Гр) мы наблюдаем 100 % смертность в контрольной группе мышей, в то время как в группе мышей, которым вводили АИКАР после облучения, мы видим, что 50 % мышей остаются в живых. 35 % мышей выжили в этой группе на 30-й день после их облучения. Р и с ун о к 1 – Влияние АИКАР на выживаемость мышей при введении за 30 мин до и через 20 мин после облучения рентгеновскими лучами в дозе 8 Гр Анализы МЯ в клетках костного мозга мышей, которым вводили АИКАР до и после их облучения рентгеновскими лучами показали сравнимые с их выживаемостью результаты (рис. 2). Результаты показали, что существенно низкий уровень количества МЯ в ПХЭ костного мозга регистрируется при введении АИКАР мышам после их облучения – на 70 %, а при введении до облучения – на 30 % относительно мышей, облученных без введения препарата. Эти данные, как и результаты по определению выживаемости облученных мышей, указывают, что АИКАР действует как пострадиационный митигаторный эффектор. 22 Р и с ун о к 2 – Образование микроядер (МЯ) в полихроматофильных эритроцитах (ПХЭ) костного мозга облученных мышей при введении АИКАР: 1 – контроль; 2 – после введения АИКАР; 3 – 2 Гр; 4 – 2 Гр + АИКАР через 20 мин после облучения; 5 – АИКАР за 30 минут до облучения + 2 Гр Наличие циркулирующей внеклеточной ДНК (вк-ДНК) в биологических жидкостях млекопитающих, таких как кровь и моча, обусловлено постоянно реализуемой клеточной гибелью в тканях. Результаты анализов содержания вк-яДНК и вк-мтДНК в моче крыс, собранные (через 6, 12, 24, 72 ч) после их облучения и введения АИКАР (сразу после облучения), представлены на рис. 3. Данные показали, что содержание фрагментов вк-яДНК и вк-мтДНК в моче облученных крыс значительно повышалось в зависимости от времени сбора мочи после облучения и введения АИКАР. Повышенный уровень содержания вк-яДНК и вкмтДНК в моче крыс сохранялся в течение 6, 12, 24 часов после их облучения и введения АИКАР. Однако к 72 ч после облучения и введения АИКАР содержание вк-ДНК в моче снижалось до уровня контрольных (необлученных) животных. Больше всего в этих анализах регистрировалось увеличение фрагментов вк-мтДНК в моче облученных крыс, получавших АИКАР. Высвобождение фрагментов вк-ДНК может происходить не только по механизму апоптоза, но и с вовлечением других механизмов, в частности, аутофагии. Более повышенная экскреция фрагментов вк-мтДНК (по сравнению с вк-яДНК) в моче облученных крыс, получавших АИКАР, скорее всего, является результатом селективного удаления дефектных митохондрии, посредством митофагии. Р и с ун о к 3 – Количество фрагментов вк-ДНК в моче крыс при введении АИКАР сразу после облучения (сбор мочи через 6, 12, 24, 72 ч после облучения): А – вк-яДНК; Б – вк-мтДНК Заключение. Таким образом, результаты наших исследований показывают, что АИКАР действует как радиомитигаторный эффектор и способствует активной экскреции ДНК гибнущих неблагополучных клеток из тканей животных в пострадиационный период. 23 Наблюдаемое увеличение вк-ДНК в моче, возможно, сопряжено элиминацией поврежденных клеток посредством аутофагических механизмов. Повышенный уровень внеклеточной мтДНК (по сравнению с вк-яДНК) в моче облученных крыс явно обусловлен активацией митофагии [6]. АИКАР, возможно, активирует удаление из тканей больше поврежденных клеток, которые могут являться потенциальными для злокачественной трансформации или развития иной патологии. Литература 1. Jackson, S. The DNA-damage response in human biology and disease / S. Jackson, J. Bartek // Nature. – 2009. – Vol. 461 (7267). – P. 1071–1078. 2. AMPK activation enhances neutrophil's fungicidal activity in vitro and improves the clinical outcome of Fusarium solani keratitis in vivo / W. Si [et al.] // Curr. Eye Res. – 2022. – Vol. 47 (8). – P. 1131–1143. 3. AMP-activated protein kinase activation in skeletal muscle modulates exercise-induced uncoupled protein 1 expression in brown adipocyte in mouse model / H. J. Kim [et al.] // J. Physiol. – 2022. – Vol. 600 (10). – P. 2359–2376. 4. AICAR attenuates postoperative abdominal adhesion formation by inhibiting oxidative stress and promoting mesothelial cell repair / Y. Wu [et al.] // PLoS One. – 2022. – Vol. 17 (9). – e0272928. 5. Anti-cancer effects of 5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-d-ribofuranoside (AICAR) on triple-negative breast cancer (TNBC) cells: mitochondrial modulation as an underlying mechanism / V. Tripathi [et al.] // Curr. Cancer Drug Targets. – 2022. – Vol. 22 (3). – P. 245–256. 6. Mitophagy in depression: Pathophysiology and treatment targets / A. Tripathi [et al.] // Mitochondrion. – 2021. – Vol. 61. – P. 1–10. RADIOMITIGATIVE EFFECTS OF AICAR S. A. Abdullaev, A. I. Abdullaeva, M. V. Dushenko, N. F. Raeva, D. V. Saleeva State Research Center – Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical Biological Agency (SRC-FMBC), Moscow, Russian Federation, [email protected] Abstract. 5'-AMP-activated protein kinase (AMPK) plays a key role for maintaining energy homeostasis in irradiated cells. AMPK is a heterotrimeric complex, the main regulator of cellular and systemic energy homeostasis. Many studies have shown that additional activation of AMPK and mitochondrial biogenesis in cells can be achieved using pharmacological compounds of various classes. One of these compounds is 5-aminoimidazole-4-carboxamide-ribose (AICAR). AICAR has anti-inflammatory, antioxidant and anti-carcinogenic properties. The present work is devoted to the study of the effect of AICAR on survival in mice, the frequency of micronuclei in mouse bone marrow cells and excretion of cell-free nDNA and mtDNA in the urine of X-ray exposed rats. The survival rate and the frequency of micronuclei in mice and excretion of DNA into rat urine were determined after administration of the drug before and after irradiation of animals. The DNA fragments content was measured by q-PCR. AICAR shows a most radioprotective effect when administered to mice after the radiation exposure. On the 11th day after irradiation, we observed 100 % mortality in the control group; 50 % of mice remained alive if AICAR was given and 35 % of the mice in this group survived for 30 days after irradiation. AICAR has the same effect on the frequency of micronuclei; its reduction is more observed when the drug is administered to the mice after irradiation. AICAR promotes the excretion of nuclear and mitochondrial DNA with the urine of irradiated rats. It is also assumed, that the increase in the level of mtDNA is likely due to the activation of mitophagy. The results show that AICAR acts as a radiomitigation effector. AICAR promotes the active excretion of DNA of dying cells from the tissues of irradiated animals. Perhaps, AICAR activates the elimination of cells damaged by IR, which can undergo transformation to gain malignance or lead to various health problems. Keywords: AICAR, X-irradiation, survival rate, micronuclei, cell-free DNA in the urine, autophagy ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАДИАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ В. М. Авдюхина1, М. К. Беклемишев2, У. А. Близнюк1,3, П. Ю. Борщеговская1,3, Т. А. Болотник2, А. В. Браун2, С. А. Золотов1, Я. В. Зубрицкая1, В. С. Иванцова1, В. С. Ипатова3, Н. Д. Кречетов1, А. А. Малюга4, И. Т. Межетова1, З. К. Никитина5, А. Д. Никитченко1, И. А. Родин3,6, Ф. Р. Студеникин1,3, С. А. Соколов1, О. Ю. Хмелевский1, А. П. Черняев1,3, Н. С. Чуликова4, Д. С. Юров3 1Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, физический факультет, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] 2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, химический факультет, г. Москва, Российская Федерация 3Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, г. Москва, Российская Федерация 4Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, р.п. Краснообск, Российская Федерация 5Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений, г. Москва, Российская Федерация 24 6Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова (Сеченовский Университет), кафедра эпидемиологии и доказательной медицины, г. Москва, Российская Федерация Введение. Радиационная обработка пищевой продукции для продления сроков хранения и снижения микробиологических показателей продуктов питания, а также с целью обеспечения фитосанитарного контроля сельскохозяйственной продукции получила широкое распространение во всем мире. Дозы облучения, используемые при обработке, зависят как от целей обработки, так и от типов продукции. Дозы в диапазоне от 10 Гр до 50 Гр рекомендуются для увеличения скорости прорастания зерновых культур, диапазон доз от 50 Гр до 150 Гр применяется для ингибирования прорастания овощей в период хранения. Для дезинфекции зерновых культур используются дозы от 150 Гр до 500 Гр, созревание ягод и фруктов замедляет обработка в дозах от 500 Гр до 3 кГр. Для сравнения, продление сроков хранения мясных и рыбных продуктов обеспечивают регламентируемые международными и отечественными стандартами дозы до 7 кГр [1]. Однако, современные исследования указывают на необратимые физико-химические изменения в мясе и рыбе, возникающие при обработке в дозах от 2 кГр и приводящие к изменению питательной ценности продуктов и их органолептических свойств [2]. В связи с этим, с научной точки зрения, актуальным является установление зависимостей микробиологических и химических показателей мясной и рыбной продукции от физических параметров обработки. Для практических целей важным является поиск технологических диапазонов доз для различных категорий мясной и рыбной продукции, которые, с одной стороны, продлевают сроки хранения продуктов, с другой стороны, не приводят в существенным изменениям в их химическом составе. Для нужд агропромышленного комплекса также является актуальным поиск диапазонов доз предпосевной радиационной обработки картофеля и зерновых культур, зараженных грибковыми заболеваниями, с целью повышения качества и количества производимого урожая. По данным Роспотребнадзора, остро стоит проблема идентификации факта незадекларированной радиационной обработки как экспортируемых из-за рубежа продуктов питания, так и произведенных на территории Российской Федерации. В связи с этим актуальным является поиск биохимических маркеров в различных категориях пищевой продукции с использованием апробированных методик физико-химического анализа, а также разработка новых методов выявления химических изменений в продуктах питания после воздействия ионизирующим излучением. На кафедре физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета МГУ ведутся исследования в области радиационной обработки биообъектов и материалов по вышеуказанным направлениям совместно с химическим факультетом МГУ, Научно-исследовательским институтом ядерной физики имени Д. В. Скобельцына, Всероссийским научно-исследовательским институтом лекарственных и ароматических растений, Сибирским Федеральным научным центром агробиотехнологий академии РАН и Роспотребнадзором. Материалы и методы. Облучение опытных образцов продукции и модельных систем ускоренными электронами проводилось с использованием ускорителя электронов непрерывного действия УЭЛР-1-25-Т-001 с максимальной энергией электронов 1 МэВ, разработанного Научно-исследовательским институтом ядерной физики им. Д. В. Скобельцына. Ток пучка варьировался в диапазоне от 50 нА до 2,5 мкА. Облучение опытных образцов рентгеновским излучением проводилось на базе кафедры физики твердого тела физического факультета МГУ на рентгеновском аппарате ДРОН-УМ2 с рентгеновской трубкой типа БСВ-23, материал анода – медь, ток трубки и напряжение между катодом и анодом составляли 26 мА и 30 кВ соответственно. В качестве объектов исследования для установления зависимостей микробиологических и химических показателей охлажденной мясной и рыбной продукции от физических параметров обработки, а также для определения технологических диапазонов были выбраны образцы охлажденного мяса курицы и индейки, говядины, форели и семги с различной начальной обсемененностью, варьировавшейся от 102 до 106 КОЕ/г. Также в качестве модельных объектов были взяты суспензии бактерий E. Coli в физиологическом растворе и в питательной среде с начальной концентрацией от 103 до 106 КОЕ/г и суспензии стандартных образцов летучих органических соединений в физиологическом растворе с концентрацией 25 1 мг/л. Для проведения мониторинга микробиологических и химических показателей хранение опытных образцов продукции и модельных объектов после проведения радиационной обработки проводилось в холодильной камере при температуре 4 °С. Исследования микробиологических показателей опытных образцов осуществляли стандартным методом подсчета концентрации жизнеспособных клеток в КОЕ/г. Химические изменения в облученной продукции определяли по изменению в них состава летучих органических соединений с использованием газового хромато-масс-спектрометра Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra (Shimadzu, Япония), снабженного автоматическим устройством ввода паровой фазы HT200H Headspace Autosampler (НТА, Италия). Образцы мясной и рыбной продукции, а также модельные системы бактерий и летучих органических соединений облучались ускоренными электронами в диапазоне доз от 100 Гр до 10000 Гр, рентгеновским излучением в диапазоне от 100 Гр до 5000 Гр. В качестве объектов исследования для установления технологического диапазона предпосадочной обработки картофеля был выбран семенной картофель сорта Лина с естественным заражением грибом Rhizoctonia solani Kühn. После проведения обработки ускоренными электронами в дозах от 20 Гр до 200 Гр проводился высев семенного картофеля на территории стационара ОС «Элитная» СФНЦА РАН. Далее изучались фенология растений, их продуктивность и распространенность форм ризоктониоза на клубнях нового урожая. В ходе исследования осуществлялась обработка семян масличных культур пшеницы, льна, рапса, сои с естественным заражением грибковыми заболеваниями Fusarium и Alternaria ускоренными электронами в дозах от 5 Гр до 200 Гр. После проведения облучения семена высеивали на питательную среду и выращивали при постоянной температуре 20–25 °С. Далее определяли скорость прорастания семян и их фитосанитарное состояние. В качестве маркеров радиационного воздействия рассматриваются как биополимеры (белковые молекулы животного и растительного происхождения, гемоглобин, полисахариды), так и низкомолекулярные летучие органические соединения из классов альдегидов, кетонов и спиртов, а также карбонильные и карбоксильные соединения, широко представленные в различных категориях пищевой продукции. Для выявления структурных повреждений белковых молекул после воздействия ускоренных электронов в дозах от 300 Гр до 20000 Гр использовали белок бычий сывороточный альбумин (BSA фракция V, BioClot), который разводили в физиологическом растворе в концентрации 500 мг/л. Идентификацию пептидов, входящих в состав белка, и их количественный анализ проводили с использованием аналитической станции, состоящей из жидкостного хроматографа Dionex Ultimate 3000 RSLC (Dionex, Германия). С использованием метода трипсинолиза, основанного на селективном гидролизе связи между остатками аминокислот лизина и аригинина, присутствующих в структуре альбумина, исследовали концентрации образующихся пептидов, по количественному содержанию которых в опытных образцах суспензий белка определяли степень структурных повреждений белковых молекул после воздействия ускоренными электронами. Также в качестве маркера окислительных процессов, инициируемых ускоренными электронами в дозах от 250 Гр до 10000 Гр, рассматривался гемоглобин, присутствующий в большой концентрации в образцах мяса. Контрольные и облученные образцы мяса говядины помещали в дистиллированную воду, затем измеряли спектры полученных растворов с использованием спектрофотометра Unico 2800 (United Products & Instruments, США) в диапазоне длин волн от 190 нм до 1100 нм. Далее с использованием метода аппроксимации измеренных спектров базисными спектрами, соответствующими спектрам поглощения различных форм гемоглобина, и минимизации суммы квадратов отклонений расчетной кривой от исходных экспериментальных спектров в диапазоне длин волн 500–700 нм рассчитывались относительные концентрации метгемоглобина в растворах. В качестве объектов исследования для оценки перспективности использования флуориметрического метода «отпечатков пальцев» как метода выявления химических изменений в продуктах после проведения обработки ускоренными электронами в дозах от 10 Гр до 10000 Гр и рентгеновским излучением в дозах от 100 Гр до 5000 Гр были взяты клубни картофеля сортов Агата и Лина. После проведения облучения клубни картофеля подвергались экстрагированию путем перемешивания образцов картофеля в дистиллированной 26 воде. Различия в химическом составе необлученных и облученных в различных дозах клубней картофеля определялись по изменениям спектров поглощения картофельных экстрактов в видимом диапазоне и их интенсивности флуоресценции в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах при добавлении специально синтезированных красителей-флуорофоров, вступающих в индикаторные реакции с химическими соединениями, концентрация которых зависит от дозы облучения картофеля. Результаты исследования и их обсуждение. Выявлены нелинейные зависимости микробиологических показателей мясной и рыбной продукции, а также концентраций спиртов, альдегидов и кетонов от дозы облучения. В ходе исследования получено, что границы технологического диапазона доз для радиационной обработки продуктов мясного и рыбного происхождения зависят как от характеристик продукции, а именно, от начальной обсемененности, видового состава микроорганизмов, содержания питательных веществ и влаги, типа продукта, так и от параметров радиационной обработки, таких, как тип излучения, мощность дозы, схема облучения. Средние значения технологического диапазона доз для охлажденной мясной и рыбной продукции варьируются от 250 Гр до 750 Гр в зависимости от параметров обработки. Для масличных культур с учетом комбинации факторов прорастания растений и подавления грибковых заболеваний Fusarium и Alternaria наибольшая эффективность обработки ускоренными электронами установлена в дозах от 5 Гр до 10 Гр. Предпосевная обработка семенного картофеля показала, что подавление активности фитопатогена Rizoctinia solani на клубнях нового урожая не менее, чем на 30 % при снижении урожайности культуры не более, чем на 20 % для клубней семенного картофеля светлых сортов установлено при радиационной обработке ускоренными электронами в диапазоне доз от 20 Гр до 30 Гр. В ходе исследования найден ряд низкомолекулярных летучих органических соединений – потенциальных маркеров радиационной обработки, не обнаруженных в контрольных образцах охлажденной мясной и рыбной продукции, концентрация которых возрастает с увеличением дозы облучения сразу после проведения обработки. При мониторинге в течение двух недель после проведения обработки была обнаружена повышенная по сравнению с контрольными образцами концентрация ряда альдегидов в течение 4 суток после проведения облучения. Разработанный способ идентификации и количественной оценки структурных повреждений белковых молекул с использованием методов трипсинолиза и жидкостной хроматографии позволил установить, что при обработке ускоренными электронами в дозах от 300 Гр и выше происходит денатурация белка и уменьшение содержания его нативной формы. Исследования показали перспективность использования флуориметрического метода «отпечатков пальцев» для идентификации облученных и необлученных образцов продукции. Было получено, что с точностью до 95 % возможно различать необлученные образцы картофеля и образцы, облученные ускоренными электронами и рентгеновским излучениям в различных дозах. Метод универсален для любых категорий пищевой продукции при подборе соответствующих флуорофоров. Разработанный спектрофотометрический метод количественной оценки содержания меггемоглобина в образцах говядины позволил установить, что с увеличением дозы облучения от 250 Гр до 10000 Гр ускоренными электронами концентрация метгемоглобина в образцах мяса увеличивалась. Таким образом, метгемоглобин является индикатором интенсивности окислительных процессов, возникающих в продуктах с содержанием гемоглобина под действием излучения. Заключение. Было получено, что технологический диапазон доз радиационной обработки охлажденной мясной и рыбной продукции варьируются от 250 Гр до 750 Гр в зависимости от параметров обработки. Обработка ионизирующим излучением семенного картофеля для снижения степени заражения клубней нового урожая фитопатогенами показала свою эффективность в диапазоне доз от 20 Гр до 30 Гр. В ходе исследования было получено, что летучие органические соединения альдегиды и белки могут индикаторами окислительных процессов, возникающих в продуктах питания после радиационной обработки. Флуорометрический «метод отпечатков» показал свою эффективность для различения клубней картофеля, облученных в различных дозах, и необработанных клубней. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-63-00075. 27 Литература 1. Evaluation of the EU legal framework on food irradiation (Directives 1999/2/EC and 1999/3/EC) : COMMISSION STAFF WORKING DOCUMENT [Электронный ресурс]. – Brussels: European Commission, 2021. – Режим доступа: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX%3A52021SC0225. – Дата доступа: 10.10.2022. 2. Effect of electron and X-ray irradiation on microbiological and chemical parameters of chilled turkey / U. Bliznyuk [et al.] // Sci. Rep. – 2022. – Vol. 12. – Art. 750. https://doi.org/10.1038/s41598-021-04733-3 PHYSICAL AND CHEMICAL ASPECTS OF FOOD IRRADIATION 1 V. M. Avdyukhina , M. K. Beklemishev2, U. A. Bliznyuk1,3, P. Yu. Borshchegovskaya1,3, T. A. Bolotnik2, A. V. Braun2, S. A. Zolotov1, Ya. V. Zubritskaya1, V. S. Ivantcova1, V. S. Ipatova3, N. D. Krechetov1, A. A. Malyuga4, I. T. Mezhetova1, Nikitina Z. K.5, A. D. Nikitchenko1, I. A. Rodin2,6, F. R. Studenikin1,3, S. A. Sokolov1, O. Yu. Khmelevsky1, A. P. Chernyaev1,3, N. S. Chulikova4, D. S. Yurov3 1 Lomonosov Moscow State University, Physics Department, Moscow, Russian Federation, [email protected] 2 Lomonosov Moscow State University, Chemistry Department, Moscow, Russian Federation 3 Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Moscow, Russian Federation 4 Siberian Federal Research Center for Agrobiotechnologies of the Russian Academy of Sciences, Krasnoobsk, Russian Federation 5 All-Russian Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants, Moscow, Russian Federation 6 I. M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University), Department of Epidemiology and Evidence-Based Medicine, Moscow, Russian Federation Abstract. Industrial agriculture has a significant impact on the Russian economy since it ensures agricultural food safety and health across the country. To maintain a high quality of foodstuff, it is important to extend its shelf life. The priority in Russia is to develop innovative radiation technologies to preserve agricultural products, including meat, fish and poultry. The development of food irradiation methods requires research of the irradiation impact on microbiological and chemical properties of food. Research at the Department of Physics of Accelerators and Radiation Medicine of the Physics Department of Moscow State University in the field of radiation processing in cooperation with Chemistry Department, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, the All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants, the Siberian Federal Scientific Center for Agricultural Biotechnologies of the Academy of Sciences of the Russian Academy of Sciences and with Rospotrebnadzor is carried out in several areas. The first direction of research is devoted to the study of the influence of physical irradiation characteristics on the microbiological and chemical parameters of food products. When planning the radiation treatment of a product, it is necessary to establish an effective dose range that ensures its microbiological safety, and at the same time there are no chemical changes in the product. The research is aimed at studying the influence of both the characteristics of the object itself, namely the initial contamination of the product, the types of bacteria and microorganisms inhabiting the product, the concentration of nutrients in the product, the chemical composition, enzymatic composition, water content in the product, and the physical characteristics of the radiation, namely, dose, dose rate, type of radiation to the boundaries of the effective dose range. For the needs of the agro-industrial complex in order to increase crop yields, our scientific group is conducting research to find an effective range of doses of radiation treatment of potatoes and cereals infected with fungal diseases. The task of identifying the fact of irradiation of food products is relevant in connection with the recent increase in the facts of undeclared radiation processing of food products in Russia. In this regard, a separate area of the research is devoted to the search for biochemical markers of radiation processing of food products. The method of gas chromatography combined with mass spectrometry makes it possible to determine with high accuracy low concentrations of specific organic volatile compounds that are not found in non-irradiated products, but their content steadily increases with increasing dose of irradiation of products. A number of compounds have been found that are potential markers of radiation treatment of certain categories of food products. It was found that in products of meat and fish origin, as well as in potatoes, the concentration of aldehydes increased with an increase in the dose of treatment, and with time of storage. The fluorescent fingerprinting express method as well as spectrophotometry and peptide mapping are being assessed as potential strategies to prove the fact of irradiation treatment. This research was funded by the Russian Science Foundation, grant number 22-63-00075, for Lomonosov Moscow State University. Keywords: radiation treatment, fingerprint method, GC-MS, hemoglobin, potato, Escherichia coli, Fusarium, Alternaria, Rhizoctonia solani Kühn, bovine serum albumin ДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ ТИАМИНА И ТИАМИНДИФОСФАТА С. А. Агейко1, И. И. Cтепуро1, Н. Г. Валько2, В. И. Степуро3, В. Ю. Смирнов4 1Институт биохимии биологически активных соединений НАН Беларуси, г. Гродно, Республика Беларусь, [email protected] 2Гродненский государственный университет им. Янки Купалы, г. Гродно, Республика Беларусь 3Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, г. Минск, Республика Беларусь 4Гродненский государственный медицинский университет, г. Гродно, Республика Беларусь Введение. Tиамин (или витамин В1) является важнейшим незаменимым фактором питания и с момента своего открытия известен как соединение, предотвращающее развитие бери-бери [1]. 28 Более поздние исследования показали, что фосфорилированная форма T – тиаминдифосфат (ТРР), является коэнзимом таких важнейших ферментов энергетического метаболизма, как пируватдегидрогеназа и -кетоглутаратдегидрогеназа. ТРР также является кофактором транскетолазы, ключевого фермента пентозофосфатного цикла [2–4]. Т является эффективным скэвенджером гидроксильных радикалов [5], пероксинитрита [6] и окисляется с образованием тиохрома, оксодигидротиохрома, тиаминдисульфида [7]. Защитное, антиоксидантное действие тиамина проявляется не только при воздействии рентгеновского излучения на водные растворы аминокислот, но и на клеточные структуры и организм человека. Наблюдали значительное уменьшение фракции некротических и апоптических клеток лимфоцитов после облучения в присутствии тиамина в сравнении с облучением в отсутствие тиамина [8]. Симптомы начальной стадии лучевой болезни (рвота, тошнота, головные боли, кишечные и нервные расстройства), развивающиеся вследствие действия терапевтических доз рентгеновских лучей, устраняются введением тиамина и полностью предотвращаются при введении 6 мг тиамина (орально) на фоне углеводной диеты за 2 дня до начала облучения [9]. Предполагается, что большая часть вышеперечисленных симптомов лучевой болезни может быть обусловлена резким обеднением организма тиамином. Показано снижение содержания ТРР в крови облученных ликвидаторов аварии на ЧАЭС [10]. Цель работы – изучение окисления Т и его фосфорных эфиров под действием рентгеновского излучения, проведение идентификации продуктов радиолиза T, полученных в аэробных условиях. Материалы и методы. В работе использовали Т и тиохром (TChr) фирмы Sigma (США), тиаминдисульфид (TSST), тиаминпропилдисульфид (TPSST) фирмым Lawson Chemicals LTD (Англия), 2-метил-4-амино-5-аминометил пиримидин фирмы Toronto Research Chemicals (Канада). Все другие реактивы высокой очистки были производства Беларуси. Для облучения водных растворов T и ТРР использовали рентгеновское излучение с напряжением на рентгеновской трубке 55 кВ и границей спектра тормозного излучения 0,07 нм. Поглощенную дозу излучения водными растворами Т, а также другими биологическими структурами и объектами определяли с помощью дозиметра Фрике, содержащего 1,0 мМ сернокислой соли закиси железа в растворе 0,1 н серной кислоты [11]. Структурные формулы продуктов радиолиза T, Tyr, времена удерживания продуктов радиолиза при хроматографии методом ВЭЖХ, значения моноизотопных масс молекулярных ионов, значения m/z молекулярных ионов и их протонированных форм Брутто-формула, моноизотопная масса M0, а.е.м. Значение m/z молекулярного иона NH2 C12Н17N4OS, M0.=265,1116 Время удерживания Rt (мин) Структурная формула [M0]+ 265,1115 CH3 N+ N H3C 9,5 S N OH Тиамин CH3 С12Н14N4OS, M0=262,088 N [M0+H]+ 263,096 N C2H4OH H3C N 23,880 S N Тиохром O CH3 C C12H14N4O2S, M0.=278,0837 N [M0+Н]+ 279,091 N C2H4OH H3C N N H S Оксодигидротиохром 29 28,800 Окончание таблицы CH3 С12Н16N4O7SР2, M0=423,048 O N N [M0+Н]+ 424,055 C2H4O OH S N N H3C P O O P OH 10,8 OH Тиохромдифосфат П р и м е ч а н и е – Моноизотопные массы и значения m/z молекулярных ионов взяты из [13]. Разделение и идентификацию продуктов радиолиза T, образовавшихся после воздействия рентгеновского излучения на его водные растворы, проводили методом ВЭЖХ на хроматографе Agilent-1100, сорбент ZORBAX-Extend-С18 с использованием соединений стандартов (TChr и ODTChr, 2-амино-5-аминометилпиримидин). Измерения флуоресценции TChr и ODTChr проводили на спектрофлуориметре СМ2203 (Солар, Беларусь), измерения спектров поглощения TChr, ODTChr и продуктов фотолиза TChr проводили на спектрофотометре Cary-100 (США). Концентрацию TChr в водных растворах определяли флуоресцентным методом, используя длину волны возбуждения 365 нм, а интенсивность флуоресценции измеряли в максимуме спектра флуоресценции при 450 нм [6]. Для измерения концентрации ODTChr флуоресцентным методом использовали длину волны возбуждения 345 нм, а интенсивность флуоресценции измеряли при 440 нм [7]. Результаты исследования и их обсуждение. Т или витамин В1 в водном растворе обладает характерным поглощением в ультрафиолетовой области спектра. В нейтральной среде спектр поглощения монокатиона Т характеризуется наличием двух полос с максимумами при 233 нм и 267 нм. После воздействия рентгеновского излучения с поглощенной дозой 1 Гр на водные растворы тиамина наблюдали его окисление и образование продуктов, поглощающих в длинноволновой области спектра. Среди продуктов радиолиза тиамина спектральнофлуоресцентным методом были зарегистрированы соединения, имеющие максимум поглощения при 365 нм и максимум флуоресценции при 450 нм, соответственно (рис. 1 и 2). D 0,4 0,2 3 2 4 0,0 300 350 1 400 450 500 nm Р и с ун о к 1 – Спектры поглощения водных растворов тиамина до воздействия (1) и после воздействия рентгеновского излучения (2–4). Поглощенная доза составляла 0 Гр (1), 1 Гр (2), 10 Гр (3), 30 Гр (4) Р и с ун о к 2 – Спектры флуоресценции водных растворов Т в зависимости от поглощенной дозы рентгеновского излучения. Поглощенная доза составляла 0 Гр (1), 1 Гр (2), 10 Гр (3), 30 Гр (4). Длина волны возбуждения флуоресценции – 360 нм. Оценка концентрации образовавшегося TChr – 3,5 мкМ (3), 0,9 мкМ (4) 30 При оптическом возбуждении облученных рентгеновским излучением растворов Т светом с длиной волны 340 нм наблюдали флуоресценцию растворов с максимумом при 440 нм. Значения длин волн для максимумов полос поглощения и флуоресценции характерны для растворов, содержащих TChr и ODTChr, соответственно [12]. Методом ВЭЖХ, с использованием соединений-стандартов, показано, что при воздействии рентгеновского излучения на водные растворы Т действительно образуются не только TChr, но и ODTChr. Кроме того в процессе радиолиза тиамина образуются продукты, представляющие фрагменты молекулы Т. С наибольшим выходом образовывался аминопиримидиновый фрагмент (м.в. = 138,09), который, испытывал дальнейшие превращения с образованием производных пиримидина. Хроматограмма водного раствора Т после воздействия рентгеновского излучения с дозой 10 Гр представлена на рис. 3. Как видно из представленной хроматограммы, в процессе радиолиза образуются две группы соединений с различными временами удерживания. Время удерживания для первой группы соединений, которые являются производными пиримидина, не превышает 15 мин, а время удерживания для второй группы соединений, которые представляют собой TChr и его карбонильные продукты окисления, – превышает 20 мин. Методом ВЭЖХ показано, что при воздействии рентгеновского излучения на водные растворы Т в нейтральной и кислой средах образуются не только TChr, но и ODTChr, а также продукты гидроксилирования ODTChr (рис. 3). Р и с ун о к 3 – Хроматограмма водного раствора Т после воздействия рентгеновского излучения с дозой 10 Гр. Пики с временем удерживания Rt = 24,57 мин и Rt = 29,02 мин принадлежат, соответственно, TChr и ODTChr Заключение. Мы показали, что тиамин, а также ТРР, который является кофактором ряда тиамин-зависимых ферментов, окисляются под действием рентгеновского излучения с образованием TChr, TChrРР, соответственно. Эти продукты радиолиза Т или ТРР претерпевают дальнейшие превращения с образованием ODTChr и ODTChrРР. Мы предполагаем, что гибель клеток организма может вызываться не только повреждением макромолекул ДНК и макромолекул белков и ферментов, но также вследствие деструкции и окисления низкомолекулярных биологически активных соединений, например, кофакторов, таких как ТРР, без которых данный апо-фермент не сможет катализировать превращения соответствующих субстратов. Литература 1. Inouye, K. Etiology and pathology of beriberi. Beriberi and Thiamine / K. Inouye, E. Katsura // Tokyo: Igaku Shoin Ltd. – P. 1–28. 2. Tanphaichitr, V. Thiamine. In: Handbook of Vitamins (third edition, revised and expanded) / Rucker RB, Suttie JW, McCormick DB, Machlin LJ (eds). – Marcel Dekker, Inc. : New York, Basel, 2001. – P. 275–316 3. Lonsdale, D. A review of the biochemistry, metabolism and clinical benefits of thiamin(e) and its derivatives / D. Lonsdale // Evid Based Complement Alternat. Med. – 2006. – Vol. 3 (1). – P. 49–59. 4. Jordan, F. Current mechanistic understanding of thiamin diphosphate-dependent enzymatic reactions / F. Jordan // Nat. Prod. Rep. – 2003. – Vol. 20 (2). – P. 184–201. 5. Potent radical-scavenging activities of thiamin and thiamin diphosphate / Y. Okai [et al.] // J. Clin. Biochem. Nutr. – 2007. – Vol. 40 (1). – Р. 42–48. 6. Stepuro, I. I. Thiamine and vasculopathies / I. I. Stepuro // Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. – 2005. – Vol. 72 (2). – Р. 115–127. 31 7. Stepuro, I. I. Oxidized thiamine derivatives / I. I. Stepuro, V. I. Stepuro. – LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. – 280 р. 8. Konopacka, M. Thiamine prevents X-ray induction of genetic changes in human lymphocytes in vitro / M. Konopacka, J. Rogolinski // Acta Biochim. Pol. – 2004. – Vol. 51 (3). – Р. 839–843. 9. Savitskii, I. V. The effect of x-irradiation on the processes of biosynthesis and decomposition of phosphoric esters of vitamin B1 / I. V.Savitskii, N. F. Leus // Radiobiologiia. – 1966. – Vol. 6 (6). – Р. 807–811. 10. Disturbances in thiamine metabolism in the blood of patients with radiation pathology and possible connection of this disturbance with nervous system damage / Yu. M. Parkhomenko [et al.] // DAN of Ukraine. – 1995. – № 2. – P. 112–114. 11. Своллоу, А. Радиационная химия. Пер. с англ. / А. Своллоу. – М. : Атомиздат, 1976. – 280 с. 12. Bubeshko, N. Fluorescent properties of thiochrome in solvents of different polarity / N. Bubeshko, V. Stsiapura, I. Stepuro // J. Appl. Spectroscoр. – 2011. – Vol. 78 (3). – Р. 337–343. 13. Фотосенсибилизированное рибофлавином окисление тиамина в водных растворах при воздействии ультрафиолета и видимого излучения / И. И. Степуро [и др.] // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2020. – Т. 65, № 2. – С. 199–211. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2020-65-2-000-000 EFFECT OF X-RAY RADIATION ON AQUEOUS SOLUTIONS OF THIAMINE AND THIAMINE DIPHOSPHATE S. A. Aheika1, I. I. Stepuro1, N. G. Valko2, V. I. Stsiapura3, V. Yu. Smirnov4 1Institute of Biochemistry of Biologically Active Compounds of the National Academy of Sciences of Belarus, Grodno, Republic of Belarus, [email protected] 2Yanka Kupala State University of Grodno, Grodno, Republic of Belarus 3International Sakharov Environmental Institute of Belarusian State University, Minsk, Republic of Belarus 4Grodno State Medical University, Grodno, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Thiamine diphosphate (TDP) is a cofactor for such important enzymes of energy metabolism as pyruvatedehydrogenase and α-ketoglutaratedehydrogenase. TDP is also a cofactor for transketolase, a key enzyme in the pentose phosphate cycle. It has been shown by HPLC that thiamine (T), as well as TDP are oxidized in water solutions under the action of X-rays to form thiochrome (TChr) and thiochrome-diphosphate (TChr-DP), respectively. These radiolysis products can be further transformed to oxodihydrothiochrome (ODTChr) and oxodihydrothiochromdiphosphate (ODTChrPP). Exposure of thiamine aqueous solutions to X-ray radiation resulted in thiamine oxidation and formation of products with optical absorption at long-wavelength range of the visible spectrum. The products having maxima of absorption/emission spectra at 365 nm / 450 nm or 340 nm / 440 nm, respectively, were detected using HPLC, absorption and fluorescence spectroscopy methods. Using the wavelengths for the maxima of the absorption / fluorescence bands, the thiamine radiolysis products were identified as TChr and ODTChr. Additional radiolysis products of thiamine were found where the methylene bridge was cleaved at the carbon atom to form modified fragments of the pyrimidine and thiazole components. The 2-methyl4-amino-5-aminomethyl pyrimidine (m.w = 138.09) was formed, which underwent further transformations under exposure to ionizing radiation. We suggest that damage of X-ray radiation to cells and biological objects may be related not only to damage of macromolecules (DNA, proteins, and enzymes) but also to a depleted level (due to radiolysis) of low-molecularweight biologically active compounds, for example, cofactors such as TDP, that are critically important for enzymatic reactions. Keywords: X-ray radiation, thiamine, thiochrome, oxodihydrothiochrome, HPLC, mass-spectrometry ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ Co, Cd И Zn В ОБРАЗЦАХ НАРУШЕННОГО СОСТАВА РАЗЛИЧНЫХ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОНУКЛИДОВ 60Co, 65Zn И 109Cd В. С. Анисимов, А. И. Санжаров, Д. В. Крыленкин, Л. Н. Анисимова, Д. В. Дикарев, Ю. Н. Корнеев Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Важными параметрами процесса миграции ТМ в почве являются содержание их подвижных форм в почве (a, мкг/см3) и коэффициент эффективной диффузии Def [1–3]. Эти параметры взаимосвязаны, поскольку именно количество тяжелого металла в подвижной форме в почве определяет величину коэффициента (скорости) их диффузии в почве при постоянстве других условий (температуры, влажности, плотности). Действительно, чем больше доля ТМ в почве, находящегося в подвижной форме, тем выше значение Def. Ведь ТМ, иммобилизованные в кристаллической матрице почвенных минералов или окклюдированные нерастворимыми соединениями, не могут оказывать влияние на процесс диффузии металлов в почвенном растворе. Нам кажется целесообразным долю подвижных форм ТМ в почвах определять модифицированным методом Н. Г. Зырина–Т. М. Минкиной [4; 5] путем 32 истощающих экстракций с использованием в качестве группового реагента раствора 1 M CH3COONH4 (pH 4,8) + 1 % ЭДТА до отрицательной реакции на Ca2+. Материалы и методы. Определение параметра Def (см2/c) параметра Def (эффективного коэффициента диффузии ТМ (Cd, Co, Zn) в условиях ненасыщенной влагой почвы существенно отличается от методики определения коэффициентов диффузии ТМ во влагонасыщенных почвах. Значения параметра Def влагоненасыщенных почв в диапазоне влажностей, оптимальных для произрастания растений 50–60 %, определяли в ходе модельного лабораторного опыта, который предусматривал изучение вертикальной миграции элементов (Co, Zn и Cd) с помощью радионуклидов (РН) 60Co, 65Zn и 109Cd в контролируемых условиях (t = 21 ± 2 C, PHвозд.= 99–100 %). Методика подготовки почв, внесение РН, инкубирование, разбор колонок по слоям и определение в них радиоизотопов 60Co, 65Zn и 109Cd была следующей: Колонки с насыпными образцами почв с нанесенными с одной стороны радиоизотопами помещали в закрытых контейнерах в климатическую камеру с наполненным водой кристаллизатором на период от ½ года до 1 года. Предварительная подготовка почв включала доведение их до воздушно-сухого состояния, просеивание через сито с диаметром отверстий 1 мм и определение исходных физико-химических характеристик. Исследуемые почвы помещали в цилиндрические пластиковые колонки высотой 120 мм и диаметром 40 мм, закрытые с одной стороны фильтровальной бумагой и нетканым водопроницаемым материалом, добиваясь одинаковой плотности насыпных образцов – 1,25 г/см3 при высоте 10 см. Почву в колонках насыщали дистиллированной водой до полной влагоемкости (ПВ) в больших полипропиленовых стаканах в соответствии с методикой, изложенной в работе [6]. Затем колонки с влажной почвой вынимали из сосудов с водой, взвешивали, и оставляли в вертикальном положении на подставках для стекания гравитационной влаги в течение 3-х суток, ежесуточно взвешивая колонки с почвой. Затем снимали с колонок с почвами установленные с одной стороны фильтровальную бумагу с нетканым материалом и оставляли колонки в горизонтальном положении для высушивания на воздухе находящихся в них почв до влажности 50–60 % (контроль осуществляли по массе). Затем, колонки с почвами в горизонтальном положении помещали на 3-е суток в эксикаторы над дистиллированной водой для равномерного распределения влаги по всему объему почвы, колонки с почвой герметично закрывали с одной стороны нетканым материалом и пленкой Parafilm. На свободную поверхность почв в колонках равномерно вносили одинаковые количества порошкообразных радиоактивных препаратов (1,3 г), с известным содержанием одного из РН (60Co, 65Zn и 109Cd). Радиоактивные препараты представляли собой эти же почвы, растертые до состояния пудры с внесенными РН. После равномерного внесения препаратов РН на поверхность почв в колонках их слегка поджимали подогнанными под внутренний диаметр почвенных колонок пластиковыми поршнями, зафиксированными резинками. В таком состоянии колонки с влажными (50–60 % ПВ) почвами с внесенными РН помещали в горизонтальном положении в закрытые контейнеры с кристаллизаторами с водой и оставляли на период от ½ года до 1 года при температуре 21 ± 2 C в климатической камере. Еженедельно колонки вращали вдоль горизонтальной оси на 180. По окончании вышеуказанного периода времени, колонки извлекали из контейнеров, удаляли поршни и Parafilm и взвешивали. Далее, почвы с помощью поршня, вставляемого со стороны поверхности без внесенных РН, аккуратно послойно извлекали из цилиндров (через 2 мм для первого слоя 0–1 см, а затем для последующих слоев – через 5 мм), срезая их острым ножом, взвешивали до и после высушивания до воздушно-сухого состояния, размалывали и помещали полученный порошок с исследуемыми РН в счетные контейнеры. Затем определяли удельную активность 60Co и 65Zn гамма-спектрометрическим методом (60Co и 65Zn – с помощью спектрометра Гамма–1П с полупроводниковым детектором из особо чистого германия с относительной эффективностью регистрации 35 %), 109Cd – с помощью сцинтилляционного гамма-спектрометрического комплекса Atom Spectra 2 (ООО «НПП КБ РАДАР») с кристаллом NaI(TL) 40 × 40 мм и программного обеспечения Becquerel Monitor (версия 1.0). Для описания формирования вертикального почвенного профиля ионов РН 60Co предполагалось, что моделью этого процесса может служить одномерная квазидиффузия, временные и пространственные характеристики которой являются решением линейного однородного дифференциального уравнения относительно функции распределения объемной 33 активности РН Av(x,t) с начальным условием в виде δ-функции Дирака Av(x,0) = Q δ(x). В эксперименте количество Q РН вносилось в верхнюю часть колонки с сорбентом (почвой), соответствующую значению координаты x = 0. Поскольку за все время эксперимента в профиль образца почвы мигрировала лишь незначительная часть общей внесенной активности РН, то это привело к следующей формулировке граничного условия для вышеуказанного уравнения в виде Av(0,t) = Q. Решение уравнения диффузии для указанных выше условий имеет следующий вид: Av(x,t) = Q exp(–x2/4Def t) (1) Специфика миграции РН в почвенном слое обусловлена наличием ряда разнородных факторов, вызванных гетерогенностью среды распространения, – неоднородные гранулометрический, фазовый, химический и молекулярный составы почвы. В таком приближении этот процесс может быть описан, как и диффузия в модельной однородной среде с использованием эффективной величины Def (коэффициента эффективной диффузии, индивидуального для каждого из исследуемых РН (60Co, 65Zn и 109Cd), см2 × с–1. Оценка величины Def проводилась методом линейного регрессионного анализа экспериментальных данных с помощью модельной функции (1). Для преобразования ее в удобный для регрессионного анализа вид была введена новая переменная r, связанная с координатой и временем r = x2/(4t). Логарифмируя (1), получим: ln(Av(r)) = ln(Q) + B r, (2) где B = –1/Def. Из (2) следует, что экспериментальные значения величины ln(Av(r)) линейно зависят от r. Тангенс угла наклона регрессионной прямой равен обратному значению коэффициента квазидиффузии Def, а свободный член регрессии ln(Q), ордината для r = 0, равен значению общей активности (количеству РН на единицу площади), которая формирует вертикальный профиль объемной активности соответствующего РН (60Co, 65Zn и 109Cd) в колонках. Близость полученного значения Q к количеству РН, внесенного в колонку в начале эксперимента, служит дополнительным критерием корректности выбора регрессионной прямой. Результаты исследования и их обсуждение. Для определения величины эффективного коэффициента квазидиффузии Def ионов 109Сd, использовали описанный ранее прием, заключающийся в линеаризации зависимости Def = f(x) с использованием логарифмирования зависимой переменной и введения новой переменной r, расположенной по оси абсцисс и связанной с координатой и временем r = x2/(4t). На рисунке приводится распределение объемной активности (Бк/см3) 109Cd по слоям в образце исследуемой дерново-подзолистой супесчаной почвы. Полученный результат (среднее значение Def для 9-ти повторностей опыта при влажностях в диапазоне 50–60 % ПВ приведен в таблице. Линейная регрессия, применяемая для определения Def 109Cd во влагоненасыщенном (W = 56 % ПВ) образце дерново-подзолистой супесчаной почвы (д. Передоль, Жуковский р-н, Калужская обл.): (а) – распределение объемной активности РН по слоям; (б) – линейное преобразование распределения объемной активности 109Cd по слоям по формуле (2) 34 Значения коэффициентов эффективной диффузии Def тяжелых металлов (Cd, Co и Zn) во влагоненасыщенных почвах Тяжелый металл Zn Co Cd Почва Дерново-подзолистая супесчаная Чернозем типичный Дерново-подзолистая супесчаная Чернозем типичный Дерново-подзолистая супесчаная Чернозем типичный Def (W = 50–60 % ПВ) (1,19 ± 0,44) 10–9 (1,00 ± 0,41) 10–9 (1,07 ± 0,09)Е-9 (8,60 ± 2,14)Е-10 (3,60 ± 1,50)E-9 (1,30 ± 0,06)E-9 Заключение. Коэффициенты эффективной диффузии Def тяжелых металлов (Cd, Co и Zn), определенные с помощью радиоизотопов 109Cd, 60Co и 65Zn во влагоненасыщенных почвах (в диапазоне влажностей 50–60 % ПВ), оказались более чем на порядок ниже соответствующих величин Def для влагонасыщенных почв. Кроме того, нами было установлено, что значения Def 109 Cd, Def 60Co и Def 65Zn оказались весьма близкими между собой даже в разных почвах. Литература 1. Прохоров, В. М. Математическая модель поглощения элементов растениями из почвы / В. М. Прохоров // Агрохимия. – 1970. – № 7. – С. 126–136. 2. Прохоров, В. М. Миграция радиоактивных загрязнений в почвах / В. М. Прохоров. – М. : Энергоиздат, 1981. – 98 с. 3. Фрид, А. С. Математическая модель как метод изучения корневого поглощения веществ растениями / А. С. Фрид // Агрохимия. – 1974. – № 3. – С. 122–131. 4. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / Под ред. Н. Г. Зырина и Л. К. Садовниковой. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 1985. – 208 с. 5. Method of determining loosely bound compounds of heavy metals in the soil / T. M. Minkina [et al.] // Methods X. – 2018. – Vol. 5. – P. 217–226. https://doi.org/10.1016/j.mex.2018.02.007 6. Вадюнина, А. Ф. Методы исследования физических свойств почв : учебное пособие / А. Ф. Вадюнина, З. А. Корчагина. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Агропромиздат, 1986. – 416 с. DETERMINATION OF THE EFFECTIVE DIFFUSION COEFFICIENTS OF Co, Cd AND Zn IN SAMPLES OF MIXED COMPOSITION OF VARIOUS SOILS USING RADIONUCLIDES 60Co, 65Zn AND 109Cd V. S. Anisimov, A. I. Sanjarov, D. V. Krylenkin, L. N. Anisimova, D. V. Dikarev, Yu. N. Korneev Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. This paper studies processes of Co, Zn and Cd diffusion in samples of mixed composition of albic retisol and modal chernozem soils. Experiments with radioactive tracers 109Cd, 60Co and 65Zn were carried out to assess parameters of heavy metal migration in different soils through the process of diffusion. Particular attention was paid to differences between moisture-saturated soils and non-moisture saturated soils. In the experiments, plastic columns filled with samples of different soils were utilized to determine activity concentrations in different layers of soil sample after introducing radioactive preparation into its surface level and subsequent period of heavy metal natural diffusion which amounted to from half a year to a full year. The values of Def were estimated by the method of linear regression analysis of experimental data using a modal function. To describe the formation of the vertical soil profile of radionuclide ions, it was assumed that the model of this process can be one-dimensional quasi-diffusion. Results of linear regression and obtained coefficients are presented in the article in the form of graphs and tables. The acquired coefficients of effective diffusion Def of heavy metals (Cd, Co and Zn) determined using radioisotopes 109Cd, 60Co and 65Zn in moisture-saturated soils (in the humidity range of 50–60 % FMC) turned out to be more than an order of magnitude lower than the corresponding Def values for moisture-saturated soils. In addition, we found that the values of Def 109Cd, Def 60Co and Def 65Zn were very close to each other even in different soils. Keywords: heavy metals, soils, radioactive tracers, effective diffusion, vertical distribution ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕРОДНОГО ФЕРРОЦИНСОДЕРЖАЩЕГО СОРБЕНТА В РАЦИОНАХ КРОЛИКОВ О. Н. Антипенко, А. А. Царенок, А. Ф. Карпенко Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Одним из способов снижения накопления цезия-137 в животноводческой продукции является использование в кормлении животных энтеросорбентов, связывающих и выводящих из желудочно-кишечного тракта эндогенный и экзогенный радионуклид [1]. 35 С целью импортозамещения в Институте природопользования НАН Беларуси проведены исследования по получению сорбционных материалов, избирательно сорбирующих радиоцезий, на основе гексацианоферратов, введенных в поры активированного угля из торфа. По результатам лабораторных исследований, модифицированные гексацианоферратом железа (ферроцином) активные угли показали результаты намного лучше, чем исходный ферроцин и ферроцин, нанесенный на травяную муку [2]. Разработка энтеросорбента на основе торфяного угля и его предварительные лабораторные исследования показали, что при создании производства и выпуска препарата для нужд животноводства можно отказаться от импорта и, соответственно, снизить расходы валютных средств и обеспечить импортозамещение [3]. Цель опыта заключалась в изучении радиологической эффективности углеродного ферроцинсодержащего сорбента цезия-137 белорусского производства на мелких сельскохозяйственных животных. Материалы и методы. Для проведения опыта, на базе вивария РНИУП «Институт радиологии» в IV квартале 2017 года, были сформированы 4 группы кроликов-самцов трехмесячного возраста породы белый паннон (контрольная и 3 опытных) численностью 3 головы в каждой. Группы были подобраны по методу пар-аналогов. Продолжительность опыта 30 дней. При формировании контрольной и опытных групп учитывались происхождение, живая масса, возраст, состояние здоровья, упитанность, индивидуальные особенности кроликов. По происхождению животные отбирались одной породы, живой массой 1,8–2,3 кг, в возрасте 2–3 месяцев, здоровые по состоянию здоровья, средней упитанности. Также учитывались такие индивидуальные особенности, как состояние аппетита, темперамент, агрессивность. Взвешивание животных проводилось в начале и в конце опыта индивидуально по 3 головы в каждой группе. Контрольная и опытные группы животных во время опыта получали в составе основного рациона сено злаково-бобовое (0,06 кг на голову в сутки с удельной активностью по 137Cs 5500– 6400 Бк/кг) и комбикорм-концентрат КК-92 для взрослых кроликов (ТУ РБ 600024008.1252006) (0,15 кг на голову в сутки). Кормление кроликов в течение дня было двухразовым (9.00, 16.00). Раздачу кормов проводили равными порциями во время первого и второго кормления в соответствии с рационом. Водой кролики обеспечивались из индивидуальных поилок. Содержание и уход за подопытными животными были одинаковыми во всех группах. Ферроцин и углеродный модифицированный сорбент вводились в состав комбикорма. В первой опытной группе ферроцин вводился по 0,2 г/голову из расчета 100 мг на 1 кг живой массы, во второй и третьей опытных группах углеродный ферроцинсодержащий сорбент – соответственно по 2 и 4 г/голову из расчета 1 и 2 г на 1 кг живой массы (в числе которых по 50 и 100 мг на 1 кг живой массы ферроцина). Комбикорм-концентрат КК-92 для кроликов состоял из 61 % зерновой группы (ячмень, пшеница, овес, отруби), 34 % белковой группы (мука травяная, шрот подсолнечный, шрот соевый) и 5 % минерально-витаминной группы (меласса, премикс, мел, соль). В комбикорме содержалось 10,5 МДж/кг обменной энергии, 16,0 % сырого протеина, 13,0 % сырой клетчатки, 0,45 % кальция, 0,45 % фосфора, 0,50 % хлорида натрия. В опыте изучали поедаемость кормов путем ежедневного учета заданных кормов и их остатков, живую массу животных – путем индивидуального взвешивания в начале и конце исследований, среднесуточные приросты – расчетным путем. Коэффициенты перехода (КП) цезия-137 из кормов в мышечную ткань определяли по соотношению удельной активности мышечной ткани к содержанию радионуклида в рационе. Результаты исследования и их обсуждение. За время проведения опыта животным было скормлено по 5,4 кг сена на каждую группу и по 13,5 кг комбикорма. Как показали наблюдения за животными, поедаемость сена во время опыта у кроликов была примерно одинаковой. Путем учета поедаемости комбикорма было установлено, что несъеденный его остаток за время опыта в контрольной группе составил в среднем на голову 1,02 ± 0,56 кг, в 1, 2 и 3 опытных группах соответственно 0,8 ± 0,49, 1,02 ± 0,41 и 0,81 ± 0,39 кг. Прирост живой массы кроликов за время опыта был отмечен в пределах от 0,90 ± 0,35 кг в 3 опытной группе до 1,03 ± 0,60 кг во 2 опытной группе (табл. 1). Результаты взвешивания животных в конце опыта показали, что индивидуальные среднесуточные приросты животных 36 во всех группах практически не различались и колебались в пределах 10,0–10,7 г/сутки. Достоверных различий между группами в потреблении кормов и приросте живой массы не установлено. Из этого был сделан вывод, что скармливание ферроцина в дозе 0,2 г/голову и углеродного ферроцинсодержащего сорбента в дозе 2 и 4 г/голову не оказали отрицательного влияния на аппетит животных и их прирост живой массы. Т а б л и ц а 1 – Показатели прироста живой массы подопытных животных Группа Контрольная 1 опытная 2 опытная 3 опытная Живая масса на начало опыта, кг Живая масса на конец опыта, кг Прирост живой массы, кг Среднесуточный прирост живой массы, г 1,97 ± 0,47 1,97 ± 0,29 2,03 ± 0,25 2,07 ± 0,15 2,90 ± 0,26 2,93 ± 0,12 3,1 ± 0,58 2,97 ± 0,21 0,93 ± 0,40 0,97 ± 0,40 1,03 ± 0,60 0,90 ± 0,35 10,3 10,7 11,4 10,0 П р и м е ч а н и е – Достоверность различий между группами р > 0,05. За время проведения эксперимента контрольной и опытным группы кроликов было скормлено по 5,4 кг злаково-бобового сена из расчета 0,06 кг на голову в сутки удельной активностью цезия-137 6000 ± 352 Бк/кг (колебания от 500 до 6400 Бк/кг) и по 13,5 кг комбикорма-концентрата (по 0,15 кг на голову в сутки), удельная активность которого была ниже 10 Бк/кг. Среднесуточное поступление радионуклида в составе рациона в организм животных составило 361,5 Бк/сутки, из которых 99,6 % приходилось на цезий-137 в составе сена и 0,4 % в составе комбикорма. При этом в 1-й опытной группе дача ферроцина в составе комбикорма за тридцать дней составила по 6 г/голову, углеродного ферроцинсодержащего сорбента – во 2-й опытной группе по 60 г/голову и в 3-й опытной группе по 120 г/голову. С целью установления параметров перехода из рациона и накопления цезия-137 в мышечной ткани на 30-е сутки эксперимента животных забили для проведения радиометрических исследований (табл. 2). Т а б л и ц а 2 – Показатели удельного содержания цезия-137 в мышечной ткани и его поступления из рациона кроликов Группа Контрольная 1 опытная 2 опытная 3 опытная Средняя удельная активность мышечной ткани, Бк/кг Кратность снижения по сравнению с контрольной группой КП в звене рацион–мышечная ткань 501,00 ± 226,3 157,33 ± 45,0 111,47 ± 44,3 60,87 ± 16,2 – 3,18 4,49 8,23 1,38 0,43 0,30 0,16 После проведения радиометрических исследований было установлено, что кратность удельной концентрации цезия-137 в мышечной ткани кроликов опытных групп оказалась в 3,18–8,23 раза ниже по отношению к контролю. Также показано, что модифицированный ферроцином (5 %) сорбент в дозе 2 г/голову в 1,4 раза и в дозе 4 г/голову в 2,6 раза эффективнее, чем чистый ферроцин. Дача 4 г модифицированного углеродного сорбента более эффективна в 1,8 раза в сравнении с дачей 2 г. Коэффициенты перехода цезия-137 в звене миграции «рацион–мышечная ткань» в контрольной группе составили 1,38, в 1-й группе – 0,43, 2-й группе – 0,30 и 3-й группе – 0,16, что соответственно на 95,1, 107,8 и 121,8 % меньше в сравнении с контролем. Применение модифицированного углеродного сорбента в дозе 2 г/голову способствовало снижению перехода цезия-137 из рациона в мышечную ткань на 12,7 %, в дозе 4 г/голову на 26,7 %, в сравнении с ферроцином в дозе 0,2 г/голову. Необходимо отметить, что данные по кратности снижения содержания радиоцезия в мясе кроликов и его параметрам перехода из рациона в мышечную ткань хорошо совпадают с данными, приведенными в других исследованиях [1]. При потреблении населением 1 кг кроличьего мяса ожидаемая доза внутреннего облучения, рассчитанная по модели [4] с использованием размерного пересчетного коэффициента равного 1,3 × 10–8 Зв/Бк, может составлять в контрольной группе 6,5 мкЗв, в 1-й группе 2,05 мкЗв, 2-й группе 1,45 мкЗв и 3-й группе 0,79 мкЗв. 37 По данным Института природопользования себестоимость 1 т предоставленного для исследований сорбента может составлять около 1396 бел. руб. или 712 долл. США (в ценах 2017 года и по курсу 1 доллар США = 1,96 бел. руб.). На этом основании при установлении экономической эффективности применения сорбента в рационах сельскохозяйственных животных была использована его расчетная себестоимость. В 2017 году стоимость приобретения покупного ферроцина в Республике Беларусь составляла 50 долл. США за 1 кг или 98 белорусских рублей. Из этого следовало, что стоимость 1 кг модифицированного углеродного сорбента в сравнении с ферроцином на 96,6 белорусских рублей оказалась ниже. В проведенном опыте на 1 голову использовался ферроцин в дозе 0,2 г на сумму 1,96 коп., модифицированный углеродный сорбент в дозе 2 г/голову на сумму 0,28 коп., в дозе 4 г/голову – 0,56 коп. За время опыта в 1-й группе было скормлено 18 г ферроцина, во 2-й и 3-й группах соответственно 18 и 360 г углеродного сорбента (табл. 3). Затраты в белорусских рублях на приобретение сорбентов в 1-й, 2-й и 3-й группах соответственно составили 1,76, 0,25 и 0,50 руб. Количество крольчатины при 53 % убойном выходе тушек от 3-х килограммовых кроликов составили по 1,6 кг или 4,8 кг в каждой группе. Т а б л и ц а 3 – Показатели экономической эффективности сорбентов Показатели 1 опытная Потреблено сорбентов за время опыта, кг Стоимость 1 кг сорбента, руб. Затрачено на приобретение сорбентов, руб. Разница в содержании цезия-137 в мясе в сравнении с контролем, Бк Затраты на 1 тыс. Бк разницы, руб. 0,018 98 1,76 1650 1,07 Группы животных 2 опытная 3 опытная 0,18 1,40 0,25 1870 0,14 0,36 1,40 0,50 2113 0,24 Содержание цезия-137 в данном количестве крольчатины в контрольной группе составило 2405 Бк, в 1-й, 2-й и 3-й группах соответственно 755, 525 и 292 Бк и разница между контролем и группами 1650, 1870 и 2113 Бк. Затраты на 1 тыс. Бк разницы в накоплении цезия137 в крольчатине во 2-й группе на 0,93 руб. или в 7,6 раза, в 3-й группе – на 0,83 руб. или 4,0 раза оказались ниже в сравнении с данным показателем в 1 группе. Заключение. Ферроцин в дозе 0,2 г/голову и углеродный модифицированный сорбент в дозах 2 и 4 г/голову в составе комбикорма для кроликов не оказывают отрицательного влияния на аппетит животных, поедаемость кормов и прирост живой массы. Применение сорбентов способствует в 3,18–8,23 раза более низкому накоплению цезия137 в мышечной ткани кроликов в сравнении с контролем. Углеродный модифицированный ферроцином (5 %) сорбент в дозе 2 г/голову в 1,4 раза и в дозе 4 г/голову в 2,6 раза эффективнее, чем чистый ферроцин. Дача 4 г модифицированного углеродного сорбента более эффективна в 1,8 раза в сравнении с дачей 2 г. Параметры перехода цезия-137 в звене миграции «рацион–мышечная ткань» в контрольной группе составили 1,38, в 1-й группе – 0,43, 2-й группе – 0,30 и 3-й группе – 0,16, что соответственно на 95,1, 107,8 и 121,8 % меньше в сравнении с контролем. Стоимость 1 кг собственно изготовленного модифицированного ферроцином углеродного сорбента значительно ниже, чем приобретаемого в Российской Федерации ферроцина. В опыте на кроликах установлено, что применение собственного сорбента в дозе 2 г/голову в сутки требуется затрат на сумму 0,28 коп., в дозе 4 г/голову – 0,56 коп., что соответственно меньше на 1,68 коп. и на 1,4 коп. меньше в сравнении с применением ферроцина. Затраты на 1 тыс. Бк разницы в накоплении в крольчатине цезия-137 в группе с углеродным сорбентом в дозе 2 г/голову на 0,93 руб. или в 7,6 раза и в дозе 4 г/голову на 0,83 руб. или 4,0 раза ниже в сравнении с данным показателем в группе с ферроцином. Литература 1. Карпенко, А. Ф. Эколого-экономические проблемы агропроизводства Гомельской области после Чернобыльской катастрофы : монография / А. Ф. Карпенко. – Брянск : Дельта, 2012. – 258 с. 2. Композиционный энтеросорбент на основе торфяного активированного угля / А. Э. Томсон [и др.] // Природопользование. – 2018. – № 2. – С. 128–134. 38 3. Карпенко, А. Ф. О ферроцианидсодержащих сорбентах / А. Ф. Карпенко [и др.] // Радиобиология: современные проблемы : материалы междунар. науч. конф. (26–27 сент. 2019 г.). – Гомель, 2019. – С. 86–92. 4. Проблемы радиационной реабилитации загрязненных территорий / Ю. М. Жученко [и др.] ; под ред. В. Ю. Агееца. – Гомель : РНИУП «Институт радиологии», 2004. – 46 с. THE USE OF CARBON FERROCYANIDE SORBENTS IN RABBIT RATIONS O. N. Antipenko, A. A. Tsarenok, A. F. Karpenko Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Cesium-137 adsorptive efficiency of the home-made (Belarus) carbon and ferrocyn-based sorbents was studied on small farm animals. The experiment lasted for 30 days and involved 4 groups of the 3-months old Pannon White male rabbits, including 1 control and 3 experimental groups, three rabbits per each group. The experimental groups were formed using a pair matching method. Ferrocyn and carbon-modified sorbents were mixed into the composition of rabbit compound feed. The 1st group received 0.2 g ferrocyn per head at a rate of 100 mg per 1 kg of live weight. The 2nd and 3rd groups were given, respectively, 2 and 4 g of carbon and ferrocyn-based sorbents per head, at a rate of 1 and 2 g per 1 кг of live weight, respectively. Compared to control, application of sorbents in the experimental groups resulted in lower accumulation of cesium-137 in the muscle tissue of rabbits (by 3.18–8.23 times). The effect of carbon-and-ferrocyanide (5 %)-modified sorbent at a dose of 2 and 4 grams per rabbit is, respectively, 1.4 and 2.6 times more effective than application of ferrocyn alone. The dose of 4 grams of carbon-modified sorbent is 1.8-times more effective than that of 2 grams. The transfer coefficients of cesium-137 in the ration-to-muscle tissue of rabbits amounted to 1.38 in the control group, 0.43 in the 1st group, 0.30 in the 2nd group and 0.16 in the 3rd experimental group, which is respectively 95.1, 107.8 and 121.8 % lower as against control. The costs associated with 1 thousand Bq difference in accumulation of cesium-137 in rabbit meat in the "carbon sorbent 2 g/head" and "carbon sorbent 4 g/head" groups is respectively 0.93 rubles, or 7.6 times, and 0.83 rubles, or 4.0 times, lower than those in the "ferrocyn" group. Keywords: sorbent, ferrocyn, ration, rabbits, efficiency КОМПОЗИЦИОННЫЙ ЭНТЕРОСОРБЕНТ НА ОСНОВЕ ТОРФЯНОГО АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ В СОСТАВЕ РАЦИОНОВ КОРОВ О. Н. Антипенко, А. А. Царенок, А. Ф. Карпенко Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Применительно к производству продукции животноводства на загрязненной территории наиболее уязвимой в отношении ее получения в рамках республиканских допустимых уровней (РДУ-99) является производство молока, как в общественной животноводстве, так и в личных подсобных хозяйствах. Получение молока, в котором содержание радионуклидов превышает РДУ-99, отмечается, как правило, при таких плотностях загрязнения, когда практически все другие виды агропромышленной продукции накапливают радионуклиды в меньших количествах. Особенно остро в этом отношении может наблюдаться ситуация при выпасе коров на загрязненных цезием-137 пастбищах [1; 2]. В таких случаях для снижения накопления радионуклида в молоке эффективно применение сорбентов. Наиболее эффективным антидотом цезия-137 является ферроцин, выпуск которого налажен в Российской Федерации [3; 4]. В настоящее время в Республике Беларусь проводятся исследования по получению собственных сорбентов, как для нужд медицины, так и животноводства. Цель исследований – изучить радиологическую эффективность углеродного ферроцинсодержащего сорбента цезия-137, производства Института природопользования НАН Беларуси, в рационах лактирующих коров на загрязненной территории. Материалы и методы. Для изучения возможностей использования углеродного фероцинсодержащего сорбента в рационах лактирующих коров в 2018 году в сельскохозяйственном филиале «Агро-Ветка» ОАО «Ветковский агросервис» Ветковского района Гомельской области был проведен научно-производственный эксперимент. Опыт проводился в конце зимне-стойлового и начале летне-пастбищного содержания коров. Для опыта были сформированы две группы лактирующих коров: опытная и контрольная, по 5 голов в каждой. При постановке под опыт животные были отобраны по принципу пар-аналогов, с учетом живой массы, возраста в отелах, стадии лактации, среднесуточного удоя. Разница между группами заключалась в том, что коровам опытной группы в состав комбикорма вводился сорбент из расчета: 40 г/гол. в сутки. 39 Содержание и уход за подопытными животными был одинаковым, и соответствовал принятой на животноводческом объекте технологии производства молока, а также организации труда. Условия содержания животных были одинаковые на протяжении всего эксперимента. Коровы содержались на привязи, в 4-х рядном коровнике. Отбор проб молока у коров опытной и контрольной групп проводился на 0–5–8–11–14–17–20-е сутки опыта. Определение удельной активности 137Cs (Бк/кг) в исследуемых образцах кормов, молока выполнялось на γ-спектрометрическом комплексе "Canberra-Packard" с погрешностью не более 30 %. В ходе проведения научно-производственного опыта во время кормления животных учитывалось количеству съеденных кормов основного рациона и не съеденных остатков (путем контрольного взвешивания 1 раз в 5 дней). Молочная продуктивность коров определялась по данным контрольных доек индивидуально от каждой коровы 1 раз в 5 дней. Результаты исследования и их обсуждение. В период проведения эксперимента подопытным животным в течение первых 14 дней скармливали кукурузный силос в количестве 48 кг в сутки, луговое сено в количестве 0,5 кг/сутки, комбикорм – 6 кг/сутки. С 14 по 20 день кукурузный силос был заменен зеленой массой (разнотравье) в количестве 42 кг/сутки. В табл. 1 приведены результаты измерений содержания 137Cs в кормах, входивших в состав рационов подопытных коров. Т а б л и ц а 1 – Удельная активность 137Cs кормов, Бк/кг Наименование кормов Начало опыта Середина опыта Конец опыта За период опыта Силос кукурузный Зеленая масса (разнотравье) Сено луговое Комбикорм 35,1 ± 4,5 – 3758,0 ± 473,0 1,1 ± 0,3 7,0 ± 1,9 – 3627,0 ± 457,0 3,1 ± 0,9 – 34,2 ± 5,1 3752,0 ± 473,0 2,8 ± 0,9 21,2 ± 2,1 34,2 ± 5,1 3712,3 ± 74,0 2,3 ± 1,1 Среди кормов максимальное содержание 137Cs было зарегистрировано в сене луговом и составило в среднем 3712,3 ± 74,0 Бк/кг. За время опыта в комбикорме содержание цезия в среднем находилось на уровне 2,3 ± 1,1 Бк/кг, в силосе кукурузном – 21,2 ± 2,1 Бк/кг, в зеленой массе – 34,2 ± 5,1 Бк/кг. С учетом содержания в кормах радиоцезия было рассчитано суммарное его содержание по периодам опыта, а также за весь период опыта (табл. 2). Т а б л и ц а 2 – Суммарная активность 137Cs суточного рациона коров Наименование кормов Количество кормов, кг Активность в кормах Активность в кормах Активность в кормах рациона рациона рациона (начало опыта), (середина опыта), (окончание опыта), Бк Бк Бк Силос кукурузный 48 Зеленая масса (разнотравье) 42 Сено луговое 0,5 Комбикорм 6 Суммарная активность суточного рациона, Бк/сут 1684,8 – 1879,0 6,6 3570,4 – 1436,4 1876,0 16,8 3329,2 336,0 – 1813,5 18,6 2168,1 Суммарная активность суточного рациона подопытных животных в разные периоды проведения опыта находилась в диапазоне от 2168,1 Бк/кг до 3570,4 Бк/кг и в среднем составила 3022,6 ± 749,7 Бк/кг. В табл. 3 приведены результаты измерений удельной активности молока по периодам опыта. За период опыта удельная концентрация 137Cs в контрольной группе составила 5,93 Бк/кг, в опытной – 2,22 Бк/кг, что на 3,71 Бк/кг оказалось меньше. Т а б л и ц а 3 – Удельная активность молока экспериментальных коров Удельная активность молока, Бк/кг по периодам отбора Группа Начало опыта 5-е сутки 8-е сутки 11-е сутки 14-е сутки 17-е сутки 20-е сутки Контрольная Опытная Кратность снижения, раз по сравнению с контролем 3,1 ± 0,5 2,6 ± 1,0 2,4 ± 0,5 1,4 ± 0,4 5,8 ± 2,2 1,3 ± 0,1 4,3 ± 0,6 1,6 ± 0,3 7,7 ± 0,7 3,0 ± 1,8 6,9 ± 0,8 2,4 ± 1,5 7,9 ± 3,7 3,6 ± 2,0 – 1,7 4,5 2,7 2,6 2,9 2,2 40 Как видно из данных, приведенных в табл. 3, кратность снижения содержания 137Cs в молоке коров опытной группы, начиная с 5-х по 20-е сутки, находилась в интервале от 1,7 до 4,5 раза. При этом вынос 137Cs с молоком в контрольной группе за время опыта при среднем удое 23,9 кг и содержании радионуклида 5,93 Бк/кг составил 14173 Бк, в опытной группе при среднем удое 24,9 кг и содержании радионуклида 2,22 Бк/кг – 5528 Бк, что на 8645 Бк меньше. В проведенном опыте использовался модифицированный углеродный сорбент в дозе 40 г/голову. За время опыта опытной группе коров было скормлено 4 кг углеродного сорбента на сумму 5,6 белорусских рублей. Разница в содержании 137Cs в надоенном молоке опытной группы, в сравнении с контрольной, была получена в количестве 8,6 тыс. Бк, что в денежном выражении на 1 тыс. Бк составило 0,65 белорусских рублей. При использовании в опыте не изучаемого сорбента, а ферроцина в количестве 300 г на группу и его стоимости 98 руб./кг, возможные затраты возросли бы до 29,4 руб. В итоге затраты на 1 тыс. Бк снижения содержания 137Cs в молоке опытной группы увеличилось бы до 3,40 руб. Следовательно применение ферроцина оказалось бы примерно в 5,2 раза более затратным, в сравнении с использованием углеродного сорбента. Заключение. В результате полученных в опыте данных установлено, что скармливание на загрязненной территории лактирующим коровам углеродного ферроцинсодержащего сорбента производства Института природопользования НАН Беларуси не оказало отрицательного влияния на их молочную продуктивность. На 20-е сутки опыта удой коров опытной группы составил 24,7 ± 2,0, а удой коров контрольной группы был на уровне 23,9 ± 2,1 кг. Начиная с 5-х по 20-е сутки применения углеродного сорбента, установлено снижение содержания 137Cs в молоке от 1,7 до 4,5 раза. Затраты сорбента в стоимостном выражении на 1 тыс. Бк полученной разницы с контролем в содержании 137Cs в молоке составили 0,65 руб. С этой целью применение ферроцина примерно в 5,2 раза может быть более затратным. Литература 1. Сельскохозяйственная радиоэкология / Р. М. Алексахин [и др.]. – М. : Экология, 1992. – 400 с. 2. Алексахин, Р. М. Сельскохозяйственная радиология / Р. М. Алексахин, Н. А. Корнеев. – М. : Экология, 1991. – 398 с. 3. Губарева, О. С. Применение новых ферроциансодержащих комплексных кормовых добавок для снижения содержания 137Cs в молоке коров / О. С. Губарева, Н. Н. Исамов, П. Н. Цыгвинцев // Радиация и риск. – 2015. – Т. 24, № 4. – С. 35–40. 4. Оценка радиологической эффективности комплексного применения смеси комбикормов с ферроциансодержащими препаратами в хозяйствах юго-западных районов Брянской области / О. С. Губарева [и др.] // Радиация и риск. – 2017. – Т. 26, № 1. – С. 89–96. RATIONS COMPOSITE PEAT CHARCOAL-BASED ENTEROSORBENTS IN FEED RATIONS FOR COWS O. N. Antipenko, A. A. Tsarenok, A. F. Karpenko Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The article presents the results of studying the radiological efficiency of a carbon ferrocyanide sorbent, produced by the Institute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus, in the diets of lactating cows kept in a contaminated area. The experiment was held in the premises of the "Agro-Vetka" JSC "Vetka Agroservice" farm located in the Vetka district, Gomel region, Belarus, and involved two groups of cows, 5 heads each. The experimental group, unlike control, was given a sorbent at the rate of 40 g per head per day mixed in the diet. Milk samples from the cows of the experimental and control groups were taken on the 0–5–8–11–14–17–20th day of the experiment. The specific activity of 137Cs (Bq/kg) in the studied samples of feed and milk was determined using a Canberra Packard gamma-spectrometry system with an error of no more than 30 %. In the course of the experiment, the amount of consumed and uneaten feed was taken into account by the weight check once every 5 days. Milk productivity of each individual cow was established based on the control milking once every 5 days. According to the results obtained in the experiment, feeding lactating cows in the contaminated area with a carbon ferrocyn-containing sorbent, produced by the Institute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus, does not have a negative effect on the milk productivity. On the 20th day of the experiment, the milk yield in the experimental and control groups was 24.7 ± 2.0 and 23.9 ± 2.1 kg respectively. Starting from the 5th day and up to the 20th day of sorbent feeding, a 1.7 to 4.5 times decrease in the content of 137Cs in milk was observed. The cost of the sorbent in the experimental group per 1 thousand Bq of the obtained difference (against control) in the content of 137Cs in milk, was 0.65 rubles. The use of ferrocyn for the same purpose can be approximately 5.2 times more expensive. Keywords: enterosorbent, cesium-137, milk, cows, efficiency 41 ИЗУЧЕНИЕ РАДИОПРОТЕКТОРНЫХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО ЛИГНИНА Л. А. Башлыкова1, А. В. Ермакова1, Н. Н. Старобор1, И. С. Боднарь1, А. П. Карманов1, Л. С. Кочева2, О. В. Раскоша1 1Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Российская Федерация, [email protected] 2Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Российская Федерация Введение. В настоящее время активно ведется скрининг веществ, смягчающих или нейтрализующих действие радиации. Сложность состоит в том, что препараты, рекомендуемые в качестве радиопротекторов, должны одновременно удовлетворять ряду требований: высокая эффективность, отсутствие токсичности, удобный способ введения, низкие производственные затраты, стабильность при хранении, длительная продолжительность защитного действия и способность смягчать воздействие различных типов ионизирующего излучения [1]. Природные соединения, содержащиеся в лекарственном растительном сырье, обладают меньшим отрицательным и побочным воздействием на организм, чем синтетические аналоги, что обеспечивает возможность их длительного применения. Антиоксиданты растительного происхождения рассматривают в качестве противолучевых средств в виду их хорошей переносимости при весьма высокой эффективности, доступности и возможности наработки в больших количествах [2–4]. Многообещающими соединениями с такими свойствами являются препараты на основе природных лигнинов. В последнее время появились исследования, в которых обсуждается возможность применения лигнина и его производных в качестве радиозащитных агентов и/или поглотителей свободных радикалов [3–4]. Ранее было установлено, что показатель антиоксидантной активности препаратов лигнина, полученного из овса (Avena sativa L.), сопоставим с величиной активности таких соединений, как кверцетин, рутин и митофен [5], которые используются в медицинской практике как антиоксиданты. Исследование безопасности применения химических веществ и фармакологических препаратов является важнейшим аспектом доклинических испытаний, при этом важно проводить такую оценку в долгосрочных экспериментах при длительном поступлении тестируемых веществ в организм. В настоящее время все радиопротекторные препараты можно разделить на две большие группы, различающиеся по своей эффективности в зависимости от типа воздействия [6]. Первыми из них являются радиопротекторы, высокоэффективные при импульсном и некоторых видах относительно короткого облучения. Вторая группа состоит из радиопротекторов длительного действия. Эти препараты эффективны при длительном и фракционированном облучении. В рамках данной работы были проведены эксперименты по выявлению возможной токсичности и биологической эффективности растительного препарата на основе лигнина, полученного из стеблей овса, а также изучены его возможные противолучевые свойства в условиях острого и хронического действия ионизирующего излучения. Материалы и методы. Тестирование лигнинного препарата проведено на половозрелых мышах линии СВА, полученных из «Научной коллекции экспериментальных животных» Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, и зарегистрированную как уникальная научная установка научно-технологической инфраструктуры Российской Федерации (http://www.ckprf.ru/usu/471933/). При работе с мышами руководствовались принципами Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей (Страсбург, 1986). Лигнин выделяли из стеблей овса и переводили в водорастворимую форму. Мышам опытных групп питьевую воду заменяли 0,005 % раствором лигнина и поили в течение 1, 4 и 8 месяцев (кумулятивные дозы составили 300, 900 и 2000 мг/кг массы тела животного). Изучение радиопротекторных свойств лигнина осуществляли при однократном остром гамма-облучении животных в дозе 6 Гр (137Cs, 0,75 Гр/мин) на установке «Исследователь» (Россия). Мыши получали перорально 0,01 % раствор препарата в течение 8 суток (кумулятивная доза – 150 мг/кг массы тела животного) до (профилактический режим) или после (терапевтический режим) острого гамма-облучения. Исследование радиопротекторных свойств природного лигнина при длительном действии ионизирующего излучения проводили с помощью гамма-установки «Фотон» (Россия). Животных подвергали радиационному воздействию в течение 30 суток в дозе 30 сГр и одновременно поили раствором лигнина (0,005 %). Контрольных мышей содержали в 42 одинаковых с опытными животными стандартных условиях вивария со свободным доступом к пище и воде. Оценка биологической эффективности, токсичности и радиозащитных свойств препарата на основе лигнина проведена с помощью показателей, отражающих состояние организма животных в целом и отдельных его систем, органов и клеток с привлечением широкого комплекса апробированных методов. Изучены этологические (поведенческие) реакции с применением тестов «Открытое поле» (входит в перечень установок для выполнения психофармакологических тестов, согласно приказу Минздрава России № 281 от 30.04.2013 г.) и «Т-образный лабиринт». Проведена оценка двунитевых разрывов ДНК по методу «ДНК-комет» в нейтральной версии рН [7] в клетках костного мозга, щитовидной железы и семенников. Рассчитывали среднее значение %ТDNA, отражающее процент поврежденной ДНК в «хвосте кометы». На клетках костного мозга и щитовидной железы применен микроядерный тест, который является общепринятым цитогенетическим методом оценки мутагенного действия агентов различной природы [8; 9]. Определена концентрация (активность) малонового диальдегида в эритроцитах мышей методом фотометрической детекции (длина волны 532 нм) триметинового окрашенного комплекса, образующегося при реакции с тиобарбитуровой кислотой [10]. Малоновый диальдегид является продуктом перекисного окисления липидов мембран и маркером окислительного стресса. Осуществлен анализ периферической крови на гематологическом анализаторе MicroCC-20Plus (ветеринарная версия) (High Technology, Inc., США). Результаты исследования и их обсуждение. Результаты поведенческих тестов, проведенных на самцах и самках после воздействия лигнина в течение 1 месяца, позволили установить эффективность хронического действия препарата в дозе 300 мг/кг, с проявлением специфичности в зависимости от пола животного: у самок прием лигнина повышал тонус и активность центральной нервной системы и стимулировал ориентировочно-исследовательскую реакцию, а у самцов усиливал исследовательскую активность и снижал уровень беспокойства. Об отсутствии токсического воздействия лигнина при всех вариантах эксперимента свидетельствуют результаты сравнения массы тела и значений индексов внутренних органов (мозг, печень, сердце, почки, семенники и надпочечники) у опытных и соответствующих контрольных групп животных. Тем не менее отметим, что прием лигнина в течение 8 месяцев вызывал существенную нагрузку на сердце, на это указывает увеличение массы и индекса этого органа (р ≤ 0,05). Большинство параметров крови у мышей, подвергшихся длительному воздействию раствора лигнина в течение 1 и 4 месяцев, статистически значимо не отличались от контрольных значений, исключением были показатели красной крови – эритроцитов и гемоглобина, количество которых статистически значимо понижалось. Через 8 месяцев употребления препарата состояние периферической крови полностью нормализовалось. ДНКкометный и микроядерный тесты показали отсутствие генотоксического воздействия лигнина при его хроническом поступлении в организм животных на костный мозг, щитовидную железу и семенники. Острое гамма-облучение животных в дозе 6 Гр статистически значимо повышало концентрацию гемоглобина и увеличивало разброс в размерах эритроцитов. Терапевтический прием препарата (употребление лигнина после облучения в течение 8 дней) способствовал нормализации обоих показателей, однако значения, которые отражали число эритроцитов и количество гемоглобина, опускались ниже нормы (р ≤ 0,05). Профилактическое (до облучения) введение лигнина животным приводило к нормализации размеров эритроцитов, но лигнин при этом режиме введения не справлялся с высокой концентрацией гемоглобина. Об антиоксидантном действии лигнина при остром облучении свидетельствуют и результаты о снижении концентрации малонового диальдегида в эритроцитах животных при обоих режимах введения тестируемого препарата. Результаты молекулярно-клеточного анализа (ДНКкометный и микроядерный тесты) в половых клетках самцов не показали статистически значимых отличий от контрольных значений во всех вариантах эксперимента, тогда как в соматических клетках этих животных выявлены цитогенетические изменения, указывающие на проявление противолучевых свойств природного лигнина как при остром, так и при хроническом радиационном облучении животных. 43 Заключение. Таким образом, отсутствие токсического эффекта при длительном употреблении животными лигнина и способность модифицировать радиационные эффекты свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований природного лигнина в качестве противолучевого средства как при остром, так и при хроническом действии ионизирующего излучения. Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 22-13-00196, https://rscf.ru/project/22-13-00196/. Литература 1. Gudkov, S. V. Radioprotective substances: history, trends and prospects / S. V. Gudkov, N. R. Popova, V. I. Bruskov // Biophysics. – 2015. – Vol. 60 (4). – P. 659–667. 2. Radioprotection by plant products: present status and future prospects / R. Arora [et al.] // Phytother. Res. – 2005. – Vol. 19. – P. 1–22. 3. Hosseinimehr, S. J. Trends in the development of radioprotective agents / S. J. Hosseinimehr // Drug Discovery Today. – 2007. – Vol. 12. – P. 794–805. 4. Lignin: Drug/Gene Delivery and Tissue Engineering Applications / R. Kumar [et al.] // Int. J. Nanomedicine. – 2021. – Vol. 26 (16). – P. 2419–2441. 5. Лигнины родиолы розовой и серпухи венценосной: особенности химической структуры и антиоксидантные свойства / В. А. Белый [и др.] // Успехи геронтологии. – 2010. – Т. 23, № 2. – С. 221–227. 6. Radioprotectors.org: an open database of known and predicted radioprotectors / A. M. Aliper [et al.] // Aging (Albany NY). – 2020 – Vol. 12 (15). – Р. 15741–15755. 7. Olive, P. L. Detection of DNA double-strand breaks through the cell cycle after exposure to X-rays, bleomycin, etoposide and 125IdUrd / P. L. Olive, J. P. Banath // Int. J. Radiat. Biol. – 1993. –Vol. 64 (4). – Р. 349–358. 8. Hedlle, J. A. A rapid in vivo test for chromosomal damage / J. A. Hedlle // Mutation Research. – 1973. – Vol. 18. – Р. 187–190. 9. Morphological assessment of apoptosis / A. Gorman [et al.] // Techniques in Apoptosis. A User’s Guide. – 1996. – P. 3– 11. 10. Владимиров, Ю. А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах / Ю. А. Владимиров, А. И. Арчаков. – М. : Наука, 1972. – 252 с. STUDY OF RADIOPROTECTIVE PROPERTIES OF NATURAL LIGNIN L. А. Bashlykova1, А. V. Ermakova1, N. N. Starobor1, I. S. Bodnar1, А. P. Karmanov1, L. S. Kocheva2, О. V. Raskosha1 1 Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IB Komi SC UB RAS), Syktyvkar, Russian Federation, [email protected] Institute of Geology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IG Komi SC UB RAS), Syktyvkar, Russian Federation 2 Abstract. Currently, active screening of substances that mitigate or neutralize the effect of ionizing radiation is being carried out. Studies have emerged that discuss possible using lignin as radioprotective agents and / or scavengers of free radicals. An important aspect of preclinical testing is to determine the safety of use of substances in small mammals. The aim of the work was to investigate a possible toxicity and biological efficiency of a preparation based on lignin, obtained from oat stems, in mice, and also to study its anti-radiation properties under conditions of acute and chronic exposure to ionizing radiation. Mice from the experimental group were given a solution of natural lignin to drink for 1, 4 and 8 months (cumulative doses were 300, 900 and 2000 mg/kg of animal body weight, respectively). The study of the radioprotective properties of lignin was carried out with a single acute gamma irradiation of animals at a dose of 6 Gy using "Issledovatel" facility (Russia) and with prolonged exposure to ionizing radiation (30 days, a dose of 30 cGy) with the help of "Foton" gamma chronic irradiation facility (Russia). The results of behavioral tests showed the effectiveness of the preparation at a dose of 300 mg/kg, with the specificity depending on the sex of the animal. The absence of a pronounced toxic and genotoxic effect of lignin on the organs and tissues of animals was revealed in all variants of the experiment. Under acute gamma irradiation of mice, lignin had an anti-radiation effect on the parameters of red blood in both modes of administration. Molecular cell analysis showed no statistically significant differences from the control values in the germ cells of males in all variants of the experiment, while cytogenetic changes were found in the somatic cells of these animals, indicating the antiradiation properties of natural lignin both during acute and prolonged radiation exposure. Thus, the absence of a toxic effect during long-term use of lignin by animals and the ability to modify radiation effects indicate benefits of further studies of natural lignin as an anti-radiation agent. Keywords: lignin, radioprotector, gamma irradiation, mice, somatic and germ cells 44 ОСОБЕННОСТИ ИНФОРМИРОВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ В СИТУАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ Н. Я. Борисевич Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций МЧС Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Текущий постчернобыльский этап характеризуется следующими особенностями: – реализуется Государственная программа по преодолению последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС на 2021–2025 годы; – определен курс на возрождение и ускоренное социально-экономическое развитие пострадавших территорий; – улучшается радиоэкологическая обстановка; – производится нормативно чистая сельскохозяйственная продукция; – снижаются дозы облучения населения; – не выявлены серьезные медицинские последствия (кроме рака щитовидной железы). Однако в то же время: – присутствуют долговременные риски, которыми необходимо уметь управлять; – содержание радионуклидов в лесной пищевой продукции в ряде случаев превышает допустимые уровни; – имеются территории с разными уровнями загрязнения, в т.ч. и высокими, откуда отселено население и на которых установлен контрольно-пропускной режим. В настоящее время к территории радиоактивного загрязнения Республики Беларусь вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС, на которой расположены населенные пункты, относятся 19 районов Гомельской области, 12 районов Могилевской области, 4 района Брестской области, 9 районов Минской области и 3 района Гродненской. Всего 47 районов. К наиболее пострадавшим (на основании удельного веса загрязненных территорий, коллективной дозы облучения, потерь сельскохозяйственных земель в результате их загрязнения, числа ликвидированных хозяйств и предприятий, количества отселенного населения) отнесен 21 район. На начало 2022 г. в зонах радиоактивного загрязнения располагался 1891 населенный пункт, в которых проживало 953,5 тыс. жителей. Продукция, произведенная на территории радиоактивного загрязнения и предназначенная для реализации, в обязательном порядке подлежит контролю радиоактивного загрязнения и сопровождается документом, подтверждающим соответствие содержания в ней радионуклидов допустимым уровням. Контролю радиоактивного загрязнения подлежит также каждая партия дикорастущих ягод и грибов, мяса диких животных, произведенная (заготовленная) на всей территории Республики Беларусь. Контроль радиоактивного загрязнения пищевых продуктов является важнейшей составляющей системы ограничения доз внутреннего облучения населения, в том числе и на современном этапе преодоления последствий аварии на Чернобыльской АЭС в ситуации существующего облучения. В соответствии с требованиями действующего законодательства в Республике Беларусь запрещаются производство и реализация продукции, содержание радионуклидов в которой превышает допустимые уровни. Пищевая сельскохозяйственная продукция, производимая в течение последних 15 лет в общественном секторе производства, соответствует самым жестким радиологическим гигиеническим нормативам. Число населенных пунктов, где в течение года регистрировалась хотя бы одна проба молока с превышением нормативов РДУ-99, значительно снизилось за последние годы и составляет сейчас единицы. В отличие от сельскохозяйственных земель, на которых применяются защитные мероприятия (агрохимические, агротехнические, культуртехнические), изменение радиационной обстановки в лесных экосистемах происходит только за счет естественных процессов. В этой связи вклад пищевой продукции леса в формирование дозы внутреннего облучения населения увеличивается с течением времени относительно вклада продукции сельского хозяйства. 45 Лесные грибы и ягоды по-прежнему остаются накопителями цезия-137 и могут быть загрязнены выше допустимых уровней. Это связано с тем, что радионуклиды в основном (до 50–70 % их общего содержания в лесных почвах) сосредоточены в лесной подстилке и верхнем слое почвы. Глубина залегания центра запаса цезия-137 к настоящему времени остается на уровне 5–6 см. Поэтому население в первую очередь информируется о возможных путях поступления радиоцезия в организм человека с дарами леса, способах снижения содержания радионуклидов в пищевой продукции леса. Сбор грибов в зонах радиоактивного загрязнения производится с учетом особенностей, определенных «Правилами ведения лесного хозяйства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС» [1]. Результаты радиационного контроля показывают стабильно высокий удельный вес проб, превышающих допустимые уровни РДУ-99. Всего по Министерству лесного хозяйства в 2022 году установлено превышение допустимого уровня содержания цезия-137 в 37 % числа измеренных проб грибов, в 20,2 % – проб ягод. К наиболее чистым лесным пищевым продуктам относится березовый сок. Среднее содержание цезия-137 составляет 10 Бк/кг (максимальное 54 Бк/кг) при допустимом уровне 370 Бк/кг, содержание цезия-137 в меде, заготовленном на пчелопасеках лесхозов, не превышало 128 Бк/кг при допустимом уровне 3 700 Бк/кг [2]. На интернет-сайтах лесхозов, расположенных на территории загрязненных районов, приводятся картосхемы загрязнения цезием-137 лесничеств со следующими обозначениями: не окрашенные лесные кварталы – ведение лесного хозяйства, сбор дикорастущих ягод и грибов проводятся без ограничений; окрашенные в синий цвет (1–5 Ки/км2) – сбор дикорастущих ягод и грибов разрешается с обязательным радиометрическим контролем; окрашенные в желтый цвет (5–15 Ки/км2) – сбор дикорастущих ягод и грибов, сенокошение и выпас скота запрещены; окрашенные в зеленый (15–40 Ки/км2) и красный цвет (40 Ки/км2 и более) – посещение лесов запрещено. Информация о радиационной обстановке в лесах приводится также на сайтах Могилевского и Гомельского областных лесохозяйственных объединений. Важно отметить, что постановлением Совета Министров Республики Беларусь (в числе прочего) утверждена новая редакция гигиенического норматива «Критерии оценки радиационного воздействия», вступившего в силу с 08.03.2023. Гигиеническим нормативом установлены основные пределы доз облучения населения, референтные уровни содержания цезия-137 и стронция-90 в пищевых продуктах (отличающиеся от РДУ-99), референтные уровни содержания цезия-137 в древесине, продукции из древесины и древесных материалов, прочей непищевой продукции лесного хозяйства, лекарственно-техническом сырье. Для ограничения облучения населения в ситуации существующего облучения, обусловленного присутствием радионуклидов в пищевых продуктах, питьевой воде и потребительских товарах, должны соблюдаться референтные уровни содержания в них радионуклидов, устанавливаемые исходя из непревышения годовой эффективной дозы репрезентативного лица 1 мЗв/год [3]. При проведении информационных мероприятий обязательно представляются сведения, где можно проверить продукцию из личных подсобных хозяйств и дары леса на содержание цезия-137. Это областные, зональные, районные центры гигиены и эпидемиологии, пункты (посты) радиационного контроля лесхозов, радиологические лаборатории ветстанций, рынков. В настоящее время в 13 районах республики (из них в 8 районах Гомельской области: Брагинский, Буда-Кошелевский, Ветковский, Добрушский, Кормянский, Наровлянский, Чечерский и Хойникский и 5 районах Могилевской: Климовичский, Костюковичский, Краснопольский, Славгородский и Чериковский) имеются отселенные территории, на которых установлен контрольно-пропускной режим. Там запрещается пребывание без пропусков, сбор дикорастущих растений, ягод и грибов, охота и рыболовство, разведение костров. Вопросы посещения территорий зон радиоактивного загрязнения, с которых отселено население и на которых установлен контрольно-пропускной режим, получения пропусков для посещения данных территорий и т.п. находятся в компетенции главного управления по проблемам ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС Гомельского областного исполнительного комитета и управления по преодолению последствий катастрофы 46 на Чернобыльской АЭС и чрезвычайным ситуациям Могилевского областного исполнительного комитета (до 2023 г. эти вопросы находились в компетенции Администрации зон отчуждения и отселения МЧС Беларуси). Подробная информация о границах этих территорий, картосхемы районов Гомельской области размещены на интернет-странице главного управления по проблемам ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС (URL: http://www.gomel-region.by/ru/kartytzrzru). Для обозначения на местности зоны отселения устанавливаются предупреждающие знаки (аншлаги) радиационной опасности. Пребывание на территории радиоактивного загрязнения, на которой установлен контрольно-пропускной режим, без соответствующего пропуска, а также сбор дикорастущих растений, грибов, ягод, охота и рыбалка на ней наказывается штрафом в размере от 5 до 30 базовых величин (ст. 16.6 КоАП). Одной из важных мер индивидуальной защиты населения в случае угрозы или возникновения радиационной аварии является предотвращение облучения щитовидной железы, обусловленного поступлением в организм радиоактивных изотопов йода. Постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь и Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь утверждена «Инструкция о порядке организации и проведения йодной профилактики в случае угрозы или возникновения радиационных аварий» (далее – Инструкция). Начало действия документа – 04.12.2022. Инструкция определяет порядок организации и проведения йодной профилактики в случае угрозы или возникновения радиационных аварий при осуществлении деятельности по использованию атомной энергии. В качестве приложения к Инструкции приводится Памятка населению о порядке проведения йодной профилактики [4]. Литература 1. Об утверждении Правил ведения лесного хозяйства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС [Электронный ресурс] : постановление Мин-ва лесного хозяйства Респ. Беларусь, 27 дек. 2016 г., № 86 // Нац. правовой Интернет-портал Респ. Беларусь. – Режим доступа: https://www.pravo.by/document/?guid=12551&p0=W21731754&p1=1. – Дата доступа: 07.03.2023. 2. Радиационный контроль лесной продукции [Электронный ресурс] : государственное учреждение по защите и мониторингу леса «Беллесозащита» Мин-ва лесного хозяйства Респ. Беларусь. – 2023. – Режим доступа: https://bellesozaschita.by/radiacionnyj-kontrol/radiacionnyj-kontrol-produkcii/. – Дата доступа: 07.03.2023. 3. Об утверждении гигиенических нормативов (с изм. и доп., вступающими в силу с 08.03.2023) [Электронный ресурс] : постановление Совета Министров Респ. Беларусь, 25 янв. 2021 г., № 37 (ред. от 29.11.2022) // Нац. правовой Интернет-портал Респ. Беларусь. – Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid= 12551&p0=20C22100037&p1=1. – Дата доступа: 09.03.2023. 4. Об организации йодной профилактики (вместе с Инструкцией о порядке организации и проведения йодной профилактики в случае угрозы или возникновения радиационных аварий) [Электронный ресурс] : постановление Мин-ва здравоохранения Респ. Беларусь, Мин-ва по чрезвычайным ситуациям Респ. Беларусь, 19 окт. 2022 г., № 103/59 // Нац. правовой Интернет-портал Респ. Беларусь. – Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid= 12551&p0=W22239099&p1=1. – Дата доступа: 07.03.2023. PECULIARITIES OF POPULATION INFORMING IN THE EXISTING EXPOSURE SITUATION M. Ya. Barysevich Research Institute of Fire Safety and Emergencies of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The consequences of the Chernobyl disaster are long-term. Currently, there are resettled territories in 13 districts of the Republic of Belarus, in which the access control regime is established. At present, 47 districts belong to the territory of radioactive contamination, on which 953.5 ths people are living. Radiation control of food products is an essential component of the system of limiting the doses of internal exposure of the population. Agricultural food products produced over the past 15 years in the public sector of production satisfy with the most stringent hygienic radiological norms. Unlike agricultural land, on which protective measures are applied, the change in the radiation situation in forest ecosystems occurs only due to natural processes. Therefore, the contribution of forest food products to the formation of the internal exposure to the population increases over time relative to the contribution of agricultural products. Forest mushrooms and berries till now remain stores of radionuclides and may be contaminated above permissible levels. Annually, the content of cesium-137 in 20–30 % of samples of wild berries and mushrooms exceeds the hygiene norms. This is due to the fact that this radionuclide is mainly (up to 50–70 % of its total content in forest soils) concentrated in forest litter and the upper soil layer. Therefore, the population is first of all informed about the possible ways of radiocaesium entering the human body with the gifts of the forest, as well as about ways to reduce the content of radionuclides in food products of the forest. When visiting the forest, people should pay attention to warning and prohibition signs placed on roads, exits from roads and along the borders of 47 forests located near settlements. A number of normative legal documents have been adopted concerning the establishment of reference levels for the content of radionuclides in food products, the protection of the thyroid gland using stable iodine preparations in case of radiation accident. Keywords: Chernobyl disaster, affected territories, existing exposure situation, information work, radiation emergency СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ БЕТА-ИЗЛУЧАЮЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОБАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОСТНОГО СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО СЧЕТЧИКА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ГАШЕНИЯ ПРОБЫ В. Э. Введенский, В. В. Востротин Южно-Уральский институт биофизики ФМБА России, г. Озерск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Представленный способ идентификации бета-излучающих радионуклидов в пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика с автоматическим определением гашения пробы относится к области радиоэкологического мониторинга, охране окружающей среды, индивидуального дозиметрического контроля работников и предназначен для определения бета-излучающих радионуклидов в пробах окружающей среды, в пробах биосубстратов, в технологических пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика с автоматическим определением гашения пробы. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ идентификации радионуклидов в жидком сцинтилляционном образце [1], в котором измеряют спектр исследуемого образца, после чего для соответствующего уровня гашения из библиотеки базовых спектров отдельных радионуклидов для различных уровней тушения методом интерполяции и экстраполяции определяют нормированные модельные спектры отдельных радионуклидов. Далее методом наименьших квадратов минимизируют разницу между спектром образца Pi и суммой модельных спектров отдельных радионуклидов Mi,j, умноженных на коэффициенты cj, определяющие активность отдельных радионуклидов. Минимизируемое выражение при этом выглядит следующим образом: 2 J F Pi c j M i , j min , cj i 1 j1 I (1) где i – номер канала анализатора; j – индекс радионуклида. Однако этот способ не регламентирует ни хранение, ни извлечение, ни спектральную интерполяцию образца спектра, хранящуюся в библиотеке, что может при неудачном выборе хранения или извлечения или интерполяции затруднить задачу нахождения активностей радионуклидов в пробе и увеличить время ее выполнения. Так же известный способ не указывает на правила обработки спектра фона. Материалы и методы. Идентификацию бета-излучающих радионуклидов в пробе осуществляют с использованием жидкостного сцинтилляционного спектрометра с автоматическим определением гашения. При этом используется вся энергетическая шкала. Для выполнения задачи идентификации бета-излучающих радионуклидов предложен способ, включающий: 1) предварительное однократное создание библиотеки скоростей набора фоновых проб; 2) предварительное однократное создание библиотеки для данного жидкостного сцинтилляционного спектрометра и данного коктейля для всех бета-излучающих радионуклидов, встречаемых в измеряемых пробах, модельных спектров проб образцовых радиоактивных растворов (ОРР) при разных уровнях гашения в виде системы полиномов третьей степени параметров суммы кусочно-комбинированных функций [2]; 3) предварительное однократное создание библиотеки эффективности измерения в зависимости от гашения в виде экспоненциальной функции; 4) измерение и запись спектра пробы и параметров измерения пробы; 5) минимизация отклонения всех модельных спектров от спектра пробы, используя параметр гашения, полученный при измерении пробы; 6) определение коэффициентов вклада каждого библиотечного спектра изотопа в спектр измеряемой пробы. 48 По полученным коэффициентам вклада радионуклидов и библиотечным эффективностям измерения радионуклидов в зависимости от гашения вычисляют активность бета-излучающих радионуклидов. Создание библиотеки модельных спектров. Модельный спектр радионуклида – это аппроксимация спектра пробы образцового радиоактивного раствора (ОРР) данного радионуклида кусочно-комбинированной функцией для данного жидкостного сцинтилляционного спектрометра и данного коктейля. Библиотека состоит из функций изменения модельного спектра в зависимости от гашения, и эффективности измерения в зависимости от гашения. Для создания библиотеки для j-го радионуклида ( j J ) необходимо следующее (далее в подпунктах 1, 2, 3, 4 индекс j будет опускаться, так как все выкладки приводятся для одного радионуклида, но предполагается его наличие): 1) Для занесения модельного спектра j-го радионуклида в библиотеку для данного жидкостного сцинтилляционного спектрометра и данного коктейля необходимо получить спектры образцового радиоактивного раствора интересующего радионуклида для разных уровней гашения gk, k K . Для полученного спектра Pk ≡ Pi k , i I , соответствующего k-му уровню гашения, строим модельный спектр j-го радионуклида Mk в виде суперпозиции k ,l кусочно-комбинированных функций f k,l i с параметрами S , , 1 , 2 , l L для каждой l-ой энергетической линии j-го радионуклида: M ik f k ,l i , L (2) l 1 i k ,l k ,l 2 S k ,l 2 e 2 1 , i k ,l k , l k , l 1 2 f k ,l i , 2 i k ,l k ,l k ,l 2 S 2 e 2 2 , i k ,l k ,l k ,l 1 2 2 (3) где J – множество всех радионуклидов; I – множество всех каналов жидкостного сцинтилляционного спектрометра; L – множество всех энергетических линий j-го радионуклида; j – номер радионуклида; i – номер канала жидкостного сцинтилляционного спектрометра; l – номер энергетической линии j-го радионуклида; k – номер уровня гашения; Sk,l – площадь пика, имп; k ,l – абсцисса центра максимума; 1k ,l , 2k ,l – параметры, определяющие форму пика; Mk – модельный спектр, имп. Параметры S , , 1 , 2 k ,l , l L кусочно-комбинированных функций f k,l, соответствующие k-му уровню гашения, вычисляются путем минимизации функционала: min P M 2 I k i 1 i k i S, , 1, k ,l 2 , l L (4) 2) Построение функции изменения модельного спектра от уровня гашения в виде системы полиномов третьей степени (хранится в библиотеке): S l g a3S ,l g 3 a2S ,l g 2 a1S ,l g a0S ,l l ,l 3 ,l 2 ,l ,l g a3 g a2 g a1 g a0 l 1 ,l 3 1 ,l 2 1 ,l 1 ,l , 1 g a3 g a2 g a1 g a0 l g a 2 ,l g 3 a 2 ,l g 2 a 2 ,l g a 2 ,l 3 2 1 0 2 (5) где g – уровень гашения: g ≡ SQP(E); SQP(E) – значение гашения, вычисляется автоматически при измерении пробы методом определения спектрального параметра гашения внешнего 49 стандарта (Spectral Quench Parameter of External standard). Параметры полиномов a3* , a2* , a1* , a0* вычисляются путем минимизации функционалов: S g S min K k ,l 2 l k k 1 a 3S ,l , a 2S ,l , a1S ,l , a 0S ,l g min K k ,l 2 l a 3 ,l , a 2 ,l , a1 ,l , a 0 ,l k k 1 (6) g min K k 1 l 1 k ,l 2 1 k 1 , l , a 1 ,l , a 1 , l a 31 ,l , a 2 1 0 g min, K l 2 k 1 k ,l 2 2 k ,l ,l ,l ,l a 3 2 , a 2 2 , a1 2 , a 0 2 где gk – k-ый уровень гашения: gk ≡ SQP(E)|k. 3) Построение функции эффективности измерения в зависимости от гашения E k , для этого вычисляется эффективность для k-ого уровня гашения: Ek L 1 S t k ,l k OPP k l 1 A , (7) k где t k – время набора спектра для k-ого уровня гашения, c; AOPP – активность ОРР введенная в пробу k-ого уровня гашения, Бк. Для площади спектра ОРР для k-ого уровня гашения S k должно выполняться равенство: L S k S k ,l . (8) l 1 4) Построение функции изменения эффективности измерения от уровня гашения в виде экспоненциальной функции (хранится в библиотеке): E f g a eb g 512c g 512 , 2 (9) где a, b, c – параметры аппроксимации. Параметры аппроксимации вычисляются минимизацией функционала при построении библиотеки спектра отдельного радионуклида: E g E min . K f k 2 a ,b , c k 1 (10) 5) При вызове модельного спектра для j-го радионуклида для известного гашения g const из библиотеки следует: L Bi , j g B j i, g f jl i, g l 1 i lj g l 2 S g 2 2 1l , j g j , i lj g l g l g e 1, j 2, j f jl i , 2 i lj g l 2 S j g 2 2 l g e 2, j , i lj g l l 1, j g 2, j g (11) 2 (12) где S lj g , lj g , 1l, j g , 2l , j g для l-ой энергетической линии j-го радионуклида определены в (5), эффективность измерения E jf g для j-го радионуклида для известного гашения 50 g const определено в (9). Как указывалось выше, в подпунктах 1, 2, 3, 4 индекс j опускался, но предполагалось его наличие. Измерение пробы. При измерении пробы: 1) измеряется спектр пробы Pi , i I , где i – номер канала анализатора; 2) автоматически измеряется гашение g SQP( E) const . Из измеренного спектра пробы Pi , i I необходимо вычесть соответствующий коктейлю спектр фона (скорость набора фона Fi , i I из библиотеки скоростей набора фоновых проб, умноженную на время набора пробы): Pi ' Pi Fi t , i I (13) Используется библиотека фоновых проб в виде скоростей набора фона по каждому каналу. Имея модельные спектры j-го радионуклида Bi , j g , i I , j J (11), и минимизируя функционал (14), получаем коэффициенты j , j J вклада j-го радионуклида в спектр Pi ' , i I . 2 J F Pi ' j Bi , j g min j , jJ , g const i 1 j1 I (14) F j , уравнение минимизации функционала (14) После дифференцирования тождественно преобразуется в систему линейных уравнений: I 2 B1,i I i 1 B B 2 , i 1, i i 1 ... I BJ ,i B1,i i 1 I 1, i i 1 2, i I B22,i i 1 ... I B B i 1 J ,i I B B 2, i ... I B B P B 1, i J ,i ' i 1, i 1 i I1 2 P ' B B B 2, i J , i . i 2, i i 1 i 1 ... ... ... ... I J I Pi ' BJ ,i ... BJ2,i i 1 i 1 i 1 I ... (15) Bθ M (16) θ B1 M (17) Запишем (15) в матричном виде: Решение (16) имеет вид: Активность j-го радионуклида вычисляется по формуле: I j Aj Bi, j g , t E jf g i 1 (18) где A j – активность j-го радионуклида в пробе, Бк; t – время набора спектра пробы, c; j – вклад j-го радионуклида в спектр Pi , i I ; E jf g библиотечная эффективность измерения ' j-го радионуклида в зависимости от гашения g; Bi,j g – модельный спектр j-го радионуклида в i-ом канале в зависимости от гашения g, имп. Результаты исследования и их обсуждение. В 2017 г. в ЮУрИБФ согласно представленному способу идентификации бета-излучающих радионуклидов в пробах было создано программное обеспечение Aspect. Результат измерения пробы Q101004N.001 51 представленным программным обеспечением Aspect приведен на рисунке. Показано: график тонкой голубой линией – исходный спектр; тонкой красной линией – спектр за вычетом фона; тонкой желтой линией – вклад 90Sr + 90Y в спектр пробы; тонкой зеленой линией – вклад 40K в спектр пробы; толстая синяя линия – сумма радионуклидов 90Sr + 90Y + 40K, и в правом окне числовые значения: время измерения пробы, гашение пробы SQP(E) (Spectral Quench Parameter of External standard), суммарная по всем каналам активность фона, и для каждого радионуклида: скорость счета, эффективность регистрации, активность в образце, объемная активность. Результат измерения пробы Q101004N.001 представленным способом Заключение. Предлагаемый способ позволяет потенциально увеличить чувствительность спектрометрического анализа и улучшить точность определения активности радионуклидов в пробе, в том числе за счет: 1) использования системы полиномов третьей степени параметров суммы кусочно-комбинированных функций; 2) библиотеки эффективностей измерения в зависимости от гашения; 3) использования спектра фона. Замена минимизации, при решении методом наименьших квадратов, системой линейных уравнений и непосредственное решение системы линейных уравнений существенно ускоряет вычисления и улучшает точность вычисления активности радионуклидов, так как предложенная система линейных уравнений является точным решением задачи поиска коэффициентов методом наименьших квадратов, в отличие от любого метода минимизации. На описанный метод интерпретации β-спектра выдан патент Российской Федерации [3]. Метод уже использовался для разделения H-3 и K-40 в пробах мочи жителей г. Озерска и разделения H-3 и Sr-90 в пробах воды оз. Кызылташ. Литература 1. Способ идентификации радионуклидов в пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика : пат. RU 2120646 ; МПК G01T1/204 / С. В. Беланов, И. А. Каширин, С. В. Малиновский, А. И. Соболев, В. А. Тихомиров, К. М. Ефимов, М. Е. Егорова. – Опубл. 20.10.1998. 2. Джонсон, Н. Л. Одномерные непрерывные распределения : в 2 ч. / Н. Л. Джонсон, С. Коц, Н. Балакришнан. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – Ч. 1. – 703 с. 3. Способ идентификации бета-излучающих радионуклидов в пробах с использованием жидкостного сцинтилляционного счетчика : пат. RU 2019139690 / В. Э. Введенский, В. В. Востротин, А. Ю. Янов, Л. В. Финашов. – Опубл. 