Preview

Радиационная гигиена

Расширенный поиск

Динамика содержания 7Ве, 40K, 134Cs и 137Cs в эпифитных лишайниках (род Usnea) на островах Кунашир и Сахалин после аварии на АЭС «Фукусима-1»

https://doi.org/10.21514/1998-426X-2016-9-3-14-27

Полный текст:

Аннотация

Целью исследования являлось изучение динамики содержания техногенных и природных радионуклидов в эпифитных лишайниках рода Usnea, собранных на островах Сахалин и Кунашир (Сахалинская область, Россия) после аварии на АЭС «Фукусима-1». В работе были использованы как уже опубликованные результаты (2011–2013 гг.), так и новые экспериментальные данные (2015 г.). Всего в период 2011–2015 гг. были отобраны 62 пробы лишайников, в которых с использованием полупроводниковых гамма-спектрометров было определено содержание гамма-излучающих радионуклидов. Удельная