13.04.2021. METHOD FOR IDENTIFYING BETA-EMITTING RADIONUCLIDES IN SAMPLES USING THE LIQUID SCINTILLATION COUNTER WITH AUTOMATIC DETECTION OF SAMPLE QUENCHING V. E. Vvedensky, V. V. Vostrotin Southern Urals Biophysics Institute (SUBI) of the Federal Medical Biological Agency, Ozyorsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The presented method is related to the field of radio-ecological monitoring, environmental protection, individual dosimetric control and is intended to detect beta-emitting radionuclides in environmental samples, biosubstrates and technological samples using the Liquid Scintillation Counter with automatic detection of sample quenching, particularly for beta spectrometric detection of 3H, 40K, 90Sr + 90Y isotope activity. For the described method of β-spectrum interpretation, it was granted a patent of the Russian Federation RU 2019139690 as of 04.12.2019. In accordance with the represented method for identifying beta-emitting radionuclides in samples, Aspect Software was created. The closest to the proposed method in technical essence and achieved effect is a method for identifying the radionuclides in a liquid scintillation sample (Patent РСТ WO 9110922 А1 25.07.91 МПК G01 T 1/204) where the spectrum of the analyzed sample is measured, after 52 which, for the corresponding level of quenching, from the library of basic spectra of individual radionuclides for different levels of quenching, the normalized model spectra of individual radionuclides are determined by interpolation and extrapolation. However, this method regulates neither storage nor extraction or spectral interpolation of a spectrum sample stored in the library which may, in case of wrong choice of storage or extraction, or interpolation, complicate the detection of radionuclide activities in a sample and increase the task completion time. Also, the known method does not indicate the rules for the processing of a background spectrum. The method has already been used to separate 3H and 40K in urine samples from residents of the city of Ozersk and to separate 3H and 90Sr in water samples from the lake Kyzyltash. Keywords: liquid scintillation counter, Aspect Software, spectrum, library of model spectra, radio-ecological monitoring, environmental protection ВЛИЯНИЕ ОСТРОГО ОБЛУЧЕНИЯ В ДОЗЕ 3 Гр НА АНТИОКСИДАНТНУЮ СИСТЕМУ ПЕЧЕНИ И КРОВИ ЛАБОРАТОРНИХ МЫШЕЙ Н. Н. Веялкина1,2, О. С. Аксененко1, А. С. Пилотович1, А. Е. Сусленкова1, В. М. Щемелев1, А. В. Иванова2 1Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Гомельский государственный медицинский университет, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Ионизирующее излучение вызывает в клетках живых организмов как прямые эффекты, непосредственно повреждая ДНК и вызывая химические и биологические изменения, так и воздействует опосредовано через радиолиз воды, тем самым генерируя реакционноспособные химические соединения, которые, в свою очередь, могут повреждать нуклеиновые кислоты, белки и липиды. В совокупности, влияние ионизирующего излучения на организм вызывает ряд событий, которые ведут к повреждению отдельных клеток и могут вызывать физиологические и биохимические изменения. Одним из основных эффектов облучения является повышение уровня образования активных форм кислорода (АФК) и азота, как следствие, активация свободнорадикального окисления и развитие оксидативного стресса [1]. АФК и оксидативный стресс способствуют развитию радиационно-индуцированной цитотоксичности, биохимических и морфологических изменений в живом организме. Печень является основным органом, подверженным действию АФК [2], а окислительный стресс – одним из патологических механизмов, который приводит к возникновению и прогрессированию различных заболеваний печени и других внутренних органов в отдаленном постлучевом периоде [3]. Клетки печени содержат системы антиоксидантной защиты, в которых система глутатиона играет важную роль в регуляции внутриклеточного окислительновосстановительного гомеостаза. Функциональная активность ферментативного звена АОС печени важна для снижения уровня АФК. Изменение таких показателей как активность супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, глутатион-пероксидазы и глутатион-редуктазы и др. отражают уровень оксидативного стресса в клетках печени и в целом в организме [4]. При этом окислительные изменения в клетках вследствие облучения, могут развиваться в течение нескольких дней и месяцев после первоначального воздействия, предположительно, из-за непрерывного образования активных форм кислорода и азота [5]. Направленность данных изменений зависит от многих факторов, в том числе, от дозы и режима облучения [6]. Цель исследования – оценить динамику показателей состояния АОС печени и крови мышей линии С57Bl/6 в остром постлучевом периоде после однократного общего рентгеновского облучения в дозе 3 Гр. Материалы и методы. Эксперименты проведены на лабораторных мышах линии С57Bl/6 обоего пола в возрасте 2,5–3 месяца. Каждая группа состояла из 5 самок и 5 самцов. Животных содержали в условиях стационарного вивария Института радиобиологии НАН Беларуси, согласно установленным нормам. Все манипуляции с лабораторными животными в эксперименте выполнялись в соответствии с международными рекомендациями «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях». Мышей подвергали общему однократному облучению в дозе 3 Гр с помощью рентгеновской установки биологического назначения X-Rad 320 Precision X-ray Inc. 53 (напряжение на трубке 320 кВ, сила тока 12,5 мА, мощность дозы 98,8 сГр/мин, фильтр № 2 (1,5 мм Al, 0,25 мм Cu, 0,75 мм Sn) расстояние до объекта 50 см). Животных выводили из эксперимента на 1-е, 3-е и 7-е сутки после облучения на фоне эфирного наркоза путем декапитации, немедленно проводилось вскрытие животных, отбор крови и выделение печени. Готовили гомогенаты печени и путем центрифугирования получали цитозольно-микросомальную фракцию. Концентрацию белка в общей и цитозольной фракции ткани печени определяли методом Лоури в модификации Петерсона [7], а в сыворотке крови – стандартным биуретовым методом. Определение антиоксидантной емкости сыворотки крови проводили методом ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity). В цитозольно-микросомальной фракции гомогенатов печени определяли спектрофотометрическими методами: содержание ТБК-реактивных продуктов, концентрацию восстановленного и связанного с белками глутатиона, активность каталазы и СОД [8]. Измерения оптической плотности выполнялись на микропланшетном ридере Tecan Infinite M200 (Tecan Ltd., Швейцария) с использованием 96-луночных микропланшетов (SARSTEDT) c использованием специализированного программного обеспечения Tecan Magellan (v. 7.2). Активность ферментов выражалась в виде удельной активности (ед/мг белка) и рассчитывалась согласно общепринятым подходам для выражения ферментативной активности. Статистическую обработку полученного материала проводили с использованием пакета прикладных программ IBM SPSS Statistics 22. Результаты анализа считались статистически значимыми при р < 0,05. На рисунках данные представлены в виде медианы, 25–75 % квартилей и мин-макс-значений. Результаты исследования и их обсуждение. Общее однократное облучение животных в дозе 3 Гр вызывало усиление ПОЛ в печени, о чем свидетельствует повышение уровня ТБКреактивных продуктов, наиболее выраженным был рост на 3-и и 7-е сутки после облучения (р < 0,05) (рис. 1). Воздействие ионизирующего излучения вызывает немедленное образование активных форм кислорода и ожидаемо было наблюдать значимый рост ТБК-реактивных продуктов уже в первые сутки после облучения. Возможно, при общем облучении в дозе 3 Гр значимое увеличение ТБК-реактивных продуктов на 3-и и 7-е сутки свидетельствует о развитии системной реакции на облучение. Р и с ун о к 1 – Содержание ТБК-реактивных продуктов в ткани печени (А) и активность супероксиддисмутазы (Б) и каталазы (В) в цитозольно-микросомальной фракции гомогенатов ткани печени мышей контрольной группы и после облучения в дозе 3 Гр (* – р < 0,05) В цитозольно-микросомальной фракции гомогенатов ткани печени облученных животных отмечено снижение активности СОД и каталазы (рис. 1). Активность СОД значимо снижалась только к 7-м суткам после облучения, в среднем на 27,1% по сравнению с контрольной группой (р < 0,05). Активность каталазы уже на первые сутки после облучения имела тенденцию к снижению, а более выраженное изменение наблюдалось к 3-м суткам на 37,8 % и на 49,6 % к 7-м суткам после облучения (р < 0,01). При исследовании содержания глутатиона в цитозольно-микросомальной фракции гомогенатов печени лабораторных мышей после облучения в дозе 3 Гр, наблюдался значимый рост связанного с белками глутатион G-SS-Pr (табл. 1) на третьи сутки после облучения на 64,6 % от контроля (р < 0,05). Далее показатели G-SS-Pr постепенно приближались к контрольной группе. 54 Содержание восстановленного глутатиона G-SH в гомогенатах печени (табл. 1) и восстановленного глутатиона G-SH в сыворотке (табл. 2) на первые сутки после облучения увеличивались на 22,8 % и 23,4 % соответственно (р < 0,05), а далее имели тенденцию к постепенному приближению к контрольной группе. Соотношение G-SH/G-SS-Pr в цитозольно-микросомальной фракции гомогенатов печени значительно снижалось на третьи сутки после облучения (22,4 %, р < 0,05). Т а б л и ц а 1 – Содержание глутатиона в гомогенатах печени лабораторных мышей после облучения в дозе 3 Гр Группа Восстановленный глутатион G-SH, мкМ/мг Связанный с белками глутатион G-SS-Pr, мкМ/мг G-SH/G-SS-Pr 0,092 ± 0,00 0,113 ± 0,01* 0,096 ± 0,00 0,087 ± 0,00 0,571 ± 0,04 0,578 ± 0,04 0,940 ± 0,19* 0,537 ± 0,02 0,169 ± 0,01 0,179 ± 0,03 0,131 ± 0,02* 0,150 ± 0,02 Контроль 3 Гр 1 сутки 3 Гр 3 сутки 3 Гр 7 сутки П р и м е ч а н и е – * – р < 0,05. Т а б л и ц а 2 – Содержание глутатиона и антиоксидантная активность сыворотки крови лабораторных мышей после облучения в дозе 3 Гр Группа Восстановленный глутатион G-SH, нМ/мг белка Антиоксидантная активность, мкМ/л 204,3 ± 26,9 252,2 ± 29,8* 194,1 ± 16,4 198,9 ± 9,89 51894,5 ± 3912 37930,1 ± 4161* 38633,0 ± 2846 40354,0 ± 2381 Контроль 3 Гр 1 сутки 3 Гр 3 сутки 3 Гр 7 сутки П р и м е ч а н и е – * – р < 0,05. Антиоксидантная активность сыворотки крови лабораторных мышей (табл. 2) снижалась в первый день после облучения на 26,9 % (р < 0,05), а далее имела тенденцию к постепенному приближению к контрольной группе. Содержание белка в гомогенатах ткани печени и в цитозольно-микросомальной фракции гомогенатов ткани печени (рис. 2) изменялось одинаково и снижалось уже к первым суткам в среднем на 14 % (р < 0,05). Р и с ун о к 2 – Содержание белка в гомогенатах печени (А – общие гомогенаты; Б – цитозольномикросомальная фракция) и сыворотке крови (В) лабораторных мышей после облучения в дозе 3 Гр (* – р < 0,05) В сыворотке крови значимое снижение содержания белка происходило только на третье сутки (р < 0,05) (рис. 2). К седьмым суткам происходило постепенное приближение содержания белка к значениям в контрольной группе. Заключение. Общее однократное облучение мышей линии С57Bl/6 индуцирует развитие оксидативного стресса в организме животных, что проявляется повышением показателей ПОЛ и снижением активности ферментов первой линии АОС печени вызывает значимые изменения показателей АОС печени и крови лабораторных животных и влияет на метаболизм белка. Представленная экспериментальная модель радиационного поражения может быть использована при исследовании радиомодифицирующих препаратов и для оценки адаптационных возможностей животных разных видов и/или обитающих в условиях разной радиационной нагрузки. 55 Литература 1. Robbins, M. E. Chronic oxidative stress and radiation-induced late normal tissue injury: A review / M. E. Robbins, W. Zhao // Int. J. Radiat. Biol. – 2004. – Vol. 80 (4). – Р. 251–259. 2. Role of oxidative stress and molecular changes in liver fibrosis: A review / V. Sanchez-Valle [et al.] // Curr. Med. Chem. – 2012. – Vol. 19. – Р. 4850–4860. 3. Radiation-induced liver injury and hepatocyte senescence / W. Zhu [et al.] // Cell Death Discov. – 2021. – Vol. 7 (1). – Р. 244–253. 4. The Role of Oxidative Stress and Antioxidants in Liver Diseases / S. Li [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2015. – Vol. 16 (11). – Р. 26087–26124. 5. Radiation induced non-targeted response: mechanism and potential clinical implications / T. K. Hei [et al.] // Curr. Mol. Pharmacol. – 2011. – Vol. 4. – P. 96–105. 6. Avti, P. K. Low dose gamma-irradiation differentially modulates antioxidant defense in liver and lungs of Balb/c mice / P. K. Avti // Int. J. Radiat. Biol. – 2005. – Vol. 81 (12). – Р. 901–910. 7. Peterson, G. L. Review of the Folin phenol protein quantitation method of Lowry, Rosebrough, Farr and Randall / G. L. Peterson // Anal. Biochem. – 1979. – Vol. 100 (2). – Р. 201–220. 8. Современные проблемы биохимии. Методы исследований : учеб. пособие / Е. В. Барковский [и др.] ; под ред. проф. А. А. Чиркина. – Минск : Выш. шк., 2013. – 419 с. THE INFLUENCE OF ACUTE IRRADIATION AT A DOSE OF 3 Gy ON THE LIVER AND BLOOD ANTIOXIDANT SYSTEM OF LABORATORY MICE N. N. Veyalkina1,2, V. S. Aksionenka1, N. S. Pilotovich1, А. Е. Suslenkova1, V. M. Schemelev1, A. V. Ivanova2 1 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] 2 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus Abstract. The relevance of the study is due to the growing influence of different kind ionizing radiation on the human body. The change in indicators of the level of oxidative stress in the liver and in the whole body depends on many factors, including the dose and mode of irradiation, as well as the time period after irradiation. The objective of research was to evaluate the effect of a single total X-ray irradiation at a dose of 3 Gy on the dynamics of the indicators of antioxidant system in the liver in C57Bl/6 mice in the acute post-radiation period. The animals were irradiated using an X-Rad 320 biological Xray unit, dose rate 98.8 cGy/min. The animals were removed from the experiment on the 1st, 3rd and 7th days after irradiation. The concentrations of total protein, TBARS, reduced glutathione, catalase and superoxide dismutase activity were determined in animal liver homogenates. The content of TBARS in the liver tissue increased on the 3rd and 7th days after irradiation (p < 0.05). A decrease in the activity of SOD and catalase in the liver was most expressive on the 3rd day for catalase and on the 7th day for catalase and SOD p < 0.05. The content of reduced glutathione G-SH in liver homogenates and blood serum increased by 22.8 % and 23.4 %, respectively (p < 0.05) one day after irradiation. A decrease in the protein concentration in the liver homogenates and in the blood serum was noted, respectively, one day and 3 days after irradiation. Whole body single irradiation of C57Bl/6 mice at a dose of 3 Gy induces the oxidative stress in the animal body, which is manifested by an increase in lipid peroxidation and a decrease in the activity of first-line liver AOS enzymes, which causes significant changes in liver and blood AOS parameters in laboratory animals and affects protein metabolism. The presented experimental model of radiation injury can be used in the study of radio-modifying drugs and for assessing the adaptive capabilities of animals of different species and/or living under conditions of different radiation load. Keywords: X-ray, mice, superoxidedismutase, catalase, glutathione, TBARS, protein metabolism ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЛОКАЛЬНОГО ОБЛУЧЕНИЯ ГРУДНОГО ОТДЕЛА МЫШЕЙ В ОТДАЛЕННОМ ПОСТЛУЧЕВОМ ПЕРИОДЕ Н. Н. Веялкина1,2, Ю. В. Дворник1,2, Л. А. Белая1,2, Е. А. Медведева2 1Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Гомельский государственный медицинский университет, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Ионизирующее излучение как стрессовый фактор в настоящее время приобретает глобальное значение с учетом медицинского облучения в процессе лечения и профилактических обследований и несет как запланированный, так и незапланированный характер, может оказывать кратковременные, так и долговременные эффекты [1]. С большими дозами воздействия ионизирующего излучения, как правило, человек сталкивается при лучевой терапии онкологических заболеваний. Несмотря на значительные технические успехи в области аппаратов для облучения, остается проблема повреждения нормальных тканей в связи с прямым и опосредованным воздействием. Частота и степень тяжести лучевых повреждений зависят от совокупности многих факторов: методики облучения, значения разовых и суммарных поглощенных доз, индивидуальной радиочувствительности, сопутствующей патологии и т.д. [2]. Поздние последствия лучевой терапии проявляются с 56 задержкой от трех месяцев до нескольких десятилетий после завершения лечения; в отличие от острых последствий, они, как правило, необратимы [3]. Их латентность и тяжесть зависят от характера пораженного органа или ткани, применяемой дозы облучения (общей и на фракцию) и объема облучения и регулируются сопутствующим лечением и другими характеристиками пациента. Известно, что ионизирующее излучение особенно в высоких дозах приводит к полисиндромным нарушениям. В регуляторных системах организма возникают первичные функциональные отклонения. Сердечно-сосудистая система чувствительна даже к малым дозам ионизирующего излучения [4]. При этом высоки риски нейроциркуляторной дистонии, развитие гипертензии, преждевременное развитие атеросклероза. В органах дыхательной системы возникают структурно-функциональные изменения. Облучение запускает сложный механизм, включающий повреждение альвеолярного эпителия в результате воспаления, старения клеток и последующего фиброза [5]. Цель работы – анализ отдаленных физиологических эффектов локального фракционированного облучения грудного отдела мышей. Материалы и методы. Эксперименты проведены на лабораторных мышах линий C57BL/6, самцах и самках. Животные содержались в условиях стационарного вивария на полноценном стандартном пищевом рационе согласно установленным нормам. Использование животных в эксперименте проводилось с соблюдением правил Директивы 2010/63/EU Европейского Парламента и Совета Европейского Союза по охране животных, используемых в научных целях, от 22 сентября 2010 года. Были выделены следующие экспериментальные группы животных: 1 – контроль (выполнялись все манипуляции кроме облучения); 2 – облучение грудного отдела в дозе 1,0 Гр один раз в сутки на протяжении 5 дней (общая доза облучения составила 5,0 Гр); 3 – облучение грудного отдела в дозе 2 Гр один раз в сутки на протяжении 5 дней (общая доза облучения составила 10 Гр); 4 – облучение грудного отдела в дозе 4 Гр один раз в сутки на протяжении 5 дней (общая доза облучения составила 20 Гр). На каждом сроке выведения каждая группа состояла из 5 самок и 5 самцов. Животных выводили через 2, 3, 6 и 12 месяцев после облучения. Мышей подвергали облучению с помощью рентгеновской установки биологического назначения X-Rad 320 Precision X-ray Inc. (мощность дозы 98,8 сГр/мин). Локальное облучение грудного отдела животного достигалось экранированием при помощи защитных пластин. В течение периода наблюдения контролировали массу тела животных, а также проводили общий осмотр. Показатели ЭКГ у мышей контрольной и опытной групп определяли при помощи специализированного компьютерного электрокардиографа Поли-Спектр-8 и программного обеспечения EDF Browser. Выведение животных из эксперимента проводили на фоне глубокого наркоза. При некропсии измеряли объем плеврального выпота и массу внутренних органов. Полученные результаты анализировали с помощью методов вариационной статистики с помощью стандартного пакета программ MS Excel (для Windows XP), STATISTICA (Stat Soft Inc., США, 1995) и IBM SPSS Statistics 21, и Graph Pad Prism 8,3. Статистическую достоверность оценивали по параметрическому t-критерию Стьюдента и Майн-Уитни [39]. Критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05. Результаты исследования и их обсуждение. В течение всего периода наблюдения (12 месяцев). Состояние животных соответствовало тяжести проводимых манипуляций. Уже через месяц после облучения в общей дозе 10 и 20 Гр у животных данных групп наблюдалось обесцвечивание шерсти в области облучения это обусловлено регионарным поражением волосяных фолликулов. Со временем отмеченные изменения внешнего вида животных прогрессировали. Животные всех групп, подверженных облучению, имели сниженный прирост массы тела по сравнению с контрольной группой. При этом в группах животных, облученных в дозах 10 и 5 Гр, до 6-ти месяцев после облучения прирост массы тела был положительным и незначительно отличался от контрольного уровня (рис. 1). 57 Р и с ун о к 1 – Динамика прироста массы тела (А) и выживаемость (Б) мышей после фракционированного облучения грудного отдела Фракционированное облучение грудного отдела вызывало снижение выживаемости у животных, облученных в дозе 20 Гр, до 63,6 % к 12 месяцам после облучения. В группах животных, облученных в дозах 5 и 10 Гр, гибель животных была менее выраженной, и выживаемость составила до 86,36 % к 12 месяцам после облучения. Отмечено повышение плеврального выпота у животных, облученных в дозах 10 и 20 Гр через 3 месяца после облучения. Через 6 месяцев данный показатель несколько снизился и оставался повышенным по сравнению с контролем только в группе животных, облученных в дозе 20 Гр. Р и с ун о к 2 – Плевральный выпот у мышей после фракционированного облучения грудного отдела Через 12 месяцев наблюдалось повторное возрастание уровня плеврального выпота у животных, облученных в дозе 10 Гр, а в группе «20 Гр» объем плеврального выпота значительно возрос и у некоторых животных составлял около 1 мл. При исследовании воздействия излучения на динамику PR интервалов, индекса напряжения, величины ЧСС, а также интервала QTс на ЭКГ, было отмечено, что облучение в исследуемых дозах, приводит к появлению признаков хронической сердечной недостаточности данные изменения носили выраженный дозозависимый характер. При этом наблюдалось увеличение значения интервала QTс от 187,7 ± 32,3 мс в контроле до 264,1 ± 14,9 мс в группе животных, облученных в дозе 20 Гр. Данные явления указывают на признаки желудочковой экстрасистолии. В группах животных, которых подвергали облучению в дозе 20 Гр, 2 месяца после радиационного воздействия наблюдалось увеличение относительной массы сердца – 0,58 ± 0,05 % и легкого 0,82 ± 0,05 % (р < 0,05) по сравнению с 0,48 ± 0,03 % и 0,61 ± 0,05 % соответственно для сердца и легкого в контроле (рис. 3). Р и с ун о к 3 – Индексы массы сердца (А) и легкого (Б) у мышей после фракционированного облучения грудного отдела 58 Через 3 месяца после облучения относительная масса сердца была несколько сниженной по сравнению с контролем, а относительная масса легких имела тенденцию к повышению. Повышенное значение относительной массы сердца и легких в группах животных, облученных в дозе 20 Гр, отмечалось на сроках наблюдения 6 и 12 месяцев. При фракционированном облучении в общей дозе 5 Гр не отмечено значимых изменений массы легкого и сердца по сравнению с контролем (рис. 3) Заключение. Локальное, фракционированное облучение грудного отдела мышей в дозах 5, 10 и 20 Гр в отдаленные сроки постлучевого периода (до 12 месяцев после облучения) вызывает дозозависимое снижение продолжительности жизни мышей, вызванное нарастанием уровня радиационно-индуцированных морфологических и функциональных изменений облученных органов. Литература 1. Projecting cancer incidence and deaths to 2030: The unexpected burden of thyroid, liver, and pancreas cancers in the united states / L. Rahib [et al.] // Cancer Res. – 2014. – Vol. 74 (11). – P. 2913–2921. https://doi.org/10.1158/00085472.CAN-14-0155 2. Estimating the demand for radiotherapy from the evidence a review of changes from 2003 to 2012 / M. B. Barton [et al.] // Radiother. Oncol. – 2014. –Vol. 112 (1). – P. 140–144. https://doi.org/10.1016/j.radonc.2014.03.024 3. Quantification of late complications after radiation therapy / H. Jung [et al.] // Radiother. Oncol. – 2001. – Vol. 61 (3). – Р. 233–246. https://doi.org/10.1016/s0167-8140(01)00457-1 4. Кардиотоксичность, индуцированная химиотерапией и лучевой терапией / Ю. А. Прус [и др.] // Атеросклероз и дислипидемии. – 2017. – Т. 3, № 28. – С. 56–72. 5. Simone, C. B. Thoracic radiation normal tissue injury / C. B. Simone // Semin.Radiat. Oncol. – 2017. – Vol. 27 (4). – Р. 370–377. PHYSIOLOGICAL EFFECTS OF LOCAL IRRADIATION OF THE THORACIC DEPARTMENT OF MICE IN THE LONG POST-RADIATION PERIOD N. N. Veyalkina1,2, Y. V. Dvornik1,2, L. A. Belaya1,2, A. A. Miadzvedzeva1 1 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] 2 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus Abstract. Ionizing radiation as a stress factor is currently gaining global importance considering medical exposure practices during treatment and preventive examinations, it can be both planned and unplanned and can have short- and longterm effects. The purpose of this work is to analyze the long-term physiological effects of local fractionated irradiation of the thoracic region of mice. The experiments were carried out using C57BL/6 male and female laboratory mice. The mice were irradiated using X-Rad 320 Precision X-ray unit (dose rate 98.8 cGy/min) by means of uniform fractionated irradiation, 5 fractions, total radiation doses were 5, 10 and 20 Gy. Local irradiation of the thoracic region of the animal was achieved by shielding with protective plates. The exposed animals of all groups had a reduced increase in body weight compared to the control group. By the time of 12 months after irradiation, fractionated irradiation of the thoracic region caused a decrease in survival in animals irradiated at a dose of 20 Gy to 63.6 %. Irradiation in the studied doses led to the appearance of signs of chronic heart failure. These changes were of a pronounced dose-dependent nature. An increased lung mass index and the level of pleural effusion indicate an increase in inflammatory processes in the thoracic region in the group of animals irradiated at a total dose of 20 Gy. Thus, local fractionated irradiation of the thoracic region of mice at doses of 5, 10, and 20 Gy in the late post-irradiation period (up to 12 months after irradiation) causes a dose-dependent decrease in the life expectancy of mice, caused by an increase in the level of radiation-induced morphological and functional changes in the irradiated organs. Keywords: X-ray, mice, local exposure, thoracic region, heart failure, pneumonitis УРАН В ОБЪЕКТАХ ЯДЕРНОГО НАСЛЕДИЯ И. Э. Власова, Т. Р. Полякова, А. Д. Крот, А. В. Ржевская, А. Л. Тригуб, В. О. Япаскурт, С. Н. Калмыков Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] Введение. С момента начала реализации советской ядерной программы и вплоть до периода создания паритета в ядерном потенциале противоборствующих держав, т.е. с конца 1940-х по 1970-е годы, в нашей стране было сформировано большое количество так называемых объектов ядерного наследия, т.е. локальных радиоактивно загрязненных участков биосферы. В наше время большинство этих объектов расположены на территории предприятий 59 ядерно-топливного цикла и подчиняются режиму строгой охраны с целью предотвращения несанкционированного использования радиоактивных и ядерных материалов. Однако, с течением времени ни один объект на земле не может быть абсолютно ограничен в пространстве, и поэтому встает задача исследования распространения в различных геохимических обстановках радионуклидов, особенно долгоживущих альфа-излучающих нуклидов, представляющих наибольшую опасность для человека в долгосрочной перспективе. Уран является базовым элементом ядерной программы, и понимание форм техногенного урана в природных системах имеет решающее значение для оценки миграции и биодоступности урана, а также для разработки стратегий реабилитации загрязненных территорий. В ходе исторически накопленных штатных сливов, аварийных выбросов, заполнения временных поверхностных и приповерхностных, а также постоянных глубинных хранилищ жидких радиоактивных отходов (ЖРО) уран поступал в природные геохимические условия преимущественно в четырех- или шестивалентном состоянии: либо в форме так называемых «горячих» частиц: UIVO2, UO2+x и прочих соединений U4+, либо в более растворимой форме U6+, в соединениях уранила (UVIO2)2+. Дальнейшая судьба урана зависела как от его исходной формы, так и от условий среды – природно-техногенной среды хранилища и/или природной среды почв, поверхностных водоемов и подземных вод. Значительное влияние на трансформацию исходных форм урана оказывают окислительно-восстановительные условия среды, присутствие карбонатов, органического вещества, микробиоты и ряд других факторов. В отдельных объектах ядерного наследия в мире проводятся детальные исследования поведения урана в реальных условиях среды, в том числе были получены единичные результаты такого рода и в России [1]. Однако каждый объект отличается своими условиями среды и историей загрязнения и требует специального исследования в области понимания физико-химических форм урана. В данной работе приводятся результаты таких исследований. Материалы и методы. Были изучены формы урана в различных объектах ядерного наследия, среди которых донные осадки и водные пробы бассейнов-хранилищ ЖРО ФГУП «ГХК», пески пласта-коллектора глубинного хранилища ЖРО на полигоне Северский (АО «СХК»), загрязненные грунты на территории сублиматного предприятия АО «АЭХК», почвы из зоны отчуждения в районе аварии на ЧАЭС. Для установления особенностей миграционного поведения урана, определения его физико-химических форм и процессов, контролирующих изменение этих форм, был использован комплексный методический подход. Подход включает в себя сочетание экспериментального моделирования взаимодействия урана и компонентов среды в контролируемых лабораторных условиях с диагностикой форм актинидов в реальных объектах ядерного наследия. Для установления форм урана существует целый ряд аналитических методов, включая неразрушающие радиографические, электронно-микроскопические, рентгеновские и вибрационно-спектроскопические методы анализа, а также разрушающий метод установления форм нахождения урана – метод последовательного выщелачивания. Если для установления структуры собственных фаз урана можно использовать порошковую рентгеновскую дифракцию и спектроскопию комбинационного рассеяния, то в случае поверхностных комплексов уранила, с низкой концентрацией урана и отсутствием дальнего порядка, круг методов сужается до двух: (1) прямой неразрушающий элемент-селективный метод анализа – спектроскопия рентгеновского поглощения на LIII краю урана (станция СТМ Курчатовского источника синхротронного излучения, НИЦ Курчатовский институт, Москва), и (2) разрушающий метод последовательного выщелачивания урана. Результаты исследования и их обсуждение. В результате исследований проб воды и донных осадков в двух бассейнах-хранилищах жидких радиоактивных отходов (ЖРО) на территории ФГУП «ГХК» с различной историей были установлены формы урана в этих бассейнах. Было показано различие физико-химических форм урана в этих бассейнах с резко отличными геохимическими условиями (значения рН, минерализация, наличие растворенного органического вещества). При этом было подтверждено, что в бассейне – накопителе ЖРО перед закачкой в глубинный пласт-коллектор полигона «Северный» уран находится преимущественно в мобильной форме. 60 Р и с ун о к 1 – Спектры рентгеновского поглощения на LIII краю урана, измеренные для донных осадков бассейнов-хранилищ ЖРО в сравнении со спектрами UO2(NO3)2: А – нормализованные спектры поглощения (XANES); В – абсолютные значения Фурье-преобразованных спектров (EXAFS) с осцилляциями в к-пространстве во вставке Валентное состояние урана в донных осадках обоих водоемов (Sediment 1 – образец донных осадков бассейна 365; Sediment 2 – образец донных осадков бассейна 354а) было установлено по положению пика поглощения и наличию актинильного плеча на спектрах рентгеновского поглощения (XANES, рис. 1), и соответствует U(VI). Спектры рентгеновского поглощения в варианте EXAFS показали различие в экваториальной кислородной сфере урана в двух образцах донных осадков, а именно, в донных осадках бассейна 354а кислород в экваториальной сфере урана близок по EXAFS параметрам к уранил нитрату, легко растворимому соединению. Тогда как в донных осадках бассейна 365 экваториальные кислороды находятся на меньшем расстоянии, что свидетельствует о более крепкой связи UOэкв. Расчет коэффициента распределения урана между водой и донными осадками бассейнов, наряду с результатами последовательного выщелачивания урана из проб донных осадков (рис. 2), также показали разницу между формами нахождения урана в двух водоемах: бассейнхранилище 354а содержит уран преимущественно в мобильной форме [2]. Р и с ун о к 2 – Распределение U по фракциям доступности в модельных и реально загрязненных образцах по методу Тессиера. WS – водорастворимая, EXCH – обменная, CRB – «карбонатная», OXD – «связанная с Fe/Mn оксидами», ORG – «органическая», RSD – нерастворимый остаток Для понимания форм урана в радиоактивно загрязненных грунтах сублиматного предприятия АО «АЭХК» был предварительно подготовлен и исследован ряд стандартных соединений урана с известной структурой. Перед записью спектров рентгеновского поглощения урана все эталонные соединения были тщательно охарактеризованы с применением спектроскопии комбинационного рассеяния и порошковой рентгеновской дифракции. На основании коллекции спектров рентгеновского поглощения (EXAFS) эталонных соединений урана (оксигидроксидов, фосфатов, карбонатов уранила и уранатов) и результатов их подгонки, в том числе по характеру связи, межатомным расстояниям и координационным числам, были дифференцированы параметры, общие для конкретного соединения U. Сравнение EXAFS спектров загрязненных грунтов с эталонными спектрами позволило установить физикохимические формы урана в грунтах: для тонкой глинистой фракции грунта - это оксигидроксиды и карбонаты уранила [3]. В рамках исследования воздействия топливных «горячих» частиц Чернобыльского происхождения с различным окислительным состоянием урана на организм человека было 61 проведено экспериментальное моделирование растворения гранул оксидов урана (UO2,05; U4O9; U3O8; UO3) в растворах – имитантах жидкостей организма. Были изучены структурные превращения исходных окислительных состояний урана, и в результате было показано, что продолжительность эксперимента оказывает большее влияние на все превращения оксидов, чем состав растворов [4]. Заключение. Были получены спектральные данные (спектры рентгеновского поглощения на LIII краю урана) и гистограммы распределения форм нахождения урана (различные процедуры последовательного выщелачивания) для «эталонных» образцов урана, включая собственные соединения U4+ и UO22+ и поверхностные комплексы уранила на различных природных сорбентах. Полученные данные составляют базу для установления форм урана в реальных загрязненных пробах из объектов ядерного наследия. Приведены примеры форм урана, установленных для бассейнов – хранилищ ЖРО на ФГУП «ГХК» и для грунтов на территории предприятия АО «АЭХК». Были изучены структурные превращения различных оксидов урана, имитирующих топливные «горячие» частицы, при их выдерживании в растворах организма человека. Литература 1. Colloid Transport of Plutonium in the Far-Field of the Mayak Production Association, Russia / A. P. Novikov [et al.] // Science. – 2006. – Vol. 314. – P. 638–641. https://doi.org/10.1126/science.1131307 2. Partitioning of uranium in contaminated bottom sediments: The meaning of fractionation / A. V. Rzhevskaja [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2021. – Vol. 229–230. – 106539. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2021.106539 3. From EXAFS of reference compounds to U(VI) speciation in contaminated environments / A. Krot [et al.] // J. Synchrotron. Rad. – 2022. – Vol. 29. – P. 303–314. https://doi.org/10.1107/S1600577521013473 4. Uranium oxides structural transformation in human body liquids / T. Poliakova [et al.] // Scientific Reports. – 2023. – Vol. 13. – Art. no. 4088. https://doi.org/10.1038/s41598-023-31059-z URANIUM SPECIATION IN THE NUCLEAR LEGACY SITES I. E. Vlasova, T. R. Poliakova, A. D. Krot, A. V. Rzhevskaja, A. L. Trigub, V. O. Yapaskurt, S. N. Kalmykov Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation, [email protected] Abstract. Understanding the speciation of technogenic uranium in natural systems is crucial for estimating U migration and bioavailability and for developing remediation strategies for contaminated territories. In this work uranium speciation in various nuclear legacy sites were studied, including bottom sediments and water samples of the liquid nuclear waste (LNW) storage pools of the Federal State Unitary Enterprise Mining and Chemical Combine, sands of the reservoir of the deep LNW storage at the Seversky test site (JSC Siberian Chemical Combine), contaminated soils on the territory of the sublimation enterprise JSC "AECC", "hot" particles from the exclusion zone in the area of the Chernobyl accident. Spectral data (EXAFS spectra at the LIII edge of uranium) and distribution of uranium availability forms (various sequential extraction procedures) were obtained for "reference" uranium samples, including U4+ and UO22+ compounds and surface uranyl complexes on various natural sorbents. Reference EXAFS data of model laboratory-prepared uranium compounds (‘standards’) have been used for analyzing of U-contaminated samples from nuclear legacy sites. Uranium oxide microparticles ingestion is one of the potential sources of internal radiation doses to the humans at accidental or undesirable releases of radioactive materials. It is important to predict the obtained dose and possible biological effect of these microparticles by studying uranium oxides transformations. Structural transformations of various uranium oxides imitating fuel "hot" particles were studied during their keeping in solutions of the human body. Keywords: uranium speciation, nuclear legacy sites, EXAFS, sequential extraction, uranyl surface complexes ЭФФЕКТЫ ИНКОРПОРИРОВАННОГО ОБЕДНЕННОГО УРАНА КАК РИСК ПРОЛОНГИРОВАННЫХ ПОРАЖЕНИЙ З. А. Воронцова, С. С. Селявин, А. С. Шевцова, Ш. Д. Джумабоев, В. В. Минасян Воронежский государственный медицинский университет имени Н. Н. Бурденко Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Воронеж, Российская Федерация, [email protected] Введение. В настоящее время, наибольшую опасность с радиационной и экологической точки зрения представляет уран. Причинная значимость эффектов облучения обедненным ураном не установлена, но сказывается на состоянии здоровья людей, связанных профессионально с атомной промышленностью и проживающих в зонах вооруженных конфликтов. Уран попадает в организм вместе с водой в виде оксидов, образующихся при взрывах снарядов. Процесс коррозии обедненного урана проходит намного быстрее, чем 62 природного, и мобильность его частиц намного выше, поэтому он представляет опасность окружающей среде. Острая урановая интоксикация характеризуется политропным действием на различные системы, и механизм действия его соединений весьма разнообразен. Материалы и методы. Представленная модель эксперимента выполнена на белых половозрелых лабораторных крысах-самцах в возрасте от четырех до семи месяцев. Крыс содержали в стандартных условиях вивария на принятом пищевом рационе и режиме. Выведение из эксперимента осуществляли декапитацией, проведенной в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики, представленными в Приложении 4 к приказу № 755 Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. Околоушные слюнные железы, околоушные лимфатические узлы были изучены спустя три месяца в группе экспериментальных крыс, составляющих 45 особей, получавших однократно водный раствор оксидов обедненного урана (ОУ) в дозе 0,1 мг на 100 г массы вместо воды, по отношению к контрольной – в количестве девяти. Спустя три месяца после однократного приема вместо воды водного раствора оксидов обедненного (ОУ) была проведена декапитация и взятие гистологического материала, его подготовка для гистохимических реакций на криосрезах. На криостатных срезах околоушной железы толщиной 10 мкм, фиксированных в смеси растворов ацетона и хлороформа по стандартным гистохимическим методикам, были выявлены лактат- и сукцинатдегидрогеназы (ЛДГ, СДГ) – ферменты, характеризующие анаэробный и аэробный процессы окисления (рис. 1). Р и с ун о к 1 – Лактатдегидрогеназа в паренхиме околоушной железы (×100) Оценка оптической плотности распределения ферментов проведена в 15-ти полях зрения паренхимы желез по Image-анализу 1.38× с использованием бинокулярного микроскопа, снабженного цифровой видеокамерой Optika DM-20 (Optika, Италия), а также компьютерных программ Optika Micro Image Analysis Software (OPMIAS) и Image J. 1.38×. Активность ферментов выражена в условных единицах (усл. ед.) оптической плотности. Полученные количественные данные обрабатывали с помощью стандартного пакета статистических функций Excel 2007, Statistica 8.0 for Windows, SPSS 13.0 for Windows. Извлеченную трахею фиксировали в 10 % забуференном нейтральном формалине. Затем осуществляли стандартную проводку гистологического материала и заливку в парафин. Тонкие серийные парафиновые срезы трахеи толщиной 6 мкм окрашивали гематоксилином и эозином для обзорных целей, анализа структурных образований оболочек стенки трахеи с морфологостатистических позиций. Полученные морфометрические данные были обработаны методами параметрической статистики. О значимости различий судили по величине t-критерия Стьюдента и считали их при p < 0,05. Извлеченные надпочечники после декапитации фиксировали в 10 % нейтральном формалине и осуществляли стандартную проводку для изготовления парафиновых срезов. Проведение гистохимических реакций осуществляли на криостатных срезах с использованием смеси суданов III и IV для оценки содержания липидов, которые определяли по светооптической плотности их распределения в паренхиме коры надпочечников, служивших эквивалентом стероидогенеза. Ядерный тест был показателем активности хромоффиноцитов мозгового вещества надпочечников. С этой целью препараты окрашивали по методу Balosh. Количественную и качественную характеристику микроструктур проводили с использованием бинокулярного микроскопа, оснащенного цифровой фотовидеокамерой. Используемые методы позволили выявить структурный и функциональный гомеостаз, обусловленный чувствительностью микроструктур к воздействию обедненного урана (ОУ). 63 Результаты исследования и их обсуждение. Рассматривая метаболический ферментативный статус структурных компонентов паренхимы околоушных желез, обнаружен дисбаланс светооптической плотности распределения дегидрогеназ – важнейших звеньев окислительной системы. Данные оксиредуктазы организованы в митохондриях. ЛДГ рассматривалась с позиций жизнеспособности клеточных образований, а СДГ как ключевое звено энергообеспечения приобрела высокую актуальность исследования, являясь одним из наиболее перспективных показателей в диагностике опухолей. Проведенный Image-анализ в хронодинамике эксперимента выявил варьирование показателей оптической плотности дегидрогеназ в ацинусах. Спустя три месяца показатели оптической плотности СДГ были достоверно повышены с большей выраженностью относительно контрольных показателей. Аналогичная динамика изменений прослеживалась при оценке оптической плотности распределения ЛДГ. Достоверное повышение показателей СДГ и ЛДГ в ацинусах спустя три месяца после воздействия ОУ определило возрастание метаболической активности (р < 0,05) относительно контроля. В реакциях на ЛДГ наблюдалось диффузное распределение средних и пылевидных гранул формазана в сероцитах ацинусов, крупные гранулы формазана встречались редко. Мозаичность распределения гранул формазана с преимуществом крупных и средних размеров отмечена в реакциях на СДГ. В хронодинамике оптической плотности дегидрогеназ исчерченных выводных протоков не было достоверных изменений после однократного инкорпорирования ОУ, однако отмечено значительное и достоверное возрастание их протяженности, что являлось признаками атипичной регенерации. При визуальной оценке трахеи, спустя три месяца после однократного перорального приема водного раствора оксидов обедненного урана вместо питьевой воды, можно констатировать изменения во всех ее оболочках. Светооптический анализ слизистой оболочки выявил нарушение многорядности и варьирование высоты эпителиального пласта, выстилающего слизистую оболочку трахеи. Морфометрический анализ показал достоверные изменения высоты реснитчатых клеток и их ресничек относительно контрольных показателей, а также их утрату в зависимости от топографии в стенках трахеи. Показатели высоты реснитчатых клеток на передней стенке слизистой оболочки трахеи были достоверно выше контрольных, а высота ресничек – ниже (p < 0,05). На боковых поверхностях высота реснитчатых клеток была ниже в два раза, причем их реснички встречались фрагментарно или совсем отсутствовали. При переходе на заднюю стенку эпителий утрачивал многорядность и представлялся кубическим с округлыми ядрами, видимо сохранившихся камбиальных клеток. Обнаружены безъядерные истонченные участки эпителия на задней стенке трахеи с единично встречающимися ядрами. Визуальная оценка бокаловидных клеток передней стенки эпителия слизистой оболочки трахеи показала их опустошенность или наличие незначительного количества секрета. Остальные участки трахеи их не содержали. Толщина подслизистой оболочки возрастала. Отмечены гипертрофированные серозные ацинусы с широкими просветами и расширенными выводными протоками, имеющими складчатую поверхность, увеличивающую протяженность стенки. Сероциты ацинусов характеризовались изменением высоты – от плоского до кубического и высокого призматического. Выводные протоки открывались на поверхность эпителия расширенными воронками, констатируя активность высвобождаемого секрета, компенсируя несостоятельность бокаловидных клеток. В строме слизистой и подслизистой оболочках боковых стенок трахеи можно отметить диффузную инфильтрированность лимфоцитами и их скопления в виде лимфоидных узелков, выбухающих в просвет трахеи, а также в складках на задней стенке (рис. 2). Р и с ун о к 2 – Лимфоидные образования в задней стенке трахеи, выбухающие в просвет (×100) 64 Светооптическая плотность распределения липидов в зонах коры надпочечников через три месяца испытывала достоверное снижение (р < 0,05). В пучковой зоне через три месяца липиды распределялись преимущественно в наружной части пучковой зоны (рис. 3). Оценка функциональности хромоффиноцитов мозгового вещества по соотношению эухроматичных и гетерохроматичных ядер показала их достоверное перераспределение относительно контроля с возрастанием числа гетерохроматичных ядер, что констатировало снижение активности хромоффиноцитов мозгового вещества. Р и с ун о к 3 – Липиды в пучковой зоне коры надпочечников (×400) Заключение. Таким образом, отдаленный пролонгированный эффект деструктивных изменений в органах, независимо от их гетерогенной природы, позволил констатировать кумулятивный радиотоксический характер воздействия водного раствора оксидов обедненного урана после его однократного инкорпорирования. Однако, можно отметить некоторые резервные возможности проявлением развития избыточных структурных образований, правильно сформированных в околоушной железе, и компенсаторную гипертрофию в оболочках трахеи. После однократного инкорпорирования водного раствора оксидов обедненного урана реакция надпочечников носила пролонгированный характер изменений, выражающийся снижением плотности липидов, определяющим снижение стероидогенеза, и числа эухроматичных ядер хромаффиноцитов, констатирующих уменьшение выработки катехоламинов на уровне надпочечников. Литература 1. Воронцова, З. А. Аналитический подход морфоклинической интерпретации системы крови после инкорпорирования радионуклидов (краткий обзор литературы) / З. А. Воронцова, Д. Б. Никитюк, Э. Ф. Кудаева // Вестник новых медицинских технологий. – 2017. – Т. 24, № 1. – С. 191–202. 2. Радиобиология инкорпорированных радионуклидов / В. С. Калистратова [и др.] : под ред. В. С. Калистратовой. – М. : Из-во ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА России, 2012. – 464 с. 3. Hon, Z. Depleted Uranium and Its Effects on Humans / Z. Hon, J. Österreicher, L. Navrátil // Sustainability. – 2015. – Vol. 7 (4). – P. 4063–4077. https://doi.org/10.3390/su7044063 4. Durakovic, A. Medical effects of internal contamination with actinides: further controversy on depleted uranium and radioactive warfare / A. Durakovic // Environ. Health Prev. Med. – 2016. – Vol. 21 (3). – P. 111–117. 5. Metallothionein deficiency aggravates depleted uranium-induced nephrotoxicity / Y. Hao [et al.] // Toxicol. Appl. Pharmacol. – 2015. – Vol. 287 (3). – P. 306–315. https://doi.org/10.1016/j.taap.2015.06.019 EFFECTS OF INCORPORATED DEPLETED URANIUM AS THE RISK OF PROLONGED LESIONS Z. A. Vorontsova, S. S. Selavin, A. S. Shevtsova, Sh. D. Dzhumaboev, V. V. Minasyan Voronezh State Medical University named after N. N. Burdenko, Voronezh, Russian Federation, [email protected] Abstract. Currently, there is an obvious need to conduct research at the systemic level after the depleted uranium enters the body in an aqueous solution of its oxides instead of drinking water. Experimental studies of the properties of depleted uranium are an urgent scientific problem that determines the diagnostic capabilities of clinicians and expands the understanding of the resistance of heterogeneous organs for the subsequent detection of protective and adaptive reactions of the body. The causal significance of the effects of depleted uranium irradiation has not been established, but it affects the health of people professionally associated with the nuclear industry and living in armed conflict zones. The functional activity of organs is determined by its reserve capabilities and tissue organization. The risk of developing lesions will depend on the degree of environmental pollution. The radiophysical properties of depleted uranium cause its widespread use for the manufacture of nuclear weapons and as fuel in nuclear reactors. These wastes are considered persistent pollutants of territories that contribute to their ingress with water into the internal environment of the human body. Depleted uranium, having a radiation nature of exposure, realizes its effects when interacting with tissues, and its cumulative abilities determine its radiotoxicity. The literature data are contradictory. Of particular interest are the long-term consequences after a single exposure to depleted uranium on the morphofunctional state of heterogeneous organs. An expanded experimental model 65 reflecting the features of the tissue organization of organs will determine clinical approaches for the analysis of conditions and their rehabilitation. Keywords: depleted uranium, trachea, thyroid gland, parotid salivary gland, adrenal gland ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИСПАРЯЕМОСТИ НА ПАРАМЕТРЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВАХ ЗОНЫ ОТЧУЖДЕНИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС В. В. Головешкин, С. А. Калиниченко, Р. А. Ненашев, В. Е. Белаш Полесский государственный радиационно-экологический заповедник, г. Хойники, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Последние десятилетия не теряет своей актуальности проблема радиоактивного загрязнения всех компонентов окружающей среды, в том числе и почв. Опасность радиоактивного загрязнения почв обусловлена, во-первых, прямым ионизирующим воздействием на живые организмы (внешнее облучение), во-вторых, риском накопления радионуклидов в звеньях трофической цепи (внутреннее облучение) [1]. Скорость и направленность процессов миграции радионуклидов в почвах определяется большой совокупностью факторов. Интенсивность и продолжительность действия различных факторов и процессов миграции различны и зависят от конкретных условий [2; 3]. Основной целью наших исследований являлось проведение оценки влияния испаряемости на количество почвенной влаги и параметры вертикальной миграции радионуклидов (137Cs, 90Sr, 241Am) в почвах с различным режимом увлажнения. Материалы и методы. Исследования проводились на пяти пунктах наблюдения (ПН) Полесского государственного радиационно-экологического заповедника, характеризуемых различной степенью увлажнения и уровнем радиоактивного загрязнения. ПН-1 – березняк, почва дерново-подзолистая с расположенным под подстилкой оторфованным гумусовым горизонтом (5–15 см), гидроморфная. ПН-2 – черноольшанник, почва торфянисто-подзолистоглеевая, гидроморфная. ПН-3 – дубрава, почва дерново-подзолистая глеевая, полугидроморфная. ПН-4 – залежь, почва дерново-подзолистая, супесчаная, слабооподзоленная, пахотная, автоморфная. ПН-5 – сосняк, почва дерново-подзолистая, песчаная, автоморфная. Отбор проб почвы проводился по почвенному разрезу послойно: верхний слой 0–10 см с интервалом 1 см, далее – с интервалом 5 см (10–30 см) и 10 см (30–100 см). Образцы органогенного слоя отбирались по схеме 50 × 50 см. Образцы почвы отбирались на глубину 100 см. В лабораторных условиях пробы подстилочного слоя, дернины и почвы высушивались при температуре 20–25 °С. По окончании пробоподготовки образцы помещались в сосуды «Маринелли» (объем 1 л) или «денты» (0,1 л) для последующего определения радионуклидов. Определение удельной активности 137Cs и 90Sr в пробах проводили инструментальным методом на γ-β-спектрометре «МКС-АТ1315» (АТОМТЕХ, Беларусь) c блоком детектирования для регистрации γ-излучения на основе сцинтилляционного кристалла NaI (TI) размерами Ø63 × 63 мм с погрешностью измерений не более 20 %. Для регистрации β-излучения использовался органический сцинтиллятор на основе полистирола, активированного паратерфинилом, размерами Ø128 × 9 мм. Измерения 241Am проводили на γ-спектрометре Canberra (Canberra Industries, Inc., США) с детектором из особо чистого германия с композитным углеродным окном с регистрацией γ-излучения в диапазоне энергий 20–2000 кэВ с погрешностью не более 25 %. Математическая и статистическая обработка результатов исследования осуществлялась на персональном компьютере с помощью программы Microsoft Excel. Результаты исследования и их обсуждение. Поведение радионуклидов в лесных почвах имеет определенные отличия по сравнению с почвами других типов биогеоценозов. Это обусловлено наличием специфического органо-минерального слоя – лесной подстилки, состоящей из разлагающихся растительных и животных остатков. Лесная подстилка является биогеохимическим барьером на пути вертикальной миграции радионуклидов, скорость которой коррелирует с ее толщиной, составом и строением. Количество радионуклидов, поступающих в 66 минеральную толщу, зависит от удерживающей способности лесной подстилки. Исследования показали, что в настоящее время в органогенном слое лесных почв сосредоточено 2,7–14,3 % 137 Cs, 1,2–11,4 % – 90Sr и 1,7–10,6 % – 241Am. В дернине на залежи отмечено до 4,9 % 137Cs, 2,2 % 90Sr и 1,6 % 241Am. Максимальная плотность загрязнения радионуклидами минеральной части почв лесных фитоценозов наблюдается в верхнем 0–1-сантиметровом слое: 9,0–25,6 % 137Cs, 7,4–24,0 % 90Sr и 14,1–27,5 % 241Am. В почве залежи наибольшая плотность загрязнения находится в слое 1– 2 см: 17,3 % 137Cs, 15,4 % 241Am и 16,3 % 90Sr. В верхнем 5-сантиметровом слое минеральной части почвы сосредоточена основная доля 137 Cs (42,4–66,2 %) и 241Am (57,7–63,6 %), а в десятисантиметровом слое содержится от 66,9 до 82,9 % 90Sr. В полугидроморфных и гидроморфных почвах в слое 10–15 см содержится 3,6–6,0 % 137 Cs, 5,3–5,9 % 90Sr, 3,4–4,0 % 241Am. Для автоморфных почв эти данные составляют 1,9–4,6 %, 4,5–5,2 %, 4,4–5,1 % соответственно. В слой 15–20 см мигрировало в почвах с избыточным увлажнением до 3,5 % 137Cs, 4,6 % 90Sr, 3,9 % 241Am. Для почв с автоморфным режимом увлажнения эти показатели имели значения 2,5 %, 4,0 % и 3,6 % соответственно. В 20–25сантиметровом слое полугидроморфных и гидроморфных почв биоценозов сосредоточено 2,3– 2,7 % 137Cs, 2,9–4,4 % 90Sr и 2,9–3,7 % 241Am. Для автоморфных почв процентное содержание радионуклидов в данном почвенном слое было 1,0–2,2 %, 2,7–2,9 % и 2,6–2,7 % соответственно. В слое 25–30 см находилось до 2,3 % 137Cs, 4,0 % 90Sr и 3,2 % 241Am. Во всех почвах пунктов наблюдения в слой 30–100 см мигрировало не более 7,5 % 137Cs и 12,0 %, 90Sr. 241 Am в этих слоях почвы не обнаружен. Результаты расчета центров запаса радионуклидов в почвах пунктов наблюдения с различным режимом увлажнения представлены в табл. 1. Т а б л и ц а 1 – Глубина проникновения 50 % запаса радионуклидов в почвах в 2022 году Тип почвы Гидроморфные Полугидроморфные Автоморфные Глубина слоя, см 137 90 Cs Sr 9,01–11,97 8,25 6,54–7,29 14,37–19,31 10,23 8,41–8,86 241 Am 7,14–7,32 6,85 6,47–6,52 Согласно расчетам, глубина проникновения 50 % радионуклидов в почвенных разрезах находилось на уровне 6,54–11,97 см – 137Cs, 8,41–19,31 см – 90Sr и 6,47–7,32 см – 241Am. Параметры вертикальной миграции 137Cs, 90Sr, 241Am по профилю почв пунктов наблюдения представлены в табл. 2. Т а б л и ц а 2 – Скорость миграции 137Cs, 90Sr, 241Am по профилю почв в 2022 году Тип почвы Гидроморфные Полугидроморфные Автоморфные Скорость миграции, см/год 137 90 Cs Sr 0,48–0,51 0,39 0,24–0,30 0,62–0,64 0,51 0,36–0,41 241 Am 0,30–0,36 0,28 0,19–0,21 Подвижность радионуклидов возрастала с увеличением степени гидроморфности почв: автоморфные < полугидроморфные < гидроморфные. Данное обстоятельство связано с рядом моментов. Во-первых, при повышенной влажности большее количество радионуклидов находится в почвенной влаге. Во-вторых, гидроморфные почвы характеризуются образованием торфянистых слоев. В них происходит слабая сорбция радионуклидов твердым веществом почвы. Скорость миграции медианного содержания 137Cs составила 0,24–0,51 см/год. Следует отметить, что скорость вертикальной миграции 90Sr в 1,2–1,5 раз превышала скорость миграции 137 Cs и составляла 0,36–0,64 см/год соответственно. Это объясняется тем, что 137Cs в отличие от 90 Sr активно фиксируется почвой, особенно в первый период после поступления. Также, 90Sr в почве связан преимущественно с фульвокислотами, имеющими высокую растворимость и 67 подвижность, а 137Cs – с гуминами и гуматами, подвижность которых существенно ниже. Поэтому последний, как правило, менее подвижен, чем первый [4; 5]. 241 Am обладал более низкими мобильными свойствами и высокой способностью образовывать комплексы с веществами почвенного комплекса. Скорость миграции 241Am находилась на уровне 0,19–0,36 см/год соответственно. В дальнейшем также необходимо учитывать постоянное увеличение со временем содержания 241Am в почве вследствие физического распада 241Pu, что может отразиться на характеристиках вертикального распределения. Для оценки влияния погодно-климатических условий на количество почвенной влаги и параметры вертикальной миграции нами был использован расчетный метеорологический показатель – испаряемость. Испаряемость – это условная величина, характеризующая потенциально возможное испарение в данной местности при существующих в ней атмосферных условиях. Результаты корреляционного анализа данных показали наличие прямой корреляционной связи между значением скорости вертикальной миграции радионуклидов в почвах и испаряемостью. Коэффициент линейной корреляции Пирсона составлял 0,35–0,86 для 137 Cs, 0,30–0,74 для 90Sr и 0,48–0,92 для 241Am. Рассчитанное значение tr было больше tкрит при уровне значимости менее 0,05, следовательно, корреляционная связь являлась статистически значимой. Испаряемость также оказывала определенное влияние на количество почвенной влаги. Коэффициент линейной корреляции Пирсона имел значения от –0,30 до –0,49. Сила корреляционной связи для полугидроморфных и гидроморфных почв была умеренной (r > 0,30–0,43), а для автоморфных средней (r > 0,56–0,58). Заключение. В результате проведенных исследований было установлено наличие положительной корреляционной связи между величиной скорости вертикальной миграции радионуклидов в почвах и испаряемостью и обратной (отрицательной) связи между почвенной влагой. Определено, что наиболее интенсивно мигрирует вглубь по профилю почв 90Sr (0,36– 0,64 см/год) и значительно слабее 241Am (0,19–0,36 см/год), и 137Cs (0,24–0,51 см/год). Это объясняется тем, что основное количество 241Am и 137Cs в почвах находится в прочнофиксированном состоянии. Полученные результаты указывают на возможность загрязнения грунтовых вод 90Sr в почвах с высокой плотностью первоначального загрязнения и близким залеганием водоносных горизонтов. Литература 1. Чердакова, А. С. Изменение агрохимических свойств серой лесной почвы, загрязненной изотопом цезия-137 при внесении различных гуминовых препаратов / А. С. Чердакова, С. В. Гальченко // Трансграничное сотрудничество в области экологической безопасности и охраны окружающей среды : материалы VI междунар. науч.-практ. конф., Гомель, 2–3 июня 2022 г. / Гом. гос. ун-т им. Ф. Скорины ; редкол.: А. П. Гусев (гл. ред.) [и др.]. – Гомель, 2022. – С. 109–112. 2. Алексахин, Р. М. Поведение 137Cs в системе почва-растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклида в урожае / Р. М. Алексахин, И. Т. Моисеев, Ф. А. Тихомиров // Агрохимия. – 1992. – № 8. – С. 127– 138. 3. Василенков, В. Ф. Модели поведения радионуклидов в почве / В. Ф. Василенков, Э. В. Косолапова // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2018 : материалы междунар. науч.-практ. конф., Севастополь, 24–27 сент. 2018 г. / Сев. гос. ун-т. ; редкол.: Л. И. Лукина [и др.]. – Севастополь, 2018. – С. 213– 217. 4. Переволоцкий, А. Н. Основы ведения лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения: конспект лекций / А. Н. Переволоцкий, И. М. Булавик. – Мн. : Белгослес, 2003. – 143 с. 5. Переволоцкий, А. Н. Радиоэкология: пособие / А. Н. Переволоцкий, А. В. Гаврилов, И. М. Булавик. – Мн. : НПООО «ПИОН», 2001. – 112 с. ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF EVAPORATION ON THE PARAMETERS OF VERTICAL MIGRATION OF RADIONUCLIDES IN SOILS OF THE EXCLUSION ZONE OF THE CHERNOBYL NPP V. V. Goloveshkin, S. A. Kalinichenko, R. A. Nenashev, V. E. Belash Polesye State Radiation-Ecological Reserve (PSRER), Khoiniki, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The main aim of our research was to assess the effect of evaporation on the amount of soil moisture and the parameters of vertical migration of radionuclides (137Cs, 90Sr, 241Am) in soils with different moisture regimes. The studies were conducted at five observation points of the Polesye State Radiation-Ecological Reserve, characterized by different degrees of moisture and the level of radioactive pollution. The behavior of radionuclides in forest soils has certain differences compared to soils of other types of biogeocenoses. This is due to the presence of a specific organo-mineral layer – forest litter 68 layer consisting of decaying plant and animal remains. Forest litter layer is a biogeochemical barrier to the vertical migration of radionuclides, the rate of which correlates with its thickness, composition and structure. Studies have shown that currently 2.7–14.3 % 137Cs, 1.2–11.4 % 90Sr and 1.7–10.6 % 241Am are concentrated in the organogenic layer of forest soils. Up to 4.9 % 137Cs, 2.2 % 90Sr and 1.6 % 241Am were found in the sod of former agricultural lands. The upper 5 cm mineral part of soil layer concentrates major amounts of 137Cs (42.4–66.2 %) and 241Am (57.7–63.6 %), and 10 cm layer contains 66.9 to 82.9 % of 90Sr. Migration of 137Cs and 90Sr into 30–100 cm soil layer is 7.5 % and 12.0 % respectively. 241Am is not detected in these layers. Radionuclide storage center located at the level of 6.54–11.97 cm 137Cs, at 8.41–19.31 cm – 90Sr and 6.47– 7.32 cm 241Am. Vertical migration speed for the studied radionuclides was 0.24–0.51 cm/year for 137Cs; 0.36–0.64 cm/year for 90Sr and 0.19–0.36 cm/year for 241Am. In the course of the studies performed, it was found that there is a direct correlation relationship between the rate of vertical migration of radionuclides in soils and evaporation and the reverse correlation between that and soil moisture. Keywords: soil, vertical migration, radionuclides, evaporation, moisture regime ФОТОПРОТЕКТОРНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОМБИНАЦИЙ ЛИШАЙНИКОВЫХ ЭКСТРАКТОВ С. В. Гончаров1, О. М. Храмченкова2 1Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2 Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Исследование действия УФ-излучения на здоровье человека по-прежнему актуально. Солнечный УФ влияет на человека как положительно, так и отрицательно: способен индуцировать фотодерматозы развитие пре- и неопластических процессов в коже человека [1]. Основным фактором онкологии кожи являются УФБ-лучи – они напрямую повреждают ДНК, вызывая мутации и злокачественное перерождение. Косвенную роль в канцерогенезе отводят и УФА-лучам – под их действием генерируются свободные радикалы, повреждающие липиды, белки и ДНК мембран. Такое синергическое действие УФА и УФБ усиливает канцерогенез. В УФ-защите наиболее важно [2]: 1) экранирование в широком диапазоне УФА/УФБ излучения; 2) антиоксидантная активность; 3) антимутагенная активность; 4) противоопухолевые свойства; 5) бустер-эффект (усиление SPF УФ-фильтров); 6) стабильная безопасность активных соединений (нетоксичных, неканцерогенных, несенсибилизирующих). Кроме того, препараты должны быть свето-, термо- и водостойкими и слабо проникать через эпидермис. Разработка солнцезащитных средств должна проводиться на конечном продукте как in vitro, так и in vivo на всех этапах [2]. Не до конца изученной является тема «эффекта бустера». Ряд соединений может усиливать SPF УФ-фильтров [3], но механизмы бустерных эффектов неоднородны и часто непредсказуемы. Для достижения «эффекта бустера» доступны 3 основные стратегии – взаимодействие с УФ-фильтрами на физико-химическом уровне для оптимизации смеси, реализация правильной рецептуры, повышение растекаемости смеси и улучшение пленкообразования [4]. Актуальны поиск и разработка состава солнцезащитных средств с использованием веществ растительного происхождения. Использование богатых природными антиоксидантами растительных веществ, особенно лишайников, способных подавлять свободнорадикальные механизмы, позволяет увеличить диапазон защиты кожи от УФ, т.к. антиоксидантное действие играет ключевую роль в фотопротекторной активности растительных экстрактов [5]. Цель работы – оценить фотозащитные свойства перспективных комбинаций из лишайниковых экстрактов in vitro, а также методами морфометрии кожи in vivo. Материалы и методы. Биомассу лишайников Cladonia arbuscula (Wallr.) Flot., Evernia prunastri (L.) Ach., Hypogymnia physodes (L.) Nyl. и Ramalina pollinaria (Westr.) Ach. отбирали в лесах, прилегающих к черте г. Гомеля, на типичных для каждого вида субстратах. Образцы высушивали до воздушно-сухого состояния, экстрагировали по Сокслету, растворители удаляли ротационным испарением, экстракты высушивали [6]. Композиции экстрактов из лишайников создавали следующим образом: сухие экстракты смешивали в пропорции 1:1, после чего растворяли либо в чистом этаноле, либо в 30 % растворе касторового масла в этаноле: 1. Метанольный экстракт H. physodes + метанольный C. arbuscula; 2. Бензольный экстракт E. prunastri + этанольный C. arbuscula; 3. Этилацетатный экстракт C. arbuscula + метанольный R. pollinaria; 69 4. Этанольный экстракт H. physodes + бензольный R. pollinaria; 5. Метанольный экстракт H. physodes + метанольный C. arbuscula + касторовое масло; 6. Бензольный экстракт E. prunastri + этанольный C. arbuscula + касторовое масло; 7. Этилацетатный экстракт C. arbuscula + метанольный R. pollinaria + касторовое масло; 8. Этанольный экстракт H. physodes + бензольный R. pollinaria + касторовое масло. Комбинации экстрактов подобраны на основе экспериментов in vitro – фотометрии экстрактов и культур кератиноцитов человека. При оценке фотозащитных свойств композиций in vitro использованы методы авторов [6]. Определяли абсорбцию растворов на УФспектрофотометре Solar РВ 2201 (кюветы – кварцевые) в диапазоне длин волн 290–320 нм с шагом в 5 нм, снимали спектры поглощения в диапазоне 289–400 нм, используя этанол или 30 %-е касторовое масло в этаноле в качестве растворов сравнения. По результатам измерения рассчитывали величину SPF, λкрит, УФ-А/УФ-Б. При оценке фотозащитных свойств in vivo тестируемые композиции лишайников в концентрациях 0,2 мг/мл и 15–20 мг/мл наносили на кожу спины мышам линии Af (2,5–3 мес., 150 мкл на мышь) спустя 3 суток после удаления шерсти депилятором. Участок спины облучали УФ-лампой (15 см от спины) через 30 мин после нанесения растворов в течение 20 мин под уретановым наркозом (1 г/кг). Энергетический максимум УФ-излучения 315 нм, расчетная интегральная (280–450 нм) мощность светового потока 1446 мкВт/см2; УФ-Б/УФ-А = 40/60 %. Выводили из опыта на 4-е сутки после облучения. Оценивали толщину кожной складки, массу 2 кожных дисков. Тяжесть ожога оценивали по расширенной 10-балльной шкале (метод патентуется), учитывающей переходные фазы, разработанной нами на основе предшествующих исследований [8; 9]. Результаты исследования и их обсуждение. Уровень фотозащиты субстанций считается низким при SPF = 2–6; средним – при SPF = 8–12; высоким – при SPF = 15–25; очень высоким – при SPF = 30–50; сверхвысоким – при SPF > 50. По этому показателю созданные нами композиции из экстрактов обладали высокой и очень высокой фотозащитностью (табл. 1). Т а б л и ц а 1 – Параметры фотозащиты композиций из лишайниковых экстрактов Номер композиции 5 Метан. H. physodes + метан. C. arbuscula + масло 6 Бенз. E. prunastri + этанол. C. arbuscula + масло 1 Метан. H. physodes + метан. C. arbuscula 8 Этанол. H. physodes + бенз. R. pollinaria + масло 2 Бенз. E. prunastri + этанол. C. arbuscula 4 Этанол. H. physodes + бенз. R. pollinaria 7 Этилац. C. arbuscula + метан. R. pollinaria + масло 3 Этилац. C. arbuscula + метан. R. pollinaria SPF λкрит, нм УФ-А/УФ-Б 35,1 ± 3,18 40,7 ± 5,24 32,2 ± 2,58 32,3 ± 2,91 40,4 ± 3,97 27,9 ± 2,82 35,4 ± 4,36 33,5 ± 3,88 362,8 ± 7,25 364,4 ± 6,57 368,2 ± 5,43 368,7 ± 6,98 369,6 ± 6,39 371,3 ± 6,95 374,8 ± 5,49 377,4 ± 8,39 0,69 ± 0,075 0,81 ± 0,068 0,81 ± 0,095 1,27 ± 0,103 0,98 ± 0,107 1,19 ± 0,098 1,06 ± 0,084 1,41 ± 0,111 Субстанции с λкрит > 370 нм и SPF > 15,0 признаются солнцезащитными [6]. Все созданные композиции из экстрактов близки к уровню солнцезащитности, но не являются таковыми из-за ширины размаха выборки данных. Показатель УФ-А/УФ-Б является мерой широты защитных свойств: солнцезащитные средства делятся на слабые (0–0,2), средние (0,2– 0,4), хорошие (0,4–0,6), превосходные (0,6–0,8) и максимальные (≥ 0,8) [7]; по этому параметру тестируемые in vitro композиции экстрактов близки по степени эффекта и проявляют максимальную фотопротекцию. По совокупности параметров минимальная фотозащита – у композиций № 1 и № 5, а максимальная – у № 3 и № 7. Этанольные композиции. Совокупная оценка состояния кожи после облучения на фоне этанола не показала заметных различий с облучением без этанола. Нанесение этанольных композиций экстрактов лишайников (0,2 г/л) с УФ-экспозицией указывало на развитие отека для композиций №№ 2–4 (♀), а по тяжести ожога значимых различий между группами не отметили (рис. 1). У самцов, кроме композиции № 2, так же развивался отек без явного струпа. Величина тяжести ожога для композиций №№ 2–4 (♂) статистически значимо указывала на явную фотозащиту (относительно эластичная кожа, снижение воспаленности кожи), наиболее выраженном для композиции № 2. 70 П р и м е ч а н и е – * – статистически значимые различия с «Этанол +УФ» (при р < 0,05). Р и с ун о к 1 – Морфометрические показатели кожи мышей Af на 4-е сутки после УФ-облучения при нанесении этанольных лишайниковых композиций (0,2 г/л и 15–20 г/л) В целом по тяжести ожога положительную фотозащитную тенденцию проявили 3 этанольные композиции: № 3 (♀) и №№ 2–4 (♂) – при различиях по степени отека тяжесть ожога по 10-балльной шкале у них составила 5–6 баллов. При концентрации 15–20 г/л параметры отека кожи значимо не отличались от УФконтроля. По тяжести ожога так же не показано значимых различий между группами. У самцов ее минимум отмечен для композиции № 2 (5–5,5 балла), у самок – для композиций № 1 и № 3 (♀♂ – 5,8–6 баллов). Сравнение массы кожных дисков при 0,2 г/л и 15–20 г/л не показало четкой тенденции при сравнении композиций между собой. В отличие от параметров отека, у самок при 15–20 г/л по тяжести ожога для композиций во многом сохранялась тенденция, наблюдаемая и при концентрации 0,2 г/л, а наименее заметны различия между концентрациями были для композиций №№ 2–4 (рис. 1). В меньшей степени схожая картина по тяжести ожога и по тенденции наблюдалась у самцов для композиций №№ 1–3. В итоге, по состоянию кожи при УФ-облучении среди этанольных композиций наибольшую стабильность и выраженность фотозащитного эффекта показали составы № 2 и № 3. Этанольно-касторовые композиции. После УФ-воздействия тяжесть ожога превышала контроль в 4,26 раза; при аппликации 30 %-го раствора касторового масла оно возросло до 5,26 раз, но, как и другие параметры, без значимых различий с группой «УФ», что позволяет его использование. При нанесении этанольно-касторовых композиций (0,2 г/л) и УФэкспозиции по морфометрии у самок различий с УФ-контролем не отмечено, тяжесть ожога составила 6–7 баллов (рис. 2). У самцов по тем же параметрам так же не было заметных различий между всеми облученными группами, а наименьшая тяжесть ожога отмечена для композиций № 5, № 7 и № 8 (5–6 баллов). По совокупности параметров лучшие результаты имела композиция № 8. При концентрации 15–20 г/л у самок статистически значимых различий по массе дисков между группами не отмечено. У самцов в большинстве случаев так же не было значимых различий с группой «30 % касторового масла в этаноле +УФ», за исключением композиции № 6, где масса дисков была статистически значимо снижена и имела, как и тяжесть ожога, наименьшую величину в данном эксперименте (6 баллов). Для композиций № 5 и № 7 данные параметры имели практически схожие значения. П р и м е ч а н и е – * – статистически значимые различия с «30 % каст. масла в этаноле + УФ» (при р < 0,05). Р и с ун о к 2 – Морфометрические показатели кожи мышей Af на 4-е сутки после УФ-облучения при нанесении этанольно-касторовых композиций лишайников (0,2 г/л и 15–20 г/л) 71 Сопоставление УФ-эффектов на протяжении всей серии экспериментов при всех вариантах оценки тестируемых лишайниковых комбинаций показало второстепенное значение величин параметров отека на фоне визуальной ожоговой картины (табл. 2). Среди этанольных растворов по тяжести ожога лучшие показатели (5–6 баллов) имели 2 комбинации экстрактов в составе композиций № 3 (♀) и № 2 (♂). Т а б л и ц а 2 – Суммарная тяжесть ожога на 4-е сутки после УФ-облучения при аппликациях комбинаций экстрактов на этаноле и 30 %-м касторовом масле в этаноле, балл Группы УФ (+ этанол) Комб. 1 + УФ Комб. 2 + УФ Комб. 3 + УФ Комб. 4 + УФ В этаноле В этаноле + 30 % кастор. масла 0,2 г/л 15–20 г/л Σ 0,2 г/л 15–20 г/л Σ 13,40 12,33 11,75 11,30 12,20 12,90 11,63 11,88 11,70 13,10 26,30 23,96 23,63 23,00 25,30 12,21 12,60 13,03 12,51 12,20 13,90 13,40 12,58 12,90 14,75 26,11 26,00 25,61 25,41 26,95 Σ 52,41 49,96 49,24 48,41 52,25 Среди этанольно-касторовых композиций заметные эффекты получены на самцах: при 0,2 г/л – композиции №№ 7–8 (5–6 бал.), при 15–20 г/л – композиции № 6 (6 бал.). Введение касторового масла в этанольные композиции в целом снизило их фотозащитные свойства, повысив суммарную тяжесть ожога на 6,5–10,5 %. Нестабильность наблюдаемых эффектов мы связываем с низкой максимальной растворимостью комбинаций (1,5–2 %) – четкие фотозащитные эффекты, полученные ранее [8], имели место при концентрации от 5 % на диметилсульфоксиде. Среди испытуемых комбинаций по сумме тяжести ожога во всей серии экспериментов фотозащитный потенциал проявили 2 комбинации экстрактов: «бензольный экстр. E. prunastri + этанольный экстр. C. arbuscula» и «этилацетатный экстр. C. arbuscula + метанольный экстр. R. pollinaria» (наиболее выраженный фотозащитный эффект). Заключение. Уровень фотозащиты у всех созданных лишайниковых композиций очень высок; они близки друг к другу количественно и приближаются к категории «солнцезащитные средства». По сочетанию «SPF – λкрит – УФ-А/УФ-Б» наибольший фотозащитный эффект отмечен у композиций на основе комбинации экстрактов «этилацетатный C. arbuscula + метанольный R. pollinaria». Этанол и 30 %-раствор касторового масла в этаноле не оказали заметного влияния на действие УФ на кожу и могут применяться для аппликаций. Среди композиций экстрактов по сумме величин тяжести ожога лучший фотозащитный эффект проявили комбинации экстрактов «этилацетатный C. arbuscula + метанольный R. pollinaria» и «бензольный E. prunastri + этанольный C. arbuscula» с тяжестью ожога 5–6 баллов. Эти комбинации сходно работали и в этанольно-касторовых композициях, в целом показывая меньший и нестабильный фотозащитный эффект. В целом по всей серии экспериментов наибольшая суммарная тяжесть ожога отмечена для комбинации метанольных экстрактов H. physodes и C. arbuscula. В наименьшей степени это наблюдалось для комбинации экстрактов «этилацетатный C. arbuscula + метанольный R. pollinaria», которая в составе разных композиций и по совокупности фотометрических и морфометрических параметров проявила наиболее выраженные фотопротекторные свойства. Литература 1. Заридзе, Д. Г. Профилактика злокачественных новообразований / Д. Г. Заридзе, Д. М. Максимович // Успехи молекулярной онкологии. – 2017. – Т. 4, № 2. – С. 8–25. 2. Gianeti, M. D. Efficacy Evaluation of a Multifunctional Cosmetic Formulation: The Benefits of a Combination of Active Antioxidant Substances / M. D. Gianeti, P. M. Maia Campos // Molecules. – 2014. – Vol. 19 (11). – P. 18268–18282. 3. Design, synthesis and biological evaluation of novel hydroxy-phenyl-1H-benzimidazoles as radical scavengers and UVprotective agents / A. Bino [et al.] // J. Enzyme Inhib. Med. Chem. – 2017. – Vol. 32 (1). – P. 527–537. 4. Perea, S. E. Solar filters: A strategy of photoprotection / S. E. Perea // Applied Photochemistry / G. Bergamini, S. Silvi (eds.). – Switzerland : Springer Intl Publ., 2016. – Ch. 12. – P. 459–478. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31671-0 5. Vayalil, P. K. Treatment of green tea polyphenols in hydrophilic cream prevents UVB-induced oxidation of lipids and proteins, depletion of antioxidant enzymes and phosphorylation of MAPK proteins in SKH-1 hairless mouse skin / P. K. Vayalil, C. A. Elmets, S. K. Katiyar // Carcinogenesis. – 2003. – Vol. 24 (5). – P. 927–936. 72 6. Храмченкова, О. М. Фотозащитные свойства экстрактов из пяти видов лишайников / О. М. Храмченкова // Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Сер.: Естественные науки. – 2018. – № 6 (111). – С. 40–47. 7. Rojas, J. L. Metabolites with antioxidant and photo-protective properties from Usnea roccellina Motyka, a lichen from Colombian Andes / J. L. Rojas, M. Díaz-Santos, N. A. Valencia-Islas // Pharm. Biosci. J. – 2015. – Vol. 3 (4). – P. 18– 26. https://doi.org/10.20510/ukjpb/3/i4/89454 8. Оценка фотопротекторной способности экстрактов лишайников по морфометрическим показателям кожи / С. В. Гончаров [и др.] // Радиобиология: актуальные проблемы : материалы междунар. науч. конф., Гомель, 27–28 сент. 2018 г. – Гомель : УО БТЭУ ПК, 2018. – С. 41–44. 9. Гончаров, С. В. Оценка модификации кожных эффектов УФ-облучения этанольно-касторовыми композициями у мышей / С. В. Гончаров, Е. М. Кадукова // Современные проблемы радиационной медицины: от науки к практике : материалы междунар. науч.-практ. конф., Гомель, 29 апр. 2021 г. – Гомель : ГУ РНПЦ РМиЭЧ, 2021. – С. 28–30. THE PHOTOPROTECTIVE EFFECTIVENESS OF PERSPECTIVE COMBINATIONS OF LICHEN EXTRACTS S. V. Goncharov1, V. M. Khramchankova2 1 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] 2 Francisk Skorina Gomel State University, Gomel, Republic of Belarus Abstract. In a series of experiments in vitro and on linear mice Af, the photoprotective properties of ethanol and ethanolcastor compositions based on combinations of lichen extracts (1:1) were tested: 1) parameters SPF and λcrit were measured in vitro; 2) morphofunctional characteristics of the mice skin were studied in vivo after topical applications of lichen compositions and the UV-A/B exposure. All the lichen compositions have shown a very high level of photoprotection, they are close to each other quantitatively and approach the category of "sunscreens". Compositions based on the combination of extracts "ethylacetate Cladonia arbuscula + methanol Ramalina pollinaria" favorably stand out in terms of the ratio "SPFλcrit-UV-A/UV-B". Ethanol and a 30 % solution of castor oil in ethanol do not noticeable modifying the action of UV on the skin parameters and can be used for topical applications of lichen extracts. Among the tested ethanol compositions of extracts (0.2 g/L and15–20 g/L) and 20 min UV irradiation, according to the sum of burn severity values throughout the series of experiments, combinations of extracts "ethylacetate C. arbuscula + methanol R. pollinaria" and "benzene E. prunastri + ethanol C. arbuscula" with a burn severity of 5–6 points on a 10-point scale. These combinations of extracts worked similarly in ethanol-castor compositions, where they generally showed a smaller and unstable photoprotective effect. In general, throughout the series of experiments, the highest total burn severity was noted for the combination of methanol extracts of H. physodes and C. arbuscula. This was observed to the least extent for the combination of extracts "ethylacetate C. arbuscula + methanol R. pollinaria", which in various compositions and by the totality of photometric and morphometric parameters has shown the best photoprotective properties. Keywords: lichens, ultraviolet, ethanol, castor oil, SPF, photoprotection РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ Cs-137 В ПОБЕГАХ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ (PICEA ABIES (L.) KARST.) В ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ ФАЗАХ В ТЕЧЕНИЕ 2022 ГОДА И. Ю. Горбунов, А. Д. Карпов, А. А. Пророков, А. Н. Раздайводин, А. И. Радин Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства, г. Пушкино, Российская Федерация, [email protected] Введение. Значительная часть лесов России была загрязнена техногенными радионуклидами вследствие аварии на ЧАЭС 1986 года. В настоящее время наибольшую долю в загрязнение вносит радиоактивный цезий. В настоящее время в окружающей среде преобладает изотоп Cs-137 с периодом полураспада (T1/2 = 30,07 лет) [1]. После аварии на Чернобыльской АЭС самые высокие активности Cs-137 в хвойных деревьях были зарегистрированы в однолетней хвое и побегах текущего года, а самые низкие – в древесине [2; 3]. Поглощенный Cs-137 распределяется по различным частям дерева, особенно интенсивно накапливаясь в молодых органах, таких как побеги текущего года. Сезонная динамика изменения содержания Cs-137 в вегетативных органах изучена недостаточно. Концентрация питательных веществ в хвое меняется в зависимости от физиологического сезона (фенофазы), что связано с ее ростом и развитием. На концентрацию отдельных элементов в хвое влияют многочисленные факторы: географический район, локальное местоположение, почва, климат, температура, атмосферные осадки, а также видовая принадлежность дерева, его происхождение и возраст [4; 5]. 73 Цель настоящего исследования – выявление сезонных изменений удельной активности Cs-137 в вегетативных органах разного возраста ели европейской (Picea abies (L.) Karst.). Материалы и методы. Объектом исследования является лесной участок на юго-западе Брянской области в зоне радиоактивного загрязнения чернобыльского происхождения с плотностью загрязнения почвы Cs-137 на момент аварии более 40 Ки/км2 (зона отселения населенного пункта Святск). В настоящее время плотность загрязнения почвы составляет около 20 Ки/км2 (740 кБк/м2). Участок представляет собой лесные культуры смешанного породного состава, созданные в год аварии на Чернобыльской АЭС (1986 г.). Состав насаждения – 3Д3Е2С2Б. Культуры создавались кулисами по 3 ряда основных пород (Дуб, Сосна, Ель), с расстоянием между рядами 3 м. В ряду были случайно отобраны 17 модельных деревьев ели европейской, близких по высоте. В корнеобитаемой зоне каждого дерева проводился отбор почвы для определения поверхностной плотности загрязнения Cs-137. С модельных деревьев отбирались побеги трех возрастов: побеги текущего (2022 г.) года, побеги 2021 года и побеги 2020 года. Побеги отбирались с помощью секатора на уровне 1,3 м от земли. В общей сложности, с 17 деревьев было получено 714 проб вегетативных органов (побегов, хвои, почек). Для побегов 2021 и 2020 годов пробы хвои и собственно побегов разделялись и измерения проводили раздельно. Для побегов 2022 года первые пробы были отобраны 13 мая и представляли собой тронувшиеся в рост почки, при последующих отборах молодые побеги и хвою отбирали без разделения, как одну проб. С 10 августа побеги 2022 года стали разделять на хвою и побеги. Измерение содержания Cs-137 в счетных образцах проводилось с использованием гаммаспектрометрического комплекса Гамма-1П на основе полупроводникового HPGe детектора с размером чувствительной области 59 × 65 мм с программным обеспечением SpectraLineBG v. 1.6 [6], позволяющим проводить измерения с минимальной измеряемой активностью Cs-137 в пробе от 0,3 Бк. Ошибка измерений активности Cs-137 в пробах не превышала 10 %. Результаты измерений обрабатывались с помощью программного пакета Statistica v. 13. Результаты исследования и их обсуждение. В побегах 2021 г. наибольшая удельная активность Cs-137 в хвое наблюдалась в фазе покоя (февраль), затем был небольшой подъем в начале мая, в период обильного обмена веществ, к октябрю она значительно уменьшилась. Для ветвей наибольшая концентрация наблюдалась в конце мая, к октябрю же она так же, как и в хвое, значительно снизилась (рис. 1). Р и с ун о к 1 – Удельная активность Cs-137 в хвое и побегах 2021 года В побегах 2020 г. динамика содержания радионуклида в хвое была аналогична с побегами 2021 г., но без относительного подъема в начале мая. Для ветвей пик концентрации приходился на февраль, далее шел спад до начала мая, с последующим увеличением. Р и с ун о к 2 – Удельная активность Cs-137 в хвое и побегах 2020 года 74 Удельная активность Cs-137 в молодых побегах 2022 года была самой высокой из трех возрастов. В образцах, отобранных в фазе формирования побега (конец мая), концентрация достигала максимальных значений, а затем снижались. Изменения между концентрацией в фазе одревеснения побегов (август) и фазой начала покоя (октябрь) были относительно небольшими по сравнению с изменениями между концом мая и августом (рис. 3). Р и с ун о к 3 – Удельная активность Cs-137 в почках, хвое и побегах 2022 года Однофакторный дисперсионный анализ по 17 деревьям показал, что предполагаемую гипотезу о том, что фенологическая фаза не влияет на величину концентрации Сs-137 в побегах, принять нельзя, значение F-эмпирическое (34,97) больше F-критического (1,725), рассчитанного для вероятности 5 %. Наблюдаемое снижение активности Cs-137 в побегах 2021 г. и 2020 г., которое не согласуется с процессом радиоактивного распада, может быть связано с транспортировкой в другие органы. Эффект переноса Cs-137 в другие органы может наиболее сильно способствовать снижению содержания радионуклида в хвое и ветвях, что можно наблюдать по уменьшению активности Сs-137 в побегах 2021 г. в период с февраля по июнь, и накоплению большого количества Сs-137 в побегах текущего года с мая по июнь, приходящийся на начальный период роста побега, и большой запрос на питательные вещества, вследствие его формирования и роста. Заключение. Содержание Cs-137 значительно варьирует в побегах ели европейской. Наибольшая активность Cs-137 в побегах текущего года наблюдалась в фазе формирования побега (конец мая), для годовалых побегов наибольшая активность наблюдалась в фазе покоя (февраль), затем к октябрю она значительно уменьшилась. В побегах 2020 года ситуация была аналогичной. В начале вегетационного периода и формирования новых побегов происходит интенсивное поглощение Cs-137 из почвы и внутренних запасов, расположенных в старых органах. Возникает высокий спрос на мобильные питательные вещества. Для его удовлетворения происходит поглощение через корни и внутреннюю транслокацию. Надо отметить, что активность в побегах не указывает на общую активность Cs-137 в дереве, но при этом сезонные закономерности распределения содержания радионуклидов в хвое и ветвях, выявленные в настоящем исследовании, могут быть использованы при планировании лесопользования и лесохозяйственных работ. При оценке значений уровня Cs-137 в хвое необходимо учитывать сезонную изменчивость, связанную с фенологическими закономерностями, происходящими в дереве. Литература 1. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси / под. ред. Ю. А. Израэля, И. М. Богдевича. – М. : Фонд «Инфосфера»–НИА– Природа; Мн. : Белкартография, 2009. – 140 с. 2. Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры / Р. М. Алексахин [и др.] ; под общ. ред. Л. А. Ильина, В. А. Губанова. – М. : ИздАТ, 2001. – 752 с. 3. Yoshida, S. Distribution of radiocesium and stable elements within a pine tree / S. Yoshida, M. Watanabe, A. Suzuki // Radiat. Prot. Dosimetry. – 2011. – Vol. 146 (1–3). – P. 326–329. 4. Helmisaari, H-S. Temporal variation in nutrient concentrations of Pinus sylvestris needles / H-S. Helmisaari // Scand. J. For. Res. – 1990. – Vol. 5 (1–4). – P. 177–193. 5. Helmisaari, H-S. Variation in nutrient concentrations of Pinus sylvestris stems / H-S. Helmisaari, T. Siltala // Scand. J. For. Res. – 1989. – Vol. 4 (1–4). – P. 443–451. 6. Активность радионуклидов в счетных образцах. Методика измерений на гамма-спектрометрах с использованием программного обеспечения «SpectraLine» : Свид-во об аттест. № 43151.4Б207/01.00294-2010. – Выд. 28.02.2014. 75 RESULTS OF DETERMINATION OF Cs-137 CONTENT IN SHOOTS OF EUROPEAN SPRUCE (PICEA ABIES (L.) KARST.) IN PHENOLOGICAL PHASES DURING 2022 I. Yu. Gorbunov, A. D. Karpov, А. А. Prorokov, A. N. Razdaivodin, A. I. Radin All-Russian Research Institute for Silviculture and Mechanization of Forestry, Pushkino, Russian Federation, [email protected] Abstract. The article studied seasonal fluctuations in the concentration of Cs-137 radionuclide in conifers and branches of European spruce (Picea abies (L.) Karst.) for shoots of three ages in the southwest of the Bryansk region, in the zone of radioactive contamination after the Chernobyl accident. The purpose of our study was to check the presence of seasonal variability in the concentration of Cs-137 in the shoots and to find a possible relationship with the phenological phases in which the tree is located during the year. The results clearly showed that the change in the content of Cs-137 in the shoots is strongly affected by the physiological needs of the tree associated with metabolic processes occurring in the needles. During the year, the maximum concentration of Cs-137 for one-year-old and two-year-old shoots falls on February, during the dormant phase, when the process of storing and preserving nutrients takes place before winter, why by October it decreases significantly. The maximum concentration for three ages of shoots was obtained from needles and branches of the current year, in the phase of their initial formation, than there was a decline and stabilization after the complete formation of the shoot and its lignification. In the spring, during the initial growth phase of new shoots, translocation of nutrients occurs, Cs137, as an analogue of the natural radionuclide K-40, is transferred from internal reserves located in old organs to growing shoots and reaches its maximum concentration. The obtained patterns of seasonal variability of the Cs-137 radionuclide make it possible to more accurately understand its distribution in the forest biogeocenosis, and also make it possible to more accurately plan preliminary forest management and subsequent forestry work. Keywords: European spruce, radioactive contamination of forests, radiation monitoring of forests, Cs-137, distribution of radionuclides ДИНАМИКА ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ В РАЙОНЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Д. Г. Груммо, А. Н. Скуратович, Е. В. Мойсейчик, Н. А. Зеленкевич Институт экспериментальной ботаники имени В. В. Купревича НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Выделенная вокруг Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) зона отчуждения представляет собой уникальный научный полигон, который может служить экспериментальным полем для разноплановых научных исследований в течение сотен лет. В 1988 г. в белорусской части зоны отчуждения ЧАЭС был создан Полесский государственный радиационно-экологический заповедник (ПГРЭЗ). В последние годы вопросы динамики биоразнообразия (разнообразие видов, сообществ, биотопов) в белорусском секторе зоны аварии на ЧАЭС практически не освещаются. Внимание ученых сконцентрировано преимущественно на изучении вопросов биогеохимии техногенных радионуклидов в природных экосистемах, лесовозобновления, морфогенеза, ростовых процессов и морфолого-анатомических особенностей древесных растений [5; 7; 8; 12; 13 и др.]. Вместе с тем, спустя 35 лет после аварии, накопился большой фактический материал наземных исследований, архив данных дистанционного зондирования, анализ которых позволил нам определить некоторые направления динамики биоразнообразия растительного покрова в зоне отчуждения. Основные задачи наших исследований были: 1) обобщить имеющийся фондовый материал и литературные источники по биоразнообразию растительного покрова в до- и послеаварийных период; 2) с использованием наземных и дистанционных методов исследования провести описание современной структуры флоры и растительности ПГРЭЗ в районе аварии на ЧАЭС; 3) на основе анализа архивного и современного материала определить основные направления динамики растительного покрова района исследования за послеаварийный период. Материалы и методы. Исследования проводили в современных границах ПГРЭЗ. Заповедник включает территории Брагинского, Наровлянского и Хойникского районов Гомельской области между 51°20′–51°50′ северной широты и 29°30′–30°30′ восточной долготы. Южная граница проходит вдоль государственной границы с Украиной. Площадь района исследования составляет 216,2 тыс. га. Данные для работы были собраны в течение 2002, 2017–2020 гг., также использованы материалы, опубликованные в открытых источниках [6]. Применялись маршрутные методы исследований, в ходе которых 76 проведены наблюдения за характером флоры и растительности [9; 10], установлены места произрастания редких и индикаторных видов растений, выявлены и описаны типичные и редкие сообщества, особенности динамики растительности. Значительное место в исследованиях было уделено обработке данных дистанционного зондирования, основанных на использовании многолетнего архива спутниковой съемки. Исследования осуществлялись с использованием сервиса платформы облачных вычислений Google Earth Engine. Для анализа динамики лесного покрова использовались также данные специального тематического продукта Hansen Global Forest Change [11]. Для разновременного геоботанического картографирования, пространственного анализа и моделирования применялись возможности геоинформационных систем [3]. В качестве фонового периода для оценки динамических процессов растительного был принят 1975 г., поскольку именно этим годом датировалась архивная среднемасштабная (М 1 : 300 000) геоботаническая карта, использованная в наших исследованиях [4]. Результаты исследования и их обсуждение. В настоящее время в зоне аварии ЧАЭС процессы самовосстановления охватывают все природные системы и обусловлены, прежде всего, устранением хозяйственной деятельности. Однако, в настоящее время структура растительного покрова еще находится в процессе восстановления и не достигла параметров естественного состояния, обеспечивающего устойчивое сохранение регионального биоразнообразия. Этот процесс может растянуться на многие десятилетия, пока не сформируются устойчивые климаксовые и субклимаксовые растительные сообщества. Исследования, проведенные в различные годы, демонстрируют поступательное увеличение количества видов сосудистых растений: с 885 (2002 г.) до 1157 (2020 г.). На наш взгляд, это может быть связано с «запуском» восстановительных процессов растительного покрова после эвакуации населения и полного прекращения хозяйственной деятельности. Однако при этом нельзя исключить и факт расширения масштабов полевых исследований с охватом ранее неизученных и труднодоступных участков ПГРЭЗ, более высокую детальность исследований бывших населенных пунктов, появление новых адвентивных видов растений, что, безусловно, отразилось на количественных показателях флоры. Пространственная изоляция территории ПГРЭЗ привела к тому, что здесь уровень синантропизации флоры сохранился на уровне конца 1980-х гг., что значительно ниже, чем в целом по стране. Центрами закрепления и проникновения чужеродных видов растений в пределах ПГРЭЗ являются бывшие населенные пункты, пустошные земли, бывшие пашни, линейные объекты (дороги) и другие антропогенные местообитания. На основе наземных исследований и геопространственного анализа в пределах ПГРЭЗ выделено 100 основных центров распространения чужеродных видов растений (общей площадью 8,5 тыс. га). Центрами их закрепления и проникновения являются бывшие населенные пункты, пустошные земли, линейные объекты (дороги) и другие антропогенные местообитания. В пределах лесных массивов, слабо нарушенных хозяйственной деятельностью, фитоценотическая значимость чужеродных видов минимальна. Геопространственный анализ распространения инвазий, показывает, что потенциальные коридоры для проникновения инвазионных и синантропных видов занимают площадь 62,4 тыс. га (28,5 % площади ПГРЭЗ). Узловым моментом демутационных сукцессий растительности является увеличение лесопокрытой территории. Установлено, что за период 1975–2021 гг. лесистость белорусского участка зоны отчуждения увеличилась на 22,0 % и составляет в настоящее время 60,6 %. Темп облесения района исследования составил в среднем 0,47 % в год, пик максимума среднегодового прироста (0,58 % в год) зафиксирован в 1991–2000 гг. Современная формационная структура лесов зоны отчуждения характеризуется преобладанием сосновых (47,4 % лесопокрытой территории) и повислоберезовых (23,9 %) лесов. Относительно высоким участием характеризуются черноольховые (11,1 %) и дубовые (8,1 %) насаждения. Динамика формационной структуры лесной растительности в послеаварийный период характеризуется резким ростом участия производных мелколиственных лесов. По сравнению с фоновым периодом их площадь увеличилась в 3,4 раза и в настоящее время составляет 20,6 % от площади зоны отчуждения. Коренные хвойные и лиственные болотные леса также имеют тенденцию увеличения распространения, однако их динамика не носит стремительный характер. 77 На месте эвтрофных болот и заболоченных лугов спустя несколько лет после аварии преобладали ассоциации с доминированием осок пузырчатой (Carex vesicaria) и острой (C. acuta), манника большого (Glyceria maxima), полевицы побегообразующей (Agrostis stolonifera), мятлика болотного (Poa palustris) и других видов. В настоящее время эти растительные сообщества в значительной степени зарастают древесно-кустарниковой растительностью (ивами трехтычинковой (Salix triandra), пятитычинковой (S. pentandra), пепельной (S. cinerea), ольхой черной (Alnus glutinosa) и др.). Наличие подобных ценозов обусловлено переувлажнением в результате деградации осушительных систем, их площади постепенно увеличиваются. Подобные ассоциации с более сухими условиями постепенно переходят в черноольховые насаждения с гидрофильным покровом, чаще осоковым. В настоящее время стабильные открытые болота (ненарушенный естественный гидрологический режим, зарастание древесно-кустарниковой растительностью <10 %) занимают 0,8 тыс. га или 15,3 % от общей площади болот. На площади 7,9 тыс. га (63,9 %) наблюдаются процессы восстановления болотообразовательных процессов на нарушенных торфяниках, 1,7 тыс. га открытых (нелесных) болот (13,9 %) в послеаварийный трансформировались в болотные леса, 2,1 тыс. га (16,6 %) – в редколесья и заросли кустарников. Настоящие луга (с преобладанием лисохвоста лугового (Alopecurus pratensis), тимофеевки луговой (Phleum pratense) прирусловой части речной поймы в условиях переменного увлажнения проходят через стадию ивняков (Salix triandra, S. pentandra и др.). Данные сообщества постепенно сменяются заливными ивовыми лесами (Saliceta fragilis). Отдельные луговые угодья трансформируются в так называемые «грушовники» со значительным участием или доминированием груши обыкновенной (Pyrus communis) или, что отмечается значительно реже, в боярышниковые заросли из боярышника однопестичного (Crataegus monogyna) [1; 2]. Процессы динамики лугов проявляются в: 1) формировании лесной структуры на площади 12,5 тыс. га или 30,4 % от площади лугов в доаварийный период; 2) закустаривании – 13,4 тыс. га (32,4 %); 3) заболачивании в результате деградации осушительных систем – 7,9 тыс. га (19,1 %). Доля стабильных лугов составляет 7,5 тыс. га (18,2 %), они сохранились фрагментарно в пойме реки Припять. Бывшие пахотные земли проходят сложный путь зарастания со сменой лесных пород – березы повислой (Betula pendula), осины (Populus tremula), ивы козьей (Salix caprea), куда активно проникают дуб черешчатый (Quercus robur), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Заключительным этапом, на котором завершится процесс сукцессии – формирование коренных хвойных и хвойно-широколиственных лесов. На некоторых участках с дерновослабоподзолистыми почвами березово-сосновую стадию заменяет сосновая, в которой доминируют ассоциации Pinetum pleurozium, P. vacciniosum. Территории, ранее занятые населенными пунктами, в условиях свежих экотопов, обогащенных гумусом, азотом, где сейчас господствуют клен ясенелистный (Acer negundo), робиния ложноакациевая (Robinia pseudoacacia) постепенно будут заселять древесные породы как лиственные, так и хвойные, в результате чего здесь сформируются дубово-сосновые леса (Querceto-Pineta). Наиболее сухие песчаные экотопы с бедными дерново-слабоподзолистыми почвами и незначительным слоем гумуса, занятые псамофитными пустынно-луговыми ассоциациями, в которых преобладает булавоносец седоватый (Corynephorus canescens), а также встречаются вейник наземный (Calamagrostis epigeios), белоус торчащий (Nardus stricta), цмин песчаный (Helichrysum arenarium) и др., будут постепенно заселяться куртинами лишайников, сюда проникнет сосна и сформируются ассоциации Pinetum cladinosum. В целом на бывших сельскохозяйственных и селитебных землях в настоящее время леса занимают 34,7 тыс. га (41,8 %), лесные редины на начальных этапах формирования лесной структуры – 27,1 тыс. га (32,7 %). На осушенных для целей сельскохозяйственного использования землях в северной части ПГРЭЗ доминируют процессы заболачивания и закустаривания. Процесс восстановления флоры и растительности достаточно длительный и современные процессы отражают только промежуточный этап демутационной динамики. Этот процесс 78 может растянуться на многие десятилетия, в связи с чем важен долговременный мониторинг экосистем зоны отчуждения. Заключение. Процессы трансформации флоры и растительности зоны отчуждения ЧАЭС идут преимущественно за счет естественных изменений и антропогенно-стимулированных процессов, связанных с прекращением хозяйственной деятельности. Пространственная изоляция территории привела к сохранению уровня синантропизации флоры аналогичному концу 1980-х гг. Ключевым моментом демутационных сукцессий растительности является увеличение лесопокрытой территории зоны отчуждения. Динамика формационной структуры лесной растительности в послеаварийный период характеризуется резким увеличением участия производных мелколиственных лесов. Коренные хвойные и лиственные болотные леса также имеют тенденцию увеличения распространения, однако их динамика не носит стремительный характер. Процессы динамики лугов проявляются в формировании лесной структуры, закустаривании, заболачивании в результате деградации осушительных систем. Стабильные луга сохранились лишь в пойме реки Припять. На нарушенных торфяниках наблюдаются процессы восстановления болотообразовательных процессов, часть открытых болот трансформировалась в болотные леса, а также в редколесья и заросли кустарников. На бывших сельскохозяйственных и селитебных землях в целом преобладают процессы формирования лесов. Литература 1. Биологическое разнообразие Полесского радиационно-экологического заповедника: сосудистые растения / Д. В. Дубовик [и др.] ; под ред. акад. В. И. Парфенова. – Минск : Беларуская навука, 2021. – 234 с. 2. Гарбарук, Д. К. Особенности лесообразования на бывших сельскохозяйственных землях в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС / Д. К. Гарбарук, А. В. Углянец, С. В. Шумак // Ботаника исследования. – Вып. 49. – 2020. – С. 50–61. 3. Груммо, Д. Г. Опыт развития прикладного тематического картографирования для решения задач мониторинга и прогнозирования состояния природных экосистем и растительных ресурсов / Д. Г. Груммо // Российская геоботаника: итоги и перспективы (к 100-летию Отдела геоботаники БИН) : всеросс. конф. с межд. уч. – СанктПетербург, 2022. – С. 212–214. 4. Карта растительности Белорусской ССР. Масштаб 1 : 300 000. – Минск, 1975. – 1 к. 5. Козубов, Г. М. Радиобиологические исследования хвойных в районе Чернобыльской катастрофы / Г. М. Козубов, А. И. Таскаев. – М. : ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография», 2002. – 256 с. 6. Флора сосудистых растений Полесского государственного радиационно-экологического заповедника / М. В. Кудин [и др.] // Особо охраняемые природные территории Беларуси. Исследования. Сборник научных статей. – Вып. 9. – Минск : Белорусский Дом печати, 2014. – С. 85–125. 7. Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры / Р. М. Алексахин [и др.] ; под общ. ред. Л. А. Ильина, В. А. Губанова. – М. : ИздАТ, 2001. – 752 с. 8. Лес. Человек. Чернобыль. Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС: состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации / В. А. Ипатьев [и др.]. – Гомель : Речицкая укрупненная типография, 1999. – 454 c. 9. Полевая геоботаника / Акад. наук СССР. Ботан. ин-т им. В. Л. Комарова ; Под общ. ред. [и с предисл.] Е. М. Лавренко и А. А. Корчагина : в 5 т. – Москва ; Ленинград : Изд-во Акад. наук СССР [Ленингр. отд-ние], 1959– 1964. – Т. 1. – 1959. – 444 с. 10. Полевая геоботаника / Акад. наук СССР. Ботан. ин-т им. В. Л. Комарова ; Под общ. ред. [и с предисл.] Е. М. Лавренко и А. А. Корчагина : в 5 т. – Москва ; Ленинград : Изд-во Акад. наук СССР [Ленингр. отд-ние], 1959– 1964. – Т. 3. – 1964. – 530 с. 11. Анализ динамики лесного покрова Восточной Европы на основе спутниковых данных с 1985 по 2012 / С. А. Турубанова [и др.] // Russian Journal of Ecosystem Ecology. – Vol. 2 (1). – 2017. – P. 1–11. 12. Щеглов, А. И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах: По материалам 10-летних исследований в зоне влияния аварии на ЧАЭС / А. И. Щеглов. – М. : Наука, 1999. – 268 с. 13. Экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС и их преодоление: двадцатилетний опыт: докл. эксперт. группы «Экология» Черноб. Форума. – Вена : МАГАТЭ, 2008. – 199 с. FLORA AND VEGETATION DYNAMICS IN THE ACCIDENT AREA AT THE CHERNOBYL NPP D. G. Grummo, A. N. Skuratovich, N. A. Zeliankevich, E. V. Mojsejchik V. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Vegetation cover dynamics in the Chernobyl accident area addressed issues. Polessky State RadiationEcological Reserve is the place of study. The objects of research are the flora and vegetation of the region. Classical groundbased methods for studying flora and vegetation were the research basis, and a long-term archive of Landsat satellite imagery 79 used. As shown, the processes of the flora and vegetation transformation of the exclusion zone are mainly due to natural changes and anthropogenically stimulated processes associated with the economic activity cessation. A progressive increase in the number of vascular plants species within the Reserve noted which is associated with the start of the vegetation cover restoration processes after the population evacuation and the economic activity complete cessation. The spatial isolation of the Polessky State Radiation-Ecological Reserve territory led to the preservation of the flora synanthropization level, similar to the end of the 1980s. Former settlements, wastelands, former arable lands, linear objects (roads) and other anthropogenic habitats are the fixation and penetration centers of synanthropic species within the Reserve. The forested territory increasing in the exclusion zone is the key moment of vegetation demutational successions. A sharp increase in the derived small-leaved forests participation characterizes the dynamics of the forest vegetation formational structure in the post-accident period. Indigenous coniferous and deciduous swamp forests also tend to increase in distribution, but their dynamics is not rapid. The meadow dynamics processes manifested in the formation of a forest structure, bushing, waterlogging as a drainage systems degradation. Stable meadows preserved fragmentarily in the Pripyat River floodplain. Bog-forming restoration processes observed on disturbed peatlands, part of unforested bogs transformed into swamp forests, as well as into light forests and shrubs in the post-accident period. In general, the processes of forest formation, and locally – swamping prevail on the former agricultural and residential lands. Keywords: Chernobyl NPP, exclusion zone, Polessky State Radiation and Ecological Reserve (PSRER), flora, vegetation, dynamics К ВОПРОСУ СПУТНИКОВОГО МОНИТОРИНГА ПОЖАРОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПИРОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ РАЙОНА АВАРИИ НА ЧАЭС Д. Г. Груммо, С. Г. Русецкий, Н. А. Зеленкевич Институт экспериментальной ботаники имени В. В. Купревича НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Пожары являются одним из факторов, оказывающим негативное влияние на состояние природных экосистем [1–3]. Современные системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и методы обработки спутниковых изображений позволяют не только получать оперативную информацию, но и строить непрерывные временные ряды исследуемого параметра с возможностями выделения тренда на основе статистического анализа, что дает возможность решать задачи долгосрочного моделирования и прогнозирования пожароопасных ситуаций [4; 5]. Для выявления и оценки площадей выгоревших территорий по данным ДЗЗ используется несколько подходов: анализ активных очагов горения (Hotpoint), определяемых по тепловым каналам; анализ выгоревших площадей (Burned Area), определяемых по спектральноотражательным характеристикам растительного покрова в ближней инфракрасной области спектра; комбинированное использование первого и второго подходов [4–7 и др.]. Расчет площадей выгоревших территорий в результате различных видов природных пожаров проводится по спутниковым данным низкого (TERRA, AQUA, NOAA, SuomiNPP, Метеор-М, FY-3 и др.), среднего и высокого (Landsat, IRS, Канопус и др.) пространственного разрешения в зависимости от масштабов исследования [4]. В настоящей публикации анализируется динамика природных пожаров на территории зоны аварии на ЧАЭС за период 2001–2020 гг. Исследования включали решение следующих задач: 1) выполнить анализ истории пожаров за 20-летний цикл; 2) выделить основные проблемные территории; 3) определить площади повреждения пожарами и провести оценку точности их идентификации; 4) на примере модельных территорий провести анализ выгоревших площадей с различным типом растительности; 5) разработать модель прогноза пирологической ситуации тестового полигона. Материалы и методы. Исследования проводили в современных границах Полесского государственного радиационно-экологического заповедника (ПГРЭЗ). Заповедник включает территории Брагинского, Наровлянского и Хойникского районов Гомельской области между 51°20′–51°50′ северной широты и 29°30′–30°30′ восточной долготы. Южная граница проходит вдоль государственной границы с Украиной. Источниками исходной информации о пожарах служили следующие данные: 1. MCD64A1.006 – растровый набор данных, основанный на наблюдениях инструмента MODIS спутников Terra и Aqua. Представляет собой ежемесячный глобальный продукт с 80 координатной сеткой 500 м, содержащий даты начала и окончания горения и показатели качества оценки. 2. Firms Active Fire Data – векторный набор данных, обновляемый несколько раз в день и основанный на объединенных данных инструментов MODIS и VIIRS. Предоставляет информацию об активном горении и представляет собой набор пространственных координат, являющихся центрами ячеек сетки наблюдений радиометров MODIS и VIIRS с размерами 1 и 0,375 км соответственно, и другой сопутствующей информации. 3. Change Detection – растровый набор данных высокого пространственного разрешения (30 м). Основан на наборах мультиспектральных данных высокого пространственного разрешения Sentinel-2 и Landsat-8/9 (10 и 30 м соответственно) и данных источников, приведенных в пунктах 1 и 2. С использованием алгоритмов обнаружения изменений [8] учитывались небольшие по площади пожары, а также уточнялись контуры пройденных пожаров для продукта MCD64A1.006. 4. User Defined – векторный набор данных, вносимый пользователями системы, представляющий собой полигональные контуры с соответствующей атрибутивной информацией (уникальный идентификатор, дата начала/окончания, тип пожара, степень повреждения). Для оценки повторяемости пожаров использован индекс повторяемости пожаров (Fire Recurrence Index), который рассчитывается как количество событий (годы, когда были пожары), разделенного на продолжительность серии мониторинга (в данном случае составляет 20 лет). Значения горения близкие к 1 означают по крайней мере одно горение каждый год, а значения 0,1 указывают на 1 горение каждые 10 лет [9]. В основу составления тематических карт долгосрочного прогноза пирологической ситуации положено представление о том, что пожарная устойчивость растительности, прежде всего, зависит от морфологических и физиологических особенностей растений-доминантов фитоценозов [10; 11 и др.]. Выделяли 5 категорий устойчивости к пожарам на основе модифицированной шкалы [11]. При определении класса пожароустойчивости учитывались следующие характеристики: видовой и возрастной состав древостоя, характер кустарничкового и моховолишайникового ярусов, санитарное состояние (присутствие сухостоя, ветровала), наличие подроста хвойных пород, наличие торфяного почвенного горизонта, условия увлажнения, выполненные лесохозяйственные мероприятия. Места и возраст вырубок и гарей уточнялись по лесохозяйственным планам и таксационным описаниям к ним, анализу актуальной и архивной спутниковой информации. Результаты исследования и их обсуждение. По результатам исследований за период 2001–2020 гг. зафиксировано 45 природных пожаров на площади 15524,9 га (рис. 1). Наиболее крупный по площади (23,7 тыс. га) природный пожар произошел в период c 10 по 22 июня 2015 г. и охватывал площадь 10289,8 га (второй по площади за двадцатилетний период природный пожар). Тематический продукт, отражающий пространственное распределение значений Fire Recurrence Index, показал, что за 20-летний период наблюдений большая часть выгоревших площадей подверглась воздействию природных пожаров 1 раз. Аномалия с повреждениями пожарами 2 и более раз отмечена вдоль северной границы заповедника. Наибольшие площади, поврежденные пожарами, приходятся на лесные земли (46,6 % от общей площади пожаров), прогалины (23,7 %), болота (15,2 %), пойменные земли (10,7 %). Среди лесных земель и прогалин наибольшие площади, поврежденные пожарами, приходятся на сухие местообитания (тип условий местопроизрастания А2) – 3000,7 га (29,8 %). Довольно высокие площади характерны для местообитаний Д3 – 1322,1 га (13,3 %), С4 – 1253,7 га (12,4 %), B2 – 1050,2 га (10,4 %), B5 – 1019,4 га (10,1 %). Общий запас стволовой древесины в уничтоженных пожарами лесах составляет 85,8 тыс. м3. Полевая проверка выявила высокую степень соответствия участков пожаров, выделенных на основе спутниковых данных: а) идентификация очага (100 %); сходимость в оценке точности площадей по данным спутниковой съемки и при использовании беспилотных летательных аппаратов (93,7 %). 81 Р и с ун о к 1 – Карта пожаров (2001–2020 гг.) на территории Полесского государственного радиационноэкологического заповедника, составленная на основе данных MCD64A1 Результаты анализа карты пожароустойчивости природных экосистем (рис. 2) показали, что к I классу (наименее устойчивая растительность) относится 15,2 % территории ПГРЭЗ, ко II (неустойчивая) – 14,3 %, III (среднеустойчивая) – 24,9 %, IV (устойчивая) – 17,4 % и к V (наиболее устойчивая) – 28,2 %. Средний класс пожароустойчивости составляет III,2, что указывает на сложную пирологическую ситуацию. Совмещение в ГИС векторных слоев «Пожары» (2001–2020 гг.) и «Пожарная устойчивость» в итоговой ведомости демонстрирует довольно высокий уровень сходимости в выборке «класс устойчивости – площадь пожара». Так, например, в границах лесных участков, классифицированных как «наименее устойчивые к пожарам» (I класс) площади пожаров составили 3,8 тыс. га (27,1 %). По мере увеличения класса устойчивости наблюдается и снижение площадей пожаров: во II классе (неустойчивые) пожары отмечены на площади 3,7 тыс. га (26,7 %); в III классе (среднеустойчивые) – 2,7 тыс. га (9,2 %); в IV классе (устойчивые) – 1,5 тыс. га (14,5 %); в V классе (наиболее устойчивые) – 2,2 тыс. га (12,5 %). Леса очень высокой природной пожарной опасности (I класс) распространены относительно равномерно по всей 30-км зоне и сочетаются с лесами средней и низкой природной пожарной опасности. Наибольшие скопления лесов с высокой природной пожарной опасностью отмечаются в центральном и северном секторах ПГРЭЗ (рис. 2). Р и с ун о к 2 – Прогнозирование пожарного риска в лесных экосистемах с использованием пирологической устойчивости растительных материалов Заметим, что в лесном хозяйстве существует два методологических подхода, опорных в прогнозной пирологической характеристике: первый – путем всесторонней индивидуальной 82 характеристики каждого участка растительности в отношении растительных горючих материалов; второй – на основе усредненной оценки по классу пожарной опасности на лесной квартал [10]. Исторически получил развитие второй подход как наиболее простой. Однако он очень упрощенный и скрывает многие потенциальные места возникновения пожаров. Например, проведенное зонирование для территории Полесского радиационно-экологического заповедника на основе средневзвешенной оценки для лесного квартала показала, что доля растительности I класса пожарной устойчивости (наименее устойчивой) составляет 8,2 % территории ПГРЭЗ (при повыдельной оценке – 15,2 %). И, напротив, растительные сообщества V класса горимости (наиболее устойчивые) при «квартальном» методологическом подходе занимают 28,2 % территории (при повыдельной оценке – 19,3 %). Заключение. Таким образом, результаты исследований показали, что данные дистанционного зондирования являются эффективным способом ведения мониторинга пожаров природных экосистем в зоне аварии на ЧАЭС. Главным образом это связано с повышением оперативности получения информации, улучшением статистической достоверности и сокращением затрат на получение данных, получением дополнительных сведений, недоступных при использовании наземных методов. На основе картографирования пирологической устойчивости растительности проведено зонирование территории ПГРЭЗ по пожарному риску в природных экосистемах. Результаты исследования могут быть использованы как первичный материал для организации системы мониторинга пожароопасной ситуации на территории заповедника. Литература 1. Приоритетные направления развития лесной науки как основы устойчивого управления лесами / Н. В. Лукина [и др.] // Лесоведение. – 2015. – № 4. – С. 243–254. 2. Ильина, В. Н. Пирогенное воздействие на растительный покров / В. Н. Ильина // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. – 2011. – Т. 20, № 2. – С. 4–30. 3. Chu, T. Remote Sensing Techniques in Monitoring Post-Fire Effects and Patterns of Forest Recovery in Boreal Forest Regions: A Review / T. Chu, X. Guo // Remote Sens. – 2014. – Vol. 6 (1). – P. 470–520. https://doi.org/10.3390/rs6010470 4. Бондур, В. Г. Космический мониторинг воздействия природных пожаров на состояние различных типов растительного покрова в федеральных округах Российской Федерации / В. Г. Бондур, М. Н. Цидилина, Е. В. Черепанова // Исследование Земли из космоса. – 2019. – № 3. – С. 13–32. 5. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ / С. А. Барталев [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2012. – Т. 9, № 2. – С. 9–27. 6. Bondur, V. G. Satellite monitoring of wildfires and their effects in the Northern Eurasia / V. G. Bondur, K. A. Gordo // 17-th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2017, 29 June – 5 July, 2017, Albena, Bulgaria. – 2017. – P. 227–238. 7. The Collection 6 MODIS burned area mapping algorithm and product / L. Giglio [et al.] // Remote Sens. Environ. – 2018. – No. 217. – P. 72–85. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.08.005 8. Русецкий, С. Г. Оценка современной пирологической ситуации на территории лесоболотного комплекса «Ольманские болота». История пожаров / С. Г. Русецкий, Д. Ю. Жилинский, Д. Г. Груммо // Ботаника: исследования. – 2020. – Вып. 49. – С. 124–133. 9. FAO. Overview of Land Degradation Neutrality (LDN) in Europe and Central Asia. – Rome : Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2022. – 88 p. https://doi.org/10.4060/cb7986en 10. Софронов, М. А. Пирологическое районирование в таежной зоне / М. А. Софронов, А. В. Волокитина. – Новосибирск : Наука, 1990. – 205 с. 11. Справочное руководство по ликвидации лесных и торфяных пожаров / А. М. Сегодник, А. Д. Булва. – Гродно : Гродн. обл. управ. МЧСРБ, 2012. – 160 с. TO THE ISSUE OF FIRES SATELLITE MONITORING AND PYROLOGICAL SITUATION PREDICTION IN NATURAL ECOSYSTEMS AT THE CHERNOBYL NUCLEAR POWER PLANT ACCIDENT AREA D. G. Grummo, S. G. Rusetsky, N. A. Zeliankevich V. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Natural fires dynamic of the Polessky State Radiation-Ecological Reserve (PSRER) territory using the method of processing satellite images of Earth remote sensing data for the period 2001–2020 analyzed in the publication. During the specified period, 45 natural fires on an area of 15524.9 hectares recorded according to the results of research. The largest areas damaged by fires fall on forestlands (46.6 % of the total area of fires), glades (23.7 %), mires (15.2 %), and floodplain 83 lands (10.7 %). Among the forestlands and glades, the largest areas damaged by fires are dry habitats (type of habitat conditions A2) – 3000.7 hectares (29.8 %). Rather high areas are typical for habitats D3 – 1322.1 hectares (13.3 %), C4 – 1253.7 hectares (12.4 %), B2 – 1050.2 hectares (10.4 %), B5 – 1019.4 hectares (10.1 %). In the forests destroyed by fires, the total standing timber reserves is 85.8 thousand m3. The Map of the long-term prediction of the pyrological situation has been drawn up, five categories of fires resistance have been determined. The results of the Map analysis showed that 15.2 % of the PSRER territory belongs to class I (the least stable to fire vegetation), 14.3 % to class II (the unstable), 24.9 % to class III (the medium resistant), 17.4 % to class IV (the stable) and 28.2 % to class V (the most stable).The average of fire resistance class is III.2, which indicates a difficult pyrological situation. A high degree compliance of fire sites identified on the satellite data basis revealed by the field check: a) identification of the fire source (100 %), convergence in assessing the accuracy of areas according to satellite imagery and using unmanned aerial vehicles (93.7 %). Keywords: Polessky State Radiation-Ecological Reserve, Earth remote sensing data, fires, vegetation, pyrological situation ОЦЕНКА РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ LISTERIA MONOCYTOGENES В ПРИСУТСТВИИ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК С АНТИОКСИДАНТНОЙ (КВЕРЦЕТИН) И БАКТЕРИОСТАТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ (СОРБАТ КАЛИЯ) В МОДЕЛЬНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ О. А. Губина, Н. А. Васильева, Е. С. Ефимова, И. В. Полякова, Н. А. Фролова Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Радиационная обработка продуктов питания, иначе называемая холодной пастеризацией, устраняет патогенные бактерии, паразитов и простейших при использовании в надлежащей дозе. Листериоз – высоколетальное заболевание, возбудителем которого является грамположительная палочка Listeria monocytogenes, может возникать в результате употребления пищевых продуктов, в том числе и готовых к употреблению. Радиационная обработка один из самых эффективных способов снижения численности микроорганизмов. Этот метод основан на применении гамма- и электронного излучения с энергией до 10 кЭв в качестве бактерицидного агента. Однако для листерии показан довольно широкий диапазон радиационной чувствительности, связанный с различным составом продуктов. Большое внимание уделяется возможности исключения консервантов из облучаемой продукции или снижения их концентрации. Кроме того, большинство продуктов питания содержат в себе компоненты с антиоксидантной или бактерицидной активностью, которые способны оказывать влияние на эффективность радиационной деконтаминации. В качестве пищевого консерванта широкое применение имеет сорбиновая кислота и ее соли, которые используются при изготовлении хлебопекарной и кондитерской продукции, плодовоягодных соков, джемов, сыров и т.д. Механизм подавления микроорганизмов представляет собой комплексное воздействие [1]. Сорбиновая кислота и ее соли угнетают ферменты углеводного обмена (енолазу, лактатдигидрогеназу), нарушают цикл лимонной кислоты, инактивируют ферменты, ковалентно связывая сульфгидрильные группы, влияют на каталазу и пероксидазу, нарушают клеточные мембраны. Для разных микроорганизмов механизм подавления будет отличаться, так как они имеют различные уязвимые места. В то же время радиопротекторное действие сорбиновой кислоты проявляется в снижении появления постороннего вкуса и изменения цвета. Так же показано, что при облучении сорбиновая кислота подвергается деградации [2]. Потери были прямо пропорциональны дозе облучения и обратно пропорциональны рН раствора и достигали 97 %. Высокая восприимчивость сорбиновой кислоты к разрушению облучением связана с ее структурой, восприимчивой к реакциям с гидроксильными радикалами и гидратированными электронами. Кверцетин флавонол из группы полифенолов, содержится в продуктах растительного происхождения. Кверцетин обладает способностью нейтрализовать активные формы кислорода (АФК) и хелатировать ионы железа Fe2+, препятствуя протеканию реакций типа Фентона и образованию токсичного гидроксильного радикала. Посредством этого механизма может осуществляться защита транскрипционного аппарата бактерий от токсического действия АФК, позволяющая достичь более высокого уровня индукции katG. В цитоплазме кверцетин может нейтрализовать АФК путем прямого взаимодействия с ними. Одновременно могут происходить 84 побочные реакции, ведущие к генерации супероксидного радикала, который далее дисмутирует и образует Н2O2. Экзогенная и эндогенная Н2O2, образующаяся при аутоокислении кверцетина, активирует транскрипционный регулятор OxyR, который стимулирует экспрессию генов, участвующих в защите бактерий от оксидативного стресса. Следовательно, антиоксидантное действие экстрактов растений и полифенолов на бактерии может быть обусловлено адаптивным эффектом и стимулирующим влиянием на экспрессию антиоксидантных генов, что защищает клетки от последующей экспозиции к высоким концентрациям Н2О2. Таким образом, целью работы было изучение эффективности радиационной инактивации L. monocytogenes в присутствии сорбата калия и кверцетина, которые могут входить в состав пищевых продуктов, готовых к употреблению. Материалы и методы. Для проведения эксперимента in vitro использовали штамм бактерий L. monocytogenes, выделенный из охлажденного куриного мяса, приобретенного в розничной торговой сети. Видовую принадлежность микроорганизма определяли с помощью микроскопии, культуральных и биохимических методов, идентификация подтверждена методом MALDI-TOF с использованием микробиологического анализатора «BactoSCREEN» (Литех, Россия). Внешний вид колоний листерии на селективной среде ПАЛ показан на рис. 1. Р и с ун о к 1 – Колонии Listeria monocytogenes на среде ПАЛ К суспензии бактерий L. monocytogenes добавляли водный раствор сорбата калия в конечной концентрации 1 мг/мл или спиртовой раствор кверцетина в конечной концентрации основного действующего вещества 100 мкг/мл. В качестве положительного контроля оценивали влияние на выживаемость листерий растворителя – 0,4 % этилового спирта. Радиационную обработку микроорганизмов проводили на гамма-установке ГУР-120 (ФГБНУ ВНИИРАЭ, Россия). Дозы гамма-облучения составляли 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2;0; 3,0 кГр при мощности дозы 1035 Гр/ч. Для измерения поглощенных доз использовали универсальный дозиметр ДКС-101 (ООО НПП «ДОЗА», Россия) и пленочные дозиметры СО ПД(Э)-1/10 (НИИТФА, Россия). Для оценки жизнеспособности листерий делали посев на чашки Петри на селективные среды ПАЛКАМ или ПАЛ (ФБУН ГНЦ ПМБ, Оболенск), инкубировали при 37 °С до 5 суток, подсчитывали количество колоний и с учетом разведений определяли количество микроорганизмов в исходной суспензии. Для определения динамики роста популяции листерий в жидкой селективной среде импедансным методом аликвоты суспензии микроорганизмов вносили во флаконы для прибора «БакТрак 4300» (среда BiMedia 401A, Sy-Lab, Австрия). Время инкубации при 37 °С варьировали от 24 до 72 ч. Посев на плотные и жидкие питательные среды производили в двух повторностях. Количество листерий выражали в КОЕ/мл. Результаты исследования и их обсуждение. На рис. 2 представлен результат подсчета выросших на чашках Петри колоний L. monocytogene. Показано, что более высокие дозы гаммаизлучения (2 и 3 кГр) полностью инактивируют листерию во всех вариантах эксперимента. При дозе 1 кГр только в суспензии с добавлением сорбата калия обнаружены жизнеспособные клетки. Однако по данным импедансного анализа удалось показать, что даже при облучении в дозе 1 кГр во всех вариантах эксперимента остаются живые клетки L. monocytogenes, которые спустя некоторое время начинают делиться, что показано увеличенной лаг-фазой при оценке кривых роста (таблица). 85 Р и с ун о к 2 – Зависимость количества жизнеспособных клеток листерии от величины поглощенной дозы гамма-излучения и компонентов Длительность лаг-фазы кривой роста культуры L. monocytogenes при облучении в суспензии с добавлением кверцетина, растворителя этанола и сорбата калия, час Доза, Гр Вариант опыта L. monocytogenes (контроль) L. monocytogenes + этанол L. monocytogenes + кверцетин L. monocytogenes + сорбат калия 0 100 300 500 1000 0 7,89 ± 0,04 2,33 ± 0,44 4,45 ± 1,20 2,53 ± 0,13 6,47 ± 1,72 3,495 ± 0,05 23,05 ± 2,85 57,51 ± 0,52 15,43 ± 3,26 9,35 ± 1,31 32,03 ± 0,46 62,94 ± 1,15 22,21 ± 6,38 16,75 ± 2,32 41,59 ± 1,73 66,66 ± 1,44 44,11 ± 5,25 24,75 ± 1,67 53,33 ± 7,62 Заключение. Ввиду особой устойчивости листерий к факторам различной природы необходимо проводить тщательный контроль продукции не только сразу после обработки ионизирующим излучением, но и с учетом возможной лаг-фазы. Применение консерванта увеличивает выживаемость листерий при воздействии гамма-излучения, что нужно учитывать при определении величины минимальной эффективной дозы ионизирующего излучения при обработке продуктов питания с целью обеспечения микробиологической безопасности. Литература 1. Люк, Э. Консерванты в пищевой промышленности / Э. Люк, М. Ягер. – 3-е изд. Пер. с нем. – СПб. : ГИОРД, 2000. – 256 с. 2. Lindsay, R. C. Food additives in Food Chemistry / R. C. Lindsay ; edited by O. R. Fennema. – New York : Dekker, 1996. – P. 767–823. EVALUATION OF THE RADIOSENSITIVITY OF LISTERIA MONOCYTOGENES IN THE PRESENCE OF FOOD ADDITIVES WITH ANTIOXIDANT (QUERCETIN) AND BACTERIOSTATIC ACTIVITY (POTASSIUM SORBATE) IN A MODEL EXPERIMENT O. A. Gubina, N. A. Vasileva, E. S. Efimova, I. V. Polyakova, N. A. Frolova Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. Radiation treatment, along with the use of food preservatives, is an effective method for decontaminating food to ensure food safety and extend shelf life. Listeria monocytogenes is one of the most dangerous microorganisms that cause foodborne illness. This bacterium remains viable when heated to 70 °C, in a wide pH range (4.2–9.6) and at a salt concentration of up to 20 %, and can multiply even at a temperature of 1–2 °C. The radiosensitivity of Listeria varies depending on the composition of the food matrix, temperature, and other parameters. In this regard, the aim of this work was to study the effect of the preservative potassium sorbate and the antioxidant bioflavonoid quercetin on the survival of L. monocytogenes after treatment with ionizing radiation. A suspension of Listeria at a concentration of 107 CFU/ml was used as an object. Doses of gamma radiation amounted to 0.1; 0.3; 0.5; 1, 2 and 3 kGy, concentration of potassium sorbate – 1 mg/ml, quercetin – 100 µg/ml. Based on the results of counting the colonies grown on Petri dishes, it was shown that higher doses of gamma radiation (2 and 3 kGy) completely inactivate Listeria in all variants of the experiment. At a dose of 1 kGy, viable cells were found only in suspension with the addition of sorbate. However, according to the impedance analysis, it was possible to show that even with irradiation at a dose of 1 kGy, in all variants of the experiment, living cells of L. monocytogenes remain, which after some time begin to divide, which is shown by an increased lag phase when evaluating growth curves. It has also been shown that the use of a preservative increases the survival rate of Listeria when exposed to gamma radiation, which must be taken into account when determining the value of the minimum effective dose of ionizing radiation during food processing in order to ensure microbiological safety. Keywords: Listeria monocytogenes, viability, gamma irradiation, quercetin, potassium sorbate, combined action, lag phase 86 ОБЛУЧЕНИЕ НИЗКИМИ ДОЗАМИ ХРОНИЧЕСКОГО УФ-А ИЗЛУЧЕНИЯ ЗЕЛЕННЫХ И ПРЯНЫХ КУЛЬТУР В ТЕПЛИЦЕ О. А. Гусева, П. Н. Цыгвинцев, Л. И. Гончарова Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Развитие технологий тепличных хозяйств, и замена материала крыш со стекла на поликарбонат, приводит к тому, что растения не подвергаются влиянию умеренного УФ излучения, так как поликарбонат не пропускает солнечную радиацию с длинной волны менее чем 400 нм [1]. В настоящее время проводится все больше исследований по изучению компромиссных вариантов между интенсивностью ультрафиолетового А (УФ-А) излучения и продолжительностью его воздействия для получения стимулирующего стресса, который способен повысить урожайность и пищевую ценность сельскохозяйственных культур, что может быть полезно для применения в тепличных хозяйствах. Целью работы являлась оценка действия низких доз хронического УФ-А облучения на биохимические и морфологические параметры зеленных и пряных культур – салата листового (Lactuca sativa var. secalina), шпината огородного (Spinacia oleracea), базилика душистого (Ocimum basilicum L.), кориандра посевного (Coriandrum sativum), а также выявить дозу облучения, оказывающую положительное влияние на формирование надземной биомассы. Материалы и методы. В теплице с поликарбонатным покрытием на территории ФГБНУ ВНИИРАЭ (Калужская область, г. Обнинск) за период 2021–2022 гг. выращивали зеленные и пряные культуры. Объекты исследования: салат листовой – «Кучерявец Одесский» и «Лолло Росса»; шпинат огородный – «Илья Муромец»; базилик душистый – «Ажур зеленый»; кориандр посевной – «Янтарь». Вегетационный эксперимент проводился в сосудах, содержащих 4,5 кг воздушно-сухой дерново-подзолистой почвы. Салат выращивали по схеме: повторность опыта трехкратная, плотность посевов составляла шесть растений на сосуд, выборка представлена 18 растениями на каждый вариант: контроль и два варианта облучения. Культуры базилика, шпината и кориандра выращивали в двукратной повторности по 10 растений на сосуд. Хроническое УФ-А облучение осуществлялось с помощью ламп Black Light BLUE фирмы Philips от момента появления всходов (формирование 4–5 настоящих листьев) до фазы технической спелости (55-е сутки вегетации у салата листового, 44-е сутки вегетации у базилика, шпината, кориандра). Облучение растений происходило при суточных экспозиционных дозах 5 и 10 кДж/м2, длительность составляла 5 часов в сутки: с 10.00 утра до 15.00 дня. По достижении исследуемых культур фазы технической спелости проводили отбор листовых пластин для проведения биохимического анализа спектрофотометрическим методом с помощью спектрофотометра UNICO-1201 (производитель OOO «ЮНИКО-СИС», РФ, СанктПетербург). Содержание хлорофиллов а, b и каротиноидов – по методике [2] с выделением в этаноле 96 %. Убор урожая проводили для оценки изменения морфологических параметров таких как площадь листьев (дм2) (метод высечек по методике Образцова А. С. [3]) и сырой надземной биомассы (листья и стебли, г). Статистическую обработку данных проводили с помощью параметрических методов биометрии, достоверное отличие от контроля (p < 0,05) рассчитывали на основе t-критерия Стьюдента для средних. Результаты исследования и их обсуждение. Фотосинтетические параметры. Анализ данных вегетационного эксперимента показал достоверное повышение содержания хлорофилла а у салата сорта «Кучерявец Одесский» на 10 % относительно контроля при влиянии исследуемых доз облучения (таблица). У салата сорта «Лолло Росса» наблюдалось снижение хлорофилла а на 30 % при дозе облучения 5 кДж/м2. Достоверное повышение хлорофилла b на 20 % выявлено у сорта «Кучерявец Одесский» при действии дозы 10 кДж/м2, тогда как у сорта «Лолло Росса» содержание хлорофилла b снизилось в среднем на 20 % после облучения. 87 У шпината огородного выявлено достоверное повышение содержания хлорофилла а и хлорофилла b на 10 % при дозе облучения 5 кДж/м2, а при облучении дозой 10 кДж/м2 выявлено достоверное снижение на 10 % относительно контроля. У растений базилика наблюдалось достоверное повышение содержания хлорофилла а на 10 % при дозе облучения 5 кДж/м2, хлорофилла b – на 10 % при обеих дозах облучения относительно контроля (таблица). Схожая динамика по изменению содержания хлорофилла а и хлорофилла b при влиянии как острого, так и хронического УФ излучения, была выявлена в работах [4; 5] у исследуемых растений салата листового (Latuca sativa var. crispa) и сорго двуцветного (Sorghum bicolor) как в вегетационных, так и полевых экспериментах. Незначительное увеличение каротиноидов выявлено у салата сорта «Кучерявец Одесский» при дозе облучения 5 кДж/м2. У салата сорта «Лолло Росса» наблюдалось снижение каротиноидов на 20 % при действии исследуемых доз облучения относительно контроля. Анализ данных по содержанию каротиноидов в шпинате показал недостоверное снижение при дозе облучения 10 кДж/м2 по сравнению с контролем. Схожая тенденция выявлена у растений базилика (таблица). Повышенное содержание каротиноидов, наблюдаемое при дозе облучения 5 кДж/м2, у салата сорта «Кучерявец Одесский», шпината и базилика и его снижение при дозе 10 кДж/м2 может указывать адаптацию фотосистемы II (ФС II) к высокой интенсивности фотосинтетической активности, и преобразования излишней энергии в тепло [6]. Изменение содержания фотоиснтетических пигментов в зеленных и пряных культурах при влиянии хронического УФ-А излучения Параметр Хлорофилл а, мг/100г Хлорофилл b, мг/100г Каротиноиды, мг/100г УФ-А, кДж/м2 Салат «Лолло Росса» Салат «Кучерявец Одесский» Шпинат «Илья Муромец» Базилик «Ажур зеленый» Контроль 15,85 ± 0,88 15,0 ± 0,11 90,95 ± 1,60 44,21 ± 0,34 5 12,06 ± 0,94 15,98 ± 0,47* 100,21 ± 3,01* 50,82 ± 0,51* 10 15,34 ± 0,18 15,69 ± 0,20* 84,23 ± 0,65* 44,63 ± 0,41 Контроль 4,48 ± 0,78 4,04 ± 0,05 38,05 ± 0,91 17,45 ± 0,32 5 3,53 ± 0,09 5,01 ± 0,80 42,12 ± 1,04* 21,03 ± 0,47* 10 4,19 ± 0,35 4,87 ± 0,03 37,64 ± 1,85 18,67 ± 0,08* Контроль 4,51 ± 0,36 4,04 ± 0,04 19,90 ± 1,15 9,88 ± 0,18 5 3,54 ± 0,23 4,49 ± 0,19 20,04 ± 0,77 10,30 ± 0,13 10 3,94 ± 0,14 4,02 ± 0,10 17,56 ± 1,02 9,52 ± 0,09 П р и м е ч а н и е – * – достоверное отличие от контроля, p < 0,05. Морфологические параметры. Хроническое УФ-А излучение в области изученных доз в целом оказало положительное влияние на формирование ассимиляционной поверхности листьев (площадь листьев) зеленных и пряных культур (рис. 1). Так, при дозах облучения 5 и 10 кДж/м2 у салата листового сорта «Лолло Росса» наблюдалось увеличение площади листьев в 1,7 и 1,3 раза соответственно, у сорта «Кучерявец Одесский» – только на 10 % при дозе облучения 5 кДж/м2. У растений шпината наблюдалось также увеличение показателя в среднем на 10 % при исследуемых дозах облучения. У культуры базилика выявлено достоверное повышение величины площади листьев на 20 % при дозе 5 кДж/м2 относительно контроля. Положительные изменения величины площади листьев были получены в исследованиях [7] при воздействии некоторых спектров видимого света на базилик душистый, и в работе [5] при изучении влияния УФ-А излучения на площадь флаговых листьев разных сортов сорго двуцветного. 88 25 Площадь листьев, дм2 1 2 3 4 20 15 10 5 * 0 0 5 10 Доза облучения, кДж/м2 П р и м е ч а н и е – * – достоверное отличие от контроля, p < 0,05. Р и с ун о к 1 – Изменение площади листьев (дм2) при облучении низкими дозами хронического УФ-А излучения зеленных и пряных культур: 1 – салат «Лолло Росса»; 2 – салат «Кучерявец Одесский»; 3 – шпинат «Илья Муромец»; 4 – базилик «Ажур зеленый» (* - достоверное отличие от контроля, p < 0,05) Анализ данных сырой надземной биомассы показал увеличение данного параметра при дозе облучения 5 кДж/м2 у исследуемых сортов зеленных и пряных культур (рис. 2). У салата листового сортов «Лолло Росса» и «Кучерявец Одесский» повышение показателя составило в среднем 20 % относительно контроля. У шпината огородного биомасса увеличилась на 10 % при дозе облучения 5 кДж/м2 и на 20 % при дозе облучения 10 кДж/м2 относительно контроля. У базилика душистого наблюдалось повышение параметра на 20 % при дозе облучения 5 кДж/м2, у кориандра посевного – в 1,8 раза при дозе облучения 10 кДж/м2. Увеличение биомассы надземной наблюдалось в работах других авторов. Так, в исследовании [7] в контролируемых условиях было выявлено повышение биомассы базилика сладкого сорта «Цезарь» при влиянии, как отдельных спектров видимого света, так и некоторых их комбинаций. В работе [8] при умеренном воздействии сочетанного УФ (А+В) излучения в тепличных условиях наблюдалось повышение общего урожая томата. В исследовании [5] также наблюдалось увеличение биомассы растений сорго двуцветного при влиянии УФ-А излучения при исключении УФ-В и УФ А+В спектра при облучении. 100 1 2 3 4 5 90 Биомасса сырая, г 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 Доза облучения, кДж/м 2 Р и с ун о к 2 – Изменение биомассы сырой надземной (г) при облучении низкими дозами хронического УФ-А излучения у зеленных и пряных культур: 1 – салат «Лолло Росса»; 2 – салат «Кучерявец Одесский»; 3 – шпинат «Илья Муромец»; 4 – базилик «Ажур зеленый»; 5 – кориандр «Янтарь» Заключение. Таким образом, дополнительное УФ-А освещение в теплице в дозе облучения 5 кДж/м2 способствует увеличению морфологических параметров, таких как площадь листьев и сырой надземной биомассы, что оказывает общие положительные эффекты на урожай исследуемых зеленных и пряных культур. Полученные данные можно использовать в тепличных системах с поликарбонатным покрытием корпуса. Работы в данном направлении будут продолжены. Литература 1. Tsygvintsev, P. N. Effect of acute UV irradiation of barley in different stages of organogenesis on yield / P. N. Tsygvintsev, O. A. Guseva, M. Yu. Tatarova // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2019. – Vol. 487. – P. 1–5. https://doi.org/10.1088/1757-899X/487/1/012032 89 2. Lichtenhaler, H. K. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents / H. K. Lichtenhaler, A. R. Wellburn // Biochem. Soc. Trans. – 1983. – Vol. 11. – P. 591–592. 3. Образцов, А. С. Объемный способ определения площади листовой поверхности в посевах / А. С. Образцов, В. М. Ковалев // Физиология растений. – 1976. – Т. 23. – Вып. 5. – С. 1084–1087. 4. Shift in accumulation of flavonoids and phenolic acids in lettuce attributable to change in ultraviolet radiation and temperature / O. Sytar [et al.] // Scientia Horticulturae. – 2018. – Vol. 239. – P. 193–204. 5. Kataria, S. Intraspecific variations in growth, yield and photosynthesis of sorghum varieties to ambient UV (280-400 nm) radiation / S. Kataria, K. N. Guruprasad // Plant Science. – 2012. – Vol. 196. – P. 85–92. 6. Cogdell, R. J. Carotenoids in photosynthesis / R. J. Cogdell // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. – 1978. – Vol. 284 (1002). – P. 569–579. https://doi.org/10.1098/rstb.1978.0090 7. Light quality dependent changes in morphology, antioxidant capacity, and volatile production in sweet basil (Ocimum basillium) / S. D. Carvalho [et al.] // Front. Plant Sci. – 2016. – Vol. 7. – P. 1–14. 8. Tomato plants use non-enzymatic antioxidant pathways to cope with moderate UV-A/B irradiation: A contribution to the use of UV-A/B in horticulture / N. Mariz-Ponte [et al.] // J. Plant Physiol. – 2018. – Vol. 221. – P. 32–42. IRRADIATION OF LEAF AND SPICE CROPS WITH LOW DOSES OF CHRONIC UV-A RADIATION IN A VEGETATION EXPERIMENT O. A. Guseva, P. N. Tsygvintsev, L. I. Goncharova Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. In this work, the effect of low doses of chronic UV-A radiation on photosynthetic and morphological parameters of leafy and spicy crops was studied in a vegetation experiment. The following results were obtained on photosynthetic indicators: a significant increase in the content of chlorophyll a in Lactuca sativa var. secalina variety "Kucheryavets Odessa" was revealed by 1.1 times at irradiation doses of 5 and 10 kJ/m2 relative to the control. A significant increase in chlorophyll b by 1.2 times was found in Lactuca sativa var. secalina variety "Kucheryavets Odessa" at a dose of 10 kJ/m2, whereas the plant Lactuca sativa var. secalina variety "Lollo Rossa" the content of chlorophyll b decreased by an average of 1.2 times under the influence of two doses of radiation. In vegetable spinach, a significant increase in the content of chlorophyll a and chlorophyll b was revealed by 1.1 times at an irradiation dose of 5 kJ/m2, and when irradiated with a dose of 10 kJ/m2, a significant decrease of 1.1 times relative to the control was revealed. In Ocimum basilicum L. there was a significant increase in the content of chlorophyll a by 1.2 times at an irradiation dose of 5 kJ/m2, chlorophyll b – by an average of 1.1 times under the influence of two doses of radiation relative to the control. Additional UV-A illumination in the greenhouse at an irradiation dose of 5 kJ/m2 has general positive effects on the yield of the studied leafy and spicy crops and contributes to an increase in morphological parameters, such as the leaf area and aboveground biomass. The obtained data can be used in greenhouse systems with polycarbonate coating of the housing. Keywords: UV-A, chlorophylls, carotenoids, leaf area, biomass, Lactuca sativa var. Secalina, Spinacia oleracea, Ocimum basilicum L., Coriandrum sativum ОЦЕНКА ИНФОРМИРОВАННОСТИ ГРУПП НАСЕЛЕНИЯ ПО ВОПРОСАМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ИОНИЗИРУЮЩЕГО И НЕИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЙ Г. З. Гуцева1, Н. Д. Пузан1, Е. В. Мартищенкова2 1Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь,guzа[email protected] 2Институт социологии НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь Введение. Республика Беларусь до сих пор ощущает последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС. Территория республики разделилась на «условно чистые» регионы и регионы, загрязненные радионуклидами техногенного происхождения. В итоге, население Беларуси подвергается различной степени лучевой нагрузке, как от неионизирующего, так и от ионизирующего излучений. Некоторые регионы помимо воздействия электромагнитного излучения (например, сотовой связи Wi-Fi) подвергаются и радиационному воздействию от выпавших в результате катастрофы на ЧАЭС радионуклидов. Информация о воздействии ионизирующего и неионизирующего излучения является достаточно специфичной с точки зрения коммуникативных и эвристических функций. Известно, что для реципиента информативными являются лишь те сведения (знания), которые он способен понять, осмыслить, запомнить, и, в конечном счете, использовать в своей деятельности или передать другим. На территориях, пострадавших от катастрофы на ЧАЭС, были организованы местные информационные структуры, работающие с населением и специалистами, в результате их работы у населения сформировалось экологическое мировоззрение и радиоэкологическая культура поведения. Однако до сих пор остаются 90 вопросы, которые волнуют население и на которые нет однозначного ответа: «Радиация и рак?»; «Вред от малых доз радиации?»; «Угроза генетическому здоровью населения?»; «Опасность от загрязненных продуктов питания?» и т.д. Все эти вопросы создают социальное напряжение в обществе и актуальны не только для населения, проживающего на территориях, пострадавших в результате катастрофы на ЧАЭС, но и для всего населения республики. С учетом того, что в настоящее время стремительно развиваются информационные технологии, появляются новые каналы распространения и источники информации, предложено было использовать социологические показатели, отражающие субъективное восприятие доступности и качества получаемой информации, а также позволяющие выявить те источники, которые пользуются у населения большим доверием. На основе социологических исследований была сформирована база данных, которая позволила установить уровень осведомленности целевой аудитории по вопросам, связанным с радиобиологическими эффектами, дать оценку степени доверия к информационным источникам среди респондентов и провести сравнительный анализ восприятия воздействия ионизирующих и неионизирующих излучений населением не только загрязненных радионуклидами, но и «условно чистых» регионов. Материалы и методы. Объектом исследования являлись различные социальнодемографические группы населения, проживающего в «условно чистых» районах Витебской области и загрязненных техногенными радионуклидами районах Гомельской области. Предмет исследования – осведомленность населения, проживающего в «условно чистых» и загрязненных техногенными радионуклидами районах, по вопросам воздействия ионизирующего и неионизирующего излучений. Методика исследования – систематизация и обобщение полученных в ходе социологического опроса данных. Цель работы – выявить реальный уровень информированности населения по вопросам воздействия ионизирующего и неионизирующего излучения и опосредующие его факторы. Практическая значимость результатов заключается в выявлении каналов наиболее эффективного информационного воздействия на человека с целью повышения уровня практической радиологической культуры и грамотности населения, проживающего на радиоактивно загрязненных и условно чистых территориях. Результаты исследования и их обсуждение. Всего по математически рассчитанной республиканской выборке было опрошено 1180 респондентов. В маршрут выборки вошло 52 населенных пункта республики: 26 – в Витебской; 26 – в Гомельской области. Отбор сельского населения осуществлен соответственно включенного в маршрут выборки городского и поселкового населенного пункта. Таким образом, опрос по данной выборке в полной мере обеспечивает репрезентативность результатов и позволяет считать зафиксированные отношения и оценки респондентов по предмету исследования мнением всех представителей генеральных совокупностей. На основе проведенного социологического опроса населения, проживающего на «условно чистых» и загрязненных радионуклидами территориях, по разработанному инструментарию и с использованием рассчитанной выборочной совокупности был осуществлен комплексный анализ полученных данных. Фокус внимания был сосредоточен на изучении информационных ожиданий и предпочтений населения исследуемых регионов. В проведенных социологических исследованиях уровень информированности замерялся по разработанной операциональной схеме, которая включала следующие основные показатели и индикаторы: – оценка респондентами реальной радиационной обстановки в населенном пункте; – оценка респондентами полезности и необходимости информации, связанной с последствиями катастрофы на ЧАЭС, для жителей загрязненных районов; – удовлетворенность существующим в настоящее время информационным обеспечением по вопросам воздействия ионизирующего и неионизирующего излучений; – доступность источников информации по радиобиологическим вопросам; – уровень доверия и компетентности различных источников информации по вопросам влияния излучений на здоровье человека и окружающую среду. При изучении оценок жителей «условно чистых» и загрязненных территорий реальной радиационной обстановки в Беларуси в целом и конкретно в населенном пункте проживания 91 выявлено, что значительная часть респондентов загрязненной радионуклидами Гомельской области не владеет информацией о радиационной обстановке (21,3 % о ситуации в Беларуси и 19,3 % в конкретном населенном пункте). В «условно чистой» Витебской области количество респондентов, которые не смогли оценить реальную радиационную обстановку как в Беларуси в целом, так и в своих населенных пунктах, наблюдалось в два раза меньше – 11,3 % и 12,3 %, соответственно. Исследование показало, что, с одной стороны, в восприятии части респондентов «условно чистой» Витебской области радиационная обстановка в Беларуси и конкретных населенных пунктах является опасной (или требует мер предосторожности), что не соответствует действительности, т.к. их регион относится к условно чистым территориям Беларуси. С другой стороны, значительная часть (более 40 %) опрошенных загрязненной радионуклидами Гомельской области, наоборот, недооценивает уровень возможных негативных последствий, несоблюдения мер предосторожности на своих территориях, т.к. считают их безопасными или близкими к норме. Также анализ полученных результатов свидетельствует о том, что уровень интереса к информации по вопросам влияния неионизирующих излучений у населения исследуемых регионов невысок. Значительная часть опрошенных (от 40 до 65 %) отмечала, что данной темой не интересуется. Причем к информации об электромагнитных и неионизирующих излучениях интерес у населения Гомельской области ниже, чем в Витебской. Также от 30 до 45 % респондентов в обоих регионах ответили, что читают подобную информацию, если она им случайно встречается в информационных ресурсах. И только 5–12 % проявляют серьезный интерес и стараются отслеживать информацию о электромагнитном и других видах неионизирующих излучений и их влиянии на здоровье человека. По данным исследования выявлено, что основными используемыми источниками информации для опрошенных жителей и условно чистых и загрязненных регионов являются средства массовой информации – телевидение и радио (44,8 % в Гомельской области и 29,3 % в Витебской), сеть Интернет (43,4 % и 33,2 %), печатные СМИ (газеты и журналы) – 21,3 % и 22,7 %. Остальные источники информации использует около 10 % опрошенных и менее. Также отметим, что 1/4 респондентов Гомельской области и 1/3 Витебской информацией о влиянии излучений на здоровье человека не интересуются. Важной характеристикой источников информации по вопросам влияния на здоровье человека ионизирующего и неионизирующего излучений является оценка компетентности, выраженная показателями уровня доверия населения к ним. В целом по выборке – как в «условно чистой» Витебской области, так и в загрязненной радионуклидами в результате катастрофы на ЧАЭС Гомельской области – лидирующие позиции по данному показателю занимают (в порядке убывания): ученые; врачи и специалисты Департамента по ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС МЧС Республики Беларусь. Остальные источники информации вызывают доверие менее чем у 1/5 опрошенных каждой области. Анализ полученных данных показал, что только около 1/5 опрошенных обеих областей считают объем предоставляемой в общедоступных источниках информации о воздействии радиоактивного излучения на здоровье человека и окружающую среду достаточным. Также около половины опрошенных Витебской области и 1/3 опрошенных Гомельской, хотя и неоднозначно, но все же склонны считать, что подобной информации в нашей стране на данный момент достаточно (вариант ответа «скорее да»). Противоположного мнения («скорее нет» + «нет») придерживаются 22,2 % респондентов в Витебской области и 25,9 % – в Гомельской. Несколько нелогично выглядит ситуация с затруднившимися ответить на данный вопрос – в Гомельской области, в которой информационная работа по данной тематике, можно сказать, «поставлена на поток», почти в два раза больше респондентов, чем в Витебской, не смогли оценить уровень достаточности общедоступной информации о воздействии радиоактивного излучения на здоровье человека и окружающую среду. Заключение. Таким образом, анализ данных, полученных в ходе проведения социологического опроса, позволяет констатировать наличие некоторых закономерностей и зависимостей: 92 – В результате проведенного социологического исследования о восприятии информации о воздействии ионизирующего и неионизирующего излучений жителями условно чистых (Витебская область) и загрязненных радионуклидами (Гомельская область) регионов, установлено, что уровень знаний по вопросам, связанным с ионизирующим излучением статистически значимо выше у жителей Гомельской области. Что касается понятий, связанных с неионизирующим излучением и его видами, то у населения как на «условно чистых», так и на загрязненных радионуклидами территориях знания практически отсутствуют. – Несмотря на выявленный исследованием невысокий уровень осведомленности населения по различным аспектам из области радиологии, уровень интереса к данной информации также невысок. Здесь, скорее всего, играет роль тот факт, что коммуникационный процесс по данной теме существенно осложняется спецификой предмета. Читать, смотреть или слушать такого рода информацию, а также понимать ее способны не все. А обсуждать, поделиться знаниями по существу с другими могут не просто те, кто что-то слышал, а лишь те, кто имеет достоверную информацию – официальные сведения или научные данные, а главное – способен ее анализировать в широком контексте. ASSESSMENT OF AWARENESS OF POPULATION GROUPS ON THE EFFECTS OF IONIZING AND NON-IONIZING RADIATION ON THE HUMAN BODY G. Z. Gutseva1, N. D. Puzan1, E. V. Martischenkova2 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, guzа[email protected] 2 Institute of Sociology of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Republic of Belarus 1 Abstract. The Republic of Belarus is still feeling the consequences of the Chernobyl disaster. In addition to exposure to electromagnetic radiation (for example, cellular Wi-Fi), some regions are also exposed to radiation from radionuclides that fell out as a result of the Chernobyl disaster. The territory of the Republic was divided into «conditionally clean» regions and regions contaminated with radionuclides of technogenic origin. For the population of the Republic, information about the effects of ionizing and non-ionizing radiation on the human body is quite specific in terms of communicative and heuristic functions. Taking into account the fact that information technologies are rapidly developing, new distribution channels and sources of information are emerging, it was proposed to use sociological indicators reflecting the subjective perception of the availability and quality of the information received, as well as allowing to identify those sources that are highly trusted by the population. On the basis of sociological research, a database was formed, which allowed to establish the level of awareness of the target audience on issues related to radiobiological effects, to assess the degree of trust in information sources among respondents and to conduct a comparative analysis of the perception of the effects of ionizing and non-ionizing radiation by the population of not only contaminated with radionuclides, but also "conditionally clean" regions. The analysis of the obtained results allowed to establish that the level of knowledge on issues related to ionizing radiation is statistically significantly higher among residents of the Gomel region contaminated with radionuclides. As for the concepts related to non-ionizing radiation and its types, there is practically no knowledge among the population in both "conditionally clean" and radionuclide-contaminated territories. Despite the low level of public awareness of various aspects of radiology revealed by the study, the level of interest in this information is also low. Here, most likely, the fact that the communication process on this topic is significantly complicated by the specifics of the subject. Not everyone is able to read, watch or listen to this kind of information, as well as understand it. And not just those who have heard something can discuss and share knowledge with others, but only those who have reliable information – official information or scientific data, and most importantly – are able to analyze it in a broad context. Keywords: radiation, radionuclides, sociological survey, population groups, respondents ФОРМИРОВАНИЕ СОРТОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЯЧМЕНЯ К КАДМИЮ НА ОСНОВЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗОФЕРМЕНТНОГО ПОЛИМОРФИЗМА А. В. Дикарев, Д. В. Дикарев Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Почвы сельскохозяйственных угодий нередко могут содержать высокие концентрации токсических веществ, что создает опасность для здоровья человека и домашних животных. В то же время население Земли увеличивается и возрастает потребность в продовольствии. В целях решения продовольственной проблемы, требуется создание таких сортов основных сельскохозяйственных культур, которые отвечали бы следующим критериям. Во-первых, они должны быть нечувствительны к токсическому стрессу, давая возможность получать высокие урожаи. Во-вторых, уровни накопления ими токсикантов в товарной части 93 должны оставаться в пределах ПДК. Кадмий – один из тяжелых металлов (ТМ), являющихся широко распространенной группой загрязнителей; опасность его для растений можно считать доказанной [1], хотя до сих пор механизмы его воздействия на живые объекты требуют дополнительного изучения. Ранее нами [2] были определены критические дозы Cd2+, вызывающие существенное угнетение морфометрических показателей проростков ярового двурядного ячменя (Hordeum vulgare L.) и отобран ряд сортов этой культуры с повышенной и пониженной устойчивостью к этому ТМ. Настоящее исследование посвящено исследованию тонких причин формирования внутривидового полиморфизма ячменя по ответу на действие Cd2+, обнаруживаемого на морфометрическом уровне. Известно [1], что устойчивость к поллютантам в существенной мере определяется работой антиоксидантных систем растений. В частности, весьма важны антиокислительные ферменты. Поэтому нами был проведен изоферментный анализ белковых экстрактов, полученных из проростков контрастных по устойчивости к Cd2+ сортов ячменя. Данная работа может быть полезна в целях отбора исходного материала для селекции сортов ячменя, устойчивых к кадмию и не накапливающих его в опасном количестве в товарной части растения. Цель настоящего исследования – поиск специфических изозимных вариантов ряда связанных с устойчивостью к средовому стрессу ферментов, которые с большей вероятностью встречаются у устойчивых или чувствительных к кадмию сортов ярового ячменя из мировой коллекции ВИР (Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Материалы и методы. Для изучения изоферментного полиморфизма и выявления специфических аллельных вариантов, сопряженных с устойчивостью/чувствительностью к действию кадмия, использовали метод изоэнзимного анализа с применением электрофореза белков в полиакриламидном геле. Для приготовления белковых экстрактов семена ячменя замачивали в дистиллированной воде на ночь при охлаждении (5 °С). На другой день семена раскладывали в рулоны фильтровальной бумаги и помещали в сосуды с дистиллированной водой. Сосуды выдерживали в течении суток в термостате при 20 °С [3]. Семена, у которых появлялись проростки ~1 мм длиной, отбирали для получения экстрактов. У семян извлекали зародыши с проростком и растирали их в ступке до получения гомогенной массы с добавлением равных количеств (по 50 мкл) 50 % раствора сахарозы и экстракционной смеси. Полученные экстракты помещали в карманы гелевых блоков (полиакриламидный гель 1 %) и разгоняли с использованием щелочного ТRIS – HCl буфера (рН = 8,3) с использованием индикатора – бромфенолового синего (0,1 %) при ~350 В, 30 мА [4]. Процесс вели при комнатной температуре до достижения линией лидирующего красителя положения на 2 см выше нижнего края геля. После окончания процесса проводили гистохимические реакции для определения ферментов: супероксиддисмутазы (SOD, К.Ф. 1.15.1.1), пероксидазы (PER, К.Ф. 1.11.1.7), глутаматдегидрогеназы (GDН, К.Ф. 1.4.1.2), алкогольдегидрогеназы (ADH, К.Ф. 1.1.1.1), малатдегидрогеназы (MDH, К.Ф. 1.1.1.37), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD, К.Ф. 1.1.1.49), глутатионредуктазы (GSR, К.Ф. 1.6.4.2) и каталазы (CAT, К.Ф. 1.11.1.6). Окрашивание ферментов выполняли по прописям, представленным в [5]. Фореграммы фотографировали, после чего подсчитывали частоты каждой из обнаруженных зон активности фермента. Каждая из них помечалась порядковым номером в соответствии с электрофоретической подвижностью (отношение длины пробега полосы от старта до линии лидирующего красителя к общему расстоянию от старта до фронта). Частоты тех изозимов, которые встречались не во всех случаях (факультативных) сравнивались для групп устойчивых и чувствительных сортов с помощью критерия углового преобразования Фишера с целью выявить такие, которые бы могли служить маркерами устойчивости или чувствительности к кадмию, обнаруживаясь с большей вероятностью в том или ином варианте. Результаты исследования и их обсуждение. Из 50 сортов ячменя разного географического происхождения из мировой коллекции ВИР на основе анализа морфометрических показателей были отобраны 14 контрастных по устойчивости к действию кадмия (по 7 устойчивых: Местный (Удмуртия), Оренбургский 4 (Оренбургская обл.), Линия 15 (Московская обл.), Икар (Кировская обл.) Гетьман (Ставропольский край), Русский 94 (Ставропольский край), Симфония (Харьковская обл.); 7 чувствительных: Blenheim (Великобритания), Ca 220702 (Дания), Malva (Латвия), Saloon (Чехия), Pongo (Швеция), Jelen (Сербия), Ansis (Латвия)) [1]. Процедура отбора сортов и описание их ответа на действие кадмия по морфометрическим параметрам подробно описана нами в работах [1; 6]. По результатам изоферментного анализа белковых экстрактов у рассматриваемых ферментов отмечено следующее количество зон активности. У SOD – 5, PER – 1–2, GDH – 2–4, ADH – 3– 4, MDH – 5, G6PD – 3–8, GSR – 8, CAT – 6. При этом изозимы SODII, III, IV + V (встречались вместе); PERI; GDHI; ADHII, III, IV; GSRI, II, III–V (встречались совместно), VI; MDHIII, IV, V; G6PDI, II–III (тоже совместно) отмечали всегда (были облигатными); в то время как SODI, PERII; GDHII, III, IV; ADHI; GSRVII, VIII; MDHI, II; G6PDIV–VIII (встречались совместно); наблюдались от случая к случаю (то есть, были факультативными). На основе анализа фореграмм, полученных путем разгона экстрактов 14 контрастных по устойчивости сортов, была произведена оценка частот факультативных зон активности рассматриваемых ферментов (SODI; GDHII, III и IV; ADHI, MDHI, II) с помощью φ критерия углового преобразования Фишера. Из рассмотрения были исключены PERII; G6PDIV–VIII; GDHIV; GSRVII, VIII ввиду того, что не удалось выявить связи этих изозимов с устойчивостью или чувствительностью сортов и CAT, которая обладала в целом низкой активностью, и поэтому не удалось собрать достаточной статистики по этому ферменту. У всех рассмотренных изозимов рассчитанные значения критерия Фишера (φ) больше критического значения φкр0,01 (2,31), за исключением GDHIII, где он оказался значимым при φкр0,05 (1,64). Таким образом, выделенные в настоящем исследовании редко встречающиеся изоформы исследуемых ферментов можно рассматривать в качестве биохимических маркеров чувствительности или устойчивости к действию кадмия. Изоферменты SODI, GDHII, MDHI с большей вероятностью встречались у чувствительных сортов, в то время как GDHIII, ADHI, MDHII – у устойчивых. Из полученных результатов следует, что обнаруженный нами при исследовании 50 сортов ярового ячменя полиморфизм по устойчивости к действию кадмия [2] сопряжен с биохимическим полиморфизмом. Ранее нами была выполнена работа [6] по оценке внутривидового полиморфизма ячменя по ответу на действие свинца и было интересно сравнить ее результаты с полученными в настоящем исследовании. Если в случае со свинцом SODI встречался примерно с равной вероятностью у чувствительных и устойчивых сортов, то в случае кадмия этот изозим уверенно определялся как маркер чувствительности к данному ТМ. В то же время изозимы SODIII, IV, V маркировали чувствительность сорта к свинцу, но в случае с кадмием встречались у всех изученных сортов вне зависимости от их принадлежности к группам чувствительных или устойчивых. Аллель PERII, значимо чаще встречавшийся у чувствительных к свинцу сортов, практически не обнаруживался в настоящем исследовании. Так же любопытно, что аллель GDHII, уверенно ассоциировавшийся с устойчивостью к свинцу, неожиданно оказался связанным с чувствительностью к кадмию. Хотя, в то же время, теперь была выявлена еще аллель GDHIII, которого вовсе не отмечалось в проведенной ранее работе со свинцом, и он значимо чаще встречался у устойчивых сортов. Нами была обнаружена и изоформа GDHIV, но она встречалась слишком редко чтобы можно было делать определенные выводы о ее связи с металлоустойчивостью. Полученные данные свидетельствуют о сложности и неоднозначности в формировании ответа на разные стрессоры, даже если они и имеют сходную природу (как в данном случае – два тяжелых металла). В целом, общие закономерности воспроизводятся для двух ТМ – удается выделить контрастные по устойчивости сорта ячменя и обнаружить связь морфологического и биохимического полиморфизма. Однако, хотя исследованные ферменты так или иначе реагируют на каждый из двух изученных металлов, но состав изоферментных спектров и частота встречаемости каждого компонента спектра могут существенно разнится. Заключение. На основании полученных результатов можно заключить, что полиморфизм по устойчивости ярового двурядного ячменя к действию кадмия связан с особенностями ферментной системы растительного организма. Были идентифицированы редкие аллели супероксиддисмутазы, глутаматдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и малатдегидрогеназы, с большей вероятностью встречающиеся у устойчивых или чувствительных к кадмию сортов. Эти аллели уверенно обнаруживались у интактных проростков, что говорит о генетической 95 предопределенности в возникновении внутривидового полиморфизма по ответу на действие ТМ, что подтверждалось также и в нашем предшествующем исследовании со свинцом. В то же время отмечаются различия в наборе факультативных изозимов, встречающихся у контрастных по устойчивости к двум разным ТМ сортов. Учитывая их, полученные результаты не могут рассматриваться как абсолютные. В целом, общие закономерности ответа на токсическое действие ТМ воспроизводятся для всех металлов, но существуют и заметные различия. Вероятно, требуется проведение аналогичных исследований с другими тяжелыми металлами, а возможно, и иными сельскохозяйственными культурами. Полученные данные имеют важное фундаментальное значение для понимания причин и механизмов формирования стрессоустойчивости живых систем. Потенциально накопленные сведения могут быть полезны для подготовки исходного материала для нужд селекционной работы, имеющей цель выведение устойчивых к воздействию техногенных стрессоров сортов основных сельскохозяйственных культур. Литература 1. Кулаева, О. А. Молекулярно-генетические основы устойчивости высших растений к кадмию и его аккумуляции / О. А. Кулаева, В. Е. Цыганов // Экологическая генетика. – 2010. – T. 8, № 3. – С. 3–15. 2. Анализ внутривидового полиморфизма ячменя по устойчивости к действию кадмия / С. А. Гераськин [и др.] // Агрохимия. – 2021. – № 8. – С. 49–56. 3. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести : ГОСТ 12038-84. – Введ. 01.07.1986. – М.: Стандартинформ, 2011. – 32 с. 4. Плешков, Б. П. Практикум по биохимии растений : учеб. пособие / Б. П. Плешков. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 1976. – 255 с. 5. Manchenko, G. P. Handbook of detection of enzymes on electrophoretic gels / G. P. Manchenko. – New York : CRC Press, 1994. – 268 p. 6. Внутривидовой полиморфизм ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) по устойчивости к действию свинца / А. В. Дикарев [и др.] // Сельскохозяйственная биология. – 2014. – № 5. – С. 78–87. FORMATION OF THE CADMIUM INTRASPECIFIC TOLERANCE OF BARLEY ON THE BASE OF IZOSYME POLYMORPHISM А. V. Dikarev, D. V. Dikarev Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. It was the laboratory experiment carried on with the spring barley variants, which shown a contrasting reactions to the cadmium influence. The topic of this work was a searching of the connection of the barley variants response to the toxic stress with the isoenzyme polymorphism of some ferments, which are determined a plants tolerance to the environmental stress. It was taken 14 spring barley variants with the different geographic origin (7 tolerant to Cd 2+ and 7 sensitive) for this task. Such variants were selected on the base of the morphometric criteria in our previous work. The seeds of these variants were germinated and then a protein extracts were prepared from the seedlings. The extracts were separated by electrophoresis in the polyacrilamide gel. The gel blocks after this process were stained for discovering of the enzyme activity zones. The list of the ferments used was follows: superoxidedismutase, peroxidase, glutamatedehydrohenase, alcoholdehydrohenase, malatedehydrohenase, glutationedehydrohenase, glucose-6-phosphatedehydrohenase, catalase. The frequencies of all enzyme activity zones were counted, and thus such frequencies were compared for the groups of the Cd 2+ tolerant and sensitive barley variants. Consequently, it was discovered the specific alleles, which are found in the tolerant or sensitive variants with the much probability. Therefore, some conclusion can be stated: the reaction of the selected barley variant to the Cd2+ influence is connected with some specific isozyme variants. The data, collected in this work, can be used for forecasting of the tolerance of the selected barley variants to the Cd 2+. Keywords: spring barley, cadmium, environmental stress tolerance, tolerant and sensitive barley variants, electrophoresis, isoenzyme analysis ОЦЕНКА УРЕАЗНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ МОДЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ИОНАМИ КАДМИЯ Н. И. Дроздова, Д. М. Емельянов Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. В настоящее время проблема оценки техногенного воздействия на объекты окружающей среды стоит достаточно остро в виду многообразия загрязнителей, попадающих в почвы, природные воды, живые организмы, что делает актуальным поиск чувствительных индикаторных показателей для осуществления мониторинга, позволяющего на ранних стадиях 96 определить изменения, возникающие в компонентах биогеоценозов. Под биоиндикацией, прежде всего, понимают определение биологически и экологически значимых нагрузок на основе реакции на них живых организмов и их сообществ. В качестве критериев для биоиндикации могут выступать, в том числе, и отдельные биохимические показатели, значения которых варьируются вследствие изменения химического состава окружающей среды и уровня содержания в объектах различных поллютантов [1; 2]. В ряде работ указывается на перспективность использования ферментативной активность почвы в качестве критерия для биомониторинга [3; 4]. Проблема загрязнения среды тяжелыми металлами остается особенно актуальной как для урбанизированных территорий, так и для техногенных и агроландшафтов. Это определяет актуальность поиска чувствительного показателя, достоверно изменяющегося под влиянием загрязнения среды тяжелыми металлами. Среди обширной группы металлов высокой токсичностью обладают соединения кадмия, относящегося к первому классу опасности и входящему в группу обязательного контроля при мониторинге состояния окружающей среды. В литературе указывается на перспективность использования уреазной активности в биомониторинге, в том числе и при загрязнении почвы тяжелыми металлами. Однако представленная информация часто носит противоречивый характер. Уреаза (карбамид-амидогидролаза, К. Ф. 3.5.1.5.) является одним из ферментов класса гидролаз, которому принадлежит важнейшая роль в азотном питании растений. Данный фермент катализирует гидролиз мочевины и некоторых амидных связей, в том числе, в составе белков [2]. Поэтому изменение активности уреазы может приводить к изменению азотного баланса в почвы. Цель работы – в условиях лабораторного эксперимента изучить влияние соединений кадмия на уреазную активность дерново-подзолистых почв, имеющих разный уровень обогащенности данным ферментом. Проанализировать возможность применения уреазной активности как индикатора загрязнения среды кадмием. Материалы и методы. Объектом для исследования служили образцы дерновоподзолистых почв, отобранные с глубины 0–20 см на участках с различным уровнем антропогенной нагрузки. В анализируемых образцах содержание основных анионовтоксикантов, таких как NO3–, Cl–, SO42–, подвижных фосфатов, а также валовых и подвижных форм кадмия не превышало предельно (ориентировочно) допустимых концентраций (ПДК/ОДК) (табл. 1). Так как данные почвы условно можно отнести к категории незагрязненных почв, то это подтверждает правомочность их использования в качестве модельных объектов при изучении влияния кадмия на уреазную активность. Т а б л и ц а 1 – Характеристика объектов исследования Содержание кадмия, мг/кг № рН Уреазная активность почвы, NH3/10 г почвы за 24 ч Оценка по степени обогащенности почвы уреазой, NH3/10 г почвы за 24 ч вал. подвж. 1 4,54 17,97 Средняя (10–30) 0,04 0,03 2 4,79 49,00 Богатая (30–100) 0,04 0,02 3 5,48 136,50 Очень богатая (более 100) 0,20 0,19 4 4,63 82,25 Богатая (30–100) 0,05 0,03 Активность уреазы определяли колориметрическим методом по Галстяну [1]. Для оценки изменения уреазной активности почвы под влиянием загрязнения ионами кадмия нами использована экспресс-методика Т. В. Аристовской и М. В. Чугуновой, основанная на косвенной фиксации скорости разложения мочевины по скорости защелачивания воздушной среды инкубационного сосуда за счет выделяющегося аммиака [5]. Определение значения рН осуществлялось по изменению окраски влажной индикаторной бумаги. В опытные образцы почвы вносили мочевину и аликвоты растворенного CdCl2 для достижения концентраций, соответствующих 1, 2 и 5 ОДК по кадмию. Контролем служили образцы почвы с внесенной мочевиной. В лабораторном эксперименте все образцы находились в одинаковых контролируемых условиях (температура, влажность, освещенность и др.), таким образом, исключали влияние на уреазную активность других факторов помимо концентрации 97 кадмия. Максимальное время инкубации составляло 36 ч, на протяжении которых фиксировали изменения рН. Максимальное значение рН, которое было достигнуто в эксперименте, составило 10. Результаты исследования и их обсуждение. Как было указано в табл. 1, почвенные образцы по исходной активности уреазы относились к категории средней (№ 1), высокой (№№ 2, 4) и очень высокой (№ 3) активности (обогащенности), согласно классификации Звягинцева [1; 2]. Установлено, что в контрольных образцах почвы (без внесения соединений кадмия) время от начала эксперимента (исходное значение рН = 7) до достижения щелочности воздушной среды в сосуде на уровне 10 ед. рН варьировалось от 6 часов (проба № 3) до 18 часов (проба № 1), что согласуется с активностью уреазы в данных почвенных пробах (табл. 2, рисунок). Время достижения начальных изменений на 0,5 ед. рН среды в случае контрольных вариантов составило от 1 часа в пробе № 3 с очень высокой активностью фермента до 3–4 часов при средней и высокой активности. Таким образом, на контрольных пробах без внесения загрязнителя была подтверждена возможность использования данной экспресс-методики, так как полученные результаты коррелируют с уровнями активности уреазы в почвенных образцах. При загрязнении почвы кадмием в концентрациях 1, 2 и 5 ОДК было установлено, что время от начала эксперимента, необходимое для достижения щелочности равной 10 ед. рН, существенно возрастало как для почвы со средним уровнем активности уреазы (Δτ по отношению к контролю составляло 9–12 часов), так и для образцов с высокой уреазной активностью (Δτ по отношению к контролю составляло 13–16 часов). Таким образом, активность уреазы убывала в среднем в 1,5–2 раза. Для образцов почвы с исходно очень высокой активностью уреазы убыль показателя независимо от концентрации загрязнителя составляла около 33 % от исходного значения. В условиях эксперимента была отмечена общая тенденция к ингибированию уреазной активности уже на уровне концентрации кадмия, соответствующей 1 ОДК. Дальнейшее возрастание концентрации токсиканта в почве до 2 и 5 ОДК значительных влияний на активность уреазы не оказывало. Т а б л и ц а 2 – Динамика уреазной активности почвы в условиях эксперимента Скорость увеличения щелочности воздушной среды (в часах) до рН: Компоненты, вводимые в почву 7,0 7,5 Контроль + 1 ОДК Cd + 2 ОДК Cd + 5 ОДК Cd 0 0 0 0 3 8 10 12 Контроль + 1 ОДК Cd + 2 ОДК Cd + 5 ОДК Cd 0 0 0 0 Контроль + 1 ОДК Cd + 2 ОДК Cd + 5 ОДК Cd 0 0 0 0 Контроль + 1 ОДК Cd + 2 ОДК Cd + 5 ОДК Cd 0 0 0 0 8,0 8,5 9,0 9,5 Почва № 1 (средняя активность фермента) 4 7 11 – 12 17 – – 17 – – 27 17 – 19 29 Почва № 2 (высокая активность фермента) 4 5 6 8 9 7 8 10 – 17 8 10 12 – 17 8 10 – 17 – Почва № 3 (очень высокая активность фермента) 1 2 – 4 5 3 – – 4 5 3 4 – 5 6 3 4 – 5 6 Почва № 4 (высокая активность фермента) 4 6 8 11 – 9 12 17 – – 9 17 18 – – 9 17 – – 27 П р и м е ч а н и е – Точное время не удалось зафиксировать. 98 10 Δτ по отношению к контролю 18 27 30 30 9 12 12 11 27 27 27 16 16 16 6 8 8 8 2 2 2 14 27 27 29 13 13 15 Изменение уреазной активности почвы при загрязнении соединениями кадмия в концентрации 1–5 ОДК Заключение. В условиях лабораторного эксперимента изучено влияние кадмия на уреазную активность дерново-подзолистых почв с разным уровнем обогащенности ферментом. Установлено достоверное ингибирование активности уреазы в 1,5–2 раза по сравнению с контролем при загрязнении почвы кадмием во всем диапазоне проанализированных концентраций (1–5 ОДК). Это указывает на перспективность дальнейшего исследования уреазной активности как возможного индикатора загрязнения среды кадмием. Работа выполнена в рамках ГПНИ «Природные ресурсы и окружающая среда», подпрограмма «Радиация и биологические системы», задание 3.04. Литература 1. Казеев, К. Ш. Почвоведение. Практикум : учеб. пособие для СПО / К. Ш. Казеев, С. А. Тищенко, С. И. Колесников. – М. : Юрайт, 2017. – 257 с. 2. Казеев, К. Ш. Биодиагностика почв: методология и методы исследований / К. Ш. Казеев, С. И. Колесников. – Ростов-на-Дону : Изд-во ЮФУ, 2012. – 260 с. 3. Минеев, В. Г. Последействие различных систем удобрения на ферментативную активность дерново-подзолистой почвы при загрязнении тяжелыми металлами / В. Г. Минеев, Л. А. Лебедева, А. В. Арзамазова // Агрохимия. – 2008. – № 10. – С. 48–54. 4. Поляк, Ю. М. Почвенные ферменты и загрязнение почв: биодеградация, биоремедиация, биоиндикация / Ю. М. Поляк, В. И. Сухаревич // Агрохимия – 2020. – № 3. – С. 83–93. 5. Аристовская, Т. В. Экспресс-метод определения биологической активности почвы / Т. В. Аристовская, М. В. Чугунова // Почвоведение. – 1989. – № 11. – С. 142–147 EVALUATION OF UREASE ACTIVITY OF SOIL UNDER THE CONDITIONS OF A MODEL EXPERIMENT UNDER CONTAMINATION WITH CADMIUM IONS N. I. Drozdova, D. M. Emelyanov Francysk Skorina Gomel State University, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The influence of cadmium on the urease activity of soddy-podzolic soils with different levels of enrichment with the enzyme was studied under the conditions of a laboratory experiment. To assess the change in the urease activity of the soil, an express method was used by T. V. Aristovskaya and M. V. Chugunova, based on indirect fixation of the rate of decomposition of urea by the rate of alkalization of the air medium of the incubation vessel due to the released ammonia. It has been established that in control soil samples (without the introduction of cadmium compounds), the time from the beginning of the experiment (initial pH = 7) until the alkalinity of the air in the vessel reaches 10 pH varied from 6 hours to 18 hours, which is consistent with the activity of urease in these soil samples. Time to reach the initial change by 0.5 units. The pH of the medium in the case of control variants ranged from 1 hour in a sample with very high enzyme activity to 3–4 hours with medium and high activity. When the soil was contaminated with cadmium at concentrations of 1, 2 and 5 ААC, it was found that the time from the beginning of the experiment required to achieve an alkalinity of 10 units. The pH increased significantly both for the soil with an average level of urease activity (by 9–12 hours in relation to the control), and for samples with high urease activity (by 13–16 hours in relation to the control). A significant inhibition of urease activity by 1.5–2 times compared with the control was established when the soil was contaminated with cadmium in the entire range of analyzed concentrations (1–5 AАC). This indicates the prospects for further study of urease activity as a possible indicator of environmental contamination with cadmium. Keywords: soils, urease activity, cadmium, approximate allowable concentration (ААС), pollution level, laboratory experiment 99 АДАПТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЕ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ O. В. Ермакова, О. В. Раскоша Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Российская Федерация, [email protected] Введение. Любой живой организм является стабильной системой, которая осуществляет активный поиск наиболее оптимального и устойчивого состояния [1; 2]. Это приводит к адаптации, т.е. к поддержанию некоторых важных переменных показателей организма, несмотря на изменение условий его существования. Актуальность исследований процессов адаптации организма к различным неблагоприятным условиям существования (в том числе, к хроническому облучению) связана, прежде всего, с тем, что изучение этих процессов позволяет глубже понять: что такое физиологическая адаптация, каковы ее пределы в различных системах организма, насколько стабильна эта адаптация и какой ценой для организма она достигается [3]. В связи с антропогенным воздействием на биоту, испытаниями ядерного оружия и авариями на предприятиях атомной промышленности территории, загрязненные радионуклидами, в настоящее время уже очень обширны, остро стоит проблема оценки последствий длительного воздействия малых доз ионизирующего излучения (ИИ) на сообщества живых организмов. Республика Коми (Россия) является уникальным регионом, в котором имеются локальные территории с повышенным содержанием тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН). Этот природный эксперимент, который продолжается уже в течение нескольких десятилетий, позволяет систематизировать сведения о закономерностях биологического действия малых доз радиации в совокупности с другими экологическими факторами среды обитания на природные популяции животных [4]. Обеспечение существования организма в условиях хронического облучения идет за счет изменения адаптивных возможностей одной из ключевых интегральных и регуляторных систем, направленной на сохранение и поддержание генетического гомеостаза, – эндокринной системы [5]. Практика многолетних исследований на полигонах с повышенным содержанием ТЕРН подтверждает, что организм может не только успешно приспосабливаться к существованию в условиях хронического облучения, но эффективно размножаться и сохранять высокую численность [4; 6]. За последние десятилетия, накоплены данные, свидетельствующие о том, что под влиянием действия комплекса факторов повышенной радиоактивности у полевок происходят изменения в структурно-функциональном состоянии эндокринной и ряда других систем [5–7]. Целью данной работы является разносторонняя оценка биологических эффектов, включающая показатели структурных, физиологических и генетических изменений в органах эндокринной системы; выявление различий в чувствительности органов, тканей и клеток к повышенному радиационному фону, изучение стабильности генома. Материалы и методы. В Республике Коми с 1931 по 1953 гг. работало принадлежащее ГУЛАГу радиевое производство, исходным сырьем которого были подземные радийсодержащие воды. В результате длительного разлива из заброшенных незатампонированных скважин по поверхности почв радиоактивных пластовых вод образовались участки с повышенным уровнем радиоактивности. Главной особенностью территорий с техногенно-повышенным содержанием ТЕРН в Ухтинском районе Республики Коми является то, что эти территории практически не испытывают на современном этапе антропогенной нагрузки; и из всех факторов, действующих на биологические объекты, доминирующим является радиационный. На радиевом участке мощность γ-излучения выше фона в 10–300 раз (0,5–12,5 мкГр/ч). Урано-радиевый участок образовался на месте отвалов урано-радиевого производства, которое существовало с 1946 по 1956 гг. На участке содержание радия в почве превышает контрольные значения в 461–682 раза и урана в 4–28 раз, мощность γизлучения колеблется в пределах от 2 до 60 мкГр/ч [8]. Объектом исследования на участках была полевка-экономка (Alexandromys oeconomus, Pall) – наиболее распространенный вид на этих территориях, отличается низкой миграционной активностью, тесно привязана к своим стациям обитания, постоянно контактирует с радионуклидами почвенного слоя, характеризуется высокой численностью, быстрой сменой поколений, а также радиочувствительна по многим изученным параметрам. Учитывали экологическую 100 составляющую: степень радиоактивного загрязнения территорий, а также популяционные характеристики – стадию численности популяции, половозрастного состава, участия зверьков в размножении. Биологическую эффективность радиоэкологического фактора оценивали по морфофизиологическим, гистологическим, морфометрическим и цитогенетическим критериям. Сбор полевого материала охватывает более чем 30-летний период. Возможность получения прямых оценок радиационного риска стохастических эффектов в эпидемиологических исследованиях методологически ограничена, поэтому эта задача решалась не только получением данных о состоянии животных, обитающих на территориях с повышенной радиоактивностью, но и путем анализа результатов радиобиологических экспериментов (тесты с дополнительными нагрузками – острое облучение, химические вещества, холод), а использованные методы исследования позволили зафиксировать не только типы клеточных перестроек, но и процессы, протекающие в различные сроки после облучения и даже в ряду поколений животных. Результаты исследования и их обсуждение. Морфологический анализ полевого и экспериментального материала (сравнительное изучение клеточно-тканевых реакций органов эндокринной системы – щитовидная железа (ЩЖ), надпочечник (НП), яичник (ЯЧ) у мышевидных грызунов (полевки-экономки, мыши линии СВА, белые беспородные мыши и крысы линии Вистар, всего более 1500 особей) после хронического воздействия γ-излучения показал, что эффекты малых доз на клеточном уровне выражались в повреждении генетического аппарата фолликулярных тироцитов, проявляющееся в усилении процессов формирования клеток с микроядрами [9]. В коре НП наблюдали увеличение числа микроузелковых гиперплазий, в основе которых лежит нарушение контроля клеточного деления [4]. Структурные преобразования в тиреоидной паренхиме свидетельствовали о стимулирующем воздействии хронического ИИ на процессы фолликулогенеза [10], в то время как облучение в более высоких дозах не вызывает подобного эффекта. Исследование вариантов радиационно-индуцированных нарушений клеточного обновления ЩЖ представляет интерес как с точки зрения выявления адаптивных резервов этого органа, так и для понимания их значения в общей реакции организма на хроническое радиационное воздействие низкой интенсивности. Тканевой уровень показал однотипную реакцию гиперактивности коры надпочечника в ответ на радиационное воздействие. В ЯЧ облученных животных выявлены признаки ускоренного созревания растущих фолликулов, тогда как запас примордиальных фолликулов оказался ниже контрольного уровня. Интенсивность размножения, плодовитость и эмбриональная смертность – важнейшие показатели жизнеспособности организма и популяции. Нами изучено влияние радиационного воздействия на репродукцию полевки-экономки населяющей территории с повышенным содержанием ТЕРН в течение многих поколений. В двух экспериментах с разницей в 25 лет обнаружена интенсификация процессов репродукции (увеличение доли самок и их плодовитости), что свидетельствует об адаптивной реакции популяции полевок к низкоинтенсивному хроническому излучению, направленной на компенсацию высокой эмбриональной и постнатальной смертности. Однако результаты близкородственного скрещивания подтверждают наличие наследуемых генетических повреждений в популяции полевок, подвергающихся воздействию ТЕРН в среде обитания даже через 100 поколений животных [11]. Результаты, полученные с помощью метода ДНК-комет на клетках ЩЖ у полевок-экономок, обитающих в условиях повышенного фона естественной радиоактивности, также свидетельствуют об адаптации животных к хроническому облучению. Однако, длительное воздействие низкоинтенсивного ИИ на полевок привело к нестабильности генома в соматических клетках их потомков, что подтверждают эксперименты с дополнительным воздействием уретана [12]. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют об информативности морфологических и цитогенетических методов исследования для выявления лучевых поражений фолликулярного эпителия ЩЖ у животных, подвергнутых хроническому воздействию ИИ в малых дозах. Накопленные данные свидетельствуют о том, что малые дозы ИИ в хроническом режиме вызывают модификации базисных гистогенетических процессов – пролиферации, дифференцировки клеток различных тканей. Это приводит к формированию отклонений в нормальном строении органов эндокринной системы, и системы размножения, изменению их клеточного состава, что сочетается с изменением чувствительности организма. 101 Помимо теоретического интереса полученные сведения необходимы при определении новых подходов к оценке генетического и соматического риска в потомстве животных, родители которых подвергались хроническому воздействию ИИ в малых дозах. Понимание адаптационных реакций животных важно для разработки эффективных мер профилактики и коррекции неблагоприятного воздействия на организм. Исследования выполнены в рамках ГЗ ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (№ 122040600024-5). Литература 1. Шварц, С. С. Эволюционная экология животных: экологические механизмы эволюционного процесса / С. С. Шварц. – Свердловск, 1969. – 197 с. 2. Горизонтов, П. Д. Гомеостаз / П. Д. Горизонтов. – М. : Медицина, 1981. – 575 с. 3. Башенина, Н. В. Пути адаптации мышевидных грызунов / Н. В. Башенина. – М., 1977. – 355 с. 4. Ermakova, O. V. Comparative Morphological Analysis of Peripheral Endocrine Glands of Small Mammals Inhabiting Areas with High Levels of Radioactivity and Exposed to Chronic Irradiation in Model Experiments / O. V. Ermakova // Biophysics. – 2011. – Vol. 56 (1). – P. 135–139. 5. Чернявский, Ф. Б. Популяционные циклы леммингов в Арктике. Экологические и эндокринные аспекты / Ф. Б. Чернявский, А. В. Ткачев. – М. : Наука, 1982. – 164 с. 6. Ермакова, О. В. Популяционная характеристика полевки-экономки в радиоэкологических исследованиях // О. В. Ермакова, О. В. Раскоша // Теоретическая и прикладная экология – 2019. – Вып. 2. – С. 101–107. 7. Атлас патоморфологических изменений у полевок-экономок из очагов локального радиоактивного загрязнения / К. И. Маслова [и др.]. – СПб. : Наука, 1994. – 192 с. 8. Латеральное распределение радионуклидов уранового и ториевого рядов в антропогенно-измененных почвах на территории складирования отходов радиевого производства / Т. И. Евсеева [и др.] // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2012. – Т. 52, № 1. – С. 103–112. 9. Ермакова, О. В. Цитогенетические эффекты в фолликулярном эпителии щитовидной железы крыс при длительном воздействии γ-излучения в малых дозах / О. В. Ермакова, А. В. Павлов, Т. В. Кораблева // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2008. – Т. 48, № 2. – С. 160–166. 10. Ермакова, О. В. Комплексная оценка состояния щитовидной железы полевок-экономок, обитающих на участках с повышенным уровнем естественной радиоактивности / О. В. Ермакова, О. В. Раскоша // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2005. – Т. 45, № 3. – С. 351–357. 11. Effects of Chronic Low-Intensity Irradiation on Reproductive Parameters of the Root Vole (Alexandromys oeconomus): Responses of Parents and Offspring // O. V. Ermakova [et al.] // Russian Journal of Ecology. – 2020. – Vol. 51 (3). – P. 242–249. https://doi.org/10.1134/S1067413620030066 12. Raskosha, O. Assessment of DNA damage in somatic and germ cells of animals living with increased radiation background and their offspring / O. Raskosha, L. Bashlykova, N. Starobor // Int. J. Radiat. Biol. – 2023. – Vol. 99 (3). – Р. 499–509. https://doi.org/10.1080/09553002.2022.2110327 ADAPTATION PROCESSES IN THE ENDOCRINE SYSTEM OF ANIMALS UNDER CHRONIC EXPOSURE O. V. Ermakova, O. V. Raskosha Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IB Komi SC UB RAS), Syktyvkar, Russian Federation, [email protected] Abstract. A large number of scientific studies have been devoted to the problem of studying the effect of low doses of ionizing radiation in a chronic regime on biological systems at various levels of the organization. At the same time, there is very little data to reveal the molecular and cellular mechanisms of adaptation of animals from natural populations to the adverse effects of environmental factors. The objective of the research was a comprehensive assessment of biological effects, including indicators of structural, physiological and genetic changes in the organs of the endocrine system; identification of differences in the sensitivity of organs, tissues and cells to increased radiation background, study of genome stability. The studies were carried out on the territory with a high content of heavy natural radionuclides (Republic of Komi, Russia). The results obtained indicate the informativeness of morphological and cytogenetic research methods for detecting radiation lesions of the follicular epithelium of the thyroid gland in animals exposed to chronic exposure to ionizing radiation in small doses. It is proved that small doses of ionizing radiation in a chronic regime cause modifications of basic histogenetic processes – proliferation, differentiation of cells of various tissues. This leads to the formation of deviations in the normal structure of the organs of the endocrine system and the reproductive system, changes in their cellular composition, which is combined with a change in the sensitivity of the body. In addition to theoretical interest, the information obtained is necessary in determining new approaches to assessing genetic and somatic risk in the offspring of animals whose parents were exposed to chronic ionizing radiation in small doses. Understanding the adaptive reactions of animals is important for the development of effective measures for the prevention and correction of adverse effects on the body. Keywords: endocrine system, adaptation, ionizing radiation, small doses, animals 102 АНАЛИЗ ДАННЫХ РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В РЕПЕРНЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ ВОКРУГ БЕЛОРУССКОЙ АЭС НА СТАДИИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ПОСЛЕ ПУСКА АЭС В ЭКСПЛУАТАЦИЮ О. М. Жукова, В. В. Кляус, Е. В. Николаенко, Е. Н. Попова Научно-практический центр гигиены, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Согласно законодательству Республики Беларусь и международным рекомендациям оценка безопасности радиационных объектов, включающая оценку доз облучения населения и оценку риска здоровью населения, должна проводиться на всех стадиях их жизненного цикла с использованием данных радиационно-гигиенического мониторинга (далее − РГМ). В соответствии с Законом Республики Беларусь от 18.06.2019 № 198-З «О радиационной безопасности» РГМ проводится органами и учреждениями Министерства здравоохранения Республики Беларусь, осуществляющими государственный санитарный надзор (далее – госсаннадзор). Одним из объектов наблюдений при проведении РГМ является питьевая вода. На этапе строительства Белорусской АЭС (далее – БелАЭС) РГМ питьевой воды в населенных пунктах (далее – НП), расположенных в зоне наблюдения (далее – ЗН) БелАЭС, выполнялся в рамках Программы проведения радиационно-гигиенического мониторинга на период строительства Белорусской АЭС с целью получения «фоновых» данных о качестве питьевой воды по радиационным показателям, которые необходимы для сравнительной оценки влияния выбросов и сбросов радиоактивных веществ с АЭС на качество питьевой воды как при нормальной эксплуатации БелАЭС, так и в случае возникновения аварийной ситуации. Следует отметить, что в ЗН БелАЭС около 63 % населения (по состоянию на 1 января 2020 г.) использовало воду в хозяйственно-питьевых целях из централизованных источников водоснабжения (артезианских скважин или артскважин), около 36 % – только из нецентрализованных источников (шахтных колодцев) и около 1 % – смешанные источники питьевого водоснабжения (артскважина, колодец). В настоящее время РГМ питьевой воды в ЗН БелАЭС выполняется в соответствии с Инструкцией о порядке проведения радиационно-гигиенического мониторинга вокруг Белорусской АЭС, утвержденной приказом Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 27.12.2022 № 1871. Материалы и методы. РГМ питьевой воды на доэксплуатационном этапе (период строительства АЭС) и в режиме нормальной эксплуатации проводился в 15 реперных НП в ЗН БелАЭС, выбранных преимущественно по следующим критериям: наибольшая численность населения, метеорологические факторы («роза ветров»), оказывающие влияние на перенос радиоактивных веществ в окружающей среде, степень охвата населения централизованным питьевым водоснабжением. Всего на доэксплуатационном этапе (2017–2020 гг.) было исследовано 285 проб питьевой воды: 115 проб из артскважин и 170 проб воды из колодцев. В пробах питьевой воды определялись следующие радиационные показатели: объемная суммарная α- β-активность, объемные активности 137Cs и 90Sr. Также в период 2018–2020 гг. для комплексной оценки питьевой воды в реперных НП ЗН БелАЭС было отобрано и исследовано 38 проб питьевой воды, в которых была определена объемная активность трития (3Н). Все пробы питьевой воды проверялись на соответствие требованиям радиационной безопасности [1–3]. В случае обнаружения несоответствия проб питьевой воды по значениям объемной суммарной α- β-активности установленным нормативам (α- β-активность – 0,5 Бк/л и 1,0 Бк/л, соответственно [2]) выполнялись дополнительные исследования изотопного состава проб питьевой воды из данных источников водоснабжения [3]. В период нормальной эксплуатации БелАЭС (2022 г.) в рамках РГМ выполнен отбор 17 проб питьевой воды из 9 НП, включая г. Островец и реперные НП (Ворняны, Трокеники-1, Гоза, Бобровники, Чехи, Гервяты, Нидяны, Михалишки), расположенные в ЗН БелАЭС, в том 103 числе из 6 централизованных (артскважин) и 8 нецентрализованных (колодцев) источников питьевого водоснабжения. Результаты исследований представлены в таблице. Кроме того, ГНУ «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» в 16 НП (15 реперных НП в ЗН БелАЭС и г. Островец) были отобраны пробы питьевой воды, в которых определена объемная активность 222Rn. Результаты исследования и их обсуждение. На доэксплуатационном этапе БелАЭС во всех пробах питьевой воды, отобранных в реперных НП из централизованных источников водоснабжения, объемная суммарная α- β-активность и объемные активности 137Cs и 90Sr не превышали установленных нормативов: α- β-активность – 0,5 Бк/л и 1,0 Бк/л, соответственно, 137 Cs – 10 Бк/л, 90Sr –10 Бк/л) [2; 3]. Во всех пробах питьевой воды из нецентрализованных источников объемная активность 137Cs и 90Sr также не превышала нормативов [1–3]. Однако, в период 2017–2020 гг. было обнаружено превышение нормативов по объемной суммарной β-активности в пробах питьевой воды из колодцев в НП Гервяты (1,77–2,67 Бк/л) и НП Ворняны (1,09–2,08 Бк/л). В результате исследований изотопного состава проб питьевой воды из источников водоснабжения в этих НП установлено, что это обусловлено повышенным содержанием 40К, объемная активность которого в колодцах НП Гервяты достигала 1,2– 3,9 Бк/л, а в колодцах НП Ворняны – 1,2–1,9 Бк/л [4]. Следует отметить, что 40К является природным радионуклидом и не подлежит нормированию в питьевой воде [3; 4]. Также установлено, что объемная активность 3Н в воде из скважин и колодцев ЗН БелАЭС находилась в пределах от 6,5–9,3 Бк/л [4]. В период нормальной эксплуатации БелАЭС (в апреле 2022 г.) в рамках РГМ были выполнены скрининговые исследования, по результатам которых и с учетом данных РГМ, полученных в доэксплуатационный период, было выбрано 3 колодца в 3 НП (Ворняны, Гервяты и Михалишки) с наиболее высокими значениями объемной суммарной α- и βактивности. В октябре 2022 г. выполнен отбор 6 проб из этих НП: в 2 пробах питьевой воды зафиксированы превышения нормативных значений объемной суммарной β-активности в 2,2– 2,7 раза (колодец в НП Гервяты) и в 1,1 раза (колодец в НП Нидяны) [2; 3]. В результате исследований объемной активности природных радионуклидов 3-х проб питьевой воды из колодцев в НП (Гервяты, Михалишки и Ворняны) было установлено, что содержание 226Ra и 228Ra в воде всех 3-х проб составляло 0,03 Бк/л, концентрации 222Rn – соответственно, 20 Бк/кг, 20 Бк/кг и 23 Бк/кг, а объемная активность 40К изменялась от 0,44 Бк/л (колодец в НП Михалишки) до 4,0 Бк/л (колодец в НП Гервяты) [5]. Максимальное содержание 222Rn было обнаружено в пробе питьевой воды из артскважины в НП Гоза – 27 Бк/кг, при этом в колодезной воде наибольшее значение составило 24 Бк/кг (НП Чехи) [5]. Во всех исследованных пробах питьевой воды превышения норматива содержания 222Rn (222Rn – 60 Бк/кг) не установлено [6]. Результаты РГМ питьевой воды в реперных НП ЗН БелАЭС в период строительства и в режиме нормальной эксплуатации № НП п/п Тип источника Период ∑α- ∑β- 137 Cs Объемная активность, Бк/л 40 210 210 К Po Pb 90 Sr 226 Ra 228 Ra 238 U 3 4 Ворняны 2 Нидяны Михалишки 1 Гервяты На этапе строительства БелАЭС колодец (Костел Пр. Троицы) колодец, ул. Советская колодец, ул. Советская, 70 колодец, ул. Советская, 75 колодец, ул. Победы колодец, д. 7 2018 2019 2020 2018 2019 2020 2018 2019 2020 2018 2019 2020 0,05–0,07 0,08–0,09 0,06 0,04–0,07 0,05–0,13 0,03–0,05 0,05–0,11 0,04 0,03 0,03 0,02–0,03 0,02 2,90* 3,02* 2,32*–2,80* 1,74*–2,70* 0,90–1,05* 0,11–0,84 0,84–1,15* 1,22*–1,26* 1,26*–1,35* 1,35*–1,41* 1,00*–1,62* 1,10*–1,21* 1,06*–1,44* < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 3,0 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 3,60–3,90 3,32–4,10 2,03 –3,70 1,20–1,60 0,22–1,0 1,15–1,50 1,66–1,90 1,60–2,10 2,01–2,02 1,2–1,62 1,29–1,60 1,30–1,42 < 0,0005–0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,0005–0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,0005–0,002 < 0,001 < 0,001 < 0,0005–0,002 < 0,001 < 0,001 < 0,02–0,008 < 0,01 < 0,01 < 0,02–0,008 < 0,01 < 0,01 < 0.02–0,008 < 0,01 < 0,01 < 0,02–0,009 < 0,01 < 0,01 0,04–0,06 0,03–0,06 0,03 0,04–0,06 0,04–0,05 0,03 0,04–0,06 0,03–0,08 0,03 0,04–0,06 0,04–0,06 0,04 0,02 0,04–0,06 0,02 0,02 0,03–0,07 0,02 0,02–0,04 0,04–0,05 0,03–0,04 0,02 0,04–0,05 0,03 < 0,02 0,030–0,040 < 0,02 < 0,02 < 0,02–0,030 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 2018 0,02 1,60* 2019 2020 < 3,0 < 0,1 2,10 < 0,0005 < 0,02 0,06 0,04 < 0,02 0,02–0,03 * 1,52 –1,84 < 3,0 < 0,1 2,00–2,30 < 0,001 < 0,01 0,04–0,05 0,03–0,05 < 0,02 0,04–0,06 0,96–1,90* < 3,0 < 0,1 0,80–2,57 < 0,001 < 0,01 0,02 0,04 < 0,02 2019 0,05–0,07 1,15*–1,54* < 3,0 < 0,1 1,65–1,98 < 0,001 < 0,01 0,04–0,07 0,02–0,06 < 0,02–0,040 2020 0,07–0,09 0,17–1,10* < 3,0 < 0,1 < 0,1–1,40 < 0,001 < 0,01 0,02 0,02 < 0,02 * 104 Окончание таблицы № НП п/п Тип источника Период ∑α- ∑β- 137 Cs 90 Sr Объемная активность, Бк/л 40 210 210 К Po Pb 226 Ra 228 Ra 238 U Гервяты Ворняны После ввода БелАЭС в эксплуатацию колодец, ул. Советская, 75 2022 0,02–0,08 0,58– 0,80 < 3,7 < 0,15 1,10 < 0,002 < 0,02 0,03 0,03 < 0,02 колодец (Костел Пр. Троицы) 2022 < 0,01–0,03 0,73–2,74* < 3,7 < 0,15 4,0 < 0,002 < 0,02 0,03 0,03 < 0,02 2022 0,08–0,14 0,16–0,20 < 3,7 < 0,15 0,44 < 0,002 < 0,02 0,03 0,03 < 0,02 2022 0,058 1,11* < 3,7 < 0,15 – – – – – – Референтные уровни [2; 3] 0,5 1,0 10 10 не норм. 0,1 0,1 1,0 0,1 10 1 3 Михалишки колодец, ул. Победы 4 Нидяны 2 колодец, д. 7 П р и м е ч а н и е – * – не соответствуют референтным уровням [2; 3]. Заключение. В результате собственных исследований, проводимых в рамках РГМ питьевой воды в реперных НП в ЗН БелАЭС, в доэксплуатационный период (2017–2020 гг.) были определены фоновые уровни содержания природных и техногенных радионуклидов в питьевой воде. Результаты РГМ питьевой воды в 2022 г., позволили определить уровни содержания радионуклидов в питьевой воде в режиме нормальной эксплуатации БелАЭС. Установлено, что на этапе строительства БелАЭС (2017–2020 гг.) пробы питьевой воды из колодцев НП (Гервяты, Ворняны, Михалишки и Нидяны) характеризовались повышенным содержанием 40К (1,2–4,1 Бк/л), чем и объясняются превышения нормативных значений объемной суммарной β-активности в 1,1–3,02 раза. На этапе эксплуатации БелАЭС (2022 г.) в пробах питьевой воды из колодцев этих НП были подтверждены повышенные значения объемной активности 40К (1,10–4,0 Бк/л) и объемной суммарной β-активности – 1,1–2,74 Бк/л. И на доэксплуатационном этапе, и после ввода БелАЭС в эксплуатацию в питьевой воде в ЗН БелАЭС объемные активности 137Cs и 90Sr, а также концентрации природных радионуклидов, в основном, находились на уровне значений минимальной детектируемой активности метода и не превышали установленных нормативов [2; 3]. Таким образом, питьевая вода во всех источниках питьевого водоснабжения вокруг БелАЭС по радиационным показателям соответствует требованиям радиационной безопасности, установленным гигиеническим нормативом [2; 3]. Cледует отметить, что с марта 2023 г. для оценки качества питьевой воды по радиационным показателям необходимо использовать гигиенический норматив «Критерии оценки радиационного воздействия», утвержденный постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 29 ноября 2022 г. № 829 [6]. Литература 1. Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ-99) : ГН 10-117-99 : утв. пост. Глав. гос. санитарного врача Респ. Беларусь, 26 апр. 1999 г., № 16. – Взамен РДУ-96 ; введ. 26.04.1999 // Сб. нормативных, методических, организационно-распорядительных документов Респ. Беларусь в области радиац. контроля и безопасности. – Гомель, 2005. – С. 258–260. 2. Критерии оценки радиационного воздействия : гигиенический норматив : утв. постановлением М-ва здравоохранения Респ. Беларусь, 28 дек. 2012 г., № 213 // Радиационная гигиена : сб. норм. док. – Минск : РЦГЭиОЗ, 2013. – С. 35–167. 3. Требования к радиационной безопасности : санитар. нормы и правила : утв. постановлением М-ва здравоохранения Респ. Беларусь, 28 дек. 2012 г., № 213 // Радиационная гигиена : сб. норм. док. – Минск : РЦГЭиОЗ, 2013. – С. 6–34. 4. Результаты исследований содержания радионуклидов в питьевой воде в зоне наблюдения Белорусской АЭС / О. М. Жукова [и др.] // Журнал Белорусского государственного университета. Экология. – 2021. – № 1. – С. 62– 68. 5. Hakimov, D. А. Application of a scintillation gamma-spectrometer for determination of radon content in water / D. А. Hakimov, I. V. Zhuk, M. K. Kievets // Problems of Atomic Science and Technology. Series: Nuclear Physics Investigations. – 2021. – Vol. 6 (136). – P. 187–190. 6. Критерии оценки радиационного воздействия [Электронный ресурс] : гигиен. норматив : утв. постановлением 105 Совета Министров Респ. Беларусь, 25 янв. 2021 г., № 37 : в ред. постановления Совета Министров Респ. Беларусь от 29 ноября 2022 г. № 829 // КонсультантПлюс. Беларусь / ООО «ЮрСпектр», Нац. центр правовой информ. Респ. Беларусь. – Минск, 2022. ANALYSIS OF DATA ON RADIATION-HYGIENIC MONITORING OF DRINKING WATER IN REFERENCE SETTLEMENTS AROUND THE BELARUSIAN NPP AT THE CONSTRUCTION STAGE AND AFTER THE NPP IS PUT INTO OPERATION O. M. Zhukova, V. V. Kliaus, A. U. Nikalayenka, E. N. Popova Scientific Practical Center of Hygiene, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The safety assessment of radiation facilities, including the assessment of public exposure doses and public health risk assessment, should be carried out at all stages of their life cycle using radiation-hygienic monitoring data according to the legislation of the Republic of Belarus and international recommendations. One of the objects of observation during radiation-hygienic monitoring is drinking water. Radiation-hygienic monitoring of drinking water at the preoperational stage (the period of construction of the NPP) and in the normal operation mode was carried out in 15 reference settlements in the observation zone of the Belarusian NPP. As a result of our own studies carried out as part of the radiationhygienic monitoring of drinking water in reference settlements in the observation zone of the Belarusian NPP, the background levels of the content of natural and technogenic radionuclides in drinking water were determined in the preoperational period (2017–2020). The results of radiation-hygienic monitoring of drinking water in 2022 made it possible to determine the levels of radionuclides in drinking water in the normal operation mode of the Belarusian NPP. Keywords: radiation-hygienic monitoring, Belarusian NPP, drinking water, reference settlement, observation zone, background levels, activity concentrations СОВРЕМЕННОЕ ПОЛЕ ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В МОРСКОМ ПРИБРЕЖЬЕ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА Г. В. Ильин, И. С. Усягина, Д. А. Валуйская Мурманский морской биологический институт РАН, г. Мурманск, Российская Федерация, [email protected] Введение. При расширенной эксплуатации ресурсов Арктики в новых геополитических условиях необходимо исследовать текущее радиоэкологическое состояние, а также опасное наследие так называемой «постъядерной» эпохи. История радиоактивного загрязнения морской Арктики началась в середине 1950-х гг. с ядерных взрывов на Новой Земле. В настоящее время в разных районах арктического прибрежья размещены объекты береговой инфраструктуры гражданского и военного атомного флота, и захоронения радиоизлучающих отходов [1–3]. Баренцево море более всего подвержено радиоактивному загрязнению вследствие притока в его бассейн северо-атлантичеких вод, загрязненных стоками европейских радиохимических предприятий [3–5]. При этом прибрежная зона Кольского полуострова отличается от открытых морских акваторий высокой социальной востребованностью и максимальным хозяйственным освоением. Здесь расположено множество потенциальных источников радиоактивного излучения и связанная с этим необходимость постоянного контроля состояния морской среды. Поток атлантических и прибрежных вод из Норвежского моря в настоящее время остается в числе основных факторов, формирующих общий фон радиационного загрязнения баренцевоморской среды. Однако в разных участках прибрежья общий фон подвергается трансформации в результате смешения поступающих сюда морских вод с береговым стоком или эмиссии радиоактивности от локальных источников. Из них наибольшую значимость имеют объекты инфраструктуры атомного флота и хранилища радиоактивных отходов (РАО) в губе Андреева на западе Мурманского побережья (губа Западная Лица), в губе Сайда в Кольском заливе и в губе Гремиха на востоке Мурманского побережья [2; 6; 7]. В прошлом известны инциденты с утечками жидких отходов (ЖРО) просыпей твердых отходов (ТРО) на площадках хранилищ и загрязнения участков территории и морской акватории [8; 9]. Дополнительные риски эмиссии радионуклидов в морскую среду связаны с погрузоразгрузочными операциями и вывозом упаковок отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) по морским навигационным маршрутам из мест хранения на перерабатывающие комбинаты через транспортный узел г. Мурманска. Таким образом, целью работы является обобщение имеющихся данных и формирование объективных представлений о современном поле техногенных радионуклидов в прибрежье Кольского полуострова. 106 Материалы и методы. В работе обобщены материалы нескольких морских и береговых экспедиций, проведенных ММБИ РАН в 2013–2022 гг. Исследовались морские акватории разного типа: удаленные прибрежные бухты с инфраструктурой береговых хранилищ РАО (губы Андреева, Сайда, пролив Йоканьгский рейд (Гремиха)); крупные заливы, имеющие важнейшее хозяйственное значение (Мотовский и Кольский заливы); открытая прибрежная зона на загруженных транспортных маршрутах (рис. 1). Чтобы получить исчерпывающее представление о характере радиационного загрязнения всей водной толщи и современных донных отложений отбирались пробы донных субстратов и воды с различных горизонтов. Одновременно были выполнены гидрологические исследования (температура и соленость воды, идентификация водных масс). Сбор и обработка материалов осуществлялась в соответствии со стандартными гидрометеорологическими наставлениями. Термохалинные характеристики водной массы были измерены в режиме профилирования СТД-зондом SEACAT SBE 19plus (США). Пробы воды отобраны батометрами и кассетным пробоотборником «розета». Пробы верхнего слоя донных отложений (0–2 см) отобраны с помощью дночерпателя Ван-Вина. Масса пробы в сыром виде составляла 0,5 кг. Р и с ун о к 1 – Районы экспедиционных исследований и сбора проб. Зоны риска радиационного загрязнения в прибрежье Мурмана и маршруты транспортировки ОЯТ Радиометрический анализ проб выполнен в лаборатории Мурманского морского биологического института РАН. В пробах воды (не менее 100 л) объемная активность 137Cs определена методом концентрирования на целлюлозном неорганическом сорбенте «анфеж». Измерения активности 137Cs в счетных образцах сорбента и удельной активности γ-излучающих радионуклидов в пробах донного осадка выполнены на спектрометрах гамма-излучения InSpector-2000, гамма- и рентгеновского излучения b13237 (Canberra, США). Спектры обрабатывались с помощью программного обеспечения Genie-2000. Определение активности 90 Sr в пробах проведено радиохимическим методом, опосредовано, по измерению активности равновесного 90Y в счетных образцах на установке LS-6500 (Beckman Instruments Inc., США). Данные измерений представлены в расчете на 1 кг массы сухого осадка. Активность изотопов 238 U, 241Am, 238Pu, 239,240Pu определена на α-спектрометре Model 7401 (Canberra, США) в лаборатории химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Результаты исследования и их обсуждение. Фон загрязнения прибрежной зоны техногенными радионуклидами неоднороден. Он составляется радиоэкологической ситуацией в нескольких контактирующих между собой участках, находящихся под общим влиянием водной массы открытого моря и господствующего Мурманского прибрежного течения. Так основной фон радионуклидного загрязнения морской среды 1,5–2 Бк/м3 создает поток североатлантических вод и вод Норвежского моря. Локальная изменчивость фоновой характеристики среды прибрежья формируется под влиянием местных объектов атомной инфраструктуры. В числе таких участков выделяются Кольский и Мотовский заливы. Одним из источников загрязнения Мотовского залива является пресноводный сток из губы Западная Лица, который переносит в залив загрязненные воды от хранилища РАО в губе 107 Андреева и от размещенных в губе объектов береговой инфраструктуры атомного флота. Повышенное содержание 137Сs и 90Sr в стоке связано с последствиями аварийной ситуации в хранилище РАО в 1982 г. и вымыванием остаточных радионуклидов с загрязненной территории. Суммарный сток из губы, включая сток с территории хранилища, поступает в залив в верхнем 40–50-метровом слое и смешивается с солеными водами Баренцева моря (рис. 2). Связь потока радионуклидов с потоком вод из губы Западная Лица, вмещающей губу Андреева, подтверждается корреляцией объемной активности 137Сs и солености воды (r = −0,58; P1 = 0,95; n = 12). Р и с ун о к 2 – Распределение 137Сs в поверхностном слое воды прибрежной зоны Кольского полуострова, Мотовском и Кольском заливах, Бк/м3. Стрелками показано направление переноса северо-атлантических вод Еще одним источником радионуклидов в морское прибрежье является водообмен с Кольским заливом. Повышение объемной активности 137Сs и 90Sr в водной массе залива обусловлено суммарным влиянием инфраструктуры военного и гражданского атомного флота в многочисленных бухтах этого водоема. В его устье концентрация цезия и стронция более высокая, чем в водах соседнего Мотовского залива. В районах разгрузки стока из губ, где размещена инфраструктура флота, содержание изотопов повышено в верхнем и придонном слоях воды. Концентрация 137Сs в воде Кольского залива статистически достоверно связана с соленостью воды. В центральной части Кольского прибрежья (полуостров Рыбачий – губа Териберская), где ветвь теплого течения наиболее близко подходит к берегу по глубоководному желобу, эпизодически происходит приток радионуклидов с вихрями атлантических вод и вод прибрежного течения. В результате этот участок выделяется более высокой концентрацией 137 Сs и 90Sr (рис. 2). В донных отложениях прибрежья, как и в воде, на фоне низкой удельной активности радионуклидов в целом, отчетливо прослеживается долговременное влияние местных источников, которое иногда маскируется неравномерностью глубин прибрежного шельфа. В отложениях также фиксируется эпизодическое влияние атлантических вод. В крупных бассейнах Мурманского прибрежья – Мотовском и Кольском заливах, радиоэкологический фон определяется действующими там источниками радиоизотопов (рис. 2). В донных отложениях Мотовского залива местами можно наблюдать относительное повышение концентрации цезия­137, которое ассоциируется с углублениями донного рельефа. Градиент роста прослеживается в направлении от источника – устья губы Западная Лица, к выходу из залива, вместе с увеличением глубины и седиментации тонкодисперсной фракции взвеси. Среднее содержание 137Сs в донных отложениях варьирует от 2,5 до 2 Бк/кг. Средняя концентрация 90Sr в последние шесть лет между наблюдениями практически не изменялась, составляла 0,8–0,9 Бк/кг сухого осадка. Сток из губы, в которой размещены хранилище РАО и инфраструктура атомного флота, является основным источником изотопов 137Сs и 90Sr в заливе. 108 Осадки Кольского залива более загрязнены. Это связано с тем, что рельеф дна здесь характеризуется непрерывным ростом глубины от вершины к устью и наличием порога в устьевой части. Порог определяет накопление осадочного материала в ковше ближе к устью залива и повышение удельной активности радионуклидов в донных осадках средней и северной части водоема. Удельная активность 137Сs и 90Sr в среднем составляет соответственно 4,6 и 0,6 Бк/кг сухого осадка. Но в целом указанный уровень загрязнения оценивается как низкий, несмотря на множество объектов инфраструктуры атомного флота в его акватории. Радиоизотопы плутония 238Pu и 239,240Pu обнаруживаются в единичных пробах донного осадка обоих заливов. Как правило, эти пробы связаны с местами расположения инфраструктуры флота и регистрируются при опробывании осадочной толщи грунтовыми колонками. Концентрация этих радиоизотопов в них очень низкая – 0,3–3 Бк/кг. Заключение. Таким образом, отметки локального повышения концентрации радионуклидов, видимо, будут сохраняться некоторое время, пока эти осадки не будут размыты и рассеяны на окружающей территории или захоронены под слоем новейших отложений. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант № 22­17­00243. Литература 1. Матишов, Д. Г. Радиационная экологическая океанология / Д. Г. Матишов, Г. Г.Матишов. – Апатиты : Кольский Научный центр РАН, 2001. – 417 с. 2. Атомное наследие холодной войны на дне Арктики / А. А. Саркисов [и др.]. – М. : ИБРАЭ РАН, 2015. – 699 с. 3. Техногенные радионуклиды в морях, омывающих Россию / Ю. В. Сивинцев [и др.]. – М. : ИздАТ, 2005. – 624 с. 4. Radiological status of the marine environment in the Barents Sea / J. P. Gwynn [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2016. – Vol. 113 (1). – P. 155–162. 5. Antropogenic radionuclides in Kola and Motovsky Bays of the Barents Sea, Russia / G. Matishov [et al.] // J. Environ. Radioact. – 1999. – Vol. 43 (1). – P. 77–78. 6. Ильин, Г. В. Радиоэкологическое состояние морской и наземной среды в районе губы Андреева / Г. В. Ильин, И. С. Усягина, Н. Е. Касаткина // Атомная энергия. – 2015. – Т. 118. – Вып. 3. – С. 168–174. 7. Infrastructure Objects of the Nuclear Fleet as Sources of Radioactive Contamination of the Barents Sea: Waste Repository in Guba Andreeva / G. V. Ilyin [et al.] // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 122 (2). – P. 131–137. 8. Радиоэкологическое состояние территории и акватории в губе Андреева / А. П. Васильев [и др.] // Атомная энергия, – 2006. – Т. 101. – Вып. 1. – С. 49–55. 9. On-site radioactive soil contamination at the Andreeva Bay shore technical base, Northwest Russia / O. Reistad [et al] // J. Environ. Radioact. – 2008, – Vol. 99 (7). – P. 1045–1055. CURRENT RADIOECOLOGICAL CONDITION OF THE SEA COAST OF THE KOLA PENINSULA G. V. Ilyin, I. S. Usyagina, D. A. Valuyskaya Murmansk Marine Biological Institute of the Russian Academy of Sciences (MMBI RAS), Murmansk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The modern radionuclide pollution of the marine environment – water and bottom sediments of the coastal zone of the Kola Peninsula is analyzed. The main factors determining the radiation background and spatial dynamics of pollution in different morphological areas of the Kola coast – in open areas, lips and large bays, are investigated. Due to geographical and oceanographic features, the Barents Sea is most susceptible to radioactive contamination. The reason for this is the influx of North Atlantic waters contaminated with waste from European radiochemical enterprises into its basin. At the same time, the coastal zone of the Kola Peninsula differs from open sea areas in high social demand and maximum economic development. Attention is drawn to the fact that operations are underway in the coastal zone to handle potentially hazardous RAW and spent nuclear fuel. Background pollution of the coastal area is formed by incoming waters of the Barents Sea and operations for the management of radioactive waste at the infrastructure facilities of the nuclear fleet. Potentially the most significant among such facilities are a temporary storage facility for RAW materials in Andreeva Bay, a storage facility in Saida Bay, ship repair plants and the base of FSUE "Atomflot" in the Kola Bay. However, the total impact of SNF storage facilities and coastal bases of the civil and military fleets is expressed locally, mainly in large bays – Motovsky and Kola. The influence of local sources can be traced in the water mass of reservoirs at different depths and in bottom sediments. The factor determining the radiation background in the waters of the open coast is the transfer of radioisotopes 137Cs and 90Sr from the Norwegian Sea and the North Atlantic by the Murmansk coastal current. The emission of radionuclides by the nuclear infrastructure centers in the bays Andreeva and Zapadnaya Litsa, in the Kola Bay, is currently small, the scale of the impact is local, and the existing radiation background is estimated as low. The main polluting radionuclides are radioisotopes 137Cs and 90Sr. There is a decrease in the volume activity of these isotopes in the direction from west to east, as coastal currents weaken and the North Atlantic water mass erodes. Their concentration varies in coastal waters from 1 to 4 Bq/m3 (137Cs) and from 1 to 7 Bq/m3 (90Sr), respectively. In bottom sediments, the specific activity of these radionuclides varies from 1 to 3 Bq/kg of dry sediment. Radioisotopes of plutonium 238Pu and 239,240Pu are detected in single samples of bottom sediment of both bays at a low concentration of 0.3–3 Bq/kg. Keywords: water masses, bottom sediments, sources of radioactivity, nuclear infrastructure, transoceanic transport, coastal bays, currents, storage of RAW 109 ЙОДОДЕФИЦИТ ТЕРРИТОРИЙ И ЛИПОСОМАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, РАДИАЦИОННАЯ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ: АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ИХ РЕШЕНИЕ Р. Г. Ильязов1,2 1Академия наук Республики Татарстан, г. Казань, Российская Федерация, [email protected] 2Научно-производственный центр «ЛИПОСТ РИ», г. Казань, Российская Федерация Введение. Недостаток йода в организме испытывает практически каждый 5-й житель планеты, примерно 740 млн. человек страдают эндемическим зобом, у 40 млн. человек имеет место умственная отсталость по причине тяжелой формы йодной недостаточности, ежегодно рождается около 100 тысяч детей, страдающие кретинизмом. На территории бывшего СССР эндемический зоб встречается в Центральных областях России, Западной Украины, Белоруссии, Закавказья, на Дальнем Востоке, в Средней Азии [1]. По данным исследований, проведенных Эндокринологическим научным центром РАМН, распространенность эндемического зоба в России составляет от 15 до 40 %. Около 17 % женщин имеют нарушения в тиреоидной системе до наступления беременности. В йододефицитных районах у 60–85 % беременных эндемический зоб оказывает негативное воздействие на состояние здоровья их детей. В настоящее время почти вся территория РФ в той или иной мере подвержена йододефициту. В статье приводится пример использования морских гидробионтов в трофической пищевой цепи продуктивных животных и человека, продукты питания людей с целью устранения йододефицита. Решение глобальной проблемы найдено в виде применения биоорганического йода в липосомальной форме. Разработан алгоритм действий и технологии производства продуктов питания биоорганическим йодом на эндемичных по йоду территориях. Актуальность проблемы йододефицита. Территории 118 стран мира признаны йододефицитными, около 30 % населения планеты проживает в условиях экологически обусловленного дефицита йода в почве, воде и воздухе. На территории бывшего СССР эндемический зоб встречается в Центральных областях России, Западной Украины, Белоруссии, Закавказье, на Дальнем Востоке, в Средней Азии. Согласно данным ВОЗ, 2 млрд человек (из 6,5 к началу 2006 г.), все еще не получают достаточного количества йода – в основном жители Юго-Восточной Азии, Европейского региона (в т.ч. в России) и Западной части Океании. Во многих странах СНГ благодаря программам йодирования поваренной соли эта проблема практически не решена из-за отсутствия положительного эффекта они были остановлены. В настоящее время крайне неблагополучная ситуация по зобу в России выдвинула эту проблему в ряд наиболее приоритетных в здравоохранении. Недостаточное потребление йода создает серьезную угрозу здоровью 100 миллионов. В условиях радиационного техногенеза, связанной с чернобыльской катастрофой, щитовидная железа людей и животных оказалась в центре медицинской и биологической проблемы, т.к. испытывала острый дефицит йода после аварийного выброса радионуклидов в окружающую среду – она «жадно» накапливала радиоактивный йод, что привело к увеличению онкозаболеваний щитовидной железы среди детей и взрослого населения в 100 и более раз по сравнению с доаварийным периодом, а у сельскохозяйственных животных и диких млекопитающих – к развитию хронической лучевой болезни с преимущественным поражением щитовидной железы. Таким образом, была установлена главная причина усугубления медицинских и радиобиологических последствий Чернобыльской катастрофы. Нами впервые установлена и признана связь эндемичности регионов по йоду с недостатком его в продуктах питания, ростом заболеваний щитовидной железы. В регионах нефтегазодобычи и нефтехимической промышленности наблюдается существенное загрязнение агроландшафтов различного рода токсикантами, которые блокируют усвоение органического йода в организме, в частности, свинец, кадмий, хлор, кобальт и другие. Под дефицитом йода следует понимать микроэлементную недостаточность – йод является удобным маркером наличия большой группы микроэлементов: селена, железа, цинка, калия, натрия, бария, золота, меди и т.д. Его можно выразить в виде «Йодного дерева», ствол которого – йодонакопительные и удерживающие биоактивные соединения многих минералов. 110 Поэтому биосоединения йода следует рассматривать как эссенциальные по незаменимости и уникальности. Территории с дефицитом йода называют эндемичными по этому показателю – и это большая часть Европейской части Российской Федерации. По данным Национального медицинского исследовательского центра эндокринологии Минздрава РФ за 2018 год, в среднем по стране потребление йода составило 40...80 мкг/сутки. Всемирная организация здравоохранения и Минздрав РФ определяют ее минимальные количества: для детей до 5 лет – 90 мкг/сутки; для детей от 5 до 12 лет – 120 мкг/сутки; для детей старше 12 лет и взрослых – 150 мкг/сутки; для беременных и кормящих женщин – 250 мкг/сутки. Если эти нормы не выполняются, развиваются болезни щитовидной железы, нарушается работа всех систем обмена и функционирования организма. Результаты исследования и их обсуждение. 1. Методы устранения йододефицита. Принятые и апробированные методы борьбы с йододефицитом делятся на 2 группы: Первая – прямое потребление йодосодержащих продуктов: минеральные и органические продукты питания или добавки. Вторая - неорганические – йодированная пищевая соль – калия йодид, йодат, которая содержит 40 ± 15 мкг/г йода и ВОЗ рекомендует компенсировать ею от 10 до 30 % суточной нормы – не более! Т.е. покрывать полностью дефицит более чем на 30 % не получается, к тому же йод из поваренной соли за 3...4 месяца испаряется (сублимирует), он подвержен температурным, влажностным, световым ограничениям. По этим причинам 25 лет назад от йодирования соли Минздрав РФ отказался, но сейчас тема снова на повестке дня. Йодирование поваренной соли не является эффективным способом, обеспечивающим устранение йододефицита населения. При изучении биологических и медицинских последствий Чернобыльской катастрофы и ущерба, нанесенного щитовидной железе радиоактивным йодом, было обнаружено, что дефицит йода различной степени тяжести сохранялся у детей из школ-интернатов, где для приготовления пищи гарантированно использовалась только йодированная соль. Существенный недостаток йодированной поваренной соли – неизвестное содержание йода в продукте при ее использовании, значительные потери йода при термической обработке, что затрудняет использование в производстве пищевых продуктов. В этой связи необходимы альтернативные и более эффективные технологии для устранения йододефицита населения и животных, чем обеспечивается медико-социальной и продовольственной безопасности. Овощи и фрукты. Здесь лидируют хурма и фейхоа. Их сезонность и доступность – серьезное препятствие в решении столь объемной задачи. Морская рыба – это рычаг весьма важный, хотя малодоступный и имеющий существенные ограничения – большая часть морской рыбы выращивается искусственно, иногда вне морей и незагрязненных акваторий. Морские гидробионты: ламинария, ундария, цистозира, фукус, некоторые другие. Над этим направлением работаем в Крыму и Республике Татарстан более 30 лет. 2. Способы устранения йододефицита биоорганическим липосомальным йодом. Этих способов два: прямой – нормированное потребление гидробионтов в натуральной (или липосомальной форме) и опосредованный – использованием продуктов животноводства, корма для которых были смеси с добавками натуральных или липосомальных гидробионтов (на основе бета-каротина, омега-3 или иных ингредиентов). Липосомальные – внедренные в клетку пищевых, (кормовых) форм биоактивные йодосодержащие фракции, в 3...5 раз повышающие усвоение йода. Для обогащения молока и молочных продуктов, мяса и яиц предлагается использование белкосвязанного органического йода морских гидробионтов (водоросли) в липосомальной форме с биодоступностью 96–98% в составе кормовой смеси «Зоокаротид», прошедших через организм продуктивных животных и птиц. Биологический йодированный белок нетоксичен, стабильное соединение гарантирует нормированную концентрацию в обогащенных молочных и мясных продуктах, не разрушается при технологической и термической переработке, поддается регулированию организмом. 3. Биологические свойства липосомальных форм кормовой смеси. Кормовая смесь «Зоокаротид ЛФ» представляет собой сухой порошкообразный концентрат или гранулы и состоит из концентрированного и сбалансированного набора растительных полисахаридов и натуральных олигосахаридов, комплекса дефицитных непредельных жирных кислот, гепатопротектора, липосомального бета-каротина, омега-3 и органического йода, комплекса спор бифидо- и молочнокислых бактерий, а также компонентов из питательных сред, 111 ферментов, витаминов и минеральных солей, и выполняет двойную функцию – пребиотика и пробиотика. Липосомальный органический йод отличается высокой биологической доступностью 96–98. Эффективность применения липосомальных форм антиоксидантов c использованием органического йода доказана на разных видах сельскохозяйственных животных и птицы в различных регионах Российской Федерации и, в частности, в Республике Татарстан, Республике Крым, а также в Республике Беларусь. Скармливание липосомальной формы кормовой смеси «Зоокаротид ЛФ» способствует существенному повышению молочной и мясной продуктивности лактирующих коров и коз от 3 до 6 кг/гол, увеличению концентрации органического йода в молоке от 3 до 5 раз, повышению среднесуточных привесов молодняка КРС на откорме от 300,0 до 600,0 и ягнят от 200,0 до 300,0 г/сут. Добавление в рацион кур несушек и бройлеров липосомального йода достоверно повышает яйценоскость, массу яиц, живую массу, сохранность молодняка и рентабельность, а концентрация органического йода накапливается от 3 до 10 раз по сравнению с контролем. Технологическая переработка животноводческой продукции, обогащенной органическим йодом, позволяет получить биологически полноценные продукты питания с высоким содержанием йода в конечном пищевом продукте. Сохранение липосомального биоорганического йода в кисломолочных и мясных продуктах питания после технологической переработки продукции животноводства будет служить стабильным фактором и основным источником его ежедневного поступления в организм человека (особенно детей), что способствует накоплению йода в организме и послужит основой для профилактики и лечения йодозависимых заболеваний щитовидной железы (эндемический зоб и аутоиммунные заболевания) среди населения в условиях йододефицита территорий. 4. Эффективность технологических решений йодирования продуктов питания. Разработана и внедряется Программа йодирования населения Республики Татарстан, построен модуль добычи и переработки гидробионтов, проведены испытания в Причернобыльской зоне, Нечерноземье, Беларуси, Украине, Республике Татарстан. В последние 25–30 лет работы активно ведутся по изготовлению пищевых добавок на основе липосомальных преобразований гидробионтов с антиоксидантами. В г. Елабуга (Республика Татарстан) построен липосомальный биореактор по выпуску кормовой смеси «Зоокаротид ЛФ» для разных видов продуктивных животных и птиц, выполнены НИОКР, получены ТУ, патенты, сертификаты, развиваются проекты по массовому кормлению сельскохозяйственных животных и птицы. Подтвержден факт биоактивации второй ступени в гидрофобной среде пищеварительной системы животных. Полученные мясо, молоко, яйца (и производные на их основе) имеют выраженные лечебные свойства и содержат органического йода в 3...10 раз больше в сравнении с контрольными группами. Предложены необходимые приоритетные мероприятия по мониторингу, контролю и экспертизам всех этапов внедрения технологий, которые гарантируют создание устойчивой системы йодирования продуктов питания на эндемичных территориях. Впервые будет реализована формула Гиппократа – «Лекарство должно быть пищей, а пища – лекарством». Разработана многофазная система липосомальных преобразований продуктов питания, обогащенные биоорганическим йодом. Впервые в мире достигнуто 2-фазное йодирование биоактивным йодом: на 1 фазе – в липосомальном реакторе, на 2 фазе – в организме продуктивных животных. Заключение. Установлены зависимости эндемизма территорий по йоду от геофакторов и антропогенеза, проявление заболеваний щитовидной железы человека и животных после радиационных катастроф. Впервые предложено и внедрено в практику использование морских гидробионтов в липосомальной форме в качестве источников биоорганического йода в пищевой трофической цепи (корма с биоактивным йодом – животные – продукция животноводства – продукты питания – человек). Впервые в мировой практике разработана и внедрена липосомальная технология, гарантирующая усвоение биоорганического йода до 96...98 % по трехфазной системе устранения йододефицита: на 1-й фазе – сбор, переработка, потребление морских гидробионтов; на 2-й фазе – кормление животных и птиц для оздоровления, повышения продуктивности и улучшения качества их продукции, обогащенной органическим йодом; на 3й фазе – организация питания населения мясо-молочными продуктами, белкосвязанными 112 биоорганическим йодом в рамках уклада жизни и общепринятой структуры рациона для профилактики и лечения йодозависимых заболеваний щитовидной железы. Разработана методологическая основа – алгоритмы внедрения липосомальных форм биоактивных морских гидробионтов для кормопроизводства, производства продукции животноводства и продуктов питания, обогащенных органическим йодом на эндемичных территориях. Предложенная липосомальная технология является более эффективным способом для устранения йододефицита и обеспечения продовольственной безопасности, и медикосоциальной защиты на эндемичных территориях, а также одним из основных способов противорадиационной защиты населения и животных в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды после техногенных радиационных катастроф и ядерных инцидентов. Литература 1. Ильязов, Р. Г. Биоциклы и йододефицит территорий: актуальные проблемы и их решение : монография / Р. Г. Ильязов. – Казань, 2021. – 80 с. IODINE DEFICIENCY OF THE TERRITORIES AND LIPOSOMAL TECHNOLOGIES, RADIATION AND FOOD SAFETY: CURRENT PROBLEMS AND THEIR SOLUTION R. G. Ilyazov1,2 1 Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russian Federation, [email protected] 2 Scientific and Production Centre "LIPOST RI", Kazan, Russian Federation Abstract. The dependences of the endemism of territories on iodine from geofactors and anthropogenesis, the manifestation of diseases of the thyroid gland of humans and animals after radiation disasters were established. For the first time, it was proposed and put into practice the use of marine hydrobionts in liposomal form as sources of bioorganic iodine in the food trophic chain (fodder with bioactive iodine – animals – livestock products – food products – humans). For the first time in world practice, a liposomal technology has been developed and implemented that guarantees the absorption of bioorganic iodine up to 96 ... 98 % according to a three-phase system for eliminating iodine deficiency: in the 1st phase – collection, processing, consumption of marine hydrobionts; in the 2nd phase –feeding animals and birds to improve their health, increase productivity and improve the quality of their products enriched with organic iodine; at the 3rd phase - the organization of nutrition of the population with meat and dairy products, protein-bound bioorganic iodine within the framework of the lifestyle and the generally accepted structure of the diet for the prevention and treatment of iodinedependent thyroid diseases. A methodological basis has been developed – algorithms for the introduction of liposomal forms of bioactive marine hydrobionts for fodder production, livestock production and food products enriched with organic iodine in endemic areas. The proposed liposomal technology is a more effective way to eliminate iodine deficiency and ensure food security, and medical and social protection in endemic areas, as well as one of the main methods of anti-radiation protection of the population and animals in conditions of radioactive environmental pollution after man-made radiation disasters and nuclear incidents. Keywords: iodine, thyroid, iodine deficiency, radiation, food safety ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗИ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ С ВЫСОКОЙ ЧАСТОТОЙ ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ЛИМФОЦИТАХ КРОВИ РАБОТНИКОВ ОБЪЕКТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Д. С. Исубакова1, О. С. Цымбал1, Т. В. Вишневская1, М. Ю. Цыпленкова1, Н. В. Литвяков1,2, И. В. Мильто1,3, Р. М. Тахауов1,3 1Северский биофизический научный центр ФМБА России, г. Северск, Российская Федерация, [email protected] 2Научно-исследовательский институт онкологии Томского НИМЦ РАН, г. Томск, Российская Федерация 3Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск, Российская Федерация Введение. Хроническое радиационное воздействие вызывает изменения в функционировании иммунной системы, при этом вне зависимости от величины дозы хронического облучения происходит снижение эффективности клеточного иммунитета [1]. Иммунная система включает множество различных клеток, которые находятся в сложном взаимодействии друг с другом, обеспечивая защиту организма от патогенов. Взаимодействие между иммунными клетками опосредовано цитокинами. В ответ на действие цитокинов клетка может изменять экспрессию мембранных белков, секрецию эффекторных молекул, 113 пролиферативную активность и др. Например, провоспалительные цитокины, могут обусловливать повышенное образование активных форм кислорода (АФК) после воздействия ионизирующего излучения (ИИ) [2–5], а блокирование рецепторов цитокинов защищает клетки от радиационного повреждения [6]. Воздействие ИИ на организм может сопровождаться стойким нарушением синтеза и секреции цитокинов, которое приводит к воспалению, отдаленными эффектами которого могут быть как опухолевые (в т.ч. злокачественные новообразования), так и неопухолевые заболевания [1]. Таким образом, цитокины могут модулировать индивидуальную радиочувствительность (ИРЧ), влияя на дальнейшую судьбу клетки после облучения ИИ: репарацию ДНК, пролиферацию, дифференцировку, клеточную гибель или геномную нестабильность [6]. В случае обнаружения связи однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) генов провоспалительных цитокинов с высокой частотой радиационно индуцированных хромосомных аберраций (ХА), они могут рассматриваться в качестве прогностических биомаркеров ИРЧ, что имеет перспективное значение для прогноза последствий облучения персонала объектов использования ионизирующего излучения (ОИИИ), а также населения в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с облучением ИИ. Цель работы – оценить связь ОНП генов провоспалительных цитокинов с повышенной частотой ХА, возникших у персонала ОИИИ, подвергавшихся профессиональному хроническому радиационному воздействию низкой интенсивности. Материалы и методы. Объектом исследования служила кровь 67 (на первом этапе исследования) и 188 (на втором этапе исследования) условно здоровых работников ОИИИ, подвергавшихся долговременному техногенному радиационному воздействию (γ-излучение) в дозах от 100 до 500 мЗв. В работе использовали совокупность приемов генотипирования на ДНК-чипах, генотипирования с помощью ПЦР в режиме реального времени и рутинного цитогенетического анализа лимфоцитов крови, с помощью которых изучили 42 ОНП генов провоспалительных цитокинов. Анализ данных проводили по рецессивной модели, которая выбрана согласно информационному критерию Акаике. Для оценки статистической значимости применяли непараметрический критерий Манна–Уитни. Результаты исследования и их обсуждение. На первом этапе проведено широкогеномное исследование ассоциации 42 ОНП с высокой частотой ХА у персонала ОИИИ (67 человек), подвергавшегося в ходе профессиональной деятельности облучению ИИ (медиана дозы 200,07 мЗв, интерквартильный размах – 147,81–260,87 мЗв). Затем проведена оценка ассоциации высокой частоты радиационно-индуцированных ХА в зависимости от ОНП исследованных генов цитокинов. Из всех изученных ОНП генов ассоциация с повышенной частотой дицентрических и кольцевых хромосом установлена для 6 ОНП. На втором этапе проводили валидацию выявленных 6 ОНП генов цитокинов. Материалом служила кровь 188 работников ОИИИ, подвергавшихся в ходе профессиональной деятельности облучению ИИ (медиана дозы 225,59 мЗв, интерквартильный размах – 153,80– 355,01 мЗв), а также контрольная группа работников ОИИИ, не подвергавшихся радиационному воздействию (n = 82). Валидация на этой выборке позволит подтвердить связь конкретных ОНП с индукцией дицентрических, кольцевых хромосом или других типов ХА в этом дозовом диапазоне. У работников ОИИИ контрольной группы во всех случаях не показано ассоциаций с высокой частотой ХА. Ассоциация изученных ОНП генов провоспалительных цитокинов с повышенной частотой индукции аберрантных клеток (p = 0,0202) и дицентрических хромосом (p = 0,0360) была установлена для ОНП гена IL6 (rs1474348). Для остальных типов ХА связь с изученными ОНП генов провоспалительных цитокинов не валидирована. Функционально ген IL6 регулирует клеточную адгезию и выработку хемотаксических молекул, а также опосредует высвобождение других цитокинов, усиливающих воспалительный ответ [7; 8]. Высокая концентрация IL6 в плазме крови ассоциирована с увеличением размера опухоли, ее развитием, метастазированием и снижением выживаемости [9]. Взаимодействие IL6 со своим рецептором приводит к активации JAK-тирозинкиназ, которые, в свою очередь, запускают сигнальные пути [10], участвующие в клеточной пролиферации, регуляции метаболизма и выживаемости клетки, что объясняет связь IL6 с канцерогенезом. Mariotti L. G. et al. в исследованиях in vitro показали, что механизм длительной секреции клетками IL6 после 114 воздействия ИИ опосредован АФК, при этом они также отметили более высокую эффективность излучения с высокой линейной потерей энергии относительно данного эффекта [11]. Данных о связи полиморфного варианта rs1474348 гена IL6 с радиационно индуцированными ХА в литературных источниках не встречается. ОНП rs1474348 является интронным и расположен в позиции chr7:22728289 (GRCh38.p14). Описаны случаи ассоциации С-аллеля rs1474348 гена IL6 с прогрессированием рака шейки матки [12] и благоприятным фактором для развития гепатоцеллюлярной карциномы [13]. Li N. et al. описали взаимосвязь rs1474348 с патогенезом болезни Паркинсона [14]. В соответствии с полученными нами результатами для гена IL6 (rs1474348) носители рецессивного генотипа имели частоту дицентрических хромосом в 2,3 раза выше по сравнению с носителями доминантного генотипа при относительно одинаковых дозах внешнего облучения ИИ. У носителей рецессивного генотипа rs1474348 может отмечаться уменьшение экспрессии гена IL6, вследствие которой снижается пролиферативный потенциал лимфоцитов и интенсивность элиминации ХА, к которым относятся дицентрические хромосомы. Заключение. Валидирована связь полиморфного варианта гена IL6 (rs1474348), рецессивный генотип которого ассоциирован с повышенной частотой аберрантных клеток и дицентрических хромосом в лимфоцитах крови. Таким образом, был выявлен новый маркер ИРЧ, который может быть использован для разработки тест-системы для определения генетически детерминированной ИРЧ с помощью ПЦР в режиме реального времени. Литература 1. Отчет МКРЗ по тканевым реакциям, ранним и отдаленным эффектам в нормальных тканях и органах – пороговые дозы для тканевых реакций в контексте радиационной защиты / Ф. А. Стюарт [и др.]. – Челябинск : Книга, 2012. – 383 с. 2. Mutual cross-talk between reactive oxygen species and nuclear factor-kappa B: molecular basis and biological significance / C. Bubici [et al.] // Oncogene. – 2006. – Vol. 25 (51) – P. 6731–6748. https://doi.org/10.1038/sj.onc. 1209936 3. Ferlat, S. Tumor necrosis factor (TNF) and oxygen free radicals: potential effects for immunity / S. Ferlat, A. Favier // C. R. Seances Soc. Biol. Fil. – 1993. – Vol. 187 (3). – P. 296–307. 4. Redox regulation of tumor necrosis factor signaling / D. Han [et al.] // Antioxid. Redox Signal. – 2009. – Vol. 11 (9). – P. 2245-2263. https://doi.org/10.1089/ars.2009.2611 5. Ionizing radiation stimulates secretion of pro-inflammatory cytokines: dose-response relationship, mechanisms and implications / Y.-X. Shan [et al.] // Radiat. Environ. Biophys. – 2007. – Vol. 46 (1). – P. 21–29. https://doi.org/10.1007%2Fs00411-006-0076-x 6. Cytokines in radiobiological responses: a review / D. Schaue [et al.] // Radiat. Res. – 2012. – Vol. 178 (6). – P. 505–523. https://doi.org/10.1667/RR3031.1 7. Barton, B. E. The biological effects of interleukin 6 / B. E. Barton // Med. Res. Rev. – 1996. – Vol. 16. – P. 87–109. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1128(199601)16:1<87::AID-MED3>3.0.CO;2-Q 8. Angiotensin II stimulates interleukin-6 release from cultured mouse mesangial cells / T. Moriyama [et al.] // J. Am. Soc. Nephrol. – 1995. – Vol. 6. – P. 95–101. 9. Joint effect of asthma/atopy and an IL-6 gene polymorphism on lung cancer risk among lifetime non-smoking Chinese women / A. Seow [et al.] // Carcinogenesis. – 2006. – Vol. 27. – P. 1240–1244. https://doi.org/10.1093/carcin/bgi309 10. Hong, D. S. Interleukin-6 and its receptor in cancer: implications for translational therapeutics / D. S. Hong, L. S. Angelo, R. Kurzrock // Cancer. – 2007. – Vol. 110 (9). – P. 1911–1928. https://doi.org/10.1002/cncr.22999 11. Investigation of the mechanisms underpinning IL-6 cytokine release in bystander responses: the roles of radiation dose, radiation quality and specific ROS/RNS scavengers / L. G. Mariotti [et al.] // Int. J. Radiat. Biol. – 2012. – Vol. 88 (10). – P. 751–762. https://doi.org/10.3109/09553002.2012.703365 12. Relationships between Common and Novel Interleukin-6 Gene Polymorphisms and Risk of Cervical Cancer: a CaseControl Study / S. Zidi [et al.] // Pathol. Oncol. Res. – 2017. – Vol. 23. – P. 385–392. https://doi.org/10.1007/s12253016-0127-9 13. Genetic variants in IL-6 and IL-10 genes and susceptibility to hepatocellular carcinoma in HCV infected patients / I. Sghaier [et al.] // Cytokine. – 2017. – Vol. 89. – P. 62–67. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2016.10.004 14. Associations of IL-1β and IL-6 gene polymorphisms with Parkinson's disease / N. Li [et al.] // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. – 2021. – Vol. 25 (2). – P. 890–897. https://doi.org/10.26355/eurrev_202101_24657 STUDYING THE RELATIONSHIP OF GENE POLYMORPHISMS PROINFLAMMATORY CYTOKINES WITH HIGH FREQUENCY CHROMOSOMAL ABERRATIONS IN WORKERS' BLOOD LYMPHOCYTES OBJECTS OF IONIZING RADIATION USE D. S. Isubakova1, O. S. Tsymbal1, T. V. Vishnevskaya1, M. Yu. Tsyplenkova1, N. V. Litviakov1,2, I. V. Milto1,3, R. M. Takhauov1,3 1 Seversk Biophysical Research Center of the Federal Medical-Biological Agency, Seversk, Russian Federation, [email protected] 115 2 Cancer Research Institute of the Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences, Tomsk, Russian Federation 3 Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation Abstract. Individual radiosensitivity (IRS) is a complex trait formed under the influence of both environmental and genetic factors. There is a significant population variability of human IRS, which may be due to individual genetic characteristics. Genetic polymorphism may be one of the factors contributing to a predisposition to increased IRS. A significant contribution to the formation of IRS is made by the immune system; the key role in the coordination of cell interaction is played by cytokines, including interleukins. The aim of the work was to evaluate the relationship of single nucleotide polymorphisms (SNP) of proinflammatory cytokine genes with an increased frequency of chromosomal aberrations that occurred in the personnel of the object of using ionizing radiation exposed to occupational chronic radiation exposure of low intensity. The object of the study was the blood of 188 conditionally healthy employees of the ionizing radiation facility exposed to long-term technogenic radiation exposure (gamma radiation) at doses from 100 to 500 mSv. To set up the study, a set of techniques for genotyping on DNA chips, genotyping using real-time PCR and routine cytogenetic analysis of blood lymphocytes were used. 42 SNP genes of the cell cycle were studied. The data analysis was carried out according to a recessive model, which was selected according to the Akaike information criterion. The nonparametric Mann– Whitney criterion was used to assess statistical significance. The relationship of the polymorphic variant of the IL6 gene (rs1474348), the recessive genotype of which is associated with an increased frequency of aberrant cells and dicentric chromosomes arising under the influence of long-term occupational radiation exposure at doses of 100–500 mSv, has been established. Thus, using real-time PCR, a SNP of the cell cycle gene was identified, which contributes to the formation of increased IRS of human somatic cells. Keywords: ionizing radiation, individual radiosensitivity, chromosomal aberrations, gene polymorphism, microarray analysis РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ ВЕТНАДЗОРА ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ К. Т. Ишмухаметов, Г. И. Рахматуллина, И. Р. Юнусов, К. Н. Вагин, М. Ю. Галлямова Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности, г. Казань, Российская Федерация, [email protected] Введение. Наследием 20 века для современного человечества является загрязнение окружающей среды техногенными радионуклидами. Наиболее интенсивное выпадение радиоактивных осадков на территории РФ и всего мира происходило в 1954–1980 годы в процессе испытания ядерного оружия в атмосфере. Последний ядерный взрыв был произведен 18 октября 1980 г. в Китае [1; 2]. Источниками локального радиоактивного загрязнения окружающей среды являются некоторые предприятия ядерно-топливного цикла, такие как Сибирский химический комбинат в Томской области, Горно-химический комбинат в Красноярском крае. Существенно меньшее влияние оказывают атомные электростанции [3; 4]. Техногенная катастрофа 1986 года на Чернобыльской АЭС привела к загрязнению 18 областей Российской Федерации. В настоящее время радиационная ситуация на следе аварии ЧАЭС стабильна и радиационный фактор не является ведущим в физическом воздействии на человека. Тем не менее, на отдельных территориях регистрируются локальные пятна, в которых выявляется ненормативная по цезию-137 и стронцию-90 продукция [5; 10]. Вышеуказанное послужило основанием для проведения радиационно-экологического мониторинга и экспертизы объектов ветнадзора отдельных сельскохозяйственных предприятий Воронежской области. Материалы и методы. Для изучения радиационной ситуации были использованы доступная литература, а также результаты собственных исследований. Радиометрическую экспертизу образцов сельскохозяйственной продукции, доставленных в ФГБНУ «ФЦТРБВНИВИ» осуществляли с использованием спектрометрических комплексов «Прогресс» и «Радек». Карты-схемы радиоактивного загрязнения территорий были изготовлены с использованием Атласа (1998 г.) загрязнения Европы цезием-137 после чернобыльской катастрофы с учетом периода полураспада изотопа цезия-137 [6] и географических карт областей Российской Федерации. Результаты исследования и их обсуждение. В результате проведения радиационногигиенической экспертизы объектов ветнадзора Воронежской области было установлено, что в Воронежской области вследствие аварии 1986 года на Чернобыльской АЭС продуктами ядерного деления урана и плутония было загрязнено 1144 населенных пункта (9 % от всех населенных пунктов «чернобыльской зоны» Российской Федерации), в том числе менее 116 1 Ки/км2 – 1137 населенных пунктов и с уровнем радиационного загрязнения по цезию-137 от 1 до 5 Ки/км2 – 7 населенных пунктов. Восьми районам был предоставлен льготный социально-экономический статус (Аннинский, Верхнехавский, Нижнедевицкий, Ольховатский, Острогожский, Панинский, Репьевский, Хохольский) [5], в т.ч. с максимальным загрязнением по цезию-137 от 0,1 до 1,2 Ки/км2. На территории Воронежской области находится радиационно-опасный объект первой категории потенциальной радиационной опасности – Нововоронежская АЭС (НВАЭС). В настоящее время в сбросном канале 1 и 2 блоков НВАЭС после аварии 1985 года поступление радиоактивно загрязненных кобальтом-60 грунтовых вод из зоны влияния утечки ЖРО из ХЖО-2 в отводящем канале на рыбхоз «Нововоронежский» и в реку Дон сохраняется. Общая площадь загрязнения оценивается величиной около 7 тыс. м2. Радиационная обстановка в прибрежных районах реки Дон вблизи НВАЭС стабильна, влияние радиационного инцидента – незначительно; кобальт-60 в рыбе, произведенной в прудах рыбхоза и отловленной в реке Дон возле НВАЭС, не обнаружен. Удельная активность по кобальтуа-60 не превышает 0,1 Бк/кг, что в 28 раз ниже «Контрольного уровня параметров объектов Нововоронежской АЭС и окружающей среды» № 56-ОРБ, № 33 ФМБА РФ; максимальное радиоактивное загрязнение грунтовых вод локализовано вблизи ХЖО-2; содержание трития (Н-3) в воде чека № 11 рыбхоза «Нововоронежский» находится на уровне 21 Бк/кг. В связи с вышесказанным хозяйственная деятельность на данных территориях проводится без ограничения по радиационному фактору (НРБ-99/2009) [8]. Радиохимические исследования проб продуктов питания и питьевой воды из с. Петренково Острогожского муниципального района (зона радиоактивного загрязнения), из с. Левая Россошь Каширского муниципального района и г. Воронеж превышения гигиенических нормативов не выявили [9]. Плотность загрязнения почвы цезием-137 в области составляет в среднем 7,5 кБк/м2, максимальное загрязнение – 88,9 кБк/м2; стронцием-90 – 0,2 кБк/м2, максимальное – 1,2 кБк/м2. Мощность амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения на территории Воронежской области не превышает естественного значения от 0,08 до 0,19 мкЗв/ч. Выбор реперных точек для проведения радиационно-гигиенической экспертизы объектов ветнадзора в Воронежской области был сделан с учетом данных загрязнений [7]. Были отобраны 2 сельскохозяйственных предприятия: ООО «Агротех-Гарант» и ООО «РАВ Молокопродукт». Результаты радиометрических исследований приведены на рис. 1 и 2. Р и с ун о к 1 – Радиационное загрязнение с.-х. продукции из ООО «Агротех-Гарант», Аннинский район Воронежской области Р и с ун о к 2 – Радиационное загрязнение с.-х. продукции из ООО «РАВ Молокопродукт», Ольховатский район Воронежской области По результатам аналитических исследований составлены карты-схемы радиационных загрязнения территорий Воронежской области цезием-137 (рис. 3). 117 Р и с ун о к 3 – Карты-схемы радиационных загрязнения территорий Воронежской области цезием-137 Заключение. Анализ радиационно-экологической обстановки показал, что радиационный фактор в Воронежской области не является ведущим в физическом воздействии на человека, тем не менее, наличие локальных пятен загрязнений регионов определяет насущность проведения мониторинговых исследований. Радиационно-гигиеническая экспертиза объектов ветнадзора установила, что мощность амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения в реперных точках регионов не превышает установленных норм. Исследованные образцы грубых, сочных кормов, корнеплодов и концентратов соответствовали установленным контрольным уровням по содержанию цезия-137 и стронция-90 в сельскохозяйственной продукции (КУ-94), поэтому вся местная продукция может быть использована без ограничения. Литература 1. Алексахин, Р. М. На службе обеспечения радиационной безопасности и решения проблем техногенного воздействия на агросферу / Доклады научно-практической конференции, посвященной 40-летию основания ГНУ ВНИИСХРАЭ РАСХН «Проблемы радиологии и агроэкологии», 5–6 сентября 2011 г., Обнинск. – 2012. – С. 15. 2. Рылов, М. И. Радиационная география России как объект системного исследования. В 2-х томах / М. И. Рылов, М. И. Тихонов. – СПб. : ООО «Пресс-Сервис», 2014. – Т. 1. – С 23–37. 3. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 2021 году. Ежегодник / Под ред. В. М. Шершакова [и др.]. – Обнинск : ФГБУ «НПО «Тайфун», 2022. – 342 с. 4. Системный анализ причин и последствий аварии на АЭС «Фукусима-1» / Р. В. Арутюнян [и др.] ; Ин-т проблем безопасного развития атомной энергетики РАН. – М. : 2018. – 408 с. 5. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2021 году : Государственный доклад. – М. : Роспотребнадзор, 2022. – 340 с. 6. Атлас современных и прогнозных аспектов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на пострадавших территориях России и Беларуси (АСПА Россия-Беларусь) / Под ред. Ю. А. Израэля, И. М. Богдевича. – М. : Фонд «Инфосфера»–НИА–Природа; Мн. : Белкартография, 2009. – 140 с. 7. Данные по радиоактивному загрязнению территории населенных пунктов Российской Федерации цезием-137, стронцием-90 и плутонием- 239+240 / Под ред. С. М. Вакуловского. – Обнинск : ФГБУ «НПО «Тайфун», 2022. – С. 40–55. 8. Нормы радиационной безопасности : санитарно-эпидемиологические правила и нормативы : НРБ-99/2009. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 100 с. 9. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Воронежской области в 2021 году : доклад. – Воронеж : Упр-е Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Воронежской области, 2022. – С. 39–45. 118 10. Радиационно-экологический мониторинг в регионах с различным уровнем радиоактивного загрязнения / К. Н. Вагин [и др.] / Наука и инновации в АПК ХХI века : материалы Всерос. науч.-практич. конференции молодых ученых, посвященной 145-летию Казанской ГАВМ, Казань, 15–16 марта 2018 г. – Казань, 2018. – С. 18–21. RADIATION AND HYGIENIC EXAMINATION OF VETERINARY SUPERVISION FACILITIES IN VORONEZH REGION K. T. Ishmukhametov, G. I. Rakhmatullina, I. R. Yunusov, K. N. Vagin, M. Yu. Gallyamova Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety, Kazan, Russian Federation, [email protected] Abstract. The purpose of the research is radiation-hygienic examination of veterinary surveillance facilities in regions with different levels of technogenesis. Radiation and environmental monitoring was carried out in the Voronezh region and the examination of samples of coarse, juicy feeds, root crops, concentrates delivered to the radiobiology department of the Federal State Budgetary Institution "FCTRB-VNIVI". Radiometric examination of samples of agricultural products delivered to FSBI "FCTRB-VNIVI" was carried out using spectrometric complexes "Progress" and "Radek". The choice of reference points for the radiation-hygienic examination of veterinary supervision facilities in the Voronezh region was made taking into account the data of radioactive contamination. It has been established that the radiation situation in the regions has remained stable and unchanged for many years. Eight districts were granted preferential socio-economic status Anninsky, Verkhnekhavsky, Nizhnedevitsky, Olkhovatsky, Ostrogozhsky, Paninsky, Repyevsky, Khokholsky, including those with maximum cesium-137 pollution from 0.1 to 1.2 Ci/km2. The studied samples of coarse, juicy feeds, root crops and concentrates corresponded to the established control levels for the content of caesium-137 and strontium-90 in agricultural products, so all local products can be used without restriction. The level of radiation pollution is decreasing. The power of the ambient equivalent of gamma radiation doses in the reference points of the regions does not exceed the established norms. Based on the results of analytical studies, maps-schemes of radiation contamination of the territories of the Voronezh Region with cesium-137 have been compiled. Keywords: cesium-137, strontium-90, radiation-hygienic examination of veterinary supervision facilities, reference points, monitoring СОДЕРЖАНИЕ 137Cs, 90Sr В ДРЕВЕСИНЕ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ КОПЫТНЫХ, ЯВЛЯЮЩИХСЯ ОБЪЕКТАМИ ТРОФЕЙНОЙ ОХОТЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПГРЭЗ, ПО ДАННЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО АНАЛИЗА С. А. Калиниченко1, Н. В. Блинова1, М. В. Кудин1, А. Н. Никитин2, О. А. Шуранкова2 1Полесский государственный радиационно-экологический заповедник, г. Хойники, Республика Беларусь, [email protected] 2Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Радионуклиды в биосфере, и в лесном биогеоценозе в частности, выступают в роли носителей ионизирующих излучений – важного экологического фактора. Распределение, перераспределение и круговорот радионуклидов в лесных экосистемах имеют свою специфику по сравнению с миграцией радиоактивных веществ по другим типам природных биоценозов. Продукция леса служит важным объектом хозяйственного использования, поэтому изучение распределения радионуклидов в лесном биогеоценозе важно с точки зрения возможностей применения загрязненной лесной продукции. К тому же природопользование на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, существенно ограничивает возможности лесозаготовок, производство пиломатериалов, возможности использования трофейной продукции охоты, а также усложняет ведение плановых лесохозяйственных работ [1–5]. Материалы и методы. По итогам работы 2022 года нами был проведен анализ образцов древесины, отобранных при обследованиях лесосек и других лесохозяйственных мероприятий, проводимых на территории лесного фонда Полесского государственного радиационноэкологического заповедника (ПГРЭЗ). А также работа по измерению удельного содержания и определению соответствия добытой охотниками трофейной продукции соответствующим действующим нормативам. Всего нами было инструментально исследовано более 4000 образцов древесины и 22 пробы диких копытных животных двух видов (Лось европейский (Alces alces) – 16, Олень благородный (Cervus elaphus) – 6). Определение 137Cs и 90Sr проводили инструментальным методом на γ-β-спектрометре «МКС-АТ1315» (АТОМТЕХ, Беларусь). Результаты исследования и их обсуждение. При анализе содержания 137Cs и 90Sr в древесине были рассчитаны средние значения удельной активности и их стандартные отклонения за текущий период в разрезе лесничеств, не учитывая видовой состав и типы леса (рисунок). 119 А Б Содержание радионуклидов в деловой неокоренной (А), дровяной от дровяной древесине (Б), Бк/кг По итогам, проводимых нами обследований различных типов отбираемой в ПГРЭЗ древесины при реализации лесохозяйственных мероприятий был проведен анализ соответствия содержания в ней 137Cs существующим нормативам (табл. 1). Т а б л и ц а 1 – Соответствие содержания 137Cs в различных типах древесины действующим в Республике Беларусь нормативам (РДУ/ЛХ-2001), % Лесничество Бабчинское Воротецкое Новопокровское Оревичское Радинское Тульговичское Богушевское В-Слободское Колыбанское Крюковское Чиколовичское Вербовичское Дерновичское Партизанское Припятское Хильчанское Итого: Деловая неокоренная Кол-во обследованных Кол-во Из них Не соотв., свыше выделов проб % 1480 Бк/кг 37 55 62 34 33 29 13 16 2 21 6 8 63 72 10 41 502 17 44 1 ― 27 22 12 1 ― ― 6 6 53 30 ― 39 258 8 18 ― ― 27 2 ― ― ― ― ― ― 3 16 ― 3 77 Дровяная от деловой Дровяная от дровяной Из них Из них Кол-во Не соотв., Кол-во Не соотв., свыше свыше проб % проб % 740 Бк/кг 740 Бк/кг 47,1 40,9 ― ― 100 9,1 ― ― ― ― ― ― 5,7 53,3 ― 7,7 29,9 17 44 1 ― 27 22 12 1 ― ― 6 6 53 30 ― 39 258 12 32 ― ― 27 4 1 ― ― ― ― 1 7 20 ― 11 115 70,6 72,7 ― ― 100 18,2 8,3 ― ― ― ― 16,7 13,2 66,7 ― 28,2 44,6 76 90 75 48 34 49 14 16 2 23 8 8 156 178 10 89 876 71 44 66 48 34 21 1 12 2 7 ― ― 33 81 10 31 461 93,4 48,9 88,0 100 100 42,9 7,1 75,0 100 30,4 ― ― 21,2 45,5 100 34,8 52,6 Всего было обследовано 502 выдела в 16 лесничествах заповедника. Наибольшее количество несоответствий нормативам приходилось на топливную древесину (44,6–52,6 %), наименьшее – на деловую (29,9 %). Лесоматериалы с наибольшим количеством превышений поступали из Радинского, Бабчинского, Новопокровского, Оревичского, Колыбанского, Верхнеслободского и Припятского лесничеств. Лесоматериалы из Радинского лесничества не соответствовали действующим нормативам в 100 % случаев. Важно отметить, что, хоть оценка радиологического качества древесины в отношении 90Sr и не проводилась в связи с отсутствием в Республике Беларусь соответствующих нормативов, не приходиться сомневаться, как показал анализ, в его значительном выносе с лесоматериалами. Анализ соответствия удельного содержания радионуклидов в добытой охотниками трофейной продукции существующим, а также новым вводимым нормативам приводится в табл. 2. Т а б л и ц а 2 – Соответствие содержания радионуклидов в мышечной ткани диких копытных действующим и новым нормативам (референтным уровням), % № п/п Вид животного 1 Олень благородный 137 Cs, Бк/кг 375 ± 102 Место отстрела (лесничество) Воротецкое 120 РДУ-99 ГН от 7.04.23 соответствует не соответств. Окончание табл. 2 № п/п Вид животного 137 Cs, Бк/кг 2 Олень благородный 3 Олень благородный 4 Олень благородный 5 Лось европейский 6 Лось европейский 7 Лось европейский 8 Олень благородный 9 Лось европейский 10 Лось европейский 11 Олень благородный 12 Лось европейский 13 Лось европейский 14 Лось европейский 15 Лось европейский 16 Лось европейский 17 Лось европейский 18 Лось европейский 19 Лось европейский 20 Лось европейский 21 Лось европейский 22 Лось европейский Итого соответствует проб 1512 ± 400 586 ± 156 123 ± 34 2223 ± 588 233 ± 63 2693 ± 539 97 ± 28 1556 ± 311 411 ± 109 39 ± 14 1274 ± 338 674 ± 179 2030 ± 537 116 ± 30 1126 ± 225 1135 ± 227 1233 ± 247 64 ± 23 416 ± 86 327 ± 88 335 ± 90 –9/6 Итого не соответствует проб – 13 / 16 Место отстрела (лесничество) Тульговичское Тульговичское Богушевское Воротецкое Тульговичское Тульговичское Богушевское Воротецкое Тульговичское Богушевское Тульговичское Тульговичское Воротецкое Тульговичское Тульговичское Тульговичское Тульговичское Тульговичское Тульговичское Тульговичское Тульговичское РДУ-99 ГН от 7.04.23 не соответств. не соответств. соответствует не соответств. соответствует не соответств. соответствует не соответств. не соответств. соответствует не соответств. не соответств. не соответств. соответствует не соответств. не соответств. не соответств. соответствует не соответств. соответствует соответствует 40,9 % не соответств. не соответств. соответствует не соответств. соответствует не соответств. соответствует не соответств. не соответств. соответствует не соответств. не соответств. не соответств. соответствует не соответств. не соответств. не соответств. соответствует не соответств. не соответств. не соответств. 27,3 % 59,1 % 72,7 % Как показывают представленные данные, эффективность трофейной охоты на территории ПГРЭЗ не очень высока, а с введением нового гигиенического норматива и вообще приобретает весьма сомнительную целесообразность. Заключение. В результате проведенных исследований было обследовано 502 выдела в 16 лесничествах заповедника. Наибольшее количество несоответствий нормативам приходилось на топливную древесину (44,6–52,6 %), наименьшее на деловую (29,9 %). Лесоматериалы с наибольшим количеством превышений поступали из Радинского, Бабчинского, Новопокровского, Оревичского, Колыбанского, Верхнеслободского и Припятского лесничеств. Лесоматериалы из Радинского лесничества не соответствовали действующим нормативам в 100 % случаев. Важно отметить, что хоть оценка радиологического качества древесины в отношении 90Sr и не проводилась в связи с отсутствием в Республике Беларусь соответствующих нормативов, не приходиться сомневаться, как показал анализ, в его значительном выносе с лесоматериалами. При анализе удельного содержания радионуклидов в мышечной ткани копытных животных и определению соответствия добытой охотниками трофейной продукции соответствующим действующим нормативам всего было обследовано 22 пробы диких копытных животных двух видов (Лось европейский – 16, Олень благородный – 6). Как показывают, представленные данные, эффективность трофейной охоты на территории ПГРЭЗ не очень высока (в 2022 году не соответствует 59,1 % проб), а с введением нового гигиенического норматива и вообще приобретает весьма сомнительную целесообразность (не соответствует 72,7 % проб). Литература 1. Алексахин, Р. М. Миграция радионуклидов в лесных биогеоценозах / Р. М. Алексахин, М. А. Нарышкин. – М. : Наука, 1977. – 144 с. 2. Лес. Человек. Чернобыль. Лесные экосистемы после аварии на Чернобыльской АЭС : состояние, прогноз, реакция населения, пути реабилитации / В. А. Ипатьев [и др.]. – Гомель : Ин-т леса НАН Беларуси, 1999. – 454 с. 3. Забродский, В. Н. Соотношение цезия-137 и стронция-90 в древесине и почве лесных насаждений ПГРЭЗ / В. Н. Забродский // 20 лет после чернобыльской катастрофы : Сборник научных трудов Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. – Гомель : Ин-т радиологии, 2006. – С. 116–119. 4. Забродский, В. Н. Содержание 90Sr в топливной древесине на территории Белорусской части зоны отчуждения ЧАЭС / В. Н. Забродский // Радиация, экология и техносфера : матер. межд. науч. конф. (Гомель, 26–27 сент. 2013 г.) ; редкол. : А. Д. Наумов (гл. ред.) [и др.]. – Минск : Ин-т радиологии, 2013. – С. 71–72. 121 5. Динамика перехода 137Cs в древесину лесных насаждений зоны отчуждения по данным 2003–2015 гг. / В. Н. Забродский [и др.] // Чернобыль: 30 лет спустя : матер. межд. науч. конф. (Гомель, 21–22 апр. 2016 г.). – Гомель : Ин-т радиологии, 2016. – С. 101–105. THE CONCENTRATION OF 137Cs, 90Sr IN THE WOOD AND MUSCLE TISSUE OF UNGULATES THAT ARE OBJECTS OF TROPHY HUNTING ON THE TERRITORY OF PSRER ACCORDING TO INSTRUMENTAL ANALYSIS S. A. Kalinichenko1, N. V. Blinova1, M. V. Kudin1, A. N. Nikitin2, O. A. Shurankova2 1 Polesye State Radiation-Ecological Reserve (PSRER), Khoiniki, Republic of Belarus, [email protected] Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus 2 Abstract. An analysis was made of more than 4000 wood samples taken during the inspection of cutting areas and other forestry activities carried out on the territory of the forest fund of the Polesye State Radiation-Ecological Reserve. As well as work on measuring the specific content and determining the compliance of hunting trophy products with current standards. As a result of the research, 502 sections were examined in 16 forestries of the Reserve. The largest number of noncompliances with the standards accounted for fuel wood (44.6–52.6 %), the smallest for industrial wood (29.9 %). Timber with the highest concentration of radionuclides came from the Radinskoye, Babchinsky, Novopokrovskoye, Orevichsky, Kolybansky, Verkhneslobodsky and Pripyatsky forestries. Timber from the Radinsky forestry did not meet the current standards in 100 % of cases. Although the assessment of the radiological quality of wood in relation to 90Sr was not carried out due to the lack of relevant standards in the Republic of Belarus, there is no doubt, as the analysis showed, in its significant amount in timber. When analyzing the specific content of radionuclides in the muscle tissue of ungulates and determining the compliance of trophy products obtained by hunters with the relevant current standards, a total of 22 samples of wild ungulates of two species were examined (European elk (Alces alces) – 16, red deer (Cervus elaphus) – 6). As the data presented show, the effectiveness of trophy hunting in the reserve is not very high (in 2022, 59.1 % of samples do not comply), and with the introduction of a new hygienic standard, it generally becomes very doubtful expediency (72.7 % of samples do not comply). Keywords: wood, European elk, red deer, radionuclides, ChNPP exclusion zone ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСОВ МЕДИ [Cu(PTA)4]BF4, Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 И Сu(LCH3)2 НА ОРГАНИЗМ КРЫС, ОБЛУЧЕННЫХ РАДИОИЗОТОПНЫМ ТЕХНЕЦИЕМ А. Г. Карапетян1, В. С. Григорян1,2, А. М. Даллакян1, Ж. Г. Петросян1 1Институт физиологии имени Л. А. Орбели НАН РА, г. Ереван, Республика Армения, [email protected] 2Институт традиционной медицины, г. Ереван, Республика Армения Введение. На протяжении многих лет проводились исследования, направленные на поиск чувствительных биологических маркеров, специфичных для радиационного воздействия и информативных как в раннем, так и отдаленном периоде после облучения [3; 8]. В результате были сформулированы принципы биологической индикации и требования, предъявляемые к биологическим маркерам, основными из которых являются специфичность, т.е. способность реагировать на облучение существенно сильнее, чем на любое другое воздействие нерадиационной природы, и количественная зависимость от дозы радиационного воздействия. В настоящее время одними из немногих биологических показателей (наряду с ЭПРспектроскопией эмали зубов), в полной мере отвечающих этим требованиям, являются хромосомные аберрации в лимфоцитах периферической крови [4]. Известно, что главным инициирующим событием после облучения организма является повреждение ДНК, на основании которого одним из первых и прямых признаков воздействия ионизирующего излучения (ИИ) на клетку рассматривается дестабилизация хромосом [5; 9]. Радиационно-индуцированные повреждения кариотипа являются важным показателем как для биологической индикации тяжести лучевых поражений, так и для прогнозирования развития отдаленных неблагоприятных эффектов ИИ. Одной из приоритетных задач современной радиобиологии является поиск новых, эффективных радиозащитных соединений. В этой области особый интерес представляют металлорганические комплексы, обладающие высокой антиоксидантной активностью. Возможность защитить организм от поражающего действия ионизирующей радиации у подобных комплексов была отмечена как в научных трудах некоторых авторов [6; 7], так и в работах сотрудников Института физиологии им. Л. А. Орбели НАН РА [1; 2]. 122 Материалы и методы. С целью исследования возможного благоприятного радиопротекторного действия комплексных соединений меди [Cu(PTA)4]BF4 (комплекс 1), Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 (комплекс 2) и Сu(LCH3)2 (комплекс 3) на облученный организм, мы изучили цитогенетические показатели в 5 группах экспериментальных животных (белые, беспородные, половозрелые крысы-самцы средней массой 180 г, по 10 крыс в каждой группе). Цитогенетическое обследование включало анализ хромосом с окраской Гимза. В I группу вошли интактные животные; II группу составили животные, находившиеся под воздействием радиоизотопа технеция (Tc), которым внутрибрюшинно вводили изотоп активностью 4,8 мКи в объеме 2 мл – «чистое облучение»; III группу составили животные, которым внутрибрюшинно вводили комплекс меди [Cu(PTA)4]BF4 дозой 50 мг/кг в объеме 2 мл за час до введения изотопа Tc («облучение + соединение меди [Cu(PTA)4]BF4»). В IV и V группы были вовлечены животные, которые до облучения получили соответственно соединения Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 и Сu(LCH3)2. Изучали выживаемость и цитогенетические параметры (по методу Форда-Воллама), определяли митотический индекс (МИ), хромосомные аберрации (ХА) и процент полиплоидных клеток (ППК) в костномозговых клетках бедренной кости (подсчет в 1000 клетках в каждом препарате). Анализ данных проводился с помощью ряда специализированных статистических пакетов: Statsoft и SPSS-10.0. Использовали регрессионный и корреляционный методы анализа. Результаты исследования и их обсуждение. Выживаемость II группы составила 40 % (СПЖ = 13,8). В группе интактных животных, а также в III и V группах, при инъекции соединений: [Cu(PTA)4]BF4 и Сu(LCH3)2 выживаемость составила 100 % (СПЖ = 30), а в IV – 80 % (СПЖ = 24,7). Динамика выживаемости была описана регрессионными уравнениями: у1 = y3 = y5 = 100 + 0l g(x), (1) y2 = 77,5018–30,38l g(x), (2) y4 = 94,04–11,14l g(x), (3) где y1 – выживаемость интактных животных; y2 – выживаемость при «чистом облучении»; y3 – при «облучении + инъекция [Cu(PTA)4]BF4»; y4 – при «облучении + инъекция Cu(II)2(3,5DIPS)4(H2O)3» и y5 – при «облучении + инъекция Сu(LCH3)2». Приведенные регрессионные уравнения дают возможность с помощью экстраполяции определять изменение процента выживаемости в отдаленных сроках эксперимента и прогнозировать дальнейший исход эксперимента. Анализируя кариотип и пролиферативную активность вышеуказанных клеток, мы получили цитогенетические показатели этих групп, результаты которых приведены в таблице. Приведены только достоверные значения изменений цитогенетических показателей. Цитогенетические показатели у 5 групп: «норма», «чистое облучение», «облучение + [Cu(PTA)4]BF4», «облучение + Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3» и «облучение + Сu(LCH3)2» на 30-e сутки эксперимента Показатели Норма (I группа) Тс (II группа) Тс + [Cu(PTA)4]BF4 (III группа) Тс + Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 Тс + Сu(LCH3)2 (IV группа) (V группа) Митотический индекс, % 20,1 ± 2,8 10,9 ± 0,35 0,01 < pn2 < 0,02 14,2 ± 0,96 0,01 < p23 < 0,02 17,2 ± 1,9 0,002 < p24 < 0,01 19,1 ± 0,8 p25 < 0,001 Хромосомные аберрации, % 3,0 ± 0,22 6,2 ± 0,5 pn2 < 0,001 4,8 ± 0,42 0,002 < pn3 < 0,01 4,8 ± 0,5 0,002 < pn4 < 0,01 3,7 ± 0,4 p25 < 0,001 Полиплоидные клетки, % 0,001 ± 0,0001 3,5 ± 0,44 pn2 < 0,05 3,4 ± 0,47 pn3 < 0,05 2,0 ± 0,2 pn4 < 0,05 0,01 < p24 < 0,02 1,2 ± 0,3 p25 < 0,001 П р и м е ч а н и е – pn2 – при сравнении показателей I и II групп животных; pn3 – I и III групп; pn4 – I и IV групп; pn5 – I и V групп; p23 – II и III групп; p24 – II и IV групп; p25 – II и V групп. При анализе результатов групп животных «чистое облучение» – «облучение + [Cu (PTA)4]BF4», «облучение + Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3» и «облучение + Cu(LCH3)2» мы обнаружили 123 значительную разницу в цитогенетических показателях между этими группами. Так, по всем 3 показателям наблюдается достоверное различие между интактными и облученными животными, т.е. эти показатели могут рассматриваться как маркеры облучения Tc. По показателю митотического индекса (пролиферативная активность) обнаружено достоверное различие у облученных по сравнению с группами: «облучение + [Cu(PTA)4]BF4», «облучение + Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3» и «облучение + Cu(LCH3)2», что свидетельствует о радиопротекторном свойстве 3 соединений. По количеству полиплоидных клеток обнаружено достоверное различие между группами: «чистое облучение» и «облучение + Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3», что также доказывает благотворное влияние этого соединения. Что касается соединения Cu(LCH3)2, при применении его в V группе и сравнении с другими, по всем исследуемым цитогенетическим показателям мы получили выраженное достоверное отличие от группы с «чистым облучением» (p < 0,001). На рисунке приведены результаты мультирегрессионных зависимостей взаимовлияния цитогенетических показателей при инъекции [Cu(PTA)4]BF4 (а), Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 (б) и Cu(LCH3)2 (в). Приведены также уравнения мультирегрессионной зависимости между МИ, ХА и ППК в норме (X), при чистом облучении (Y) и применении медь-органических комплексов (Z): [Cu(PTA)4]BF4 (а), Cu(II)2(3.5-DIPS)4(H2O)3 (б) и Cu(LCH3)2 (в). Результаты мультирегрессионного анализа взаимовлияния цитогенетических показателей при инъекции [Cu(PTA)4]BF4 (а), Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 (б) и Cu(LCH3)2 (в) Мультирегрессионный анализ цитогенетических показателей, наряду со стандартными статистическими методами, подтвердил наибольшую эффективность соединения Cu(LCH3)2 относительно [Cu(PTA)4]BF4 и Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3. Заключение. Определив выживаемость, среднюю продолжительность жизни и цитогенетические показатели: митотический индекс, хромосомные аберрации и процент полиплоидных клеток в костномозговых клетках бедренной кости, выявили, что наибольшим значением выживаемости и средней продолжительности жизни были отмечены группы с инъекцией комплексов [Cu(PTA)4]BF4 и Сu(LCH3)2. Исследуя цитогенетические показатели, по всем 3 показателям обнаружили достоверное различие между интактными и облученными животными, т.е. эти показатели могут рассматриваться как маркеры облучения изотопом технеций. По показателю пролиферативной активности обнаружено достоверное различие у облученных по сравнению с группами: III, IV и V («облучение + комплексы»), что свидетельствует о радиопротекторном свойстве всех 3 соединений. По количеству полиплоидных клеток обнаружено достоверное различие между группами: «чистое облучение» и «облучение + Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3», что также доказывает благотворное влияние этого соединения. Что касается соединения Cu(LCH3)2, при применении его в V группе и сравнении с другими, по всем исследуемым цитогенетическим показателям мы получили выраженное достоверное отличие от группы с «чистым облучением» (p < 0,001). Мультирегрессионный анализ цитогенетических показателей также подтвердил наибольшую эффективность соединения Cu(LCH3)2 относительно [Cu(PTA)4]BF4 и Cu(II)2(3,5DIPS)4(H2O)3. 124 Результаты исследований свидетельствуют о необходимости продолжения работ в направлении поиска средств, обладающих терапевтическим воздействием при радиационных поражениях. Исследование выполнено при финансовой поддержке Комитета по науке РА в рамках научного проекта № 21T-1F126. Литература 1. Карапетян, А. Г. Оценка длительности и эффективности радиозащитного действия новых синтезированных соединений / А. Г. Карапетян, К. Сантини, М. Г. Малакян // Медицинская наука Армении. – 2019. – Т. 59, № 2. – С. 12–19. 2. Карапетян, А. Г. Цитогенетическая оценка радиозащитных свойств Cu и Mn хелатов Шиффовых оснований Никотинил-L-аминокислот / А. Г. Карапетян, А. М. Даллакян, В. Д. Тоноян // Медицинская наука Армении. – 2019. – Т. 59, № 3. – С. 34–40. 3. Мазник, Н. А. Уровень аберраций хромосом в лимфоцитах периферической крови у эвакуантов из 30-км зоны ЧАЭС, у жителей радиоактивно-загрязненных территорий в отдаленные сроки после Чернобыльской аварии / Н. А. Мазник, В. А. Винников // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2002. – Т. 42, № 6. – С. 704–710. 4. Мазник, Н. А. Результаты динамического цитогенетического обследования и биологической дозиметрии у лиц, эвакуированных из 30-километровой зоны ЧАЭС / Н. А. Мазник // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2004. – Т. 44, № 5. – С. 566–573. 5. Мазурик, В. К. Радиационно-индуцируемая нестабильность генома феномен, молекулярные механизмы, патогенетическое значение / В. К. Мазурик, В. Ф. Михайлов // Радиобиология и радиоэкология. – 2001. – Т. 41, № 3. – С. 272–289. 6. Аминокислотные Шиффовы основания и их Cu(II) хелаты – новые высокоэффективные радиопротекторы / М. Г. Малакян [и др.] // Вестник Российской Военно-Медицинской Академии. – 2008. – Т. 3, № 23. – С. 219. 7. Исследование радиозащитной и антирадикальной активности Шиффовых оснований, производных никотинальдегида и L-аминокислот / М. Г. Малакян, С. А. Баджинян, В. А. Матосян // Новые технологии в медицине и экспериментальной биологии. – 2007. – C. 44–46. 8. Нугис, В. Ю. Цитогенетические показатели в отдаленные сроки после острого облучения людей. Компьютерный метод ретроспективной оценки дозы / В. Ю. Нугис, Н. Е. Дудочкина // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2007. – Т. 47, № 1. – С. 74–79. 9. Human population studies with cytigenetic biomarkers; review of literature and future prospectives / S. Bonassi [et al.] // Environ. Mol. Mutagen. – 2005. – Vol. 45 (2–3). – P. 258–270. https://doi.org/10.1002/em.20115 EFFECT OF COPPER COMPLEXES [Cu(PTA)4]BF4, Cu(II)2(3,5-DIPS)4(H2O)3 AND Сu(LCH3)2 ON THE ORGANISM OF RATS IRRADIATED WITH RADIOISOTOPE TECHNETIUM A. G. Karapetyan1, V. S. Grigoryan1,2, A. M. Dallakyan1, Zh. H. Petrosyan1 1 L. A. Orbeli Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia, Yerevan, Republic of Armenia, [email protected] 2 University of Traditional Medicine of Armenia, Yerevan, Republic of Armenia Abstract. One of the first and direct signs of the impact of ionizing radiation (IR) on a cell is the destabilization of chromosomes. Radiation-induced damage to the karyotype is an important indicator both for biological indication of the severity of radiation injuries and for predicting the development of long-term adverse effects of IR. The search for new, effective radioprotective compounds is a priority task of modern radiobiology. In this area, organometallic complexes with high antioxidant activity are of particular interest. The purpose of this work is to determine the possible radioprotective properties of the [Cu(PTA)4]BF4, Cu(II)2(3.5-DIPS)4(H2O)3, and Сu(LCH3)2 complexes. Determined survival, life expectancy and cytogenetic parameters: mitotic index, chromosome aberrations and % of polyploid cells in the bone marrow cells of the femur (count in 1000 cells in each preparation). The groups with the injection of [Cu(PTA)4]BF4 and Сu(LCH3)2 complexes had the highest survival and average life expectancy. Investigating cytogenetic indicators, for all 3 indicators, a significant difference was found between intact and irradiated animals, i.e. these indicators can be considered as markers of Tc exposure. In terms of proliferative activity, a significant difference was found in irradiated patients compared with groups: III, IV and V ("irradiation + complexes"), which indicates the radioprotective property of all 3 compounds. By the number of polyploid cells, a significant difference was found between the groups: "pure irradiation" and "irradiation + Cu(II) 2(3.5-DIPS)4(H2O)3", which also proves the beneficial effect of this compound. As for the Cu(LCH3)2 compound, when it was used in group V and compared with others, we obtained a pronounced significant difference from the group with "pure irradiation" in all studied cytogenetic parameters (p < 0.001). Multiregression analysis of cytogenetic parameters also confirmed the highest efficiency of the Cu(LCH3)2 compound relative to [Cu(PTA)4]BF4 and Cu(II)2(3.5-DIPS)4(H2O)3. The results of the research indicate the need to continue work in the direction of searching for agents that have a therapeutic effect in radiation injuries. Keywords: complex compounds of copper, technetium, mitotic index, chromosomal aberrations, percentage of polyploid cells 125 МОНИТОРИНГ ЕСТЕСТВЕННЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В КОМПОНЕНТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ КОЛЬСКОГО СЕВЕРА А. Н. Кизеев, С. А. Сюрин Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, [email protected] Введение. Северные экосистемы крайне уязвимы к антропогенному воздействию. Арктическая зона Российской Федерации (АЗРФ) длительное время подвергалась загрязнению техногенными радионуклидами от глобальных выпадений радиоактивных веществ, образовавшихся в результате испытаний ядерного оружия. Как известно, в мире было произведено более 1,5 тысячи ядерных взрывов, 90 % из которых – в Северном полушарии. В загрязнение арктических территорий, помимо глобальных выпадений, внесли свой вклад и крупные аварии на атомных электростанциях. Также существуют местные промышленные источники поступления радионуклидов в окружающую среду АЗРФ [1]. Мурманская область – регион интенсивной производственной деятельности. Здесь сконцентрированы атомные ледоколы, субмарины, Кольская АЭС (КАЭС), полигоны утилизации и хранения радиоактивных отходов, представляющие потенциальную радиационную опасность [2]. Регион богат лесами и является прекрасным полигоном для лесной радиоэкологии. Лесные экосистемы на Земле представляют собой самостоятельный тип организации сообществ живых организмов. Они крайне чувствительны к техногенному загрязнению. Радиочувствительность хвойных лесов в целом достаточно близка к таковой у млекопитающих (в том числе и человека) – самых радиочувствительных живых организмов. При аэральном поступлении радионуклидов – наиболее частом сценарии выпадения радиоактивных веществ, древесный ярус задерживает их, «принимая удар на себя», леса становятся биогеохимическим барьером, а почва (особенно лесная подстилка) – концентратором радионуклидов, способной «сохранять память» о былых выпадениях [3]. Для оценки потенциального воздействия радиационно-опасных объектов на окружающую среду необходимо знать современную экологическую обстановку на прилегающих к ним территориях. Поэтому особую актуальность приобретает радиоэкологический мониторинг природных компонентов в районе расположения атомной станции, что в свою очередь продиктовано вопросами обеспечения радиационной безопасности населения Мурманской области. Материалы и методы. Радиоэкологический мониторинг осуществляли в пределах 30-км зоны действия КАЭС – первой атомной станции в Заполярье, построенной в 1973–1984 годах. Предприятие расположено на берегу озера Имандра, в 11 км от города-спутника Полярные Зори и в 170 км от областного центра – Мурманска. Атомная станция имеет в эксплуатации четыре энергоблока с реакторами ВВЭР-440, общей мощностью 1760 МВт. В процессе работы на КАЭС неизбежно образуются радиоактивные отходы, которые по своему агрегатному состоянию подразделяются на твердые и жидкие. Кроме того, на атомной станции периодически происходят выбросы радиоактивных инертных газов, характеризующихся периодом полураспада в пределах нескольких минут [4]. Поэтому можно предположить, что в районе расположения атомной станции происходит интенсивное накопление долгоживущих радионуклидов – стойких токсических веществ, способных длительное время сохраняться в окружающей среде и оказывать влияние на здоровье человека [5]. Пробы отбирали на сети стационарных мониторинговых площадок (точек мониторинга), расположенных в импактной зоне атомной станции. Характеристика мониторинговых точек и их географические координаты приведены в работах [2; 4; 6]. В качестве объектов исследований выбраны почвенный покров и компоненты наземной растительности: ветви и ассимиляционные органы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и березы (Betula pendula Roth. Х Betula pubescens Ehrh.), побеги и плоды черники миртолистной (Vaccinium myrtillus L.), а также лишайники рода Cladonia. Радиометрическую съемку местности проводили с помощью поискового радиометра СРП-68-01 и дозиметра-радиометра ДРБП-01. Пробоотбор осуществляли в соответствии с общими требованиями к радиологическому отбору природных объектов. Измерение мощности 126 экспозиционной дозы (МЭД, мкЗв/ч), суммарной удельной α-β-активности в пробах проводили радиометрическим методом. Удельную активность нуклидов природного (226Ra, 232Th и др., Бк/кг) и техногенного (137Cs, 60Co и др., Бк/кг) происхождения осуществляли гаммаспектрометрическим методом. Результаты исследования и их обсуждение. Установлено, что естественный радиационный фон в пределах изучаемой территории не превышал 0,10 мкЗв/ч. МЭД на поверхности сырой и воздушно-сухой массы растительных образцов составляла 0,15 мкЗв/ч. Данные показатели находились в пределах МЭД для населения на открытой местности (0,2 мкЗв/ч) [7]. Удельная α-β--активность природных объектов варьировала в зависимости от расположения пробных площадок, что обуславливалось различным накоплением естественных радионуклидов рядов урана-238 (226Ra) и тория-232 (232Th), а также 40K. Из техногенных нуклидов в измеримых количествах обнаружен 137Cs, другие изотопы (60Co, 22Na, 106Ru, 133Ba, 140 La) были ниже предела обнаружения. Основным источником поступления радиоактивных элементов рядов урана-238 и тория232 в лесные экосистемы Кольского Севера может служить почва, почвообразующие породы и грунтовые воды. Естественный радионуклид 40K – неотъемлемый элемент природных компонентов. Накопление 137Cs – одного из основных составляющих радиоактивного загрязнения биосферы – в природных объектах обуславливалось, преимущественно, глобальными выпадениями. Вклад КАЭС, согласно результатам сравнительного анализа удельных активностей 137Cs на разных мониторинговых площадках по t-критерию, был незначительным. Изучаемые почвы Кольского Севера – очень сильно кислые или сильно кислые подзолы, имеющие легкий супесчаный или песчаный гранулометрический состав. Они характеризуются высоким содержанием органического вещества в подстилке и низким содержанием гумуса в минеральной толще при его элювиально-иллювиальном распределении по профилю. Повышенные значения удельной активности 226Ra, 232Th и 40K наблюдались в составе первичных минералов почвообразующих пород, в то время как удельная активность 137Cs, наоборот, возрастала в органогенных почвенных горизонтах. Оценку состояния почвенного покрова для естественных радионуклидов можно провести, исследуя почву как строительный материал или как потенциальное сырье для изготовления строительных материалов. Метод основан на расчете удельной эффективной активности природных радионуклидов в почвенных пробах. Величина данного показателя для проанализированных почв была меньше 370 Бк/кг (26–77 Бк/кг), что позволяет отнести их к I классу – использование в строительстве без ограничений. При оценке поступления в биогеоценозы техногенных радионуклидов используется показатель «плотность загрязнения», рассчитываемый как запас радионуклида в почве. Плотность загрязнения 137Cs исследованных почв составляла 530–2459 Бк/м2, что было ниже установленного контрольного уровня в 1 Ки/км2 (37000 Бк/м2) и позволяет отнести 30-км зону КАЭС к территориям с относительно благоприятной экологической ситуацией [8]. Повышенные значения удельной активности 40K наблюдались в компонентах сосны обыкновенной (до 470 Бк/кг) и березы (до 180 Бк/кг). Удельная активность 226Ra была максимальна в побегах (до 18 Бк/кг), а 232Th – в листьях (до 10 Бк/кг) черники миртолистной, тогда как удельная активность этих радионуклидов в лишайниках рода Cladonia была незначительной (до 3,5 Бк/кг). Возможной причиной такого различного накопления естественных радионуклидов являлась неоднородность в их физиологической потребности у растений. Удельная активность 137Cs была повышенной в листьях черники миртолистной (до 80 Бк/кг) и в лишайниках рода Cladonia (до 60 Бк/кг). Накопление радиоцезия листьями черники может объясняться корневым поглощением из органогенных почвенных горизонтов, а лишайниками рода Cladonia – поступлением из атмосферы. В меньших количествах этот радионуклид содержался в компонентах сосны обыкновенной (до 45 Бк/кг) и березы (до 15 Бк/кг), что может быть связано с незначительным корневым поглощением, поскольку область всасывания у древесных корней находится на глубине, где содержание 137Cs уменьшается. Максимальные величины удельной активности радиоцезия в растениях не превышали установленного нормативного уровня – 400 Бк/кг [9]. Удельная активность 137Сs в плодах черники миртолистной составляла 13,5 Бк/кг, что значительно ниже контрольного уровня для высушенных дикорастущих ягод – 800 Бк/кг [9]. В то же время даже при низких 127 значениях удельной активности 137Сs (на уровне глобального фона) в почвенном покрове, коэффициенты его перехода в изучаемые растения были повышенными (до 50 n·10–3 м2/кг для сосны обыкновенной и до 155 n·10–3 м2/кг для черники миртолистной). Это может быть обусловлено чрезвычайной бедностью северных почв доступным калием. Местные почвы – подзолы, песчаные и кислые почвы – характеризуются очень невысокой обеспеченностью элементами питания (калий, кальций). Поэтому даже в условиях низкого содержания в них радионуклидов, фоновые уровни, обусловленные глобальным выпадением изотопов радиоцезия, и его доступность растениям, достаточно высоки. Изучение параметров накопления растениями радионуклидов даже в малых количествах становится чрезвычайно важным делом, поскольку биогеоценозы, сформированные на иллювиально-железистых подзолах, могут характеризоваться очень низкой устойчивостью к загрязнению техногенными радионуклидами [2]. Заключение. Таким образом, радиационная обстановка в районе расположения одного из потенциально опасных ядерных объектов в Мурманской области – КАЭС является стабильной, допустимые нормы содержания радионуклидов не превышены и соответствуют требованиям действующих санитарно-гигиенических нормативов. Полученные результаты позволяют повысить достоверность и надежность оценки радиоэкологического состояния окружающей среды в регионе. В то же время необходимо продолжать радиоэкологический мониторинг за состоянием уязвимых экосистем в районах расположения потенциально опасных ядерных объектов в АЗРФ. Литература 1. Матишов, Д. Г. Радиационная экологическая океанология / Д. Г. Матишов, Г. Г. Матишов. – Апатиты : Изд-во Кольского научного центра РАН, 2001. – 417 с. 2. Состояние почвенно-растительного покрова в 30-км зоне Кольской атомной электростанции / А. Н. Кизеев [и др.] // Наука и бизнес: пути развития. – 2018. – № 4. – С. 199–205. 3. Алексахин, Р. М. Слово о лесной радиоэкологии / Р. М. Алексахин // XXXVIII Радиоэкологические чтения, посвященные действительному члену ВАСХНИЛ В. М. Клечковскому (15 дек. 2009 г., ВНИИСХРАЭ, Обнинск) / Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. науч.-исслед. ин-т с.-х. радиоэкологии и агроэкологии ; под ред. акад. Россельхозакадемии Р. М. Алексахина. – Обнинск : ВНИИСХРАЭ, 2010. – С. 7–15. 4. Кизеев, А. Н. Оценка состояния лесных фитоценозов в 30-км зоне Кольской АЭС по наземным и спутниковым данным / А. Н. Кизеев, К. Ю. Силкин // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2017. – Т. 14, № 1. – С. 125–135. 5. Салтыкова, М. М. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения Арктического региона: обзор литературы / М. М. Салтыкова, И. П. Бобровницкий, А. В. Балакаева // Экология человека. – 2020. – № 4. – С. 48–55. 6. Накопление 137Cs лишайниками рода Cladonia в зоне влияния Кольской атомной электростанции / М. Б. Попова [и др.] // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2022. – Т. 62, № 5. – С. 543–554. 7. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) : СП 2.6.1.758-99. – Введ. 02.07.99. – М. : Центр санитарно-эпидем. нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999. – 116 с. 8. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. – М. : Минприроды РФ, 1992. – 12 с. 9. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов : СанПин 2.3.2.1078-01 (в ред. от 06.07.2011). – Введ. 01.09.2002. – 56 с. MONITORING OF NATURAL AND TECHNOGENIC RADIONUCLIDES IN THE ENVIRONMENTAL COMPONENTS OF THE KOLA NORTH A. N. Kizeev, S. A. Syurin Northwest Public Health Research Center, Saint Petersburg, Russian Federation, [email protected] Abstract. The Murmansk Region is a reference node of the Arctic, a region of intensive industrial activity. It is unique in the concentration of potentially dangerous nuclear facilities and the nuclear fleet (the Kola Nuclear Power Plant, landfills for the disposal and storage of radioactive waste, icebreaking vessels, submarines, etc.). Nuclear power (especially after the Chernobyl accident in 1986 and the Fukushima-1 nuclear power plant in 2011), requires full consideration of issues safety of objects of this branch of the electric power industry for humans and for the environment. These are the creation of a technologically flawless operation mode at nuclear power plants, the solution of nodal problems of processing radioactive waste and spent nuclear fuel and mandatory environmental inspection of nearby territories. Forest biogeocenoses are able to accumulate radionuclides in large quantities, compared to other ecosystems. It can be assumed that both natural and manmade radionuclides accumulate in the soil and vegetation in the areas adjacent to the Kola NPP and other nuclear facilities. Therefore, radiation-ecological studies of forest ecosystems are of particular relevance for the region. This paper presents the results of radioecological monitoring conducted in the 30-km zone of the Kola NPP. Detailed radioecological studies of soil and vegetation were carried out on a network of stationary monitoring sites around the nuclear power plant. The interest in 128 studying the impact of the largest nuclear facility in the Euro-Arctic region – the Kola NPP on the environment is relevant from the point of view of radiation safety of the population, since human health is directly or indirectly related to the state of the environment, especially in the conditions of the Far North of Russia. Keywords: Murmansk region, monitoring, soil, vegetation, natural and technogenic radionuclides МОНИТОРИНГ РАДИОПРОТЕКТОРНЫХ СВОЙСТВ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ И ФУЛЛЕРЕНОЛА C60,70 С ПОМОЩЬЮ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ БАКТЕРИЙ О. В. Колесник1, А. С. Грабовой2, Т. В. Рожко3, Н. С. Кудряшева1,2 1Институт биофизики Сибирского отделения РАН, г. Красноярск, Российская Федерация, [email protected] 2Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация 3Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого, г. Красноярск, Российская Федерация Введение. Низкоинтенсивные радиоактивные загрязнения являются современной актуальной проблемой. Низкоинтенсивное излучение характеризуется концентрацией радионуклидов альфа- и бета-типа или/и мощностью дозы гамма-лучей, оказывающих «низкодозовое» воздействие на организмы. Согласно [1] ориентировочный предел малых доз для высокоорганизованных организмов составляет 0,1 Гр. Чувствительность организмов к низкодозовому радиационному воздействию пока недостаточно изучена и представляет особый интерес. Радиопротекторы – это соединения, которые используются для защиты здоровых клеток организма от воздействия радиации. Эти соединения часто являются антиоксидантами и должны присутствовать во время облучения для эффективности детоксификации. Изучение влияния детоксифицирующих веществ на низкодозовые ионизирующие воздействия актуально с точки зрения сохранения безопасности окружающей среды. В качестве примеров детоксифицирующих соединений можно рассматривать гуминовые вещества (ГВ) и фуллеренолы. Гуминовые вещества являются продуктами естественной окислительной трансформации органического вещества в почвах и донных отложениях. Фуллеренолы представляют собой специфические аллотропные формы углерода, наноразмерные полигидроксилированные водорастворимые производные фуллеренов. Детоксифицирующая активность гуминовых веществ и фуллеренолов активно изучается [2–5]. Морские люминесцентные бактерии являются удобным биотестовым объектом и широко используются в качестве биотеста для мониторинга токсичности окружающей среды. Физиологическая активность бактерий оценивается по интенсивности их свечения. Высокая скорость регистрации интенсивности люминесценции с помощью современных люминометров (1–3 минуты) и простота тестируемого организма позволяют одновременно проводить большое количество измерений, что обеспечивает достоверность статистической обработки результатов. Морские бактерии можно рассматривать как простые одноклеточные модели живых объектов и использовать для прогнозирования результатов радиационного воздействия на более сложные многоклеточные организмы. Материалы и методы. Для мониторинга эффектов гуминовых веществ и фуллеренола использовали биолюминесцентный бактериальный биотест. Образцы бактериальной суспензии готовили из лиофилизированных препаратов бактерий по стандартной методике [6]: для имитации морской среды для бактериальных клеток и балансировки осмотических процессов использовали 3 % раствор NaCl. В качестве источника трития использовали тритиевую воду (HTO). HTO добавляли к растворам 3 % NaCl и смешивали с бактериальными суспензиями до конечных удельных радиоактивностей: 0,3; 2; 200 и 500 МБк/л. В качестве источника гуминовых веществ использовали препарат Гумат-80 («Гумат», Иркутск, Россия), полученный методом безэкстракционной обработки угля. Выбранная концентрация ГВ составляла 10–3 г/л. 129 Фуллеренол C60,70Oy(OH)x (x = 22–24, y = 2–4) был получен в Институте физики им. Л. В. Киренского СО РАН (Красноярск, Россия). Растворы фуллеренола готовили в дистиллированной воде. Измерения интенсивности биолюминесценции и хемилюминесценции проводили с помощью планшетного люминометра Luminoskan Ascent (Thermal Fisher Corp.). Все измерения проводились при +20 °С, поскольку при комнатной температуре обеспечивается максимальная активность люминесцентных морских бактерий [7; 8]. Результаты исследования и их обсуждение. Проанализировано влияние гуминовых веществ на кинетику биолюминесценции бактерий. Значения относительной интенсивности биолюминесценции представлены на рис. 1. Р и с ун о к 1 – Кинетика бактериальной биолюминесценции в тритиевой воде в отсутствии (1) и присутствии (2) гуминовых веществ. Удельная активность трития: (A) 2 МБк/л, (B) 200 МБк/л. Концентрация гуминовых веществ – 10–3 г/л Кривые 1 и 2 характеризуют эффекты HТО в отсутствие и в присутствии ГВ. Видно, что ГВ смещают кинетические кривые ближе к контролю при ингибировании (рис. 1, A) и активации (рис. 1, B) биолюминесценции, смягчая воздействие трития. Вероятно, смягчающее действие ГВ на систему бактерии + HTO может быть связано с полифункциональностью гуминовых веществ. Поскольку в состав макромолекул ГВ входит большое количество электронодонорных и электроноакцепторных функциональных групп, они могут выступать своеобразным «буфером» в процессах переноса электронов и компенсировать дефицит или избыток нестабильных заряженных/радикальных частиц в водных растворах Исследованы зависимости интенсивности биолюминесценции бактерий в присутствии фуллеренола C60,70Oy(OH)x (x = 22–24, y = 2–4). Полученные данные представлены на рис. 2. Р и с ун о к 2 – Кинетика бактериальной биолюминесценции в тритиевой в отсутствии (1) и присутствии (2) фуллеренола. Удельная активность трития – 500 МБк/л. Концентрация фуллеренола – 9,7 · 10–12 г/л 130 Фуллеренол, как и гуминовые вещества, смещает кинетические кривые ближе к контролю, смягчая воздействие трития. Этот результат может быть связан со способностью фуллеренола выступать в качестве катализатора рекомбинации радикалов: он собирает на своей поверхности свободные радикалы, где они, встречаясь друг с другом, рекомбинируют. Заключение. Гуминовые вещества и фуллеренолы уменьшают как ингибирующее, так и активирующее действие трития на светящиеся бактерии. Этот результат свидетельствует о важной роли детоксикантов в природных процессах в регионах с радиоактивным загрязнением. Данные вещества могут быть использованы в качестве детоксифицирующих агентов (радиопротекторов) при очистке производственных стоков. Результаты могут способствовать пониманию перспектив биолюминесцентных биотестов для мониторинга низкоинтенсивного радиоактивного облучения. Морские бактерии можно рассматривать как упрощенную модель высших организмов. Литература 1. ICRP, 2005. Low-dose Extrapolation of Radiation-related Cancer Risk. ICRP Publication 99 / The International Commission on Radiological Protection ; edited by J. Valentin. – New York : Elsevier, 2005. – 147 p. 2. Bondareva, L. Direct and indirect detoxification effects of humic substances / L. Bondareva, N. Kudryasheva // Agronomy. – 2021. – Vol. 11 (2). – P. 1–13. 3. Humic Substances Mitigate the Impact of Tritium on Luminous Marine Bacteria. Involvement of Reactive Oxygen Species / T. V. Rozhko [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2020. – Vol. 21 (18). – P. 6783. 4. On mechanism of antioxidant effect of fullerenols / A. S. Sachkova [et al.] // Biochem. Biophys. Rep. – 2017. – Vol. 9. – P. 1–8. 5. Antioxidant Activity and Toxicity of Fullerenols via Bioluminescence Signaling: Role of Oxygen Substituents / E. Kovel [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2019. – Vol. 20 (9). – P. 2324. 6. Kuznetsov, A. M. Bioassay based on lyophilized bacteria / A. M. Kuznetsov, E. K. Rodicheva, E. V. Shilova // Biotekhnologiya. – 1996. – Vol. 9. – P. 57–61. 7. Vibrio fischeri bioluminescence inhibition assay for ecotoxicity assessment: A review / M. Abbas [et al.] // Sci. Total Environ. – 2018. – Vol. 626. – P. 1295–1309. 8. Bulich, A. A. Use of the luminescent bacterial system for the rapid assessment of aquatic toxicity / A. A. Bulich, D. I. Isenberg // ISA Transactions. – 1981. – Vol. 20 (1). – P. 29–33. MONITORING THE RADIOPROTECTIVE PROPERTIES OF HUMIC SUBSTANCES AND FULLERENOL C60,70 USING BIOLUMINESCENT BACTERIA O. V. Kolesnik1,2, A. S. Grabovoy2, T. V. Rozhko3, N. S. Kudryasheva1,2 1 Institute of Biophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation, [email protected] 2 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russian Federation 3 Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Krasnoyarsk, Russian Federation Abstract. Studying of low-intensity radiation effects in the presence of humic substances and fullerenols provides a basis for predicting a response of living organisms to radiation at large territories infected with low-intensity radiation after accidents, discharges of nuclear plants, or underground mining of natural resources. Luminous marine bacterium is a proper bioassay system for radiotoxicity monitoring in the complex multicomponent media. This bioassay is classic; it applies bioluminescence intensity as a physiological testing parameter. The advantages of the bioassay are high sensitivity, simplicity, high rates of the assay procedure (1–3 min), and availability of devices for the toxicity registration. These advantages provide possibility of numerous sample analyses and a proper statistical processing. This is highly important for low-dose effects which are known to be characterized as stochastic. We studied combined effects of beta-emitting radionuclide tritium with humic substances and fullerenol C60,70 on the marine unicellular microorganism – luminous bacteria – under conditions of low-dose radiation exposures. Radioprotective function of humic substances and fullerenol was under investigation. Tritiated water, HTO, was used as a source of tritium. To imitate marine environment for bacterial cells and to balance osmotic processes, the 3 % NaCl solutions were used. The results showed that humic substances move kinetic bioluminescence curves closer to control at the activation and inhibition stages of tritium’ effects. Additionally, fullerenol C60,70 was shown to mitigate the bioluminescence activation stage, too. Hence, our results demonstrate that humic substances and fullerenol mitigate radiotoxic effects and adaptive response of marine bacteria to low-dose radioactive exposures to tritium. Our research can contribute to understanding the perspectives of bioluminescent assays for monitoring low-intensity radioactive exposures. Marine bacteria can be considered as a simplified model for understanding the effects of low-dose radiation on higher organisms. Keywords: tritium, low-dose effects, radioprotection, humic substances, fullerenol, luminous marine bacterium, bioassay 131 АДАПТАЦИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ К УСЛОВИЯМ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ЧЕШСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ В СЛУЧАЕ РАДИАЦИОННОЙ АВАРИИ Е. В. Копыльцова1, M. Бартускова2, И. Хулка3, Я. Росмус4, П. Рулик3, Я. Шкркал3, A. Селиванова3, M. Кузьмякова2, Р. С. Куриленко1, А. А. Царенок1, Э. Н. Цуранков1, А. А. Михайлова1 1Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Филиал Национального института радиационной защиты, г. Острава, Чешская Республика 3Национальный институт радиационной защиты, г. Прага, Чешская Республика 4Государственный ветеринарный институт Праги, г. Прага, Чешская Республика Введение. На территории загрязненной радионуклидами в результате различных радиационных инцидентов основной задачей является получение продуктов питания и продукции, соответствующих допустимым уровням содержания радионуклидов. Данная задача решается путем применения различных защитных мероприятий. К настоящему времени выполнен значительный объем исследований, направленных на научное обеспечение ведения сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территорий, и приобретен большой опыт ликвидации последствий радиационных аварий и радиационных катастроф в сфере агропромышленного производства [1–8]. Одним из способов, показавшим свою эффективность на территории загрязненной радионуклидами в результате катастрофы на ЧАЭС при производстве молока и мяса сельскохозяйственных животных с содержанием радионуклидов не превышающим допустимые уровни, является применение научно обоснованной системы кормления с использованием кормов с различными уровнями содержания 137Cs и 90Sr. Такой подход, с одной стороны обеспечивает получение продукции (молоко, мясо), отвечающей требованиям санитарногигиенических нормативов, а с другой – наиболее полно и эффективно использовать ресурсный потенциал кормовой базы в сельскохозяйственных предприятиях, расположенных на территории радиоактивного загрязнения. При этом необходимо по возможности осуществлять дозиметрический контроль при постановке животных на заключительную стадию откорма и перед отправкой на мясокомбинаты. В задачи выполняемого в 2019–2022 гг. совместного проекта входили адаптация существующих подходов по дифференцированному использованию кормов с различным уровнем радиоактивного загрязнения и оптимизация системы проведения прижизненных измерений содержания радионуклидов в организме крупного рогатого скота с использованием портативных измерительных приборов к условиям ведения сельского хозяйства Чешской Республики. Материалы и методы. Материалами данной работы являются обобщенные результаты экспериментальных исследований, проведенных в Институте радиобиологии НАН Беларуси (до 2019 года – Институт радиологии) и направленные на ликвидацию последствий катастрофы на ЧАЭС. При выполнении работы использовались следующие методы: инструментальные, гаммаспектрометрический, аналитический, статистические, математическое моделирование и объектно-ориентированное программирование. Прижизненные измерения удельной активности в мышечной ткани выполнялись радиометрическим методом, основанном на измерениях интенсивности фонового гаммаизлучения на контрольной площадке и интенсивности в контрольной области на теле животного. Результаты исследования и их обсуждение. Основываясь на опыте преодоления последствий катастрофы на ЧАЭС, подготовлены материалы по применению различных защитных мероприятий в животноводческой отрасли и проведению прижизненных измерений содержания радионуклидов в организме крупного рогатого скота с использованием портативных измерительных приборов в случае ядерной и/или радиационной аварии в условиях ведения сельского хозяйства Чешской Республики. С целью минимизации содержания радионуклидов в животноводческой продукции и в то же время соблюдения зоотехнических норм кормления животных, а также автоматизации составления рационов было разработано специализированное программное обеспечение 132 «PRiMM» – «Prediction of Radionuclides in Milk & Meat» («Прогноз содержания радионуклидов в молоке и мясе») (рисунок). Программное обеспечение (далее – ПО) основано на оригинальной концепции дифференцированного использования кормов с различными уровнями содержания 137Cs и 90Sr, однако является совершенно новым продуктом, адаптированным к конкретным потребностям и условиям ведения сельского хозяйства в Чешской Республике. Практическая реализация данной концепции строится на комплексном подходе, учитывающем реальные и допустимые уровни загрязнения кормов и применение возможных вариантов их скармливания в соответствии с технологическими особенностями ведения отраслей животноводства. Программное обеспечение «PRiMM» («Прогноз содержания радионуклидов в молоке и мясе») Методы и обработчики событий, заложенные в программное обеспечение, позволяют: – корректировать большинство параметров в режиме реального времени в соответствующих окнах, таблицах и полях, например, таких, как изменять значения по умолчанию допустимых уровней содержания радионуклидов в продукции животноводства, допустимой погрешности при построении прогноза содержания 137Cs в молоке и мясе и 90Sr в молоке крупного рогатого скота; – рассчитывать и оценивать суммарное содержание 137Cs и 90Sr в кормовом рационе, потребности в питательных веществах для выбранной группы крупного рогатого скота в зависимости от возраста и пола животных; – балансировать рацион по питательности по французской системе PDI (Protein Digestible Intestine), основанной на соотношении энергии корма и протеина, который в корме содержится; – отображать сводную информацию в результирующей таблице с возможностью вывода на печать рассчитанных результатов; – графически отображать динамику прогнозного содержания 137Cs в мясе откормочного поголовья КРС; – для откормочного поголовья или ввести пользователю самому количество дней до сдачи, или позволить программе рассчитать рекомендованное количество дней до сдачи животного на мясокомбинат с учетом показания прижизненного измерения содержания 137Cs в организме животного и содержания радионуклида в рационе, а также с использованием ферроцианидов или без них; – автоматически пересчитывать предельное содержание 137Cs и 90Sr в рационах в случае изменения допустимых уровней содержания радионуклидов и др. В ПО заложена концепция прижизненного «очищения» организма сельскохозяйственных животных от радионуклидов, накопленных в результате вынужденного, бесконтрольного кормления и/или пастбищного содержания животных. Для контроля над динамикой «очищения» организма животных важным является разработка методики и приборов для прижизненного определения содержания 137Cs в мышечной ткани животных, так как по ним рассчитывается, сколько корма, какой активности и какой промежуток времени необходимо давать животному для его «очистки». Для адаптации методики проведения прижизненных измерений содержания 137Cs в организме КРС к условиям ведения животноводства Чешской Республики были представлены методические подходы к проведению таких измерений и этапы разработки методики, 133 используемые в Республике Беларусь. В связи с эпидемической ситуацией в мире, вызванной Covid-19, проведение совместных измерений уровня радиоактивного загрязнения КРС в Беларуси и Чешской Республике за время выполнения работ реализовать не представилось возможным. Поэтому были выполнены экспериментальные работы по проведению сопряженных измерений содержания 137Cs в организме крупного рогатого скота (прижизненно) и в мясе КРС на загрязненных радионуклидами территориях, а также подготовлены фото и видео материалы для проведения обучения представителей ветеринарной службы Чешской Республики. Обучение проводилось посредством ZOOM в виде онлайн-семинаров на английском языке, на которых акцентировалось внимание на трех основополагающих элементах любой методики прижизненного измерения содержания цезия-137 в организме сельскохозяйственных животных, а именно – корректно выбрать средство измерения, площадку для проведения измерения и оптимизировать время измерения. Заключение. Все разработанные информационные материалы, программное обеспечение, руководство пользователя и другие будут применены в производственной практике ведения сельского хозяйства Чешской Республики в системе реагирования в случае ядерной и/или радиационной аварии для принятия научно-обоснованных решений о степени загрязнения радионуклидами сельскохозяйственных животных, предотвращения случаев производства животноводческой продукции (молоко и мясо крупного рогатого скота) с превышением санитарно-гигиенических нормативов по содержанию радионуклидов, минимизации содержания 137Cs и 90Sr в продуктах питания, а также снижения радиофобных настроений в обществе при радиоактивном загрязнении территории. Исследование проведено в рамках выполнения проекта № V120192022128 при финансовой поддержке Министерства внутренних дел Чешской Республики. Литература 1. Анненков, Б. Н. Сельское хозяйство после крупных радиационных катастроф / Б. Н. Анненков. – Ростов н/Д. : ЗАО «Ростиздат», 2010. – 284 с. 2. Ильязов, Р. Г. Чернобыльская катастрофа и агроэкосфера: последствия и контрмеры / Р. Г. Ильязов. – Казань : ООО «ИПК «Бриг», 2011. – 352 с. 3. Агроэкологический мониторинг, технологии и информационно-методическое обеспечение сельскохозяйственного производства на техногенно загрязненных территориях / Р. М. Алексахин [и др.]. – Обнинск : ГНУ ВНИИСХРАЭ, 2013. – 170 с. 4. Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС: биологические эффекты, миграция, реабилитация загрязненных территорий / Под ред. чл.-корр. РАН Н. И. Санжаровой и проф. С. В. Фесенко. – М. : РАН, 2018. – 278 с. 5. Рекомендации по дифференцированному использованию кормов для крупного рогатого скота на территориях радиоактивного загрязнения / Департамент по ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС ; РНИУП «Институт радиологии» ; под ред. д-ра биол. наук В. С. Аверина. – Гомель, 2003. – 24 c. 6. Рекомендации по использованию новых рецептов комплексных минеральных добавок на основе трепела в составе комбикормов для крупного рогатого скота, содержащегося на территории радиоактивного загрязнения / А. А. Царенок [и др.] ; Ин-т радиобиологии НАН Беларуси. – Минск, 2019. – 24 с. 7. Рекомендации по ведению кормопроизводства и животноводства, обеспечивающее получение нормативной продукции в условиях техногенного загрязнения / Р. М. Алексахин [и др.]. – Обнинск : ГНУ ВНИИСХРАЭ, 2007. – 109 с. 8. Копыльцова, Е. В. Рекомендации по получению говядины в соответствии с требованиями технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» ТР ТС 021/2011 по содержанию 137Cs не более 200 Бк/кг (для организаций Могилевской и Гомельской областей) / Е. В. Копыльцова, А. А. Царенок, Э. Н. Цуранков. – Минск, 2019. – 24 с. ADAPTING PROTECTIVE MEASURES IN ANIMAL HUSBANDRY TO AGRICULTURAL CONDITIONS OF THE CZECH REPUBLIC IN THE EVENT OF A RADIATION ACCIDENT E. V. Kapyltsova1, M. Bartuskova2, J. Hůlka3, J. Rosmus4, P. Rulík3, J. Škrkal3, A. Selivanova3, M. Kuzmiakova2, R. S. Kurilenko1, А. А. Tsarenok1, E. N. Tsurankov1, А. А. Mikhailava1 1 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] 2 Branch in Ostrava of the National Radiation Protection Institute (SURO), Ostrava, Czech Republic 3 National Radiation Protection Institute (SURO), Prague, Czech Republic 4 State Veterinary Institute, Prague, Czech Republic Abstract. In the areas affected by radioactive contamination as a result of a radiological accident, it becomes a major objective to produce foods and feedstuffs in full compliance with the established maximum permissible levels of radionuclide content. This is a challenge that can be dealt with by applying various agricultural protective measures. Within the framework 134 of the joint Czech–Belarus research project, we developed new and enhanced existing live cattle monitoring practices in place in the Republic of Belarus adapting them to the agricultural conditions of the Czech Republic. An essential output of the project is a specialised prediction software named PriMM (Prediction of Radionuclides in Milk & Meat), which, based on using contaminated forages of different types, amounts and radionuclide content in them, enables users to calculate and predict the contents of 137Cs и 90Sr in the end products, i.e. milk and meat of cattle, and their correspondence to the existing (or any values manually set) food safety standards. This computer programme, although grounded on the original concept of the differentiated use of cattle feed containing different levels of 137Cs and 90Sr, is a completely new product adapted to the specific needs and conditions typical to the agriculture in Czech Republic. The results obtained in this study are anticipated to be applied in the farm production practices of the Czech Republic in the event of a nuclear and/or radiation accident to make scientifically substantiated decisions concerning radioactive contamination of farm animals in order to prevent production of contaminated milk and meat products above the established sanitary and hygiene standards. Keywords: 137Cs, 90Sr, protective measures, prediction software, live animal measuring ОСОБЕННОСТИ ПЕРВИЧНОЙ ИНВАЛИДНОСТИ ГРАЖДАН ПЕНСИОННОГО ВОЗРАСТА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ А. В. Копыток, С. И. Лущинская, О. А. Воронец, А. В. Зуева Республиканский научно-практический центр медицинской экспертизы и реабилитации, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Демографическая ситуация, сложившаяся в настоящее время во многих странах мира, характеризуется старением населения. По прогнозам специалистов ООН, к 2050 г. каждый шестой человек в мире будет старше 65 лет. В Республике Беларусь уже сейчас граждане пенсионного возраста составляют почти четверть всего населения страны. Демографы считают старение населения признаком процветания общества и значительных социальных достижений. Однако, с возрастом в организме человека происходят негативные изменения, люди старшего поколения (около 80 %) страдают множественной хронической патологией. Накопление нарушений функций органов и систем, снижение адаптационных возможностей организма приводит к ограничениям жизнедеятельности и росту риска инвалидности в пожилом возрасте [1–3]. В этих условиях системы здравоохранения и социальной защиты населения должны быть в состоянии обеспечить инвалидам пожилого возраста своевременную, доступную, квалифицированную, безопасную и качественную медико-социальную помощь, а для этого им необходимо обладать оперативной информацией об особенностях инвалидности данной категории граждан и их потребностях в мерах социальной защиты, в том числе в реабилитации [4; 5]. В связи с изложенным целью настоящего исследования являлось изучение уровня, структуры и динамики первичной инвалидности населения пенсионного возраста за 2013– 2022 гг. в Республике Беларусь. Материалы и методы. Материалом для исследования послужили данные информационной системы «Инвалидность» за 2013 гг., Республиканской информационноаналитической системы по медэкспертизе и реабилитации инвалидов Республики Беларусь за период 2014–2022 гг., функционирующих на базе РНПЦ медицинской экспертизы и реабилитации. Исследование сплошное. Рассчитывались абсолютные, интенсивные, экстенсивные и средние величины. При расчете интенсивных показателей (уровня первичной инвалидности) использовались данные Национального статистического комитета Республики Беларусь о численности и половозрастной структуре населения. Изучение причин первичной инвалидности проводилось по классам болезней в соответствии с МКБ 10-го пересмотра. Результаты исследования и их обсуждение. Медико-реабилитационными экспертными комиссиями (МРЭК) ежегодно впервые признается инвалидами (ВПИ) 50–55 тыс. чел., среди которых около 60 % это лица пенсионного возраста. В среднем в год за период 2013–2022 гг. впервые инвалидами в данном возрасте признавалось 32 049 чел. Среднегодовой уровень первичной инвалидности (ПИ) составил 140,34 на 10 тыс. населения пенсионного возраста. На фоне относительно стабильного числа граждан пенсионного возраста, впервые признанных инвалидами в 2013–2019 гг., произошло существенное снижение их численности в 2020–2021 гг. – с 33 750 чел. в 2019 г. до 25 312 чел. в 2021 г. Уровень ПИ снизился на 25,0 % – с 152,64 на 10 тыс. населения в 2019 г. до минимального значения за весь исследуемый период 135 114,48 на 10 тыс. населения в 2021 г. (t = 35,40, p < 0,001). Основной причиной такого снижения явилась неблагоприятная эпидемиологическая обстановка, связанная с распространением инфекции Covid-19, и уменьшение числа обращений на МРЭК граждан пенсионного возраста. После стабилизации эпидемиологической обстановки в 2022 г. уровень ПИ граждан исследуемой возрастной группы увеличился до 125,47 на 10 тыс. населения (табл. 1). Т а б л и ц а 1 – Динамика показателей первичной инвалидности граждан пенсионного возраста в Республике Беларусь Год освидетельствования 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 В среднем за год Число ВПИ Уровень ВПИ 95 ДИ 34018 33030 35681 34503 35151 34568 33750 26734 25312 27742 32049 153,86 149,39 161,38 156,05 158,98 156,34 152,64 120,91 114,48 125,47 140,34 152,2–155,5 147,8–151,0 159,7–163,0 154,5–157,6 157,4–160,6 154,8–157,9 151,1–154,2 119,5–122,3 113,1–115,9 124,0–126,9 138,8–141,9 Основную часть в структуре ВПИ пенсионного возраста в 2022 г. составляли женщины – 62,3 % без существенной динамики соотношения мужчин и женщин за рассматриваемый период. Для сравнения, среди инвалидов трудоспособного возраста женщины составляли только 31,6 %. Однако ввиду значительного преобладания женщин над мужчинами в структуре населения пенсионного возраста Республики Беларусь уровень первичной инвалидности у женщин оказался ниже, чем у мужчин – 110,37 против 165,50 на 10 тыс. населения соответствующего пола (t = 30,5, p < 0,001). В подавляющем большинстве случаев (99,9 %) основной причиной ПИ у граждан пенсионного возраста в 2022 г., являлось «общее заболевание». Данная причина инвалидности была установлена у 27 705 ВПИ пенсионного возраста. В 31 случае к инвалидности привела военная травма или заболевание, полученное в период военной службы. Инвалидами вследствие трудового увечья и профессионального заболевания, а также инвалидами с детства было признано по 3 чел. Обращает на себя внимание более высокая тяжесть ПИ граждан пенсионного возраста по сравнению с гражданами трудоспособного возраста. Так, если в 2022 г. в структуре ВПИ пенсионного возраста инвалиды I группы составляли 41,5 %, II группы – 41,4 %, III группы – 17,2 %, то в структуре ВПИ граждан трудоспособного возраста – соответственно 11,1 %, 35,6 % и 53,3 %. То есть, среди лиц пенсионного возраста тяжесть первичной инвалидности (суммарный удельный вес инвалидов 1 и 2 групп) составляла 82,8 %, среди населения трудоспособного возраста – 46,7 % (t = 87,4, p < 0,001). Среди мужчин и женщин показатели тяжести ПИ различались не существенно – 83,6 % среди мужчин против 82,4 % среди женщин. В нозологической структуре ПИ граждан пенсионного возраста первое ранговое место с большим преимуществом занимали болезни системы кровообращения (49,7 %), 2-е место – новообразования (21,1 %), 3-е – психические расстройства (7,2 %). 4-е и 5-е места занимали соответственно болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани (6,9 %) и болезни нервной системы (5,2 %). В то время как среди населения трудоспособного возраста лидирующей причиной ПИ являлись новообразования (30,1 %), болезни системы кровообращения с небольшим отрывом занимали второе ранговое место (27,9 %), на 3-ем месте находились болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани (10,8 %). Далее с существенным отставанием следовали болезни нервной системы (6,0 %) и травмы (5,8 %). Кроме этого уровень ПИ граждан пенсионного возраста вследствие болезней системы кровообращения в 2022 г. (60,26 на 10 тыс. населения) превышал аналогичный показатель среди населения трудоспособного возраста (11,08 на 10 тыс. населения) более чем в 5 раз (t = 90,8, p < 0,001). Показатели ПИ вследствие психических расстройств среди пенсионеров были больше в 4,6 раза (t = 32,9, p < 0,001), вследствие болезней глаза – в 3,7 раза (t = 22,77, 136 p < 0,001), вследствие новообразований и болезней костно-мышечной системы и соединительной ткани в 2 раза (t = 36,3 и 19,14 соответственно, p < 0,001). Уровень ПИ вследствие остальных классов болезней различался не так существенно (табл. 2). Т а б л и ц а 2 – Уровень и структура ВПИ пенсионного и трудоспособного возраста по классам болезней в 2022 году Классы болезней Туберкулез Новообразования Болезни крови Болезни эндокринной системы Психические расстройства Болезни нервной системы Болезни глаза Болезни уха и сосцевидного отростка Болезни системы кровообращения Болезни органов дыхания Болезни органов пищеварения Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани Болезни мочеполовой системы Врожденные аномалии Травмы Прочие болезни Все классы болезней ВПИ пенсионного возраста уровень, удельный вес, ‰ % ВПИ трудоспособного возраста уровень, удельный вес, ‰ % 0,02 25,66 0,05 2,08 8,75 6,26 4,92 0,31 60,26 1,21 0,57 0,0 % 21,1 % 0,0 % 1,7 % 7,2 % 5,2 % 4,1 % 0,3 % 49,7 % 1,0 % 0,5 % 0,12 11,93 0,05 1,58 1,91 2,39 1,32 0,11 11,08 0,54 1,08 0,3 % 30,1 % 0,1 % 4,0 % 4,8 % 6,0 % 3,3 % 0,3 % 27,9 % 1,4 % 2,7 % 8,39 6,9 % 4,28 10,8 % 0,99 0,08 1,71 0,10 121,37 0,8 % 0,1 % 1,4 % 0,1 % 100 % 0,45 0,22 2,30 0,31 39,68 1,1 % 0,6 % 5,8 % 0,8 % 100 % Анализ нозологической структуры ПИ граждан пенсионного возраста в динамики выявил существенный рост уровня вследствие психических расстройств и болезней нервной системы – соответственно на 22,4 % (с 7,15 на 10 тыс. населения в 2013 г. до 8,75 на 10 тыс. населения в 2022 г., t = 6,0, p < 0,001) и 34,8 % (с 4,64 до 6,26 на 10 тыс. населения, t = 21,3, p < 0,001). Заключение. Результаты исследования инвалидности населения пенсионного возраста за 2013–2022 гг. в Республике Беларусь свидетельствуют о значительном удельном весе граждан данного возраста в структуре первичной инвалидности (более 60,0 %), и связано это с увеличением в составе населения доли лиц пожилого возраста, как и в большинстве экономически развитых странах. За исследуемый период в среднем в год инвалидами впервые было признано 32049 чел. пенсионного возраста. Среднегодовой уровень первичной инвалидности составил 140,34 на 10 тыс. населения пенсионного возраста. Отмечается гендерная дифференциация в структуре ПИ граждан пожилого возраста. В 2022 г. уровень ПИ среди мужчин выше, чем среди женщин – 165,50 против 110,37 на 10 тыс. населения соответствующего пола. Данный контингент инвалидов характеризуется более высокий тяжестью ПИ. В структуре ВПИ пенсионного возраста преобладали в 2022 г. инвалиды I и II группы составляя 82,8 %. Основными причинами инвалидности граждан пенсионного возраста являлись болезни системы кровообращения (49,7 %) и новообразования (21,1 %). Далее следовали психические расстройства (7,2 %), болезни опорно-двигательного аппарата и соединительной ткани (6,9 %) и болезни нервная система (5,2 %). В динамике на протяжении 2013–2022 гг. выявлен существенный рост уровня ПИ вследствие психических расстройств и болезней нервной системы – на 22,4 % (t = 6,0, p < 0,001) и 34,8 % (t = 21,3, p < 0,001) соответственно. Полученные данные свидетельствуют о нуждаемости данного контингента инвалидов в значительной медико-социальной помощи и реабилитации, направленной на проведение соответствующих мер по профилактике и снижению инвалидности, сохранение здоровья, социальную интеграцию, своевременное и адресное предоставление им услуг социальной помощи и поддержки. Литература 1. World Population Prospects 2019. Highlights / United Nations. – New York, 2019. – 39 p. 137 2. Шургая, М. А. Инвалидность в пожилом возрасте и научное обоснование стратегии совершенствования медикосоциальной реабилитации в Российской Федерации : автореф. дис. ... д-ра мед. наук : 14.02.06 / М. А. Шургая ; Рос. унив. дружбы народов. – Москва, 2018. – 48 с. 3. Милькаманович, В. К. Медико-социальная адаптация и реабилитация людей пожилого и старческого возраста / В. К. Милькаманович. – Минск : Колорград, 2018. – 157 с. 4. Роик, В. Д. Социальная защита отдельных категорий граждан. Качество жизни пожелого населения / В. Д. Роик. – М. : Юрайт, 2018. – 398 с. 5. Кузьминов, О. М. Научное обоснование системы повышения качества гериатрической помощи : автореф. дис. ... д-ра мед. наук : 14.01.30 / О. М. Кузьминов ; Белгород. гос. нац. исслед. инст. – Белгород, 2021. – 38 с. FEATURES OF PRIMARY DISABILITY OF CITIZENS OF RETIREMENT AGE IN THE REPUBLIC OF BELARUS A. V. Kapytok, S. I. Lushchynskaya, O. A. Voronets, A. V. Zueva National Science and Practice Center of Medical Assessment and Rehabilitation, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The current demographic situation in many countries is characterised by an ageing population. According to UN experts, by 2050 every sixth person in the world will be over 65 years old. Citizens of retirement age already account for almost a quarter of the total population of the Republic of Belarus. At the same time at retirement age the risk of disability is growing. Every year in Belarus from 50,000 to 55,000 persons are registered for the first time as disabled by medical and rehabilitation expert commissions. About 60 % of them are persons of retirement age. In the period from 2013 to 2022, on average, 32,049 people of pensionable age were recognised disabled for the first time per year. The average annual rate of primary disability was 140.34 per 10,000 people of pensionable age. There is a gender differentiation in the structure of primary disability among the elderly. In 2022 the level of primary disability among men is higher than among women, 165.50 versus 110.37 per 10,000 of the population of the corresponding gender. This contingent of disabled persons is characterized by a higher severity of primary disability. In the structure of persons of pension age recognized as disabled for the first time in 2022, group I and II disabled persons prevailed, accounting for 82.8 %. The main causes of disability among persons of pensionable age were diseases of the circulatory system (49.7%) and neoplasms (21.1 %). These were followed by mental disorders (7.2 %), diseases of the musculoskeletal system and connective tissue (6.9 %) and diseases of the nervous system (5.2 %). The dynamics over 2013–2022 revealed a significant increase in the rate of primary disability due to mental disorders and diseases of the nervous system, by 22.4 % (t = 6.0, p < 0.001) and 34.8 % (t = 21.3, p < 0.001) respectively. The received data testifies to the necessity of the given contingent of invalids to have significant medical and social help and rehabilitation, directed on realization of the appropriate measures on prevention and reduction of disability, preservation of health, social integration, timely and targeting of social help and support services. Keywords: disability, citizens of retirement age, first-time disabled, level of disability, structure of disability, dynamics of disability МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ РИСКА СМЕРТИ ОТ СОЛИДНЫХ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ В УРАЛЬСКОЙ КОГОРТЕ АВАРИЙНО-ОБЛУЧЕННОГО НАСЕЛЕНИЯ Л. Ю. Крестинина Уральский научно-практический центр радиационной медицины ФМБА России, г. Челябинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. В пятидесятые годы двадцатого столетия на Южном Урале произошли две крупные радиационные аварии (сброс радиоактивных отходов в реку Теча и образование Восточно-Уральского радиоактивного следа в 1957 г. вследствие теплового взрыва в хранилище радиоактивных отходов), которые привели к облучению населения, проживавшего на прилегающих территориях. Население подверглось длительному воздействию комбинированного облучения (внутреннего облучения за счет употребления загрязненных радионуклидами воды и продуктов местного производства и внешнего за счет гамма-излучения береговой полосы, водного зеркала на реке Тече и от загрязненных территорий на ВУРСе после осаждения радиоактивного облака). Наиболее значимое воздействие на организм человека оказали долгоживущие радионуклиды 137Cs, 90Sr и 89Sr. Уральский научно-практический центр радиационной медицины (УНПЦ РМ), созданный в 1991 г. в г. Челябинске на базе специализированного медицинского учреждения, оказывает медицинскую помощь и занимается изучением отдаленных последствий облучения у населения, проживавшего или проживающего на загрязненных радионуклидами территориях. Сотрудниками института был создан регистр облученного населения и сформированы когорта реки Течи [1–2] и когорта Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа) [2; 3], а 138 также разработана дозиметрическая система (TRDS – Techa River Dosimetry System) для расчета индивидуализированных доз, полученных населением [4]. Многолетний опыт позволил выработать единые методы наблюдения за жизненным статусом и здоровьем облученного населения, а также единые подходы к расчету доз, накопленных в органах, с использованием дозиметрической системы для лиц, облученных в двух радиационных авариях. Данные усилия позволили объединить облученное на Урале население в единую Уральскую когорту аварийнооблученного населения (УКАОН), для англоязычной аудитории «South Ural Population Exposed to Radiation» (SUPER) [5]. Расчет доз показал, что доза на внескелетные ткани у 90 % членов УКАОН находилась в диапазоне малых доз (до 100 мГр), а максимальная доза достигала 1,1 Гр. Изучение отдаленных эффектов в данной когорте поможет получить прямые оценки избыточного относительного риска при хроническом облучении в диапазоне малых доз и расширить знания о влиянии малых доз облучения на здоровье населения. Материалы и методы. Исследование проведено когортным методом. Использован регрессионный анализ и простая параметрическая модель избыточного относительного риска. Доверительные интервалы с 95 % вероятностью определены методом максимального правдоподобия. Для анализа использован статистический пакет EPICURE, программы DATAB и AMFIT [6]. Предметом исследования являются случаи смерти от солидных злокачественных новообразований (ЗНО) у членов УКАОН, зарегистрированных за период с 1950 по 2019 годы, на территории наблюдения, включающей всю Челябинскую и Курганскую область. Численность когорты, состав по полу и возрасту на начало облучения и накопленная доза и случаи солидных ЗНО представлены в табл. 1. Доля женщин в когорте превышает долю мужчин (56 % относительно 44 %), доля русского населения превышает долю татар и башкир (72 % относительно 28 %), возраст на начало облучения более, чем у половины когорты менее 20 лет. К концу периода (с 1950 по 2019 г.) на территории наблюдения от всех причин умерло 34419 человек, из них причина смерти была известна для 31361 случая (91 % от всех умерших). Случаи смерти от солидных злокачественных новообразований (ЗНО) составили 4511. Число человеко-лет под риском составило 1,956 млн. [7]. Доля смертей от солидных ЗНО (табл. 1) у мужчин выше, чем у женщин. Наибольшая доля смертей (55 %) зарегистрирована у лиц, облученных в возрасте от 20 до 60 лет. Ежегодные индивидуализированные дозы для членов УКАОН рассчитаны сотрудниками дозиметрической лаборатории УНПЦ РМ с использованием TRDS-2016. Средняя доза на желудок (использована как аналог дозы на внескелетные ткани) у членов УКАОН за весь период составила 43 мГр, а при использовании 5-летнего минимального латентного периода – 35 мГр. Т а б л и ц а 1 – Демографические характеристики УКАОН [7] Характеристики групп когорты Число человек N Смерти от солидных ЗНО % N % 2422 2089 54 46 3243 1268 72 28 1718 2483 310 38 55 7 1840 2014 592 65 4511 41 45 13 1 100 Пол Мужчины Женщины Русские Татары и башкиры < 20 20–59 60+ 0 – < 0,010 0,010 – < 0,100 0,100 – < 0,500 0,500 > Вся когорта 27895 44 34932 56 Национальность 45223 72 17604 28 Возраст на начало облучения, лет 32856 52 25485 41 4486 7 Кумулятивная доза на желудок, Гр 30731 49 25761 41 5827 9 508 1 62827 100 Результаты исследования и их обсуждение. В результате многофакторного анализа с использованием программного обеспечения EPICURE и программы DATAB были построены 139 сложно-структурированные таблицы случаев и человеко-лет, стратифицированных по полу, возрасту на начало облучения, достигнутому возрасту, году рождения когорты, факту эвакуации, национальности, периоду наблюдения и дозовым категориям. Анализ с помощью программы AMFIT выявил значимое влияние на базовые уровни смертности от солидных ЗНО следующих факторов – пола (p < 0,001), национальности (p < 0,001), факта эвакуации (p < 0,001), года рождения когорты (до 1925 или после) (p < 0,001), периода наблюдения (до 1975 и после), достигнутого возраста, связанного с полом (p < 0,001). Все эти факторы были включены в модель при дальнейшем расчете избыточного относительного риска (ИОР) смерти от солидных ЗНО на единицу дозы. Для анализа использовался 5-летний минимальный латентный период, необходимый для реализации солидных ЗНО после воздействия дозы. При оценке дозовой зависимости были протестированы три модели (линейная, линейноквадратичная и квадратичная). Было выявлено, что наилучшим образом дозовую зависимость описывает линейная модель. В табл. 2 приведены величины риска смерти от солидных ЗНО во всей когорте и в отдельных группах когорты по демографическим характеристикам для оценки возможной модификации эффекта. Т а б л и ц а 2 – Величины ИОР смерти от солидных ЗНО во всей УКАОН и в отдельных группах Характеристики когорты Вся когорта Пол Этническая принадлежность Факт переселения Возраст начала облучения Достигнутый возраст Календарный период ИОР/100 мГр, 95 % ДИ* 0,078 (0,037; 0,124) Мужчины Женщины 0,061 (0,0096; 0,121) 0,095 (0,039; 0,162) Татары и башкиры Русские 0,126 (0,046; 0,219) 0,062 (0,018; 0,113) Переселенные Непереселенные 0,081 (0,037; 0,130) 0,055 (–0,071; 0,198) 10 лет 40 лет 0,076 (0,030; 0,131) 0,080 (0,032; 0,134) 30 лет 70 лет 0,034 (0,007; 0,099) 0,089 (0,046; 0,139) 1956–1974 1975–2019 0,042 (–0,026;0,125) 0,090 (0,043; 0,144) П р и м е ч а н и е – * – Величины ИОР получены с учетом влияния на базовые уровни пола, возраста, национальности, календарного периода, года рождения когорты, факта эвакуации при одновременном включении их в модель. Статистически значимая величина ИОР смерти от солидных ЗНО во всей когорте составила 0,078/100 мГр (табл. 2). Увеличение статистической силы исследования после объединения когорты реки Течи и когорты ВУРС позволило получить статистически значимые величины ИОР и в отдельных группах когорты, что позволило провести их корректное сравнение. В данных группах членов УКАОН наблюдались тенденции более высоких величин ИОР у женщин относительно мужчин, в группе татар и башкир относительно русского населения, у достигших возраста 70 лет относительно 30 лет, у переселенного населения относительно непереселенного, в период после 1975 года, относительно более ранних лет [7]. Однако доверительные интервалы величин ИОР в данных группах перекрывались, что указывает на отсутствие статистически значимых различий. Атрибутивный риск для всей когорты за весь период составил 3,3 %, или 149 случаев из 4511 случаев солидных ЗНО, могли быть связаны с воздействием радиации. Данные оценки хорошо согласуются с полученными ранее для членов когорты реки Течи и когорты ВУРСА, при этом доверительные интервалы величин ИОР значительно уменьшились [1–3]. Заключение. Хроническое облучение в диапазоне преимущественно малых доз (доза на желудок для 90 % членов когорты составила менее 100 мГр) у членов УКАОН численностью 62827 за период наблюдения с 1950 по 2019 г. привело к статистически значимому повышению риска смерти от солидных ЗНО. Дозовая зависимость наилучшим образом описывалась линейной моделью. ИОР/100 мГр для смерти от солидных ЗНО в УКАОН составил 0,078 (95 % ДИ: 0,037; 0,124), p < 0,001 [7]. Получение статистически значимых оценок ИОР/100 мГр как во всей УКАОН, так и в отдельных половозрастных группах населения позволяет использовать их при прогнозах риска 140 для здоровья при хроническом облучении в диапазоне малых доз, исключая необходимость использования DDREF коэффициентов, имеющих большую неопределенность до настоящего времени. Литература 1. Крестинина, Л. Ю. Отдаленные соматико-стохастические эффекты / Л. Ю. Крестинина, А. В. Аклеев // Последствия радиоактивного загрязнения реки Течи / Под ред. д-ра мед. наук, проф. А. В. Аклеева. – Челябинск : «Книга», 2016. – Гл. 9. – С. 270–330. 2. Здоровье населения, проживающего на радиоактивных территориях Уральского региона / А.В. Аклеев [и др.] ; под ред. А.В. Аклеева. – М. : РАДЭКОН, 2001. – 194 с. 3. Сравнительный анализ риска смерти от солидных злокачественных новообразований у населения, облучившегося на реке Теча и Восточно-Уральском радиоактивном следе / Л. Ю. Крестинина [и др.] // Радиация и риск. – 2017. – Т. 26, № 1. – С. 100–114. https://doi.org/10.21870/0131-3878-2017-26-1-100-114 4. Enhancements in the Techa River Dosimetry System: TRDS-2016D Code for reconstruction of Deterministic Estimates of Dose from Environmental Exposures / M. O. Degteva [et al.] // Health Phys. – 2019. – Vol. 117 (4). – P. 378–387. 5. Уральская когорта аварийно-облученного населения / С. С. Силкин [и др.] // Медицина экстремальных ситуаций. – 2019. – № 3. – C. 393–402. 6. Epicure Users Guide / D. L. Preston [et al.]. – Washington : Hirosoft International Corporation, 1993. – 330 p. 7. Крестинина, Л. Ю. Риск смерти от солидных злокачественных новообразований в Уральской когорте аварийнооблученного населения: 1950–2019 / Л. Ю. Крестинина, С. С. Силкин // Радиационная гигиена. – 2023. – Т. 16, № 1. – С. 76–88. MEDICAL CONSEQUENCES OF EXPOSURE ON THE EXAMPLE OF THE SOLID CANCER MORTALITY RISK IN THE COHORT OF SOUTH URAL POPULATION EXPOSED TO RADIATION L. Yu. Krestinina Urals Research Center for Radiation Medicine (URCRM), Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The purpose of the study was to obtain direct estimates of the excess relative risk of solid cancer mortality due to chronic exposure in the low dose range in the Urals cohort of the accidentally exposed population. South Ural population exposed to radiation cohort was formed in 2018. It combines the population exposed in the South Urals in two radiation accidents in the 1950s (radioactive discharges into the Techa River and East Urals radioactive trace (EURT) formed as a result of a thermal explosion in the storage of radioactive waste). The size of the cohort is more than 62.5 thousand people, the maximum follow-up period is 70 years (from 01.01.1950 to 12.31.2019), the mortality catchment area includes the entire Chelyabinsk and Kurgan oblasts. The subject of the study is solid cancer deaths. Over the entire follow-up period, 4,511 deaths from solid cancers and 1.956 million person-years at risk were registered in the catchment area. Individualized doses accumulated by the population over the whole follow-up period were calculated on the basis of the Techa River Dosimetry System 2016 (TRDS2016) developed by the dosimetrists of the Urals Research Center for Radiation medicine (URCRM). Most of the cohort members (90 %) received chronic combined (external and internal) exposure in the range of low doses (up to 100 mGy). In our study we used the dose accumulated in the walls of the stomach as an analogue of the dose to nonskeletal tissues. An average dose to the stomach with a 5-year minimum latency period was 35 mGy. As for the study design, it was a cohort study. Regression analysis and a simple parametric model of excess relative risk were used. Confidence intervals with 95 % probability were estimated with the maximum likelihood method. EPICURE statistical software package, DATAB and AMFIT programs were used for the analysis. Solid cancer mortality analysis in the SUPER cohort, revealed a statistically significant dose dependence. The dependence was best described by a linear model. The ERR/100 mGy for solid cancers mortality in SUPER cohort was 0.078 (95 % CI: 0.037; 0.124), p < 0.001. These estimates are in good agreement with those previously obtained for members of the Techa River cohort and the EURT cohort. The analysis showed that 149 out of the 4,511 solid cancers deaths in the SUPER cohort could be dose related. The attributable risk for the entire cohort for the whole period was 3.3 %. There was no significant modification of the dose dependence of the excess relative risk value by such factors as sex, age at the beginning of exposure, attained age, ethnicity, fact of resettlement, calendar period. Keywords: cohort of South Ural population exposed to radiation (SUPER), chronic exposure, solid cancers, excess relative risk, cancer mortality risk ЛОКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА U(VI) В РАДИОАКТИВНО-ЗАГРЯЗНЕННОМ ГРУНТЕ А. Д. Крот 1, А. Л. Тригуб2, В. О. Япаскурт 1, И. Э. Власова1 1Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] 2НИЦ «Курчатовский институт», г. Москва, Российская Федерация Введение. Уран, как основной компонент радиоактивных отходов, вызывает особенный интерес с точки зрения поведения в окружающей среде в результате аварийных ситуаций или некорректного обращения с отходами в прошлом. 141 В условиях окружающей среды техногенный уран особенно мобилен в виде катиона уранила. Высокая склонность к образованию комплексов с природными компонентами с разной миграционной способностью обуславливает необходимость исследования физикохимических форм урана в природных геохимических условиях, а именно: в открытом доступе кислорода и других окислителей; в присутствии карбонатных минералов и атмосферного CO2; природного органического вещества; различных минералов. Знание структур комплексов позволит получить надежные данные об их устойчивости и миграционной способности, что является необходимым для создания обоснованных стратегий по обращению с техногенным ураном и предотвращения его миграции в окружающей среде. Высокочувствительным, элемент-селективным методом исследования локальной структуры комплексов является спектроскопия рентгеновского поглощения (XAS). Околокраевая область (XANES) позволяет получить информацию о степени окисления и ближайшем окружении атома урана, область протяженной тонкой структуры (EXAFS) содержит сведения о ближайших координационных сферах. Несомненным преимуществом является возможность работать с образцами в разнообразной форме: в растворах, порошках, суспензиях, взвесях. Таким образом, спектроскопия рентгеновского поглощения является наиболее информативным методом анализа локальной структуры в многокомпонентных природных системах. Для установления физико-химических форм урана в радиоактивно-загрязненных природных объектах, необходимым является предварительное исследование возможно образуемых в окружающей среде соединений урана в лабораторных условиях. Накопленные спектральные данные могут использоваться в качестве «стандартов» различного окружения урана в загрязненных природных образцах. Целью данной работы является установление форм урана в радиоактивно-загрязненных грунтах на основании исследования комплексов уранила в модельных экологически значимых соединениях методом спектроскопии рентгеновского поглощения. Материалы и методы. Образец радиоактивно-загрязненного грунта был получен с территории сублиматного предприятия Ангарского электролизного химического комбината (Ангарск, Россия). Для исследования была выбрана наиболее активная фракция с размером зерен менее 100 µм («An-1»). В качестве «стандартов» локального окружения уранила в вероятно присутствующих соединениях были использованы хорошо изученные ранее [1] собственные соединения U(VI): ортофосфат и оксогидроксид уранила, карбонат уранилааммония, природная смесь фосфатных минералов уранила-кальция и уранила-меди, уранат и диуранат кальция. Измерения спектров рентгеновского поглощения проводились на станции Структурного Материаловедения Курчатовского источника синхротронного излучения «КИСИ-Курчатов» (Москва, Россия). Для измерения спектра на L3-крае поглощения урана при комнатной температуре в режиме флуоресценции, образец грунта An-1 прессовался в таблетку диаметром 0,7 мм. Монохроматизация пучка достигалась с помощью Si(220) монохроматора. Для калибровки энергии одновременно с образцом измерялся спектр UO2. Первичная обработка спектров выполнялась в программе ATHENA, подгонка EXAFS спектров проводилась в ARTEMIS программного пакета IFFEFIT [2]. Теоретические функции амплитуды рассеяния и фазового сдвига были рассчитаны с использованием кода FEFF6 [3]. Результаты исследования и их обсуждение. Построение корректной EXAFS модели локального окружения уранила невозможно без заранее продуманных обоснованных предположений о физико-химических формах, возможных в конкретном объекте. В связи с этим возникает необходимость в проведении большого количества предварительных исследований для получения информации об элементном и фазовом составе, морфологии образца, пространственном расположении фаз, а также об истории объекта: в каких внешних условиях и как долго он находился. Образец An-1 представляет собой глинистую фракцию грунта с размером частиц до 100 µм. Минеральный состав включает кварц, полевой шпат, глинистые минералы, а также гематит, хлорит и доломит в качестве минорных компонентов. Согласно результатам гамма-спектроскопии, удельная активность урана в образце составляет около 25 Бк/г. Детальный анализ морфологии и минерального состава приведен в более раннем исследовании [4]. РЭМ-изображения глинистой фракции образца радиоактивно-загрязненного 142 грунта An-1 выявляют несколько морфологически-различных форм нахождения урана (светлые точки на изображениях): в виде отдельных частиц размером 3–7 µм (рис. 1, а) и равномерных покрытий (рис. 1, б). Это позволяет предполагать присутствие урана в образце в виде частиц собственных фаз и равномерно распределенных сорбированных комплексов на поверхности глинистых минералов одновременно. Кроме того, по данным энергодисперсионной спектроскопии была отмечена корреляция между содержанием Ca и U в образце An-1. Р и с ун о к 1 – РЭМ-изображения а) частиц; б) пленок с высоким содержанием U в An-1 а) б) П р и м е ч а н и е – Сплошная линия соответствует экспериментальному спектру; красный пунктир – подгонка. Р и с ун о к 2 – XANES спектр An-1 в сравнении со стандартами U(IV) (UO2) и U(VI) (UO3 · 2H2O) (а) и EXAFS спектр An-1 и его Фурье-преобразование (б) Положение максимума края поглощения в XANES (рис. 2) свидетельствует о том, что в образце из радиоактивно-загрязненного грунта An-1 уран присутствует в степени окисления +6. Характерное плечо в посткраевой области указывает на нахождение U в образцах в виде катиона уранила. Параметры локального окружения U в радиоактивно-загрязненных грунтах, полученные из EXAFS спектров, приведены в таблице 1. Согласно спектроскопическим данным, в образце An-1 уран преимущественно присутствует в виде оксогидроксидных фаз со значительным вкладом карбонатов. Расстояния до аксиальных и экваториальных атомов О хорошо согласуются со значениями, полученными для «стандарта» оксогидроксида уранила. Образование оксогидроксидных фаз дополнительно подтверждается присутствием координационной сферы атомов U на расстоянии 3,97. Координационная сфера атомов С на расстоянии 2,90 Å может свидетельствовать об образовании карбонатных фаз или комплексов с природным органическим веществом. Хотя образование комплексов с природным органическим веществом не может быть полностью исключено, образование карбонатных комплексов представляется более вероятным. Учитывая обнаруженную корреляцию между содержанием Ca и U в образце, можно предполагать образование смешанных карбонатных минералов типа либегита Ca2[(UO2)2(CO3)4]. Кроме того, в комплексах уранила с природным органическим веществом, согласно модельным экспериментам по сорбции уранила на 143 органических сорбентах, должен присутствовать вклад координационной сферы С/О на расстоянии около 3,2 Å, чего не наблюдалось в спектре образца An-1. Наконец, содержание органического углерода в образце An-1 крайне незначительно по сравнению с минеральными фазами, что делает связывания урана с ними маловероятным. Расщепление координационной сферы экваториальных атомов О и расстояние U-U также могут свидетельствовать и об образовании силикатов уранила. Однако, добавление координационных сфер атомов Si/Al в подгоночную модель приводило к околонулевым значением КЧ для этих сфер. Таким образом, во фракции грунта An-1, несмотря на высокое содержание глинистых минералов и ожидаемую сорбцию урана на них, наибольший вклад в спектр вносят собственные фазы оксогидроксидов. Значительно также образование карбонатов уранила, предположительно уранил-кальциевого минерала либегита Ca2[(UO2)2(CO3)4]. Параметры локального окружения U в образце An-1 U-Oакс. Образец An-1 U-Oэкв. КЧ R, Å σ2, Å2 КЧ R, Å σ2, Å2 2 1,80 0,001 3,5 2,7 2,30 2,47 0,004 C O U КЧ R, Å σ2, Å2 2,3 2,3 2,0 2,90 3,96 3,97 0,003 0,003 0,006 Заключение. Путем сравнения параметров локального окружения U в исследованных модельных соединениях с параметрами, полученными при подгонке EXAFS спектра образца An-1, были установлены преобладающие физико-химические формы U в глинистой фракции радиоактивно загрязненного грунта. Согласно спектроскопическим данным, радиоактивнозагрязненный образец грунта содержит U(VI) в виде оксогидроксидных и в меньшем количестве совместных с кальцием карбонатных фаз катиона уранила. Литература 1. From EXAFS of reference compounds to U(VI) speciation in contaminated environments / A. Krot [et al.] // J. Synchrotron. Radiat. – 2022. – Vol. 29 (2). – P. 303–314. https://doi.org/10.1107/S1600577521013473 2. Ravel, B. N. M. Data analysis for X-ray absorption spectroscopy using IFEFFIT / B. N. M. Ravel, M. Newville // J. Synchrotron. Radiat. – 2005. – Vol. 12 (4). – P. 537–541. https://doi.org/10.1107/S0909049505012719 3. Rehr, J. J. High-order multiple-scattering calculations of x-ray-absorption fine structure / J. J. Rehr, R. C. Albers, S. I. Zabinsky // Phys. Rev. Lett. – 1992. – Vol. 69 (23). – P. 3397–3400. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.69.3397 4. Forms of Uranium Presence in Soil on the Territory of the Sublimate Shop at AEKhK AO / M. A. Maryakhin [et al.] // Radiochemistry. – 2021. – Vol. 63 (1). – P. 119–126. https://doi.org/10.1134/S1066362221010173 LOCAL STRUCTURE OF U(VI) IN RADIOACTIVELY CONTAMINATED SOIL A. D. Krot1, A. L. Trigub2, V. O. Yapaskurt1, I. E. Vlasova1 1 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation, [email protected] 2 National Research Center Kurchatov Institute, Moscow, Russian Federation Abstract. Uranium, as the main component of radioactive waste, is of particular interest from the point of view of behavior in the environment as a result of emergency situations or improper handling of radioactive waste in the past. Its migration ability and bioavailability directly depend on its speciation under changing environmental conditions. The study of structures formed by uranium in natural systems is often complicated by the absence of long-range order, low U concentrations, and heterogeneity of samples. The study of such systems is possible using a highly sensitive and elementselective method of analyzing the local environment of the element of interest, X-ray absorption spectroscopy (XAS). Within this approach, the interpretation of the physicochemical forms of uranium in contaminated objects is carried out on the basis of comparison of parameters of U local surrounding (within 4–5 Å) with model laboratory systems prepared under strictly controlled conditions. In the course of the work, a number of model samples of uranium in intrinsic phases that are potentially formed under environmental conditions were studied – oxohydroxide, carbonate, phosphates of U(VI), uranates. The obtained spectral data on environmentally relevant U(VI) intrinsic phases were used to determine the speciation of uranium in a sample of radioactively contaminated soil of the sublimate enterprise "Angarsk Electrolysis Chemical Plant" (Angarsk, Russia). Based on the information about the sample obtained by the methods of SEM-EDX, X-ray diffraction, Xray fluorescence and gamma spectroscopy, assumptions were made about the U compounds formed. Verification of the initial hypothesis by analyzing the local environment showed that the clay fraction of the soil contains mainly oxohydroxide phases and uranyl-calcium carbonates. Keywords: actinides, uranium, environmental contamination, XANES, EXAFS 144 ИЗМЕНЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА У МЫШЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВЧ ИЗЛУЧЕНИЯ О. В. Крюкова1, Ю. А. Яковлева1, В. Г. Пахомова1, В. Ф. Пьянков1, К. В. Шадрин1,2 1Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН, г. Красноярск, Российская Федерация, [email protected] 2Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого, г. Красноярск, Российская Федерация Введение. В процессе эволюции на формирование и развитие живых организмов влиял ряд факторов, один из них – электромагнитное излучение. Развитие технологической сферы деятельности человека приводит к искажению естественного электромагнитного фона Земли за счет появления множества локальных техногенных электромагнитных полей [1]. Их появление с точки зрения эволюции можно считать «мгновенным», и ввиду того, что плотности потока энергии естественного электромагнитного фона и техногенного различаются на порядки, возникает необходимость в исследовании этого нового фактора. Особенно актуальны эти исследования, ввиду упоминаний в ряде работ об опасности высоких уровней электромагнитных полей. Существуют данные о том, что электромагнитное излучение может вызывать повреждения как структур в клетках [2], так и функций различных органов человека и животных [3], которые могут увеличивать риск развития или прогрессирования патологического состояния. Поэтому актуальным является как теоретическое, так и экспериментальное моделирование биологических эффектов в ответ на изменяющийся уровень электромагнитного фона окружающей среды [4; 5]. Материалы и методы. Эксперимент проводили на мышах аутбредной популяции ICR массой 25–27 г (ФГБУН ГНЦ ВБ «Вектор»). Животные получали стандартный пищевой рацион вивария и имели доступ к питьевой воде, содержались в соответствии с Правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и научных целей. Животных разделили на 2 группы: контроль и экспериментальная группа, животных которой ежедневно в течение 1 часа облучали в установке (1 ГГц, ППЭ 70 мкВт/см2 [6]) в течение 12 дней. Анализируя состав воздушной смеси, отобранной из индивидуальной камеры установки, были получены данные о динамике потребления кислорода и выделении углекислого газа животными. На основе этих данных рассчитали дыхательный коэффициент, как отношение удельной скорости выделения углекислого газа к удельной скорости потребления кислорода животным в камере. После воздействия у животных из хвостовой вены брали пробы для оценки содержания углекислого газа, кислорода, глюкозы и лактата в периферической крови. Оценку параметров проводили на анализаторе газов и метаболитов ABL 800 FLEX (Radiometer, Дания), входящем в состав уникальной научной установки «Комплекс оборудования для управляемого культивирования изолированных органов». Результаты исследования и их обсуждение. Показатель дыхательного коэффициента в зависимости от состава окисляющихся в организме веществ в норме может меняться в пределах от 0,7 до 1,0. Таким образом, определяя величину дыхательного коэффициента у животных, можно судить о преимущественном использовании в качестве субстратов окисления жиров, белков или углеводов. Показатели дыхательного коэффициента для исследуемых групп представлены на рисунке (окисление углеводов – 0,9–1,0, жиров – 0,7, белков – 0,8). Распределение значений дыхательного коэффициента в группах животных (в % от общего числа животных в группе): А – у контрольной группы животных; В – у животных после воздействия СВЧ излучения 145 В контрольной группе наблюдали распределение значений дыхательного коэффициента, показывающего использование в качестве энергетического субстрата всех метаболитов – белков (54,6 %) и в равных долях углеводов (12,7 %) и липидов (12,7 %). У животных, которые подвергались воздействию СВЧ излучения в течение 12 суток, значения дыхательного коэффициента показывало использование преимущественного одного типа субстрата для окисления – белков. Вероятно, такое смещение значений дыхательного коэффициента является ответной реакцией на стресс, вызванный влиянием СВЧ излучения. У здоровых животных, подвергшихся воздействию СВЧ излучения, происходит одновременное снижение содержания глюкозы и лактата в крови относительно контрольных значений после 6 и 12 ч суммарного воздействия. Пониженное содержание глюкозы и лактата в крови относительно контроля может свидетельствовать об уменьшении доли гликолиза в энергетическом обмене. Как раз на этих временных интервалах содержание кислорода в периферической крови достаточно высоко. Вероятно, поэтому и происходит переключение метаболических потоков в сторону включения белков в процесс окисления и получения энергии организмом альтернативным путем, о чем и свидетельствует значение дыхательного коэффициента. Ранее было получено [7], что влияние СВЧ-излучения в диапазоне частот работы сотовой связи вызывает активацию в лимфоцитах периферической крови cукцинатдегидpогеназы – основного фермента энергообеспечения, которая связана со снижением активности лактатдегидрогеназы. В качестве одного из возможных нарушений функций клетки при таком сдвиге может быть снижение скорости биосинтетических восстановительных процессов в клетках. Данные о влиянии электромагнитного излучения СВЧ диапазона на активность ферментов подтверждаются и другим работами [8], хотя в этом случае отмечали избирательное увеличение активности лактатдегидрогеназы. В любом случае, можно говорить о том, что электромагнитное излучение даже малой мощности способно вызывать нетепловые эффекты в биологических системах, что в свою очередь оказывает влияние на весь метаболизм. Заключение. Таким образом, исследовав действие электромагнитного излучения СВЧ диапазона на животных, и обнаружив влияние на энергетический метаболизм, можно говорить о том, что оно является стрессовым фактором, приводящим к неспецифическому ответу системы и уменьшению доли липидов и углеводов в энергетическом метаболизме. Литература 1. Кудряшов Ю. Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения : учебник для вузов / Ю. Б. Кудряшов, Ю. Ф. Перов, А. Б. Рубин. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 184 с. 2. Pavicic, I. In vitro testing of cellular response to ultra high frequency electromagnetic field radiation / I. Pavicic, I. Trosic // Toxicol. In Vitro. – 2008. – Vol. 22 (5). – P. 1344–1348. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2008.04.014 3. The effect of Base Transceiver Station waves on some immunological and hematological factors in exposed persons / M. Taheri [et al.] // Hum. Antibodies. – 2017. – Vol. 25 (1–2). – Р. 31–37. https://doi.org/10.3233/HAB-160303 4. Microwave Radiation and the Brain: Mechanisms, Current Status, and Future Prospects / S. Mumtaz [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2022. – Vol. 23 (16). – Р. 9288. https://doi.org/10.3390/ijms23169288 5. Lai, Y. F. Establishment of injury models in studies of biological effects induced by microwave radiation / Y. F. Lai, H. Y. Wang, R. Y. Peng // Mil. Med. Res. – 2021. – Vol. 8. – Art. 12. https://doi.org/10.1186/s40779-021-00303-w 6. Пьянков, В. Ф. Использование СВЧ установки для оценки влияния излучения СВЧ диапазона на параметры роста экспериментальной опухоли / В. Ф. Пьянков, А. Ф. Копылов, О. В. Крюкова // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. – 2015. – Т. 4, № 25. – С. 66–69. 7. Воздейcтвие излучения от мобильного телефона на кpоликов, измеpенное по показателям активноcти феpментов в лимфоцитаx / М. В. Заxаpченко [и др.] // Биофизика. – 2016. – Т. 61, № 1. – С. 120–125. 8. Vojisavljevic, V. Low intensity microwave radiation as modulator of the L-lactate dehydrogenase activity / V. Vojisavljevic, E. Pirogova, I. Cosic // Med. Biol. Eng. Comput. – 2011. – Vol. 49 (7). – P. 793–799. EFFECT OF MICROWAVE RADIATION ON RESPIRATORY QUOTIENT CHANGES IN MICE O. V. Kryukova1, Yu. A. Yakovleva1, V. G. Pakhomova1, V. F. Pyankov1, K. V. Shadrin1,2 1 Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation, [email protected] 2 Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Krasnoyarsk, Russian Federation Abstract. Theoretical and experimental modeling of the biological effects of microwaves is relevant to assess the risks to the health of the organism with the technogenic electromagnetic radiation sources in environment are increased. In the 146 experiment, the animals were irradiated microwave daily for 60minutes in a setup (1 GHz, 70 μW/cm2) for 12 days. The content of glucose, lactate, oxygen, and carbon dioxide in the blood of animals and the composition of the air mixture in the chamber were analyzed. Based on these data, the respiratory quotient was calculated. In the control group, the distribution of the respiratory coefficient showed the use of such metabolites as proteins, carbohydrates, and lipids as an energy substrate. In animals exposed to microwave radiation, the respiratory quotient showed the use of proteins as an oxidation substrate. Under the action of microwave radiation in the blood of mice, there is a decrease in the content of glucose and lactate relative to the control values. A decrease in the level of glucose and lactate in the blood of mice under the microwaves influence relative to control values indicates a decrease in the contribution of glycolysis to energy metabolism. At the same time, the oxygen content in the peripheral blood is quite high. Probably, in connection with this, there is a switch in metabolic flows towards the inclusion of proteins in oxidation as an energy substrate, which shows the respiratory quotient. Thus, having studied the effect of microwave radiation on mice, and having found an effect on energy metabolism, can conclude that it is a stress factor leading to a nonspecific reaction of the system and a decrease in the contribution of lipids and carbohydrates to energy metabolism. A change in the oxidation of metabolic substrates can lead to a decrease in the rate of biosynthetic recovery processes in cells, which increases the risk of developing a pathological condition under the influence of microwaves. Keywords: microwave radiation, respiratory quotient, mice, metabolic flows, oxygen consumption, carbon dioxide production, energetic substrates ВРЕМЯ КАК ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПАРАМЕТР НИЗКОДОЗОВОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ БАКТЕРИИ Н. С. Кудряшева1,2 1Институт биофизики Сибирского отделения РАН, г. Красноярск, Российская Федерация, [email protected] 2Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Российская Федерация Введение. Морские люминесцентные бактерии – чрезвычайно удобный объект для биотестирования радиационных эффектов. В качестве тестируемого физиологического параметра используется интенсивность бактериальной люминесценции. С одной стороны, результаты такого мониторинга используются для прогноза влияния радиации на морские одноклеточные микроорганизмы, с другой – можно с определенным приближением использовать полученные закономерности для прогнозирования влияния радиоактивного воздействия на высшие многоклеточные организмы, включая человека. Преимущества этого биолюминесцентного биотеста – широкая применимость, изученность, удобство регистрации физиологической функции, простота, невысокая стоимость и высокая скорость анализа. Совокупность этих преимуществ позволяет проводить большое количество анализов в сопоставимых условиях, что чрезвычайно важно для биологических исследований, и в особенности изучения низкодозовых эффектов, которые, как правило, являются шумными и характеризуются стохастичностью. Низкодозовые эффекты являются наименее изученными среди радиационных воздействий. В качестве условной границы низкодозовых эффектов для высших организмов принята доза 0,1 Гр. Т.к. доза облучения зависит от времени воздействия и его интенсивности, представляет интерес роль каждого из этих факторов в процессах низкодозового воздействия. Данный вопрос чрезвычайно важен для практических целей в экологических, биологических и медицинских исследованиях. Поэтому целью данной работы является выявление зависимости люминесцентного отклика бактерий от времени облучения и его интенсивности. В качестве источников облучения выбрали бета излучающий радионуклид тритий и гамма излучение. Материалы и методы. В качестве биотестового объекта использовали морские люминесцентные бактерии Photobacterium phosphoreum. В качестве модельного источника трития использовали тритиевую воду, а гамма-излучения – частицы, содержащие Cs-137. Доза облучения для указанных источников не превышала 0,03 и 0,25 Гр соответственно. Температура окружающей среды – 20 °С. Эксперименты производились на биолюминометре, произведенном в СКТБ «Наука», ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия. Экспериментальная ошибка не превышала 10 %. Подробнее условия экспериментов приведены в работах [1; 2]. Результаты исследования и их обсуждение. Тритий – бета-излучающий радионуклид низкой удельной радиоактивности. Полная энергия бета-распада трития и средняя энергия электронов малы (18,6 кэВ и 5,7 кэВ соответственно), что является основанием для рассмотрения трития как одного из менее опасных радиоизотопов. Вместе с тем, продукты радиоактивного распада трития способны запускать процессы переноса электронов/зарядов в 147 биохимических реакциях и влиять на скорость клеточных процессов. Продуктами распада трития являются электрон (бета-частица) и ионизированный изотоп гелия: . Исследования поведения люминесцентных бактерий в тритиевой воде [1; 3–4] продемонстрировали активирующие и ингибирующие действие трития в условиях низкодозового облучения (< 0,03 Гр) (рис. 1, А), а также отсутствие какой-либо монотонной зависимости интенсивности биолюминесценции от удельной радиоактивности (концентрации) тритиевой воды (рис. 1, Б). Отсутствие монотонной зависимости продемонстрировано в широком интервале удельной радиоактивности тритиевой воды – от 0,0001 до 200 МБк/л. Схожие результаты были получены и в работе [5]: интенсивность биолюминесценции оказалась одинаковой для трех удельных радиоактивностей тритиевой воды (0,03,4 и 500 МБк/л) в течение всего времени наблюдения – 53 ч. В этом эксперименте тритий увеличил интенсивность биолюминесценции приблизительно в три раза. Данные результаты могут быть объяснены с использованием понятия «адаптационная способность» бактериальных клеток к низко-дозовой радиации, с привлечением модели радиационного гормезиса [6–7], включающей стадии активации и ингибирования физиологических процессов. Полученные результаты свидетельствует о том, что баланс водной биоты в природных экосистемах при воздействии трития может смещаться как в сторону активизации, так и в сторону угнетения жизнедеятельности водных микроорганизмов с последующим нарушением баланса в пищевых цепях. Р и с ун о к 1 – Воздействие тритиевой воды на бактериальную биолюминесценцию: (А) кинетика бактериальной биолюминесценции в тритиевой воде, 2 МБк/л; (Б) зависимость интенсивности бактериальной биолюминесценции от удельной радиоактивности тритиевой воды при двух временах воздействия – 20 и 50 ч [1; 3–4] Радиобиологические эффекты гамма-облучения вызывают большую озабоченность исследователей в настоящее время, так как большое количество населения подвергается облучению от различных техногенных и природных источников, в частности, в атомной энергетике, в ходе традиционных лучевых терапевтических и диагностических процессов, включая непреднамеренное облучение [8–9]. Тем не менее, влияние малых доз гаммаизлучения на светящиеся морские бактерии, широко используемую как модельную биотестовую систему, не было изучено до настоящего времени. Рис. 2 демонстрирует независимость бактериального отклика от интенсивности облучения при низко- и среднедозовом гамма-облучении (< 0,25 Гр), аналогично упомянутому ранее низкодозовому эффекту трития. На этом рисунке представлены интенсивности бактериальной биолюминесценции при четырех мощностях доз облучения с практически одинаковыми биолюминесцентными откликами. Активации биолюминесценции в данном эксперименте не обнаружено, кинетические кривые соответствуют «пороговой» модели. 148 Р и с ун о к 2 – Интенсивность биолюминесценции бактерий, Irel, под воздействием гамма облучения различной мощности. 137Cs, 20 ºC. Ошибка для Irel не превышает 10 % [2] Заключение. Таким образом, экспериментально продемонстрирована независимость отклика бактериальной биолюминесценции от интенсивности излучения (удельной радиоактивности ионизирующего излучения трития или мощности дозы гамма-излучения) при малых дозах облучения. Вместе с тем, выявлена зависимость биолюминесцентного отклика от времени, соответствующая модели гормезиса (для радионуклида трития) или пороговой модели (для гамма-излучения). Ранее в работе [10] было также продемонстрировано, что время низкоинтенсивного воздействия является критическим параметром горметических реакций, наряду с дозой и типом активных соединений. Литература 1. Effect of tritium on luminous marine bacteria and enzyme reactions / M. A. Selivanova [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2013. – Vol. 120. – P. 19–25. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.01.003 2. Exposure of luminous marine bacteria to low-dose gamma-radiation / N. S. Kudryasheva [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2017. – Vol. 169–170. – P. 64–69. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.01.002 3. Marine bacteria under low-intensity radioactive exposure / O. V. Kolesnik [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2023. – Vol. 24 (1). – P. 410. https://doi.org/10.3390/ijms24010410 4. Bondareva, L. Tritium: Doses and Responses of Aquatic Living Organisms (Model Experiments) / L. Bondareva, N. Kudryasheva, I. Tananaev // Environments – 2022. – Vol. 9 (4). – P. 51. https://doi.org/10.3390/environments9040051 5. Reactive Oxygen Species and low-dose effects of tritium on bacterial cells / T. V. Rozhko [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2019. – Vol. 208–209. – P. 106035. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106035 6. Calabrese, E. J. Hormetic Mechanisms / E. J. Calabrese // Crit. Rev. Toxicol. – 2013 – Vol. 43. – P. 580–606. 7. Calabrese, E. Hormesis: Path and Progression to Significance / E. Calabrese // Int. J. Mol. Sci. – 2018. – Vol. 19. – P. 1– 15. https://doi.org/10.3390/ijms19102871 8. Jameel, Q. Y. Protective rules of natural antioxidants against gamma-induced damage–A review / Q. Y. Jameel, N. K. Mohammed // Food Sci. Nutr. – 2021. – Vol. 9 (9). – P. 5263–5278. https://doi.org/10.1002/fsn3.2469 9. Ernawati. Effect of gamma irradiation on the caffeoylquinic acid derivatives content, antioxidant activity, and microbial contamination of Pluchea indica leaves / Ernawati, H. Suryadi, A. Mun'im // Heliyon. – 2021. – Vol. 7 (8). – e07825. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e07825 10. Sthijns, M. M. J. P. E. Time in Redox Adaptation Processes: From Evolution to Hormesis / M. M. J. P. E. Sthijns [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2016. – Vol. 17 (10). – P. 1649. https://doi.org/10.3390/ijms17101649 TIME AS A DETERMINING PARAMETER OF LOW-DOSE RADIATION EFFECT ON LUMINESCENT BACTERIA N. S. Kudryasheva1,2 1 Institute of Biophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation, [email protected] 2 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russian Federation Abstract. Marine luminous bacterium is a convenient object to monitor radiation bioeffects. The intensity of their luminescence is used as a tested physiological parameter. On the one hand, the results of the bioluminescent monitoring can be used to predict the effect of radiation on marine unicellular microorganisms, on the other hand, the obtained regularities can be used (with a certain approximation) to predict the effect of radioactive exposure on higher multicellular organisms, including humans. The study addresses to biological low-dose effects. Beta-emitting radionuclide tritium (as a component of tritiated water) and gamma-radiation of Cs-137 particles were used as sources of irradiation for luminous marine bacterium Photobacterium phosphoreum. Doses did not exceed 0.03 and 0.25 Gy, respectively. Tritium initiated stages of bioluminescence activation and inhibition for 58 h of exposure; the bioluminescence kinetics corresponded to ‘hormesis’ model of ‘dose-response’ dependence. In contrast to ionizing radiation of tritium, gamma-emission did not initiate bacterial 149 bioluminescence activation; stages of (1) absence of the effect and (2) bioluminescence time-dependent inhibition were observed for 56 h, corresponding to ‘threshold’ model of ‘dose-response’ dependence. No monotonic dependency of bioluminescence intensity on specific radioactivity of tritium was determined in a wide region of tritium radioactivity concentrations – from 0.0001 to 200 MBq/L. Similar to radionuclide tritium, gamma-irradiation did not show any dependency of bioluminescence intensity on irradiation intensity in the interval of dose rates 150–4100 mGy/h. Hence, the independence of the bacterial bioluminescence response on the radiation intensity of beta- and gamma-radiation at low radiation doses has been experimentally demonstrated, while the dependence of the bioluminescent response on time has been revealed. This issue is important for environmental, biological and medical applications. Keywords: tritium, Cs-137, luminous marine bacterium, bioassay, time of exposure, intensity of exposure, low-dose effects К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА ИНДИВИДУАЛИЗИРОВАННЫХ ДОЗ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ Д. Б. Куликович1, Н. Г. Власова1,2 1Гомельский государственный медицинский университет, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Республиканский научно-практический центр радиационной медицины и экологии человека, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Индивидуальный дозиметрический контроль (далее – ИДК) является самым надежным методом оценки индивидуальной дозы внешнего облучения, который не всегда может быть применен в виду своих особенностей [1]. Отсюда и возникает необходимость разработки метода прогноза и ретроспективной оценки индивидуализированных доз внешнего облучения у лиц, проживающих на загрязненной территории, поскольку существующие методики нуждаются в уточнении и корректировке [2]. Для реализации поставленной задачи необходимо применить методы статистического моделирования, учитывая не только прямые, но и социальные, и демографические факторы индивида, которые в полной мере характеризуют оказываемое влияние на формирование дозы внешнего облучения у лиц, проживающих на загрязненных территориях вследствие аварии на Чернобыльской атомной электростанции [2]. Материалы и методы. В исследование были включены данные ИДК, выполненные методом термолюминесцентной дозиметрии, об индивидуальных дозах внешнего облучения свыше 35000 жителей Гомельской области. Распределение обследованных жителей по гендерной принадлежности практически одинаковое (мужчины – 51 %; женщины – 49 %). В основу разрабатываемой модели были также включены выявленные ранее факторы, оказывающие влияние на формирование индивидуальной дозы внешнего облучения и сформированные группы, объединенные по типу занятости [2], характеристика которых представлена в таблице. Спецификация групп профессиональной занятости Группа I* II* III* IV* V* VI* Тип профессиональной занятости Дети: дошкольного возраста; школьники младших классов; школьники старших классов Инвалиды и пенсионеры по инвалидности; пенсионеры по возрасту; безработные, домохозяйки Студенты; служащие; военнослужащие; медицинские работники Водители и механизаторы; животноводы; работники сельского хозяйства; рабочие Полеводы Работники лесхозов П р и м е ч а н и е – * – значимые различия между группами (p < 0,05 по результатам апостериорных сравнений). Обработка данных осуществлялась методами прикладной статистики с использованием программных пакетов Statistica (StatSoft, США), MS Excel. Результаты исследования и их обсуждение. Для оценки индивидуализированных доз внешнего облучения был применен метод статистического моделирования, а именно, модель линейной множественной регрессии. Обучающая выборка, в которую были включены данные об индивидуальных дозах внешнего облучения, была сформирована за период 1988–1992 гг. (как наиболее представительные по количеству наблюдений). 150 В качестве целевого фактора разрабатываемой модели оценки и прогноза индивидуализированной дозы внешнего облучения принята индивидуальная годовая доза внешнего облучения исследуемой группы профессиональной занятости; в качестве объясняющих факторов в модель были включены – плотность загрязнения по 137Cs исследуемого населенного пункта (далее – НП), гендерная принадлежность обследованного лица и его возраст. Результат регрессионного анализа показал, что модель для каждой группы профессиональной занятости обладает высокой степенью адекватности (уточненные коэффициенты детерминации лежат в диапазоне от 0,71 до 0,74), также наблюдается значимость коэффициентов регрессии для каждых из объясняющих факторов. Но, для того, чтобы разрабатываемая модель была устойчива во времени, необходимо учесть динамику снижения дозы внешнего облучения, которая обусловлена естественным путем, был дополнительно введен коэффициент, характеризующий снижение дозы внешнего облучения (Kreduce) для каждого типа НП. По результатам статистического анализа данных Каталогов средних годовых эффективных доз облучения жителей населенных пунктов Беларуси за 1992, 1998, 2004, 2010, 2015 и 2020 гг. Kreduce определялся отношением среднего значения дозы внешнего облучения текущего года к предшествующему. Результат верификации коэффициента (Kreduce) на исследуемой выборке показал, что рассчитанные значения дозы внешнего облучения на основе полученного коэффициента имеют сильную корреляционную связь (τ = 0,9987; p = 0,0016), при этом отклонение рассчитанных значений дозы внешнего облучения от данных ИДК лежит в интервале ±9 % (рис. 1). Р и с ун о к 1 – Верификация коэффициента снижение дозы внешнего облучения Таким образом, учитывая результаты анализа, была получена формула для оценки и прогноза индивидуализированной дозы внешнего облучения (1) лиц, относящихся к оцениваемой группе профессиональной занятости: (1) где – индивидуализированная годовая доза внешнего облучения для i-группы профессиональной занятости, мЗв·год–1; Kreducej – коэффициент снижения дозы внешнего облучения исследуемого периода j-типа НП, отн. ед; σ – плотность загрязнения НП по 137 Cs, Ки/км2, G – пол (0 – женщины; 1 – мужчины); A – возраст, лет; b – свободный член уравнения регрессии; k1, k2, k3 – коэффициенты регрессии, соответствующие каждому объясняющему фактору. На рис. 2 представлены результаты верификации модели оценки и прогноза индивидуализированной дозы внешнего облучения, которая проводилась в 2 этапа на данных из Базы данных ИДК, не вошедших в обучающую выборку: по выбранным случайным образам наблюдениям и по группам профессиональной занятости. 151 Р и с ун о к 2 – Верификация модели: а – по выбранным наблюдениям; б – по группам профессиональной занятости Анализ модели по выбранным случайным образом наблюдениям показал, что между данными ИДК и верифицированными по модели нет статистически значимых различий (U = 0; p = 1), ошибка оценки модели составила в среднем ±11 %, при этом наблюдалась сильная корреляционная связь между данными ИДК и модельными (τ = 0,9966; p < 0,0005). Анализ по группам профессиональной занятости также показал, что между данными ИДК и верифицированными по модели не наблюдается статистически значимых различий (U = 0; p = 1), при этом ошибка оценки модели составила в среднем ±5 %, с сохранением сильной корреляционной связи между данными ИДК и модельными (τ = 0,9989; p < 0,005). Заключение. Разработанная модель оценки и прогноза индивидуализированной дозы внешнего облучения для лиц, занятых в различных социальных сферах, позволяет выполнить оценку и прогноз с высокой точностью и наименьшей ошибкой, при этом учитывая их социальные и демографические характеристики. Литература 1. Власова, Н. Г. Оценка средней годовой эффективной дозы внешнего облучения жителей населенных пунктов Республики Беларусь для зонирования территории / Н. Г. Власова // Медико-биологические проблемы жизнедеятельности. – 2018. – Т. 2, № 20. – С. 25–30. 2. Куликович, Д. Б. Статистический анализ факторов, оказывающих влияние на формирование дозы внешнего облучения / Д. Б. Куликович, Н. Г. Власова // Проблемы здоровья и экологии. – 2022. – Т. 19, № 3. – С. 99–105. TO THE QUESTION OF DEVELOPING A MODEL FOR EVALUATION AND PREDICTION OF INDIVIDUALIZED EXTERNAL EXPOSURE DOSES D. B. Kulikovich1, N. G. Vlasova1,2 1 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Republican Scientific and Practical Center for Radiation Medicine and Human Ecology, Gomel, Republic of Belarus 2 Abstract. Individual dosimetric control is the most reliable method for assessing an individual external exposure dose, which cannot always be applied due to its peculiarities. Hence, there is a need to develop a method for predicting and retrospective assessment of individualized external exposure doses for populations living in a contaminated area, since existing methods need to be clarified and adjusted. The research included data from individual dosimetric control of individual external exposure doses more than 35,000 residents of the Gomel region. To assessment of individualized external exposure does a statistical model of the linear multiple regression model was applied. The result of the regression analysis showed that the model for each group of professional employment has a high degree of adequacy (the adjust coefficients of determination range from 0.71 to 0.74), and the high significance of the regression factors for each of the explanatory factors of model. For the stability of the model, a factor characterizing the reduction in the external exposure dose (Kreduce) for each type of settlement was additionally introduced. The result of the it verification on the sample under study showed that the calculated values of the external exposure dose based on the obtained factor have a strong correlation, while the deviation of the calculated values of the external exposure dose from the IDC data lies in the range of ± 9 %. Verification of the obtained model, taking into account all factors, took place in 2 stages according to data from the IDC database, which were not included in the training sample: 1) according to selected random samples of observations; 2) by groups of professional employment. According to the results of which it was found that in the first and second cases, in the absence of statistically significant differences between the data of the IDK and the verified model, there is a high correlation, the estimation errors for the first and second stages were 11 % and 5 %, respectively. The developed model for assessing and predicting an individualized dose of external exposure for people employed in various social spheres makes it possible to perform an 152 assessment and forecast with high accuracy and the least error, while taking into account their social and demographic peculiarities. Keywords: external exposure dose, individual dosimetric control, occupational group, individualized dose, evaluation of individualized external expose dose ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА В ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВОДОЕМОВ ГОРОДА ГОМЕЛЯ Т. В. Макаренко1, А. Н. Никитин2, О. В. Пырх1, А. В. Хаданович1, В. В. Слюнькова1 1Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Тяжелые металлы являются одним из основных поллютантов окружающей среды. При этом загрязнение экосистем происходит не только вследствие природных процессов, но и в результате антропогенной деятельности. Однако при этом следует учитывать, что тяжелые металлы не проявляют свое токсическое действие, если их содержание не превышает допустимой нормы. Многие из них являются микроэлементами, и необходимы для нормального роста и развития живых организмов, в том числе растений [1]. Высшие водные растения выступают в качестве неотъемлемого компонента водной экосистемы, формируют биологическое разнообразие, являются индикаторами состояния водной среды. Использование высших водных растений в системе мониторинга и контроля состояния окружающей среды обусловлено их способностью накапливать вещества в концентрациях, превышающих содержание в водной среде. Цель работы – проведение мониторинговых исследований содержания цинка в высшей водной растительности водоемов г. Гомеля и прилегающих территорий с различным характером антропогенной нагрузки. Материалы и методы. В качестве объекта исследований были выбраны высшие водные растения, массово произрастающие в водоемах г. Гомель. Растения водоема собирались в одну единую пробу, без деления на виды и экологические группы. Отбор проб производился в летний период 2019–2021 гг. Использовался метод ручного сбора по стандартной методике отбора проб [2]. Исследования содержания цинка проводились в водоемах г. Гомеля и на территориях, прилегающих к городу, которые имеют различный характер антропогенной нагрузки. Также для исследований были выбраны разные участки р. Сож. Содержание металлов в золе растений определяли методом ISP масс-спектрометрии, на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой Elan DRCe (Perkin Elmer), на базе лаборатории радиоэкологии Института радиобиологии НАН Беларуси. Результаты исследования и их обсуждение. Концентрация цинка в донных отложениях в большей части изучаемых водоемов снижается на протяжении всего периода исследований (рис. 1), но только в растениях двух водных экосистем содержание изучаемого металла однонаправленно снижается с 2019 г. по 2021 г., что показано на рис. 1 (участок р. Сож в черте города и оз. Круглое). В вышеперечисленных водных экосистемах концентрация цинка в донных отложениях также незначительно снижается. Предположительно, это вызвано тем, что в водоемы не поступают соединения металла с поверхностным стоком. Р и с ун о к 1 – Содержание цинка в донных отложениях водоемов г. Гомеля 153 В макрофитах участка р. Сож выше черты города содержание цинка незначительно увеличивается в 2020 г., однако в 2021 г. снижение концентрации составило 2,4 раза (рис. 2). В остальных восьми изучаемых водоемах отмечается единая динамика содержания цинка: снижение содержания металла в растительности в 2020 г. и увеличение концентрации в 2021 г., что может быть связано с изменением погодных условий в период отбора проб 2021 года: высокой среднемесячной температурой и падением уровня воды на 1 м 20 см. При снижении уровня воды в водоеме придонные слои воды прогреваются, и идет перемешивание водных масс, благодаря чему в придонные слои поступает большое количество различных газов, в т.ч. кислорода, изменяются формы нахождения металлов в донных отложениях, и увеличивается их биологическая доступность вследствие разрушения комплексных соединений. Р и с ун о к 2 – Содержание цинка в водной растительности г. Гомеля Снижение содержания цинка в донных отложениях и в растениях в 2020 г. является следствием уменьшения антропогенной нагрузки на водные экосистемы и окружающую среду в целом, что вызвано проведением природоохранной политики в Республике Беларусь. Увеличение концентрации изучаемого металла в макрофитах в 2021 г. на фоне снижения содержания его в донных отложениях вызвано вторичным загрязнением водных экосистем, когда металлы в донных отложениях переходят в доступные для растений формы и активно ими поглощаются. В оз. Дедно концентрация цинка в донных отложениях значительно увеличилось в 2020 г. и 2021 г. по сравнению с 2019 г. Содержание металла в растениях в 2021 г. по сравнению с 2020 г. увеличилось в 1,4 раза, что является следствием работы механизма блокировки, когда макрофиты контролируют поступления загрязнителей в свои органы и ткани. Максимальное содержание цинка характерно для водной растительности оз. У-образное, где на протяжении всего периода концентрация металла в растениях превышала величины, полученные для остальных городских водоемов в 2,8–6,6 раз, хотя донные отложения оз. У-образное загрязнены цинком в меньшей степени, чем водоемы, принимающие стоки предприятий (оз. Дедно). Это может свидетельствовать и о высокой доступности цинка в оз. У-образное, и о срыве работы механизма блокировки. Необходимо более детально подойти к изучению загрязнения металлом макрофитов данного водоема, т.к. маловероятно, что поверхностный сток, поступающий в водоем с автомобильных дорог, автостоянки и рынка «Прудковский» может содержать такую высокую концентрацию цинка. В минеральных удобрениях и пестицидах содержатся соединения цинка, но частный сектор расположен на значительном удалении от берега водоема, и вряд ли может оказать такое значительно влияние на загрязнение растений соединениями цинка. Минимальная концентрация металла характерна для макрофитов и донных отложений Старичного комплекса. Высокий уровень содержания цинка, особенно в 2019 г., наблюдается у растений участка р. Сож в черте города (парковая зона), хотя в донных отложениях концентрация металла низкая. Это указывает как на доступность цинка в донных отложениях, так и на аккумуляцию макрофитами всех доступных форм металла из-за малого количества растительности на участке р. Сож парковой зоны. На участке р. Сож ниже административной черты города содержание цинка в растениях меньше, чем в парковой зоне, а в донных отложениях концентрация на участке за чертой города выше, чем в городской черте. Можно предположить одновременно и о низкой доступности соединений цинка в донных отложениях р. Сож за чертой города, и о хорошей работе механизма блокировки у макрофитов на участке реки. У растений городских водоемов, 154 принимающих поверхностный сток с территории промышленных предприятий (озера Шапор и Дедно), содержание цинка в растениях выше, чем на участке р. Сож ниже черты города. Только по берегам участка р. Сож выше черты города (д. Кленки) и оз. Любенское расположено большое количество огородов частного сектора. Участок р. Сож выше черты города принимает поверхностный сток, идущий с огородов дачных участков и близлежащих поселков. Оз. Любенское принимает поверхностный сток не только с территории микрорайона «Любенский» с современной городской застройкой, но и с территории района «Монастырек», который представляет собой частный сектор с большим числом огородов, расположенных на одном из берегов водоема. Оз. Любенское испытывает значительно более высокую антропогенную нагрузку, чем участок р. Сож выше черты города. В донных отложениях оз. Любенское концентрация металла в 2020 г. и 2021 г. выше, чем на участке р. Сож (д. Кленки), но в речных растениях на участке д. Кленки в 2019 г. и 2020 г. содержание цинка было выше, чем в оз. Любенское. В 2021 г., когда концентрация изучаемого металла в донных отложениях оз. Любенское в 2,0 раза превысило содержание в отложениях р. Сож (д. Кленки), количество цинка в растениях оз. Любенское стало в 1,6 раз выше, чем в речных растениях. Однако в макрофитах оз. Любенское и участка р. Сож выше черты города концентрация металла не превышала величину, определенную в растительности оз. Шапор, принимающего поверхностный сток с промышленных предприятий ОАО «Гомельдрев» и ОАО «Гомельобои». Данный факт показывает влияние поверхностного стока, идущего с территории предприятия, на водные экосистемы г. Гомеля. Предположение о влиянии поверхностного стока, идущего с огородов дачных участков и поселков, на содержание цинка в макрофитах участка реки у д. Кленки, расположенного значительно выше черты города, подтверждается более низким содержанием металла у растений оз. Володькино, которое расположено незначительно ниже по течению за д. Кленки. В макрофитах оз. Володькино концентрация цинка в 1,3 раза ниже, чем у растений на участке р. Сож у д. Кленки, и в 1,2 раза ниже, чем у водной растительности на участке р. Сож в черте города, хотя в донные отложения оз. Володькино более загрязнены соединениями цинка, чем участки реки, за исключением участка р. Сож за чертой города. Только в растениях озер Уобразное и Шапор содержание изучаемого металла в 2021 г. выше, чем в 2019 г. и 2020 г., причем в оз. Шапор в 2021 г. содержание цинка незначительно превышает концентрацию, определенную для 2019 г. Учитывая снижение содержания данного металла в донных отложениях в большей части водоемов, можно предположить о снижении поступлении цинка в окружающую среду на территории г. Гомеля. Максимальное содержание цинка характерно для водной растительности оз. У-образное. В 2021 г. оно составляло 74,40 мг/кг сух. массы, это максимальная концентрация данного металла в период с 2019 г. по 2021 г. Заключение. Концентрация цинка в донных отложениях в большей части изучаемых водоемов снижается на протяжении всего периода исследований, что является следствием реализации государственной политики Республики Беларусь в сфере обеспечения экологической безопасности, а также процессами вторичного очищения, протекающими в водных экосистемах. В растениях двух водных экосистем содержание изучаемого металла однонаправленно снижается с 2019 г. по 2021 г. В макрофитах участка р. Сож выше черты города содержание цинка незначительно увеличивается в 2020 г., но в 2021 г. снижение концентрации составило 2,4 раза, в остальных восьми водоемах отмечается единая динамика содержания цинка: снижение содержания металла в растительности в 2020 г. и увеличение концентрации в 2021 г. Снижение содержания цинка в донных отложениях и в растениях в 2020 г. является следствием уменьшения антропогенной нагрузки на водные экосистемы и окружающую среду в целом, а увеличение концентрации изучаемого металла в макрофитах в 2021 г., на фоне снижения содержания его в донных отложениях, вызвано вторичным загрязнением, когда металлы в донных отложениях переходят в доступные для растений формы. Литература 1. Иванищев, В. В. Цинк в природе и его значение для человека / В. В. Иванищев // Известия ТулГУ. Науки о земле. – 2022. – Вып. 2. – C. 35–49. 2. Абакумов, В. А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / В. А. Абакумов. – Л. : Гидрометеоиздат, 1983. – 240 с. 155 STUDY OF ZINC CONTENT IN THE HIGHEST AQUATIC VEGETATION OF THE RESERVOIRS OF THE CITY OF GOMEL T. V. Makarenko1, A. N. Nikitin2, O. V. Pyrh1, A. V. Hadanovich1, V. V. Slyunkova1 1 Francisk Skorina Gomel State University, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus 2 Abstract. The article considers the issues devoted to the problem of zinc pollution of the highest aquatic vegetation of Gomel. The article deals with the problems of zinc pollution. The annual dynamics of zinc accumulation by higher aquatic plants is shown. The concentration of zinc in sediments in most of the studied water bodies is decreasing throughout the research period. In the macrophytes of the River Sozh above the city line, the zinc content increased slightly in 2020, but in 2021 the concentration was 2.4 times. In the remaining eight reservoirs, there is a uniform trend in the zinc content: Reduction of metal content in vegetation in 2020 and increase in concentration in 2021. Reduction of zinc content in sediments and plants in 2020 is a consequence of reduced anthropogenic pressure on aquatic ecosystems and the environment in general. The The decrease in the zinc content in bottom sediments and in plants in 2020 is a consequence of a decrease of the anthropogenic load on aquatic ecosystems and the environment as a whole, whereas the increase in zinc concentrations in macrophytes in 2021 and a decrease in its content in sediments, is caused by secondary pollution, when the metals in the sediment are converted into plant-accessible forms. Keywords: aquatic ecosystems, monitoring, heavy metals, zinc, sediments, accumulation ЭКОЛОГО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕПТОСПИРОЗА СРЕДИ НАСЕЛЕНИЯ ГОМЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Л. П. Мамчиц1, В. Н. Бортновский1, Е. В. Гандыш1, М. А. Чайковская1, О. Г. Фролова2 1Гомельский государственный медицинский университет, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Гомельский районный центр гигиены и эпидемиологии, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. Лептоспироз признан наиболее распространенной в мире вновь возникающей зоонозной бактериальной инфекцией и представляет серьезную угрозу для здоровья человека. Лептоспироз, являющийся ведущей зоонозной причиной заболеваемости и смертности у людей, встречается в регионах с крупными фермерскими хозяйствами и является также проблемой ветеринарного здравоохранения [1; 6]. К странам и регионам, где наиболее распространен лептоспироз, относятся: Индия, Китай, Юг России, Юго-Восточная Азия, Африка, части Австралии, Центральная Америка, части Южной Америки, Карибы. Популярные туристические направления, где уровень лептоспироза выше среднего, включают: Гавайи, Таиланд, Ямайка, Барбадос, Австралия, Новая Зеландия. Международные стандарты предполагают подтверждение лептоспироза серологическим или культуральным методом, но ПЦР может быть использована на ранней стадии инфекции. Все научные данные показали, что эпидемиологическая настороженность необходима для обеспечения ранней диагностики и лечения, а также для минимизации риска осложнений [1–4]. Территория Республики Беларусь по своим природно-климатическим и почвенногеографическим условиям благоприятна для существования природных и антропургических очагов лептоспироза. Заболевания лептоспирозом людей на территории страны официально регистрируются с 1944 года. Наиболее выраженное неблагополучие отмечалось в шестидесятых годах. В последнее десятилетие заболеваемость носит спорадический характер. В Республике Беларусь ежегодно регистрируется до 30 случаев заболевания лептоспирозом, в Гомельской области до 10 случаев [5; 6]. Болеют преимущественно люди, имевшие контакт с мышевидными грызунами в местах постоянного проживания или временного пребывания, а также лица повышенного риска инфицирования (работники мясокомбинатов, птицефабрик, молочно-товарных ферм). Учитывая наличие на территории республики большого числа природных очагов, возможность формирования стойких антропургических очагов, существует постоянная угроза заражения людей возбудителями лептоспироза. В виду регистрации на территории Гомельской области летальных исходов лептоспироза, является актуальным изучение характера этой инфекции на территории области. 156 Цель исследования – изучение закономерностей эпидемического процесса заболеваемости лептоспирозом Гомельской области за период с 2002 по 2022 год с целью обоснования перспективного планирования противоэпидемических мероприятий. Материалы и методы. Использованы данные официального учета заболеваемости лептоспирозом населения; изучены карты эпидемиологического обследования очагов, данные исследований лаборатории вирусных, особо опасных инфекций ГУ «Гомельский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья», данные информационноаналитического бюллетеня [7]. Применены методы эпидемиологической диагностики – ретроспективный эпидемиологический анализ, описательно-оценочные методы. Распространенность данных инфекций по отдельным территориям и в отдельных группах населения оценивалась по показателям заболеваемости, рассчитанным на 100 тыс. населения. Статистическая обработка результатов выполнена с помощью программы WinPEpi 2016 и использованием стандартной методики определения доверительного интервала и критерия Стьюдента. Результаты исследования и их обсуждение. Характерно неравномерное распределение заболеваемости лептоспирозом по Республике Беларусь. В целом по Республике Беларусь среднемноголетний период за последние 20 лет показатель заболеваемости составил 0,24 на 100 тыс. населения. Общее количество переболевших лептоспирозом в Гомельской области с 2002 года по 2022 год составило 161 человек. Среднемноголетний показатель заболеваемости населения Гомельской области за анализируемый период составил 0,52 на 100 тысяч населения с колебаниями от 0,07 в 2021 до 1,11 на 100 тысяч населения в 2022 году. Многолетняя динамика заболеваемости лептоспирозом населения Гомельской области характеризовалась неравномерным распределением. В Республике Беларусь отмечается умеренная тенденция к снижению заболеваемости лептоспирозом, в Гомельской области эпидемическая ситуация в целом стабильная, но в 2022 году заболеваемость находится в фазе подъема (рис. 1). Р и с ун о к 1 – Многолетняя динамика и эпидемическая тенденция заболеваемости лептоспирозом в Гомельской области и Республике Беларусь При анализе сезонной заболеваемости и расчета верхнего предела круглогодичной заболеваемости установлено, что подъем заболеваемости лептоспирозом отмечается в летний и зимний период, начиная с июня и по август продолжительностью 3 месяца и с октября по ноябрь продолжительностью 2 месяца. Предположительно это связано с массовым пастбищным содержанием животных, отсутствием специально выделенных мест водопоя. Повышается активность грызунов. Массовые купания населения в воде открытых водоемов (рис. 2). 157 Р и с ун о к 2 – Годовая динамика заболеваемости лептоспирозом в Гомельской области по среднемноголетним данным Заболеваемость лептоспирозом в течение 2022 года распределялась неравномерно. Ярко выражен период сезонного подъема, который приходился на весенне-летние месяцы с пиком заболеваемости в июне (7 случаев). В возрастной структуре преобладает взрослое население, на долю которого приходится 93,3 % заболевших (14 чел.), на долю детского населения – 6,7 % (1 чел.). В структуре заболеваемости доля городских жителей составляет 73 %. В эпизоотический процесс вовлечены все административные территории области (рис. 3). Р и с ун о к 3 – Распределение антропургических и природных очагов на территории Гомельской области В 2022 году зарегистрировано по первичным диагнозам 26 случаев заболеваний лептоспирозом среди населения (Речицкий район – 10 случаев, г. Гомель – 9 случаев, Светлогорский район – 2 случая, Добрушский, Буда-Кошелевский, Лельчицкий, Ельский, Мозырский районы – по одному случаю), по окончательным – 15 (2021 – 1 случай), в 1 – лептоспироз был сопутствующим заболеванием. В 2022 году отмечался резкий подъем заболеваемости лептоспирозом (в 15,8 раз) в сравнении с 2021, показатель заболеваемости составил 1,11 на 100 тыс. населения (2021 – 0,07) и превысил среднереспубликанский в 4,6 раза. Заболеваемость регистрировалась на 5 административных территориях области: г. Гомель – 8 случаев, Речицкий район – 3 случая, Светлогорский – 2, Лельчицкий и Буда-Кошелевский – по одному случаю лептоспироза. Диагноз «Лептоспироз?» при обращении выставлен лечебной сетью первоначально в 8 случаях при госпитализации в инфекционный стационар, диагноз направившей ОЗ – механическая желтуха – в 3 случаях, ОРИ – в 4, о. гастроэнтерит – в 1. В 2 случаях диагноз выставлен на 3 сутки, в 2 случаях на 6–7 сутки, в 1 случае на 11 сутки и 3 случаях диагноз выставлен на 20, 23 и 28 сутки. Первоначальными диагнозами были: спленомегалия, внегоспитальная пневмония, панкреатит, гепатит, ОРИ – 4. У 50 % заболевших клиническим проявлением была желтуха. Диагноз имеет лабораторное подтверждение у 100 % заболевших. Данные факты указывают как на отсутствие настороженности лечебной сети к диагностике лептоспироза, так и на недостаточный контроль со стороны ЦГЭ за НПА по профилактике лептоспироза (СНиП и др.). 158 Отмечается изменение политипажа лептоспир, который сохранялся с 2002 г., выделенных от больных. В 2022 году от больных выделены серогруппы лептоспир: гриппотифоза (6), иктерогеморрагика (1), тарасови (1), волфи (1), помона (2), австралис (2), каникола (1), 1 – не типированная, что сказывается и на изменении тяжести заболеваний (преобладание желтушных форм, отсутствие легких и субклинических форм заболеваний). Тяжелое течение заболевания зарегистрировано у 1 заболевшего, средняя степень тяжести – у 15. В 2021 с дифференциально-диагностической целью лабораторно обследовано на лептоспироз 358 человек, из них с положительным результатом 43 человека (12 %), преобладающие серогруппы: гриппотифоза – 36%, помона и каникола по 16%, австралис – 13 %, волфи – 9 %, иктерогеморрагика – 7 % и тарасови – 3 %. По данным эпиданамнеза факторами передачи лептоспирозной инфекции, в основном, явились: грызуны 81,2 %, в двух случаях не исключено заражение от домашних животных, в 2 случаях не отрицается инфицирование на рабочем месте, связанное с выполнением работ и отсутствием условий для приема пищи, соблюдения правил личной гигиены, в 1 случае с купанием в водоеме. На основании анализа стациального распространения грызунов-лептоспироносителей на территории области выявлено и изучено 332 антропургических (238) и природных (94) очагов лептоспироза лесного, лугополевого и пойменно-болотного типа. Среди грызунов циркулирует 6 основных серогрупп лептоспир: каникола, гриппотифоза, иктерогеморрагика, австралис, помона. Исследования сельскохозяйственных животных на лептоспироз, проводимые ветеринарной службой, показали достаточно высокий уровень инфицированности животных в РМА, серогруппы положительных результатов: смешанные серотипы – 60,6 %, сейра – 12,3 %, гебдоматис – 1,3 %, иктерогеморрагика – 1,2 %, помона – 0,3 %, другие – 24,2 %, при этом хозяйств, неблагополучных по лептоспирозу, не зарегистрировано. Таким образом, существенную роль в поддержании на территории области очагов лептоспирозной инфекции оказывают как грызуны, так и сельскохозяйственные животные. Спорадические заболевания регистрируются круглый год в основном при профессиональных заражениях. В антропургических очагах заболевания лептоспирозом людей регистрируются в летнее время в виде «купальных» вспышек, а также групповых или одиночных заболеваний работников животноводческих ферм и посетителей летних лагерей, расположенных вблизи рек и различных водоемов. По профессиональному признаку группой риска в отношении лептоспироза надо считать сельскохозяйственных рабочих. Определенному риску заражения подвергаются также рабочие боен и мясокомбинатов, персонал звероферм и питомников для животных, кинологи, а также сотрудники лабораторий, работающие с грызунами или чистыми культурами лептоспир. Заключение. Подъем заболеваемости лептоспирозом в 2022 году свидетельствует об увеличении активности причин, формирующих уровень распространения данной патологии. Учитывая, что природные очаги лептоспироза являются постоянно действующими, существует постоянная угроза заражения людей. В профилактике лептоспироза огромное значение имеет защита жилья, продуктовых складов и других объектов от проникновения грызунов. Профилактические мероприятия должны проводиться с учетом территориальных особенностей распространения данной группой инфекций. Литература 1. Mahroom, S. M. A review of the leptospirosis epidemiology, transmission, risk factors and laboratory diagnoses / S. M. Mahroom, O. S. Burduniuc // EDN SPEENK. – 2020. – Vol. 12 (40). – P. 78–90. 2. Роль лабораторных методов в эпидемиологических исследованиях и диагностике лептоспирозов / А. П. Самсонова [и др.] // Клиническая лабораторная диагностика. – 2021. – Т. 66, № 4. – С. 61. 3. Проблемы лабораторной диагностики лептоспирозов / Н. В. Бренева [и др.] // Инфекция и иммунитет. – 2016. – Т. 6, № 3. – С. 12. 4. Лиджи-Гаряева, Г. В. Состояние природных и антропургических очагов лептоспироза в Республике Калмыкия / Г. В. Лиджи-Гаряева, К. Б. Яшкулов, Н. Ф. Оброткина // Дальневосточный журнал инфекционной патологии. – 2019. – № 37 (37). – С. 71–72. 5. Лептоспироз: заболеваемость и распространение среди населения Республики Беларусь за период с 1990 по 2019 годы / Я. В. Молочкова [и др.] // Медицинский журнал. – 2021. – № 4 (78). – С. 80–84. https://doi.org/10.51922/1818-426X.2021.4.80 159 6. Случай сочетанного течения лептоспироза и COVID-19 / Е. Л. Красавцев [и др.] // Журнал инфектологии. – 2022. – Т. 14, № 4. – С. 109–113. 7. Здоровье населения и окружающая среда Гомельской области: мониторинг достижения Целей устойчивого развития в 2022 году: информационный бюллетень» / под ред. С. А. Белого [и др.] // Гос. учр-е «Гомельский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья, 2022. – 116 с. THE INCIDENCE OF LEPTOSPIROSIS OF THE POPULATION OF THE GOMEL REGION L. P. Mamchits1, V. N. Bortnovsky1, E. V. Gandysh1, M. A. Chaikouskaya1, O. G. Frolova2 1 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Gomel Regional Center for Hygiene and Epidemiology, Gomel, Republic of Belarus 2 Abstract. Leptospirosis, the leading zoonotic cause of morbidity and mortality in humans, occurs in regions with large farms and is a public health problem. The total number of people who recovered from leptospirosis in the Gomel region from 2002 to 2022 amounted to 161 people. The average long-term incidence rate of the population of the Gomel region for the analyzed period was 0.52 per 100 thousand of the population. A pronounced upward trend in diseases is characteristic. The age structure is dominated by the adult population, which accounts for 93.3 % of cases. In the structure of morbidity, the proportion of urban residents is 73 %. Both rodents and farm animals play a significant role in maintaining foci of leptospirosis infection in the region. All administrative territories of the region are involved in the epizootic process. In 2022, according to primary diagnoses, 26 cases of leptospirosis among the population were registered (Rechitsa district – 10 cases, Gomel – 9 cases, Svetlogorsk district – 2 cases, Dobrush, Buda-Koshelev, Lelchitsky, Elsky, Mozyr districts – one case each). The increase in the incidence of leptospirosis in 2022 indicates an increase in the activity of the causes that form the level of prevalence of this pathology. Given that the natural foci of leptospirosis are permanent, people are at risk of infection. Protecting homes, food stores, and other facilities from rodent infestation is of great importance in the prevention of leptospirosis. Preventive measures should be carried out taking into account the territorial features of the spread of this group of infections. Keywords: incidence, leptospirosis, ecological and epidemiological features, Gomel region, prevention ЭФФЕКТЫ УСИЛЕНИЯ ПОВРЕЖДАЮЩЕГО КЛЕТКИ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТА ПРИ ОБРАБОТКЕ АЦЕТОНОВЫМИ ЭКСТРАКТАМИ ИЗ ЛИШАЙНИКОВ ОПУХОЛЕВОЙ ЛИНИИ MCF-7 М. В. Матвеенков Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Выявление ряда фотофизических (абсорбция, рассеивание и отражение ультрафиолетового излучения) и биологических (антиоксидантные, антиапоптотические, противовоспалительные и т.д.) свойств экстрактов из лишайников позволяют рассматривать их как перспективный источник веществ, способных к модификации негативных эффектов избыточного воздействия ультрафиолетового излучения на клетки кожи человека [1; 2]. Немногочисленные работы указывают на возможный обратный эффект воздействия данных веществ, заключающийся в усилении повреждающего действия ультрафиолета [3; 4]. Представляется важным оценить возможное проявление таких эффектов на опухолевых клетках человека. Работа посвящена количественной оценке фотомодифицирующих свойств экстрактов, выделенных ацетоном из видов лишайников Cladonia arbuscula, Evernia prunastri, Hypogymnia physodes, Ramalina pollinaria и Xanthoria parietina в отношении опухолегенной карциномы человека MCF-7. Материалы и методы. Навески измельченной биомассы лишайника экстрагировали ацетоном в аппарате Сокслета, полноту экстракции контролировали стандартным способом. Растворитель удаляли, сухой экстракт использовали для дальнейших исследований. Для оценки цитотоксического эффекта экстракта использовали стабильную линию опухолевых клеток MCF-7. Инкубация клеток с экстрактами в питательной среде проводилось в формате 96луночного планшета, при следующих концентрациях: 0,78–200 (мкг/мл). Сухие экстракты растворяли в диметилсульфоксиде и добавляли раствор в питательную среду, наивысшее содержание ДМСО 1 % было в лунках с содержанием экстракта 200 мкг/мл. Для определения метаболической активности клеток использовали МТТ-тест [5]. Концентрация клеток при посеве в планшет 5 тысяч клеток на лунку. Время преинкубации 24 часа, время инкубации с экстрактом 48 часов. Для исследования эффектов воздействия УФ клеточные культуры 160 экспонировали заданное время на поверхности стеклянного УФ фильтра системы гельдокументации Chemidoc (Biorad, США), предварительно добавив в питательную среду экстракт в концентрациях: 10, 5 и 2,5 мкг/мл. Энергетический максимум излучения 315 нм, расчетная интегральная (280–450 нм) мощность светового потока 1446 мкВт/см2. Доля UV-B – 40 % от всего УФ диапазона, мощность светового потока после прохождения через пластик ЧП для UVB составила 464 мкВт/см2 (280–315 нм), для UV-A составила 689 мкВт/см2 (315–400 нм). Диапазон доз ультрафиолета был подобран на основании предварительных экспериментов и включал в себя суб-, полу- и токсические дозы. Количественно модификацию токсического действия УФ выражали в факторе фотосенсибилизации равным отношению полуингибирующей дозы УФ для культур без добавления экстракта в питательную среду и с предлучевой обработкой клеток экстрактами. Результаты исследования и их обсуждение. Оценена способность ацетоновых экстрактов подавлять жизнеспособность опухолевой линии клеток эпителиального происхождения MCF-7. К токсичным, на основании общепринятого критерия – IC50 < 30 мкг/мл, относятся экстракты из следующих видов: Cladonia arbusucla, Evernia prunastri, Hypogimnia physodes (таблица). Аналитические величины цитотоксического действия ацетоновых экстрактов из различных видов лишайников Вид лишайника IC10, мкг/мл IC50, мкг/мл IC90, мкг/мл Cladonia arbuscula Evernia prunastri Hypogymnia physodes Ramalina pollinaria Xanthoria parietina < 1,00 <1 1,97 21,89 49,04 4,18 ± 0,46 5,62 ± 1,08 4,08 ± 0,79 49,92 ± 4,15 102,20 ± 9,35 5,89 11,71 5,67 77,14 > 200 Все исследуемые экстракты усиливали цитотоксическое действие ультрафиолетового излучения в отношении опухолевой линии клеток MCF-7. Большинство экстрактов обладали концентрационно-зависимым ростом их фотосенсибилизирующих свойств. Так, по мере увеличения вносимой концентрации экстракт из Xanthoria parietina усиливал действие ультрафиолета от 9 до 29 раз, экстракта из Ramalina pollinaria – от 1,6 до 9 раз. Несколько иначе вел себя экстракт из Hypogymnia physodes: проявляя довольно слабые фотосенсибилизационные свойства в диапазоне концентраций 2,5–5 мкг/мл – до 3 раз, в концентрации 10 мкг/мл данный экстракт делал полностью летальными даже самые малые экспериментальные дозы излучения. Экстракт из Cladonia arbuscula также проявил способность к усилению сублетальных доз ультрафиолета до летальных, начиная с концентрации 2,5 мкг/мл (рисунок). Факторы фотосенсибилизации в отношении опухолевой линии MCF-7 обработанной различными ацетоновыми экстрактами из лишайников Данные по фотосенсибилизирующей активности демонстрируют как общие закономерности в фотомодифицирующем эффекте экстрактов, так и присущие некоторым субстанциям отличия. Общим для всех экстрактов является наличие у них почти исключительно фотосенсибилизирующего эффекта. Количественные различия в фотосенсибилизирующем действии различных экстрактов и применяемых концентраций также 161 могут быть объяснены разностью качественного и химического состава применяемых субстанций. Концентрационно-зависимые изменения зачастую носят характер усиления повреждающего клетки действия ультрафиолетового излучения. Заключение. Таким образом, все исследуемые извлечения в той или иной мере продемонстрировали способность усиливать повреждающее действие ультрафиолета в отношении эпидермоидной опухолевой культуры MCF-7. Полученные эффекты почти всегда количественно превышают эффект модельного фотосенсибилизатора – Эозина Б. Внесение Тролокса, в качестве модельного антиоксиданта, не оказало никакого значимого или достоверного эффекта на изучаемую культуру. Литература 1. Takshak, S. Defense potential of secondary metabolites in medicinal plants under UV-B stress / S. Takshak, S. B. Agrawal // J. Photochem. Photobiol. – 2019. – Vol. 193. – P. 51–88. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2019.02.002 2. Herbal extracts, lichens and biomolecules as natural photo-protection alternatives to synthetic UV filters. A systematic review / M. Radice [et al.] // Fitoterapia. – 2016. – Vol. 114. – P. 144–162. 3. Rojas, J. L. Metabolites with antioxidant and photo-protective properties from Usnea roccellina Motyka, a lichen from Colombian Andes / José L. Rojas, Mauricio Díaz-Santos, Norma A. Valencia-Islas // UK Journal of Pharmaceutical and Biosciences. – 2015. – Vol. 3 (4). – P. 18–26. https://doi.org/10.20510/ukjpb/3/i4/89454 4. Lichens Photophysical studies of potential new sunscreens / F. Boehm [et al.] // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. – 2009. – Vol. 95 (1). – P. 40–45. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2008.12.008 5. Van Meerloo, J. Cell sensitivity assays: The MTT assay / J. Van Meerloo, G. Kaspers, J. Cloos // Cancer Cell Culture: Methods and Protocols, Second Edition, Methods in Molecular Biology ; ed. Ian A. Cree. – 2011. – Vol. 731, Ch. 20. – Humana Press, 2011. – P. 237–245. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-080-5_20 EFFECTS OF ENHANCED CELL-DAMAGING ACTION OF ULTRAVIOLET WHEN TREATMENT WITH ACETONE EXTRACTS FROM MCF-7 TUMOR LINE LICHENS M. V. Matveyenkau Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The identification of a number of photophysical (absorption, scattering and reflection of ultraviolet radiation) and biological (antioxidant, antiapoptotic, anti-inflammatory, etc.) properties of lichen extracts allow us to consider them as a promising source of substances capable of modifying the negative effects of excessive exposure to ultraviolet radiation on cells human skin. A few works indicate a reverse effect of these substances, which consists in an increase in the damaging effect of ultraviolet radiation. It is important to assess such effects on human tumor cells. The aim of this study was to investigate of photomodification activity of acetone extracts from lichen species of Cladonia arbuscula, Evernia prunastri, Hypogymnia physodes, Ramalina pollinaria and Xanthoria parietina at exposing cancer cell line (MCF-7) to ultraviolet radiation. Cytotoxicity of lichen extracts was assessed in cancer human cell line (MCF-7) using 3-(4.5-dimethylthiazol-2-yl)2.5-diphenyltetrazolium bromide (MTT-assay), during 48h of incubation. To study the effects of UV exposure, cell cultures were exposed to the predetermined time on the surface of a glass UV filter of the Chemidoc gel documentation system (Biorad). All extracts were able to enhance the phototoxic effect of ultraviolet radiation. Most extracts have a concentration dependent enhancement of their photosensitizing properties. The results obtained indicate the ability of the studied substances to suppress the viability of the tumor cell line both by enhancing the damaging effect of ultraviolet radiation on cells. Keywords: lichen extracts, human carcinoma culture (MCF-7), cytotoxicity, ultraviolet dose, photosensitivity РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ОФТАЛЬМОПАТОЛОГИИ У НАСЕЛЕНИЯ, ПОДВЕРГШЕГОСЯ ХРОНИЧЕСКОМУ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ Л. Д. Микрюкова Уральский научно-практический центр радиационной медицины ФМБА России, г. Челябинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Хрусталик относится к наиболее радиочувствительным тканям человека [1–3]. Радиационная катаракта как эффект в результате воздействия ионизирующей радиации известна с прошлого века. Традиционно радиационная катаракта считалась детерминистским эффектом. В 118 Публикации МКРЗ был заявлен порог эквивалентной дозы для хрусталика глаза 20 мЗв/год, усредненный за определенный период 5 лет, но не более 50 мЗв за любой отдельный год при профессиональном облучении. При этом порог дозы облучения хрусталика глаза для населения оставлен неизменным – 15 мЗв в год [1]. В тоже время Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) заменила ранее употреблявшийся термин нестохастический или детерминированный эффект на другой – «тканевая реакция». В 162 настоящее время часть исследователей в области эпидемиологии и биологии радиационноиндуцированных катаракт считают, что механизм формирования этого типа повреждений и дозовая зависимость остаются неопределенными, большое значение имеет изучение сопутствующих нерадиационных факторов [1–3]. Особенно это относится к хроническому радиационному воздействию. Данное исследование направлено на изучение потенциальных факторов риска развития катаракты. Работа базируется на многолетнем клиническом наблюдении за когортами пострадавших в результате двух радиационных аварий на Южном Урале. Жители населенных пунктов на Южном Урале подверглись хроническому воздействию внешнего и внутреннего облучения в диапазоне «малых» и «средних» доз в результате двух радиационных аварий. Последние данные свидетельствуют о низкой вероятности развития радиационных эффектов при годовых дозах менее 100 мГр, что обусловлено способностью живых систем адаптироваться к воздействию малых доз ионизирующего излучения. В связи с этим результаты исследований отдаленных эффектов облучения в когортах Южного Урала являются важным вкладом в понимание этой проблемы. Цель исследования – проанализировать влияние дозы и возможных социальнодемографических факторов риска на развитие катаракты у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию. Материалы и методы. Жители населенных пунктов на Южном Урале подверглись хроническому воздействию внешнего и внутреннего облучения в диапазоне «малых» и «средних» доз (до 600 мГр на хрусталик в обследованной группе), причиной которого стали произошедшие в середине ХХ века две радиационных аварии. В настоящее исследование были взяты пациенты клинического отделения УНПЦ РМ, осмотренные офтальмологом. Все они состояли в регистре облученных лиц и находились на стационарном лечении с различной соматической патологией. Архивные материалы включали истории болезни, амбулаторные карты, журналы регистрации диагнозов при осмотре офтальмолога. Был проведен экспертный анализ записей офтальмолога во всех доступных источниках с 1955 по 2019 гг. Благодаря этой работе удалось увеличить количество случаев катаракты для анализа в изучаемой группе населения из районов, подвергшихся хроническому радиационному воздействию. В результате для эпидемиологического анализа заболеваемости катарактой по данным, собранным к настоящему времени, была сформирована группа пациентов из 14751 человека, которые наблюдались в клиническом отделении Уральского научно-практического центра радиационной медицины с 1955 по 2019 гг. Всего за период с 1955 по 2019 гг. было выявлено офтальмологами 4658 человек с диагнозом катаракта хотя бы на одном глазу. Дозы на хрусталик. Для расчета индивидуальных доз у людей, проживавших на территориях, загрязненных радионуклидами в средине прошлого века в результате деятельности ПО «Маяк», использовалась дозиметрическая система TRDS-2016 [3]. Были использованы индивидуальные дозы облучения хрусталика, рассчитанные по усовершенствованной версии дозиметрической системы TRDS-2016. При расчетах доз учитывалась вся история проживания человека на загрязненной радионуклидами территории, а также его возраст и пол, которые влияли на режимы поведения, уровни потребления воды и пищевых продуктов, распределение радионуклидов по органам и тканям. Максимальная доза на хрусталик глаза у пациентов исследуемой группы составила 831 мГр, минимальная – 0 мГр. Самую большую группу составили пациенты, имеющие дозу облучения от 0 до 5 мГр – 31 % от всех обследованных (1448 человек). В основе статистических методов исследования использовался метод «случай – контроль», в котором две исследуемые группы, различающиеся по полученному результату, сравниваются на основе предполагаемого влияющего фактора. Метод использовался при анализе всех радиационных и нерадиационных факторов риска; В качестве «случая» в проводимом исследовании рассматривался пациент с диагнозом «катаракта». Диагноз «катаракта» был поставлен офтальмологом при обследовании в 1955– 2019 гг., закодирован с использованием МКБ-9. В качестве «контроля» рассматривался пациент без диагноза «катаракта» из числа пациентов клинического отделения УНПЦ РМ. Группы контроля подбирались в соответствии с 163 полом, возрастом и этнической принадлежностью. К каждому случаю контроль был выбран случайным образом среди обследованных пациентов клиники УНПЦ РМ. Результаты исследования и их обсуждение. Всего за период с 1955 по 2019 гг. было выявлено офтальмологами 4658 человек с диагнозом катаракта хотя бы на одном глазу из числа облученных из разных когорт, входящих в Базу данных Уральского научно-практического Центра радиационной медицины. В анализ были взяты результаты обследования при первой госпитализации с выявленным диагнозом «катаракта» хотя бы на одном глазу. Самую большую по возрасту группу составляют пациенты в возрастной категории от 60 до 69 лет (2253 человека или 48 % от всех обследованных). Младше 50 лет катаракта установлена у 211 человек (4 % в сумме, две самые младшие возрастные группы), в возрасте от 70 до 79 лет – 1140 человек (24 %). Самая старшая возрастная группа (≥ 80 лет) состояла из 145 человек (3 % от всей выборки). В группе лиц с диагнозом катаракта за наблюдаемый период преобладают женщины 3169 (68 %), мужчин – 1489 (32 %). По этнической принадлежности славянское население в исследуемой группе составляет 49 %, тюркиты (татары и башкиры) – 51 % (таблица). Половозрастные характеристики субкогорты лиц с диагнозом катаракта по полу и этнической принадлежности Возраст на дату первого диагноза Мужчины (n, %) Женщины (n, %) Татары/башкиры (n, %) Славяне (n, %) ≤ 40 40–49 50–59 60–69 70–79 ≥ 80 Всего 25(2) 58(4) 297(20) 714(48) 353(24) 42(3) 1489(100) 26(1) 102(3) 612(19) 1539(49) 787(25) 103(3) 3169(100) 33(1) 100(4) 529(22) 1144(48) 524(22) 61(3) 2391(100) 18(1) 60(3) 380(17) 1109(49) 616(27) 84(4) 2267(100) По результатам исследования у лиц, подвергшихся многолетнему воздействию ионизирующей радиации в малых и средних дозах, была установлена тенденция повышенного влияния дозы облучения на увеличение риска появления катаракты: отношение шансов при развитии катаракты в зависимости от дозы облучения хрусталика составило 1,10 (95 % ДИ: 1,00–1,21), что свидетельствует о пограничных значениях статистической значимости (p < 0,05). При исследовании социально-демографических факторов риска были получены следующие результаты: Фактор риска – этническая принадлежность. При анализе влияния воздействия этнической принадлежности на развитие помутнений в разных слоях хрусталика рассматривали две основные этнические группы – 1) тюрки (татары и башкиры – 3946 человек); 2) славяне (в основном русские – 4556 человек), всего 8480 человек. Риск заболеть катарактой больше у группы тюркитов (татары и башкиры) по сравнению со славянами – ОШ (95 % ДИ) – 1,58 (1,44–1,71). Фактор риска – место жительства (город–село). Исследуемая группа для этого фактора риска состояла из 8480 человек, жителей сельской местности было больше, чем городских 5374 (61 %) против 3106 (39 %). Риск заболеть катарактой больше у жителей города по сравнению с сельскими жителями – ОШ = 1,26 (95 % ДИ: 1,15–1,38). Фактор риска – семейное положение. Изучаемая группа состояла из 7982 человек, на которых имелась информация о семейном статусе. Семейный статус был разделен на тех, кто замужем или состоит в гражданском браке (1 группа – 4901 человек), и тех, кто холост, разведены или живут отдельно, вдова/вдовец (2 группа – 3081 человек). ОШ = 1,72 (95 % ДИ: 1,63–1,97, что свидетельствует о статистической значимости исследуемого фактора (p < 0,05). Фактор риска – вид трудовой деятельности. Виды трудовой деятельности в нашем исследовании подразделяются на две категории: преимущественно умственный труд (2778 человек) и физический труд (4832 человека), всего 7610 человек. Риск заболеть катарактой больше у лиц, занимающихся преимущественно умственным трудом – ОШ = 1,34 (95 % ДИ: 1,22–1,48) (p < 0,05). 164 Заключение. Многочисленные эпидемиологические исследования свидетельствуют, что катаракта является многофакторным заболеванием. В когортах, подвергшихся хроническому радиационному воздействию, наряду с радиацией, имеют важное значение также и факторы риска нерадиационной природы. При сохранении тенденции к старению населения и увеличению продолжительности жизни исследования рангового места всех факторов риска остается важной проблемой. Литература 1. ICRP, 2012. ICRP Statement on Tissue Reactions / Early and Late Effects of Radiation in Normal Tissues and Organs – Threshold Doses for Tissue Reactions in a Radiation Protection Context. ICRP Publication 118 // Ann. ICRP 41(1/2). – 2012. – 322 p. 2. Микрюкова, Л. Д. Исследование офтальмопатологии у лиц, пострадавших в результате радиационных инцидентов на Южном Урале / Л. Д. Микрюкова, С. А. Шалагинов // Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра). – 2020. – Т. 29, № 4. – С. 84–96. 3. Radiation-induced lens opacities: Epidemiological, clinical and experimental evidence, methodological issues, research gaps and strategy / E. A. Ainsbury [et al.] // Environ. Int. – 2021. – Vol. 146. – 106213. 4. Calculations of individual dose from environmental exposures on the Techa River and EURT using TRDS-2016 for members of the TRC. Urals Research Center for Radiation Medicine and Pacific Northwest National Laboratory / M. O. Degteva [et al.] // Final Report for Milestone 13. – 2017. – Part 1. RESULTS OF THE STUDY OF OPHTHALMOLOGY IN THE POPULATION EXPOSED TO CHRONIC RADIATION EXPOSURE L. D. Mikryukova Urals Research Center for Radiation Medicine (URCRM), Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. More than 30 thousand residents of the riverside settlements were affected by long-term chronic radiation exposure due to the releases of liquid radioactive waste of the Mayak PA into the Techa River over the period from 1949 to 1956. The 1957 explosion of the storage tank of liquid radioactive waste of the Mayak PA led to the formation of the East Urals Radioactive Trace in the Southern Urals and exposure of 22,500 people. Nowadays 0.5 Gy is considered to be a threshold absorbed dose for the eye lens, although controversies still exist concerning the minimum threshold dose that influences the cataract development. In 2021–2022 a case-control study of the cataract risk factors was performed in a group consisting of 14,751 exposed people who were under medical observation in the URCRM Clinical Department over the period from 1955 through 2019. Over this period ophthalmologists registered 4,658 people with the cataract diagnosed at least in one eye. Based on the findings of the conducted study no significant dose effect on the increase in the risk of cataract development was stated. The following social-demographic factors that affect the risk of cataract development were also identified: ethnicity, residence, occupation, marital status. Keywords: eye, ionizing radiation, cataract, risk factors, chronic radiation exposure ТИРЕОИДНЫЙ СТАТУС И ТИРЕОИДТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ, ПОДВЕРГАВШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ Т. А. Митюкова, В. М. Дрозд Институт физиологии НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Транспорт тиреоидных гормонов играет важную роль в осуществлении их физиологических эффектов. Более 99 % общей массы тиреоидных гормонов присутствует в крови в виде комплексов с транспортными белками [1; 2]. Гормоны связываются нековалентной связью и находятся в состоянии подвижного равновесия со свободной фракцией, которая составляет 0,03 % общего тироксина (Т4) и 0,3 % общего трийодтиронина (ТЗ). Важнейшим транспортным белком для Т4 и Т3 является тироксинсвязывающий глобулин (ТСГ), который является специфическим переносчиком основной массы (примерно 75 %) этих гормонов. Остальная часть йодотиронинов связывается с такими белками плазмы, как транстиретин/преальбумин и альбумин [1; 2]. Наиболее высоким сродством при связывании Т4 и Т3 обладает ТСГ. В норме только одна треть молекул ТСГ выполняет транспортную функцию. Таким образом, сохраняется резерв для высокоспецифичного переноса йодтиронинов, даже в условиях гипертиреоза, что стабилизирует соотношение свободных и связанных фракций гормонов. Установлено, что связанная форма гормонов является неактивной и служит вариантом депонирования, тогда как свободная форма является физиологически активной, поэтому тиреоидсвязывающие белки играют важную роль в 165 регуляции тиреоидного статуса. Однако вопрос о влиянии радиационных воздействий на функциональное состояние тиреоидтранспортных систем остается недостаточно неизученным. Цель работы – оценить показатели тиреоидного статуса и тиреоидтранспортную функцию крови у лиц, подвергавшихся воздействию радиации на территориях, загрязненных радионуклидами в результате чернобыльской аварии. Материалы и методы. В 1990–1991 гг. было проведено обследование 567 детей и подростков, проживавших на территории Хойникского района, а также 39 детей и подростков, эвакуированных из 30-киллометровой зоны ЧАЭС в менее загрязненный Жлобинский район Гомельской области. Контролем служили дети и подростки, проживавшие в незагрязненном радионуклидами Браславском районе Витебской области (420 чел.). Сведения о радиационном загрязнении местности и дозовых нагрузках на щитовидную железу (ЩЖ) были почерпнуты из литературных источников [3; 4]. Уровень гормонов и специфических белков тиреоидного статуса оценивали с помощью РИА-наборов: Т4, ТЗ, и ТСГ (ИБОХ НАН Беларуси), свободных фракций − св. Т3 и св. Т4 (Amersham, Великобритания), тиреотропного гормона (ТТГ) (Boehringer, Германия). Определение йода в моче проводили по методу I. Dunn et al. [5]. Тиреоидсвязывающую способность белков крови (ТСГ, преальбумина и альбумина) изучали методом электрофореза в полиакриламидном геле [10]. Использовали стандарты ТСГ, преальбумина и альбумина Sigma (США), а также радиоактивно-меченого Т4(125I-Т4) ХОП ИБОХ НАН Беларуси. Статистическая обработка результатов проводилась параметрическими методами с использованием пакета Statistica 6, достоверными считали отличия при p < 0,05. Результаты исследования и их обсуждение. У обследованных в течение 1990–1991 гг. детей и подростков из Хойникского района Гомельской области и контрольного (Витебская область, Браславский район) йодная обеспеченность была сопоставимой и находилась преимущественно в рамках легкой степени йодного дефицита. Среднее содержание йода в моче у детей и подростков составляло в Хойникском районе – 81,07 ± 4,79 мкг/мл, а в Браславском – 83,20 ± 7,05 мкг/мл. Средние уровни гормонов тиреоидного статуса у детей и подростков, обследованных в 1990–1991 гг. Браславский район, Витебская область, n = 420 Хойникский район, Гомельская область, n = 567 ТТГ, мЕд/л 1,55 ± 0,04 1,51 ± 0,30 Т4, нмоль/л 156,67 ± 2,14 155,26 ± 1,63 Т3, нмоль/л 2,10 ± 0,03 2,27 ± 0,02* Св. Т4, пмоль/л 16,49 ± 0,43 17,91 ± 0,46* Показатель Св.Т3, пмоль/л 7,10 ± 0,21 7,44 ± 0,12 ТСГ, нг/мл 20,98 ± 0,64 24,24 ± 0,40* П р и м е ч а н и е – * – достоверные отличия от контроля (р < 0,05). Средние значения ТТГ в Хойникском и Браславском районах были близки и находились в рамках эутироидных значений. Среднее содержание общей фракции Т4 у обследованных из Хойникского района не отличалось от контроля (155,26 ± 1,63 и 156,67 ± 2,14 нмоль/л соответственно). Средний уровень свободного Т4 был достоверно выше у обследованных из Хойникского района (17,91 ± 0,46 пмоль/л) по сравнению с контролем (16,49 ± 0,43 пмоль/л). Наиболее высокое среднее значение св. Т4 отмечалось у детей 4–6 лет, которым на момент аварии было 0–2 года (27,96 ± 2,59 по сравнению с 19,54 ± 0,72 пмоль/л в контроле, p < 0,05). Среднее содержание ТСГ в хойникской группе было достоверно выше, чем в контроле (таблица), причем максимальное его значение отмечалось в возрастной группе 4–6 лет, в группе 15–17 лет также было показано увеличение показателя по сравнению с его уровнем у лиц из контрольной группы. Обращает на себя внимание, что повышение среднего уровня св. Т4 наблюдалось в группе хойникских детей и подростков на фоне неизмененного общего пула гормона и повышенного уровня ТСГ, циркулирующего в крови. Полученные данные были труднообъяснимыми, поэтому были предприняты исследования связывающей активности тироидтранспортных белков крови. 166 П р и м е ч а н и е – * – достоверные отличия от контроля (р < 0,05). Р и с ун о к 1 – Распределение меченого тироксина между транспортными белками плазмы крови у детей и подростков Хойникского района и в группе контроля (1991 г.) Распределение меченого Т4 между транспортными белками крови у лиц из группы контроля (рис. 1) соответствовало литературным данным [1; 2]. Средний уровень связывания Т4 с ТСГ в группе хойникских детей проявлял тенденцию к снижению по отношению к контролю. Достоверное снижение доли гормона, связанного с ТСГ, отмечалось в группе хойникских детей с дозовыми нагрузками в интервале 0,75–2,00 Гр (p < 0,05). При увеличении поглощенной дозы (ПД) ЩЖ доля Т4, связанного с ТСГ нарастала, достигая контрольных величин. Таким образом, повышение уровня свободной фракции Т4 у детей, подвергшихся воздействию радиации (хойникская группа, таблица), на фоне повышенных концентраций ТСГ в сыворотке крови можно было предположительно объяснить ослаблением связывания с ТСГ и перераспределением гормона на менее аффинные транспортные белки крови. Для дальнейшего изучения тиреоидтранспортных белков крови были определены две группы: 1) дети и подростки, эвакуированные из 30-километровой зоны ЧАЭС (6 мая 1986 г.) с прямыми измерениями ПДЩЖ (39 чел.) и 2) практически здоровые дети и подростки, постоянно проживающие на незагрязненных территориях (18 чел.) Браславского района Витебской области (рис. 2). П р и м е ч а н и е – * – достоверные отличия от контроля (р < 0,05). Р и с ун о к 2 – Распределение меченого тироксина между транспортными белками сыворотки крови у детей и подростков, эвакуированных из 30-км зоны, и у лиц из группы контроля (1991 г.) Изучение распределения меченого Т4 между транспортными белками крови (рис. 2) выявило достоверные различия между показателями у детей из контрольного района и у эвакуированных из 30-ти км зоны детей: для ТСГ 77,8 ± 1,3 % и 62,1 ± 1,3 %; для альбумина 13,2 ± 0,9 % и 30,2 ± 1,2 %; для преальбумина 9,5 ± 0,7 % и 7,4 ± 0,6 % соответственно. У эвакуированных детей средняя доля гормона, связанная с ТСГ была примерно на 20 % ниже, чем в контроле, а с альбумином – более чем в 2 раза выше. Анализ дозовой зависимости связывающей активности тироидтранспортных белков сыворотки крови (рис. 2) показал, что отчетливое перераспределение гормона с ТСГ на альбумин наблюдалось во всех интервалах доз менее 10 Гр. При дозах выше 10 Гр отмечалось увеличение доли связанного с ТСГ гормона по сравнению с общей группой детей с ПДЩЖ менее 10 Гр. Повышение доли меченого гормона (до уровня контроля), транспортируемого ТСГ при ПДЩЖ более 10 Гр может быть следствием развивающегося гипотиреоза [6]. При уменьшении уровня Т4 в крови закономерно, увеличивается доля свободных связывающих мест в молекуле ТСГ. Повышение доли связанного меченого Т4 при дозах более 10 Гр, по-видимому, обусловлено увеличением 167 количества свободных связывающих мест в молекулах ТСГ при сниженном уровне гормона в крови. Сопоставление данных, полученных при обследовании детей, проживающих в Хойникском районе и лиц, эвакуированных из 30-километровой зоны ЧАЭС, указывает на общие тенденции в изменении связывающей активности ТСГ. В литературе очень мало сведений о влиянии радиации на функциональную активность тиреоидтранспортных систем крови. В работе [7] утверждается, что изменения содержания ТСГ в плазме крови могут наблюдаться при некоторых экстремальных физиологических состояниях и быть результатом посттрансляционной модификации его углеводного компонента. Другое объяснение сниженной функциональной активности ТСГ может быть связано с воздействием протеолитических ферментов. Дозозависимое повышение активности протеолиза и снижение ингибиторного потенциала крови было выявлено нами у детей и подростков, проживающих в Хойникском районе [8]. В ряде других работ также подтверждается возможность расщепления ТБГ сериновыми протеазами [9]. Заключение. Таким образом, скрининговые исследования, проведенные в постчернобыльский период (1990–1991 гг.), выявили повышенные уровни св. Т4 и ТСГ у детей и подростков, проживающих, в Хойникском районе Гомельской области по сравнению с их сверстниками, проживающими на незагрязненных территориях Браславского района Витебской области. При дозовых нагрузках на ЩЖ в интервале 0,75–2,0 Гр было отмечено достоверное снижение связывающей активности ТСГ по отношению к Т4 и перераспределение гормона на менее аффинные носители. Обследование детей и подростков, эвакуированных из 30-ти км зоны чернобыльской аварии, продемонстрировало достоверное снижение тироксинсвязывающей активности ТСГ в интервале поглощенных ЩЖ доз: 0,3–10 Гр, и повышение доли связанного гормона с альбуминовой фракцией крови в этом же диапазоне доз. Совокупность приведенных результатов свидетельствует о долговременных последствиях влияния радиации и, в частности 131I, поглощенного щитовидной железой, на содержание свободного тироксина в крови и функциональную активность тиреоидтранспортных белков крови. Литература 1. Pappa, T. Inherited defects of thyroxine-binding proteins / T. Pappa, A. M. Ferrara, S. Refetoff // Best. Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab. – 2015. – Vol. 29 (5). – P. 735–747. 2. Feldt-Rasmussen, U. Thyroid Hormone Transport and Actions / U. Feldt-Rasmussen, Å. Rasmussen // Diseases of the Thyroid in Childhood and Adolescence. – 2007. – Vol. 11. – P. 80–103. https://doi.org/10.1159/000098021 3. Matveenko, I. Dynamics and prognosis of radiation situation at the territory of the Republic of Belarus / I. Matveenko, О. Zhukova, М. Germentchuk // Nucl. Hazard. Vest. Manag. – 1994. – Vol. 94. – P. 2419–2424. 4. Особенности и результаты определения доз внутреннего облучения щитовидной железы для населения загрязненных районов Республики Беларусь / Ю. И. Гаврилин [и др.] // Вестник АМН. – 1992. – № 2. − С. 35–42. 5. Methods for measuring iodine in urine / I. I. Dunn [et al.] // Thyroid. – 1993. – Vol. 3 (2). – P. 119–123. 6. Функциональное состояние гипофизарно-тироидной системы у детей и подростков / Л. Н. Астахова [и др.] // Здравоохранение Беларуси. – 1993. – № 1. – С. 4–7. 7. Thyroxine-Binding Globulin as an Indicator of Body Exposure to Unfavorable Environmental Factors / A. G. Lapko [et al.] // Translated from Byulleten’ Eksperimental’noi Biologii i Meditsiny. – 2000. – Vol. 129 (2) – P. 163–167. 8. Митюкова, Т. А. Рак щитовидной железы у детей и подростков в постчернобыльский период / Т. А. Митюкова, В. М. Дрозд. – Минск : Беларуская навука, 2018. – 186 с. THYROID STATUS AND THYROID TRANSPORT SYSTEMS OF BLOOD IN CHILDREN AND ADOLESCENTS EXPOSED TO RADIATION T. A. Mityukova, V. M. Drozd Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Thyroid-binding proteins play an important role in the regulation of thyroid status. However, the question of the effect of radiation effects on the functional state of thyroid transport systems remains insufficiently unexplored. The aim of the work is to evaluate the indicators of thyroid status and thyroid transport function of blood in persons exposed to radiation in areas contaminated with radionuclides as a result of the Chernobyl accident. In 1990–1991, thyroid status indicators were studied in 567 children and adolescents living in the Khoiniksky district of the Gomel region, as well as in 39 children and adolescents evacuated from the 30-km zone of the Chernobyl accident to a less polluted area. The control was carried out by children and teenagers living in the Braslavsky district of the Vitebsk region, which was not contaminated with radionuclides (420 people). Studies have revealed elevated levels of free thyroxine (fT4) and thyroxine-binding globulin (TBG) and a decrease in the binding activity of TBG in relation to T4 with the redistribution of the hormone to less affine carriers (transterritin and prealbumin) in children and adolescents living in the Khoiniksky district of the Gomel region, as 168 well as in persons evacuated from the 30-km zone of the Chernobyl accident. A significant decrease in the proportion of hormone associated with TSH was noted in the group of Khoinik children with dose loads of 0.75–2.00 Gy, and in evacuated children with dose loads of 0.3–10 Gy on the thyroid gland. The totality of the data obtained indicates the long-term effects of the influence of radiation and, in particular, 131I absorbed by the thyroid gland on the content of free thyroxine in the blood and the functional activity of thyroid transport proteins of the blood. The results indicate the long-term effects of radiation and, in particular, 131I absorbed by the thyroid gland on the content of free thyroxine in the blood and the functional activity of thyroid transport proteins of the blood. Keywords: radiation, children and adolescents, thyroid status, thyroxine, thyroxine-binding globulin, transtyrretin, albumin НАКОПЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ ДЕРЕВОРАЗРУШАЮЩИМИ ГРИБАМИ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА Л. Н. Михайловская, И. В. Ставишенко, З. Б. Михайловская Институт экологии растений и животных УрО РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация, [email protected] Введение. Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) образовался в 1957 г. в результате аварии на производственном объединении «Маяк». Эта территория представляет собой узкий сектор, ориентированный в северо-восточном направлении протяженностью более 100 км и площадью 23000 км2. В аварийных выпадениях среди долгоживущих радионуклидов преобладает 90Sr [1]. Широкий диапазон уровней загрязнения почв, неоднородность топографических и экологических условий позволяет проводить на его территории уникальные радиоэкологические исследования по изучению влияния радиационного загрязнения на биоту и закономерностей распределения радионуклидов в живых и косных компонентах экосистем. На территориях загрязненных в ходе радиационных инцидентов большое количество радионуклидов концентрируется в древесине, основном компоненте растительного яруса лесных экосистем. Разложение древесины и высвобождение радионуклидов из биомассы деревьев происходит при участии дереворазрушающих грибов. Грибы – концентраторы различных химических элементов, в том числе и радионуклидов. Наиболее интенсивно грибы поглощают 137Cs,в меньшей степени – 90Sr. Межвидовые вариации накопления грибами 137Cs очень велики. Они максимальны среди других компонентов БГЦ и могут достигать трех математических порядков. Накопление 137Cs дереворазрушающими грибами, как правило, меньше, чем представителями других экологических групп грибов. Большинство исследований по изучению накопления радионуклидов грибами проводили в зоне влияния Чернобыльской АЭС [2; 3]. Цель исследования – изучение закономерностей накопления радионуклидов в дереворазрушающих грибах в градиенте загрязнения в зоне ВУРСа. Материалы и методы. Исследования проводили в 2020 гг. на территории ВУРСа, расположенной на восточном макросклоне Южного Урала в лесостепной зоне. В почвенном покрове преобладают разновидности серых лесных почв. Лесные экосистемы представлены в основном березовыми и смешанными лесами. Доминируют березняки разнотравные (примерно 95 %). Более 85 % березовых древостоев достигли возраста 70–120 лет. С повышением плотности загрязнения почв 90Sr средний возраст берез снижается, что связано с гибелью старых деревьев и замещением их молодыми на наиболее загрязненных участках в пост аварийный период. В настоящее время наблюдается более высокая изменчивость возрастов в лесах наиболее загрязненной зоны (30–110 лет), по сравнению со слабо загрязненными участками (80–120 лет) [4]. Реперные площадки закладывали на участках перестойных березовых лесов произрастающих на серых лесных почвах. Краткая характеристика участков приведена в таблице. Участки 1–3 характеризовались высоким уровнем загрязнения, располагались на автоморфных элементах ландшафта оси следа на разном расстоянии от эпицентра аварии. Для сравнения на восточной периферии следа с низким уровнем загрязнения был заложен участок 4. Плотность загрязнения 90Sr была на 2–3 порядка ниже, чем на участках 1–3. Почвенные разрезы размещали в вершинах равностороннего треугольника с длиной стороны 10 м, образцы почв отбирали слоями по 5 см с учетом площади. На каждой площадке 169 отбирали усредненные пробы плодовых тел 4-х массовых видов дереворазрушающих грибов (Fomes fomentarius, Fomitopsis pinicola, Daedaleopsis tricolor, Trametes gibbosa) и пробы древесины березы (Betula pendula Roth.). Все пробы высушивали до воздушно-сухого состояния и озоляли при t 450 °C. Краткая характеристика реперных участков Координаты Плотность загрязнения, кБк/м2 № Расстояние от эпицентра аварии, км СШ ВД 1 2 3 4 6 10 17 20 55°44.444 55°46.686 55°49.313 55°47.953 60°50.444 60°52.619 60°55.554 61°00.468 90 Sr 20152 ± 5163 7430 ± 2983 2830 ± 610 17,4 ± 5.3 137 Cs 615 + 192 281 ± 108 91 ± 13 43,5 ± 34.7 Содержание 90Sr определяли радиохимическим методом по дочернему 90Y, с последующей радиометрией осадков на альфа-бета радиометре УМФ-2000 (Россия). Пределы обнаружения 0,2 Бк. 137Сs измеряли на низкофоновом полупроводниковом гамма-спектрометре DSPTC-jr (Ortec, США), с коаксиальной детекторной системой на основе высокочистого германия (HPGe) и нижнем пределе обнаружения 0,15 Бк. Погрешность методов не превышала 20 %. Результаты исследования и их обсуждение. Концентрация радионуклидов в воздушносухом веществе грибов и древесины представлена на рис. 1. В соответствии с уровнем загрязнения почв максимальные концентрации радионуклидов в биомассе грибов и древесины обнаружены на участке 1, минимальные на участке 4. Концентрация 90Sr в древесине березы изменялась от 18500 Бк/кг до 40 Бк/кг, а 137Сs от 6,3 Бк/кг до 1,1 Бк/кг. Близкие уровни загрязнения 90Sr у грибов. В градиенте загрязнения почв концентрация этого радионуклида в биомассе Fomes fomentarius снижалась от 49000 Бк/кг до 77 Бк/кг, Fomitopsis pinicola 1170 Бк/кг – 56 Бк/кг, Daedaleopsis tricolor 9577 Бк/кг – 30 Бк/кг и Trametes gibbosa 3020 Бк/кг – 573 Бк/кг. Накопление 137Сs грибами примерно на порядок выше, чем древесиной березы. Диапазон концентраций 137Сs для Fomes fomentarius составлял от 110 Бк/кг до 9,4 Бк/кг, Fomitopsis pinicola 112 Бк/кг – 18 Бк/кг, Daedaleopsis tricolor 163 Бк/кг – 6,4 Бк/кг, Trametes gibbosa 9,4 Бк/кг – 25 Бк/кг. Р и с ун о к 1 – Концентрация радионуклидов в плодовых телах дереворазрушающих грибов и древесине березы (Бк/кг воздушно-сухого вещества). 1–4 – реперные участки Сравнение накопительной способности дереворазрушающих грибов показало, что коэффициенты перехода (tag) варьируют в зависимости от места обитания дереворазрушающих грибов таким образом, что выделить вид с максимальной или минимальной накопительной способностью невозможно (рис. 2). В градиенте загрязнения максимальные коэффициенты перехода радионуклидов для древесины березы отмечаются на участках с низким уровнем загрязнения почв и изменяются в пределах (4,6–0,9)·10–3 для 90Sr и (2,6−1,0)∙10–4 для 137Сs. Относительное повышение накопления радионуклидов древесными растениями с уменьшением плотности загрязнения почв отмечалось нами ранее [5; 6]. Эта тенденция отражается и в характере накопления радионуклидов плодовыми телами дереворазрушающих грибов. 170 Р и с ун о к 2 – Коэффициенты перехода (tag, кг–1 м2) радионуклидов в плодовые тела дереворазрушающих грибов и древесину березы. 1–4 – реперные участки Заключение. На территории ВУРСа накопление радионуклидов древесиной березы возрастает с увеличением плотности загрязнения почв. При этом концентрация 90Sr в дереворазрушающих грибах и в древесине, на которой они произрастают, близка, а 137Сs в грибах примерно на порядок больше. Накопление радионуклидов плодовыми телами дереворазрушающих грибов варьирует в зависимости от места их обитания и видовой принадлежности. Коэффициенты перехода варьируют в зависимости от места обитания дереворазрушающих грибов таким образом, что выделить вид, однозначно накапливающий большее или меньшее количество радионуклидов, невозможно. Тенденция к повышению коэффициентов перехода радионуклидов с уменьшением плотности загрязнения почв радионуклидами находится в соответствии с основными закономерностями накопления радионуклидов древесиной березы. Литература 1. Радиационная авария на Южном Урале в 1957 г. / Г. Н. Никипелов [и др.] // Атомная энергия. – 1989. – Т. 67, № 2. – С. 74. 2. Щеглов, А. И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах / А. И. Щеглов. – М. : Наука, 1999. – 228 с. 3. Иванов, А. И. Биологическая аккумуляция природных и искусственных радионуклидов плодовыми телами агарикомицетов в лесных экосистемах пензенской области / А. И. Иванов, М. А. Плотников // Микология и фитопатология. – 2015. – Т. 49, № 3. – С. 173–181. 4. Современное состояние древостоев в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа, ближней к эпицентру кыштымской аварии / В. Н. Позолотина [и др.] // Экология. – 2022. – № 1. – С. 42–54. 5. Техногенные радионуклиды в почвах и растениях наземных экосистем в зоне воздействия атомных предприятий / Л. Н. Михайловская [и др.] // Экология. – 2020. – № 2.– С. 110–118. 6. Accumulation of 90Sr by Betula pendula within the East Ural radioactive trace zone / L. N. Mikhailovskaya [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2022. – Vol. 250. – 106914. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106914 THE TREE-DESTROYING FUNGI RADIONUCLIDE ACCUMULATION AT THE EAST URAL RADIOACTIVE TRACE ZONE L. N. Mikhailovskaya, I. V. Stavishenko, Z. B. Mikhailovskaya Institute of Plant and Animal Ecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Yekaterinburg, Russian Federation, [email protected] Abstract. The East Ural Radioactive Trace (EURT) was formed in 1957 as a result of an accident at the Mayak Production Association. We had studied regularities of radionuclide accumulation by the fruiting bodies of mass wooddestroying fungi (Fomes fomentarius, Fomitopsis pinicola, Daedaleopsis tricolor, Trametes gibbosa), and the birch wood (Betula pendula Roth) on the trace territory with the 90Sr soil contamination gradient from 17.4 to 20152 kBq/m2, and 137Сs from 43.5 to 615 kBq/m2. In the 2020, we carried out our investigation in overmature birch forests growing on gray forest soils. We had established 4 reference sites in birch forests on automorphic areas of the landscape at different distances from the accident epicentre. Samples of fruit bodies of fungi, birch wood, and soil were taken at the sites. There we had taken samples of fruit bodies of fungi, birch wood, and soil. At the EURT territory the accumulation of radionuclides by birch wood increases with the increase of the soil contamination density while the transition coefficients (tag) decrease. The range of 90Sr concentration in the birch wood was 40–18500 Bq/kg, 137Сs 1.1–6.3 Bq/kg, the values of 90Sr tag was varied in the range (4.6–0.9)∙10–3, and 137Сs (2.6–1.0)∙10–4. The radionuclides concentration in the wood-destroying fungi fruiting bodies varies depending on their habitat and species affiliation. The 90Sr concentration in the fungi fruiting bodies, and wood biomass differed slightly and was 77–49000 Bq/kg for Fomes fomentarius, 56–1170 Bq/kg for Fomitopsis pinicola, 30– 9577 Bq/kg for Daedaleopsis tricolor, and 573–3020 Bq/kg for Trametes gibbosa. The 137Cs accumulation by fungi was an 171 order of magnitude higher than by birch wood in most cases. The range of 137Cs concentrations was 9.4–110 Bq/kg for Fomes fomentarius, 18–112 Bq/kg for Fomitopsis pinicola, 6.4–163 Bq/kg for Daedaleopsis tricolor, 9.4–25 Bq/kg for Trametes gibbosa. Transition coefficients vary depending on the habitat of wood-destroying fungi so that it is impossible to single out the species with the maximum or minimum accumulation capacity. We deduce the tendency to an increase in the radionuclide tag with a decrease in soil contamination density was noted for wood-destroying fungi. That concerting with the basic regularities of radionuclide accumulation by birch wood. Keywords: radionuclide, tree-destroying fungi, birch, transition coefficient, East Ural Radioactive Trace АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОПУЛЯЦИЙ МОДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РЫБ В ВОДОЕМАХ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В. О. Молчан, П. Ю. Лобановская, О. Э. Соловей, И. С. Юрченко, К. В. Гомель, Е. Э. Хейдорова, О. Ю. Баранов, М. Е. Никифоров Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Несмотря на многочисленные исследования, проведенные за прошедшие 37 лет с момента аварии на Чернобыльской АЭС, многие вопросы, касающиеся последствий хронического облучения для популяций диких животных, до сих пор остаются открытыми. До настоящего времени продолжают регистрироваться высокие уровни содержания радионуклидов в популяциях рыб из озер с высоким уровнем радиационного загрязнения на территории Полесского государственного радиационно-экологического заповедника (ПГРЭЗ). Представители как мирных, так и хищных видов рыб могут поглощать и аккумулировать радионуклиды как непосредственно из других организмов при приеме пищи, так и из окружающей воды через жабры и кожу [1; 2]. Целью наших исследований ставилось проведение анализа генетических показателей популяций мирных и хищных видов рыб из семейств Cyprinidae и Esocidae, обитающих в водоемах с различной степенью радиационного загрязнения, для последующего их сравнения с популяциями из водоемов на незагрязненных интактных территориях. Материалы и методы. В 2022 году для исследования было отловлено 111 образцов модельных видов в загрязненных радионуклидами водных стационарах ПГРЭЗ: оз. Гнездное (137Cs – 180,1 кБк/м2) – 13 особей плотвы, 23 особи щуки и 7 особей карася серебряного; оз. Николаевский старик (137Cs – 1 009,8 кБк/м2) – 27 особей плотвы, 28 особей щуки и 13 карася серебряного. Данные по содержанию Cs-137 предоставлены отделом экологии фауны ПГРЭЗ в рамках совместного мероприятия ГП по преодолению последствий катастрофы на ЧАЭС на 2021-2025 гг. Выделение ДНК осуществляли с помощью набора компании Jena Bioscience «Animal and Fungi DNA Preparation Kit» согласно протоколу производителя. Качество и количество выделенной ДНК оценивалось на спектрофотометре NanoPhotometer P 330UV/Vis (IMPLEN, Германия). Для получения фрагментов гена CytB плотвы использовали праймеры L15267 и H15891; для амплификации фрагмента митохондриального гена D-loop щуки использовали праймеры CDL-D и PIDL, для плотвы праймеры L15923 и H16500 (таблица). Характеристики праймеров для амплификации фрагментов митохондриального генома: D-loop щуки и серебряного карася; CytB плотвы Праймер Последовательность олигонуклеотида, 5’–3’ CDL-D TAGCTCCCAAAGCTAAGATTC PIDL GCTTGGTGGGTAACGAGTC L15267 AATGACTTGAAGAACCACCGT H15891 GTTTGATCCCGTTTCGTGTA L15923 TTAAAGCATCGGTCTTGTAA H16500 GCCCTGAAATAGGAACCAGA 172 Маркер Размер, п.н. Вид животного D-loop 501 Щука CytB 661 Плотва D-loop 300 Серебряный карась Секвенирование полученных ампликонов осуществлялось на генетическом анализаторе ABI3130 в Институте биоорганической химии НАН Беларуси. Микросателлитные панели, составленные нами для изучения генетического разнообразия щуки, с помощью ядерных маркеров, включали 4 пары праймеров: Eluc004, Eluc019, Eluc040, EL12; для плотвы 5 пар: Rru7, RRctt, RR18, RRgt9, RRac8; для карася серебряного 4 пары: YJ0010, YJ0020, J58, GF1. Амплификацию проводили в стандартной ПЦР-смеси (объемом 25 мкл) с использованием термоциклера Biorad C1000 Touch по индивидуальным протоколам. Полученные ПЦР-продукты проверялись методом электрофореза в 1,4 % агарозном геле с использованием горизонтальной камеры Biorad MiniGel, шириной 15 см. Анализ качества и выравнивание полученных нуклеотидных последовательностей фрагментов митохондриального генома модельных видов животных, построение филогенетических деревьев проводили с помощью пакета программ MEGA ver. 11. Выбор модели филогенетических построений осуществляли с помощью встроенной программы ModelTest. Расчет индексов нуклеотидного (π) и гаплотипического (h) разнообразия производился в программе DnaSP. Генотипирование модельных видов рыб проводилось с помощью программного обеспечения системы генетического анализа GenomeLab GeXP (Beckman Coulter). Стандартизация размеров микросателлитных фрагментов проводилась в программе TANDEM v 1.07. Результаты исследования и их обсуждение. Всего в молекулярно-генетический анализ в 2022–2023 годах было включено 58 образцов ДНК фрагментов митохондриального генома рыб, а именно: 20 образцов CytB плотвы; 21 образец D-loop щуки; 17 образцов D-loop карася серебряного. Микросателлитный анализ проводился по всем 111 образцам ДНК модельных видов рыб. В оз. Николаевский старик минимальное содержание Cs-137 среди рыб модельных видов отмечено у плотвы – 26 Бк/кг, максимальное – у щуки – 405 Бк/кг. Удельная активность Cs-137 регистрировалось у плотвы в пределах 26–266 Бк/кг, у карася серебряного 27–334 Бк/кг, у щуки 95–405 Бк/кг. Среди модельных рыб, отловленных в озере Гнездное на территории ПГРЭЗ, наибольшее содержание радиоактивного цезия наблюдается у щуки – 168 Бк/кг, минимальное содержание Cs-137 отмечено у плотвы – 18 Бк/кг. У щуки удельная активность изменялась в пределах 54–168 Бк/кг, у карася серебряного – 31–63 Бк/кг, у плотвы – в пределах 18–123 Бк/кг. В популяции плотвы оз. Гнездное по CytB обнаружено 7 гаплотипов (рис. 1), среднее нуклеотидное разнообразие составило π = 0,00674, средняя величина гаплотипического разнообразия (h) достигала 91,1 %; оз. Николаевский старик – 9 гаплотипов, π = 0,00882, h – 97,8 %. Состав аллелей в исследованной части популяции плотвы озера Гнездное: локус Rru7 представлен 8 аллелями, RRctt – 11, RR18 – 12, RRgt9 – 7, RRac8 – 5. Наиболее полиморфным является локусы RRctt, RR18, а наименее полиморфными – локусы Rru7, RRgt9, RRac8. Состав аллелей в исследованной части популяции плотвы озера Николаевский старик: локус Rru7 представлен 8 аллелями, RRctt – 16, RR18 – 14, RRgt9 – 10, RRac8 – 11. Наиболее полиморфным является локус RRctt и RR18, а наименее полиморфный – локус Rru7. В популяции щуки оз. Гнездное по D-loop обнаружено 4 гаплотипа (рис. 2), среднее нуклеотидное разнообразие составило π = 0,00265, средняя величина гаплотипического разнообразия (h) достигала 49,1 %; оз. Николаевский старик – 3 гаплотипа, π = 0,00196, h – 53,3 %. Состав аллелей в исследованной части популяции щуки озера Гнездное: локус Eluc004 представлен 4 аллелями, Eluc019 – 9, Eluc040 – 19, EL12 – 5. Наиболее полиморфным является локус Eluc040, а наименее полиморфными – локусы Eluc004 и EL12. Состав аллелей в исследованной части популяции щуки озера Николаевский старик: локус Eluc004 представлен 5 аллелями, Eluc019 – 7, Eluc040 – 17, EL12 – 4. Наиболее полиморфным является локус Eluc040, а наименее полиморфными – локусы Eluc004 и EL12. 173 Р и с ун о к 1 – Дендрограмма филогенетических отношений на основании полиморфизма маркера CytB между особями плотвы в озерах Гнездное и Николаевский старик в ПГРЭЗ (Gn – образец из оз. Гнездное; Ns – образец из оз. Николаевский старик) Р и с ун о к 2 – Дендрограмма филогенетических отношений на основании полиморфизма маркера D-loop между особями щуки обыкновенной в озерах Гнездное и Николаевский старик в ПГРЭЗ (Gn – образец из оз. Гнездное; Ns – образец из оз. Николаевский старик) Р и с ун о к 3 – Дендрограмма филогенетических отношений на основании полиморфизма маркера D-loop между особями карася серебряного в озерах Гнездное и Николаевский старик в ПГРЭЗ (Ns – оз. Николаевский старик; Gn – оз. Гнездное) В популяции карася серебряного оз. Гнездное по D-loop обнаружено 3 гаплотипа (рис. 3), среднее нуклеотидное разнообразие составило π = 0,00143, средняя величина гаплотипического разнообразия (h) достигала 52,4 %; оз. Николаевский старик – 4 гаплотипа, π = 0,00731, h – 64,4 %. Состав аллелей в исследованной части популяции карася серебряного озера Гнездное: локус YJ0010 представлен 7 аллелями, YJ0020 – 8, J58 – 8, GF1 – 5. Наиболее полиморфным является локус GF1, а наименее полиморфными – локусы YJ0020 и YJ58. Состав аллелей в исследованной части популяции карася серебряного озера Николаевский старик: локус YJ0010 представлен 7 аллелями, YJ0020 – 11, J58 – 6, GF1 – 7. Наиболее полиморфным является локус J58, а наименее полиморфными – локусы YJ0020. 174 Заключение. Проведен сравнительный анализ генетических показателей популяций 3 видов рыб (карась серебряный, щука, плотва) обитающих в водоемах с высокой степенью радиационного загрязнения. Установлено, что более высокие показатели генетического разнообразия у рыб отмечены в водоеме с бóльшим уровнем загрязнения, при этом у бентосоядного представителя (плотвы) диапазон этих различий был значительно больше, чем у представителя хищных (щуки). Уровень нуклеотидных различий по белоккодирующему региону cyt b у рыб из водоемов с различной степенью радиоактивного загрязнения значительно меньше, чем разница по селективно нейтральному маркеру D-loop. Все исследованные популяции модельных видов рыб имели в своей генетической структуре по две и более гаплогруппы, свидетельствующие о различных источниках и процессах их формирования. Литература 1. Bioaccumulation of heavy metals in blood and tissue of striped mullet in two Italian lakes / F. Fazio [et al.] // J. Aquat. Anim. Health. – 2014. – Vol. 26 (4). – P. 278–284. https://doi.org/10.1080/08997659.2014.938872 2. Effect of heavy metals on fish larvae deformities: A review / D. G. Sfakianakis [et al.] // Environ. Res. – 2015. – Vol. 137. – P. 246–255. https://doi.org/10.1016/j.envres.2014.12.014 ANALYSIS OF GENETIC INDICATORS OF POPULATIONS OF PEACEFUL AND PREDATORY FISH MODEL SPECIES IN WATER BODIES WITH DIFFERENT DEGREES OF RADIOACTIVE CONTAMINATION V. O. Molchan, P. Yu. Lobanovskaya, O. E. Solovey, I. S. Yurchenko, K. V. Homel, E. E. Kheidorova, O. Yu. Baranov, M. E. Nikiforov Scientific and Practical Centre of the National Academy of Sciences of Belarus for Bioresources, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Despite the supposed studies carried out over the past 37 years since the accidents at the Chernobyl nuclear power plant, many questions raise the consequences of chronic exposure of the population of wild animals, still exposed to populations for the population. So far, high levels of radionuclides have been recorded in the population of fish living in lakes with a high level of radiation damage on the territory of the Polessky State Radiation-Ecological Reserve (PSRER). Representatives of both global and predatory fish species can absorb and accumulate radionuclides, both important from other organisms when ingesting water, and from water through gills and skin. A comparative analysis of the genetic parameters of populations of 3 fish species (E. lucius, R. rutilus, C. gibelio) living in water bodies with a high degree of radiation pollution was carried out. In total, 58 samples of DNA fragments of the mitochondrial genome of fish were included in the molecular genetic analysis in 2022–2023, namely: 20 samples of roach CytB; 21 D-loop pike samples; 17 samples of D-loop goldfish. Microsatellite analysis was performed on all 111 DNA samples of model fish species. It was found that higher rates of genetic diversity in fish were noted in a reservoir with a higher level of pollution, while for the herbivorous representative (roach) the range of these differences was significantly greater than for the predatory representative (pike). The level of nucleotide differences in the protein-coding region cyt b in fish from water bodies with various degrees of radioactive contamination is significantly less than the difference in the selectively neutral marker D-loop. All studied populations of model fish species had two or more haplogroups in their genetic structure, indicating different sources and processes of their formation. Keywords: fish, radiation exposure, population, DNA, gene, haplotype, STR analysis, D-loop, Cyt b МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ОТДАЛЕННЫХ ПОСТРАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ МОЗГА И ПОИСК СПОСОБОВ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ Е. Ю. Москалева, А. В. Родина, М. Г. Ратушняк, А. С. Жирник НИЦ «Курчатовский институт», г. Москва, Российская Федерация, [email protected] Введение. Развитие когнитивных нарушений в отдаленный период после облучения опухолей мозга и опухолей в области головы и шеи является наиболее тяжелым осложнением лучевой терапии. В основе этой патологии лежит повреждение клеток мозга, как в результате радиационного воздействия, так и под влиянием факторов возникающего нейровоспаления [1]. Развитие этих патологических процессов в отдаленный период после облучения связывают с активацией клеток микроглии и секрецией ими активных метаболитов кислорода и азота и провоспалительных цитокинов, активирующих астроциты, которые в свою очередь начинают секретировать провоспалительные цитокины, так же, как и при развитии нейровоспаления при различных нейродегенеративных заболеваниях. Клетки активированной микроглии, кроме того, могут непосредственно повреждать нейроны с участием системы комплемента [2]. 175 В мозге клетки микроглии выполняют защитные иммунные функции, распознавая и фагоцитируя различные патогены, погибающие клетки и фрагменты миелина. Кроме того, они участвуют в процессах ремоделирования и устранения ненужных синапсов, в регуляции нейрогенеза, в ремоделировании сосудистой сети и секретируют нейротрофины, оказывая нейропротективное действие [3]. Клетки микроглии распределены по всем отделам головного мозга, их пул поддерживается в результате сбалансированных процессов пролиферации и гибели путем апоптоза так, что за время жизни микроглия обновляется целиком несколько раз. Маркером клеток покоящейся микроглии является фенотип CD11b/CD45low, активированной – CD11b/CD45high, еще одним ее маркером и, в меньшей мере, активированных астроцитов является белок транслоказа мембраны митохондрий с молекулярной массой 18 кДа, получивший название TSPO. Целью серии наших работ явилось изучение количества клеток покоящейся и активированной микроглии и доли активированной микроглии в мозге мышей в динамике после облучения головы животных в разных дозах в сравнении с уровнем нейровоспаления, который оценивали по экспрессии провоспалительных цитокинов в гиппокампе в сравнении с состоянием когнитивных функций. А также – исследование возможности снижения пострадиационных повреждений мозга с помощью двух подходов: снижения количества клеток микроглии перед облучением с помощью ингибитора рецептора колониестимулирующего фактора-1 пексидартиниба (ПД) и стимуляции процессов регенерации мозга при использовании препаратов экзосом стволовых клеток. Материалы и методы. Мышей линии С57Вl/6 подвергали γ-облучения головы от источника кобальт-60 на установке «ГУТ-200М» в дозах 2, 4 и 8 Гр и фракционированного γоблучения головы в суммарной дозе 20 Гр при мощности дозы 2,35 Гр/мин. Для каждого срока исследования одновременно анализировали мозг контрольных и облученных животных. Мозг извлекали после транскардиальной перфузии и готовили суспензию клеток с использованием аккутазы при удалении миелина с помощью центрифугирования препаратов в 20%-ном изотоническом растворе перколла. Клетки микроглии идентифицировали с помощью проточной цитометрии после окрашивания антителами к антигенам CD11b, CD45 и TSPO, астроциты – по экспрессии белка GFAP. Мононуклеарные лейкоциты выделяли из крови мышей, собранной при проведении перфузии, с помощью центрифугирования через раствор фиколла, для определения уровня белка TSPO в моноцитах в сравнении с клетками микроглии мозга. Относительный уровень экспрессии генов про- и противовоспалительных цитокинов (TNFα, IL-1β, IL-6, IL-4 и TGFβ) анализировали в гиппокампе контрольных и облученных мышей. ПД вводили внутрижелудочно ежедневно в дозе 40 мг/кг в течение 7 сут. 15 мышей составили контрольную группу, 15 мышей – контроль с препаратом, 15 мышей подвергали γоблучению головы в дозе 8 Гр после окончания введения ПД, 15 15 мышей без введения препарата подвергали γ-облучению головы в дозе 8 Гр. Экзосомы выделяли из культуральной среды, кондиционированной нейральными стволовыми клетками (НСК) мыши с помощью ультрацентрифугирования и характеризовали по присутствию специфических маркеров. Препараты экзосом вводили интраназально мышам после облучения головы в дозе 8 Гр, как описано ранее [4]. Поведение животных оценивали при использовании теста «Открытое поле». Когнитивные функции исследовали с использованием тестов «распознавание нового объекта» (эпизодическая память) и «водный лабиринт Морриса» (пространственная память). Статистическую обработку результатов проводили по методу Стьюдента с использованием компьютерной программы "Origin". Результаты исследования и их обсуждение. В головном мозге мышей линии С57Вl/6 через 3 суток после облучения головы в дозах 2–8 Гр обнаружено снижение количества клеток покоящейся и активированной микроглии. В отдаленный период после облучения головы в этих дозах и в дозе 20 Гр при фракционированном облучении головы наблюдали длительное снижение количества клеток покоящейся микроглии, которое через 2 месяца было пропорционально дозе облучения. Снижение уровня активированной микроглии в это время было обнаружено только после облучения головы в дозе 8 Гр. Доля активированной микроглии – маркера нейровоспаления – через 2 месяца была повышена после облучения в дозах 8 и 20 Гр. Развитие нейровоспаления в этот период подтверждалось повышенным уровнем экспрессии генов провоспалительных цитокинов в гиппокампе. 176 При анализе количества клеток, экспрессирующих белок TSPO через 3 суток – 2 месяца после облучения головы в дозах 4 и 8 Гр, было обнаружено его повышение в клетках микроглии. В этот период в периферической крови мышей после облучения головы было также обнаружено увеличение количества моноцитов с высоким уровнем экспрессии белка TSPO, которое коррелировало с количеством TSPO+-клеток в головном мозге (рисунок), что свидетельствует о возможности контроля развития нейровоспаления по анализу указанных изменений в моноцитах периферической крови. Обнаруженное длительное снижение количества клеток микроглии может вносить вклад в развитие патологических нарушений в функционировании ЦНС в отдаленный период после облучения мозга. При исследовании когнитивных функций показано, что однократное γ-облучение головы мышей в дозе 8 Гр и фракционированное облучение в суммарной дозе 20 Гр через 2 мес после воздействия приводит к изменению поведения животных, свидетельствующем об увеличении их тревожности, и нарушении когнитивных функций: в этих условиях обнаружено снижение эпизодической и пространственной памяти. Обнаруженные когнитивные нарушения обусловлены развитием нейровоспаления, характеризующегося увеличением доли клеток активированной микроглии в головном мозге и изменением профиля экспрессии генов про- и противовоспалительных цитокинов в гиппокампе. При облучении головы животных в дозе 2 Гр указанные нарушения через 2 мес после воздействия отсутствовали. Корреляция между количеством TSPO+-клеток в головном мозге и количеством моноцитов с высоким уровнем экспрессии белка TSPO в периферической крови в динамике после γ-облучения головы Исследование возможности предотвращения указанных отдаленных последствий исследовали при γ-облучения головы мышей в дозе 8 Гр. Введение мышам ингибитора препарата ПД по указанной выше схеме приводило к снижению количества клеток микроглии на 90 %. Обнаружено, что такое введение ПД перед облучением предотвращало активацию микроглии в отдаленный период после воздействия. При анализе эпизодической памяти в тесте «распознавание нового объекта» и пространственной гиппокамп-зависимой памяти в тесте «водный лабиринт Морриса» показано, что снижение количества клеток микроглии перед облучением с помощью ПД обеспечивает сохранение эпизодической и пространственной памяти у облученных мышей. Использованные для введения мышам после облучения головы в дозе 8 Гр экзосомы, секретируемые НСК мыши, по данным исследования с помощью крио-ПЭМ имели характерную округлую форму и хорошо различимую мембрану. При иммунохимическом окрашивании и последующей проточной цитометрии экзосомы имели специфические маркеры – CD9+/CD63+ и TSG101+, их средний размер соответствовал 105,7 ± 8,8 нм по данным динамического светорассеяния. Введение экзосом начинали через 48 ч после облучения и продолжали в течение 4 нед. В каждую ноздрю вводили 5 мкл суспензии с концентрацией экзосом 2 × 1012 частиц/мл, определенной методом NTA, – 2 × 1010 частиц/мышь. Показана возможность предотвращения отдаленных пострадиационных нарушений поведения и эпизодической памяти у мышей при интраназальном введении препаратов экзосом НСК мыши после облучения головы в дозе 8 Гр. Заключение. Показано, что микроглия может быть отнесена к радиочувствительным клеткам мозга, так как к третьим суткам после облучения головы в дозах 2–8 Гр ее количество снижено. Количество клеток покоящейся микроглии в отдаленный период – через 2 месяца после γ-облучения головы в этих дозах также снижено, при этом доля активированной микроглии при дозах 4 и 8 Гр возрастает. В этих же условиях обнаружено повышение 177 экспрессии генов провоспалительных цитокинов в гиппокампе, что в совокупности с увеличением доли активированной микроглии свидетельствует о развитии нейровоспаления, которое сопровождается нарушением когнитивных функций у облученных животных. Обнаружена корреляция повышения количества активированной TSPO+ микроглии в головном мозге и количества моноцитов с высоким уровнем экспрессии белка TSPO+ в периферической крови, что позволяет рассматривать этот показатель в качестве одного из маркеров нейровоспаления. Показано, что снижение количества клеток микроглии в мозге перед облучением с помощью ингибитора рецептора колониестимулирующего фактора-1 пексидартиниба, позволяет предотвратить развитие нейровоспаления и нарушения когнитивных функций. Кроме того, показано также, что снижение уровня пострадиационного нейровоспаления и нарушения когнитивных функций может быть достигнуто при интраназальном введении препаратов экзосом, секретируемых НСК. Литература 1. Radiation induced brain injury: A review / D. Greene-Schloesser [et al.] // Front. Oncol. – 2012. – Vol. 2 – P. 73. 2. Microglia in Neurological Diseases: A Road Map to Brain-Disease Dependent Inflammatory Response / S. Bachiller [et al.] // Front. Cell. Neurosci. – 2018. – Vol. 12. – P. 488. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00488 3. A story of birth and death: Insights into the formation and dynamics of the microglial population / K. Askew [et al.] // Brain Behav. Immun. – 2018. – Vol. 69. – P. 9–17. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2017.03.009 4. Использование препаратов экзосом нейральных стволовых клеток для предупреждения развития отдаленных пострадиационных когнитивных нарушений у мышей / М. Г. Ратушняк [и др] // Клеточные технологии в биологии и медицине. – 2022. – № 4. – С. 261–268. 5. Когнитивные нарушения и состояние глиальных клеток мозга в отдаленный период после гамма-облучения головы мышей в суммарной дозе 20 Гр / А. С. Жирник [и др.] // Медицинская радиология и радиационная безопасность. – 2022. – Т. 67, № 5. – С. 10–17. MECHANISMS OF THE LATE POST-RADIATION BRAIN DAMAGES DEVELOPMENT AND THE SEARCH OF THE WAYS TO PREVENT THEM E. Yu. Moskaleva, A. V. Rodina, M. G. Ratushnyak, A. S. Zhirnik National Research Center Kurchatov Institute, Moscow, Russian Federation, [email protected] Abstract. It has been shown that microglia can be classified as radiosensitive brain cells, since by the third day after head irradiation at doses of 2–8 Gy, its amount is reduced. The number of resting microglia in the long-term period – 2 months after γ-irradiation of the head at these doses is also reduced, while the proportion of activated microglia increases at doses of 4 and 8 Gy. Under the same conditions, an increase in the expression of pro-inflammatory cytokine genes in the hippocampus was found, which, together with an increase in the proportion of activated microglia, indicates the development of neuroinflammation, which is accompanied by impaired cognitive functions in irradiated animals. A correlation was found between an increase in the amount of activated TSPO+ microglia in the brain and the number of monocytes with a high level of TSPO+ protein expression in the peripheral blood, which allows us to consider this indicator as one of the markers of neuroinflammation. It has been shown that a decrease in the number of microglia cells in the brain before irradiation using the colony-stimulating factor-1 receptor inhibitor pexidartinib prevents the development of neuroinflammation and of cognitive impairment. In addition, it has also been shown that a decrease in the level of post-irradiation neuroinflammation and impairment of cognitive functions can be achieved with intranasal administration of NSC-secreted exosome preparations. Keywords: microglia, activated microglia, brain, neuroinflammation, head irradiation, pexidartinib, exosomes, cognitive impairment, long-term effects ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ: ПО МАТЕРИАЛАМ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ Д. В. Назарова Институт социологии НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. К неионизирующему излучению естественнонаучные и медицинские дисциплины относят: электромагнитные излучения (ЭМИ) диапазона радиочастот, постоянные и переменные магнитные поля, электромагнитные поля промышленной частоты, электростатические поля, лазерное излучение и др. Среди специалистов все более активно используется понятие «электромагнитное загрязнение окружающей среды» [1], которое отражает проблему безопасности населения в современной урбанизированной среде и способствует разработке средств защиты от различного рода излучений. Неионизирующее 178 излучение может быть естественной и искусственной природы, представляющей собой результат рациональной деятельности людей. Таким образом, неионизирующее излучение и риски связанные с ним в первую очередь зависят от поведения людей в производственной деятельности, а также в их бытовой и повседневной жизни. В организациях и тем более на предприятиях за правилами безопасности и соблюдением СанПиН отвечают специалисты (контролируемое воздействие ЭМИ и др.), в то время как использование, в том числе новых технических новинок, людьми в частной и повседневной жизни остается на усмотрение потребителей (неконтролируемое воздействие ЭМИ и др.). Социологические исследования как раз позволяют получить некоторую информацию об уровне безопасности людей и условий, способствующих нарушению правил безопасной жизнедеятельности, поэтому трудно поддающемуся контролю сегменту. В настоящей статье мы представим результат социологического исследования мнений и поведения людей относительно использования в быту различных приборов (источников неионизирующего излучения), используемых в медицинских целях, а также для сохранения здоровья и красоты. Исследование выполнено в рамках НИР 11 «Разработка методического обеспечения по социально-психологической реабилитации и адаптации населения, к условиям действия ионизирующего и неионизирующего излучения» задания 3.05 «Развитие информационного и методического обеспечения мониторинга, аудита, сертификации и реабилитации природнотерриториальных комплексов» подпрограммы 10.3 «Радиация и биологические системы» ГПНИ 10 «Природные ресурсы и окружающая среда» на 2021–2025 гг. в Республике Беларусь. Материалы и методы. В феврале-марте 2022 г. в ходе социологического исследования Институтом социологии НАН Беларуси было проведен опрос по ряду тем, входящих в проблематику безопасности повседневной жизнедеятельности. Использовалась вероятностная, многоступенчатая стратифицированная территориальная, репрезентативная выборка (N = 1180) с проверкой квот по контрольным признакам (пол, возраст, образование) по Гомельской и Витебской областям Беларуси. Ошибка выборки составила 4 %. Особенность именно такой выборки по областям продиктована необходимостью проведения сравнительного анализа и выявления различий в специфике мнений и поведения людей, проживающих на пострадавших в результате аварии на ЧАЭС территориях (Гомельская обл.) и на территориях, не подвергшихся загрязнению радионуклидами (Витебская обл.). Результаты исследования и их обсуждение. Научно технические разработки, используемые для сохранения здоровья и красоты, совершенствуются по многим параметрам, в том числе удобству обслуживания и эксплуатации в различных условиях. На рынке появляется медицинская техника и приборы, которые предназначены для использования в домашних условиях. Согласно законодательству Республики Беларусь [2], медицинская техника и приборы относятся к категории товаров длительного пользования, которые «по истечении определенного срока могут представлять опасность для жизни, здоровья, наследственности, имущества потребителя и окружающей среды» (выделено нами – Д.Н.) и срок службы которых обязан устанавливать изготовитель (исполнитель, поставщик, представитель). Все эти правила (равно как и правила эксплуатации медицинской техники в учреждениях здравоохранения и др.) соблюдаются и контролируются государственными органами только до приобретения данных товаров частными потребителями. Далее вся ответственность за последствия неправильной эксплуатации приборов ложится на потребителя. Согласно результатам проведенного исследования, подавляющее большинство опрошенных респондентов согласились с утверждением, что «Наука и технологии делают нашу жизнь проще, более комфортной и здоровой»: в Гомельской области 90,6 %, в то время как в Витебской области так ответили 78,3 % респондентов. Скорее не согласны и совершенно не согласны с данным утверждением в Гомельской области – 4,6 % (4,7 % затруднились с ответом), в Витебской – 16,2 % (5,5 %) опрошенных соответственно. Как видим, респонденты на пострадавших территориях с оптимизмом и даже с большим доверием относятся к науке. Восстановление и развитие пострадавших от загрязнения радионуклидами территорий также сопровождается использованием научных достижений и технологий и, судя по всему, люди удовлетворены их результатами. Вместе с тем люди понимают, что «Научно-технические разработки могут иметь непредвиденные побочные эффекты, которые наносят вред здоровью человека и окружающей среде»: в Гомельской области – 65,9 %, в Витебской – 63,0 % 179 респондентов с этим утверждением также согласны. Это демонстрирует взвешенную позицию и степень понимания возможных рисков, связанных с использованием современных научных достижений и необходимости придерживаться определенных правил безопасности. Множество электро- и радиоприборов используется как в медицинских целях, так и для сохранения красоты: электрофорез, солярий, ионизаторы воздуха и т.п. В ходе исследования респонденты следующим образом определили «чьему мнению по вопросам использования данных приборов они доверяют» (выбрать можно было неограниченное количество ответов). С большим отрывом 1-ое место в рейтинге доверия заняли рекомендации врачей: в Гомельской области – 57,0 % (в сельской местности даже 59,3 % и 56,1 % в городах), в Витебской области – 45,1 % (46,6 % в городах и 41,0 % на селе). Безусловно, в этих различиях в ответах по областям проявляется жизненный опыт людей, как негативный – после аварии на ЧАЭС, так и позитивный – результат профессиональной работы врачей по улучшению и сохранению здоровья пациентов. В рамках конкретных областей, существенной разницы по степени доверия в зависимости от возраста опрошенных не наблюдается. Однако, чем выше образование респондентов, тем большим доверием у них пользуется мнение врачей: в Витебской области у лиц с базовым и общим средним образованием – 39,7 %, с высшим – 44,7 % ответов, в Гомельской области различия еще больше – 52,4 % и 66,0 % соответственно. К мнениям ученых по данному вопросу высказали доверие только 19,4 % респондентов в Витебской области (больше в городах – 20,6 %, чем в сельской местности – 16,2 %) и 17,1 % респондентов в Гомельской области (16,9 % в городах, 17,7 % – на селе). На третьем месте в рейтинге – доверие самому себе, а именно «Сам составляю мнение по многочисленной информации из Интернет-источников по интересующему товару и знакомлюсь с правилами его использования»: 19,0 % респондентов в Витебской области и 11,4 % опрошенных в Гомельской области выбрали такой вариант ответа. Доверяют мнениям и оценкам родственников, друзей, знакомых, коллег по работе только 10,6 % респондентов в Гомельской области, но 19,0 % в Витебской. Тема электро- и радиоприборов для использования в медицинских целях, а также для сохранения красоты не интересует 25,5 % опрошенных в Витебской и 32,4 % опрошенных в Гомельской областях. Так, 84,0 % опрошенных в Гомельской и 76,8 % в Витебской областях согласились («однозначно да» и «скорее да»), что физиопроцедуры: электрофорез, магнито-терапия, световое лечение и т.д. в медицинском учреждении полезны для лечения и сохранения здоровья. При этом полезность этих же процедур в домашних условиях среди респондентов Гомельской области отмечена лишь среди 34,7 % опрошенных, в Витебской – 42,3 %. Женщины значительно чаще, чем мужчины считают полезными эти процедуры как в медицинских учреждениях, так и в домашних условиях. Различия по возрасту респондентов не оказывают существенное значение на мнение по данному вопросу и находятся в пределах средних значений по областям. Жители в Гомельской области значительно чаще, чем жители в Витебской области в ходе опроса отметили, что уже применяли различные физиопроцедуры с использованием специальных электро- и радиоприборов: электрофорез, магнито-терапия, световое лечение и т.д. как в медицинских учреждениях – 74,0 %, так и в домашних условиях – 19,4 % ответов (в Витебской области соответственно 56,4 % и 14,7 %). В первой пятерке по популярности среди медицинских приборов и др. приборов для дезинфекции помещений, используемых в домашних условиях лично или членами их семьи, расположились: – в Витебской области: аппараты для магнитной терапии (9,3 %), ионизаторы воздуха (6,5 %), электростимулятор для мышц (6,3 %), кварцевые лампы и облучатели, ультрафиолетовая лампа и т.п. (5,6 %), аппараты для электрофореза (5,0 %); – в Гомельской области: аппараты для магнитной терапии (9,5 %), приборы для светового лечения (фототерапия) – 8,0 %, кварцевые лампы и облучатели, ультрафиолетовая лампа и т. п. (7,3 %), ионизаторы воздуха (6,7 %), аппараты для электрофореза (5,1 %). В ходе исследования респонденты поделились проблемами, с которыми сталкиваются при использовании медицинской техники и приборов для сохранения здоровья и красоты в домашних условиях. Такие приборы не используют дома 68,3 % опрошенных в Витебской области и 74,7 % в Гомельской области. Соответственно 20,5 % и 22,0 % отмечают, что все хорошо и никаких проблем и беспокойств у них нет; 4,1 % и 1,5 % не уверены, что аппарат 180 действует, т. к. во время процедур видимых ощущений нет; 3,5 % и 1,4 % не уверены, что правильно его используют: по времени, настройке мощности и т.п.; у 2,9 % опрошенных в Витебской и 0,3 % в Гомельской областях возникали проблемы с ремонтом прибора, техники. В Гомельской области мнение врачей при приобретении медицинских приборов и аппаратов для домашнего использования является решающим для 83,0 % респондентов, в то время как в Витебской области – для 72,2 %. Мнение ученых занимает второе место с заметным отставанием – 30 % опрошенных в каждой из областей. Остальные варианты – мнение и советы потребителей данных товаров (например, отзывы на специализированных сайтах), мнение и советы родственников, друзей, знакомых и коллег по работе – не превышают 10 %. Весьма неоднозначное мнение по поводу использования солярия. Солярий в медицинских учреждениях, домах отдыха, т.е. под контролем специального медицинского персонала посчитали полезным для сохранения здоровья и красоты 43,5 % респондентов в Витебской области и только 19,9 % в Гомельской. Соответственно 37,7 % и 51,9 % респондентов отметили, что солярий даже в медицинских учреждениях «скорее не полезен» и «однозначно не полезен». К процедурам солярия в салонах красоты большинство опрошенных отнеслось негативно – 59 % опрошенных в целом по выборке считают, что это «скорее не полезно» и «однозначно не полезно» для сохранения здоровья. В ходе исследования получены результаты также по отношению опрошенных и к солнечному загару. Отметим существенные различия между поведением и отношением опрошенных на пострадавших территориях после аварии на ЧАЭС (Гомельская область) и тех, кого данная проблема не коснулась. Так, большинство респондентов в Гомельской области (34,6 %) «никогда специально не загорают, но и не избегают солнечных лучей», в то время как данная поведенческая практика среди жителей Витебской области занимает лишь третье место с 17,6 % ответов. У жителей Витебской области на первом месте по популярности ответов (30,5 %) расположилось мнение и поведенческая практика, что «солнце полезно для здоровья, но загораю в умеренных количествах и с использованием специальных солнцезащитных кремов, лосьонов и т.п.». 18,0 % в Витебской и 11,4 % опрошенных в Гомельской областях отметили, что «очень любят солнце и по возможности специально загорают без всяких ограничений», соответственно 17,1 % и 15,4 % отметили негативное отношение к солнечному загару вообще (сумма ответов «стараюсь не загорать, т.к. считаю, что солнечный загар может больше навредить здоровью человека», «никогда не загораю и максимально использую средства защиты против загара» и «никогда не загораю, т.к. имею медицинские противопоказания»). Заключение. Опрос населения Гомельской и Витебской областей в 2022 году показал, что подавляющее большинство респондентов (90,6 % и 78,3 % соответственно) доверят науке и считают, что наука и технологии делают нашу жизнь проще, более комфортной и здоровой. Вместе с тем, опрошенные проявляют взвешенную позицию и степень понимания возможных рисков (65,9 % и 63,0 %), связанных с использованием современных научных достижений и необходимости придерживаться определенных правил безопасности. Основным источником, заслуживающим доверие в вопросах использования медицинских приборов для сохранения здоровья и красоты у опрошенных, выступают врачи и их рекомендации (57,0 % и 45,1 %); а также их совет в вопросах приобретения таких товаров для домашнего пользования (83,0 % и 72,2 %). Гораздо меньше имеет значение мнение ученых. Несмотря на долгосрочные негативные последствия после аварии на ЧАЭС, уровень доверия к науке, а также к мнениям врачей и ученых по использованию медицинских приборов, применению различных физиопроцедур для сохранения здоровья и красоты у жителей Гомельской области выше, чем у жителей Витебской области. Большинство опрошенных считают физиопроцедуры с использованием контролируемого неионизирующего излучения – электрофорез, магнитотерапия, световое лечение и т.д. – полезными для сохранения здоровья и красоты, однако в медицинских учреждениях (84,0 % и 76,8 %). Полезность соответствующих процедур в домашних условиях обозначили лишь 34,7 % 42,3 %; уже использование специальных медицинских приборов дома отметили 25,3 % и 31,7 % опрошенных в Гомельской и Витебской областях соответственно. 181 Литература 1. Григорьев, Ю. Г. Принципиально новое электромагнитное загрязнение окружающей среды и отсутствие адекватной нормативной базы к оценке риска (анализ современных отечественных и зарубежных данных) // Гигиена и санитария. – 2014. – Т. 93, № 3. – С. 11–16. 2. О защите прав потребителей : Закон Респ. Беларусь от 9 янв. 2002 г. № 90-З : в ред. от 8 июля 2008 г. № 366-З : с изм. и доп. от 2 мая 2012 г. № 355-З. – Минск : Амалфея, 2012. – 59 с. MEDICAL DEVICES UTILIZATION AT HOME BASED ON A SOCIOLOGICAL RESEARCH D. V. Nazarova Institute of Sociology of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The article presents the results of a sociological research in the Republic of Belarus regarding people's trust in science and technology, public opinion and behavior on the use of medical equipment, including non-ionizing radiation, to preserve health and beauty. The revealed differences in the assessments, opinions and behavior of people depending on the territory of residence in the territories of the Gomel region affected by the Chernobyl accident and in the territories of the Vitebsk region that were not contaminated with radionuclides are shown. Despite the long-term negative consequences after the Chernobyl accident, the level of confidence in science, as well as in the opinions of doctors and scientists on the use of medical devices, the use of various physiotherapy procedures to preserve health and beauty among residents of the Gomel region is higher than among residents of the Vitebsk region. The majority of respondents consider physiotherapy using controlled non-ionizing radiation – electrophoresis, magneto-therapy, light treatment, etc. – useful for maintaining health and beauty, however, in medical institutions (84,0 % and 76,8 %), i.e. under the supervision of specialists. Only 34,7 % of 42,3 % of respondents indicated the usefulness of appropriate procedures at home; 25,3 % and 31,7 % of respondents in Gomel and Vitebsk regions, respectively, have already noted the use of special medical devices at home. The differences in the assessments of people living in the territories with the studied specifics are explained by the fact that scientific achievements and technologies are also used to restore and develop the territories affected by radionuclide pollution – and the people living there will trust them and are satisfied with the results. Sociological research allows us to obtain information about the peculiarities of people's behavior in the sector, which for specialists is a "gray zone", beyond the control of specialists in nonionizing radiation. The results of sociological research allow us to calculate the risks associated with people's behavior and develop measures for socio-psychological adaptation to ensure greater safety of the population. Keywords: non-ionizing radiation, life safety, sociological research, trust, health, medical devices at home ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ДИНАМИКУ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ ВОДОЕМОВ ЗОНЫ ОТЧУЖДЕНИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС Р. А. Ненашев, В. В. Головешкин, В. Е. Белаш, А. А. Баленок, А. А. Карандевич Полесский государственный радиационно-экологический заповедник, г. Хойники, Республика Беларусь, [email protected] Введение. В настоящее время климатические условия на территории Беларуси существенно меняются, общей закономерностью изменения климата на юге Беларуси и, в частности, в зоне отчуждения ЧАЭС является сокращение количества осадков и повышение среднегодовой температуры воздуха. В связи с этим, актуальным направлением является изучение влияния погодно-климатических условий на гидрологический режим водоемов зоны отчуждения и сезонную динамику содержания радионуклидов в компонентах водных экосистем. В перспективе, результаты таких исследований позволят прогнозировать колебания концентрации радионуклидов в поверхностных водах для водоемов с различным гидрологическим режимом при смене климатических условий. Материалы и методы. Предметами исследований служили поверхностные воды, донные отложения. Исследования проводились на озере Персток, которое является типичным замкнутым водоемом старичного типа левобережной поймы реки Припять белорусского сектора зоны отчуждения Чернобыльской АЭС. Отбор проб поверхностных вод и донных отложений осуществлялся в точке со следующими географическими координатами: 51º,50572, 30º,0145. Периодичность отбора проб воды и контроль ее температуры составляла 1 раз в 10 дней с марта по ноябрь 2021–2022 гг. С такой же периодичностью проводились измерения мощности эквивалентной дозы на реперных точках береговой линии указанных водоемов. Пробы донных отложений отбирались разборным трубчатым отборником диаметром 4 см и высотой рабочей части 25 см в двукратной повторности на каждой точке. После пробоподготовки в пробах измерялась удельная активность 137Cs методом гамма- 182 спектрометрии, 90Sr – инструментальным или радиохимическим методом. Результаты измерений содержания радионуклидов в донных отложениях приведены для сухой массы проб. Результаты исследования и их обсуждение. Проведенные нами предварительные исследования связи среднесуточной температуры воздуха и градиента концентрации 137Cs, 90Sr в поверхностных водах выявили высокую положительную степень корреляции. В связи с этим, актуальной задачей являлась дальнейшая детерминация факторов, действующих на динамику радиоактивного загрязнения поверхностных вод, а также определение силы их влияния. В табл. 1 приведены данные по текущей радиационной обстановке на акватории модельного водоема. В целом, наблюдаемое в настоящее время радиоактивное загрязнение компонентов водных экосистем характеризуется достаточно высоким уровнем. Установлено, что максимум концентрации радионуклидов в воде наблюдается в летние месяцы, а минимум – в осеннезимний период. Пределы колебаний концентрации 137Cs в воде составляют 2,7–9,0 Бк/л. Содержание 90Sr в течение года варьирует от 3,8 до 24 Бк/л. Выявлено, что не наблюдается отчетливой связи между динамикой уровня поверхностных вод и концентрацией 137Cs в воде модельного водоема. Однако обнаружена явная прямая зависимость концентрации радионуклидов в воде от ее температуры (табл. 2). В связи с этим нами было сделано предположение о непосредственном влиянии температурного фактора на сезонную динамику концентрации радионуклидов в поверхностных водах. Аналогичные выводы можно сделать и в отношении 90Sr. Причем в этом случае корреляция выражена еще сильнее (r = 0,71). Т а б л и ц а 1 – Радиационная обстановка на акватории озера Персток Показатель 137 Вода, Бк/л Донные отложения, Бк/кг (в пересчете на естественную влажность) Плотность загрязнения донного грунта, кБк/м2 Плотность загрязнения территории водосбора, кБк/м2 90 Cs 7,09 ± 0,21 2,70–9,00 2132 ± 311 1157–3677 389 ± 59 209–683 2100 ± 270 1083–3481 Мощность эквивалентной дозы на высоте 1 м (берег), мкЗв/ч Sr 15,31 ± 0,85 3,79–24,00 511 ± 143 148–1366 91 ± 23 31–188 326 ± 63 58–588 1,59±0,02 1,30–1,95 Т а б л и ц а 2 – Результаты корреляционного анализа динамики концентрации радионуклидов в воде модельных водоемов Показатель Уровень поверхностных вод Температура воды 137 Коэффициент корреляции 90 Cs Sr 0,17 (n = 17) 0,68* (n = 22) 0,30 (n = 11) 0,71* (n = 9) П р и м е ч а н и е – * – коэффициент корреляции значим на уровне α = 0,05. В научной литературе имеются сведения о двух главных механизмах десорбции радионуклидов из донных отложений в водную массу: 1) высвобождение радионуклидов при бактериальном разложении органического вещества, содержащего радионуклиды [1]; 2) десорбция радионуклидов, связанных с минеральной фракцией донного грунта, в результате ионного обмена с участием ионов NH4+ и K+ [2], которые в свою очередь тоже десорбируются при разложении органики. Оценка скорости десорбции радионуклидов по каждому механизму является эффективным подходом к анализу и прогнозированию распределения радионуклидов в водоемах зоны отчуждения. Ключевым фактором, влияющим на направленность и интенсивность этих процессов, является температура воды [3]. Так, повышенная температура способствует интенсификации микробиологической активности в донных отложениях переходу связанных с органикой радионуклидов в растворенные формы. При подъеме воды во время половодий и паводков происходит дополнительное загрязнение водоемов за счет смыва органических остатков (опада и подстилки) с прибрежных участков. В итоге, в самые теплые месяцы года, в воде фиксируются максимальные концентрации растворенных форм 137Cs и 90Sr. Второй источник поступления радионуклидов в воду из донных отложений, а именно десорбция их в результате ионно-обменных реакций, также контролируется температурным градиентом. Важную роль при этом играет концентрация иона аммония NH4+, который 183 накапливается в придонных водах в результате разложения органики в бескислородной среде. При повышении температуры воды количество растворенного в ней кислорода снижается и приводит к усиленному накоплению органогенного NH4+, который вытесняет радионуклиды из минеральной фракции донных грунтов. Таким образом, в теплые летние месяцы десорбция радионуклидов из донных отложений может быть невысокой при достаточном насыщении воды кислородом на мелководье и, наоборот, увеличиваться в анаэробных условиях на глубоких участках водоема. На рисунке приведены результаты регрессионного анализа данных по концентрации радионуклидов в зависимости от температурного градиента поверхностных вод модельных водоемов. А Б Зависимость концентрации 137C (А) и 90Sr (Б) в воде от температуры воды Обнаруженные закономерности во всех случаях указывают на прямую пропорциональную зависимость концентрации радионуклидов в воде от ее температуры и наиболее точно описываются линейной функцией. Приведенные на графиках значения коэффициента детерминации R2 показывают, что 47 % сезонной вариабельности концентрации 137 Cs в воде обусловлено температурными колебаниями, а 53 % – действием других факторов, не учтенных в регрессионной модели. В отношении 90Sr значение R2 составляет ≈0,50. Оценить характер распределения радионуклидов между абиотическими компонентами водных экосистем можно с помощью коэффициента межфазового распределения (Кd), который рассчитывается как отношение удельной активности донных отложений к удельной активности воды. Рассчитанные на основе данных в табл. 1 средние значения Kd 137Cs составляют: 315 ± 11; 90 Sr – 35 ± 3. Используя уравнения регрессии, приведенные на рисунке (А и Б), можно связать величину Kd с температурным фактором и применить полученную зависимость для приблизительной оценки уровней загрязнения донных грунтов. Итоговое уравнение для расчета уровня загрязнения донных отложений будет иметь следующий вид: УАдо = Kd × (a × T – УAв) , где УАдо – удельное содержание радионуклида в донных отложениях, Бк/кг; T – температура воды; a – поправочный коэффициент из уравнений регрессии; УAв – фактическая удельная активность воды, Бк/л. Следует отметить, что рассчитываемый прогноз удельной активности донных отложений будет нормирован на температуру воды 0 °С Заключение. В результате проведенных исследований установлено, что максимум концентрации радионуклидов в поверхностных водах наблюдается в летние месяцы, а минимум – в осенне-зимний период. Результаты корреляционного анализа показали, что существует прямо пропорциональная зависимость концентрации в воде от ее температуры. Установлено, что при изменении температуры воды на 1 °С концентрация 137Cs изменится на 2,1 %, а концентрация 90Sr – на 14,2 %. Таким образом, при изменении температуры воды концентрация 137Cs варьирует в меньшей степени, чем 90Sr. Оценка распределения радионуклидов между донными отложениями и водной массой с помощью коэффициента межфазового распределения, показала, что 90Sr обладает большей мобильностью в системе «вода–донные отложения» по сравнению с 137Cs. Полученные величины Кd с учетом 184 температурного фактора можно применить для экспресс-оценки уровней загрязнения донных грунтов на основе данных по концентрации радионуклидов в поверхностных водах. Литература 1. Microbially mediated redissolution of cesium radionuclides from the sediment of a shallow eutrophic lake / S. Kaminski [et al.] // Stud. Environ. Sci. – 1997. – Vol. 68. – P. 141–150. https://doi.org/10.1016/S0166-1116(09)70090-1 2. De Koning, A. Comparing in situ distribution coefficients and exchangeability of radiocaesium in freshwater sediments with laboratory predictions / A. De Koning, P. A. Geelhoed-Bonouvrie, R. N. J. Comans // Sci. Total Environ. – 2000. – Vol. 257 (1). – P. 29–35. https://doi.org/10.1016/s0048-9697(00)00495-2 3. Nakanishi, T. Trend of 137Cs concentration in river water in the medium term and future following the Fukushima nuclear accident / T. Nakanishi, K. Sakuma // Chemosphere. – 2019. – Vol. 215. – P. 272–279. TEMPERATURE INFLUENCE ON RADIONUCLIDE CONCENTRATION DYNAMICS IN SURFACE WATER IN THE CHERNOBYL NPP EXCLUSION ZONE R. A. Nenashev, V. V. Goloveshkin, V. E. Belash, A. A. Balenok, A. A. Karandevich Polesye State Radiation-Ecological Reserve (PSRER), Khoiniki, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. It has been established that the maximum concentration of radionuclides in surface water is observed in the summer months, and the minimum – in the autumn-winter period. The limits of seasonal fluctuations in the 137Cs concentration in the water of Lake Perstok are 2.7–9.0 Bq/L. The concentration of 90Sr varies within 3.8–24 Bq/L. The results of the correlation analysis showed that there is a directly proportional dependence between concentration of these radionuclides and water temperature. Two mechanisms have been proposed for the desorption of radionuclides from bottom sediments into the water: 1) release of radionuclides during bacterial decomposition of organic matter containing radionuclides; 2) desorption of radionuclides associated with the mineral fraction of bottom sediments as a result of ion exchange involving NH4+ and K+ ions. Water temperature is an important factor influencing the intensity of these processes. It was found that when the water temperature changes by 1 °С, the concentration of 137Cs will change by 2.1 %, and the concentration of 90Sr – by 14.2 %. Thus, when the water temperature changes, the concentration of 137Cs varies to a lesser extent than that of 90Sr. Estimation of distribution of radionuclides between bottom sediments and water using the distribution coefficient (Kd) showed that for 137Cs the value of Kd is 335 ± 13, and for 90Sr it is 33 ± 1.8. The obtained values of Kd, taking into account the temperature factor, can be used for rapid assessment of bottom sediments radioactive contamination based on radionuclides concentration in surface water. Keywords: radionuclides, concentration, surface water, bottom sediments, distribution, temperature КРУГОВОРОТ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОГЕОЦЕНОЗАХ ПОЙМЫ А. Н. Никитин, Т. В. Ласько, С. А. Тагай, Г. А. Леферд Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Под биологическим круговоротом элементов питания на земле понимается совокупность процессов поступления химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, биохимический синтез новых сложных соединений и возвращение элементов в почву и атмосферу с ежегодным растительным опадом части органического вещества, остатков корней [1]. В почвах естественных биоценозов протекает замкнутый цикл круговорота биогенных элементов. Баланс питательных элементов в почве состоит из приходной и расходной частей. В случае превышения расхода над накоплением он отрицательный, при превышении поступления над расходом – положительный, при равенстве частей баланса – уравновешенный, или нулевой. Для природных биоценозов обычно характерен уравновешенный баланс биогенных элементов. Основными источниками поступления азота в почву являются: атмосферные осадки (в виде NH4+ и NO3–); азотфиксация (связывание молекулярного азота воздуха) свободноживущими микроорганизмами и клубеньковыми бактериями в почвах; разложение растительных и животных остатков [2]. Потери от вымывания и денитрификации компенсируются его поступлением с осадками и биологической азотфиксацией. Расходная часть баланса включает хозяйственный вынос питательных элементов (с отчуждаемой с поля частью урожая), потери элементов питания из почвы с поверхностными водами от вымывания, эрозии, испарения и газообразные потери (азота). Величина потребления и потерь элементов питания зависит от гранулометрического состава и степени окультуренности почвы, характера ее сельскохозяйственного использования, вида, доз и сроков использования удобрений, агротехнических приемов и других условий. 185 Большое количество азота отчуждается с сельскохозяйственной продукцией. Интенсивная обработка почвы приводит к усилению минерализации органического вещества, увеличению потерь за счет инфильтрации, денитрификации и эрозии. Материалы и методы. Полевые исследования проводились путем отбора проб растительных и сопряженных почвенных образцов на пойменных землях методом учетных площадок. Почвенные образцы отбирались из пахотного слоя (0–20 см). Объемная масса воздушно-сухого образца почвы для проведения анализа на содержание радионуклидов 137Cs составляла 1,0 л. Из точечных растительных проб массой 0,6–1,0 кг формировали объединенную пробу в зависимости от содержания золы и сухого вещества массой 2 кг. Почвенные образцы отбирали методом конверта, т.е. один смешанный образец состоял из 5-ти индивидуальных проб, взятых на глубину перегнойного горизонта с площади 1 м2 с помощью почвенного тростевого бура [3]. В сопряженных пробах почвы и растений, отобранных на исследовательских полигонах в поймах р. Сож Ветковского и Чечерского районов, р. Беседь Ветковского районов, р. Ипуть Добрушского района Гомельской области было определено содержание азота (N) и фосфора (P). Определялся азот аммонийный и нитратный. Нитратный азот в почве определялся ионометрическим методом ГОСТ 26951-86, аммонийный азот по методу ЦИНАО, ГОСТ 26489-85 [4]. Содержание азота в растениях определялся методом определения содержания азота и сырого протеина ГОСТ 13496.4-2019 [5]. Результаты исследования и их обсуждение. Темпы накопления органических веществ растениями опережают поступление азота и других питательных веществ. При созревании отмечается выраженное передвижение азота в репродуктивные органы, где они накапливаются в виде запасных белков. В основном азот поступает в растения в нитратной и аммонийной форме, но также способны усваивать некоторые растворимые органические соединения, например, мочевину, аминокислоты, аспарагин. Из поступающих из почвы в растения соединений азота только аммиак непосредственно используется для синтеза аминокислот. Нитраты и нитриты включаются в синтез аминокислот только после восстановления в тканях растений. Редукция нитратов аммиака начинается уже в корнях с помощью флавиновых металлоферментов [6]. Нитратный азот может накапливаться в растениях в больших количествах, без причинения им вреда. Аммиак в свободном виде в тканях содержится в незначительных количествах. Его накопление, особенно при недостатке углеводов, приводит к аммиачному отравлению растений. Однако растения имеют способность связывать избыток свободного аммиака: его часть вступает во взаимодействие с синтезированными аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами, образуя соответствующие амиды – аспарагин и глутамин. Благодаря переаминированию синтезируется значительное число аминокислот. Растения синтезируют аминокислоты, которые не могут образовываться в организме человека и высших животных, но являются незаменимыми для их жизни. К ним относятся: лизин, гистидин, фенилаланин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин, треонин и метионин. На долю небелкового органического азота в растениях приходится 20–26 % от общего количества. В неблагоприятных условиях, например, при дефиците калия или недостаточном освещении, количество небелковых азотистых соединений возрастает. В тканях растений белки находятся в динамичном равновесии с небелковыми азотистыми соединениями. Одновременно с синтезом белков и аминокислот протекает процесс их распада: отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием кетокислот и аммиака. Этот процесс называется дезаминированием. Высвобождающаяся кетокислота используется растениями для синтеза углеводов, жиров и иных веществ; аммиак повторно вступает в реакцию аминирования других кетокислот, образуя новые аминокислоты, при его избытке – аспарагин и глутамин. Таким образом, весь цикл превращений азотистых соединений в растениях начинается (аминирование) и заканчивается (дезаминирование) аммиаком. Выполнен анализ параметров круговорота биогенных элементов – азота и фосфора в системе почва–растение для основных типов пойменных почв и преобладающих растительных ассоциаций. В качестве параметров круговорота этих элементов рассматривалось соотношение содержания каждого элемента в растении к его содержанию в почве. 186 В нейтральных и слабощелочных почвах большая часть (75–95 %) минерального азота представлена нитратами. В зависимости от окультуренности почвы содержание нитратного азота в пахотном слое почвы может варьировать в пределах 10–50 мг/кг, что составляет примерно 30–150 кг/га. Заметное накопление минерального азота в почве, в том числе нитратов, можно наблюдать лишь до посева, в начальный период развития или после уборки растений. В период интенсивного роста растений NH4+ и NО3 поглощаются корневой системой по мере их образования, в результате чего содержание минерального азота в почве снижается до 5–8 кг/га и без внесения удобрений азот становится лимитирующим фактором. В нейтральных и слабощелочных почвах большая часть (75–95 %) минерального азота представлена нитратами. В зависимости от окультуренности почвы содержание нитратного азота в пахотном слое почвы может варьировать в пределах 10–50 мг/кг, что составляет примерно 30–150 кг/га. Заметное накопление минерального азота в почве, в том числе нитратов, можно наблюдать лишь до посева, в начальный период развития или после уборки растений. В период интенсивного роста растений NH4+ и NО3 поглощаются корневой системой по мере их образования, в результате чего содержание минерального азота в почве снижается до 5–8 кг/га и без внесения удобрений азот становится лимитирующим фактором. Содержание азота в почве состоит из суммы аммонийной и нитратной форм. Аммонийного азота в почве содержится от 80 до 90 % от общего азота. Научными исследованиями [7] определен экологически опасный уровень обеспеченности песчаных и супесчаных почв потенциально усвояемым азотом. Оптимальное значение доступных форм азота N-(NO3– + NH4+) составляет 30–45 мг/кг почвы; экологически опасный уровень обеспеченности песчаных и супесчаных почв (слой 0–40 см) потенциально усвояемым азотом составляет 400 кг/га. На пойменных землях, где не вносят минеральные удобрения содержание доступных форм азота N-(NO3– + NH4+) находятся в пределах 15–30 мг/кг почвы, что ниже оптимального уровня. Обеспеченность почв потенциально усвояемым азотом составляет 70–90 кг/га. С учетом продуктивности растений на единицу площади (по сухому веществу) содержание азота для трех сроков вегетационного периода и основных растительных ассоциаций представлено в табл. 1. Т а б л и ц а 1 – Параметры круговорота азота (N) в пойменных биогеоценозах Тип почвы Растительная ассоциация N-NO3 Пойменная дерново-глеевая / глееватая песчаная Пойменная дерново-глеевая / глееватая супесчаная Пойменная дерново-глеевая / глееватая песчаная Пойменная дерново-глеевая / глееватая супесчаная Пойменная дерново-глеевая / глееватая песчаная Пойменная дерново-глеевая / глееватая супесчаная 05–06.2022 злаковая 0,75 осоковая 1,34 осоково-злаковая 0,63 разнотравно-злаковая 0,90 злаковая 0,47 осоково-злаковая 0,58 07–08.2022 злаковая 0,63 разнотравно-злаковая 0,63 злаковая 1,16 осоковая 1,12 разнотравно-злаковая 0,61 08–09.2022 Содержание азота, г/м2 почва растение Nраст ./ Nпочва N-NH4 N-(NO3 + NH4) N-NH4 3,40 3,39 4,96 2,71 6,77 7,72 4,15 4,73 5,59 3,61 7,24 8,30 1,72 1,90 2,26 2,30 2,52 2,52 0,42 0,40 0,41 0,64 0,35 0,31 2,19 2,05 2,46 2,62 2,94 2,82 2,68 3,62 3,74 3,55 3,35 4,01 8,61 7,81 5,51 1,19 1,50 2,38 2,08 1,55 осоковая 0,58 2,63 3,21 6,09 1,90 осоковая 2,34 2,89 3,05 1,05 2,34 Соотношение содержания азота в растениях к содержанию азота в почве в начале вегетации находилось в диапазоне 0,31–0,42, в стадии созревания трав 1,19–2,38 и в конце вегетации 1,05–1,90. Параметры начала вегетации минимальные и отражают преобладание азота в почве. Максимальные параметры установлены на пике вегетации для злаковых и осоковых ассоциаций, что характеризует уровень потребления азота растениями на пойменных 187 дерново-глеевых супесчаных почвах. В конце вегетационного периода происходит снижение параметров круговорота азота. Пойменные земли не обрабатываются, поэтому азот в почве находится в большинстве в аммонийной форме. Соотношение Nраст./Nпочва в период созревания трав увеличивается от 2,8 на песчаной почве до 6,8 раз на супесчаной. Известно, что увеличение влажности почвы приводит к расхождению слоев таких глинистых минералов со структурой 2:1, как монтмориллонит, благодаря чему облегчается выход цезиях из межслойных пространств. Поведение ионов NH4+ сходно с поведением ионов Cs+ в почвенной среде, они конкурируют за участки специфического связывания и место в межслойных пространствах. Анализ параметров круговорота азота на пойменных землях в системе почва-растение показал, что содержание нитратного азота в почве в начале вегетации трав на 10–20 % выше, чем в период их созревания, а аммонийной формы больше на 30–60 %. Этот фактор необходимо учитывать при уборке трав на загрязненных радионуклидами землях. Для снижения поступления радионуклидов 137Cs в многолетние травы уборку необходимо производить в период полного созревания трав, когда оптимальные уровни увлажнения почвы и минимальное содержание аммонийных форм азота в почве. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почвах. Восполнение его запасов в агроэкосистемах происходит только за счет внесения минеральных и органических удобрений. В атмосфере фосфор может содержаться в виде пыли в небольших количествах (0,5–1 кг/га в год). В круговорот фосфора в экосистемах вовлечены почва, вода и растения. Однако доступность его для растений зависит от множества факторов. Потери фосфора происходят от эрозии почвы в составе мелкозема и жидкого стока. Выщелачивание фосфора средних и тяжелых по гранулометрическому составу почвах, как правило, не превышает 1 кг/га, на легких и торфяных – до 3–5 кг/га. Потери фосфораот эрозии по усредненным данным составляют – 1,5–2 кг/га. Потери фосфора от вымывания зависят от гранулометрического состава почвы, количества осадков, доз удобрений и культур. Потери фосфора для суглинистых почв в среднем составляет до 0,1 кг/га, для песчаных и супесчаных почв – 1,2 кг/га. Величина поступления от атмосферных осадков для фосфора не превышает 0,5 кг/га [8]. Вынос фосфора с урожаем определяется по химическому составу и количеству урожая основной и побочной продукции. Содержание Р для трех сроков вегетационного периода и основных растительных ассоциаций представлено в табл. 2. Т а б л и ц а 2 – Параметры круговорота фосфора (Р) в пойменных биогеоценозах Содержание фосфора, г/м2 Тип почвы Пойменная дерновоглеевая / глееватая песчаная Пойменная дерновоглеевая / глееватая супесчаная Растительная ассоциация 05–06.2022 07–08.2022 Pраст / почва растение Pпочва P / почва растение раст Pпочва злаковая 43,15 0,26 0,006 31,8 осоковая 36,9 0,24 0,007 0,76 08–09.2022 осоково-злаковая 14,7 0,33 0,022 46,7 0,23 0,005 27,1 0,64 0,024 злаковая 35,0 0,33 0,009 54,8 0,92 0,017 21,9 1,32 0,061 24,5 0,98 0,040 осоково-злаковая 37,1 0,28 0,007 разнотравно-злаковая 40,4 0,30 0,007 Pраст / Pпочва 22,8 1,31 0,057 58,1 1,33 0,023 0,024 разнотравно-злаковая осоковая почва растение Анализ параметров круговорота фосфора в системе почва–растение показал, что соотношение содержания его в растениях к содержанию в почве в начале вегетации находилось в диапазоне 0,005–0,022, в стадии созревания трав 0,017–0,061 и в конце вегетации 0,023–0,057. 188 Параметры содержания и круговорота фосфора характеризуются более низкими значениями относительно параметров азота. Максимальные параметры круговорота фосфора установлены для осоковых ассоциаций в фазе созревания трав. Заключение. Проведенные исследования позволили оценить содержание азота и фосфора в растениях и почве в различные периоды вегетации многолетних трав, произрастающих на пойменных землях. Результаты исследований показали, что соотношение содержания азота в растениях к его содержанию в почве находилось в диапазоне 0,31–0,42 в начале вегетации, 1,19–2,38 в стадии созревания трав и 1,05–1,90 в конце вегетации. Параметры начала вегетации минимальные. Максимальные параметры установлены на пике вегетации для злаковых и осоковых ассоциаций, что характеризует уровень потребления азота растениями на пойменных дерново-глеевых супесчаных почвах. В конце вегетационного периода происходит снижение параметров круговорота азота. Для снижения поступления радионуклидов 137Cs в многолетние травы уборку необходимо производить в период полного созревания трав, когда оптимальные уровни увлажнения почвы и минимальное содержание аммонийных форм азота в почве. Анализ параметров круговорота фосфора в системе почва-растение показал, что соотношение содержания его в растениях к содержанию в почве в начале вегетации находилось в диапазоне 0,005–0,022, в стадии созревания трав 0,017–0,061 и в конце вегетации 0,023–0,057. Параметры содержания и круговорота фосфора характеризуются более низкими значениями относительно параметров азота. Максимальные параметры круговорота фосфора установлены для осоковых ассоциаций в фазе созревания трав. 1 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Литература Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах / Н. И. Базилевич [и др.] ; науч. ред. проф. А. А. Роде. – М. : Мысль, 1978. – 181 с. Ересько, М. А. О необходимости совершенствования нормативов предельно допустимых концентраций минеральных форм азота в почвах / М. А. Ересько, Н. В. Клебанович // Природные ресурсы. – 2019. – № 1. – С. 14–23. Крупномасштабное агрохимическое и радиологическое обследование почв сельскохозяйственных земель Республики Беларусь : методические указания / И. М. Богдевич [и др.] ; под ред. И. М. Богдевича. – Минск : Ин-т почвоведения и агрохимии, 2012. – 48 с. Почвы. Определение обменного аммония по методу ЦИНАО : ГОСТ 26489-85. – Введ. 01.07.1986. – Минск : Гос. комитет по стандарт. Респ. Беларусь, 2018. – 8 с. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина : ГОСТ 13496.4-2019. – Введ. 01.08.2020. – М. : Стандартинформ, 2019. – 23 с. Ягодин, Б. А. Агрохимия / Б. А. Ягодин, Ю. П. Жуков, В. И. Кобзаренко ; под ред. Б. А. Ягодина. – М. : Колос, 2002. – 584 с. Семененко, Н. Н. Азот в земледелии Беларуси / Н. Н. Семененко, Н. В. Невмержицкий. – Минск : Хата, 1997. – 196 с. Агрохимия / В. Г. Минеев [и др.] ; под ред. В. Г. Минеева. – М. : Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова, 2017. – 854 с. BIOCHEMICAL CYCLE IN FLOODPLAIN BIOGEOCENOSES A. N. Nikitin, T. V. Lasko, S. A. Tagai, G. A. Leferd Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The results of our research show the ratio of nitrogen content in plants to its content in soil to be in the range of 0.31–0.42 at the beginning of the growing season, 1.19–2.38 at the stage of grass maturation, and 1.05–1.90 at the end of vegetation. The parameters in early vegetation season are minimal and reflect the predominance of nitrogen in the studied soil. The maximum parameters are established during the peak of vegetation for grass and sedge associations, which characterizes the level of nitrogen consumption by plants on floodplain soddy-gley sandy-loam soils. At the end of the growing season, the parameters of the nitrogen cycle decrease. To reduce 137Cs uptake by perennial grasses, harvesting should be done when the grasses are fully matured and when the levels of soil moisture are optimal and the content of ammonium nitrogen forms in the soil is minimal. The analysis of the parameters of the phosphorus cycle in the soil-to-plant system showed that the ratio of the phosphorus content in plants to its content in soil at the beginning of the growing season is ranged from 0.005 to 0.022, 0.017–0.061 at the stage of maturation, and 0.023–0.057 at the end of the growing season. The parameters of the phosphorus content and cycle are characterized by lower values relative to the parameters of nitrogen. The maximum parameters of the phosphorus cycle are established for the sedges in the phase of grass maturation. Keywords: biogeocenoses, floodplain lands, circulation, biogenic elements, plant associations, terms of vegetation of perennial grasses, cesium 189 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА, ВЫПОЛНЯЕМОГО ОРГАНАМИ ГОСУДАРСТВЕННОГО САНИТАРНОГО НАДЗОРА ВОКРУГ БЕЛОРУССКОЙ АЭС Е. В. Николаенко, В. В. Кляус, Е. А. Бабич Научно-практический центр гигиены, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. В соответствии с действующим законодательством Республики Беларусь [1] органами и учреждениями Министерства здравоохранения Республики Беларусь, осуществляющими государственный санитарный надзор (далее – госсаннадзор), вокруг радиационных объектов и объектов использования атомной энергии должен проводиться радиационно-гигиенический мониторинг (далее – РГМ). РГМ представляет собой сбор, анализ и оценку информации о состоянии здоровья персонала и населения в зависимости от радиационной и санитарно-эпидемиологической обстановки среды обитания человека, оценку доз и риска облучения для жизни и здоровья персонала и населения, разработку мероприятий, направленных на предупреждение, уменьшение и устранение неблагоприятного воздействия облучения на организм человека. На стадии строительства Белорусской АЭС РГМ выполнялся республиканским унитарным предприятием «Научно-практический центр гигиены» (далее – НПЦГ) в реперных населенных пунктах (далее – НП) на территории зоны наблюдения (далее – ЗН), т.е. в радиусе 12,9 км от площадки Белорусской АЭС. Целью РГМ на этапе, предшествующем пуску АЭС в эксплуатацию, являлась оценка «фоновых» уровней радиоактивного загрязнения питьевой воды из централизованных и нецентрализованных источников питьевого водоснабжения и пищевых продуктов, производимых населением в личных подсобных хозяйствах (молоко, мясо, растениеводческая продукция). В период эксплуатации Белорусской АЭС (с 2021 г.) РГМ проводится государственным учреждением «Гродненский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья» (далее – Гродненский облЦГЭОЗ) на основании приказа от 31.12.2015 № 278 «О проведении радиационно-гигиенического мониторинга объектов внешней среды в зоне наблюдения Белорусской АЭС», действие которого было продлено приказом от 28.12.2018 № 238, и в соответствии с Программой радиационно-гигиенического мониторинга в зоне наблюдения Белорусской АЭС, утвержденной приказом Гродненского облЦГЭОЗ от 16.12.2020 № 151 [2]. В первые годы эксплуатации Белорусской АЭС РГМ проводился для того же перечня объектов наблюдения (дополнительно исследовалась непищевая продукция леса и вода открытых водоемов), однако перечень НП для проведения РГМ не совпадал с перечнем НП, в котором проводился РГМ на доэксплуатационном этапе 2. Сравнительный анализ результатов РГМ пищевых продуктов и питьевой воды в ЗН Белорусской АЭС до пуска и после пуска первого энергоблока в промышленную эксплуатацию показал, что эксплуатация Белорусской АЭС не оказала влияния на уровни загрязнения продуктов питания и питьевой воды. Уровни содержания радионуклидов 137Cs и 90Sr в продуктах питания из личных подсобных хозяйств и в питьевой воде в ЗН Белорусской АЭС не превышали значений, установленных нормативными документами Республики Беларусь 3; 4. В некоторых НП наблюдались превышения уровней суммарной β-активности в питьевой воде (за счет повышенного содержания 40К). В то же время результаты проведенного анализа данных РГМ свидетельствовали о том, что при выполнении измерений в период эксплуатации АЭС использовались приборы, имеющие более высокие пределы обнаружения, чем в доэксплутационный период, а проведение измерений уровней содержания радионуклидов до значений, установленных в РДУ-99 [4], не всегда позволяло корректно провести оценку доз облучения населения, проживающего в ЗН Белорусской АЭС. Таким образом, с целью совершенствования проведения РГМ вокруг Белорусской АЭС и оценки влияния штатной работы АЭС на здоровье населения возникла необходимость разработки программы РГМ для органов госсаннадзора. 190 Материалы и методы. Основными контролируемыми радиологическими параметрами при проведении РГМ являлись: мощность дозы гамма-излучения, содержание радионуклидов в пищевых продуктах (137Cs, 90Sr) и в питьевой воде (α-, β-активность, 137Cs, 90Sr, природные радионуклиды). Результаты исследования и их обсуждение. Учитывая опыт организации и проведения учреждениями госсаннадзора РГМ в ЗН Белорусской АЭС в период 2017–2022 гг. с целью совершенствования проведения комплексного динамического наблюдения, включающего в себя постоянный контроль за параметрами радиационно-гигиенической обстановки и дозами облучения населения, проживающего в ЗН Белорусской АЭС, была разработана Программа проведения РГМ вокруг Белорусской АЭС (далее – Программа). Программа проведения вокруг Белорусской АЭСРГМ пищевых продуктов, питьевой воды и воды реки Вилия регламентирует перечень реперных пунктов и точек наблюдения, объем и периодичность проведения измерений, методики выполнения измерений и используемое оборудование при исследовании проб, измерения МЭД. В соответствии с Программой при проведении РГМ в ЗН Белорусской АЭС решаются следующие задачи: получение информации об уровнях МЭД, уровнях радиоактивного загрязнения пищевых продуктов, питьевой воды и воды р. Вилия в ЗН Белорусской АЭС при нормальной эксплуатации; оценка доз облучения населения, прогнозирование возможных изменений параметров радиационно-гигиенической обстановки. Актуализированный перечень объектов наблюдений и периодичность выполнения измерений приведены в табл.1 и 2. Т а б л и ц а 1 – Перечень реперных пунктов наблюдения и периодичность измерений для проведения РГМ пищевых продуктов вокруг Белорусской АЭС № п/п 1 Реперный пункт наблюдения д. Ворона д. Гоза д. Бобровники аг. Ворняны аг. Михалишки аг. Гервяты д. Маркуны д. Трокеники-1 д. Чехи д. Ольховка д. Рытань д. Подольцы г. Островец 2 река Вилия 3 лесной массив вокруг НП: аг. Михалишки, д. Трокеники, д. Рытань, аг. Мали Пищевые продукты картофель, свекла, фрукты (яблоки), зерно (пшеница или рожь) капуста (или другие листовые овощи) Периодичность измерений Радионуклиды 1 раз в год в период сбора урожая 134,137 1 раз в год в период сбора урожая мясо молоко 134,137 Cs, 90Sr Cs, 90Sr, 131I 1 раз в год 134,137 Cs, 90Sr 2 раза в год в пастбищный и стойловый период 134,137 Cs, 90Sr 1 раз в год в пастбищный период речная рыба (придонных и хищных видов) 2 раза в год дикорастущие грибы и ягоды 1 раз в год в период сборки 131 134,137 I Cs, 90Sr, 60Co 134,137 Cs, 90Sr Т а б л и ц а 2 – Перечень реперных пунктов наблюдения и периодичность измерений для проведения РГМ питьевой воды и воды реки Вилия вокруг Белорусской АЭС № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Реперный пункт наблюдения (сельский совет) вода питьевая д. Ворона д. Гоза д. Бобровники аг. Ворняны аг. Михалишки аг. Гервяты д. Трокеники-1 д. Чехи д. Ольховка д. Рытань д. Подольцы г. Островец Источник питьевого водоснабжения централизованный (артскважина), нецентрализованный (колодец) 191 Периодичность измерений Радионуклиды 2 раза в год суммарная объемная альфа- (Aα) и бета-активность (Aβ); при превышении определяются природные радионуклиды: α-излучатели – 210Ро, 226Ra, 228Ra, 232 Th, 238U и др.; β-излучатели – 40К, 210Рb, 220,222Rn и др.; техногенные радионуклиды: 134,137 Cs, 90Sr Окончание табл. 2 № п/п Реперный пункт наблюдения (сельский совет) 13 14 15 16 вода питьевая д. Маркуны д. Мужилы д. Нидяны д. Литвяны вода реки Вилия 17 д. Мужилы Источник питьевого водоснабжения Периодичность измерений Радионуклиды нецентрализованный (колодец) 2 раза в год то же, что указано выше река Вилия, 500–1500 м ниже по течению от точки сброса 2 раза в год техногенные радионуклиды: 134,137 Cs, 90Sr, 60Co, 131I Заключение. На основании разработанной Программы утверждена Инструкция о порядке проведения РГМ вокруг Белорусской АЭС (приказ Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 22.12.2022 № 1871). Организация и проведение РГМ в соответствии с данной Инструкцией позволит органам госсаннадзора путем расчета доз облучения проводить оценку влияния штатной работы Белорусской АЭС на здоровье населения, проживающего вблизи станции. Литература 1. О радиационной безопасности [Электронный ресурс] : Закон Респ. Беларусь, 18 июня 2019 г. № 198-З. – Режим доступа: https://pravo.by/upload/docs/op/H11900198_1561496400.pdf. – Дата доступа: 10.06.2022. 2. Программа радиационно-гигиенического мониторинга в зоне наблюдения Белорусской АЭС : утв. приказом ГУ «Гродненский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья», 16 дек. 2020 г., № 151. 3. ГН 10-117-99. Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ-99) : гигиен. норматив : утв. Гл. гос. санитар. врачом Респ. Беларусь 26.04.99 г. № 16 : взамен РДУ-96 // Сборник нормативных, методических, организационно-распорядительных документов Республики Беларусь в области радиационного контроля и безопасности. – Гомель, 2005. – С. 258– 260. 4. Критерии оценки радиационного воздействия : гигиен. норматив : утв. постановлением М-ва здравоохранения Респ. Беларусь 28 дек. 2012 г. № 213 // Радиационная гигиена : сб. норм. док. – Минск : РЦГЭиОЗ, 2013. – С. 35– 167. DEVELOPMENT OF A PROGRAM FOR RADIATION AND HYGIENE MONITORING CARRIED OUT BY STATE SANITARY SUPERVISION AROUND THE BELARUSIAN NPP A. U. Nikalayenka, V. V. Kliaus, Е. А. Babich Scientific Practical Center of Hygiene, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. In accordance with the legislation of the Republic of Belarus state sanitary supervision bodies carry out radiation-hygienic monitoring (RHM) around nuclear and radiation facilities. An analysis of the results of the RHM of food products and drinking water in the observation zone of the Belarusian NPP before (2017–2020) and after (2021–2022) the start of the operation showed that the commissioning of the Belarusian NPP has not affected the levels of contamination of food and drinking water. At the same time, the results of the analysis of the RHM data demonstrated some gaps in analysis and luck of the possibility to correctly assess public exposure doses living in the vicinity of the Belarusian NPP. Thus, in order to improve the conduct of the RHM around the Belarusian NPP and assess the impact of the regular operation of the NPP on the public health the Рrogramme of conducting RHM for the state sanitary supervision authorities was developed. In accordance with the Programme, the following tasks are solved during the RHM in the observation zone of the Belarusian NPP: 1) obtaining information on dose rate levels, levels of radioactive contamination of food products, drinking water and water of the Viliya River in the observation zone of the Belarusian NPP during normal operation; 2) assessment of public exposure doses, forecasting of possible changes in the parameters of the radiation-hygienic situation. On the basis of the developed Programme, the Instruction on the procedure for conducting the RHM around the Belarusian NPP was approved (Order of the Ministry of Health of the Republic of Belarus dated December 22, 2022 No. 1871). The organization and conduct of the RHM in accordance with this Instruction will allow the state sanitary supervision bodies, by calculating radiation doses, to assess the impact of the normal operation of the Belarusian NPP on the public health living near the plant. Keywords: activity concentration, Belarusian NPP, dose rate, drinking water, food products, radiation-hygienic monitoring, radionuclides, observation zone 192 КОНЦЕПЦИЯ “FRAILTY GROUP” КАК СПОСОБ ИСТОЛКОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ И НЕМОНОТОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОНКОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ОТ ДОЗЫ И ВОЗРАСТА В. Ф. Обеснюк Южно-Уральский институт биофизики ФМБА России, г. Озерск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Хорошо известно, что современные Нормы Радиационной Безопасности, а также две концепции – коэффициента номинального риска и эффективной дозы ионизирующей радиации – понятийно базируются на так называемой линейной беспороговой гипотезе (ЛБГ), предполагающей строго линейную связь между поглощенной дозой ионизирующего излучения и регистрируемым показателем эффекта, описывающим отдаленные последствия радиационного воздействия. По умолчанию предполагается, что рост дозы приводит только к росту показателя эффекта. Известно также и то, что онкологическая заболеваемость может описываться, по меньшей мере, четырьмя групповыми (популяционными или когортными) показателями – пожизненным риском, стандартизированным показателем риска, годовым показателем заболеваемости и кумулятивным показателем заболеваемости за наблюдаемый период (аналогом показателя Нельсона-Аалена). Таким образом, можно было бы говорить о четырех различных разновидностях ЛБГ. Отметим, что риск (вероятность) – вопреки мнению экспертов МКРЗ – не может демонстрировать линейной дозовой зависимости в силу своего определения и ограниченности сверху единичным значением. Неудивительно, что в научной литературе не встречаются факты строгого эмпирического подтверждения ЛБГ, причем, даже в трудах основоположников – Н. В. Тимофеева-Ресовского и К. Г. Циммера. Это связано, прежде всего, с невозможностью прямого измерения групповых показателей риска реализации счетных событий и ошибочным применением категории индивидуального риска. Косвенные же методы оценки показателей требуют применения так называемых аппроксимационных моделей, обычно уже базирующихся на основе ЛБГ без достаточных оснований. При этом отдаленные онкологические последствия радиационного воздействия реализуются на фоне спонтанной многофакторной заболеваемости. Среди всех факторов в популяции или когорте самым сильным является возраст, а отнюдь не облучение в сравнительно малых дозах, не приводящих к острой лучевой болезни (до нескольких Зиверт). Несмотря на это, большинство исследователей по непонятным причинам относит возраст к числу мешающих факторов или факторов-конфаундеров. Несомненно, это является логической ошибкой, игнорируемой в аппроксимационных моделях, несмотря на то, что зависимость годовых показателей онкологической заболеваемости от возраста обычно демонстрирует весьма резкий рост с увеличением возраста примерно до 55–70 лет, а затем не менее резкий спад (в отсутствие облучения). Разумеется, в этом случае ошибочно говорить о снижении риска, несмотря на спад показателя. Нечто похожее иногда наблюдается и для дозовых трендов в области доз выше 1 Зв. Особенно ярко это выражено при оценке заболеваемости раком щитовидной железы, приводя при определенных условиях к отрицательным коэффициентам радиочувствительности ERR/Sv (избыточный относительный риск на единицу дозы). Материалы и методы. Оказывается, внешне противоречивое и нелинейное поведение эмпирически регистрируемых трендов показателей риска при изменении как возраста, так и дозы, может находиться в удовлетворительном соответствии c концепцией существования уязвимых групп (“frailty groups” [1]), предрасположенных к заболеваемости некоторыми видами рака и асимптотическим оценкам возрастного тренда интенсивности специфической заболеваемости в рамках теории нескольких промежуточных состояний [2] между мутацией инициации и мутацией перехода к прогрессии опухоли. При этом удается примирить нелинейные тренды дескриптивных показателей риска и линейную беспороговую гипотезу. Однако применять ее нужно не к его апостериорным оценкам, а к ненаблюдаемым прямо интенсивностям переходов “здоровые – уязвимые” и “уязвимые – больные”, в силу скрытого характера состояния “frailty”. Дескриптивные же показатели должны оцениваться в рамках компартмент-модели, которая показана на рис. 1. 193 О б о з н а ч е н и е – “0” – основная часть когорты; “1” – уязвимая часть когорты; “2” – умершие по прочим причинам; “3” – выбывшие из-под эпидемиологического наблюдения из-за изучаемого онкологического заболевания; μ(t) – конкурирующая интенсивность смертности по всем прочим причинам; λ(t) – интенсивность заболеваемости в условно однородной подгруппе “1”. Р и с ун о к 1 – Компартмент-схема моделирования интенсивности онкологической заболеваемости Этой схеме соответствует дескриптивная (“кажущаяся”) годовая интенсивность онкологической заболеваемости ht , β в расчете на условные 100 000 человек, доживших до возраста наблюдения t: ht , β 105 dS t , β t , β 0 S1 t , β 105 , S t , β dt S t , β (1) где S1 t – вероятность заселения компартмента “1” по отношению к исходному состоянию; S t − “кажущаяся” вероятность условно «здорового дожития» в неоднородной двухкомпартментной когорте; t t , β – параметризованная интенсивность заболеваемости в однородной подгруппе “1”; t – интенсивность смертности от всех прочих причин в компартментах “0” и “1”; β0 (0 < β0 < 1) − начальная доля заселенности компартмента “1”, являющаяся одной из компонент вектора подгоночных параметров β . В данном случае под frailty-компартментом “1” подразумевается последовательность или даже сеть компартментов Армитажа, характеризующихся в совокупности и в отсутствии внешнего воздействия спонтанной степенной интенсивностью со стохастическими параметрами t 1 t 70 2 . Один из промежуточных компартментов завершает стадию промоции изучаемых тканевых трансформаций критической мутацией. При этом [3] в свете современных представлений все промежуточные трансформации не обязательно должны быть связаны с какими-либо мутациями. Результаты и их обсуждение. Несмотря на фантастичность предположения о практическом постоянстве параметра β0 или его дозовом тренде, высокое качество аппроксимации немонотонной возрастной зависимости дескриптивных показателей заболеваемости в отсутствии внешнего воздействия было получено для рака щитовидной железы и рака желудка, для рака легкого и рака молочной железы (мужчины и женщины России), а также для рака предстательной железы (мужчины России). Влияние же острого воздействия ионизирующего излучения наиболее просто учесть феноменологически в рамках двух линейных беспороговых зависимостей интенсивностей переходов “0–1” и “1–3” от кумулятивной дозы. В отличие от традиционной трактовки тренда “доза – эффект” в этом случае результат анализа следует трактовать как стохастическую зависимость “доза – время – эффект”. Ее частный случай на рис. 2 приведен для показателей заболеваемости раком щитовидной железы среди женщин при наличии и при отсутствии острого радиационного воздействия в раннем детском возрасте. 194 П р и м е ч а н и е – Приняты радиочувствительности 0,5 Зв–1 и 5,0 Зв–1 для переходов “0–1” и “1–3”, соответственно. Р и с ун о к 2 – Дескриптивные годовые показатели заболеваемости раком щитовидной железы (на 100 000 человеко-лет) в необлученной и облученной подгруппах женщин российского происхождения при остром воздействии (D = 1 Зв) Отметим, что радиочувствительность ERR/Sv, оцененная непосредственно по графику дескриптивных показателей годового риска (рис. 2) изменяется от 7,6 Зв–1 в возрасте 20 лет до отрицательной –1,0 Зв–1 в возрасте 75+ лет, не совпадая ни с одной из радиочувствительностей однородных компартмент-подгрупп. Можно также показать, что стандартизированное отношение заболеваемостей во всем диапазоне возрастов остается бóльшим, чем единица (на уровне SIR = 2,45 для рис. 2), то есть популяционный избыточный риск в целом положителен. Заключение. Приведенный пример ясно свидетельствует о неадекватности популярных моделей пропорционального риска и о дозовой нелинейности отклика заболеваемости в рамках линейной беспороговой гипотезы. Как это ни удивительно, но именно такое поведение демонстрируют оценки избыточной заболеваемости, выполненные экспертами РНКРЗ [4] и МКРЗ [5] для рака щитовидной железы. Литература 1. Vaupel, J. W. The impact of heterogeneity in individual frailty on the dynamics of mortality / J. W. Vaupel, K. G. Manton, E. Stallard // Demography. – 1976. – Vol. 16 (3). – P. 439–454. 2. Armitage, P. The age distribution of cancer and a multi-stage theory of carcinogenesis / P. Armitage, R. Doll // Br. J. Cancer. – 2004. – Vol. 91 (12). – P. 1983–1989. https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6602297 3. Nikitin, M. P. Non-complementary strand commutation as a fundamental alternative for information processing by DNA and gene regulation // Nat. Chem. – 2023. – Vol. 15 (1). – P. 70–82. https://doi.org/10.1038/s41557-022-01111-y 4. Проблема рака щитовидной железы в России после аварии на Чернобыльской АЭС: оценка радиационных рисков, период наблюдения 1991–2008 гг. / В. К. Иванов [и др.] // Радиация и риск. – 2010. – Т. 19, № 3. – C. 33– 58. 5. Cancer incidence in atomic bomb survivors. Part II: Solid tumors, 1958-1987 / D. E. Thompson [et al.] / Radiation Res. – 1994. – Vol. 137 (2 Suppl). – S. 17–67. THE CONCEPT OF “FRAILTY GROUP” AS A WAY OF INTERPRETING NONLINEAR AND NONMONOTONIC DEPENDENCIES OF CANCER INCIDENCE RATES ON DOSE AND AGE V. F. Obesnyuk Southern Urals Biophysics Institute (SUBI) of the Federal Medical Biological Agency, Ozyorsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. Using the example of thyroid cancer incidence analysis, it is shown that deviations from typical linear “dose – effect” models for the observed trends of risk rates on age and dose may be associated with the possibility of the existence of specific frailty groups in the population or cohort. This concept repeats the well-known model of Vaupel frailty groups. It is shown that it fits well with the well-known multistage Armitage model also. Moreover, a good correspondence can be observed to the linear non-threshold hypothesis also. At the same time, the property of linearity should be expected not in relation to typical descriptive risk indicators, but to the intensity of transitions between the “healthy – frailty” and “frailty – diseased” groups. Thus, the adoption of the linear non-threshold hypothesis together with the concept of a frailty group leads to the observed nonlinearities and to the revision of proportional risk models. It also means that the initiation of oncological transformations can have a lesser effect on the observed morbidity compared to the mechanism of their promotion from external influences, leading not only to an increase in descriptive risk indicators, but also to an earlier observation of cases of oncological diseases. Within the framework of a new approach to forecasting and risk assessment, rare cases of observation of negative values of excess risk coefficients per unit dose of ionizing radiation are explained. They were perceived as a controversial artifact previously. The models found may be important for improving the current radiation safety standards. The given example demonstrates clearly the inadequacy of a popular proportional risk models and the dose nonlinearity of the morbidity response within the framework of the linear non-threshold hypothesis. Surprisingly, this behavior is demonstrated by the estimates of excess morbidity performed by some ICRP experts for thyroid cancer. Keywords: frailty, thyroid, risk, radiation, rate, compartment 195 ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И РАДИАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЕРХОВОГО ТОРФЯНИКА ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ А. С. Орлов, Е. Ю. Яковлев, А. А. Кудрявцева, С. Б. Зыков Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н. П. Лаверова УрО РАН, г. Архангельск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Верховые (омбротрофные) торфяники, в связи с преимущественным атмосферным питанием, с одной стороны являются уникальными экологическими архивами, исследование которых дает ценную информацию для понимания прошлых экологических и климатических событий, а с другой стороны содержат данные об антропогенных загрязняющих нагрузках, связанных с накоплением широкого спектра атмосферных загрязнителей, и в частности радионуклидов [1]. Нарушение естественного состояния болотных экосистем, которое может происходить в ходе хозяйственно-промышленного освоения этих территорий (например, в ходе осушения) и за счет глобальных климатических процессов, таких как глобальное потепление, несомненно, будет сопровождаться изменением гидрологического режима и физико-химических параметров торфяных залежей и может послужить причиной миграции зафиксированных торфяными отложениями радионуклидов [2]. Материалы и методы. Тестовые площадки исследования находятся в пределах крупного болотного массива Иласский, расположенного в 20 км южнее города Архангельска и являющегося типичным представителем верховых болот северной тайги (прибеломорский тип), занимающих более 90 % от общей площади болот Европейской субарктики России. Отбор торфяных колонок проводился 12.08.2020 на участке болота с неизмененным гидрологическим режимом – профиль ИСНО-1 (N 64°18′55.3″, E 40°41′15.6″) и 5.08.2020 на участке с устойчивым осушением (начало осушительных работ в 1969–1972 гг.) – профиль ИСО-1 (N 64°19′16″, E 40°41′01″). Торфяные колонки мощностью 50 см делили на слои по 2–3 см, в которых определяли активность 137Cs, 210Pb, 241Am, 234U, 238U. Оценку физических, химических и физико-химических параметров торфа, таких как естественное влагосодержание, насыпная плотность, степень разложения, Eh (rH), pH водной и солевой вытяжки, содержание зольных компонентов, органического вещества, карбонатов, водорастворимых солей, содержания элементов N, C, H и O и степень окисленности органического вещества, проводили по методикам, подробно описанным в [2]. Определение в пробах торфа удельной активности радионуклидов 241Am и 137Cs проводили гамма-спектрометрическим методом, активности изотопов 210Pb, 234U и 238U оценивали альфа-спектрометрическим методом, как указано в [2]. Результаты исследования и их обсуждение. Согласно полученным экспериментальным результатам, исследуемая часть профиля осушенной торфяной залежи сложена преимущественно сфагновым и пушицево-сфагновым видами торфа, а для естественного участка характерно преобладание сфагнового вида торфа. Тенденции изменения структурно чувствительных параметров торфа, таких как R и насыпная плотность, по глубине слоя 0–50 см, включающего в себя деятельную зону и верхнюю часть зоны консервации, существенно отличаются для естественного и осушенного участков болота (таблица). Эта часть залежи наиболее подвержена влиянию колебаний уровня болотных вод и чувствительна к осушению. Изменение некоторых физических и физико-химических параметров по глубине залежи естественного и осушенного участков Глубина, см Степень разложения R, % 0–10 10–20 20–30 30–40 40–50 0 5 5 7 7 0–10 10 Естественное влагосодержание, г/г а.с.в. Насыпная плотность, г/см3 ИСНО-1 (естественный участок) 23,96 ± 0,23 0,075 ± 0,002 23,57 ± 0,04 0,095 ± 0,001 24,49 ± 0,07 0,097 ± 0,002 20,66 ± 1,20 0,099 ± 0,003 15,19 ± 0,11 0,109 ± 0,004 ИСО-1 (осушенный участок) 7,39 ± 0,37 0,320 ± 0,006 196 Еh4, mV rH 428 ± 6 340 ± 7 200 ± 1 125 ± 3 109 ± 7 22,5 19,5 14,8 12,2 11,7 510 ± 60 25,3 Окончание таблицы Глубина, см Степень разложения R, % 10–20 20–30 30–40 40–50 7 7 7 15 Естественное влагосодержание, г/г а.с.в. Насыпная плотность, г/см3 ИСО-1 (осушенный участок) 6,55 ± 0,40 6,25 ± 0,44 9,39 ± 0,03 7,49 ± 0,35 0,259 ± 0,005 0,185 ± 0,003 0,229 ± 0,005 0,410 ± 0,001 Еh4, mV rH 521 ± 28 409 ± 29 298 ± 50 195 ± 51 25,7 21,8 18,1 14,6 Наиболее значимое увеличение степени разложения и насыпной плотности отмечается в слое 0–10 см (слой залежи, сформировавшийся с начала осушительных работ 1971–1975 гг.) и обусловлено, по-видимому, активизацией микробиологического разложения органического вещества торфа в зоне усиленной аэрации. В целом осушение в значительной мере сопровождается вертикальной усадкой большей части торфяной залежи, в частности, за счет существенного снижения доли влаги в торфе, что приводит к уплотнению его структуры. Поэтому для осушенного участка отмечаются значения насыпной плотности 0,185 ÷ 0,410 г/см3, что существенно превышает данный параметр, зафиксированный для естественного участка этого болота 0,075 ÷ 0,109 г/см3 и других верховых торфяников прибеломорского типа в ненарушенном состоянии [3]. Как уже отмечалось выше, осушение ожидаемо сопровождается снижением естественного влагосодержания в торфе. Содержание влаги для осушенного участка не имеет явно выраженной динамики по глубине залегания и находится в интервале 6,3 ÷ 9,4 г/г и, что существенно ниже значений для участка этого болота с естественным гидрологическим режимом (15 ÷ 24 г/г). Такое изменение данного параметра в совокупности с колебанием уровня болотных вод приводит к существенным вариациям аэрации и окислительновосстановительного режима залежи. Динамика изменения показателей Eh4 и rH (таблица) по глубине исследуемой части торфяного профиля свидетельствует о наличии контрастного окислительно-восстановительного режима, при котором умеренно-окислительные условия при движении от поверхности в глубь залежи постепенно сменяются восстановительными. Средние значения (за весенне-осенний период 2021 г.) окислительно-восстановительного потенциала для слоя 0–50 см, зафиксированные на участке с устойчивым осушением, находятся в пределах 195 ÷ 521 мВ, что несколько выше, чем на площадке с естественным гидрологическим режимом 109 ÷ 428 мВ. Это обусловлено более широким интервалом колебания уровня болотных вод, который в период опробования составил –42 ÷ 0 см для участка ИСО-1 и –25 ÷ 0 см для ИСНО-1. Также необходимо отметить большую сезонную вариативность параметра Eh4 для осушенного участка по сравнению с естественным, что связано с большей временной нестабильностью уровня болотных вод. Результатом этих процессов, в частности, является снижение содержания N, увеличение содержания O и степени окисленности, а также снижение отношения H/C в торфяном профиле осушенного участка. Анализ вертикального распределения радионуклидов показал, что накопление 137Cs происходит в верхней части торфяного профиля 0–27 см, с максимумами на 4 и 20 см (45 Бк/кг) для естественного участка (рис. 1). Для осушенного участка – в 0–25 см с максимумом на 2 см и 0–27 см (145 Бк/кг) (рис. 2). Запасы 137Cs для исследуемого приповерхностного слоя мощностью 0,5 м составили 385 Бк/м2 для естественного участка и 717 Бк/м2 для осушенного участка, что соответствует очень низкому уровню загрязнения территории. Р и с ун о к 1 – Вертикальное распределение радионуклидов в торфяном профиле ИСНО-1 197 Р и с ун о к 2 – Вертикальное распределение радионуклидов в торфяном профиле ИСО-1 Характерно постепенное снижение активности 210Pb по глубине залегания, при этом для профиля естественного участка на глубине 20 см зафиксирован дополнительный пик. Распределение изотопов урана по вертикальному профилю исследуемых залежей не равномерно и характеризуется наличием максимумов в слое 16 см (238U 4,2 Бк/кг, 234U 7,1 Бк/кг) и 26 см (238U 1,3 Бк/кг, 234U 4,1 Бк/кг), при этом для естественного участка основная доля изотопов урана сконцентрирована на глубине от 10 до 32 см. Для осушенного участка основная активность изотопов урана приходится на горизонт 7–17 см с максимумом активности 238U 2,9 Бк/кг и 234U 3,4 Бк/кг. Активность 241Am в профиле ненарушенного участка находится ниже предела обнаружения метода исследования. На осушенном участке основная активность 241Am сосредоточена в слое 8–20 см, а на повторно заболоченном в 7–19 см и не превышает 2,1 Бк/кг. Учитывая близость расположения площадок ИСО-1 и ИСНО-1 и, очевидно, равномерное атмосферное поступление 241Am, можно предположить, что возможность обнаружения 241Am на осушенном участке ИСО-1 связана с уплотнением залежи и «эффектом концентрирования». Заключение. Показано, что осушение залежи приводит к значительному изменению влагосодержания в торфе, что способствует существенной трансформации структуры и свойств торфяных отложений. Установлено, что усиленная аэрация торфяной залежи в условиях осушения характеризуется повышенными значениями параметра Eh и способствует активизации процессов биогеотрансформации органической части торфа. Это приводит к росту степени разложения, сопровождается уплотнением пористой структуры торфа и усадкой залежи, а также значительными изменениями в элементном составе. Изменение химических и физико-химических условий существенно влияет на поведение радионуклидов в торфяном разрезе, при этом обнаруживается достаточно сложная структура связей между исследуемыми параметрами. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках проекта № 22-27-20085 «Исследование роли физико-химических условий в процессах накопления и миграции радионуклидов атмосферных выпадений в торфяных залежах Европейского Севера России (на примере Архангельской области)». Литература 1. Atmospheric fallout radionuclides in peatland from Southern Poland / T. Mroz [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2017. – Vol. 175–176. – P. 25–33. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.04.012 2. Estimation of physicochemical parameters and vertical migration of atmospheric radionuclides in a raised peat-bog in the Arctic zone of Russia / E. Yakovlev [et al.] // Applied Sciences. – 2022. – Vol. 12. – Art. 10870. – P. 1–21. 3. Redox potential and acidity of peat are key diagnostic physicochemical properties for the stratigraphic zones of a boreal raised bog / I. N. Zubov [et al.] // Mires and Peat. – 2022. – Vol. 28. – Art. 05. – P. 1–16. IMPACT OF DRAINAGE ON PHYSICOCHEMICAL AND RADIATION PARAMETERS OF RAISED PEAT BOG OF THE EUROPEAN NORTH OF RUSSIA A. S. Orlov, E. Yu. Yakovlev, A. A. Kudryavtseva, S. B. Zykov N. P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Arkhangelsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The article presents the results of the study of key physic-chemical and chemical parameters and activity levels and vertical distribution of radionuclides of atmospheric fallout of 137Cs, 210Pb, 241Am, 234U, 238U in a peat deposit of natural and drained areas of an upland bog. It is shown that draining of the deposit leads to a significant change in the moisture content in the peat that contributes to an essential transformation of the structure and properties of the peat deposits. It is 198 found that the increased aeration of peat deposits in conditions of drainage is characterised by elevated values of the parameter Eh and contributes to activation of the processes of biogeotransformation of the organic part of the peat. This leads to an increase in the degree of decomposition, accompanied by compaction of the porous peat structure and shrinkage of the deposit as well as significant changes in the elemental composition. A change in chemical and physicochemical conditions essentially influences the behaviour of radionuclides in the peat section, and a rather complicated structure of relations between the parameters under investigation is revealed. It is revealed that 137Cs accumulation occurs in the upper part of the 0–27 cm peat profile, with maximums at 4 and 20 cm (45 Bq/kg) for the natural site. For the drained site it occurs at 0–25 cm with a maximum at 2 cm and 0–27 cm (145 Bq/kg). A gradual decrease of 210Pb activity with depth is characteristic, with an additional peak at 20 cm recorded for the natural site profile. The 241Am activity in the undisturbed site profile is below the detection limit of the survey method. In the drained section, the main 241Am activity is concentrated in the 8-20 cm layer and in the rewedded section in the 7-19 cm layer and does not exceed 2.1 Bq/kg. Distribution of uranium isotopes along the vertical profile of investigated deposits is not uniform and is characterised by the presence of maximums in the layer 16 cm (238U 4.2 Bq/kg, 234U 7.1 Bq/kg) and 26 cm (238U 1.3 Bq/kg, 234U 4.1 Bq/kg), while for the natural site the main part of uranium isotopes is concentrated at a depth of 10 to 32 cm. For the drained area, the main activity of uranium isotopes is in the 7–17 cm horizon with a maximum activity of 238U 2.9 Bq/kg and 234U 3.4 Bq/kg. Keywords: peat profile, drained peatland area, physicochemical parameters, radionuclides, 137Cs, 210Pb, 241Am, 234U, 238U, European North of Russia ГЕО-МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗДОРОВЬЯ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ С. В. Осовец1, Т. В. Азизова1, И. А. Чешик2, Н. Д. Пузан2 1Южно-Уральский институт биофизики ФМБА России, г. Озерск, Российская Федерация, [email protected] 2Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. В современной экологии приобретает все большую актуальность ее прикладные аспекты и, в частности, одним из важнейших направлений прикладного характера является урбоэкология. Наряду с крупными промышленными городами, которые превращаются в центры острейших экологических проблем, особый интерес представляют города и территории, пострадавшие в результате радиационных аварий, которые также подвержены влиянию прогрессирующей урбанизации и как следствие – ухудшению здоровья населения этих городов. В свою очередь, заболеваемость населения отражает весь спектр неблагоприятных последствий, происходящих в среде обитания. В последние годы мониторинговый подход к системе экологического контроля и управления качеством окружающей среды начал дополняться активным внедрением автоматизированных геоинформационных систем (ГИС). Использование ГИС-технологий во всем мире переживает сейчас время бурного роста. В связи с этим становится важной и актуальной проблема разработки научно-методических основ мониторинга здоровья населения промышленных городов. Реальное воплощение этой задачи становится целесообразным и особенно эффективным в связи с развитием и совершенствованием современных информационных технологий. К сожалению, на настоящий момент имеющиеся исследования и публикации в данном направлении имеют, как правило, частный, а не комплексный характер [1–7]. Цель работы – разработка методологических основ гео-медико-экологического мониторинга (ГМЭ-мониторинг) здоровья городского населения. Материалы и методы. Мониторинг «среда-здоровье» (гео-медико-экологический мониторинг) определяется как система организационных, технических и профилактических мероприятий, обеспечивающих наблюдения за состоянием среды обитания, здоровья населения, их оценку и прогнозирование, а также действий, направленных на выявление, предупреждение и устранение вредных факторов среды обитания (факторов риска) на здоровье людей. По мнению экспертов ВОЗ, здоровье человека и его заболеваемость определяется в основном четырьмя группами факторов, находящихся в следующем взаимодействии: 1) медико-генетические (20 %); 2) образ жизни и качество питания (50 %); 3) состояние окружающей среды (20 %); 4) уровень развития здравоохранения (10 %). Методология выявления связей в системе «среда-здоровье» базируется обычно на следующих принципах: 199 1. При оценке воздействия окружающей среды на здоровье населения в качестве основного (индикаторного) параметра общественного здоровья выбирают заболеваемость детского населения. Дети в меньшей степени, чем взрослые, подвержены внутригородской миграции, они не испытывают влияния профессиональных факторов, их организм более чувствителен к качеству среды обитания, а сроки проявления неблагоприятных эффектов у них короче; 2. В подавляющем большинстве в связи с загрязнением окружающей среды наблюдается однотипная структура изменения показателей здоровья детей (в порядке убывания: 1) иммунологическая реактивность; 2) острые заболевания органов дыхания аллергического характера; 3) анемия; 4) рост хронических заболеваний; 5) увеличение частоты врожденных аномалий); 3. Среди геоэкологических факторов риска здоровья горожан обычно выделяют уровень атмосферного загрязнения, качество питьевой воды, почвы, архитектурно-планировочную структуру городского пространства. С другой стороны, на основе обобщения многочисленных экспериментальных данных и результатов исследований в последнее время сформированы общие методические принципы территориального медико-экологического анализа: а) приоритетность эпидемиолого-статистических методов анализа медикогеографических данных; б) необходимость учета региональной специфики связей состояния здоровья и качества окружающей среды; в) обязательность выявления порогов и эффектов суммации вредных факторов риска. Результаты исследования и их обсуждение. В системе ГМЭ-мониторинга здоровья населения города заболеваемость рассматривают в качестве основного системообразующего блока, а все остальные параметры, в том числе и показатели деятельности здравоохранения, – как факторы, воздействующие на здоровье. Обеспечение гигиенической безопасности населения требует первостепенного учета управляемых факторов риска. В условиях промышленного города к таким критериям можно отнести следующие: 1. Блок параметров состояния здоровья населения 1.1 Заболеваемость детского населения: общая и по международной классификации болезней (МКБ), оцениваемая числом случаев заболеваний на 1000 детей. База данных формируется не менее чем за 3–5-летний период по территориальным медицинским объединениям и отдельным педиатрическим участкам города. 1.2 Нарушение репродуктивной функции женщин: частота рождения маловесных детей, осложнения беременности, родов, самопроизвольные аборты. 2. Блок параметров состояния окружающей среды 2.1 Состояние воздушного бассейна: среднегодовые, среднесезонные и максимальные за год концентрации основных загрязнителей, удельный вес лабораторных исследований не соответствующих ГОСТ, парциальный (In) и суммарный (Ic) индексы загрязнения атмосферы, рассчитываемые по формуле n k Ci , I c ( I n ) i 1 i 1 ПДК i n где Ci – средняя за год концентрация i-го вещества; ПДКi – предельно-допустимая концентрация i-го вещества; k – константа, принимающая значение 1,5; 1,3; 1; 0,85 соответственно для веществ 1-, 2-, 3-, 4-го классов опасности (Ic обычно рассчитываемого для n = 5). 2.2 Качество питьевой воды, оцениваемое по уровням химической и микробиологической загрязненности. 2.3 Уровень загрязнения почвенного покрова, оцениваемый по параметрам химического и бактериологического загрязнения. 2.4 Архитектурно-планировочная и социальная инфраструктура: этажность района, удаленность от крупных объектов экологического риска, транспортно-промышленная нагрузка, наличие объектов соцкультбыта. 200 2.5 Ландшафтно-экологические условия: высотность и расчлененность рельефа, микроклиматические характеристики и потенциал самоочищения атмосферы, глубина залегания грунтовых вод, зоны подтопления. 3. Блок параметров нормативно-справочной информации Численность населения контролируемых районов города, ПДК учитываемых ингредиентов, кадастр предприятий – загрязнителей среды и т.д. Любой промышленный город нельзя рассматривать как однородную в гео-медикоэкологическом отношении территорию. Это наглядно должно проявляться в процессе экологогигиенического зонирования. В системе мониторинга «среда-здоровье» зонирование городского пространства имеет особое значение, так как оно позволяет рационально организовать систему оптимизации городского ландшафта с достижением максимального оздоровительного эффекта. При обобщении полученных и имеющихся материалов целесообразно выделить три основные градации гигиенической комфортности территории: зона повышенной комфортности, зона удовлетворительной комфортности, зона пониженной комфортности. Особо следует отметить, что выполненная гигиеническая оценка и зонирование городского пространства могут быть полезны гигиенистам и градостроителям в разработке оптимизационных мер по озеленению городского ландшафта, совершенствования технологии производства, проектированию элементов санитарного благоустройства. Заключение. Развитие ГМЭ-мониторинга в ближайшем будущем, по-видимому, будет наиболее плодотворно па стыке геоэкологии, медицины, гигиены и геоинформатики. Целенаправленное объединение усилий различных специалистов при разработке и развитии ГМЭ-мониторинга в перспективе позволит создать взаимосвязанную и координированную автоматизированную систему оперативного, тактического и стратегического планирования оптимизационных мер, а также выработать рациональную экологическую политику для улучшения городской среды по всем ее компонентам. Разработка научно-методических основ мониторинга городской среды в комплексе со специализированным информационным и программным обеспечением позволит в дальнейшем создать стандарт ГМЭ-мониторинга здоровья городского населения. Литература 1. Rabies outbreak in black-backed jackals (Canis mesomelas), South Africa, 2016 / E. Ngoepe [et al.] // Epidemiol. Infect. – 2022. – Vol. 150. – e137. https://doi.org/10.1017/S0950268821002685 2. Razavi-Termeh, S. V. Coronavirus disease vulnerability map using a geographic information system (GIS) from 16 April to 16 May 2020 / S. V. Razavi-Termeh, A. Sadeghi-Niaraki, S.-M. Choi // Phys. Chem. Earth. – 2022. – Vol. 126 (12). – P. 103043. https://doi.org/10.1016/j.pce.2021.103043 3. Selecting the best non-invasive matrix to measure mercury exposure in human biomonitoring surveys / M. EstebanLópez [et al.] // Environ. Res. – 2022. – Vol. 204 (Pt D). – P. 112394. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.112394 4. Influence of environmental and dietary exposures on metals accumulation among the residents of a major industrial harbour (Fos-sur-Mer, France) / M. Jeanjean [et al.] // J. Trace Elem. Med. Biol. – 2022. – Vol. 73. – P. 127021. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2022.127021 5. Monitoring temporal trends of dioxins, organochlorine pesticides and chlorinated paraffins in pooled serum samples collected from Northern Norwegian women: The MISA cohort study / S. Xu [et al.] // Environ. Res. – 2022. – Vol. 204 (Pt A). – P. 111980. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111980 6. Nigra, A. E. Socioeconomic vulnerability and public water arsenic concentrations across the US / A. E. Nigra, A. Cazacu-De Luca, A. Navas-Acien // Environ. Pollut. – 2022. – Vol. 313. – P. 120113. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120113 7. Assessment of passive human exposure to tobacco smoke by environmental and biological monitoring in different public places in Wuhan, central China / Q. Zhong [et al.] // Int. J. Hyg. Environ. Health. – 2022. – Vol. 244. – P. 114008. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2022.114008 GEO-MEDICAL-ECOLOGICAL HEALTH MONITORING OF URBAN POPULATION S. V. Osovets1, T. V. Azizova1, I. A. Cheshik2, N. D. Puzan2 1 Southern Urals Biophysics Institute (SUBI) of the Federal Medical Biological Agency, Ozyorsk, Russian Federation, [email protected] 2 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus Abstract. In modern ecology, its applied aspects are becoming increasingly important and, in particular, one of the most important areas of applied nature is urban ecology. Along with large industrial cities, which are turning into centers of the most acute environmental problems, cities and territories affected by radiation accidents, which are also affected by progressive urbanization and, as a result, the deterioration of the health of the population of these cities, are of particular 201 interest. In turn, the incidence of the population reflects the entire range of adverse effects occurring in the environment. In recent years, the monitoring approach to the system of environmental control and environmental quality management has begun to be supplemented by the active introduction of automated geographic information systems (GIS). The use of GIS technologies around the world is now experiencing a period of rapid growth. In this regard, the problem of developing scientific and methodological foundations for monitoring the health of the population of industrial cities becomes important and relevant. The real implementation of this task becomes expedient and especially effective in connection with the development and improvement of modern information technologies. Monitoring "environment-health" (geo-medicalecological monitoring) is defined as a system of organizational, technical and preventive measures that provide monitoring of the state of the environment, public health, their assessment and forecasting, as well as actions aimed at identifying, preventing and eliminating harmful environmental factors (risk factors) on human health. According to WHO experts, human health and morbidity are determined mainly by four groups of factors that are in the following interaction: 1) medical genetic (20 %); 2) lifestyle and nutrition quality (50 %); 3) the state of the environment (20 %); 4) level of healthcare development (10 %). Purpose of work: development of methodological bases of geo-medical-ecological monitoring (GME-monitoring) of the health of the urban population. Keywords: geo-medico-ecological monitoring, morbidity of the child population, the state of the air basin, the quality of drinking water, the level of soil pollution, landscape and environmental conditions, architectural planning and social infrastructure ОБЛУЧЕНИЕ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В БЕЛОРУССКОМ СЕКТОРЕ 30-КИЛОМЕТРОВОЙ ЗОНЫ ЧАЭС НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ Т. В. Переволоцкая, С. А. Гераськин Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. В настоящее время особое внимание при выполнении оценок радиационного воздействия на окружающую среду уделяется биоте, что нашло отражение в разработке целого ряда методических документов [1; 2]. При этом надо отметить наличие «белых» пятен в методиках расчетов дозы референтных организмов, прежде всего, сосны, для которой до настоящего времени не разработана методика оценки доз облучения генеративных органов и пролиферирующих тканей. Таким образом, целью настоящего исследования являлась оценка доз облучения элементов надземной фитомассы сосны обыкновенной, произрастающей в 30километровой зоне на основе применения инженерных методов расчета дозы. Материалы и методы. Объектами исследований послужили чистые сосняки мшистые искусственного происхождения, подробное описание экспериментальных участков приведено в [3]. Для изучения содержания радионуклидов с 25–30 стоящих деревьев отбирали пробы древесины с помощью приростного бурава, с 10 растущих деревьев – пробы шишек, веток и хвои различного возраста. Определение удельной активности радионуклидов 137Cs и 241Am в пробах растений проводили на многоканальном γ–спектрометре Canberra (США) c широкополосным германиевым детектором ВЕ 2020. Радиохимическое выделение 90Sr в пробах проводили по стандартной методике с радиометрическим окончанием на β-спектрометре «Прогресс» (Россия), минимально детектируемая активность 10 Бк. Удельную активность 238Pu и 239+240Pu определяли на полупроводниковом -спектрометре «МУЛЬТИРАД-АС» с ионноимплантированным кремниевым детектором с предварительным радиохимическим выделением. Мощность амбиентного эквивалента дозы внешнего γ–излучения измеряли дозиметром МКС-АТ1117М с блоком детектирования БДКГ-04 и пересчитывали в поглощенную дозу с учетом поправки на энергию излучения [4; 5]. Дополнительно дозу внешнего облучения оценивали с применением дозиметров TESTO 622, размещенных в кронах деревьев с 22.06.2021 г. по 12.05.2022 г. Учитывали время нахождения в лаборатории и естественный радиационный фон. В качестве источников ионизирующего излучения рассмотрена однородная воздушнорастительная среда, состоящая из элементов фитомассы и воздуха, заполняющего промежутки между ней с равномерно распределенной активностью и поверхностный слой почвы. Дозу внешнего γ-облучения элементов надземной фитомассы рассчитывали путем интегрирования дозовой функции точечного источника излучения с учетом фактора накопления [6]. Дозу внешнего -излучения в середине кроны проводили путем интегрирования дозовой функции точечного источника излучения с единственным 202 спектром [7]. Предполагали, что поглощенная доза внешнего -облучения элементов надземной фитомассы древесных растений определяется длительностью облучения и мощностью дозы внешнего -излучения в середине кроны деревьев с учетом коэффициента ослабления в зависимости от его максимальной энергии и толщины покровных тканей [8]. Консервативно принимали массовую толщину покровной ткани 0,007 г/см3 и критической к действию излучения – 0,14 г/см3 неизменной на протяжении времени облучения. Для хвои, изза ее малых размеров, принята поглощенная доза внешнего -облучения эквивалентная сформированной в воздушно-растительной среде. При расчете поглощенной дозы внутреннего β-облучения применена поправка sβ, отражающая изменение дозы в зависимости от размеров облучаемого организма и максимального пробега частиц [8]. Для упрощения расчетов шишки были представлены в виде сферы диаметром 0,02 м, а хвоя – цилиндра с диаметром 0,001 м в поперечном направлении. Поглощенную дозу внутреннего α-облучения семян, находящихся внутри шишек, хвои и побегов рассчитывали исходя из предположения о распространении частиц в бесконечно протяженной среде по сравнению с величиной их свободного пробега. Результаты исследования и их обсуждение. По величине удельной активности 137Cs элементы надземной фитомассы сосны обыкновенной в 2022 г. образуют следующий ранжированный ряд: хвоя текущего года формирования > хвоя прошлых лет, сучья с корой, шишки, кора ствола > древесина ствола. Наибольшие концентрация 90Sr, как правило, наблюдались в сучьях, коре ствола и шишках, а минимальные – в хвое текущего года формирования. Доза внешнего γ-облучения надземной фитомассы сосновых насаждений без учета естественного фона составит от 0,2 мГр/год на контрольном участке Кз и до ~60 мГр/год на экспериментальном участке Кл (табл. 1). При этом до 90 % дозы формируется излучением 137 Сs, находящегося в почве. Выполненные нами расчеты дозы внешнего облучения на основе интегрирования дозовой функции точечного источника удовлетворительно согласуются с результатами определения дозы на основе инструментальных методов, а различия не превышают 40 %. Доза внешнего β-излучения в однородной воздушно-растительной среде кроны оценена от 0,3 мГр/год на контрольном участке Кз до 20 мГр/год на участке Кл (табл. 2). Для большей части органов и тканей сосны, покрытых малочувствительной покровной тканью, наиболее вероятно ослабление внешнего β-излучения более чем в 2 раза, поэтому доза облучения составит <10 мГр/год на участке Мс и <14 мГр/год – на Кл. На участке Гн доза облучения не превысит 1 мГр/год. Доза внутреннего облучения элементов фитомассы находится в прямой зависимости от концентрации радионуклидов, энергии их излучения и геометрических размеров облучаемого элемента фитомассы. Для семян доза внутреннего облучения может достигать 140 мГр/год, а для хвои – почти 20 мГр/год на наиболее загрязненных экспериментальных участках (табл. 2). При этом примерно на 80 % дозы обусловлена β-излучением, а вклад α-излучения очень мал изза низкого перехода трансурановых элементов в системе «почва-растение» и относительно небольшого содержания в почве по сравнению 90Sr и 137Cs. Для семян основной вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносит β-излучение 90Sr и дочернего 90Y, для хвои – 137Cs. Это объясняется тем, что при равномерном распределении радионуклидов внутри шишки происходит практически полное поглощение энергии этого вида излучения в ее объеме. Хвоя обладает значительно меньшими линейными размерами в поперечном направлении, поэтому β-частицы не успевают провзаимодействовать с веществом. По этой же причине вклад внешнего облучения хвои на экспериментальных участках существенно больше по сравнению с внутренним. Т а б л и ц а 1 – Результаты расчетов дозы внешнего γ-облучения древостоя экспериментальных участков, мГр/год (без учета естественного радиационного фона) Источник излучения Экспериментальные участки Гн Мс Кл Кз Доза внешнего облучения, рассчитанная с применением дозовой функции Почва На высоте 1 метра 1,1 203 15,2 53,4 0,19 Окончание таблицы Экспериментальные участки Источник излучения Гн Мс Кл Кз Доза внешнего облучения, рассчитанная с применением дозовой функции На высоте 1 метра 0,12 0,78 1,22 16,0 На высоте отбора генеративных органов (10 метров) 0,94 12,5 0,13 0,88 1,1 13,4 Доза внешнего облучения Надземная фитомасса Суммарно Почва Надземная фитомасса Суммарно Надземная фитомасса и почва Надземная фитомасса и почва На основе термолюминесцентной дозиметрии 0,89 19,6 На основе измерений с помощью дозиметра 1,06 16,9 3,15 56,6 0,023 0,21 44,6 3,5 48,2 0,16 0,025 0,18 57,7 0,15 61,1 0,18 Т а б л и ц а 2 – Результаты расчетов поглощенной дозы в элементах фитомассы сосны обыкновенной на экспериментальных участках, мГр/год Экспериментальные участки Гн Мс Кл Кз Гн Мс Кл Кз-1 Внешнее облучение Внутреннее облучение (по всем видам излучения) γ-облучение Облучение семян 0,8 1,1 5,9 9 13 138 14 48 104 0,2 0,2 1,9 Облучение хвои прошлого года формирования 1,3 1,1 0,9 16 13 9 21 48 18 0,3 0,2 0,3 β-облучение Сумма 7,8 161 166 2,3 3,3 38 87 0,8 Заключение. Рассчитаны дозы внешнего и внутреннего облучения элементов надземной фитомассы сосновых насаждений в белорусском секторе 30-километровой зоны вокруг ЧАЭС на современном этапе. Установлено, что на наиболее загрязненных экспериментальных участках суммарная доза внешнего и внутреннего облучения древостоя может достигать 160 мГр/год, при этом вклад внутреннего β-облучения – до 80 %. Внешнее облучение определяется γ-излучением 137Cs, находящегося в почве. Работа подготовлена при поддержке гранта РНФ № 21-16-00004. Литература 1. ICRP, 2008. Environmental Protection – the Concept and Use of Reference Animals and Plants. ICRP Publication 108 // Ann. ICRP. – 2008. – Vol. 38 (4–6). – 242 p. 2. ICRP, 2017. Dose Coefficients for Non-human Biota Environmentally Exposed to Radiation. ICRP Publication 136 // Ann. ICRP. – 2017. – Vol. 46 (2). – 136 p. 3. Perevolotskaya, T. V. Retrospective Assessment of the Formation of the Radiation Situation in Pine Plantations in the First Year after the Chernobyl Accident / T. V. Perevolotskaya, A. N. Perevolotsky, S. A. Geras’kin // Biology Bulletin. – 2022. – Vol. 49, № 12. – P. 2378–2389. 4. Saito, K. Gamma ray fields in the air due to sources in the ground / K. Saito, P. Jacob // Radiat. Prot. Dosimetry. – 1995. – Vol. 58. – P. 29–45. 5. Рамзаев, В. П. К вопросу о связи между амбиентным эквивалентом дозы и поглощенной дозой в воздухе в условиях загрязнения окружающей среды радиоактивным цезием / В. П. Рамзаев, А. Н. Барковский // Радиац. гигиена. – 2015. – Т. 8, № 3. – С. 6–20. 6. Оценка доз облучения древесных растений в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС / С. И. Спиридонов [и др.] // Радиац. биология. Радиоэкология. – 2008. – T. 48, № 4. – С. 443–449. 7. Модель расчета мощности поглощенной дозы в вертикальном профиле почвы в острую фазу радиоактивных выпадений / А. Н. Переволоцкий [и др.] // Радиац. биология. Радиоэкология. – 2018. – Т. 58, № 4. – C. 415–424. 8. Spirin, E. V. Evalution of the Radiological Safety of a Uranium Deposit for Biota / E. V. Spirin, R. M. Aleksakhin, S. V. Panchenko // Atomic Energy – 2014. – Vol. 115 (5). – P. 211–216. https://doi.org/10.1007/s10512-014-9793-4 204 IRRADIATION OF PINE PLANTATIONS IN THE BELARUSIAN SECTOR OF THE 30-KILOMETER ZONE OF THE CHERNOBYL NUCLEAR POWER PLANT AT THE PRESENT STAGE T. V. Perevolotskaya, S. A. Geras’kin Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. This article is devoted to the study of radiation effects on pine plantations in the 30-kilometer zone around the Chernobyl nuclear power plant at the present stage. Samples of soil, wood, bark, branches, needles and cones of scots pine were taken at permanent experimental facilities. The content of radionuclides in pine phytomass was studied by spectrometric analysis. External radiation doses were measured using thermoluminescent dosimeters. The doses of external and internal irradiation of elements of aboveground phytomass of pine plantations in the Belarusian sector of the 30-km zone around the Chernobyl NPP at the present stage are calculated. It was found that in 2022, according to the magnitude of the specific activity of 137Cs, the elements of the aboveground phytomass of pine form the following ranked series: needles of the current year of formation > needles of previous years, twigs with bark, cones, trunk bark > trunk wood. The satisfactory convergence of computational and instrumental methods for determining the dose of external gamma radiation in forest stands is shown, which allows the use of computational methods to solve the problems of assessing the external gamma irradiation of aboveground phytomass. The dose of external γ-irradiation of aboveground phytomass ranges from 0.2 mGy/year at the control to 60 mGy/year at the most polluted experimental facilities. External β-irradiation can reach 20 mGy/year. External irradiation is completely determined by the gamma radiation of 137Cs located in the soil. For seeds, the dose of internal irradiation can reach 140 mGy/year, and for needles – 20 mGy/year. At the same time, approximately 80 % of the dose is due to β-radiation, the contribution of α-radiation does not exceed a fraction of a percent. The data obtained can become the basis for assessing the radiation effects of ionizing radiation on pine plantations. The work was prepared with the support of the RPF grant No. 21-16-00004. Keywords: Chernobyl NPP, pine plantations, elements of aboveground phytomass, γ-radiation, β-radiation ПРОГНОЗ СРЕДНЕМНОГОЛЕТНЕЙ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ И МОЩНОСТИ ДОЗЫ ВНЕШНЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА В 30-КМ ЗОНЕ ВОКРУГ АЭС Т. В. Переволоцкая Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Одной из важных задач при оценке радиационного воздействия на окружающую среду планируемой или осуществляемой деятельности атомных электростанций является прогнозирование распространения штатных радиоактивных выбросов и связанных с ним доз внешнего излучения. Подобные расчеты являются основой для последующих оценок облучения биоты и человека, а также риска их обитания в зоне распространения выбросов. Особую актуальность исследования приобретают при оценке радиационного воздействий от излучения радиоактивных изотопов инертных газов, в силу свойств которых, внешнее облучение является единственным путем воздействия на окружающую среду. Цель настоящего исследования – спрогнозировать среднемноголетнюю объемную активность и поглощенную дозу внешнего γ-излучения в приземном слое воздуха. Материалы и методы. Прогнозирование среднемноголетней объемной активности радионуклидов проводили на основе Гауссовой модели рассеяния непрерывных радиоактивных выбросов [1]. Принят планируемый годовой выброс АЭС с 4-мя реакторами ВВЭР-1200 поколения 3+ [2]. Прогнозный расчет объемной активности в приземном слое воздуха выполняли по всем радионуклидам, однако в обсуждении результатов акцент делали на 133Xe как наиболее массовом в составе годового выброса, 3H (его активность сопоставима с 88Kr и 135 Xe), 85Kr (активность близка 14С, 83mKr, 87Kr, 131mXe и 138Xe) и 137Cs, как аналоге радионуклидов, выбрасываемых в виде аэрозолей. Аэрологическая характеристика территории распространения штатных выбросов соответствует репрезентативным данным [3], геометрическая высота источника принята 100 м. В качестве геометрии излучения принято полубесконечное пространство с равномерно распределенной активностью радионуклидов. Расчет мощности поглощенной дозы -излучения проводили путем интегрирования дозовой функции ослабления точечного источника с учетом вклада рассеянного излучения посредством применения дозового фактора накопления [4]: 205 h E n D x 1.602 1013 q i i 2 i ei s Bi s, Ei , i 1 4 x (1) где k – количество линий спектра -излучения; q – активность источника, Бк (для единичной активности мощность поглощенной дозы является коэффициентом дозового преобразования); x – массовая толщина среды прохождения излучения, кг·м–2; Ei – энергия i-ой энергии -спектра рассматриваемого радионуклида, МэВ; ni – выход квантов i-ой энергии спектра на распад, отн. ед.; s – массовая толщина поглотителя между источником и детектором, кг·м–2; Ei – i-я энергия спектра излучения радионуклида, МэВ; vi, μi – массовые коэффициенты поглощения и ослабления квантов i-ой энергии в среде прохождения излучения, м2·кг–1; B(μi·s, Ei) – фактор накопления. Оценку мощности поглощенной дозы -излучения проводили путем интегрирования дозовой функции точечного источника излучения с единственным спектром [5]: __ 1.6 10 10 a21 q n E a x a x a x D ( x) A a21 x e 1 21 B e 2 21 C e 3 21 , 2 4 x (2) где a21 – коэффициент, учитывающий плотность среды, отличной от воды, принимается 0,89; n – выход -частиц на распад, отн. ед.; Ē – средняя энергия -излучения, МэВ; – плотность среды распространения, г·см–3; A, B, C, 1, 2, 3 – безразмерные параметры, зависящие от максимальной энергии -излучения [5]. При расчетах учитывали излучение материнских и дочерних радионуклидов, если период полураспада последних не превышал 10 часов, то их излучение учитывали в составе материнского радиоизотопа [6]. Энергетические характеристики радионуклидов приняты согласно [7; 8]. Результаты исследования и их обсуждение. На рисунке (а) приведены изолинии среднемноголетней объемной активности 133Xe в приземном слое воздуха. Наибольшее распространение прогнозируется в восточном и северо-восточном направлениях относительно источника выброса, что связано с преобладанием ветров западных румбов. Минимальные уровни наиболее вероятны западнее АЭС, поскольку вероятность ветрового переноса с востока и юго-востока в 2–2,5 раза ниже. Участок с объемной активностью радионуклидов, ограниченный изолинией 100 мБк/м3 133 по Xe, 15 по 3H, 1,5 по 85Kr и 1·10–4 по 137Cs, простирается <5 км в западном и до 3 км в остальных направлениях. В его пределах локализация с наибольшей объемной активностью находиться на удалении 1100–1500 м от источника выброса, достигая по 133Xe 300, 3H – 50, 85Kr – 4 и 137Cs – 5·10–4 мБк/м3. Изолиния 10 мБк/м3 по 133Xe охватывает пространство на удалении ~20–25 километров от источника выброса в восточном направлении относительно АЭС и <15 км – в западном, а изолиния 5 мБк/м3 выходит за пределами 30-км зоны в восточном направлении. Полученные прогнозные данные по среднемноголетней объемной активности радионуклидов из состава штатного выброса АЭС в приземном слое воздуха хорошо согласуются c результатами других исследователей. Показано, что в промышленно развитых районах объемная активность 133Xe достигает десятков мБк/м3 в связи с интенсивным применением ядерной энергетики, а на территории Европейской части бывшего СССР объемная активность 137Cs составляет 0,1–0,2 мкБк/м3 [9]. Пространственное распределение среднемноголетней мощности поглощенной дозы внешнего γ-излучения радионуклидов, находящихся в приземном слое воздуха, повторяет таковое для объемной активности 133Xe (рис., б). Мощность дозы >1·10–11 Гр/ч прогнозируется на удалении <5 км в восточном направлении от АЭС и <3 км – в западном. При этом максимальная величина наиболее вероятна на удалении 1100–1500 м от АЭС, достигая 6·10–11 Гр/ч, что на три математических порядка меньше естественного радиационного фона. Как правило, мощность дозы внешнего β-излучения в приземном слое воздуха, как правило, в 1,5 раза больше в тех же локациях. 206 Пространственное распределение среднемноголетней объемной активности 133Xe (a) и мощности дозы внешнего γ-излучения (б) в 30-км зоне вокруг АЭС Основными дозоформирующими радионуклидами по внешнему γ-излучению в облаке штатного радиоактивного выброса являются радиоактивные изотопы инертных газов, при этом до 60 % мощности дозы формируется 88Kr, по 15 % – 133,135Xe, 5 % – 87Kr. Внешнее β-излучение в облаке штатного радиоактивного выброса определяется 133,135Xe (по 25 % в суммарную мощность дозы) и 87,88Kr – примерно по 20 %. Отметим, что в мощность дозы обоих видов ионизирующего излучения практически не вносят вклад долгоживущие радионуклиды из состава штатного выброса (аэрозоли) Заключение. С применением Гауссовой модели рассеяния непрерывных выбросов спрогнозировано пространственное распределение среднемноголетней объемной активности радионуклидов в приземном слое воздуха и связанные с ним мощности дозы внешнего γизлучения при штатном выбросе АЭС. Показано, что на удалении 1100–1500 м от АЭС среднемноголетняя объемная активность 133Xe может достигать 300 мБк/м3, а мощность дозы внешнего γ-излучения – 6·10–11 Гр/ч. Основной вклад в формирование мощности дозы внешнего γ-излучения вносят 88Kr и 133,135Xe. Литература 1. Разработка и установление нормативов предельно допустимых выбросов радиоактивных веществ атомных станций в атмосферный воздух : МТ 1.2.1.15.1176-2016 : утв. 29.12.2016 г. – М. : АО «Концерн Росэнергоатом». – 75 с. 2. Радиоэкологический мониторинг в районе размещения Ленинградской АЭС / П. Н. Цыгвинцев [и др.] // Мониторинг природных и аграрных экосистем в зоне расположения атомных станций : Труды ФГБНУ ВНИИРАЭ / Под ред. проф. С. В. Фесенко. – Обнинск : ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2020. – Вып. 3. – С. 107–133. 3. Sources and Effects of Ionizing Radiation : UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes / United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. – Volume 1: Sources (Annex A. Dose Assessment Methodologies). – New York : United Nations, 2000. – 76 p. 4. Спирин, Е. В. Метод расчета доз облучения животных для оценки последствий загрязнения окружающей среды / Е. В. Спирин // Радиац. биология. Радиоэкология. – 2009. – Т. 49, № 5. – С. 608–616. 5. Модель расчета мощности поглощенной дозы в вертикальном профиле почвы в острую фазу радиоактивных выпадений / А. Н. Переволоцкий [и др.] // Радиац. биология. Радиоэкология. – 2018. – Т. 58, № 4. – С. 415–424. 6. ICRP, 2008. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. ICRP Publication 107 // Ann. ICRP. – 2008. – Vol. 38 (3). – 93 p. 7. Бета-излучение продуктов деления: Справочник / В. М. Колобашкин [и др.]. – М. : Атомиздат, 1978. – 472 с. 8. Гусев, Н. Г. Защита от гамма-излучения продуктов деления : Справочник / Н. Г. Гусев. – М. : Атомиздат, 1968. – 388 с. 9. Characterization of Xe-133 global atmospheric background: implications for the International Monitoring System of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty: Xe-133 global atmospheric background / P. Achim [et al.] // J. Geophys. Res. Atmospheres. – 2016. – Vol. 121 (9). – P. 4951–4966. https://doi.org/10.1002/2016JD024872 FORECAST OF THE AVERAGE LONG-TERM VOLUMETRIC ACTIVITY AND DOSE RATE OF EXTERNAL RADIATION IN THE SURFACE AIR LAYER IN THE 30-KM ZONE AROUND THE NPP T. V. Perevolotskaya Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. In this paper, the spatial distribution of the average long-term volumetric activity of radionuclides in the surface layer of air is predicted on the basis of the Gaussian model of scattering of continuous emissions. The initial data was information about the regular radioactive release of nuclear power plants with VVER-1200 reactors. A radiation source in the form of a semi-infinite cloud with uniformly distributed volumetric activity is considered. The calculation of the dose rate of 207 external gamma radiation was performed by integrating the dose function of a point source of ionizing radiation. The greatest distribution of radionuclides in the composition of the emission is predicted in the east and north-east directions relative to the source, which is due to the predominance of winds of western points. Minimum levels are most likely west of the NPP, since the probability of wind transport from the east and southeast is 2–2.5 times lower. The zone with the maximum average long–term volumetric activity in the surface air layer is predicted at a distance of 1100–1500 m from the NPP, reaching 133Xe 300, 3H – 50, 85Kr – 4 and 137Cs – 5·10–4 mBq/m3. The power of the absorbed dose of external gamma radiation in the surface layer of air in this area can reach 6·10–11 Gy/h. As the distance to the border of the 30 kilometer zone decreases, the volume activity of radionuclides in the surface layer of air and the dose rate of external gamma radiation is predicted to decrease by 20–25 times. The main contribution to the formation of the dose rate of external gamma radiation is made by 88Kr (up to 60 % of the total dose rate) and 133,135Xe (15 % each). The data obtained can become the basis for assessing the radiation impact from external radiation of radionuclides from the emission cloud. Keywords: volumetric activity, regular emissions, nuclear power plant, absorbed dose rate, gamma radiation ПОСТУПЛЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И РЕТРОСПЕКТИВА А. Н. Переволоцкий Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Развитие современной цивилизации неразрывно связано с применением в различных технологических процессах реакции ядерного деления, что привело к массовому появлению в окружающей среде искусственных радионуклидов – продуктов реакции деления, активации и новых трансурановых элементов, ранее не встречавшихся в значимых количествах в природе. Их миграция в окружающей среде и накопление в звеньях-аккумуляторах способно определить дополнительное, сверхфоновое облучение человека и биоты. При этом возникновение разного рода аварийных и нештатных ситуаций на объектах, применяющих ядерные технологии, может привести к существенному локальному загрязнению. По этой причине важное значение имеет определение основных источников поступления искусственных радионуклидов в окружающую среду и возможных доз внешнего облучения ими обусловленных. Материалы и методы. Исследования выполнены на основе анализа научной литературы по источникам поступления искусственных радионуклидов, а также с применением расчетных методов оценки мощности дозы внешнего излучения. Результаты исследования и их обсуждение. Источниками поступления искусственных радионуклидов в окружающую среду являются выпадения при испытаниях ядерного оружия, штатные и аварийные выбросы АЭС, а также других предприятий ядерного топливного цикла (табл. 1). При этом следует отметить, что модернизация систем очистки ядерных реакторов обусловила снижение активности выбросов по радиоизотопам иода, инертных газов и аэрозолей почти в 100 раз [1]. Т а б л и ц а 1 – Активность радионуклидов в окружающей среде, обусловленная различными источниками происхождения, Бк [1] Радионуклид 3H 14C 85Kr 89Sr 90Sr 106Ru 131I 133Xe 137Cs 140Ba 144Ce Равновесная активность в различных средах Суммарный штатный выброс АЭС, 2010 Поступление в атмосферу при ядерных взрывах (1954–1999)* 11018 11019 n1012 (атмосфера) – n1016 (литосфера) – – – n1016 (литосфера) – – 41015 61013 61014 – – – 41011 61015 31010 v – 21020 21017 21018 21020 61017 11019 61020 41021 91017 81020 31019 Аварийные выбросы ЧАЭС (1986) Фукусима-Дайчи – – 41016 11016 41017 31017 31018 71018 11017 31017 21017 – – 31016 11016 11016 – 41017 11019 21016 – 11013 П р и м е ч а н и е – * – общая активность радионуклидов, поступившая в атмосферу за исключением локальных выпадений на полигонах и регионального осаждения, при соотношении примерно 4,7 : 1 в северном и южном полушариях. 208 В настоящее время суммарный выброс всех типов АЭС продолжают определять радиоизотопы инертных газов – до 8·1015 Бк/год, при этом 60-80% суммарной активности выброса определяет 133Xe, 10–20 % – 135Xe, менее 10 % – 88Кr и 85Kr [2]. При годовом выбросе радиоизотопов иода 4·1011 Бк доля 131I и 133I составляет по ~25 %. Активность аэрозолей достигает 1·1011 Бк и определяется долгоживущими 137Cs и 60Co (по 25–30 %). Важно указать, что вклад в суммарный выброс АЭС различается в зависимости от типа реакторных установок. Так, на долю станций с реакторами PWR и BWR приходиться ~90 % вырабатываемой энергии, однако их вклад в годовом выбросе радиоизотопов иода, инертных газов и аэрозолей не превышает по 30 %. Значимым источником поступления радионуклидов в окружающую среду являются штатные выбросы радиофармацевтических предприятий и радиохимических заводов. Так, годовой выброс 131I научно-исследовательским физико-химическим институтом им. Л. Я. Карпова (г. Обнинск) достигает 2·1012 Бк, превышая суммарный годовой выброс радионуклида всеми АЭС [3]. При переработке отработанного ядерного топлива с 1970 по 1997 гг. в атмосферу поступило 3·1021 Бк 85Kr [2]. Проблема глобального радиоактивного загрязнения не стоит так остро, как во второй половине XX века, поскольку с 1945 по 1999 гг. было проведено 545 ядерных взрывов, сопровождающихся выбросом радионуклидов в атмосферу, общей мощностью 440 Мт (эквивалент ядерного взрыва в миллионах тоннах тринитротолуола) [4]. При этом около 80 взрывов в 1954–1958 гг. (суммарная мощность 140 Мт) и в 1961–1962 гг. (250 Мт) обусловили поступление радионуклидов в стратосферный резервуар [4], причем ~40 % этой мощности реализовано в Северном полушарии. В середине 60-х гг. XX века поверхностная активность 90 Sr в почве достигала 1,7 кБк/м2, а 137Cs – 2,5 кБк/м2 при суммарной активности β- и γизлучающих радионуклидов – до 37 кБк/м2 [4]. В дальнейшем происходило уменьшение активности среднеживущих радионуклидов, однако, продолжалось накопление долгоживущих по мере их осаждения из стратосферы и к середине 70-х гг. поверхностная активность 90Sr достигала 2,3 кБк/м2, а 137Cs – 3,6 кБк/м2 [5], в настоящее время она составляет 1 и 1,7 кБк/м2, соответственно [3]. Вместе с тем, в лесных биогеоценозах, в силу особенностей взаимодействия древесного яруса с атмосферой задерживалось в 2–3 раза больше радионуклидов из состава глобальных радиоактивных выпадений по сравнению с другими типами природнорастительных сообществ [6]. Аварийные выбросы характеризовались преимущественным осаждением радионуклидов вблизи источника выброса (табл. 1). В частности, на локальных участках вблизи ЧАЭС плотность выпадений в мае 1986 г. могла достигать 555 МБк/м2 по суммарной активности β- и γ-излучателей [7]. При этом, значительная часть легколетучих радиоизотопов инертных газов, теллура, иода и цезия из состава аварийного выброса внесла вклад в существующее глобальное радиоактивное загрязнение окружающей среды [7]. Важно отметить, что природными процессами образования радионуклидов также определяется довольно существенное их поступление в природную среду. В частности, взаимодействие частиц космического излучения с атомами атмосферных газов приводит к образованию целого ряда радиоактивных изотопов, в том числе, 3H, 14С и 85Kr (табл. 1). Однако только образование 14С при природных процессах превалирует над техногенными. Для трития основным источником поступления в окружающую среду является реакция синтеза, а 85Kr – переработка ядерного топлива. Постоянная спонтанного деления ядер ряда U и Th очень мала (~10–20 с–1), к тому же активность 137Cs и 90Sr, образованных вследствие деления, соотносится ко всей литосфере, и средневзвешенная удельная активность оценивается 10–6 Бк/кг. По этой причине спонтанное деление не может вызвать заметное радиационное воздействие. Рассматривая вопрос радиационного воздействия штатных выбросов АЭС, следует оценивать его относительно фоновых величин внешнего облучения. Так, медиана мощности поглощенной дозы внешнего -излучения на высоте 1 м, обусловленная излучением естественные радионуклидов (40K, рядов 238U и 232Th) в почве планеты, составляет 57 нГр/ч при межквартильном размахе 18–93 нГр/ч на большей части территории планеты [4] (табл. 2). Вклад ионизирующей компоненты космического излучения составляет 32 нГр/ч, возрастая с высотой над уровнем моря. Соответственно, суммарная мощность дозы от естественных 209 источников ионизирующего излучения составляет ~90 нГр/ч, что примерно соответствует мощности амбиентного эквивалента дозы 115 нЗв/ч [8]. Рассчитанная мощность амбиентного эквивалента дозы в облаке суточного выброса АЭС с 4-мя реакторами ВВЭР-1200 при наиболее вероятных метеоусловиях может достигать 2 нЗв/ч на удалении 1–3 км и <0,01 нЗв/ч от γ-излучения долгоживущих радионуклидов, накопленных на поверхности почвы [1]. При аварийных радиоактивных выпадениях она может повышаться пропорционально плотности выпадений γ-излучающих радионуклидов до десятых долей Зв/ч [7]. Т а б л и ц а 2 – Мощность амбиентного эквивалента дозы γ-излучения на высоте 1 м над поверхностью почвы Мощность амбиентного эквивалента дозы, нЗв/ч Источник ионизирующего излучения Штатные выбросы АЭС Естественные источники излучения Глобальные радиоактивные выпадения, от поверхности почвы облако суточного выброса поверхность почвы радионуклиды в почве ионизирующая компонента космического излучения в середине 1960-х годов в середине 1960-х годов в настоящее время <2 < 0,01 22–116 32 30 6,5 1,5 В период наиболее интенсивных глобальных выпадений в середине 60-х гг. XX века мощность эквивалента амбиентной дозы в средних широтах Северного полушария могла достигать ~30 нЗв/ч, спустя 10 лет она снизилась до 6,5 нЗв/ч, а настоящему моменту, за счет 137 Cs из состава глобальных выпадений не превышает 1,5 нЗв/ч. Заключение. Показано, что наиболее значимым фактором, определяющим поступление 85 Kr в окружающую среду, являются радиохимические заводы по переработке отработанного ядерного топлива, а 131I – радиофармацевтическое производство. Заметный вклад в радиоактивном загрязнении окружающей среды продолжают играть глобальные выпадения после испытаний ядерного оружия. На удалении 1–3 км от АЭС мощность амбиентного эквивалента дозы не превысит 2 нЗв/ч в облаке суточного выброса при наиболее вероятных условиях и 0,01 нЗв/ч – от поверхности почвы. Литература 1. Perevolotskii, A. N. Some Aspects of Assessing the Radiation Situation under Nominal NPP Emissions / A. N. Perevolotskii, T. V. Perevolotskaya // Her. Russ. Acad. Sci. – 2021. – Vol. 91 (4). – P. 482–491. 2. Sources and Effects of Ionizing Radiation : UNSCEAR 2016 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes / United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. – Annex B. Radiation Exposures from Electricity Generation. – New York : United Nations, 2017. – 108 p. 3. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 2019 году. Ежегодник / Под ред. В. М. Шершакова [и др.]. – Обнинск : Росгидромет, ФГБУ «НПО «Тайфун», 2020. – 343 с. 4. Sources and Effects of Ionizing Radiation : UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes / United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. – Volume 1: Sources (Annex C. Exposures to the Public from Man-Made Sources of Radiation). – New York : United Nations, 2000. – 138 p. 5. Глобальное загрязнение 137Cs и 90Sr и дозы внешнего облучения на территории СССР / Л. И. Болтнева [и др.] // Атомная энергия. – 1977. – Т. 42, № 5. – С. 355–360. 6. Соколов, В. Е. Дикие животные с глобальном радиоэкологическом мониторинге / В. Е. Соколов, Д. А. Криволуцкий, В. Л. Усачев. – М. :Наука, 1989. – 160 с. 7. Израэль, Ю. А. Радиоактивные выпадения после ядерных взрывов и аварий / Ю. А. Израэль. – СПб. : Прогресспогода, 1996. – 355 с. 8. Saito, K. Gamma ray fields in the air due to sources in the ground / K. Saito, P. Jacob // Radiat. Prot. Dosimetry. – 1995. – Vol. 58. – P. 29–45 THE ENTRY OF ARTIFICIAL RADIONUCLIDES INTO THE ENVIRONMENT: CURRENT STATE AND RETROSPECTIVE A. N. Perevolotsky Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The article analyzes various sources and ways of artificial radionuclides entering the environment. A decrease in the total emission of radionuclides by nuclear power plants over the past decades has been shown. Regular radioactive emissions of nuclear power plants determine radioactive isotopes of inert gases. It is shown that the most significant factor 210 determining the release of 85Kr into the environment are radiochemical plants for reprocessing spent nuclear fuel, and 131I is radiopharmaceutical production. Tritium was released into the environment during thermonuclear explosions. The most significant factor in the formation of 14C is natural processes. In the middle of the XX century, the increase in the radiation background on the planet was due to the testing of nuclear weapons, while the middle latitudes of the Northern hemisphere were subjected to the greatest pollution. It is shown that the total density of soil contamination with artificial β- and γemitting radionuclides in the mid-60s of the XX century reached 37 kBq/m2, and the equivalent capacity of the ambient dose was 30 nSv/h. In forest biogeocenoses, due to the high retention capacity in relation to radioactive fallout, the density of soil pollution was 2–3 times higher relative to other natural plant communities. Currently, the dose rate from gamma-radiation 137Cs from the composition of global radioactive fallout does not exceed 1.5 nSv/h. Predictive calculations of the ambient dose equivalent power from gamma radiation of radionuclides in a standard emission cloud can reach 2 nSv/h under the most probable conditions and 0.01 nSv/h from radiation of radionuclides accumulated on the soil surface. Keywords: nuclear power plants, regular radioactive emissions, external irradiation, gamma radiation, ambient dose equivalent power ПРОГНОЗ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ И МОЩНОСТИ ДОЗЫ ВНЕШНЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА ШТАТНОГО СУТОЧНОГО ВЫБРОСА АЭС А. Н. Переволоцкий Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Штатные радиоактивные выбросы АЭС являются одним из важнейших факторов радиационного воздействия на окружающую среду. При этом несмотря на многократное снижение активности выбросов за последние десятилетия, полностью предотвратить их не представляется возможным на современном этапе развития технологий. По этой причине для оптимизации радиационного воздействия на человека и биоту актуализируются вопросы оценки распространения радионуклидов из состава штатного выброса в окружающей среде и связанных с ними доз облучения. Цель настоящего исследования – прогнозная оценка распределения радионуклидов в приземном слое воздуха при суточном штатном выбросе АЭС. Материалы и методы. Прогнозирование распространения радионуклидов проводили по трем вариантам расчета на румбе с максимальной частотой реализации в круговой розе ветров (0,16) на основе Гауссовой модели рассеяния выбросов [1]. Первый и второй варианты расчета реализованы с помощью модели рассеяния кратковременных выбросов при условии неизменности метеоусловий в течение суток, при этом первый вариант соответствовал максимально возможной объемной активности в приземном слое воздуха (фактор метеоразбавления рассчитан по методу огибающей) [1]. Второй – для фактора метеоразбавления, спрогнозированного для наиболее вероятных аэрологических условий, соответствующих категории устойчивости атмосферы D (нейтральное состояние атмосферы) и скорости ветра 3 м/с [2]. Третий вариант соответствовал расчету среднемноголетнего фактора метеоразбавления посредством Гауссовой модели рассеяния непрерывных выбросов для репрезентативных метеорологических условий в течение года [1; 2]. Суточный выброс каждого радионуклида рассчитывали из величины планируемого годовой выброса АЭС с 4-мя реакторами ВВЭР-1200 поколения 3+ [3]. Прогнозный расчет выполняли по всем радионуклидам, однако в обсуждении результатов акцент делали на 133Xe активность которого наибольшая в составе годового выброса и 137Cs, как аналоге радионуклидов, выбрасываемых в составе аэрозолей. Геометрическая высота источника выброса принята 100 м. При определении мощности дозы внешнего -излучения в качестве геометрии излучения принято полубесконечное пространство с равномерно распределенной активностью. Расчет мощности поглощенной дозы проводили путем интегрирования дозовой функции ослабления точечного источника с учетом вклада рассеянного излучения посредством применения дозового фактора накопления [4]: D x 1.602 10 13 E n q i i 2 i ei s Bi s, Ei i 1 4 x , h 211 где k – количество линий спектра -излучения; q – активность источника, Бк (для единичной активности мощность поглощенной дозы является коэффициентом дозового преобразования); x – массовая толщина среды прохождения излучения, кг·м–2; Ei – энергия i-ой энергии -спектра рассматриваемого радионуклида, МэВ; ni – выход квантов i-ой энергии спектра на распад, отн. ед.; s – массовая толщина поглотителя между источником и детектором, кг·м–2; Ei – i-я энергия спектра излучения радионуклида, МэВ; vi, μi – массовые коэффициенты поглощения и ослабления квантов i-ой энергии в среде прохождения излучения, м2·кг–1; B(μi·s, Ei) – фактор накопления. При расчетах учитывали излучение материнских и дочерних радионуклидов, если период полураспада последних не превышал 10 часов, то их излучение учитывали в составе материнского радиоизотопа [5]. Энергетические характеристики радионуклидов приняты согласно [6; 7]. Результаты исследования и их обсуждение. На рисунке (а) приведено распределение объемной активности 133Xe и 137Cs в приземном слое воздуха на румбе с максимальной частотой реализации в круговой розе ветров, (б) – мощность поглощенной дозы от внешнего γизлучения радионуклидов, находящихся в облаке выброса. При расчете по методу огибающей (I вариант) зона с наибольшими концентрациями радионуклидов в приземном слое воздуха прогнозируется на удалении 300–600 м от АЭС, фактически ограничиваясь промплощадкой. Пространственное распределение объемной активности 133Xe и 137Cs (a) и мощности дозы внешнего γ-излучения (б) на румбе с максимальной частотой реализации в 30-км зоне вокруг АЭС Объемная активность может достигать 50 Бк/м3 по 133Xe и 5·10–5 Бк/м3 по 137Cs, а мощность дозы – 7 нГр/час, что составляет менее 10 % от уровня естественного радиационного фона. Для радиоактивных изотопов инертных газов, которые не осаждаются и не вымываются из атмосферы, этот путь радиационного воздействия на природную среду оказывается единственным. Для наиболее вероятной категории устойчивости атмосферы D (II вариант) объемная активность ~10 Бк/м3 по 133Xe и ~1·10–5 Бк/м3 по 137Cs может наблюдаться на удалении 900– 2500 м при мощности дозы внешнего γ-излучения 1 нГр/час, что не превысит 2 % естественного радиационного фона. Фактически, указанные параметры радиационной обстановки могут формироваться в пределах санитарно-защитной зоны АЭС. Частота реализации категории устойчивости D, как правило, составляет ~50 % на любом направлении от АЭС [8], однако вероятность совместной реализации указанной категории с наиболее частым направлением ветра составит менее 7 %. Это соответствует примерно 30 дням в течение года с вышеприведенными метеоусловиями. Отметим, что показатели радиационной обстановки (объемная активность радионуклидов и мощность дозы в приземном слое воздуха) при прочих равных условиях находятся в обратной зависимости от скорости ветра и при его снижении окажутся сопоставимыми с радиационными показателями для I варианта расчета. При варианте расчета для среднемноголетних условий распространения выброса (III вариант), концентрация 133Xe в приземном слое воздуха не превысит 0,5 Бк/м3, а 137Сs – 5·10–7 Бк/м3 на удалении ~1000 м. Мощность дозы внешнего γ-излучения в приземном слое воздуха составит ~0,05 нГр/час. Следует акцентировать, что показатели радиационной 212 обстановки на расстоянии <300 м от АЭС выше при III варианте расчета по сравнению со II. Это объясняется тем, что при применении Гауссовой модели рассеяния непрерывных выбросов учитываются все категории устойчивости атмосферы, в том числе, А и В, вероятность которых хотя и мала в течение года, тем не менее они определяют показатели радиационной обстановки вблизи источника выброса. Накопление в поверхностном слое почвы средне- и долгоживущих радионуклидов (134+137Cs) при длительном штатном выбросе определит незначительное повышение поверхностно активности. Расчеты показывают, что за 60 лет работы станции дополнительная плотность загрязнения почвы по 137Cs не превысит 5 Бк/м2, а мощность поглощенной дозы внешнего γ-излучения на высоте 1 м от почвы составит <0,01 нГр/час. По мере удаления от АЭС, начиная с расстояния >2000 м, снижение объемной активности радионуклидов из состава выброса и мощности дозы внешнего гамма-излучения в приземном слое воздуха происходит достаточно «согласовано» и к периферии 30-км зоны исследуемые показатели уменьшаются в 10–20 раз по сравнению с максимальными значениями. Заключение. С применением Гауссовой модели рассеяния кратковременных выбросов спрогнозировано пространственное распределение объемной активности радионуклидов и мощности поглощенной дозы внешнего γ-излучения в приземном слое воздуха по методу огибающей (I вариант) и для наиболее вероятной категории устойчивости атмосферы (II вариант) на румбе с максимальной частотой реализации в круговой розе ветров. Полученные результаты сравнивали с среднемноголетними показателями радиационной обстановки в облаке выброса (III вариант). Установлено, что зона с максимальными объемной активностью и мощностью дозы может находиться на удалений до 2500 м от источника выброса, при этом наибольшая концентрация (до 50 Бк/м3 по 133Xe и 5·10–5 Бк/м3 по 137Cs) характерна при расчете по методу огибающей, а минимальная (на 2 порядка меньше) – согласно среднемноголетних показателей метеорологических условий. Результаты расчетов параметров радиационной обстановки по методу огибающей позволяют консервативно оценить максимально возможное кратковременное радиационное воздействие на окружающую среду, в то время как посредством среднемноголетних показателей можно выполнить оценки последствий длительного воздействия. Литература 1. Гусев, Н. Г. Радиоактивные выбросы в биосфере : Справочник / Н. Г. Гусев, В. А. Беляев. – М. : Атомиздат, 1990. – 256 с. 2. Sources and Effects of Ionizing Radiation : UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes / United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. – Volume 1: Sources (Annex A. Dose Assessment Methodologies). – New York : United Nations, 2000. – 76 p. 3. Радиоэкологический мониторинг в районе размещения Ленинградской АЭС / П. Н. Цыгвинцев [и др.] // Мониторинг природных и аграрных экосистем в зоне расположения атомных станций : Труды ФГБНУ ВНИИРАЭ / Под ред. проф. С. В. Фесенко. – Обнинск : ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2020. – Вып. 3. – С. 107–133. 4. Спирин, Е. В. Метод расчета доз облучения животных для оценки последствий загрязнения окружающей среды / Е. В. Спирин // Радиац. биология. Радиоэкология. – 2009. – Т. 49, № 5. – С. 608–616. 5. ICRP, 2008. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations. ICRP Publication 107 // Ann. ICRP. – 2008. – Vol. 38 (3). – 93 p. 6. Бета-излучение продуктов деления: Справочник / В. М. Колобашкин [и др.]. – М. : Атомиздат, 1978. – 472 с. 7. Гусев, Н. Г. Защита от гамма-излучения продуктов деления : Справочник / Н. Г. Гусев. – М. : Атомиздат, 1968. – 388 с. 8. Разработка и установление нормативов предельно допустимых выбросов радиоактивных веществ атомных станций в атмосферный воздух : МТ 1.2.1.15.1176-2016 : утв. 29.12.2016 г. – М. : АО «Концерн Росэнергоатом». – 75 с. FORECAST OF VOLUMETRIC ACTIVITY AND DOSE RATE OF EXTERNAL RADIATION IN THE SURFACE AIR LAYER OF THE STANDARD DAILY EMISSION OF NUCLEAR POWER PLANTS A. N. Perevolotsky Russian Institute of Radiology and Agroecology (RIRAE), Obninsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The article presents the results of forecasting the volumetric activity of radionuclides from the composition of the regular emission of nuclear power plants with VVER reactors in the surface air layer based on Gaussian models of impurity scattering. Using the short-term emission scattering model, the spatial distribution of the volumetric activity of 213 radionuclides and the absorbed dose rate of external gamma radiation in the surface layer of air was predicted using the envelope method (option I) and for the most probable category of atmospheric stability (option II) at the rumba with the maximum frequency of realization in a circular wind rose. The results obtained were compared with the average long-term indicators of the radiation situation in the emission cloud (option III). It has been established that the zone with the maximum volumetric activity and dose rate can be located at distances up to 2500 m from the emission source, while the highest concentration (up to 50 Bq/m3 according to 133Xe and 5·10–5 Bq/m3 according to 137Cs) is characteristic when calculated using the envelope method, and the minimum (2 orders of magnitude less) is according to the average annual indicators of meteorological conditions. The results of calculations of the parameters of the radiation situation using the envelope method make it possible to conservatively estimate the maximum possible short-term radiation impact on the environment, while using long-term average indicators, it is possible to assess the consequences of long-term exposure. At the same time, even under the most unfavorable meteorological conditions, the absorbed dose rate of external gamma radiation of radionuclides in the surface layer of air does not exceed 7 nGy/hour, which is less than 10 % of the level of the natural radiation background. Keywords: nuclear power plants, regular radioactive emissions, external irradiation, gamma radiation, ambient dose equivalent power ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ НИКЕЛЯ В ТКАНЯХ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ ВОДОЕМОВ Г. ГОМЕЛЯ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ Е. А. Попичева1, Т. В. Макаренко2, А. Н. Никитин3, А. В. Хаданович2, О. В. Пырх2 1Гомельский государственный медицинский университет, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины, г. Гомель, Республика Беларусь 3Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. В связи с необходимостью оценки уровней загрязнения водоемов приоритетное значение приобретают методы биоиндикации. Среди многочисленных групп гидробионтов-биоиндикаторов особую роль в оценке состояния окружающей среды играют моллюски, способные накапливать в организме определенные химические вещества, в частности – тяжелые металлы, отражая фактический уровень загрязнения водоема. При этом аккумулятивная способность является своеобразным откликом на уровень техногенного загрязнения, а ее изучение представляет значительный научный интерес и практическую значимость с точки зрения индикации состояния экосистем [1]. Материалы и методы. В качестве объектов исследования были выбраны моллюски класса Брюхоногие (Gastropoda): живородка обыкновенная – Viviparus viviparous L., прудовик обыкновенный – Lymnaea stagnalis L. Для отлова моллюсков использовали дночерпатель и применяли ручной сбор. Мягкие ткани отделяли от раковин, сушили, а затем озоляли до белой золы в муфельной печи при 450 °С. Донные отложения отбирались по стандартной методике [2]. Отобранные образцы высушивались до воздушно-сухого состояния. Ситовым методом выделялась фракция менее 1 мм, затем пробы озолялись при 450 °С. Содержание никеля в золе брюхоногих моллюсков и донных отложений определяли методом ISP массспектрометрии на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой ElanDRСe (Perkin Elmer) на базе лаборатории радиоэкологии Института радиобиологии НАН Беларуси. Для оценки загрязнения моллюсков в водных объектах используется коэффициент накопления, который рассчитывается по следующей формуле: , где Cx – концентрация металла в растениях; Cy – концентрация металла в донных отложениях водоема. Результаты исследования и их обсуждение. Для большинства водных экосистем накопление соединений никеля в тканях прудовика и живородки увеличивается в течение всего периода исследований (рис. 1 и 2), тогда как в донных отложениях содержание металла снижается (рис. 3). Такая обратная динамика между содержанием никеля в донных отложениях и накоплением в тканях моллюсков является следствием перехода металлов в донных отложениях в доступные для живых организмов формы и поступлением в ткани моллюсков. У прудовика на участке р. Сож ниже черты города по течению, а у живородки на участке реки в парковой зоне коэффициент накопления в 2021 г. имеет меньшее значение, чем в 2019 и 214 2020 гг. В остальных водоемах значения коэффициента накопления в 2021 г. выше, чем в 2019 и 2020 гг., что указывает на наличие вторичного загрязнения водных экосистем соединениями никеля, а снижение в донных отложениях в большей части водных экосистем дает возможность предположить о снижении поступления соединений металла в водных экосистемах города, а следовательно, и о снижении антропогенной нагрузки не только на водные экосистемы, но и на окружающую среду в целом. Р и с ун о к 1 – Коэффициенты накопления никеля в тканях живородки в 2019–2021 гг. Р и с ун о к 2 – Коэффициенты накопления никеля в тканях прудовика в 2019–2021 гг. Р и с ун о к 3 – Содержание никеля в донных отложениях изучаемых водоемов в 2019–2021 гг., мг/кг Единая динамика в накоплении никеля у живородки и прудовика характерна для участка р. Сож выше черты города, в озерах Володькино и Шапор. В донных отложениях вышеназванных водоемов содержание металла однонаправленно снижается в течение всего периода исследований, но динамика накопления никеля хоть и одинакова для двух видов моллюсков, но не имеет тенденцию только к снижению или только к увеличению. Например, на участке р. Сож выше черты города по течению у д. Кленки и в оз. Володькино величина коэффициента накопления металла к 2020 г. снизилась и увеличилась в 2021 г. более чем в 2,0 раза для участка реки и в 2,8–4,7 раза для оз. Володькино для особей обоих видов. В 2020 г. механизм блокировки поступления металлов в ткани моллюсков в обеих водных экосистемах смог удержать поступление металлов в живые организмы, но в 2021 г., когда содержание металлов в отложениях снизилось и они перешли в доступные формы, моллюски обоих видов стали бесконтрольно поглощать соединения никеля, что вызвало такое увеличение в значениях коэффициента накопления как в оз. Володькино, так и на участке реки. Для оз. Шапор характерна обратная динамика между содержанием металла в донных отложениях и коэффициентом накопления: содержание металла снижается, а накопление в тканях моллюсков увеличивается, что является следствием вторичного загрязнения водоема. В донных отложениях участка р. Сож за чертой города содержание никеля практически не изменяется и неизменной остается величина коэффициента накопления у прудовика. Хотя у живородки накопление металла сначала снижается к 2020 г., а потом значительно увеличивается к 2021 г., что подчеркивает более совершенную работу механизма блокировки в 215 тканях прудовика. У живородки в 2020 г. механизм блокировки сдерживал поступление металлов в ткани, но в 2021 г. произошел срыв работы механизма блокировки и металл беспрепятственно стал поступать в ткани живородки при высоком содержании его в донных отложениях. Кроме того, можно предположить, что в донных отложениях участка реки за чертой города находятся доступные формы металла. Как и для многих металлов, накопление никеля у живородки и прудовика на участке р. Сож парковой зоны выше, чем на участке за чертой города. В донных отложениях участка р. Сож ниже черты города концентрация никеля более высокая, чем в парковой зоне, и механизм блокировки на загрязненном участке реки сдерживает поступление никеля в ткани, тогда как в парковой зоне в организм поступает большее количество доступных форм никеля из донных отложений. У прудовика на участке реки парковой зоны отмечены максимальные величины коэффициента накопления, тогда как для живородки накопление не является максимальным. Высокое накопление никеля, как и для большинства изучаемых металлов, характерно для старичного комплекса, где значения коэффициента накопления в 1,4–3,3 раза выше, чем в водоемах черты города (озера Дедно и Шапор), хотя в донных отложениях содержание металла не такое высокое, как у водоемов черты города. Это подчеркивает высокое накопление металла в чистой зоне [1]. Низкий уровень накопления характерен для особей обоих видов в оз. Дедно, хотя содержание металла в отложениях водоема выше, чем на участке р. Сож за административной чертой города, что, скорее всего, является результатом малой доступности металла в донных отложениях оз. Дедно, а также работы механизма блокировки. Единой динамики накопления никеля в тканях живородки для изучаемых водоемов не наблюдается, тогда как у прудовика в большинстве водоемов содержание металла однонаправленно увеличивается к 2021 г., причем высокое накопление кроме участка р. Сож парковой зоны характерно также для озер Малое, Шапор и Володькино. Единая динамика и в донных отложениях, и в тканях моллюсков характерна для прудовика в старице р. Сож, в оз. Дедно, для живородки – на участке реки за административной чертой города, что говорит о возможном поступлении соединений никеля в данные водоемы с поверхностным стоком. Заключение. Обратная динамика между содержанием никеля в донных отложениях и накоплением в тканях моллюсков является следствием перехода металлов в донных отложениях в доступные для живых организмов формы и поступлением в ткани моллюсков. Единая динамика и в донных отложениях, и в тканях моллюсков характерна для прудовика в старице р. Сож, в оз. Дедно, для живородки – на участке реки за административной чертой города, что говорит о возможном поступлении соединений никеля в данные водоемы с поверхностным стоком. Полученные данные указывают на возможность использования в качестве объектов мониторинга загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами различные виды моллюсков для получения достоверной информации о доступности загрязнителей в абиотических компонентах водоема. Литература 1. Дерягин, В. В. Аккумуляция тяжелых металлов представителями семейства Lymnaeidae как отклик на критические уровни техногенного загрязнения водоемов Южного Урала / В. В. Дерягин, Н. Н. Назаренко, Е. В. Девятова // Самарский научный вестник. – 2019. – Т. 8, № 3. – C. 31–38. 2. Абакумов, В. А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / В. А. Абакумов. – Л. : Гидрометеоиздат, 1983. – 240 с. PECULIARITIES OF NICKEL ACCUMULATION IN TISSUES OF GASTROPODOMS OF WATER BODIES OF GOMEL AND SURROUNDING TERRITORIES E. A. Popicheva1, T. V. Makarenko2, A. N. Nikitin3, A. V. Hadanovich2, O. V. Pyrkh2 1 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] 2 Francisk Skorina Gomel State University, Gomel, Republic of Belarus 3 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus Abstract. The article is devoted to the study of nickel accumulation in the tissues of gastropod mollusks in water bodies of the city of Gomel and adjacent territories. For most aquatic ecosystems, the accumulation of nickel compounds in the 216 tissues of the pond snail and viviparous increases during the entire period of research, while the content of the metal in bottom sediments decreases. Such an inverse dynamic between the nickel content in bottom sediments and accumulation in mollusk tissues is a consequence of the transition of metals in bottom sediments into forms accessible to living organisms and entry into mollusk tissues. No single dynamics of nickel accumulation in the tissues of the viviparous for the studied water bodies is observed, while in the pond snail in most water bodies the metal content increases unidirectionally by 2021, and a high accumulation, except for the section of the river Sozh of the park zone is also characteristic of the lakes Maloye, Shapor and Volodkino. The same dynamics both in bottom sediments and in the tissues of mollusks is typical for the pond snail in the oxbow river Sozh, in the lake Dedno, for livebearers – on the river section outside the administrative line of the city, which indicates the possible entry of nickel compounds into these reservoirs with surface runoff. Different levels of accumulation of the same metal in mollusks of different species in the same reservoir show different availability of the metal for mollusks of different species; different ways of metal entry into the tissues of molluscs of different species; different physiological need for mollusks of various species in compounds of a certain metal. Considering the data obtained, to determine the degree of pollution of aquatic ecosystems with nickel compounds, both the viviparous and the pond snail can be used, although the accumulation coefficients are higher for the viviparous. Keywords: heavy metals, bottom sediments, gastropods, aquatic ecosystems, accumulation of heavy metals ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ 137Cs В КОМПОНЕНТАХ ФИТОМАССЫ СОСНЫ НА ТЕРРИТОРИИ ДАЛЬНЕЙ ЗОНЫ ЧЕРНОБЫЛЬСКИХ ВЫПАДЕНИЙ А. М. Потапенко, А. К. Козлов, И. А. Машков, Н. В. Толкачева, В. А. Серенкова Институт леса НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. В Республике Беларусь спустя 36 лет после катастрофы на Чернобыльской АЭС остаются радиоактивно загрязненными значительные площади лесов – 15,6 % (1513,4 тыс. га) от всего лесного фонда. Скорость снижения радиоактивного загрязнения территории лесного фонда за счет естественного радиоактивного распада составляет до 2,3 % в год. Эколого-биологические особенности лесных экосистем обуславливают сложный характер поведения в них радионуклидов. На перераспределение накапливаемых радионуклидов в компонентах лесных фитоценозов оказывают влияние видовые особенности древесных и кустарниковых пород, изменение эдафических и гидрологических факторов и ряд других причин [1; 2]. Согласно проведенным ранее исследованиям [3–8], при более высоком уровне увлажнения миграция радионуклидов в лесном фитоценозе существенно увеличивается: как вглубь почвенного профиля, так и в системе «почва-растение». Данное обстоятельство происходит из-за повышения подвижности и биологической доступности радионуклида за счет его наиболее миграционно способных форм в составе почвенной влаги. Поэтому, проблема различного уровня радиоактивного загрязнения лесных компонентов на землях с разным уровнем увлажненности, остается актуальной и в настоящее время. С целью актуализации различий в накоплении 137Cs сосновыми насаждений в разных гигротопах наземными компонентами фитомассы сосны в насаждениях дальней зоны чернобыльских выпадений были проведены радиологические исследования в текущий период. Материалы и методы. Исследования проводились в приспевающих и спелых сосновых насаждениях, произрастающих в орляковом (В2), черничном (В3), долгомошном (А4), багульниковом (А5) типах леса с плотностью загрязнения 137Cs от 88,5 кБк/м2 (2,4 Ки/км2) до 551,2 кБк/м2 (14,9 Ки/км2). Для оценки радиоактивной загрязненности надземной фитомассы деревьев сосны, произрастающих на лесных участках, относящихся к разным гигротопам, подбирались модельные деревья I–II классов роста по Крафту в количестве не менее 3 шт. Отбор проб компонентов фитомассы (коры, окоренной древесины, 1-летней и 2-летней хвои, 1-летних и 2летних побегов) проводился в конце вегетационного сезона в соответствии с ТКП 251-2010 [9]. Пробы отбирались объемом 2,0 дм3. Удельное содержание 137Cs в надземных компонентах деревьев определялось методом регистрации гамма-излучения сцинтилляционным блоком детектирования на гамма-бетаспектрометре МКС-АТ1315 в геометрии сосуда Маринелли 1,0 л по методике МВИ.МН 11812011. 217 Результаты исследования и их обсуждение. Радиоактивное загрязнение компонентов фитомассы сосны показало, что самые низкие значения удельной активности 137Cs имеет древесина – от 38 до 2171 Бк/кг, а наиболее загрязненными являются компоненты, сформированные за текущий вегетационный сезон – 1-летние побеги и хвоя, уровни накопления 137Cs в которых достигают – 25760 Бк/кг и 19466 Бк/кг, соответственно. Накопление 137Cs в разных компонентах фитомассы сосны по сравнению с древесиной колеблется в следующих пределах: хвое двухлетней – 2,1÷5,3; в коре – 2,6÷6,0; побегах двухлетних – 4,5÷10,5; хвое однолетней – 5,2÷15,0; побегах однолетних – 6,0÷20,0, что в среднем характеризует соотношение активности 137Cs в данных компонентах в пропорциях – 1:3,8:4,1:6,4:9,5:13,5, соответственно. Полученные данные подтверждают более ранние исследования (1999–2014 гг.), в которых также отмечены наибольшие уровни накопления 137Cs в физиологически активных однолетних побегах и хвое [10; 11]. Установлено, что произрастание сосны в более влажных условиях обеспечивает повышенный уровень накопления 137Cs в компонентах ее фитомассы (таблица). Усредненные коэффициенты перехода 137Cs в компоненты фитомассы сосны, произрастающей в различных гигротопах Гигротоп (тип лесорастительных условий) древесина Коэффициент перехода 137Cs, n × 10–3 побеги побеги хвоя кора 1-летние 2-летние 1-летняя хвоя 2-летняя Свежий (В2) 1,8 7,3 14,3 9,4 10,9 4,9 Влажный (В3) 1,5 6,9 19,0 9,7 13,2 5,8 Сырой (А4) 3,6 9,6 52,4 19,7 24,1 8,7 Мокрый (А5) 3,8 14,1 52,5 19,7 40,6 16,1 Выявлено, что степень увлажненности почвы, как минимум, умеренно коррелирует (rs = 0,61; p = 0,047) с уровнем накопления радионуклида в компонентах фитомассы, например, коре. Сравнение же коэффициентов перехода 137Cs в другие компоненты (кроме коры) со степенью увлажнения (гигротопом), показало присутствие между ними сильной корреляции (rs = 0,75÷0,91; p ≤ 0,007). Полученные результаты подтверждают выводы предыдущих исследований о том, что тип почвы и ее гидрологический режим в большей степени обуславливают накопление радионуклида в древостое [11]. Исходя из полученных результатов следует отметить, что в настоящее время древесина сосны в сырых и мокрых условиях произрастания при плотности загрязнения от 5 Ки/км2 и выше будет превышать референтный уровень содержания 137Cs при использовании как древесное топливо, а при 10 Ки/км2 и выше – как технологическое сырье. Заключение. Проведенные исследования по накоплению 137Cs в компонентах надземной фитомассы сосновых насаждений дальней зоны чернобыльских выпадений показали, что в настоящее время компоненты фитомассы сосны по содержанию 137Cs ранжированы в следующем порядке: древесина < хвоя двухлетняя < кора < побеги двухлетние < хвоя однолетняя < побеги однолетние. Установлено, что при произрастании сосняков в различных условиях увлажненности (гигротопах) в надземной фитомассе деревьев сосны более значительное накопление 137Cs сопряжено с высокой степенью увлажненности почвы. Так, при одинаковой плотности загрязнения в сырых и мокрых условиях произрастания содержание 137 Cs в компонентах фитомассы сосны в 2–3 раза выше по сравнению со свежими и влажными условиями. Как следствие, референтный уровень содержания 137Cs в древесине – 740 Бк/кг (или 1480 Бк/кг), ограничивает ее использование на лесных территориях с плотностью загрязнения 5 Ки/км2 (или 10 Ки/км2) и более в более увлажненных условиях произрастания. Литература 1. Динамика загрязнения растительности лесных экосистем 137Cs чернобыльского происхождения / Н. И. Булко [и др.] // Лесные экосистемы: современные вызовы, состояние, продуктивность и устойчивость : материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию Института леса НАН Беларуси (Гомель, 13–15 ноября 2020 г.) / Институт леса НАН Беларуси ; редколлегия: А. И. Ковалевич [и др.]. – Гомель : Институт леса НАН Беларуси, 2020. – С. 320–324. 218 2. Исследование воздействия эдафических факторов роста древесных растений, существенно влияющих на процесс накопления радионуклидов в лесных экосистемах : отчет заключительный по НИР / Институт леса НАН Беларуси ; рук. В. А. Ипатьев. – Гомель, 2005. – 197 с. – № ГР 20015154. 3. Щеглов, А. И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах: по материалам 10-летних исследований в зоне влияния аварии на ЧАЭС / А. И. Щеглов. – М. : Наука, 1999. – 268 с. 4. Сравнительная оценка биологической доступности 137Cs в почвах лесных экосистем разного типа / Н. И. Санжарова [и др.] // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2002. – Т. 39, № 4. – С. 440–447. 5. Шмигельская, И. Д. Результаты исследований влияния свойств почв на биологическую доступность и переход радионуклидов в растения / И. Д. Шмигельская, И. А. Ефимова // Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность : Тез. докл. IV съезда по радиационным исследованиям, Москва, 20–24 ноября 2001 г. – М., 2001. – Т. II. – С. 181. 6. Прикладная радиоэкология леса / В. П. Краснов [и др.] ; под ред. д.с.-х.н. проф. В. П. Краснова. – Житомир : Полiсся, 2007. – 680 с. 7. Переволоцкий, А. Н. Распределение 137Cs в лесных биогеоценозах / А. Н. Переволоцкий. – Гомель : РНИУП «Институт радиологии», 2006. – 255 с. 8. Водный режим почвы и потребление радиоцезия древесными растениями / В. А. Ипатьев [и др.] // Проблемы лесоведения и лесоводства. Сб. науч. трудов ИЛ НАН Беларуси. – Вып. 55. – Гомель : ИЛ НАН Беларуси, 2002. – С. 121–127. 9. Радиационный контроль. Отбор и подготовка проб лесной продукции. Порядок проведения : ТКП 251-2010 (02080). – Введ. 28.06.2010. – Минск : М-во лесн. хоз. Респ. Беларусь, 2010. – 25 с. 10. Булко, Н. И. Распределение 137Cs между ярусами мелиорированного соснового фитоценоза на гидроморфных почвах / Н. И. Булко, М. А. Шабалева // Проблемы лесоведения и лесоводства : Сб. науч. трудов ИЛ НАН Беларуси. – Вып. 64. – Гомель : ИЛ НАН Беларуси, 2005. – С. 197–215. 11. Особенности и динамика процессов поступления 137Cs в компоненты фитомассы сосны из гидроморфных почв в дальней зоне аварии на ЧАЭС за длительный послеаварийный период / Н. И. Булко [и др.] // Проблемы лесоведения и лесоводства : сб. науч. тр. / Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т леса. – Гомель, 2017. – Вып. 77. – С. 345–357. PECULIARITIES OF 137Cs ACCUMULATION IN PINE PHYTOMASS COMPONENTS IN THE FAR ZONE OF CHERNOBYL FALLOUT A. M. Potapenko, A. K. Kozlov, I. A. Mashkov, N. V. Tolkacheva, V. A. Serenkova Institute of Forestry of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. Eco-biological features of forest ecosystems cause the complicated behavior of radionuclides in them. Redistribution of accumulated radionuclides in the components of forest phytocenoses is influenced by species peculiarities of individual tree species, changes in edaphic and hydrological factors and a number of other reasons. This work presents the peculiarities of 137Cs distribution over the aboveground components of tree phytomass in mature and overmature pine plantations growing at different levels of soil moistening in the far zone of the Chernobyl fallout. Studies on the level of accumulation of 137Cs in the components of pine phytomass have shown that their highest levels are observed in the physiologically active annual shoots and needles. They are ranked in the following order by 137Cs accumulation: wood < biennial needles < bark < biennial shoots < annual needles < annual shoots. On the average relative activity of 137Cs in these components is, respectively, 1:3,8:4,1:6,4:9,5:13,5. It has been established that the radionuclide content in the aboveground phytomass of pine trees significantly differs if the plantations grow in different conditions of soil moistening. A more significant 137Cs accumulation in the components of pine phytomass is associated with a high degree of soil moisture. It was shown that with equal density of contamination, in wet and wet conditions of growth, the content of 137Cs in the components of pine phytomass is 2–3 times higher compared with fresh and wet conditions. As a consequence, in forest territories with a density of contamination of 5 Ci/km2 (or 10 Ci/km2) and more, the reference level of 137Cs content in wood – 740 Bq/kg (or 1480 Bq/kg) does not allow using this component as timber for construction or wood fuel and technological raw materials. Keywords: pine plantations, soil moisture, radioactive contamination, caesium-137, phytomass СОСТОЯНИЕ ЦЕНТРОВ СВЯЗЫВАНИЯ СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА У БОЛЬНЫХ РАКОМ ТЕЛА И ШЕЙКИ МАТКИ ВО ВРЕМЯ КУРСА ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ Н. Д. Пузан1, В. Н. Беляковский2, И. А. Чешик1, И. В. Михайлов2 1Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] 2Гомельский государственный медицинский университет, г. Гомель, Республика Беларусь Введение. На сегодняшний день альбумин относится к одному из наиболее изученных протеинов млекопитающих, молекулярная структура которого полностью расшифрована [1]. Что касается сывороточного альбумина человека (САЧ), то это глобулярный белок с молекулярной массой около 66 килодальтон [1–6]. За синтез САЧ отвечает единственный ген, 219 расположенный на длинном плече 4-й хромосомы [6]. При синтезе альбумина матричная РНК кодирует преальбумин из 609 аминокислотных остатков. После этого по одному остатку отщепляется от 18 остатков преальбумина и 6 – от пропептидов (проальбуминов), что создает готовый белок из 585 аминокислот [5], который содержит 1 остаток триптофанила в положении 214 (Trp-214), 17 остатков тирозила, 17 дисульфидных мостиков и единственный свободный остаток цистеинила (Cys-34) [4; 7]. Вторичная структура САЧ на 67 % состоит из альфа-спирали [7], 23 % растянутой цепи, 10 % бета-слоя и 35 изгибов, поворотов и длинных полипептидных фрагментов [4]. Третичная структура имеет форму сердца, со сторонами около 80 ангстрем и толщиной 30 ангстрем [6]. САЧ образован 8-спиралями и содержит 3 аналогичных домена I, II и III. Каждый домен разделен на два поддомена A и B [4; 7]. Несмотря на сравнительно большое количество дисульфидных сшивок, молекула САЧ не является совершенно жесткой глобулой. В ней есть достаточно много гибких, подвижных мест. Под действием температуры, pH и даже в результате связывания органических молекул в отдельных местах САЧ происходят конформационные перестройки [2]. Для САЧ было описано 5 различных pH-зависимых конформаций [8]. Переход молекулы альбумина в области pH от 6,0 до 9,0 был назван нейтральным или нейтрально-основным (N→B). Данный конформационный переход молекулы альбумина имеет место не только в растворах чистого альбумина, но также и в сыворотке крови человека [9]. Его молекулярные механизмы остаются до конца не выясненными, однако существуют отдельные экспериментальные данные, согласно которым щелочной переход индуцирует конформационные изменения в разных доменах молекулы альбумина, а также наблюдается увеличение связывающейся способности сайта I при полном отсутствии изменения активности сайта II [10]. Конформер B отличается от N-формы несколько меньшей плотностью упаковки, однако изменения вторичной структуры не очень значительны. Форма B при низкой ионной силе среды способна к изомеризации за счет перестройки системы дисульфидных связей, в результате чего образуется форма A (при pH выше 10), которая, вероятно, представляет собой ковалентно стабилизированную форму B [9]. При снижении pH компактная «нативная» N-структура альбумина подвергается обратимой конформационной изомеризации, приводящей к развертыванию молекулы, а именно, развертыванию домена III, с образованием F-формы. Данная форма имеет компактную структуру и характеризуется резким увеличением вязкости, существенно меньшей растворимостью и значительной потерей содержания альфа-спиралей по сравнению с Nформой. При pH ниже 4 молекула подвергается расширению с дополнительной потерей содержания альфа-спиралей. Эта расширенная форма известна как E-форма, имеет повышенную вязкость и по данным электронной микроскопии может быть смоделирована в виде шариков и струн [8]. Итак, альбумин находится в гибком состоянии при нейтральном pH, в расширенном состоянии при кислом pH и в сжатом – при основном pH [8]. Чистый заряд альбумина также зависит от pH. В своей изоэлектрической точке (pI = 4,7) молекула альбумина имеет чистый нулевой заряд. При pH 2.0, 4.0, 7.0, 8.6 и 10.0 чистый заряд составляет > +20, +10, –15, –22 и –27, соответственно [8]. Несмотря на многообразие переносимых веществ, существует ограниченное число типов мест связывания на молекуле альбумина, в идентификации которых основополагающей считается работа Sudlow G. и соавт., которые выделили 2 центра связывания лигандов на молекуле белка, получившие впоследствии название центров I и II по Sudlow. В дальнейшем были идентифицированы дополнительные центры связывания лигандов, распределенные по всей молекуле альбумина, а также участки связывания жирных кислот [1]. Как центр I, так и центр II расположены в гидрофобных полостях белка поддомена IIА и IIIА, соответственно [4]. Поддомена IIА имеет форму кармана, в центре которого находится остаток триптофанила (Trp-214). Он связывает дикарбоновые кислоты и большие гетероциклические отрицательно заряженные молекулы в своем центре, такие как аценокумарол, азапропразон и амантадин. При связывании лекарственных средств в данном поддомене преобладают гидрофобные реакции [4]. 220 Поддомен IIIА – это место связывания, где алифатические лиганды или ароматические карбоновые кислоты связываются с отрицательно заряженной кислотной группой на конце молекулы, вдали от ее гидрофобного центра. Там имеется 3 остатка тирозила (Tyr-401, Tyr-411, Tyr-497). В данном поддомене связывание лекарственных средств сопровождается гидрофобными и электростатическими взаимодействиями, а также водородными связями [4]. В поддомене IB недавно был идентифицирован L-образный связующий карман, как еще один сайт связывания соединений с несколько иными свойствами. Он содержит остатки Arg117, Arg-186, 5 тирозильных остатков и может образовывать водородные связи [4]. Цель работы – изучить состояние центров связывания сывороточного альбумина у больных раком тела и шейки матки во время курса лучевой терапии. Материалы и методы. Проанализирован биологический материал (кровь) 47 человек из Гомельской области: 1-ая группа (контроль) – 13 здоровых человек; 2-ая группа – 20 больных с диагнозом «рак тела матки», проходивших курс лучевой терапии (30 Гр) на аппарате «ЛУ» или «Рокус-М». Забор биологического материала проводился в динамике: при поступлении на стационарное лечение; после 1-ого сеанса лучевой терапии (2 Гр); после 3-го сеанса (6 Гр); после 5-го сеанса (10 Гр); после 7-ого сеанса (14 Гр); после 10-го сеанса (20 Гр) и после 15-го сеанса (30 Гр). 3-ая группа – 14 больных с диагнозом «рак шейки матки», проходивших курс лучевой терапии (30 Гр) на аппарате «ЛУ» или «Рокус-М». Забор биологического материала проводился, как и во 2-й группе. Во всех пробах с помощью набора реактивов «ЗОНД-Альбумин» (НИМВЦ «Зонд», РФ) по стандартной методике [2] определялись следующие показатели: общая концентрация альбумина (ОКА) − количество молекул альбумина, способных связывать токсические лиганды, равно концентрации альбумина, определенной любым другим способом; эффективная концентрация альбумина (ЭКА) − количество незанятых токсическими лигандами центров связывания альбумина; резерв связывания альбумина (РСА = ЭКА/ОКА∙100 %) − отражает степень структурной модификации белка; индекс токсичности (ИТ = ОКА/ЭКА–1) − характеризует заполнение альбуминовых центров токсичными лигандами. Анализ полученных результатов проводился следующим образом: – проверка соответствия полученных групп данных закону нормального распределения (использовался W-теста Шапиро-Уилка, так как в выборках было менее 50 обследуемых) с использованием программы «Statistica 7.0»; – статистическая обработка всех данных параметрическим t-тестом Стьюдента для независимых переменных (был выбран данный метод анализа, так как все полученные данные соответствовали закону нормального распределения) с использованием программы «Statistica 7.0»; – однофакторный дисперсионный анализ с использованием пакета анализа данных «Microsoft Excel 2010»; – множественный линейный регрессионный анализ с использованием онлайн калькулятора Statistics Kingdom (https://www.statskingdom.com); – линейный регрессионный анализ с использованием онлайн калькулятора «Statistics Kingdom» (https://www.statskingdom.com); – ROC-анализ с использованием программы «GraphPad Prism 6.0». Результаты исследования и их обсуждение. При изучении состояния сывороточного альбумина больных раком тела и шейки матки было показано: 1. ОКА находится в пределах нормы на протяжении всего курса лучевой терапии. 2. Наблюдается статистически достоверное снижение альбуминовых показателей онкобольных (ЭКА, РСА и ИТ), характеризующих структурно-функциональное состояние данного белка, при сравнении с группой здоровых. 221 3. При изучении влияния терапевтических доз ионизирующего излучения на альбуминовые показатели (ОКА, ЭКА, РСА и ИТ) однофакторным дисперсионным анализом не было выявлено статистически достоверных отличий. 4. С целью изучения взаимосвязи между альбуминовыми показателями был проведен множественный линейный регрессионный анализ. Показано, что для ОКА, ЭКА и РСА на протяжении всего курса лучевой терапии наблюдается слабый коллективный незначимый эффект; а для ИТ наблюдается сильный коллективный значимый эффект. 5. Так как для ИТ была выявлена сильная статистически значимая связь, для более подробного изучения был проведен линейный регрессионный анализ. Установлено, что коэффициент корреляции показывает сильную прямую связь между анализируемыми параметрами на протяжении всего курса лучевой терапии (0.7494, 0.8073, 0.8153, 0.8775, 0.7382 и 0.7785 во 2-й группе; 0.7731, 0.574, 0.7534, 0.8042, 0.6394 и 0.7543 в 3-й группе). Следовательно, альбуминовый показатель ИТ является весьма информативным. 6. После курса лучевой терапии у некоторых пациентов происходит увеличение значений показателя ИТ, а у некоторых уменьшение. Показано, что после 1-ого сеанса лучевой терапии определяется дальнейшая динамика ИТ после полного курса лечения: если после 2 Гр значения данного показателя увеличиваются, то и к окончанию терапии ИТ будет выше, чем при поступлении на лечение, и, наоборот, если после 2 Гр значения ИТ уменьшаются, то и после курса лучевой терапии данный показатель будет меньше. С целью изучения прогностического значения вышеуказанной взаимосвязи был проведен ROC-анализ между группами, у которых наблюдалось увеличение ИТ ( AUC = 0,6719); а также между группами, у которых наблюдалось уменьшение ИТ ( AUC = 0,6059). Исходя из интерпретации значений AUC (0,5–0,6 неудовлетворительное качество модели; 0,6–0,7 среднее; 0,7–0,8 хорошее; 0,8–0,9 очень хорошее; 0,9–1,0 отличное), полученная взаимосвязь имеет среднее прогностическое значение. Чтобы попытаться понять почему же в некоторых случаях происходит увеличение значений показателя ИТ после курса лучевой терапии, а в некоторых – уменьшение данного показателя, обратились к дополнительным параметрам (проведен линейный регрессионный анализ), таким как: – возраст; – стадия заболевания (1, 2 и 3 стадии рака); – район проживания в Гомельской области (Житковичский, Калинковичский, Гомельский, Жлобинский, Добрушский, Рогачевский, Лоевский, Речицкий, Петриковский, Октябрьский и Мозырский). Дополнительно была проанализирована взаимосвязь между значениями ИТ при поступлении на лечение и средней дозой облучения за год (мЗв/год), усредненной за период 2001–2004 года, по данным Власовой Н. Г. и коллег [11]; – наличие сопутствующих заболеваний (отсутствие, ожирение, сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), желудочно-кишечные заболевания (ЖКЗ), ССЗ и ожирение, ССЗ и ЖКЗ, ССЗ и сахарный диабет). В группу ССЗ были включены артериальная гипертензия и ишемическая болезнь сердца, а в группу ЖКЗ – гастрит, панкреатит, холецистит и пиелонефрит. Исходя из полученных данных следует, что: – между значением показателя ИТ и возрастом пациентов существует очень сильная обратная зависимость (r = –0,8289 для 2-й гр.; r = –0,7697 для 3-й гр.); – между значением показателя ИТ и стадией заболевания пациентов существует очень сильная обратная зависимость (r = –0,7057 для 2-й гр.; r = –0,7581 для 3-й гр.); – между значением показателя ИТ и районом проживания пациентов существует очень сильная обратная зависимость (r = –0,7438 для 2-й гр.; r = –0,6819 для 3-й гр.); – между значением показателя ИТ и средней дозой облучения за год (мЗв/год) существует очень сильная прямая зависимость (r = 0,7304 для 2-й гр.; r = 0,8221 для 3-й гр.); – между значением показателя ИТ и наличием сопутствующих заболеваний у пациентов существует очень сильная обратная зависимость (r = –0,7438 для 2-й гр.; r = –0,5861 для 3-й гр.). Заключение. Определение альбуминовых показателей, характеризующих структурнофункциональное состояние сывороточного альбумина, в частности, индекса токсичности у 222 больных раком тела и шейки матки следует использовать в качестве индивидуального диагностического и прогностического критерия в динамике наблюдения за пациентами, проходящими курс лучевой терапии. Литература 1. Биомедицинский журнал Медлайн.ру [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.medline.ru/public/art/tom12/art87.html. – Дата доступа: 20.02.2023. 2. Альбумин сыворотки крови в клинической медицине / Под ред. Ю. А. Грызунова, Г. Е. Добрецова. – М. : «ИРИУС», 1994. – 226 с. 3. Власова, И. М. Поляризованная флуоресценция в исследовании вращательной диффузии альбумина человека при денатурации под действием ДСН / И. М. Власова, А. М. Салецкий // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. – 2011. – № 1. – С. 58–62. 4. The influence of oxidative stress on serum albumin structure as a carrier of selected diazaphenothiazine with potential anticancer activity / M. Maciazek-Jurzyk [et al.] // Pharmaceuticals (Basel). – 2021. – Vol. 14 (3). – P. 285. https://doi.org/10.3390/ph14030285 5. Клигуненко, Е. Н. Человеческий сывороточный альбумин (прошлое и будущее) / Е. Н. Клигуненко, О. А. Зозуля // Медицина неотложных состояний. – 2017. – № 5 (84). – С. 26–30. 6. Сывороточный альбумин: свойства, функции и их оценка при критических состояниях / Ю. А. Грызунов [и др.] // Анестезия и реаниматология. – 2004. – № 6. – С. 68–74. 7. Comparative studies on the heterogeneity of plasma-derived and recombinant human albumins in laboratory use / T. Minami [et al.] // Int. J. Biol. Macromol. – 2014. – Vol. 69. – P. 79–87. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.05.010 8. X-ray microscopy studies of protein adsorption on a phase segregated polystyrene/polymethylmethacrylate surface. 2. Effect of pH on site preference / L. Li [et al.] // J. Phys. Chem. B. – 2008. – Vol. 112 (7). – P. 2150–2158. https://doi.org/10.1021/jp076583h 9. Бендер, К. И. Роль конформационных изменений сывороточного альбумина и взаимодействие с ним лекарственных веществ / К. И. Бендер, А. Н. Луцевич, В. В. Купчиков // Фармакология и токсикологи. – 1989. – Т. 52, № 6. – С. 85–95. 10. Биолизация поверхности высокоактивных углеродных адсорбентов конформерами человеческого сывороточного альбумина / В. В. Сарнацкая [и др.] // Эфферентная терапия. – 2005. – Т. 11, № 3. – С. 10–20. 11. Дозы облучения населения Гомельской области от основных источников радиационного воздействия, в том числе медицинской рентгенодиагностики / Н. Г. Власова [и др.] // Проблемы здоровья и экологии. – 2006. – № 3 (9). – С. 7–18. STATUS OF SERUM ALBUMIN BINDING CENTERS OF UTERINE BODY AND CERVICAL CANCER PATIENTS DURING THE COURSE OF RADIATION THERAPY N. D. Puzan1, V. N. Belyakovskiy2, I. A. Cheshik1, I. V. Mihailov2 1 Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] 2 Gomel State Medical University, Gomel, Republic of Belarus Abstract. Every year the study of the qualitative component of the albumin molecule becomes more and more relevant. Therefore, the aim of our work was to study the status of serum albumin binding centers of uterine body and cervical cancer patients during the course of radiation therapy. Biological material (blood) of 47 people from the Gomel region has been studied: 1st gr. (control) – 13 healthy people; 2nd gr. – 20 patients diagnosed with uterine body cancer who underwent radiation therapy (30 Gy); 3rd gr. – 14 patients diagnosed with cervical cancer who underwent radiation therapy (30 Gy). The collection of biological material in the 2nd and 3rd groups was carried out as follows: upon admission to inpatient treatment; after the 1st session of radiotherapy (2 Gy); after the 3rd session (6 Gy); after the 5th session (10 Gy); after the 7th session (14 Gy); after the 10th session (20 Gy) and after the 15th session (30 Gy). According to the method of Yu.A. Gryzunov, G.E. Dobretsov the following indicators were determined: total albumin concentration (TAC) – the number of albumin molecules capable of binding toxic ligands is equal to the albumin concentration determined by in any other way; effective albumin concentration (EAC) – the number of albumin binding centers unoccupied by toxic ligands; reserve of albumin binding (RAB) – reflects the degree of structural modification of the protein; index of toxicity (IT) – characterizes the filling of albumin centers with toxic ligands. Determination of albumin indicators characterizing the structural and functional state of serum albumin, in particular, the index of toxicity in cancer patients should be used as an individual diagnostic and prognostic criterion in the dynamics of observation of patients during radiation therapy. Keywords: total albumin concentration, effective albumin concentration, reserve of albumin binding, index of toxicity, radiation therapy, uterine body cancer, cervical cancer 223 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И МИГРАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ В ЛАНДШАФТАХ КАНИНСКОЙ ТУНДРЫ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА РЕКИ НЕСЬ) А. В. Пучков, Е. Ю. Яковлев Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н. П. Лаверова УрО РАН, г. Архангельск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Арктические территории Российской Федерации, к которым относятся и северо-западные тундровые регионы, с начала 1950-х годов подверглись техногенному радиоактивному загрязнению. Основными источниками такого загрязнения стали выпадения после проведения ядерных испытаний, в том числе на архипелаге Новая Земля, загрязнения от западноевропейских радиохимических заводов европейских стран, последствия ядерных катастроф (аварии на Чернобыльской и Фукусимской АЭС) [1; 2], деятельность предприятий атомного судостроения и судоремонта в г. Северодвинск, Мурманск, Снежногорск и т.д., базы надводных и подводных кораблей с транспортными ядерно-энергетическими установками Северного флота ВМФ России, а также обращение с радиоактивными отходами [3]. Такое разнообразие и значительное количество ядерно- и радиационно-опасных объектов обуславливает несомненную актуальность в проведении радиоэкологических исследований на территориях Северо-западного сектора русской Арктики. Целью исследования является установление уровней и источников радиоактивного загрязнения территории бассейна реки Несь, а также закономерностей накопления и миграции техногенных радионуклидов Cs-137, Sr-90, Am-241, Pu-238, Pu-239+240 в объектах окружающей среды. Материалы и методы. Исследования проводились в рамках экспедиционных работ в июне 2022 года на территории бассейна реки Несь. Схема района исследования приведена на рис. 1. В общей сложности было отобрано 40 проб почвы (торфа) по профилю общей длиной около 20 км (на рис. 1 отмечен красной линией), располагающемуся перпендикулярно руслу реки и простирающемуся от равнинных торфяных болот на юго-западе до локального водораздела на северо-востоке. В каждой пробе были измерены удельные активности и плотности загрязнения радионуклидами Cs-137, Sr-90, Am-241, Pu-238, Pu-239+240. Измерения проводились с применением полупроводниковых спектрометрических комплексов альфа- и гамма-излучений (идентификация Cs-137, Am-241, Pu-238, Pu-239+240) а также бетарадиометрических установок (идентификация Sr-90 после его радиохимического выделения). Для понимания закономерностей распределения радионуклидов на разных типах элементарных ландшафтов результаты расчета плотностей загрязнения по каждому изученному радионуклиду были нанесены на высотный профиль по маршруту отбора проб. Высотный профиль был рассчитан по результатам оцифровки рельефа изученного участка (рис. 1). Р и с ун о к 1 – Цифровая модель рельефа бассейна реки Несь и мелкобугристые болота в разных типах элементарных ландшафтов Результаты исследования и их обсуждение. На рис. 2 приведены графики изменения плотности загрязнения Cs-137 и Sr-90 по профилю отбора проб почв. Плотность загрязнения 224 Cs-137 составляет от 9,22·10–3 Ки/км2 до 1,31·10–1 Ки/км2 со средним значением 4,43·10–2 Ки/км2. Плотность загрязнения Sr-90 составляет от 2,29·10–3 Ки/км2 до 5,07·10–2 Ки/км2 со средним значением 1,74·10–2 Ки/км2. Характер распределения содержания Cs-137 (рис. 2, а) и Sr-90 (рис. 2, б) в пробах по профилю отбора во многом схож. Отмечается значительное различие между плотностью загрязнения Cs-137 и Sr-90 на склоне, в зоне плакора и в пределах тундровой низменности. Вероятно, это обусловлено более интенсивной латеральной миграцией и плоскостным смывом (поверхностным стоком) радионуклидов по склону из зоны плакора, тогда как в зоне тундровой низменности радионуклиды аккумулируются в почвах, где подвержены в основном вертикальной миграции. а б Р и с ун о к 2 – Плотность загрязнения Cs-137 (а) и Sr-90 (б) по профилю отбора Плотность загрязнения Am-241 составляет от 8,69·10–5 Ки/км2 до 1,11·10–3 Ки/км2 со средним значением 4,36·10–4 Ки/км2. Плотность загрязнения Pu-238 составляет от 1,84·10–5 Ки/км2 до 3,17·10–4 Ки/км2 со средним значением 1,10·10–4 Ки/км2. Плотность загрязнения Pu-239+240 составляет от 8,18·10–5 Ки/км2 до 4,04·10–3 Ки/км2 со средним значением 1,08·10–3 Ки/км2. В нескольких точках данные радионуклиды не обнаружены (измеренные значения ниже минимально-детектируемых уровней). Тенденция их аккумуляции хоть и менее выражена для разных типов ландшафтных единиц, но в целом схожа с распределением Cs-137 и Sr-90. Для того, чтобы оценить вероятные источники радионуклидного загрязнения, проведен расчет изотопных отношений Sr-90/Cs-137, Pu-238/Pu-239+240, Pu-239+240/Cs-137, Am-241/Pu239+240 и построены графики линейной регрессии взаимосвязей между данными радионуклидами (рис. 3). Р и с ун о к 3 – Графики линейной регрессии для оценки взаимосвязей между: (а) – Cs-137 и Sr-90, (б) – Pu-238 и Pu-239+240, (в) – Pu-239+240 и Cs-137, (г) – Am-241 и Pu-239+240 225 Расчеты изотопных отношений показали, что ни в одном случае результаты, полученные для бассейна реки Несь, не сходятся со значениями, характерными для глобальных выпадений. Наиболее близкими к глобальным выпадениям являются отношения Sr-90/Cs-137 и Am-241/Pu239+240 по их средним значениям. Отмечается схожесть полученных результатов как по параметру среднего значения, так и по наклону регрессии, с работами [1; 4]. Можно предположить, что основными источниками радионуклидного загрязнения являются глобальные атмосферные выпадения и авария на Чернобыльской АЭС. Заключение. Результаты исследований на территории Канинской тундры (на примере бассейна реки Несь) показали наличие зон повышенного содержания техногенных радионуклидов, обусловленных рельефными особенностями региона. Плотность загрязнения Cs-137 превышает в 2–3 имеемые данные по Канинской тундре. Расчеты изотопных отношений показали, что возможными источниками радионуклидного загрязнения являются глобальные атмосферные выпадения и авария на Чернобыльской АЭС. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-27-20079 «Радионуклиды в экосистемах тундры: источники, уровни загрязнения, антропогенные механизмы трансформации (на примере Ненецкого автономного округа)». Литература 1. Sources and vertical distribution of 137Cs, 238Pu, 239+240Pu and 241Am in peat profiles from southwest Spitsbergen / E. Łokas [et al.] // Appl. Geochem. – 2013. – Vol. 28. – Р. 100–108. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.10.027 2. Long-term dynamics of radioactive contamination in the Barents-Kara region (1960–2013) / G. G. Matishov [et al.] // Doklady Earth Sciences. – 2014. – Vol. 458 (4). – P. 473–479. 3. Infrastructure Objects of the Nuclear Fleet as Sources of Radioactive Contamination of the Barents Sea: Waste Repository in Guba Andreeva / G. V. Il'in [et al.] // Atomic Energy. – 2017. – Vol. 122 (2). – P. 131–137. 4. Distribution of anthropogenic and naturally occurring radionuclides in soils and lakes of Central Spitsbergen (Arctic) / E. Łokas [et al.] // J. Radioanal. Nucl. Chem. – 2016. – Vol. 311. – P. 707–717. https://doi.org/10.1007/s10967-016-5085-x FEATURES OF ACCUMULATION AND MIGRATION OF MAN-MADE RADIONUCLIDES IN THE LANDSCAPE OF THE KANINSK TUNDRA (ON THE EXAMPLE OF THE NES RIVER BASIN) A. V. Puchkov, E. Yu. Yakovlev N. P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Arkhangelsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. This paper presents the results of studies of the lateral distribution of technogenic radionuclides Cs-137, Sr-90, Am-241, Pu-238, Pu-239+240 in the soils of the tundra territory of the Nenets Autonomous Okrug on the example of the Nes River basin (Kaninskaya tundra). A total of 40 soil (peat) samples were taken along a profile with a total length of about 20 km, located perpendicular to the riverbed and stretching from flat peat bogs in the southwest to a local watershed in the northeast. The density of Cs-137 contamination ranges from 9.22·10–3 Ci/km2 to 1.31·10–1 Ci/km2 with an average value of 4.43·10–2 Ci/km2. The density of Sr-90 pollution ranges from 2.29·10–3 Ci/km2 to 5.07·10–2 with an average value of 1.74·10– 2 Ci/km2. Am-241 contamination density ranges from 8.69·10 –5 Ci/km2 to 1.11·10–3 with an average value of 4.36·10 –4 Ci/km2. The Pu-238 contamination density ranges from 1.84·10–5 Ci/km2 to 3.17·10–4 Ci/km2 with an average value of 1.10·10–4 Ci/km2. The Pu-239+240 contamination density ranges from 8.18·10 –5 Ci/km2 to 4.04·10–3 Ci/km2 with an average value of 1.08·10–3 Ci/km2. There is a significant difference between the pollution density on the slope, in the upland zone and within the tundra lowland. This is probably due to more intense lateral migration and planar washout (surface runoff) of radionuclides down the slope from the upland zone, while in the tundra lowland zone, radionuclides accumulate in soils. Elevated levels of Cs-137 contamination of the territory of the studied basin are noted in comparison with the literature data. Such anomalies are associated with the mosaic nature of the lateral distribution of radionuclides, due to the geomorphological features of the territory. The results of calculating the isotopic ratios of radionuclides Sr-90/Cs-137, Pu-238/Pu-239+240, Pu239+240/Cs-137, Am-241/Pu-239+240 showed that the main source of pollution could be global atmospheric fallout and the accident at the Chernobyl nuclear power plant. Keywords: Arctic, technogenic radioactivity, isotope ratios, migration, geomorphology 226 РАДИОАКТИВНОСТЬ НЕФТЕШЛАМА НА ТЕРРИТОРИИ БОЛЬШЕЗЕМЕЛЬСКОЙ ТУНДРЫ (НЕНЕЦКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ И РЕСПУБЛИКА КОМИ) А. В. Пучков, Е. Ю. Яковлев, А. С. Дружинина, С. В. Дружинин Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н. П. Лаверова УрО РАН, г. Архангельск, Российская Федерация, [email protected] Введение. Арктические регионы России подвергаются значительному влиянию деятельности человека в нефтегазодобывающей отрасли. Среди таких регионов выделяется пока еще малонарушенная территория Большеземельской тундры Ненецкого автономного округа и Республики Коми [1]. Особенностью данной территории является большое количество нефтегазовых месторождений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Расширение деятельности по добыче нефтегазовых ресурсов в Большеземельской тундре может приводить к загрязнению окружающей среды радионуклидами уранового и ториевого рядов и К-40 [2]. Нефти часто сопровождаются глинистыми сланцами с высоким содержанием урана. Песчаноглинистые коллекторы содержат рассолы, в которых растворяется Ra-226 и его дочерние продукты и вместе с нефтью и газом поступают на поверхность [2]. Второй путь обогащения углеводородов радионуклидами связан с диффузией Rn-222 и продуктов его распада (Ро-210 и Pb-210) из глубинных пород в нефтяные пласты. Наибольшее количество радионуклидов поступает на поверхность в составе минерализованных попутных вод [3]. В связи с наличием радионуклидов в отходах актуальным вопросом является создание нормативного обеспечения по организации обращения с радиоактивными отходами при нефтегазодобыче. Целью исследования является оценка общего уровня радиоактивности по результатам проведения гамма-съемки в местах нефтяных загрязнений на территориях Ненецкого автономного округа и Республики Коми, выявление радиационных аномалий с определением радионуклидного состава загрязненных территорий. Материалы и методы. Экспедиционные работы проведены на территориях Ненецкого автономного округа и Республики Коми на участке с. Хорей-Вер – п. Харьягинский – г. Усинск (рис. 1). Выявлено восемь участков с нефтяными загрязнениями и нефтешламом. На данных участках проведена гамма-съемка, по результатам которой отобрано три пробы нефтешлама и загрязненного грунта с превышением по уровню гамма-излучения (за фоновое значение принято 0,15 мкЗв/ч, превышением считалось значение уровня гамма-излучения от 0,16 мкЗв/ч и выше). Р и с ун о к 1 – Карта гамма-съемки по маршруту в.п. Харьягинский – г. Усинск Гамма-съемка проводилась с применением сцинтилляционного геолого-разведочного прибора СРП-88 и дозиметра ДРГ-01Т. Подготовка проб нефтешлама и загрязненного грунта осуществлялась путем высушивания при температуре 105 °С. Определение качественного и 227 количественного радионуклидного состава (радионуклиды Ra-226, Ra-228, Th-232, K-40, Pb210) проводилось с применением полупроводникового гамма-спектрометрического комплекса ORTEC с детектором GEM 10 в низкофоновом исполнении с азотным охлаждением. Результаты исследования и их обсуждение. В точке т.5 обнаружен нефтешлам на поверхности вокруг законсервированной скважины с уровнем мощности дозы гамма-излучения от 0,12 до 5,30 мкЗв/ч. На данном участке выполнена локальная гамма-съемка местности с применением сцинтилляционного геолого-разведочного прибора СРП-88 с целью оценки пространственного распространения радиоактивного загрязнения. Результаты съемки приведены на рис. 2. Уровень гамма-излучения находится в основном в пределах от 18 до 40 имп./(с·10). Основной участок загрязнения находится в близости к законсервированной скважине. Максимальный уровень гамма-излучения наблюдается вплотную от нижней части скважины и составляет 2656 имп./(с·10) (5,30 мкЗв/ч). Распространение загрязнения за пределы участка по результатам гамма-съемки отсутствует. Р и с ун о к 2 – Картограмма участка в т. 5 и точки отбора нефтешлама и загрязненного грунта Территория, на которой располагается законсервированная скважина, огорожена песчаными отвалами со свободным въездом у дороги (рис. 2), которая используется населением для проезда к месту рыболовства и отдыха на р. Колва. На указанном участке проанализирован загрязненный грунт и нефтешлам вокруг скважины. Еще одним участком с повышенным уровнем гамма-излучения является точка 7 (рис. 1), в которой мощность дозы гамма-излучения варьировалась от 0,11 до 0,18 мкЗв/ч, незначительно превышая фоновые значения. На данном участке отобрана одна проба загрязненного грунта нефтепродуктами. Результаты измерений проб (таблица) показали типичный радионуклидный состав для отходов нефтяной промышленности [4]. Основная активность обусловлена радионуклидами радия, тория, калия, поступающими вместе с попутными минерализованными водами и осаждающимися на поверхностях технологического оборудования в виде солей радия и бария [2]. Радиационные параметры нефтешлама и загрязненного грунта № п/п Точка отбора и тип пробы (согласно рис. 1) 1 Точка 5, загрязненный грунт 2 3 Радиационные параметры пробы, Бк/кг Ra-228 Th-232* K-40 Pb-210 6400 ± 830 1000 ± 120 1190 ± 130 500 ± 150 910 ± 140 Точка 5, нефтешлам 6900 ± 890 1030 ± 110 1340 ± 150 410 ± 120 1090 ± 150 Точка 7, загрязненный грунт 145 ± 30 80 ± 16 85 ± 19 320 ± 64 60 ± 19 Ra-226 * П р и м е ч а н и е – * – значения удельной активности приведены по результатам экспрессного измерения без герметизации счетных образцов. 228 Согласно пункту 4 документа [5] твердые отходы, образующиеся при деятельности по добыче и переработке минерального и органического сырья, относятся к радиоактивным отходам в случае, если выполняется следующее условие: , где ARa – удельная активность Ra-226, находящегося в равновесии с радионуклидами уранового ряда, Бк/г; ATh – удельная активность Th-232, находящегося в равновесии с радионуклидами ториевого ряда, Бк/г; AK – удельная активность К-40, Бк/г. Если применить вышеуказанное требование к оценке соответствия отобранных проб критериям отнесения к радиоактивным отходам, то они не будут ими являться (сумма удельных активностей радионуклидов ниже 10 Бк/г). Но необходимо отметить, что удельная активность Ra-226 определена экспрессным методом без герметизации счетных образцов и приведения к равновесному состоянию с продуктами распада. На текущий момент проводятся эксперименты по оценке коэффициента накопления радона-222 и определения достоверного значения удельной активности Ra-226. В результате данных экспериментов удельная активность Ra-226 может возрасти. Заключение. Результаты исследований на участке в.п. Харьягинский (Ненецкий автономный округ) – г. Усинск (Республика Коми) показали наличие участков, загрязненных нефтешламом и нефтепродуктами. Отдельные участки характеризуются повышенным уровнем мощности гамма-излучения в пределах от 0,12 до 5,30 мкЗв/ч. Радионуклидный анализ участков показал повышенный уровень удельной активности Ra-226, Ra-228, Th-232, K-40, Pb210. В соответствии с российским законодательством данные пробы на текущем уровне измерений не являются радиоактивными отходами. Однако месторождения и инфраструктура предприятий нефтегазовой отрасли располагаются в бассейне р. Колва, которая является основным источником рыбных ресурсов для местного населения и впадающая в р. Уса и р. Печора. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-27-20079 «Радионуклиды в экосистемах тундры: источники, уровни загрязнения, антропогенные механизмы трансформации (на примере Ненецкого автономного округа)». Литература 1. Осадчая, Г. Г. Возможности сбалансированного использования криосферного и ресурсного потенциала Большеземельской тундры / Г. Г. Осадчая, Т. Ю. Зенгина // Криосфера Земли. – 2012. – Т. 16, № 2. – С. 43–51. 2. Нозик, М. Л. Научно-методические основы обеспечения радиоэкологической безопасности на предприятиях нефтегазового комплекса : автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук : 25.00.36 / М. Л. Нозик ; Моск. отдел инспекций радиац. безоп-ти ЦМТУ по надзору за ЯРБ Ростехнадзора. – Москва, 2010. – 165 с. 3. Stephenson, M. T. A Survey of Produced Water Studies / M. T. Stephenson. – Boston : Springer, 1992. – P. 12. 4. Лебедев, В. А. Проблемы обеспечения радиационной безопасности в нефтедобывающей промышленности России / В. А. Лебедев, В. С. Карабута // Молодой ученый. – 2016. – Т. 105, № 1. – С. 257–261. 5. О критериях отнесения твердых, жидких и газообразных отходов к радиоактивным отходам, критериях отнесения радиоактивных отходов к особым радиоактивным отходам и к удаляемым радиоактивным отходам и критериях классификации удаляемых радиоактивных отходов [Электронный ресурс] : постановление Правительства Российской Федерации, 19 окт. 2012, № 1069. – Режим доступа: https://base.garant.ru/70247038/. – Дата доступа: 30.09.2022. RADIOACTIVITY OF OIL SLUDGE ON THE TERRITORY OF THE BOLSHEZEMELSKAYA TUNDRA (NENETS AUTONOMOUS OKRUG AND THE KOMI REPUBLIC) A. V. Puchkov, E. Yu. Yakovlev, A. S. Druzhinina, S. V. Druzhinin N. P. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Arkhangelsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The authors carried out studies of several samples of oil sludge taken on the territory of the Bolshezemelskaya tundra (Nenets Autonomous Okrug and the Komi Republic). Oil sludge sampling points were determined based on the results of a preliminary gamma-ray survey of the area where the presence of oil pollution was noted. Samples were taken when the level of gamma radiation exceeded the background. Gamma-ray survey of the territory was carried out at 8 points along the route Kharyaginsky village (Nenets Autonomous Okrug) – Usinsk city (Komi Republic). A total of three samples of oil sludge were taken with an excess of gamma radiation. The studies were carried out outside the security zones of oil pipelines and did not violate the norms and rules in the field of safety. The study used methods of field radiometry and dosimetry, as 229 well as semiconductor gamma spectrometry in the laboratory. The presence of radionuclides Ra-226, Ra-228, Th-232, K-40, Pb-210 and their specific activities were studied in the samples. According to the results of the research, the facts of the excess of the level of gamma radiation over the background values were revealed in the places of mothballed wells with free access and without warning signs. Individual values of gamma radiation power exceeded 5.30 μSv/h close to the point of contamination with oil sludge. The specific activity of Ra-226 in the selected samples ranged from 145 to 6900 Bq/kg, Ra228 from 80 to 1030 Bq/kg, Th-232 from 85 to 1340 Bq/kg, K-40 from 320 to 500 Bq/kg, Pb-210 from 60 to 1090 Bq/kg. In accordance with the requirements of the legislation of the Russian Federation in the field of radiation safety, the samples taken at the current level of measurements performed are not radioactive waste. Keywords: geomorphology oil sludge, radioactivity, radioactive waste, radium-226, thorium-232 ВОЗДЕЙСТВИЕ ТОРИЯ НА БАКТЕРИАЛЬНУЮ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ Т. В. Рожко1, О. В. Колесник2, Н. С. Кудряшева2 1Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого, г. Красноярск, Российская Федерация, [email protected] 2Институт биофизики Сибирского отделения РАН, г. Красноярск, Российская Федерация Введение. Торий-232 (232Th) представляет собой естественный альфа-излучающий радионуклид. В природе встречается в виде мягкого серебристо-белого металла, который присутствует практических во всех породах, в почве, воде, растениях и животных. Также торий можно произвести искусственным путем, эти изотопы почти никогда не попадают в окружающую среду. Природный торий содержит 2 изотопа: торий-232 (наиболее распространенная форма тория, долгоживущий материнский α-источник с периодом полураспада 1,4·1010 лет, который является родоначальником радиоактивного семейства тория) и торий-228, находящийся в равновесии с торием-232 и являющийся альфа-излучателем с периодом полураспада 1,91 года [1]. Торий-232 известен не только как токсичный радионуклид, а также и как перспективный энергетический материал. Он является ядерным топливным сырьем, которое при поглощении нейтронов превращается в уран-233, который, в свою очередь, является основой уран-ториевого топливного цикла. В связи с этим, актуальными являются исследования токсичности водных растворов радионуклидов, часто встречающихся в окружающей среде, в том числе тория-232. Известно, что оценка воздействий факторов окружающей среды на живые объекты связана с использованием тестовых организмов. Морские люминесцентные бактерии – один из наиболее распространенных биотестов, который уже несколько десятилетий широко используется для мониторинга токсичности сред благодаря высокой чувствительности к токсикантам [2–4]. В качестве тестового параметра используется интенсивность люминесценции, которую можно регистрировать с помощью простых физических приборов. К преимуществам данного биотеста также относятся чувствительность, высокая скорость анализа (1–3 мин), доступность реактивов. Совокупность этих преимуществ позволяет проводить большое число измерений в сопоставимых условиях и обеспечивает адекватную статистическую обработку результатов экспериментов, что очень важно для исследования эффектов малых доз, которые, как известно, характеризуются стохастическим характером [2– 5]. В бактериальных биолюминесцентных анализах могут участвовать биологические системы различной организации – бактерии или ферменты. Применение биолюминесцентных биотестов на основе бактерий и ферментов для контроля низкодозового действия растворов радионуклидов были продемонстрированы в наших исследованиях [3–5]. Низкоинтенсивные радиоактивные загрязнения создают проблемы на огромных территориях мира. Наши предыдущие работы показали, что реакции светящихся морских бактерий на низкодозовое излучение альфа- и бета-типов [5–7] соответствуют общепринятой модели «гормезис» [7]; реакция включает три этапа – задержку эффекта, активацию и ингибирование функций организма. Молекулярные механизмы биологических реакций на низкоинтенсивное излучение представляют практический интерес; они позволяют прогнозировать реакцию живых организмов на низкоинтенсивное излучение на больших территориях после ядерных аварий, сбросов атомных станций или подземных горных работ. 230 Молекулярные механизмы биоэффектов радионуклидов традиционно связывают с активными формами кислорода (АФК), являющимися продуктами метаболических окислительных процессов в живых организмах [5–7]. В настоящее время активно обсуждается сигнальная функция АФК, следует отметить, что АФК могут служить как межклеточными, так и внутриклеточными мессенджерами. Ранее мы показали, что бактерии увеличивают содержание АФК в водных средах, а также интенсифицируют продукцию АФК при добавлении радионуклида трития [5–7]. Материалы и методы. В качестве объекта исследования использовались интактные морские светящиеся бактерии Photobacterium phosphoreum 1883 IBSO и комплект реактивов аналитической биолюминесценции (КРАБ), произведенные в Институте биофизики СО РАН (Красноярск) [2]. В качестве источника радиоактивного облучения использовали препарат тория-232 (232Th), который был предоставлен кафедрой химической технологии редких, рассеянных и радиоактивных элементов ТПУ, г. Томск. Концентрации тория-232 в радиоактивных взвесях варьировали в пределах 10–11–10–3 М. Доза, накопленная в бактериальной культуре, не превышала 0,1 Гр. Исследование биолюминесценции в присутствии тория-232. Измерения биолюминесценции проводили стандартно, затем относительные интенсивности биолюминесценции Iотн рассчитывали, как отношения интенсивностей биолюминесценции в радиоактивных и нерадиоактивных суспензиях. Определение содержания АФК в бактериальной суспензии хемилюминесцентным люминольным методом. Реакцию хемилюминесценции инициировали 10–3 М раствором K3[Fe (CN)6]. Концентрация водно-щелочного раствора люминола составляла 10–4 М. Для оценки содержания АФК в растворах и бактериальных суспензиях в качестве модельного представителя АФК использовали зависимость интенсивности хемилюминесценции от концентрации перекиси водорода. Результаты исследования и их обсуждение. Изучены зависимости интенсивности бактериальной биолюминесценции от времени воздействия Тория-232 при различных концентрациях растворов радионуклидов (10–11–10–3 М). На рис. 1 представлен пример кинетической кривой биолюминесценции (кривая 1) при концентрации тория – 10–10 М. Р и с ун о к 1 – Кинетика бактериальной биолюминесценции Iотн (кривая 1) и содержания АФК (кривая 2) в присутствии тория-232 (10–10 М) Все полученные зависимости характеризуются умеренной активацией биолюминесценции (Iотн > 1) на начальном этапе воздействия и отсутствием эффекта на последнем этапе воздействия. Динамика содержания АФК в бактериальной взвеси представлена на рис. 1 (кривая 2). Для всех исследованных концентраций тория, как и на примере, наблюдалось умеренное снижение содержания АФК (по сравнению с нерадиоактивным контролем) с тенденцией к его восстановлению. Обнаружена обратная связь между Iотн и содержанием АФК, что свидетельствует о взаимосвязи между интенсивностью бактериальной биолюминесценции и концентрацией АФК в бактериальной среде. 231 П р и м е ч а н и е – Время воздействия тория-232 составило 1 час. Содержание АФК в контрольной пробе 5,5∙10–6 М. Р и с ун о к 2 – Относительная интенсивность биолюминесценции Iотн (кривая 1) и содержание АФК (кривая 2) в бактериальной суспензии при различных концентрациях тория-232 На рис. 2 представлены относительная интенсивность биолюминесценции Iотн (кривая 1) и содержание АФК (кривая 2) в бактериальной суспензии при различных концентрациях тория232 (10–11–10–3 М). При малых концентрациях (10–11–10–6 М) продемонстрирована активация биолюминесценции (Iотн > 1). При более высоких концентрациях растворов тория (10–6–10–3 М) показано ингибирование бактериальной биолюминесценции (Iотн< 1). Кроме того, на рис. 2 показано более низкое содержание АФК по сравнению с нерадиоактивными (контрольными) растворами (содержание АФК < 1, кривая 2) в широком интервале концентраций тория-232. Наиболее выраженный спад АФК наблюдался при высоких концентрациях тория (>10–5 М), аналогично падению интенсивности биолюминесценции (Iотн < 1, кривая 1). Заключение. Получены зависимости интенсивности биолюминесценции, Iотн и содержания АФК в ферментной системе бактерий от времени воздействия тория-232. Активация биолюминесценции и незначительное снижение содержания АФК (30 %) наблюдались на начальном этапе процесса биолюминесценции, с уменьшением отклонений от контроля на последнем этапе. Обнаружено, что торий-232 умеренно активирует клеточные и ферментативные процессы при облучении в малых дозах (<0,1 Гр). Особенность исследования заключается в молекулярном механизме биоэффектов тория232; процессы активации сопровождались потреблением активных форм кислорода в бактериях и ферментативных процессах. Литература 1. Misdaq, M. A. Study of Alpha and Beta Radioactivity of Clay Originating from Radionuclides Belonging to the 238U and 232Th Families: Doses to the Skin of Potters / M. A. Misdaq, A. Talbi, A. Chaouqi // Health Phys. – 2021. – Vol. 120 (2). – P. 177–190. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001298 2. The use of bioluminescent biotests for study of natural and laboratory aquatic ecosystems / V. A. Kratasyuk [et al.] // Chemosphere. – 2001. – Vol. 42 (8). – P. 909–915. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(00)00177-6 3. Monitoring of Environmental Pollutants by Bioluminescent Bacteria / S. Girotti [et al.] // Anal. Chim. Acta. – 2008. – Vol. 608 (1). – P. 2–29. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.12.008 4. Effect of americium-241 on luminous bacteria. Role of peroxides / M. Alexandrova [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2011. – Vol. 102 (4). – P. 407–411. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2011.02.011 5. Reactive Oxygen Species and low-dose effects of tritium on bacterial cells / T. V. Rozhko [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2019. – Vol. 208–209. – 106035. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.106035 6. Calabrese, E. J. The Dose-Response Revolution: How Hormesis Became Significant / E. J. Calabrese // The Science of Hormesis in Health and Longevity (1st Edtion) ; eds. Suresh I. S. Rattan, Marios Kyriazi / Section 1: History, Terminology and Challenges. – Elsevier, 2019. – P. 3–24. 7. Targeting dysregulation of redox homeostasis in noise-induced hearing loss: Oxidative stress and ROS signaling / A. R. Fetoni [et al.] // Free Radic. Biol. Med. – 2019. – Vol. 135. – P. 46–59. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed. 2019.02.022 THE EFFECT OF THORIUM ON BACTERIAL LUMINESCENCE T. V. Rozhko1, O. V. Kolesnik2, N. S. Kudryasheva2 1 Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Krasnoyarsk, Russian Federation, [email protected] 2 Institute of Biophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation Abstract. Thorium, along with uranium, is the most important source of nuclear energy, it is one of the most common radioactive elements in natural ecosystems; Despite the prevalence of this element, the effect of radioactive thorium on living 232 organisms has not been sufficiently studied at present. Marine luminescent bacteria and their enzymes are optimal bioassays for studying the effects of thorium. Its low-intensity influence on living systems is worth to investigate for prognoses the organismal states in the environments of different radioactive characteristics. Luminescent bioassays provide a quantitative measure of toxicity and are characterized by high rates, accuracy, sensitivity, and simplicity. It is known that the metabolic activity of bacteria is associated with the production of reactive oxygen species (ROS). We studied the luminescence kinetics of (i) Photobacterium phosphoreum and (ii) system of coupled bacterial enzymatic reactions in the presence of Thorium-232 (10–11–10–3 M), as well as time-course of ROS content in (i) and (ii). Chemiluminescence luminol method was used to monitor ROS content. The dependences of the bioluminescence/chemiluminescence intensity on time of exposure at various Thorium concentrations have been obtained. Bioluminescence activation was revealed under low-dose exposures (< 0.1 Gy) and discussed in terms of model of "radiation hormesis". The results contribute to understanding the molecular mechanism of ‘hormetic’ response of cells to low-intensity radioactive exposures, with alpha-emitting radionuclide Thorium-232 taken as an example. Keywords: bioluminescence, luminous bacteria, enzymes, reactive oxygen species, bioassay, thorium, radiotoxicity, radiation hormesis ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕСОВ ПРИ РАДИОАКТИВНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДЕКСА ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ Д. Ю. Ромашкин, И. В. Ромашкина, А. А. Пророков Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства, г. Пушкино, Российская Федерация, [email protected] Введение. При осуществлении радиоэкологического мониторинга в лесах Российской Федерации важна комплексная оценка состояния лесных участков для определения воздействия радиоактивного загрязнения на лесные экосистемы [1]. Для своевременного проведения мероприятий по сохранению защитных и средообразующих функций, а также снижению риска чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в лесах, актуальной задачей является ранняя диагностика снижения биологической устойчивости лесных экосистем. Индекс флуктуирующей асимметрии является комплексным показателем изменений гомеостаза морфогенетических процессов [2] и давно применяется как в России, так и за рубежом для биоиндикационной оценки воздействия техногенного загрязнения на биологические системы на ранних стадиях повреждения экосистем [3–7]. Нами предложен усовершенствованный способ измерения индекса флуктуирующей асимметрии (ИФА) хвои сосны с использованием автоматической обработки отсканированных изображений. Цель данной работы – оценка биологической устойчивости лесов в зонах радиоактивного загрязнения с использованием индекса флуктуирующей асимметрии, полученного полуавтоматическим методом обработки хвои в зонах радиоактивного загрязнения Брянской области после аварии на Чернобыльской АЭС. Материалы и методы. Исследования нарушений стабильности развития древесных растений-эдификаторов лесных насаждений проводились на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), в качестве стрессового фактора рассматривалось техногенное загрязнение почвы 137Cs в результате катастрофы на ЧАЭС. Плотность загрязнения почвы 137Cs определяет накопленную растением дозу облучения, которая, в свою очередь, является фактором нарушения стабильности развития организма в условиях хронического облучения ионизирующими излучениями [8]. В качестве объектов исследований были использованы модельные деревья сосны на лесных участках в разновозрастных насаждениях сосны обыкновенной на территории зон радиоактивного загрязнения в Брянской области. Обследуемые участки представляют собой бывшие сельскохозяйственные земли, выведенные из оборота после катастрофы на ЧАЭС и заросшие лесной растительностью, с близкими лесоводственными и лесотаксационными характеристиками насаждений. На участках одинаковый тип лесорастительных условий (ТЛУ) – С2, сходные характеристики рельефа и экспозиции склона. 233 На каждом из исследуемых участков было подобрано по 10 модельных деревьев со средними дендрометрическими показателями, без явных признаков снижения биологической устойчивости. Для определения морфометрических показателей стабильности развития сосны обыкновенной отбор проб проводился по методике М. В. Козлова [9]. С прошлогодних побегов сосны отбирались пары хвоинок, которые были отсканированы на планшетном сканере с разрешением 1200 dpi. С каждого побега отбиралось не менее 24 пар хвоинок. Полученные изображения обрабатывались с использованием ImageJ – многофункциональной программы с открытым исходным кодом, сочетающей в себе анализатор и обработчик графических изображений широкого спектра форматов. Были определены координаты точек контура изображения, по которым вычислялись морфометрические параметры каждой хвоинки. В качестве морфометрических параметров хвои при сравнении левой и правой хвоинки в паре использовались: периметр изображения хвоинки, площадь и длина осевой линии. Помимо измерения морфометрических параметров хвои было проведено измерение удельной активности 137Cs в хвое и мелких ветвях каждого модельного дерева и определена плотность загрязнения почвы 137Cs в корнеобитаемой зоне. Измерения проводились на радиоспектрометре Гамма-1П с детектором на основе особо-чистого германия [10]. Статистическая обработка результатов измерений проводилась по стандартным методикам [11– 12]. Для возможности сравнения показателей нарушения стабильности развития, полученных в различных условиях (например, при различной плотности загрязнения почв радионуклидами) индикация состояния биологической устойчивости насаждений требует перевода численных значений показателя в качественные градации шкалы «норма-патология». Такой подход количественного ранжирования разнородных частных критериев может нести в себе ошибки экспертной оценки, которые устраняются путем жесткой формализации [13]. В 1963 году С. Харрингтоном был разработан подход формализации субъективных неопределенностей в многокритериальных задачах на основе функции желательности [14]. В данной работе использование функции желательности Харрингтона реализовано способом указания наиболее желательного значения параметра на основе эмпирической функции его распределения. Оценка биологической устойчивости насаждений на лесных участках в зонах радиоактивного загрязнения цезием-137 проводилась с использованием основанной на функции желательности Харрингтона D шкалы состояния лесных экосистем, которая была разработана для условий Брянской области [15]. Результаты исследования и их обсуждение. Полученные в результате статистической обработки данных по двум участкам исследуемых насаждений плотности загрязнения почвы 137 Cs (ПЗП), удельной активности 137Cs в хвое сосны (УА), а также средние показатели асимметрии приведены в табл. 1. Т а б л и ц а 1 – Результаты радиационного обследования участков полуавтоматическим методом обработки данных и измерений ИФА № ПЗП, кБк/м2 УА хвои, Бк/кг ИФА1 площадь ИФА2 периметр ИФА3 высота 1 2 2797,5 ± 307,0 4528,4 ± 483,8* 291,5 ± 29,3 754,3 ± 59,6 0,060 ± 0,005 0,127 ± 0,010 0,016 ± 0,001 0,031 ± 0,002 0,008 ± 0,001 0,015 ± 0,001 Интегральная оценка биологической устойчивости насаждений по шкале, разработанной для Брянской области, показала, что по значениям усредненного интегрального показателя D для исследуемых участков (табл. 2), несмотря на достаточно высокие плотности загрязнения и показатели ИФА, насаждения находятся в начальной фазе снижения биологической устойчивости, лесная среда практически не нарушена. 234 Т а б л и ц а 2 – Средние показатели ИФА и интегрального показателя D значения функции желательности Харрингтона по исследуемым участкам № ИФА среднее Значение D 1 0,028 ± 0,002 0,890 2 0,058 ± 0,005 0,738 Оценка состояния экосистемы Определение состояния экосистемы D от 0,80 до 1,00 (5 баллов) D от 0,80 до 1,00 (5 баллов) Зона относительного экологического благополучия Зона относительного экологического благополучия Таким образом, на основании проведенной оценки, прогноз изменения состояния биологической устойчивости данного насаждения является благоприятным. Для поэтапного возвращения в хозяйственное использование обследованного лесного участка комплекс мероприятий по повышению его биологической устойчивости на данном уровне деградации лесной среды не обязателен. С учетом значения функции D желательности Харрингтона, соответствующего начальной фазе снижения биологической устойчивости, необходима организация мониторинга состояния древостоев. Заключение. Автоматический способ обработки данных проведенного морфометрического анализа с использованием отсканированных изображений хвои в значительной степени сокращает недостатки метода интегральной оценки состояния природных экосистем с использованием ИФА. Данный метод позволяет получить большой массив данных, которые не представляется возможным оценить при использовании обычного метода измерения ИФА, такие как площадь и периметр хвои. Слепой метод обработки данных без участия человека нивелирует последствия погрешностей ручной обработки материала. Таким образом, данный метод, наряду со стандартными лесопатологическими исследованиями, позволяет успешно проводить экологический мониторинг оценки состояния лесных экосистем на ранних стадиях повреждения и дать рекомендации по дальнейшему использованию лесных участков в зонах радиоактивного загрязнения 137Cs. Литература 1. Белов, А. А. К вопросу об организации государственного радиоэкологического мониторинга в лесах, загрязненных радионуклидами / А. А. Белов, А. Н. Раздайводин, А. И. Радин // Лесохозяйственная информация. – 2020. – № 1. – С. 57–68. 2. Захаров, В. М. Онтогенез и популяция (стабильность развития и популяционная изменчивость) / В. М. Захаров // Экология. – 2001. – № 3. – С. 177–191. 3. Makarenko, E. S. Morphometric indices of Scots pine needles under chronic exposure to radiation / E. S. Makarenko, A. A. Udalova, S. A. Geras’kin // Contemp. Probl. Ecol. – 2017. – Vol. 10 (7). – P. 761–769. 4. A dose rate causes no fluctuating asymmetry indexes changes in silver birch (Betula pendula (L.) Roath.) leaves and Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles in the Chernobyl Exclusion Zone / E. Kashparova [et al.] // J. Environ. Radioact. – 2020. – Vol. 211. – 105731. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.05.015 5. Fluctuating asymmetry as an indicator of stress and fitness in stickleback: a review of the literature and examination of cranial structures / D. L. Lajus [et al.] // Evol. Ecol. Res. – 2019. – Vol. 20. – P. 83–106. 6. Fluctuating asymmetry in morphological characteristics of Betula pendula Roth leaf under conditions of urban ecosystems: evaluation of the multi-factor negative impact / E. Shadrina [et al.] // Symmetry. – 2020. – Vol. 12. – 1317. https://doi.org/10.3390/sym12081317 7. Application of fluctuating asymmetry indexes of silver birch leaves for diagnostics of plant communities under technogenic pollution / V. P. Ivanov [et al.] // Russ. J. Plant Physiol. – 2015. – Vol. 62. – P. 340–348. https://doi.org/10.1134/S1021443715030085 8. Изучение радиобиологических эффектов в популяциях сосны обыкновенной на подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на ЧАЭС территории России / С. А. Гераськин [и др.] // Тр. регионального конкурса научных проектов фундаментальных научных исследований. – Вып. 17. – Калуга, 2012. – С. 220–229. 9. Kozlov, M. V. Needle fluctuating asymmetry as a sensitive indicator of pollution impact on Scots pine (Pinus sylvestris) / M. V. Kozlov, P. Niemela, J. Junttila // Ecological Indicators. – 2002. – Vol. 1. – P. 271–277. 10. Активность радионуклидов в счетных образцах. Методика измерений на гамма-спектрометрах с использованием программного обеспечения «SpectraLine» : Свид-во об аттест. № 43151.4Б207/01.00294-2010. – Выд. 28.02.2014. 11. Боровиков, В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере: Для профессионалов. 2-е изд. / В. Боровиков. – СПб. : Питер, 2003. – 688 с. 12. Лакин, Г. Ф. Биометрия Учебное пособие для биол. спец. вузов, 4-е изд., перераб. и доп. / Г. Ф. Лакин. – М. : Высшая школа, 1990. – 352 с. 13. Беднова, О. В. Использование функции желательности Харингтона для оптимизации многокритериальной оценки состояния лесных экосистем в условиях урбанизированной территории [Электронный ресурс] / О. В. Беднова // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2011. – № 7 (83). – Режим доступа: 235 https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-funktsii-zhelatelnosti-haringtona-dlya-optimizatsii-mnogokriterialnoyotsenki-sostoyaniya-lesnyh-ekosistem-v-usloviyah. – Дата доступа: 11.04.2023. 14. Harrington, E. C. Desirability function and its application / E. C. Harrington // Industrial Quality Control. – 1965. – Vol. 21 (10). – P. 49. 15. Морфогенетическая оценка биологической устойчивости лесных насаждений в условиях радиоактивного загрязнения [Электронный ресурс] / Д. Ю. Ромашкин [и др.] // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. – 2019. – № 2. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/morfogeneticheskaya-otsenka-biologicheskoy-ustoychivosti-lesnyhnasazhdeniy-v-usloviyah-radioaktivnogo-zagryazneniya. – Дата доступа: 11.04.2023. ASSESSMENT OF THE FORESTS BIOLOGICAL STABILITY UNDER RADIOACTIVE POLLUTION USING THE INDEX OF FLUCTUATION ASYMMETRY D. Yu. Romashkin, I. V. Romashkina, А. А. Prorokov All-Russian Research Institute for Silviculture and Mechanization of Forestry, Pushkino, Russian Federation, [email protected] Abstract. An improved method for measuring the fluctuating asymmetry index (IFA) of pine needles for forests biological stability assessment under radioactive contamination using automatic processing of scanned images is proposed. An integral assessment of the biological stability of plantings according to a scale developed for the Bryansk region showed that, according to the values of the average integral indicator D for the studied areas, despite the rather high pollution densities and IFA indicators, the plantations are in the initial phase of decreasing biological resistance, the forest environment is practically not disturbed. The automatic method for processing the data of the morphometric analysis using scanned images of needles significantly reduces the shortcomings of the method of integral assessment of the state of natural ecosystems using IFA. This method allows to obtain a lot of data that is not possible to evaluate using the usual method of measuring IFA, such as the area and perimeter of the needles. The blind method of data processing without human intervention eliminates the consequences of manual processing of the material. Thus, this method, along with standard forest pathological studies, makes it possible to successfully carry out ecological monitoring of the assessment of the state of forest ecosystems at the early stages of damage and give recommendations on the further use of forest plots in zones of 137Cs radioactive contamination. Keywords: Pinus sylvestris, radioactive contamination of forests, radiation monitoring of forests, Cs-137, fluctuating asymmetry index О РАДИОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВАХ ХЛОРОФИЛЛИНА В СУСПЕНЗИИ ЛИМФОЦИТОВ Л. А. Ромодин1,2, М. А. Игнатов1 1ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации – Федеральный медицинский биофизический центр имени А. И. Бурназяна» ФМБА России, г. Москва, Российская Федерация, [email protected] 2Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ), г. Москва, Российская Федерация Введение. Поиском эффективных, но при том не токсичных, радиозащитных препаратов активно занимаются с середины XX века. Однако все общепризнанные на сегодняшний день радиопротекторы, например индралин и амифостин, очень токсичны. Поэтому в случае необходимости нивелирования последствий действия ионизирующего излучения приходится выбирать между тем, чтобы подвергнуть организм химическому отравлению радиопротектором и сгладить негативные эффекты действия ионизирующего излучения, и тем, чтобы не подвергать организм отравлению препаратом, но при этом не ослабить действие излучения. И несмотря на многочисленные попытки разработать по-настоящему эффективное, но не обладающее химической токсичностью, радиозащитное средство, достигнуть данной цели не смогли ни в одной стране мира [1]. В литературе сообщается, что препараты на основе хлорофилла могут обладать значительными радиозащитными свойствами (подробный обзор – в [2]). Разные исследователи, как на территории бывшего СССР [3; 4], так и в других регионах мира [5–7], независимо друг от друга показали радиозащитные свойства препаратов на основе хлорофилла. Перспективным с клинической точки зрения видится применение хлорофиллина – водорастворимого продукта омыления хлорофилла. Радиозащитные средства подразделяют на несколько классов. К первому, собственно радиопротекторам, относят только вещества, действующие непосредственно в момент воздействия ионизирующего излучения, только они могут спасти от сверхлетальной дозы радиации [8]. Также выделяют группу с общим названием радиомитигаторы [1; 8; 9]. Сравнивая критерии, предлагаемые разными авторами, невозможно четко определить границы 236 данной группы. Иногда их называют средствами, способными при введении в организм в течение суток после радиационного воздействия снизить повреждающий эффект излучений [9]. М. В. Васин в обзоре [8] определяет их как вещества, ускоряющие восстановление тканей через активацию провоспалительных сигнальных путей и усиление секреции гемопоэтических ростовых факторов. А средства, повышающие неспецифическую резистентность организма (антиоксиданты, противовоспалительные вещества и т.п.), М. В. Васин называет радиомодуляторами, выделяя их отдельно от средств профилактики или купирования первичных реакций на облучение и сорбентов для адсорбции радионуклидов в кишечнике и комплексонов для их связывания в крови. На основании приведенных в литературе сведений и результатов проведенных экспериментов, препараты на основе хлорофилла можно предположительно отнести к радиопротекторам и радиомодуляторам [2; 3; 5–7; 10]. Было доказано, что в механизме радиозащитного действия препаратов на основе хлорофилла важную роль играет подавление реакций перекисного окисления липидов [10], что полностью согласуется с представленными ранее данными [3; 5]. Помимо сведений о возможности препаратов на основе хлорофилла подавлять метаболизм липидных радиотоксинов, имеется информация об их защитном действии и на генетический аппарат облученных животных [6; 7]. Однако ввиду несистематизированности сведений о радиозащитных свойствах препаратов на основе хлорофилла и разобщенности данных для окончательно подтверждения их радиозащитного эффекта и, в особенности, подбора оптимальных клинических форм и способов их применения необходимо еще провести обширные исследования. Ввиду того, что в большинство исследователей отдавало свое предпочтение не самому хлорофиллу, а хлорофиллину – его водорастворимому производному, в настоящем исследовании мы решили также использовать его. Работа посвящена изучению свойств данного вещества в суспензии человеческих лимфоцитов с сопоставлением полученных сведений с данными, представленными в литературе, касательно радиозащитных свойств препаратов на основе хлорофилла. Материалы и методы. В качестве изучаемого вещества был выбран медный хлорофиллин натрия (рисунок) – водорастворимый продукт омыления хлорофилла, в котором атом магния заменен на атом меди. Инкубация лимфоцитов в растворах хлорофиллина концентрациями 5, 25, 50 и 100 мкМ проводилась перед воздействием на суспензию рентгеновским излучением в дозе 2 Гр. Медный хлорофиллин, R – метильная группа в хлорофиллине-a, альдегидная группа в хлорофиллине-b Выделение лимфоцитов методом центрифугирования в градиенте плотности и щелочной гель-электрофорез для оценки степени повреждения ДНК были проведены согласно методике, представленной в работах [11; 12]. Оценка повреждения ДНК проводилась путем микроскопирования препаратов с окраской их акридиновым оранжевым красителем с использованием программы «Comet Assay 4». При выполнении эксперимента по изучению проницаемости плазмалеммы для хлорофиллина суспензия лимфоцитов в течение часа инкубировалась в 300 мкМ растворе 237 хлорофиллина, далее лимфоциты были осаждены центрифугированием в течение 20 минут при 200 г и лизированны 0,5 % раствором тритона X-100. Далее спектрофотометрически с использованием коэффициента молярного поглощения, указанного в работе авторов [13], было вычислено содержание хлорофиллина в лизате лимфоцитов и среде, в которой они инкубировались. Результаты исследования и их обсуждение. Между необлученными лимфоцитами и получившими 2 Гр рентгеновского излучения наблюдались достоверные различия по степени поврежденности ДНК, оцененной с помощью комета-теста. Однако внутри групп как облученных, так и необлученных проб достоверных отличий степени повреждения ДНК между образцами, инкубированных в растворах хлорофиллина различных концентраций и не инкубированных в нем, не обнаружено. В эксперименте по изучению проникновения хлорофиллина внутрь лимфоцитов спектрофотометрически показано достоверно более высокая концентрация данного вещества в лизате лимфоцитов по сравнению с его концентрацией в среде, в которой проводилась инкубация. Данные результаты позволяет сделать вывод о том, что хлорофиллин не только способен проникать через плазмалемму в цитоплазму клеток, но и о том, что темп поступления вещества из межклеточной среды в цитоплазму превосходит таковой для его движения в противоположную сторону. Из этого можно сделать вывод о наличии в клеточной мембране системы активного транспорта, которая может переносить хлорофиллин из межклеточной среды в цитоплазму. Ввиду того, что хлорофиллин не является метаболитом животного организма, скорее всего, его переносит некая система, функция которой – это транспорт гема или других порфиринов. Полученный результат, на первый взгляд, абсолютно не сходится с данными о радиозащитных свойствах хлорофиллина [2; 5–7]: мы показали, что хлорофиллин проникает внутрь лимфоцитов, но при этом не обнаружили на них генопротекторного эффекта при действии рентгеновского излучения. Однако это можно объяснить тем, что хлорофиллин, проникая через плазмалемму в цитоплазму, не проходит из цитоплазмы в ядро через ядерную мембрану. И именно поэтому он не смягчил деструктивное действие рентгеновского излучения на ДНК лимфоцитов в облученной суспензии. А в работах [6; 7], в которых оценивалось его действие в клетках костного мозга и сперматогониях облученных мышей, хлорофиллин показал генопротекторный эффект. Данный генопротекторный эффект мы объясняем тем, что и сперматогонии, и клетки котного мозга постоянно претерпевают митоз, в ходе которого ядерная мембрана разрушается. Поэтому хлорофиллин из цитоплазмы легко оказывался в их ядрах, где уже мог защитить их генетический аппарат. А так как наибольшей радиочувствительностью обычно обладают именно быстроделящиеся клетки, хлорофиллин можно считать веществом, способным облегчить течение лучевой болезни. А потому дальнейшее изучение хлорофиллина в качестве радиозащитного средства представляется перспективным направлением. Заключение. На основании анализа результатов экспериментов по изучению свойств хлорофиллина в суспензии лимфоцитов, подвергшихся воздействию рентгеновского излучения, и литературных данных о радиозащитных свойствах препаратов на основе хлорофилла, мы пришли к выводу, что хлорофиллин проникает через плазмалемму из межклеточной среды в цитоплазмы посредством системы активного транспорта, скорее всего, представленной переносчиками порфиринов. Но при этом хлорофиллин не может проникать из цитоплазмы в ядро. Поэтому он не продемонстрировал генопротекторного на суспензии лимфоцитов, подвергшихся воздействию рентгеновского излучения. А проникновение хлорофиллина в ядро возможно только в случае деструкции ядерной мембраны, что происходит при митозе. Поэтому хлорофиллин может быть эффективным радиозащитным средством в тканях, состоящих из быстроделящихся клеток, которые являются наиболее радиочувствительными. Исследование выполнено за счет https://rscf.ru/project/23-24-00383/. гранта Российского 238 научного фонда № 23-24-00383, Литература 1. Рождественский, Л. М. Классификация противолучевых средств в аспекте их фармакологического сигнала и сопряженности со стадией развития лучевого поражения / Л. М. Рождественский // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2017. – № 2. – С. 117–135. 2. Ромодин, Л. А. Радиопротекторное действие препаратов на основе хлорофилла / Л. А. Ромодин, Н. П. Лысенко // Биофизика. – 2022. – Т. 67, № 1. – С. 96–104. 3. Поздеев, А. В. Разработка радиозащитных средств на основе веществ растительного и минерального происхождения : дис. ... д-ра биол. наук : 03.01.01 / А. В. Поздеев ; ФГБУ – Федеральный Центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности. – Кострома, 2015. – 313 с. 4. Поздеев, А. В. Повышение радиационной устойчивости организма млекопитающих при применении препаратов хлорофилла в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды / А. В. Поздеев, Н. П. Лысенко // Известия Международной академии аграрного образования. – 2018. – Т. 2. – Вып. 42. – С. 60–62. 5. Effect of chlorophyllin against oxidative stress in splenic lymphocytes in vitro and in vivo / S. S. Kumar [et al.] // Biochim. Biophys. Acta. – 2004. – Vol. 1672 (2). – P. 100–111. 6. Morales-Ramirez, P. In vivo effect of chlorophyllin on gamma-ray-induced sister chromatid exchange in murine bone marrow cells / P. Morales-Ramirez, M. C. Garcia-Rodriguez // Mutat. Res. – 1994. – Vol. 320 (4). – P. 329–334. 7. Morales-Ramirez, P. In vivo radioprotective effect of chlorophyllin on sister chromatid exchange induction in murine spermatogonial cells / P. Morales-Ramirez, M. T. Mendiola-Cruz // Mutat. Res. – 1995. – Vol. 344 (1–2). – P. 73–78. 8. Васин, М. В. Классификация противолучевых средств как отражение современного состояния и перспективы развития радиационной фармакологии / М. В. Васин // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2013. – Т. 53, № 5. – С. 459–467. 9. Легеза, В. И. Радиомитигаторы: классификация, фармакологические свойства, перспективы применения / В. И. Легеза, А. Н. Гребенюк, И. С. Драчев // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2019. – Т. 59, № 2. – С. 161– 169. 10. Ромодин, Л. А. Угнетение хлорофиллином хемилюминесценции, сопровождающей катализируемую комплексом цитохрома c с кардиолипином квазилипоксигеназную реакцию / Л. А. Ромодин // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. – 2020. – Т. 20, № 4. – С. 427–432. 11. The estimation of molecular and cytogenetic effects in mice exposed to chronic low dose gamma-radiation / A. N. Osipov [et al.] // Russian Journal of Genetics. – 2002. – Vol. 38 (10). – P. 1140–1144. 12. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells / N. P. Singh [et al.] // Exp. Cell Res. – 1988. – Vol. 175 (1). – P. 184–191. 13. Picosecond dynamic of aqueous sodium-copper chlorophyllin solution: An excited state absorption study / L. F. Sciuti [et al.] // Chem. Phys. Lett. – 2018. – Vol. 706. – P. 652–657. ON THE RADIOPROTECTIVE PROPERTIES OF CHLOROPHYLLIN IN A SUSPENSION OF LYMPHOCYTES L. A. Romodin1,2, M. A. Ignatov1 State Research Center – Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical Biological Agency (SRC-FMBC), Moscow, Russian Federation, [email protected] 2 Russian Biotechnological University, Moscow, Russian Federation 1 Abstract. Despite the fact that the problem of finding effective, and at the same time not having chemical toxicity, radioprotective drugs has been actively engaged since the middle of the XX century, it is not possible to consider it solved at the moment. There are reports in the literature that chlorophyll-based drugs can have significant radioprotective properties. The use of chlorophyllin, a water–soluble product of chlorophyll saponification, seems promising. In an experiment on irradiation of a suspension of human lymphocytes pre-incubated in solutions of copper sodium chlorophyllin with concentrations of 5, 25, 50 and 100 microns by X-ray radiation at a dose of 2 Gy, the effect of chlorophyllin on the degree of DNA damage estimated by the method of alkaline gel electrophoresis of single cells was not detected. In the experiment carried out further, the content of chlorophyllin in the lysate of lymphocytes separated from the incubation medium containing 300 microns of Na-Cu-chlorophyllin was detected spectrophotometrically. At the same time, the concentration of chlorophyllin in lymphocyte lysates exceeded the concentration in the incubation medium. This suggests that it is able to penetrate through the plasmalemma from the intercellular medium into the cytoplasm through an active transport system. Most likely, the carrier of heme groups acts as such. However, chlorophyllin apparently does not penetrate through the nuclear membrane. This explains the fact that he did not mitigate the destructive effect of X-ray radiation on the DNA of lymphocytes in the irradiated suspension, but in the works carried out at the Mexican National Institute for Nuclear Research (P. Morales-Ramirez, et al., 1994, 1995) chlorophyllin showed a genoprotective effect on bone marrow cells and spermatogonia of irradiated mice. These cells are constantly undergoing mitosis, during which the nuclear membrane is destroyed. Therefore, chlorophyllin from the cytoplasm easily ended up in their nuclei, where their genetic apparatus could already protect them. The research was carried out at the expense of a grant from the Russian Science Foundation № 23-2400383, https://rscf.ru/project/23-24-00383/. Keywords: ionizing radiation, radioprotectors, antioxidants, lipid peroxidation, chlorophyll, chlorophyllin, lymphocytes, spectrophotometry, comet assay 239 БИОДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДОСТУПНОСТИ 137Cs ДЛЯ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) ИЗ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В. Н. Сеглин, Н. В. Шамаль, Р. С. Куриленко, Р. А. Король, А. Н. Никитин Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Лесные экосистемы характеризуются высокой неоднородностью условий на различных уровнях пространственной организации. Сложная синузиальная структура лесных биогеоценозов, выраженный микрорельеф, деятельность животных и т.д. влияют на пространственное распределение экологических условий. В результате формируется сложная картина радиоактивного загрязнения участков и последующего пространственного перераспределения радионуклидов. Кроме того, биотические факторы оказывают влияние на повышенную вариабельность доли биодоступных форм радионуклидов в почве. Сильную пространственную неоднородность имеет содержание органического вещества, биологически доступных форм макро- и микроэлементов в лесных почвах, что сказывается на неоднородности в интенсивности корневого поглощения радионуклидов растениями. Данные обстоятельства затрудняют разработку модели поведения 137Cs в системе «почва-растение» для лесных экосистем. В настоящее время для прогноза загрязнения лесной продукции техногенными радионуклидами, включая радиоактивные изотопы цезия, используются эмпирические модели (коэффициенты накопления и перехода) имеющие высокую статистическую неопределенность. Отсутствие достаточно надежных методов прогноза загрязнения древесины нормируемым радионуклидом 137Cs влечет за собой снижение эффективности лесохозяйственной деятельности в зонах радиоактивного загрязнения. Следует также отметить, что существующий метод оценки загрязнения окоренной и неокоренной круглой древесины 137 Cs [1], предусматривающий отбор трех модельных деревьев, имеет существенный уровень неопределенности. Показано [2], что минимальное количество модельных деревьев для получения надежной оценки загрязнения древесины составляет не менее десяти. Однако принятие подобного требования существенно увеличит затраты на проведение радиационного контроля. Данные обстоятельства делают актуальным поиск биодиагностических критериев поступления 137Cs в древесные растения. Материалы и методы. Исследования проводились в сосновых насаждениях «ближней» зоны радиоактивного загрязнения Чернобыльской АЭС (Полесский государственный радиационно-экологический заповедник). Постоянные пробные площади выбирались с учетом плотности радиоактивного загрязнения территории, типа леса и возраста насаждений. С целью получения репрезентативных данных на пробных площадях отбор проб почвенного и растительного материала проводился методом «конверта» (5 контрольных точек). Отбор почвенных образцов проводился без живого напочвенного покрова и лесной подстилки цилиндрическим буром (модифицированный бур Малькова) диаметром 4 см. Для исследования вертикального профиля загрязнения на каждой контрольной точке сделано по 3 укола на глубину 20 см. Керн почвы разделялся специальным шпателем на слои по 5 см высотой. Одинаковые по глубине слои смешивались и готовились объединенные пробы почвы. Образцы мха отбирались ножом с участка размером 25 × 25 см. В пробу отбирались только зеленые или зеленовато-коричневые стебли с листьями, сформировавшиеся за последние 2–3 года. Образцы верхнего слоя коры сосны отбирались с высоты 1,3 м на глубину 0,5 см при помощи скобеля. В лабораторных условиях растительную биомассу очищали от инородных частиц, высушивали до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре, измельчали. Образцы почвы высушивали до воздушно-сухого состояния, очищали от посторонних включений, измельчали, тщательно перемешивали и просеивали через металлическое сито с размером ячеек 2 мм для устранения различий в гранулометрическом составе. Измерение удельной активности 137Cs в образцах проводили с использованием гаммаспектрометрического комплекса Canberra на основе полупроводникового гамма-детектора 240 GX2018. Погрешность измерения составляла 7–10 % в зависимости от активности образца. Содержание 137Cs в образцах приведено в кБк/кг в расчете на сухую массу. Результаты исследования и их обсуждение. В таблице представлены средние в пределах пробной площади значения удельной активности 137Cs в почве, мхах и коре сосны. Почвенные и растительные образцы, собранные на участки вблизи б.н.п. Радин, характеризуются наибольшими значениями удельной активности 137Cs. Удельная активность 137 Cs в почвенном профиле на исследуемых площадях снижается с глубиной. Максимальное загрязнение данным радионуклидом в почвах характерно для 0–5-см слоя. Анализ валового запаса 137Cs в почве показал, что в средневозрастных сосновых лесах в верхнем 5-см слое содержится от 72 % до 84 % радионуклида, в молодняках сосны содержание 137Cs варьирует в диапазоне 66–76 %. Содержание 137Cs в почвенных и растительных образцах Шифр площадки RDN1 KRS1 KRS2 LSK1 LSK2 Плотность загрязнения территории, кБк/м2 2599,6 ± 364,5 1827,2 ± 258,6 1999,5 ± 281,3 1152,8 ± 159,9 1180,6 ± 165,7 Удельная активность 137Cs в почвенных и растительных образцах, кБк/кг Почва Мох Мох Кора сосны (0–20 см) Pleurozium schreberi Dicranum polysetum 38,1 ± 7,9 22,9 ± 4,9 32,3 ± 5,3 14,7 ± 3,6 15,2 ± 2,2 97,1 ± 10,7 27,1 ± 4,21 15,0 ± 1,4 39,8 ± 4,9 15,0 ± 4,8 117,7 ± 16,2 36,1 ± 7,6 18,6 ± 2,0 54,1 ± 10,3 21,5 ± 8,7 9,0 ± 2,1 3,0 ± 0,5 3,1 ± 0,7 3,4 ± 0,6 2,3 ± 0,8 П р и м е ч а н и е – RDN1 – средневозрастной сосняк вблизи б.н.п. Радин; KRS1 – средневозрастной сосняк вблизи б.н.п. Красносель;, KRS2 – молодняк сосны вблизи б.н.п. Красноселье; LSK1 – средневозрастной сосняк вблизи б.н.п. Лесок; LSK2 – молодняк сосны вблизи б.н.п. Лесок. Содержание 137Cs в биомассе мхов и древесине сосны на каждой пробной площади достаточно однородно. Удельная активность 137Cs в биомассе мхов Pleurozium schreberi и Dicranum polysetum в условиях совместного произрастания статистически не различается, и данные виды аккумулируют равнозначные количества радионуклида. Отмечено более высокое содержание 137Cs в биомассе мхов, произрастающих в средневозрастных сосняках в сравнении с произрастающими в молодых сосновых лесах, образовавшихся после чернобыльской катастрофы. На локальном уровне организации отсутствует корреляция между валовым содержанием 137 Cs в почве или содержанием его обменной формы с уровнем загрязнения стволовой древесины, что не позволяет использовать прямые оценки для прогноза загрязнения лесной продукции. Однако накопление данного радионуклида в различных растительных компонентах лесного биогеоценоза, как правило, имеет довольно высокую степень сопряженности. В связи с этим предлагается использование биодиагностического критерия биологической доступности 137 Cs в почвах лесных экосистем для прогноза загрязнения древесины данным радионуклидом. Статистический анализ собранных данных указывает на наличие связи между накоплением радиоактивного изотопа цезия в биомассе мхов и древесине сосны обследованных насаждений. Существует сильная положительная корреляция между загрязнением объединенной пробы мхов и древесины (r = 0,92). На отдельных обследованных пробных площадях данная связь слабее: на участке RDN1 r = 0,89, на участке KRS2 r = 0,76, на участках LSK1 и LSK2 показатель чуть ниже и составляет r = 0,70 и 0,69 соответственно. На участке KRS1 корреляционная взаимосвязь не подтверждена. Корреляционная связь между содержанием 137Cs в биомассе Pleurozium schreberi и в древесине несколько ниже, чем между содержанием 137Cs в биомассе Dicranum polysetum и в древесине – r = 0,90 и 0,94 соответственно. Описываемые связи имеют линейный характер (рисунок). 241 (а) (б) (в) Связь между удельной активностью 137Cs в Pleurozium schreberi (а), Dicranum polysetum (б), объединенной пробе мхов (в) и удельной активностью 137Cs в древесине сосны Таким образом, показано, что удельная активность 137Cs в сопряженных пробах мхов (Dicranum polysetum, Pleurozium schreberi) является биодиагностическим критерием биологической доступности 137Cs для сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) из почв лесных экосистем. Данный критерий может использоваться для уточнения прогноза загрязнения древесной продукции леса нормируемым радионуклидом – 137Cs. Также рекомендуется использовать данный критерий для отбора модельных деревьев с близкими к среднему значению уровнями накопления 137Cs при проведении радиационного обследования лесосек. Данный шаг позволит снизить неопределенность оценки соответствия круглой древесины санитарно-гигиеническим критериям. Заключение. Экспериментально показано, что на этапе отдаленных радиоэкологических последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС удельная активность 137Cs в доминантных видах мохового покрова сосняков на автоморфных почвах может использоваться в качестве биодиагностического критерия биологической доступности 137Cs для сосны обыкновенной. Данный критерий может использоваться для уточнения прогноза загрязнения древесной продукции леса данным радионуклидом и снижения неопределенности при проведении радиационного обследования лесосек. Литература 1. Радиационный контроль. Обследование лесосек. Порядок проведения : ТКП 239-2010 (02080). – Введ. 01.06.2010. – Минск: Минлесхоз, 2010. – 36 с. 2. Булавик, И. М. К методике отбора образцов древесины в лесу для определения содержания в ней 137Cs / И. М. Булавик, А. Н. Переволоцкий, Н. А. Потылкин // Леса Беларуси и их рациональное использование: международная научно-техническая конференция. – Минск, 2000. – С. 254–257. BIODIAGNOSTIC CRITERION OF 137Cs BIOLOGICAL AVAILABILITY FOR PINE TREE FROM SOILS OF FOREST ECOSYSTEMS V. N. Seglin, N. V. Shamal, R. S. Kurilenko, R. A. Korol, A. N. Nikitin Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The article presents data on the specific activity of 137Cs in soil and plant samples (mosses Pleurozium schreberi and Dicranum polysetum, pine wood) collected in pine forests of different ages on five sample plots on the territory of the Polesye State Radiation-Ecological Reserve, where the density of soil contamination with 137Cs is more than 242 1000 kBq m–2. It is proposed to use the specific activity of 137Cs in conjugated moss samples as a biodiagnostic criterion for the biological availability of 137Cs for woody plants from the soils of forest ecosystems. It is noted that the content of 137Cs in soil and plant samples on each sample plot is quite uniform. An analysis of the total 137Cs reserve in soil showed that in middle-aged pine forests, the upper layer contains from 72 to 84 % of the radionuclide, while in young pine forests, the content of 137Cs varies in the range of 66–76 %. A higher content of 137Cs was found in the biomass of mosses growing in middle-aged pine forests in comparison with those growing in young pine forests formed after the Chernobyl disaster. A relationship has been established between the accumulation of the radioactive isotope of cesium in the biomass of mosses and pine wood of the examined stands. There is a strong positive correlation between contamination of the pooled moss and wood sample (r = 0.92). This relationship is weaker in some surveyed sample plots. It has been shown that the specific activity of 137Cs in conjugated samples of mosses (Dicranum polysetum, Pleurozium schreberi) is a biodiagnostic criterion for the biological availability of 137Cs for woody plants from soils of forest ecosystems. The established biodiagnostic criterion can be used to refine the forecast of 137Cs contamination of wood products in the forest and reduce uncertainty when conducting a radiation survey of cutting areas. Keywords: soil, moss, wood, bioavailability, biodiagnostic criterion ВИДОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ МНОГОЛЕТНИХ ЗЛАКОВЫХ ТРАВ ПО НАКОПЛЕНИЮ 137Cs ПРИ СЕНОКОСНОМ И ПАСТБИЩНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОД ПОСЛЕ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ Г. В. Седукова, Е. А. Тимченко, Л. И. Козлова, К. С. Дрозд Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Загрязнение чернобыльскими выпадениями значительной части территории Беларуси привело к серьезным негативным последствиям, отразившимся на состоянии кормовой базы животноводства, а, соответственно, и в целом, на развитии животноводческой отрасли республики. Помимо прочего, радиационным фактором ограничилось использование земель в качестве источника дешевых и качественных травяных кормов, вносящих существенный вклад в создание устойчивой кормовой базы для животноводства. Развитие интенсивного кормопроизводства должно обеспечить производство высококачественных травяных кормов и создание устойчивой кормовой базы для животноводства. К концу 2025 года планируется увеличение площади посевов многолетних трав до 1 млн. гектаров, обеспечивая развитие экологически безопасного сельского хозяйства. Одним из способов улучшения кормовой базы республики, способствующим экономии средств и сохранению почвенного плодородия, является использование загрязненных радионуклидами земель для создания многолетних агрофитоценозов, отличающихся высокой продуктивностью. Основным фактором, рассматриваемым при выборе данных земель в качестве кормовых угодий, остается радиологическое качество полученной фитомассы. Материалы и методы. Исследования выполняются путем постановки полевого эксперимента [1] по установлению параметров перехода радионуклидов в зеленую массу и сено многолетних злаковых трав на дерново-подзолистой временно-избыточно увлажненной связносупесчаной почве, развивающейся на водно-ледниковых супесях. Средняя удельная активность 137Cs в почве пахотного горизонта опытного участка составляет около 972 Бк/кг, 90Sr – около 136 Бк/кг, соответственно, плотность загрязнения почвы 137Cs составляет 262 кБк/м2 (около 7 Ки/км2), 90Sr – 37 кБк/м2 (1 Ки/км2). Основные агрохимические показатели почвы опытного участка: содержание гумуса 3,2 %, кислотность почвы 6,2 ед., содержание Р2О5 – 425 мг/кг почвы, содержание К2О – 372 мг/кг почвы. Индекс окультуренности почвы равен 1,0, что позволяет отнести ее к высокоокультуренной. Обработка почвы, посев и уход за травами осуществляется в соответствии с агротехническими требованиями, рекомендуемыми отраслевым регламентом [2]. Объектами исследований являются многолетние злаковые культуры, возделываемые в одновидовых и смешанных посевах: ежа сборная, овсяница тростниковая, овсяница красная, райграс пастбищный и фестулолиум. Система применения минеральных удобрений под злаковые травы N60+30Р40К80 кг/га д.в. В качестве контроля используется вариант без внесения удобрений. Основные агрохимические показатели почвы определялись по общепринятым методикам: органическое вещество – по Тюрину в модификации ЦИНАО – ГОСТ 26212-91; 243 рН(КСl) – потенциометрическим методом ГОСТ 26483-85; подвижные формы фосфора и калия – ГОСТ 26207-91. Содержание 137Cs в исследуемых почвенных и растительных образцах определялось на γспектрометрических комплексах фирмы Canberra. Радиохимическое выделение 90Sr проводилось по стандартной методике ЦИНАО с радиометрическим окончанием на аттестованном низкофоновом α-β счетчике Canberra-5SE. Аппаратурная ошибка измерений не превышала 20 % [3]. Результаты исследования и их обсуждение. Установлено, что во второй год жизни злаковых трав наименьшие значения коэффициентов перехода (Кп) 137Сs в фитомассу многолетних злаковых трав наблюдаются в фазу весеннего отрастания, и составляют, в среднем, 0,06 Бк/кг:кБк/м2. При этом самые высокие значения в данную фазу характерны для овсяницы тростниковой и красной, находящиеся на уровне 0,07 Бк/кг:кБк/м2 (контроль). Минимальные Кп 137Сs в травостой отмечен у фестулолиума (около 0,04 Бк/кг:кБк/м2). Эффективность минеральных удобрений в посевах разных злаковых трав не одинакова и изменялась в рассматриваемую фазу развития от 1 % (у овсяницы красной) до 20 % у овсяницы тростниковой. Наибольшего значения Кп 137Сs достигает в фазу трубкования злаковых трав (в среднем 0,08 Бк/кг:кБк/м2). При этом, максимальными параметрами перехода также характеризуются изучаемые виды овсяниц (0,1 и 0,09 Бк/кг:кБк/м2), а минимальные характерны для ежи сборной (0,07 Бк/кг:кБк/м2). Райграс пастбищный и фестулолиум занимают промежуточное положение и не имеют существенных отличий. Кп 137Сs в травостой данных трав на 20 % ниже, чем у овсяницы красной и на 14 % выше, чем у ежи сборной. Внесение минеральных удобрений способствовало снижению Кп 137Сs в травостои злаковых трав в фазу трубкования на 1–22 %. Причем, наибольшая эффективность, также как и при весеннем отрастании, отмечена у овсяницы тростниковой. В фазу колошения наблюдалось снижение значений Кп 137Сs в зеленую массу злаковых трав до 20 % по сравнению со значениями в фазу трубкования. В среднем для злаковых трав Кп 137 Сs в зеленую массу в период колошения составил 0,07 Бк/кг:кБк/м2, что на 12 % ниже, чем в фазу трубкования и на 20 % выше, чем в фазу весеннего отрастания. При этом отмечалось аналогичное распределение культур по изучаемому показателю, что и в предыдущую фазу развития. В анализируемую фазу эффективность минеральных удобрений была максимальной и варьировала от 13 % у овсяницы красной до 43 % у райграса пастбищного. Определив коэффициент вариации (V), установлено, что Кп 137Сs имеет значительную изменчивость (23 %) между видами злаковых трав в фазу весеннего отрастания и среднюю в фазы трубкования и колошения (14 и 15 % соответственно). Данное обстоятельство обуславливает учет видовых особенностей трав при определении их размещения в полях севооборотов или луговых посевах. В течение вегетационного периода злаковых трав было выполнено 3 скашивания фитомассы отавы с целью проведения анализа возможности использования агрофитоценоза в пастбищном направлении. При систематическом скашивании травсамые высокие значения Кп 137 Сs в зеленую массу исследуемых культур наблюдались при 1-м отборе – отрастание после перезимовки. Усредненные значения составили 0,04 Бк/кг:кБк/м2. При этом минимальные значения Кп 137Сs в фитомассу отмечены у ежи сборной – 0,032 Бк/кг:кБк/м2. Максимальные – зафиксированы в травостое райграса пастбищного, в среднем они достигали 0,05 Бк/кг:кБк/м2. Наиболее низкие значения Кп 137Сs в фитомассу злаковых агрофитоценозов наблюдались в отаве (2-й отбор). По сравнению с первым отбором снижение переходов радионуклида достигало в среднем 20 %. Кп 137Сsв зеленую массу отавы находились на уровне 0,008 Бк/кг:кБк/м2, варьируя при этом в диапазоне от 0,005 Бк/кг:кБк/м2 в травостое фестулолиума до 0,012 Бк/кг:кБк/м2 в травостое овсяницы тростниковой. Применение минеральных удобрений на протяжении вегетационного периода злаковых трав способствовало снижению перехода 137Сs в фитомассу отавы. В среднем, по сравнению с контрольными вариантами, снижение Кп 137Сs в отаву злаковых культур достигало 20 %. За вегетационный период 2-го года жизни злаковых трав выполнено 2 укоса для использования травостоев агрофитоценоза в качестве сенокосных угодий. 244 Средние значения Кп 137Сs в сено трав 1-го укоса находились на уровне 0,07 Бк/кг:кБк/м2. Наибольшее среднее значение Кп 137Сs отмечено для сена овсяницы красной и овсяницы тростниковой (0,08 Бк/кг:кБк/м2), наименьшее – для сена ежи сборной (0,06 Бк/кг:кБк/м2). Во втором укосе Кп 137Сs в сено злаковых трав снижается до 20 %. Наименьшие значения 137 Кп Сs, как и в 1-м укосе, характерны для ежи сборной (0,045 Бк/кг:кБк/м2), наибольшие – для овсяницы тростниковой – 0,065 Бк/кг:кБк/м2. Внесение NPK обеспечило снижение перехода радионуклида в фитомассу исследуемых трав до 1,3 раз. Используя полученные в ходе проведения исследований данные по Кп 137Сs в фитомассу и сено многолетних злаковых трав, а также в различные фазы их развития, установлено, что ограничения по производству нормативно чистых кормов, соответствующих требованиям РДУ [4], отсутствуют. Заключение. При возделывании многолетних злаковых трав на дерново-подзолистых почвах, загрязненных 137Сs, в период перехода к ситуации существующего облучения, обусловленного катастрофой на Чернобыльской АЭС, возможно получение нормативно чистых кормов. Высокая окультуренность почвы в совокупности с возделыванием высокопродуктивных трав и применением минеральных удобрений обеспечивают возможность использования луговых агрофитоценозов в качестве кормовых угодий, способных обеспечить животноводческую отрасль дешевыми экологически безопасными травяными кормами. Литература 1. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). – 5-е изд., доп. и перераб. / Б. А. Доспехов. – М. : Агропромиздат, 1985. – 351 с. 2. Организационно-технологические нормативы возделывания кормовых и технических культур: сб. отраслевых регламентов / Нац. акад. наук Беларуси, Науч. практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по земледелию ; рук. разраб.: Ф. И. Привалов [и др.] ; под общ. ред. В. Г. Гусакова, Ф. И. Привалова. – Минск : Беларус. навука, 2012. – 469 с. 3. Методические указания по определению 90Sr и 137Cs в почвах и растениях / А. В. Кузнецов [и др.]. – М. : ЦИНАО, 1985. – 64 с. 4. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства на территории радиоактивного загрязнения Республики Беларусь на 2021–2025 годы / Н. Н. Цыбулько [и др.] ; Нац. акад. наук Беларуси, Мин-во сельского хозяйства и продов. Респ. Беларусь, Ин-т почвоведения и агрохимии. – Минск : ИВЦ Минфина, 2021. – 144 с. THE DIFFERENCES BETWEEN 137Cs ACCUMULATION BY PERENNIAL CROPS IN HAYMAKING AND PASTURE USAGE IN THE REMOTE PERIOD AFTER THE CHERNOBYL DISASTER G. V. Sedukova, E. A. Timchenko, L. I. Kozlova, K. S. Drozd Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The article presents the parameters for 137Cs transfer into the phytomass of perennial grasses grown on Chernobyl-contaminated developed sod-podzolic sandy loam soils. The differences in 137Cs accumulation are shown for such crop varieties as cocksfoot, reed fescue, red fescue, perennial ryegrass and festulolium, taking into account different development phases, mowing maturity and pasture usage of grasses. The phytomass of perennial grasses in the second year of life is found to have the lowest values of 137Сs transfer factors (Tf) in the spring regrowth phase, whereas the highest values are observed in the budding phase. During the heading period, Tf of 137Cs into the green mass of grasses is 12 % lower than in the budding phase and 20 % higher than in the spring regrowth phase. The variability of Tf 137Сs between the species of grasses in the phase of spring regrowth is significant, in the phases of budding and earing it is average. Among cereal grasses, the highest average value of Tf 137Сs in phytomass in the heading phase was noted in red fescue and reed fescue, and the lowest value in cocksfoot. The Tf of 137Сs in the phytomass of the aftermath changed during the growing season of perennial grasses and had an undulating character. The highest maximum and minimum values were observed in the middle of the growing season and were noted in the 1st and 2nd aftertaste samplings. In the 2nd cut, Tf 137Сs is 1.3 times less than in the 1st cut. The use of mineral fertilizers at a dose of N60+30P40K80 kg/ha provides a transition parameter reduction of up to 20 %. During the period of transition to the situation of existing exposure due to the disaster at the Chernobyl NNP, there are no restrictions on the production of feed that meets the regulatory requirements of the Republican allowable levels for obtaining all types of end products. To reduce the levels of accumulation of the radionuclide, it is advisable to use the optimal system of mineral fertilizers, which contributes to an increase in the productivity of herbage and a decrease in specific activity. Keywords: perennial grasses, transfer factor, 137Cs, phytomass, development phases, haymaking and pasture usage 245 ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАКОПЛЕНИЯ 90Sr И УРОЖАЙНОСТИ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ СОРГО САХАРНОГО, СОРГО-СУДАНКОВОГО ГИБРИДА И СУДАНСКОЙ ТРАВЫ ПРИ РАЗНОМ УВЛАЖНЕНИИ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА Г. В. Седукова, Н. В. Кристова, С. А. Исаченко Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Образование новой агроклиматической области, занимающей южную часть Полесской провинции и характеризующейся наиболее продолжительным и теплым вегетационным периодом, обуславливает стратегию развития сельского хозяйства в данном регионе. К новой агроклиматической области относятся южные районы Брестской и Гомельской областей. Их отличительной особенностью являются частые продолжительные засухи, приводящие к истощению запасов почвенной влаги и нарушению водного баланса растений [1]. Особенно это актуально для легких песчаных и супесчаных почв. Агроклиматические условия являются благоприятными для возделывания основных широко распространенных сельскохозяйственных культур, и южных теплолюбивых культур, ранее не культивируемых в нашей республике. К таким можно отнести и сорговые культуры. Сорго благодаря развитой корневой системе и низкому транспирационному коэффициенту, более засухоустойчива, чем травы, зерновые злаки и кукуруза. Оно менее требовательно к плодородию почвы, количеству удобрений по сравнению с кукурузой. Может использоваться для получения зеленого корма, силоса [2]. Регулируя сроки сева, возможно получение зеленой массы сорговых культур с июня до октября месяца [3]. Одним из актуальных вопросов культивирования сельскохозяйственных культур на территории радиоактивного загрязнения, наибольшее распространение которой приходится на новую агроклиматическую зону, является возможность производства продукции, соответствующей требованиям по содержанию радионуклидов. В связи с этим, проведение научных исследований по установлению коэффициентов перехода (Кп) радионуклидов, особенно 90Sr, являющегося во многих случаях ограничивающим фактором, в продукцию сельскохозяйственных культур весьма актуально. По мнению ученых, одним из показателей, оказывающих влияние на интенсивность перехода радионуклидов, является уровень грунтовых вод и режим увлажнения [4]. Это диктует необходимость проведения исследований по определению количественных параметров изменения Кп при различных условиях увлажнения вегетационного периода для оценки рисков производства продукции с превышением нормативных значений. Материалы и методы. Коэффициент перехода (Кп) 90Sr и урожайность сорговых культур получена в полевых экспериментах, проведенных на территории радиоактивного загрязнения в отдаленный период после катастрофы на Чернобыльской АЭС в соответствии с методикой полевого опыта [5]. Объектами исследований являются сорго сахарное, сорго-суданковый гибрид и суданская трава. Обработка почвы, посев и уход за травами осуществлялся в соответствии с агротехническими требованиями. Способ посева – широкорядный с шириной междурядий 45 см при норме высева сорго сахарного 20 кг/га, сорго-суданкового гибрида – 25 кг/га, суданской травы – 30 кг/га. Посев проводился в начале третьей декады мая, уборка в конце июля, начале августа в период наступления у культур фазы начала выброса метелки. Образцы почвы для анализа отбирали непосредственно перед уборкой растений. Уборку урожая осуществляли вручную, поделяночно, со взвешиванием массы с учетной площади (4 м2). Радиохимическое выделение 90Sr проводилось по стандартной методике ЦИНАО с радиометрическим окончанием на аттестованном низкофоновом α-β счетчике Canberra-5SE. Аппаратурная ошибка измерений не превышала 20 % [6]. Результаты исследования и их обсуждение. На основании сравнительной оценки сорговых культур по Кп 90Sr (контроль) в зеленую массу культуры разместили в порядке убывания: суданская трава – 5,93, ССГ – 4,26, сорго сахарное 3,74 Бк/кг:кБк/м2. Изменчивость Кп 90Sr в отдельные годы исследований была незначительной и находилась на уровне 3–8 %. В 246 среднем за все годы исследований у сорго сахарного и ССГ коэффициент вариации (V) не превышал 10 % (у сорго сахарного V = 4 %, у ССГ V = 7 %), что свидетельствует о выравненности значений 96 и 93 %, соответственно. У суданской травы V = 16 %, что говорит о средней изменчивости и выравненности значений на уровне 84 %. Одним из показателей, используемых для характеристики режима увлажнения, является гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК). Корреляционный анализ показал отсутствие значимой связи между ГТК и Кп 90Sr в зеленую массу сорго сахарного и ССГ. При этом, коэффициент детерминации, показывающий долю изменений, зависящих от изучаемого фактора, при анализе данных суданской травы, составил R2 = 0,6. При этом, по направлению корреляционная связь обратная. То есть, чем выше значения ГТК, тем ниже Кп 90Sr. Сравнение сорговых культур по средней урожайности зеленой массы, полученной на контрольном варианте (без удобрений), показывает преимущество сорго сахарного. Интервал изменения урожайности зеленой массы за годы проведения исследований составил 310 ц/га при абсолютных значениях 390–700 ц/га. Максимальная урожайность у ССГ отмечалась на уровне 500 ц/га, а интервал вариабельности находился на уровне 220 ц/га. У суданской травы урожайность зеленой массы находилась в пределах 214–460 ц/га, при разности 246 ц/га. Выразив интервальные значения (разности максимального и минимального значения изучаемого признака) в относительных единицах к средней, установили, что наиболее широкий диапазон (85 %) изменений урожайности зеленой массы отмечен для суданской травы. Для сорго и ССГ данный диапазон был значительно уже – около 57 и 60 %, соответственно. Коэффициент вариации показывает, что изменчивость урожайности зеленой массы сорго и ССГ можно считать средней, а суданской травы значительной. В результате исследований установлены прямые линейные корреляционные связи, характеризующие зависимость урожайности зеленой массы сорговых культур от условий увлажнения вегетационного периода. Так, уравнение, описывающее изменение урожайности зеленой массы сорго сахарного в фазу начала выброса метелки при вариабельности ГТК от 0,9 до 1,9 имеет вид: У = 253,86х+193,66. Зависимость между урожайностью зеленой массы ССГ и суданской травы с ГТК описывается уравнениеми регрессии У = 185,76х+127,33 и У = 206,93х+22,096. При этом коэффициенты корреляции r = 0,9, что позволяет говорить о наличии сильной связи между показателями. На основании анализа уравнений регрессии и построенным трендовым линиям, установлено, что в изучаемом диапазоне ГТК увеличение значения его на 0,1 способствует росту урожайности сорго сахарного на 25 ц/га, ССГ на 19 ц/га, суданской травы на 21 ц/га. Объединив сорговые культуры в целом, установлено, что урожайность их зеленой массы в среднем увеличится на 22 ц/га при повышении ГТК за вегетационный период на 0,1. При анализе данных по изменению Кп 90Sr и урожайности культур, установлено, что при увеличении урожайности ССГ и суданской травы прослеживается снижение Кп 90Sr в зеленую массу. Причем, при повышении сбора зеленой массы ССГ с гектара посевов на 50 ц/га, Кп 90Sr в продукцию снизится на 0,13 Бк/кг:кБк/м2, суданской травы – на 0,45 Бк/кг:кБк/м2. Заключение. Установлены значения Кп 90Sr в зеленую массу сорго сахарного, ССГ и суданской травы, позволяющие определить плотности загрязнения почвы данным радионуклидом, при которых выращенная зеленая масса будет соответствовать нормативным требованиям для скармливания КРС и получения продукции разного направления использования. Определена трендовая модель изменения Кп 90Sr в зеленую массу суданской травы при изменении режима увлажнения вегетационного периода. Урожайность сорговых культур находится в прямой сильной зависимости от гидротермического коэффициента, характеризующего условия увлажнения. Литература 1. Агроклиматическое зонирование территории Беларуси с учетом изменения климата в рамках разработки национальной стратегии адаптации сельского хозяйства к изменению климата в Республике Беларусь [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://minpriroda.gov.by/uploads/files/Agroklimaticheskoe-zonirovanieRespubliki-Belarus.pdf. – Дата доступа: 27.03.2023. 2. Царев, А. П. Сорговые культуры в решении кормовой базы / А. П. Царев // Эффективность технологии производства, заготовки и использования кормов : сб. науч. тр. / Сарат. с.-х. ин-т. – Саратов : Сарат. СХИ, 1991. – С. 50–57. 247 3. Рекомендации по использованию в схеме зеленого конвейера на загрязненных радионуклидами территориях пайзы, сорго, могара, чумизы, суданской травы и сорго-суданкового гибрида / Деп-т по ликвидации последствий катастрофы на Черноб. АЭС М-ва по чрезв. ситуациям Респ. Беларусь ; Ин-т радиологии НАН Беларуси ; Г. В. Седукова [и др.]. – Минск : Ин-т радиологии, 2012. – 28 с. 4. Богдевич, И. М. Влияние радиоактивного загрязнения земель Беларуси на производство и качество сельскохозяйственной продукции / И. М.Богдевич, В. А. Щербаков // Известия акад. аграр. наук Респ. Беларусь. – 1997. – № 1. – С. 30–40. 5. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). – 5е изд., доп. и перераб. / Б. А. Доспехов. – М. : Агропромиздат, 1985. – 351 с. 6. Методические указания по определению 90Sr и 137Cs в почвах и растениях / А. В. Кузнецов [и др.]. – М. : ЦИНАО, 1985. – 64 с. VARIED PARAMETERS OF 90Sr ACCUMULATION AND GREEN FORAGE YIELDS OF SWEET SORGHUM, SORGHUM-SUDANGRASS HYBRID AND SUDANGRASS IN DIFFERENT MOISTURE CONDITIONS OF A VEGETATION SEASON G. V. Sedukova, N. V. Kristova, S. A. Isachenko Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The article presents a comparative assessment of sweet sorghum, sorghum-sudangrass hybrid (SSH) and sudangrass crops to establish the long-term differences in 90Sr transfer factors (Tf) and the amount of green forage yields in the phase of heading. The results of this study were obtained in the field experiments on sod-podzolic sandy loam soils. A descending series was built for the radionuclide transfer into the sorghum varieties. The variability and uniformity of the 90Sr Tf values were determined for individual years and on average for all the time period of research. The greatest variability is typical for sudangrass. The changes of 90Sr Tf values under various moisture conditions during the growing season are shown. The Selyaninov's hydrothermal coefficient (HTC) was used as the indicator. The changes of the studied parameters were in the HTC range of 0.9 to 1.9. The yield variability of sorghum and SSH green forage was found to be medium, while that of sudangrass was significant. Direct linear correlations have been established that characterize the dependence of the yield of green mass of sorghum crops on the moisture conditions during the growing season. The corresponding regression equations and quantitative indicators of changes in the yield of green mass of sorghum crops with an increase in HTC by 0.1 are presented. There is a decrease in 90Sr Tf values in the green mass of SSH and sudangrass with an increase in yield. The research results make it possible to determine the risks associated with obtaining sugar sorghum, SSH and sudangrass products that meet the requirements for the content of 90Sr in the green mass under various conditions of the growing season, as well as with the possibility of producing the required amount of greenage to ensure the fodder supply for the cattle, with the planning for the further direction of the usage, e.g. for raw milk and whole milk. Keywords: sorghum varieties, strontium-90 transfer factor, yield, hydrothermal coefficient, correlation СМЕРТНОСТЬ ОТ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ В КОГОРТЕ НАСЕЛЕНИЯ, ОБЛУЧЕННОГО НА ТЕРРИТОРИИ ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКОГО РАДИОАКТИВНОГО СЛЕДА ЗА 57-ЛЕТНИЙ ПЕРИОД НАБЛЮДЕНИЯ С. С. Силкин, Л. Ю. Крестинина Уральский научно-практический центр радиационной медицины ФМБА России, г. Челябинск, Российская Федерация, [email protected] Введение. В 1950-х годах в Челябинской области произошло две радиационные аварии. Первая связана с систематическими сбросами жидких радиоактивных отходов Производственного Объединения (ПО) «Маяк» в реку Течу в конце 1940-х – в начале 1950-х годов из-за отсутствия технологий хранения и переработки радиоактивных отходов в первые годы работы предприятия. Проживающее на берегах реки Течи население, которое использовало воду из реки в питьевых, бытовых и хозяйственных целях подверглось длительному радиационному воздействию за счет комбинированного (внутреннего и внешнего) γ-облучения. Основными радионуклидами выступили долгоживущие 90Sr и 137Сs [1]. 29 сентября 1957 г. на территории ПО «Маяк» в хранилище жидких радиоактивных отходов произошел тепловой взрыв. Большая часть радионуклидов (18 из 20 млн Ки) осели на территории предприятия, 2 млн Ки распространились по розе ветров по территории Челябинской и Свердловской областей, образовав Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС). В состав выброса входили как долгоживущие, так и короткоживущие радионуклиды: 144 Ce + 144Pr = 66 %; 90Sr + 90Y = 5,4 %; 95Zr + 95Nb = 24,9 %; 106Ru + 106Rh = 3,7 % [2]. В результате аварии 1957 года население на территории ВУРСа подверглось хроническому, в основном внешнему γ-облучению. Около 2 тысяч человек были облучены в результате обеих 248 радиационных аварий по причине того, что до аварии 1957 года проживали в населенных пункта на реке Тече. Материалы и методы. Материалы. С середины 20-го века (с 1950-х годов) в Уральском научно-практическом центре радиационной медицины (УНПЦ РМ) осуществлялось медицинское наблюдение за облученным населением Южного Урала. В конце 1980-х был создан электронный персонализированный регистр облученного на территории ВУРС населения, на базе которого в результате была создана когорта ВУРСа (КВУРС). Основными источниками информации о местах проживания и жизненном статусе членов когорты были похозяйственные книги наблюдаемых населенных пунктов, данные адресного бюро Челябинской области, архивы ЗАГСа (акты о рождении и смерти). Основным источником о случаях злокачественных опухолей (ЗО) являлись извещения из онкологического диспансера и онкологических отделений и кабинетов Челябинской области. В когорту ВУРСа включены лица, родившиеся и/или проживающие в одном из 34 населенных пунктов Челябинской области на ВУРСе [3] в период с даты аварии (29 сентября 1957 года) по 1 января 1960 года. Около 1100 человек жителей 3-х населенных пунктов Свердловской области исключены из анализа по причине отсутствия на постоянной основе доступа к данным о них (жизненный статус, заболеваемость и смертность). Территория наблюдения (ТН) включает Челябинскую и Курганскую области, где на постоянной основе осуществлялся сбор данных об истории проживания и причинах смерти членов когорты за весь период наблюдения (с 1957 по 2014 годы). В анализе использованы индивидуализированные дозы, рассчитанные исходя из истории проживания членов когорты в загрязненных пунктах ВУРСа и населенных пунктах на реке Тече. Дозы основаны на обновленной дозиметрической системе TRDS-2016, разработанной сотрудниками биофизической лаборатории УНПЦ РМ [4]. Аналогом дозы на мягкие ткани была выбрана доза на желудок. Средняя доза для членов всей КВУРС составила 36 мГр, максимальная – 1130 мГр (при исключении лиц, получивших до аварии 1957 года дополнительное облучение на реке Тече, соответственно 11 мГр и 121 мГр). На рис. 1 представлено распределение членов КВУРС по дозовым группам (вся КВУРС и с исключением облученных на реке). Р и с ун о к 1 – Распределение членов когорты по дозовым группам (TRDS-16) [5] Большая часть членов КВУРС (91 %) получили дозы на желудок до 100 мГр. При исключении большедозовой группы лиц, облученных на реке Тече, доля членов когорты с дозами свыше100 мГр составила всего 2,7 %. На рис. 2 представлена структура причин смерти от ЗО в КВУРС в зависимости от пола. Всего в когорте наблюдалось 1294 случая смерти от ЗО. У мужчин самыми частыми локализациями ЗО в структуре причин смерти являлись ЗО трахеи, бронхов и легкого (36,3 %), желудка (19,4 %), тонкого и толстого кишечника, прямой кишки, печени и других отделов брюшной полости (13,4 %). У женщин лидирующими локализациями являлись ЗО тонкого и толстого кишечника, прямой кишки, печени и других отделов брюшной полости (21,7 %), желудка (21,3 %) и матки и других женских половых органов (21,2 %). 249 Численность всей КВУРС составила 21384 человека, при исключении лиц, получивших облучение на реке Тече – 19329 человек. В КВУРС преобладают женщины – 11895 (56 %), лица славянской национальности – 12910 (59 %), лица в возрасте до 40 лет на начало 1960 года – 16033 (75 %). Р и с ун о к 2 – Структура причин смерти от ЗО по полу в КВУРС [3] Методы. Анализ риска смерти от ЗО проводился с использованием статистического пакета Epicure [5]. Был проведен многофакторный анализ зависимости показателей смертности от радиационных и нерадиационных факторов. Была использована простая параметрическая модель избыточного относительного риска (ИОР) на основе Пуассоновской регрессии. Статистическая значимость и доверительные интервалы определялись по методу максимального правдоподобия. Результат считался значимым при ошибке менее 5 %. Результаты исследования и их обсуждение. Проведено тестирование зависимости базовых уровней смертности от ЗО от нерадиационных факторов, таких как пол, национальность, календарный период до 1986 года и после, календарный период с разбивкой по 20 лет (1957–1976, 1977–1996, после 1997 г.), год рождения членов когорты (до 1932 года и после), факт эвакуации, зависимость от достигнутого возраста, связанного с полом. Для когорты с исключением облученных на реке Тече тестировались те же переменные. В результате тестирования в конечную модель расчета базовых уровней были включены значимые переменные: пол (p < 0,001), национальность (p < 0,001), достигнутый возраст, связанный с полом (p < 0,001), факт переселения (p = 0,03), календарный период (p < 0,001). По причине того, что для реализации случая ЗО после облучения требуется определенное время, были проанализированы несколько минимальных латентных периодов (0, 2, 5, 10, 15 лет) после радиационного воздействия. Во всех периодах были получены незначительно отличающиеся значения ИОР смерти от ЗО, равные 0,05–0,06 на 100 мГр с близкой статистической значимостью (p = 0,03–0,04). Предположительно 30 из 1294 случаев смерти от ЗО в когорте ВУРСа могли быть связаны с радиационным воздействием, атрибутивный риск при этом составил 2,3 %. При анализе когорты с исключением лиц, получивших облучение на реке Тече, ИОР смерти от ЗО оставался положительным (0,18/ 100 мГр), но незначимым при всех латентных периодах. Потеря статистической силы связана с тем, что исключенные лица (2055 человек) составляли большедозовую группу с максимальным значением дозы в 1,13 Гр. Для оценки вида зависимости эффекта от дозы протестированы 3 модели: линейная, квадратичная и линейно-квадратичная. Модели тестировались с 5-летним латентным периодом. Оценка показала, что линейная модель наилучшим образом описывает тренд изменения величины ИОР с повышением дозы в диапазоне малых доз. Статистическая значимость квадратичной модели оказалась ниже линейной (p = 0,04 против 0,03 у линейной) (рис. 3). 250 Р и с ун о к 3 – Дозовая зависимость ИОР смерти от ЗО в КВУРС: сплошная линия – линейная модель; пунктирная линия – квадратичная модель; точки – непараметрическая модель [5] При оценке модификации как во всей КВУРС, так и при исключении облученных на реке не было выявлено статистически значимой модификации эффекта нерадиационными факторами. Однако в КВУРС были отмечены тенденции к более высоким значениям ИОР на единицу дозы у татар и башкир по отношению к русским и у лиц, достигших 70-летнего возраста относительно 30-летних. Также наблюдалась тенденция к более высокому риску смерти от ЗО в период после 1986 года, чем в период до 1986 года. Но все эти различия были статистически незначимы. Исключение из анализа большедозовой группы облученных на реке Тече существенно снижает дозовую зависимость и статистическую значимость, что приводит к отрицательным значениям нижней границы доверительного интервала ИОР [3]. Заключение. Данная работа является продолжением активной работы УНПЦ РМ по оценке эффектов радиационного воздействия на здоровье облученного населения. В данном исследовании был увеличен период наблюдения до 57 лет (1957–2014 годы), количество случаев смерти от ЗО составило 1294 в когорте численностью 21384 человек. Был получен статистически значимый ИОР смерти от ЗО в КВУРС равный 0,05/ 100 мГр (95 % ДИ 0,002; 0,11, p = 0,04). При исключении из когорты лиц, получивших дополнительное облучение в населенных пунктах на реке Тече (2055 человек) до аварии 1957 года риск становился незначимым (0,18/ 100 мГр, p = 0,23). Лица, облученные в двух авариях, получили максимальные дозы в когорте (средняя доза 264 мГр, максимальная – 1,13 Гр). Именно за счет этой группы людей обеспечивается значимость величины радиационно-связанного риска развития ЗНО в КВУРС. Литература 1. Последствия радиоактивного загрязнения реки Течи / А. В. Аклеев [и др.] ; под ред. А. В. Аклеева. – Челябинск : Книга, 2016. – 390 с. 2. Восточно-Уральский радиоактивный след : сборник статей, посвященных последствиям аварии 1957 г. на ПО «Маяк» ; под ред. А. В. Аклеева, М. Ф. Киселева. – Челябинск : Изд-во «Фрегат», 2012. – 352 с. 3. Силкин, С. С. Восточно-Уральский радиоактивный след: смертность от злокачественных опухолей за 57-летний период (1957–2014 гг.) / С. С. Силкин, Л. Ю. Крестинина, А. В. Аклеев // Радиационная гигиена. – 2022. – Т. 15, № 1. – С. 27–35. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2022-15-1-27-35 4. Enhancements in the Techa River Dosimetry System: TRDS-2016D Code for reconstruction of Deterministic Estimates of Dose from Environmental Exposures / M. O. Degteva [et al.] // Health Phys. – 2019. – Vol. 117 (4). – P. 378–387 https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001067 5. Epicure Users Guide / D. L. Preston [et al.]. – Washington : Hirosoft International Corporation, 1993. – 330 p. CANCER MORTALITY IN THE COHORT OF THE EXPOSED POPULATION ON THE TERRITORY OF THE EAST URALS RADIOACTIVE TRACE OVER THE 57-YEAR FOLLOW-UP PERIOD S. S. Silkin, L. Yu. Krestinina Urals Research Center for Radiation Medicine (URCRM), Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. The issues of the effect of low doses (up to 100 mGy) of ionizing radiation on human health long time after exposure, the development of long-term medical consequences, as well as direct assessments of their radiation health risk are highly relevant and widely discussed. The widespread use of nuclear technology increases the likelihood of exposure of a large number of people, which makes it necessary to study the medical effects of ionizing radiation of various dose rates and dose ranges. The objective of this research was to study the carcinogenic effects of chronic combined (external and internal) low dose exposure of the population living at the time of the 1957 accident at the Mayak Production Association on the 251 territory of the East Urals Radioactive Trace using individualized organ dose estimates based on the assessment of cancer mortality risk. At the end of September 1957, an explosion occurred in the liquid radioactive waste storage tank on the territory of the Mayak PA as a result of a failure in the cooling system, which led to the formation of the EURT and contamination of the Chelyabinsk and Sverdlovsk regions about 300 km long. The population living in settlements on the territory of the EURT were exposed to long-term chronic combined radiation. The cohort of the exposed population formed for the analysis was 21,384 people, some of them (2,055 people) were exposed before the 1957 accident while living in settlements located on the Techa River (high-dose group). The average radiation dose for the members of the cohort was 36 mGy, the maximum dose was 1130 mGy. The follow-up period for the exposed persons was 57 years (from 1957 to 2014). The analysis was carried out in the statistical package Epicure using a simple parametric model of excess relative risk (ERR). Confidence intervals and statistical significance were determined using the maximum likelihood method. As a result of the analysis of cancer mortality risk over the 57-year follow-up period in members of the EURT cohort subjected to longterm combined exposure, a statistically significant ERR of 0.05/100 mGy (95 % CI: 0.002–0.11, p = 0.04) was observed in the entire EURT cohort. The significance of the radiation-related cancer risk is due to the dose received before the 1957 accident while living in villages located on the Techa River. The exclusion of this group of individuals (2,055 people) from the analysis leads to a loss of statistical significance (p = 0.23) of the risk value, which remains positive (ERR is 0.18/ 100 mGy). The maximum dose in the cohort excluding those exposed on the Techa River was 121 mGy. As a result of the analysis, no statistically significant modification of the dose dependence on non-radiation factors was revealed. The obtained results are comparable with the previous studies carried out at the URCRM, as well as with other domestic and foreign works. Keywords: population, radiation risk, East Urals radioactive trace (EURT), cancer, mortality risk, excessive relative risk ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФРАКЦИОНИРОВАННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА АНТИОКСИДАНТНУЮ ЗАЩИТУ И ПРОДУКТИВНОСТЬ БИОМАССЫ ЦИАНОБАКТЕРИИ ARTHROSPIRA PLANTENSIS Ю. К. Симончик, Е. А. Танкевич, А. Н. Никитин, Г. А. Леферд, Н. Н. Веялкина, Е. А. Медведева Институт радиобиологии НАН Беларуси, г. Гомель, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Выявление механизмов радиозащитного эффекта у высших организмов, поиск средств защиты и путей пострадиационного восстановления организма, прогнозирование опасности для человека и животных, вызванной повышением уровня радиационного фона в окружающей среде и радиоактивного загрязнения продуктов питания, является актуальной проблемой современной науки, несмотря на многочисленные исследования в этой области. Природный состав спирулины уникален по наличию и соотношению компонентов, жизненно необходимых организму, созданных и отшлифованных природой на протяжении миллионов лет [1]. Многие характеристики Arthrospira platensis предполагают, что они должны быть удобными модельными организмами для исследования биологических эффектов ионизирующих излучений [2; 3]. В данных исследованиях основной гипотезой является предположение, что воздействие ионизирующего излучения на цианобактерии в процессе ее культивирования оказывает влияние на продуктивность биомассы и активность ферментов антиоксидантной защиты. Использование данного эффекта позволило бы повысить продуктивность и радиозащитные свойства биомассы Arthrospira platensis. Материалы и методы. Объектом исследования являлась культура цианобактерии спирулины (Arthrospira platensis (S. Platensis)). Для выращивания спирулины была использована стандартная питательная среда Зарроука [4]. Цикл роста спирулины составлял 12 суток. Оптимальную концентрацию водоросли для начала ее роста определяли по оптической плотности маточной культуры. Для измерения оптической плотности использовался спектрофотометр ПЭ – 5300 ВИ. Для проведения экспериментов с облучением использовались лабораторные стеклянные стаканы, объемом 2 л, которые наполнялись аквакультурой микроводоросли до метки в 1 л. Контрольные и экспериментальные образцы культивировались одновременно и в одинаковых условиях. Экспериментальные образцы микроводоросли подвергались облучению с помощью рентгеновского аппарата биологического назначения X-Rad 320 (Precision X-ray Inc.) [5] при мощности дозы 98,8 сГр/мин с фильтром № 2 (1,5 мм Al, 0,25 мм Cu, 0,75 мм Sn), расстояние до объекта 50 см. Облучение проводилось равными фракциями в течение 12 дней по 1, 50, 100 и 250 Гр в сутки. 252 Эксперимент проводился в трехкратной повторности для экспериментальных и контрольных образцов. Эксперимент с облучением в дозе 1 Гр проводился 6 раз, с облучением в 50 Гр – 4 раза, с облучением с 100 Гр – 4 раза и с облучением с 250 Гр – 3 раза. По окончанию цикла роста раствор с цианобактериями фильтровался через нейлоновый фильтр диаметром ячейки 60–90 мкм в течение 5 часов, после чего проводилось взвешивание биомассы в ее естественном состоянии на аналитических весах модели LA 230 S (погрешность измерения от 0,01 г). Изучение влияния фракционированного облучения на активность ферментов антиоксидантной защиты было проведено на примере каталазы, для чего была проведена модификация и доработка существующих методик для работы с биомассой цианобактерии [6; 7]. Экспериментальная работа проводилась в мае-декабре 2022 года. Биомасса микроводоросли исследовалась по истечению 12 дней накопительного культивирования. Результаты исследования и их обсуждение. На основании анализа полученных данных выявлено увеличение биомассы цианобактерий по окончанию срока выращивания на 20 % при суммарных дозах фракционированного облучения 0,012 и 1,2 кГр (рис. 1). При фракционированном облучении в 0,6 кГр (50 Гр × 12) среднее значение биомассы несколько выше контрольных значений на (на 10 %), но t-критерий Стьюдента не подтверждает статистическую значимость этих различий. П р и м е ч а н и е – Планки погрешностей указывают доверительные интервалы с α = 0,05; значимые отличия от контроля отмечены звездочками (* – p < 0,05). Р и с ун о к 1 – Биомасса водоросли Arthrospira platensis при фракционированном облучении в 0,012, 0,6, 1,2 и 3 кГр Таким образом, установлено стимулирующие влияние фракционированного облучения в общей дозе 0,012 и 1,2 кГр (12-кратное облучение) на рост и развитие водоросли Arthrospira platensis. Полученный результат является подтверждением явления гормезиса в отношении цианобактерий. Гормезис сохраняется для данной группы организмов при фракционированном облучении в общей дозе 0,012, 0,6 и 1,2 кГр. Выявленная закономерность может быть использована для повышения эффективности выращивания биомассы съедобных водорослей. П р и м е ч а н и е – Планки погрешностей указывают доверительные интервалы с α = 0,05. Р и с ун о к 2 – Влияние фракционированного облучения на активность каталазы (в % к контролю) 253 Активность каталазы в клетках цианобактерий Arthrospira platensis имеет тенденцию к снижению при фракционированном облучении культуры цианобактерии в диапазоне общей дозы 0,012 – 3 кГр (рис. 2). Однако в исследованных образцах активность каталазы имеет высокую вариабельность, что не позволило подтвердить данную зависимость на уровне значимости р < 0,05 в данном дизайне эксперимента. Полученный результат позволяет предположить отрицательное воздействие фракционированного облучения на ферментную антиоксидантную защитную систему цианобактерий Arthrospira platensis. Заключение. Установлено стимулирующие влияние фракционированного облучения в общей дозе 0,6 и 1,2 кГр (12-кратное облучение) на рост и развитие водоросли Arthrospira platensis. Полученный результат является подтверждением явления гормезиса в отношении цианобактерий и указывает на то, что он сохраняется для данной группы организмов при общей дозе облучения 0,6 и 1,2 кГр. Выявленная закономерность может быть использована для повышения эффективности выращивания биомассы съедобных водорослей. Стресс в виде фракционированного воздействия ионизирующего излучения оказывает отрицательное воздействие на активность ферментов антиоксидантной защиты. Литература 1. Петряков, В. В. Спирулина платенсис – биологически активная добавка, обладающая целительными свойствами / В. В. Петряков // Современное общество, образование и наука. – Тамбов, 2015. – С. 93–96. 2. Петряков, В. В. Радиозащитные свойства микроводоросли Spirulina platensis при радиоактивном облучении крыс / В. В. Петряков // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2016. – № 1 (57). – С. 175–178. 3. Петряков, В. В. Сельскохозяйственная радиобиология с основами радиологии : учебное пособие / В. В. Петряков ; рец.: И. Н. Хакимов, М. Г. Курячий ; Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия». – Самара : РИЦ СГСХА, 2011. – 355 с. 4. Сохранение и воспроизведение хозяйственно полезных видов водорослей в альгологической коллекции : метод. указания / сост.: С. С. Мельников, Е. Е. Мананкина, Е. А. Будакова, Н. В. Шалыго ; Ин-т биофизики и клет. инженерии. – Минск : Право и экономика, 2010. – 40 с. 5. Characterization of an orthovoltage biological irradiator used for radiobiological research / R. Azimi [et al.] // J. Rad. Res. – 2015. – Vol. 56 (3). – P. 485–492. https://doi.org/10.1093/jrr/rru129 6. Федулов, Ю. П. Методические указания к лабораторным занятиям по биохимии растений с основами теории для студентов агробиологических специальностей / Ю. П. Федулов, К. А. Доценко, Я. К. Тосунов. – Краснодар : Кубанский государственный университет, 2013. – С. 48–52. 7. Определение активности каталазы газометрическим методом [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studfile.net/preview/7091611/page:18/. – Дата доступа: 23.06.2022. EVALUATION OF THE EFFECT OF FRACTIONATED IRRADIATION ON ANTIOXIDANT PROTECTION AND PRODUCTIVITY OF CYANOBACTERIA ARTHROSPIRA PLANTENSIS BIOMASS Yu. K. Simonchyk, E. A. Tankevich, A. N. Nikitin, G. A. Leferd, N. N. Veyalkina, E. A. Medvedeva Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The identification of the mechanisms of the radioprotective effect in higher organisms, the search for means of protection and ways of post-radiation recovery of the body, the prediction of danger to humans and animals caused by an increase in the level of background radiation in the environment and radioactive contamination of food is an urgent problem of modern science, despite numerous studies in this field area. In these studies, the main hypothesis is the assumption that the irradiation of cyanobacteria during its cultivation affects the productivity of biomass and the activity of antioxidant defense enzymes. The use of this effect would increase the productivity and radioprotective properties of Arthrospira platensis biomass. The stimulating effect of fractionated irradiation at a total dose of 0.6 and 1.2 kGy (12-fold irradiation) on the growth and development of the alga Arthrospira platensis was established. The result obtained confirms the phenomenon of hormesis in relation to cyanobacteria and indicates that it persists for this group of organisms even at a total radiation dose of 0.6 and 1.2 kGy. The revealed pattern can be used to improve the efficiency of growing the biomass of edible algae. However, stress in the form of fractionated irradiation has a negative effect on the activity of antioxidant defense enzymes. Keywords: spirulina cyanobacteria, fractionated irradiation, biomass conductivity, antioxidant protection, catalase activity 254 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ 90Sr В ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ПОЙМЕННЫХ ПОЧВАХ В ПЕРИОД ВЕГЕТАЦИИ РАСТЕНИЙ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ ПОСТЧЕРНОБЫЛЬСКОГО ПЕРИОДА Г. А. Соколик, М. В. Попеня, И. А. Кольцов, Е. А. Кухлевский Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, [email protected] Введение. Загрязнение 90Sr обширных пойменных лугов р. Припять на территории Гомельской области обусловило необходимость исследования физико-химического состояния 90 Sr в отдаленный постчернобыльский период в связи с необходимостью оценки влияния климатических изменений на его доступность растениям, так как в период после аварии на ЧАЭС климат менялся быстрыми темпами, и за последние десятилетия увеличилась интенсивность этого процесса. Пойма является важнейшей из экосистем, используемых в качестве сенокосно-пастбищных угодий. Даже при невысокой плотности радиоактивного загрязнения пойменные луга могут стать источником получения кормов с повышенным содержанием радионуклидов в отдаленный после аварии период. С 1989 года в Беларуси начался самый продолжительный период потепления за все время инструментальных наблюдений за температурой воздуха на протяжении последних почти 130 лет. В результате потепления произошло изменение границ агроклиматических зон (областей): Северная агроклиматическая область распалась, а на юге Белорусского Полесья образовалась новая, более теплая агроклиматическая область [1]. Проведенные ранее исследования особенностей изменения количества осадков на территории Белорусского Полесья показали, что в период потепления (1989–2015 гг.) наблюдалась и тенденция увеличения количества осадков в восточной части Полесья (Гомельская область) по сравнению с западной (Брестская область) и по сравнению с климатической нормой (1961–1990 гг.) [2]. Современные климатические изменения в Беларуси и их последствия синхронизированы с глобальными тенденциями, формируют новые климатические условия регионов и оказывают существенное влияние на климатозависимые сектора экономики, и прежде всего на сельское хозяйство. Из-за одновременного природного и антропогенного воздействия крайне сложно вычленить самостоятельную роль каждого из этих факторов [3]. По мнению многих исследователей, наметившиеся тенденции изменения климата сохранятся в текущем столетии. Продолжится рост температуры воздуха, увеличение периодов с температурами выше +10 °С, режим увлажнения также будет меняться. В связи с этим представляется актуальным исследование влияния изменения климатических условий на запас 90 Sr в доступных растениям формах в загрязненных радионуклидами пойменных почвах [3]. Изменения режима увлажнения и температурных условий оказывают многостороннее влияние и на физико-химическое состояние элементов питания растений и присутствующих в почве радионуклидов (в том числе и 90Sr), на их содержание в мобильных и доступных растениям формах. Поступление 90Sr в растения, его миграция по почвенному профилю, а также вымывание его осадками зависят от физико-химического состояния 90Sr в почвенной среде. Чем больше содержание 90Sr в прочносвязанных формах в почве, тем меньше его миграция, в том числе и поступление в растительность и далее в продукцию животноводства и в организм человека. Поскольку большинство атмосферных осадков на территории Республики Беларусь выпадает в теплый период года (период вегетации растений) и пойменные почвы относятся к гидроморфным, находящимся в условиях длительного поверхностного застоя воды, то для изучения влияния температурного фактора на формы нахождения 90Sr в пойменных почвах в условиях переувлажнения были выбраны условия лабораторного эксперимента при полной влагоемкости почв (ПВ) более 100 %, а именно при 120 % [1–3]. Цель настоящей работы – изучить влияние температурного фактора на запас 90Sr в биологически доступных и фиксированной формах в почвах Юго-Востока Беларуси в условиях переувлажнения пойменных биогеоценозов. Материалы и методы. Объектами изучения являлись образцы (0–20)-см слоев пойменных почв с двух участков, расположенных в Хойникском районе Гомельской области на территории Полесского государственного радиационно-экологического заповедника (ПГРЭЗ), 255 и 90Sr в этих почвах в биологически доступных и фиксированных (труднодоступных) формах. Образцы пойменных почв были отобраны летом 2021 г. вблизи населенного пункта Красноселье Хойникского района Гомельской области, так как на данном участке находятся наиболее характерные почвы для зоны центральной поймы реки Припять. Влияние температурного фактора на запас в почвах 90Sr в биологически доступных и фиксированных (труднодоступных) формах изучали в лабораторных условиях. Было выполнено 6 серий экспериментов: с образцами аллювиальной дерново-глеевой почвы, развивающейся на песчаном аллювии и аллювиальной дерново-глееватой почвы, развивающейся на супесчаном аллювии в условиях переувлажнения (120 % относительно ПВ почвы) при заданных температурах 6 °С, 20 °С, 35 °С, характерных для вегетационного периода растений на ЮгоВостоке Беларуси. Образцы почв выдерживали при данной влажности и перечисленных температурах в течение трех недель с последующим извлечением из почв 90Sr в биологически доступных и фиксированных (труднодоступных) формах. Эксперименты проводили в двукратной повторности. Влажность почвенных образцов контролировали по их массе, в случае необходимости их дополнительно увлажняли. Для количественной оценки физико-химического состояния сорбированного почвой 90Sr использовался распространенный метод последовательных экстракций [4], который позволял выделять из почвы фракции 90Sr, характеризующиеся разной прочностью связи его с твердой фазой почвы: водорастворимую, извлекаемую дистиллированной водой, обменную – 1 моль/дм3 раствором ацетата аммония, подвижную – 1 моль/дм3 раствором соляной кислоты. В полученных вытяжках проводили отделение 90Sr от остальных радионуклидов оксалатным методом. Содержание 90Sr в почвенных вытяжках и остатках почвы рассчитывали в процентах от его общего содержания в навеске почвы. Несмотря на то, что последовательные шаги экстракции не являются абсолютно селективными, параметры, определяемые этим методом, полезны при прогнозировании последствий радиоактивного загрязнения почв и поведения 90Sr в почве. Содержание 90Sr в образцах почвы и растворах оценивалось методом радиохимического анализа с идентификацией β-активности дочернего изотопа 90Y на радиометре КРК-1-01. Химический выход стронция и содержание К, Са в пробах устанавливали методом пламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии с помощью установки ZEEnit 700. Результаты исследования и их обсуждение. Установленные характеристики почвы приведены в таблице. Характеристики почвенных образцов Почва pHKCl рНН2О ОВП, % ПВ, % [Caобм], мг/кг [Кподв], мг/кг Аллювиальная дерновоглеевая 4,60 ± 0,04 5,15 ± 0,04 10,70 ± 0,22 73,6 ± 0,8 1253 ± 175 29,3 ± 0,9 Аллювиальная дерновоглееватая 4,38 ± 0,03 5,22 ± 0,03 5,16 ± 0,07 58,4 ± 1,1 1394 ± 203 23,7 ± 0,4 П р и м е ч а н и е – pHKCl и pHН2О – рН почвенной суспензии в растворе 1 моль/дм3 КСl и в дистиллированной воде; ОВП – общее содержание в почве органического вещества, %; ПВ – полная почвенная влагоемкость, % от массы абсолютно сухой почвы; [Меобм] и [Меподв] – общее содержание в почве соответствующего металла в обменной и подвижной форме в расчете на абсолютно сухое вещество. Удельная активность 90Sr в аллювиальной дерново-глеевой почве в расчете на абсолютно сухое вещество составляла 190 ± 27 Бк/кг, а в аллювиальной дерново-глееватой 629 ± 61 Бк/кг. Результаты исследования изменения доли 90Sr в различных формах нахождения в распространенных пойменных почвах при температурах, характерных для вегетационного периода растений представлены на рисунке. 256 б) a) Доли 90Sr в водорастворимой, обменной, подвижной и фиксированной формах в образцах переувлажненных пойменных почв от валового содержания 90Sr в этих образцах при различных температурах: a) – аллювиальная дерново-глеевая; б) – аллювиальная дерново-глееватая Полученные и представленные на рисунке данные свидетельствуют, что в условиях длительного переувлажнения изменение температуры практически не приводит к изменению содержания 90Sr в биологически доступных (водорастворимой, обменной и подвижной) формах в пойменных дерново-глеевой и дерново-глееватой почвах. Заметные различия в содержании 90 Sr в обменных и подвижных (необменных, но потенциально доступных) формах в этих почвах обусловлены главным образом свойствами почвы, на которые влияют особенности гидрогеологического строения территории поймы, и валовым содержанием 90Sr. Доля обменной формы свидетельствует о высокой мобильности 90Sr в почве и, соответственно, повышенной доступности его для произрастающей растительности. Наиболее высокое содержание 90Sr в обменной форме (69–71 % от валового содержания) характерно для дерново-глееватой почвы, сформированной на супесчаном аллювии, с уровнем залегания грунтовых вод 0,9–1,2 м. В дерново-глеевой почве с уровнем залегания грунтовых вод 0,5–0,8 м запас 90Sr в обменной (легкорастворимой, обратимосвязанной с составляющими почвенного комплекса) форме составляет 52–57 %. В то же время максимальная доля 90Sr в подвижной (необменной, но потенциально доступной) форме в дерново-глееватой почве не превышает 26 %, а в дерново-глеевой составляет 40 %, вне зависимости от температуры переувлажненной пойменной почвы. Заключение. Представленные результаты позволили установить, что в изученных пойменных почвах, длительное время находящихся в состоянии переувлажнения, изменение температуры в вегетационный период растений не приводит к существенному изменению физико-химического состояния 90Sr. Суммарное содержание потенциально доступного растениям 90Sr (водорастворимая, обменная, подвижная формы нахождения) составляет 93– 98 % и практически не зависит от температур, характерных для вегетационного периода растений. Небольшая фиксация 90Sr (до 6–7 % от валового содержания в почве) наблюдается лишь в аллювиальной дерново-глеевой почве при температурах 20 и 35 °С. Литература 1. Агроклиматическое зонирование территории Беларуси с учетом изменения климата / В. И Мельник [и др.] // В рамках разработки национальной стратегии адаптации сельского хозяйства к изменению климата в Республике Беларусь. 7-е заседание Межведомственной рабочей группы по проблемам изменения климата. – Минск : Проект «Clima East». – 2017. – 83 с. 2. Логинов, В. Ф. Особенности изменения осадков в Белорусском Полесье в современный период / В. Ф. Логинов, В. И. Мельник // Природные ресурсы: межведомственный бюллетень / учредители: Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ; НАН Беларуси. – 2019. – № 2. – С. 104–112. 3. Данилович, И. С. Современные изменения климата Белорусского Полесья: причины, следствия, прогнозы / И. С. Данилович, В. И. Мельник, Б. Гейер // Журнал БГУ. – 2020. – № 1. – С. 3–13. 4. Павлоцкая, В. И. Миграция радиоактивных продуктов глобальных выпадений в почвах / В. И. Павлоцкая. – М. : Атомиздат, 1974. – 216 с. PHYSICOCHEMICAL STATE OF 90Sr IN OVERWET FLOODPLAIN SOILS DURING THE PLANT GROWING SEASON IN THE PRESENT STAGE OF THE POST-CHERNOBYL PERIOD G. A. Sokolik, M. V. Papenia, I. A. Kaltsou, Y. A. Kukhleuski Belarusian State University, Minsk, Republic of Belarus, [email protected] Abstract. The content of 90Sr in various occurrence forms in samples of floodplain soils of a given moisture content (120 % of the total soil moisture capacity) after their exposure at temperatures from 6 to 35 °C was determined chemically by 257 fractionation. Sequential selective extraction was used to extract 90Sr in various forms: water-soluble - extracted with distilled water, exchange – 1 M solution of ammonium acetate, mobile – 1 M solution of hydrochloric acid. The largest amount of 90Sr in overwet floodplain soddy-gley and soddy-gleyish soils is contained in the exchange form, the stock of which is on average 70 % and 54 %, respectively, of the total content of 90Sr in the soils. The maximum share of 90Sr in a mobile (nonexchangeable, but potentially available) form is 39 % of its total content in soddy-gley soil formed on sandy alluvium with a groundwater level of 0.5–0.8 m. The maximum share of 90Sr in a mobile form in soddy-gleyish soil formed on sandy loamy alluvium with a groundwater level of 0.9–1.2 m does not exceed 26 %. The presented results made it possible to establish that in the studied floodplain soils, which are in a state of overwet for a long time, the total content of 90Sr potentially available to plants (water-soluble, exchangeable, mobile forms of occurrence) is 93–98 % and practically independent of the temperature of the plant growing season. It has been noted that a slight fixation of 90Sr (up to 6–7 % of the total content in the soil) is observed only in the alluvial soddy-gley soil at temperatures of 20 and 35 °C. Keywords: strontium-90, climate change, floodplain soil, physicochemical state of strontium, chemical fractionation ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ БИОФИЗИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ХЕЛАТОВ, ПРИ ОСТРОМ ИНГАЛЯЦИОННОМ ПОСТУПЛЕНИИ ПЛУТОНИЯ А. Б. Соколова, А. Б. Джунушалиев Южно-Уральский институт биофизики ФМБА России, г. Озерск, Российская Федерация, [email protected] Введение. В современных условиях с высоким уровнем безопасности на предприятиях ядерно-топливного цикла ингаляционный путь поступления соединений плутония является серьезным фактором профессионального облучения [1]. Ингаляционное поступление значительного количества плутония может произойти в результате появления высокой концентрации плутония в воздухе рабочих помещений вследствие возникновения нештатных (аварийных) ситуаций. В случаях поступления в организм повышенных уровней плутония может потребоваться медицинское вмешательство: для предупреждения радиационных поражений или уменьшения риска их возникновения применяют хелатные комплексы. Для декорпорации плутония используют диэтилен-триамин-пентауксусную кислоту (ДТПА) в форме соединения кальция (Ca-ДТПА) или цинка (Zn-ДТПА). В настоящее время в отечественной практике применяется только Ca-ДТПА – пентацин. Применение хелатов существенно меняет картину выведения плутония с мочой: в дни введения пентацина скорость выведения плутония с мочой может увеличиваться на порядки величины, поэтому методики определения значения величины ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения и поступления должны учитывать модифицирующее влияние хелатных комплексов. Материалы и методы. Специалистами отдела радиационной безопасности и дозиметрии ФГБУН ЮУрИБФ ФМБА России разработан программный код, который реализует специальную модель поведения плутония в присутствии хелатов K. Konzen et al. Код верифицирован на основании опубликованных данных функций выведения и удержания от ингаляционного поступления 239Pu в организм. Валидация модели проведена на нескольких случаях поступления соединений плутония работникам ФГУП «ПО «Маяк». Результаты исследования и их обсуждение. При аварийном поступлении актинидов выполняется специальный (аварийный) индивидуальный дозиметрический контроль внутреннего облучения. Дозиметрическое обследование при остром поступлении соединений плутония в организм состоит из нескольких этапов, на каждом из которых осуществляется выполнение оценки поступления и ожидаемой эффективной дозы. К настоящему моменту в случае возникновения аварийных или нештатных ситуаций существует практика немедленного введения пентацина работнику, вовлеченному в аварийную ситуацию, непосредственно на здравпункте предприятия [2]. Несомненно, немедленное введение пентацина способствует сохранению здоровья персонала, но вызывает трудности со своевременным получением оценки величины поступления на этапах первичной оценки дозы и этап уточнения дозовых оценок. Для оценки доз внутреннего облучения от плутония для персонала используются биокинетические и дозиметрические модели, рекомендуемые: в Публикации 66 МКРЗ представлена модель дыхательного тракта, в Публикации 30 МКРЗ – модель желудочно- 258 Содержание плутония в моче, % от поступившего кишечного тракта, в Публикации 67 МКРЗ – модель, описывающая поведение радионуклидов, попавших в кровь [3–5]. Актуальные модели МКРЗ оперируют естественными уровнями экскреции плутония с мочой. Для оценки поступления результаты измерений активности плутония в моче, полученные в период применения пентацина и в период его последействия, необходимо либо приводить к естественным уровням, либо использовать специальные модели. Для приведения скорости стимулированной экскреции плутония с мочой к естественным уровням методические документы рекомендуют пользоваться коэффициентами ускорения, значения которых получены на основании экспериментальных исследований Г. В. Халтурина с соавт. [2; 6]. Коэффициент ускорения показывает, во сколько раз скорость выведения радионуклида после применения хелата превышает скорость выведения без его использования [7]. В настоящее время продолжаются исследования в области разработки специальных моделей поведения плутония в организме в присутствии хелатов. В последние десятилетия на базе актуальных моделей кинетики актинидов МКРЗ разработан ряд моделей, в том числе модель проекта European Coordinated Network on Radiation Dosimetry (CONRAD) [8; 9] и модель на основе CONRAD-модели, предложенная Konzen et al. в 2015 г. и модифицированная в 2016 г. [10; 11]. Для целей данного исследования была выбрана модель Konzen et al. вследствие наличия в ней камеры связывания Pu и ДТПА в печени. В модели Konzen et al. была использована структурная схема CONRAD-модели, модифицированная путем включения камер переходного состояния, которые соответствуют задержке комплекса Pu-ДТПА. На основании модели Konzen et al. были рассчитаны коэффициенты ускорения при нескольких режимах введения пентацина – на первый день после поступления, первые три дня после поступления и первые пять дней после поступления. Динамика экскреции плутония с мочой на примере острого ингаляционного поступления плутония типа П с АМАД 1 мкм показана на рисунке. без пентацина пентацин 1 день пентацин 3 дня пентацин 5 дней 1 0.1 0.01 0.001 1 10 100 Время после поступления, сут Динамика экскреции плутония с мочой В табл. 1 представлены расчетные значения количества выведенного плутония в зависимости от режима применения пентацина. Как видно, при режиме использования пентацина в течение пяти дней выводится практически на порядок больше плутония, чем без применения препарата. Т а б л и ц а 1 – Количество выведенного 239Pu с мочой на 100 сут после поступления в зависимости от кратности введения пентацина (в % от поступившего) Кратность введения пентацина Ингаляционное поступление соединения типа П, АМАД 1 мкм Без пентацина 1 3 5 0,2 1,5 1,8 1,9 Следует отметить, что коэффициенты ускорения выведения плутония с мочой под действием ДТПА, рассчитанные по модели K. Konzen, значительно отличаются от коэффициентов, приведенных в работе Г. В. Халтурина с соавт. [6; 10] (табл. 2). 259 Т а б л и ц а 2 – Сравнение коэффициентов ускорения выведения плутония с мочой, приведенных в работе K. Konzen et al. 2015 с данными Г. В. Халтурина с соавт. Время после поступления, сут Коэффициент ускорения по модели K. Konzen et al. (пентацин первые пять дней) Коэффициент ускорения по данным Г. В. Халтурина с соавт. 1 2 3 4 5 68,5 24,5 11,2 10,9 13,1 17,7 28,1 32,0 34,9 37,4 Заключение. В результате исследования на основании выполненных расчетов по модели поведения плутония в организме в присутствии хелатов K. Konzen получено, что в случае немедленного применения пентацина в течение пяти дней после поступления выводится практически на порядок больше плутония, чем без применения препарата. Теоретические оценки коэффициентов ускорения экскреции плутония, рассчитанные по модели K. Konzen et al., значительно отличаются от коэффициентов, рекомендуемых актуальными методическими документами. Литература 1. ICRP, 1986. The Metabolism of Plutonium and Related Elements. ICRP Publication 48 / Ann. ICRP. – Vol. 16 (2/3). – 108 p. 2. Методические указания. Порядок взаимодействия предприятий Госкорпорации «Росатом» и органов и организаций ФМБА России при нестандартном (раневом) и аварийном ингаляционном поступлении изотопов плутония и америция-241 : МУ 2.6.1.034-2014. – 2014. 3. ICRP, 1979. Limits for Intakes of Radionuclides by Workers. ICRP Publication 30 (Supplement to Part 1) / Ann. ICRP. – Vol. 3 (1–4). – 562 p. 4. ICRP, 1994. Human Respiratory Tract Model for Radiological Protection. ICRP Publication 66 / Ann. ICRP. – Vol. 24 (1–3). – 492 p. 5. ICRP, 1993. Age-Dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides: Part 2 Ingestion Dose Coefficients. ICRP Publication 67 / Ann. ICRP. – Vol. 23 (3/4). – 164 p. 6. Определение скелетного и системного содержания плутония и нептуния в организме человека при аварийном поступлении их растворимых и относительно растворимых соединений / Г. В. Халтурин [и др.] // Вопросы радиационной безопасности, ЮУрИБФ – 50 лет. – 2003. – С. 71–77. 7. Влияние пентацина на уровень экскреции плутония из организма человека / А. Е. Щадилов [и др.] // Бюллетень сибирской медицины. – 2005. – № 2. – С. 128–132. 8. Biokinetic modeling of DTPA decorporation therapy: the CONRAD approach / B. Breustedt [et al.] // Radiat. Prot. Dosimetry. – 2009. – Vol. 134. – P. 38–48. https://doi.org/10.1093/rpd/ncp058 9. The CONRAD approach to biokinetic modeling of DTPA decorporation therapy / B. Breustedt [et al.] // Health Phys. – 2010. – Vol. 99 (4). – P. 547–552. https://doi.org/10.1097/HP.0b013e3181bfba02 10. Konzen, K. Development of the Plutonium-DTPA biokinetic model / K. Konzen, R. Brey // Health Phys. – 2015. – Vol. 108 (6). – P. 565–573. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000000283 11. Konzen, K. Plutonium-DTPA model application with USTUR cases 0269 / K. Konzen, R. Brey, S. Miller // Health Phys. – 2016. – Vol. 110 (1). – P. 59–65. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000000374 INTERPRETATING DATA FROM BIOPHYSICAL SURVEYS PERFORMED IN THE APPLICATION OF CHELATES IN ACUTE INHALATION INTAKE OF PLUTONIUM A. B. Sokolova, A. B. Dzhunushaliev Southern Urals Biophysics Institute (SUBI) of the Federal Medical Biological Agency, Ozyorsk, Russian Federation, [email protected] Abstract. In recent decades, the radiation situation at NFC facilities remains consistently favorable, however, it is not excluded the possibility of situations that can lead to acute inhalation intake of radionuclides in the personnel. In cases of intake of higher levels of plutonium, to prevent radiation damage or reduce its risk, the chelate complexes are applied; in domestic practice, diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) is used in the form of calcium compound (Ca-DTPA) – pentacinum. Application of chelates significantly changes the picture of urinary excretion of plutonium. To estimate an intake, it is necessary to either normalize the plutonium activities in urine measured during the period of pentacinum application and the period of its after effect to natural levels, or use special models. Up-to-date methodological documents recommend using enhancement factors, the values of which were derived from experimental studies. The enhancement factors how show many times the rate of radionuclide excretion after chelate application exceeds the rate of excretion without using it. Over the last decades, based on the current ICRP models of actinide kinetics, a number of models were developed describing the behavior of plutonium in the body in presence of chelates. To perform theoretical calculations, this study used a special model of plutonium metabolism in presence of chelates proposed by K. Konzen et al. in 2015. The enhancement factors were calculated for three regimes of pentacinum administration at acute inhalation intake of Type M plutonium. The values obtained differ significantly from the enhancement factors that are currently used to normalize the stimulated urinary excretion rate of plutonium to the natural levels. It is also determined that in case of immediate application of pentacinum during the following 5 days after an intake, almost an order of magnitude more plutonium is excreted for 100 days than without the medication. Keywords: plutonium, inhalation intake, pentacinum, enhancement factor, chelates 260 ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ МУЖСКИХ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК У МЫШЕЙ ЛИНИИ AF ПОСЛЕ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ Н. Н. Старобор, А. В. Ермакова Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Российская Федерация, [email protected] Введение. Гонады млекопитающих являются высокочувствительными органами к воздействию ионизирующей радиации. Особый интерес представляет изучение влияния хронического облучения в малых дозах на гаметогенез обоих родителей [1]. Генетические нарушения, возникающие в половых клетках облученных организмов, в процессе размножения могут передаваться следующим поколениям и оказывать влияние на его жизнеспособность [1– 5]. Цель работы – оценить цитогенетическое состояние мужских половых клеток у мышей линии Af после хронического внешнего γ-облучения в дозах 10, 20 и 30 сГр в различные сроки после окончания радиационного воздействия. Материалы и методы. Эксперимент проводили на половозрелых 2–3 месячных самцах и самках мышах линии Af, полученных из УНУ «Научная коллекция экспериментальных животных» ФГБНУ ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (http://www.ckp-rf.ru/usu/471933/). Мышей, разделенных на контрольную и опытные группы, содержали в поликарбонатных клетках со свободным доступом к воде и брикетированному корму. Животных опытных групп (самцов и самок) в течение 29, 56 и 84 суток подвергали внешнему γ-излучению при средней мощности дозы 150 мкЗв/ч от двух источников 226Ra, разнесенных на расстояние 2,5 м и содержащих 0,474 × 106 и 0,451 × 106 кБк 226Ra. Суммарные поглощенные дозы облучения составили соответственно 10, 20 и 30 сГр. Контрольные мыши содержались при нормальном радиационном фоне (0,08–0,10 мкЗв/ч). При работе с мышами руководствовались этическими правилами о гуманном обращении с экспериментальными животными [6]. Оценку радиационно-индуцированных генетических нарушений в половых клетках облученных самцов проводили с применением теста на доминантные летальные мутации. Для этого сразу после окончания радиационного воздействия контрольных и облученных самцов из всех опытных групп спаривали с контрольными самками. Беременных самок вскрывали на 18– 20 сут. беременности и анализировали внутриутробные потери [7]. Для выявления отдаленных последствий радиационного воздействия самцов, облученных в максимальной дозе (30 сГр), спаривали с контрольными самками через 40 дней после окончания облучения и рассчитывали уровень эмбриональной гибели. Изучение плодовитости в семьях мышей, сформированных из хронически облученных самцов и самок, проводили в течение трех месяцев после окончания радиационного воздействия. Плодовитость самок (число пометов и количество рожденных детенышей) оценивали в зависимости от времени наступления оплодотворения – в первые два-три дня и через 40 и более суток после окончания радиационного воздействия, учитывая при этом то, что весь период сперматогенеза у самцов мышей длится в среднем 34–36 суток [8]. Поэтому в первые два-три дня после образования семей оплодотворение самок происходит сперматозоидами, которые развивались в условиях постоянного радиационного воздействия, тогда как в более поздние сроки (через 40 и более суток после окончания облучения) оплодотворение происходит половыми клетками самцов, развивающимися в условиях нормального радиационного фона. Уровень одно- и двунитевых разрывов ДНК (ОР и ДР ДНК) в клетках семенников исследовали методом ДНК-комет в щелочной и нейтральной версии рН [9–10] сразу и через четыре месяца после окончания радиационного воздействия, также проводили количественный анализ сперматозоидов [11]. Уровень фрагментации ДНК эпидидимальных сперматозоидов определяли с применением SСD-теста (Sperm Chromatin Dispersion test) [12]. Результаты исследования и их обсуждение. По результатам спаривания, проведенного сразу после окончания облучения, у самцов всех опытных группах было выявлено снижение фертильности до 60–73 % (контроле – 80 %). Оценка уровня эмбриональной смертности показала, что стадия гибели эмбрионов зависела от дозы облучения самцов. Так, по сравнению 261 с контрольными животными у самок, оплодотворенных самцами, облученными в дозе 10 сГр, возросли доимплантационные потери, а при облучении самцов в дозе 20 сГр – постимплантационные потери. У самок, оплодотворенных самцами, облученными в дозе 30 сГр, внутриутробные потери были в пределах контрольного значения. Однако, при спаривании самок с этими же самцами (доза облучения 30 сГр) через 40 дней после окончания радиационного воздействия по сравнению с контролем доимплантационнные потери достоверно снизились, а постимплантационнные и общие эмбриональные потери возросли. Оценка состояния мужских половых клеток, проведенная сразу после окончания радиационного воздействия, показала, что в клетках семенников только у самцов, облученных в дозе 30 сГр, по сравнению с контролем выявлено снижение доли неповрежденных клеток с ОР ДНК (0–10 %TDNA; р ≤ 0,01) и увеличение количества клеток с высоким уровнем повреждений ДНК (41–100 %TDNA; р ≤ 0,05). Изучение уровня ДР ДНК в семенниках облученных мышей выявило дозозависимое изменение доли клеток с неповрежденной ДНК – с увеличением дозы облучения количество сперматогенных клеток с неповрежденной ДНК возросло. Количество эпидидимальных сперматозоидов у самцов, облученных в дозе 20 сГр, было достоверно ниже контрольного значения. В группе самцов, облученных в дозе 30 сГр, у 57 % особей количество сперматозоидов по сравнению с контролем снижено (р ≤ 0,001), у остальных 43 % самцов количество сперматозоидов соответствовало контрольному значению. Изучение плодовитости мышей при участии в размножении двух облученных родителей проведенное в зависимости от времени, прошедшего после окончания радиационного воздействия, показано, что в семьях мышей, облученных в дозах 20 и 30 сГр, у самок, оплодотворенных в первые два-три дня после облучения, по сравнению с контролем возрастало среднее число детенышей в пометах (р ≤ 0,05). Если оплодотворение самок происходило через 40 и более дней после окончания облучения, то среднее число детенышей в помете было приближено к контролю. В пометах животных, облученных в дозе 10 сГр, изменение среднего числа детенышей в зависимости от времени после окончания радиационного воздействия не выявлено. Через четыре месяца после окончания хронического облучения статистически значимое снижение доли неповрежденных сперматогенных клеток с ОР ДНК наблюдается только у самцов, облученных в дозе 10 сГр. Тогда как применение SСD-теста показало повышенный по сравнению с контролем в 2,4 раза уровень фрагментации ДНК сперматозоидов. У облученных в дозе 30 сГр самцов уровень фрагментации ДНК сперматозоидов был в 2 раза ниже, чем у контрольных животных. Анализ эпидидимальных сперматозоидов у самцов, облученных в дозах 10 и 30 сГр, выявил повышение их количества по сравнению с контролем. Заключение. Таким образом, анализ цитогенетического состояния мужских половых клеток, проведенный сразу после окончания хронического облучения в малых дозах, выявил токсическое действие ионизирующей радиации на половые клетки самцов, которое проявилось в снижение доли неповрежденных сперматогенных клеток с ОР (доза 30 сГр) и ДР ДНК (дозы 10 и 20 сГр), а также отразилось на дозозависимом изменении внутриутробных потерь у самок. В отдаленный период после окончания радиационного воздействия у самцов, облученных в дозе 10 сГр, повышен уровень фрагментации ДНК сперматозоидов и снижено количество неповрежденных клеток в семенниках с ОР ДНК. В семьях мышей, облученных в дозах 20 и 30 сГр, выявлено повышение плодовитости у самок. Исследования выполнены в рамках ГЗ ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (№ 122040600024-5). Литература 1. Нефедов, И. Ю. Генетические последствия облучения одного и обоих родителей (результаты экспериментов на крысах линии Вистар) / И. Ю. Нефедов, И. Ю. Нефедова, Г. Ф. Палыга // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2001. – Т. 41, № 2. – С. 133–136. 2. Transgenerational changes in somatic and germ line genetic integrity of first-generation offspring derived from the DNA damaged sperm / S. K. Adiga [et al.] // Fertil. Steril. – 2010. – Vol. 93 (8). – Р. 2486–2490. 3. Мамина, В. П. Радиационный риск эмбриональной гибели в различных стадиях развития половых клеток мышейсамцов после низкодозного радиационного облучения / В. П. Мамина // Радиация и риск . – 2019. – Т. 28, № 3. – С. 54–62. 262 4. Effects of Chronic Low-Intensity Irradiation on Reproductive Parameters of the Root Vole (Alexandromys oeconomus): Responses of Parents and Offspring / O. V. Ermakova [et al.] // Russian Journal of Ecology. – 2020. – Vol. 51 (3). – Р. 242–249. 5. Dubrova, Y. Mutation Induction in Humans and Mice: Where Are We Now? / Y. Dubrova // Cancers. – 2019. – Vol. 11 (11). – 1708. https://doi.org/10.3390/cancers11111708 6. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей : заключена в г. Страсбурге, 18 марта 1986 г., № 123 / Совет Европы. Серии европейских договоров. – Страсбург, 1986. 7. Шевченко, В. А. Генетические последствия действия ионизирующих излучений / В. А. Шевченко, М. Д. Померанцева / Под ред. Г. Д. Засухиной. – М. : Наука, 1985. – 279 с. 8. Oakberg, E. P. Duration of spermatogenesis in the mouse and timing of stages of the cycle of the seminoferous epithelium / E. P. Oakberg // Am. J. Anat. – 1956. – Vol. 99 (3). – P. 507–516. https://doi.org/10.1002/aja.1000990307 9. Recommendations for conducting the in vivo alkaline Comet assay / E. Hartmann [et al.] // Mutagenesis. – 2003. – Vol. 18 (1). – P. 45–51. https://doi.org/10.1093/mutage/18.1.45 10. Olive, P. L. The comet assay: a method to measure DNA damage in individual cells / P. L. Olive, J. P. Banáth // Nat. Protoc. – 2006. – Vol. 1 (1). – P. 23–29. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.5 11. Осадчук, Л. В. Межлинейные различия в формировании генеративной функции в период полового созревания у самцов мышей / Л. В. Осадчук // Онтогенез. – 2010. – Т. 41, № 3. – С. 213–220. 12. Assessment of sperm deoxyribose nucleic acid fragmentation using sperm chromatin dispersion assay / H. Pratap [et al.] // J. Pharmacol. Pharmacother. – 2017. – Vol. 8 (2). – Р. 45–49. https://doi.org/10.4103/jpp.JPP_187_16 CYTOGENETIC STATE OF MALE SEX CELLS IN AF MICE AFTER CHRONIC LOW-DOSE IRRADIATION N. N. Starobor, А. V. Ermakova Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IB Komi SC UB RAS), Syktyvkar, Russian Federation, [email protected] Abstract. As is known, the gonads of mammals are highly sensitive organs to the effects of ionizing radiation. Genetic disorders that occur in the germ cells of irradiated organisms during reproduction can be transmitted to the next generations and affect its viability. In this regard, we assessed the cytogenetic state of male germ cells in Af mice after chronic external γirradiation at doses of 10, 20, and 30 cGy at different times after the end of radiation exposure. Animals of the experimental groups (males and females) were subjected to external γ-radiation for 29, 56 and 84 days at an average dose rate of 150 μSv/h from two 226Ra sources separated by a distance of 2.5 m and containing 0.474 × 106 and 0.451 × 106 kBq of 226Ra. The total absorbed radiation doses were 10, 20, and 30 cGy, respectively. Control mice were kept under normal background radiation (0.08–0.10 μSv/h). The results of the experiment showed that immediately after the end of chronic irradiation in the cells of the testes, the proportion of intact cells with single-strand breaks (irradiation dose of
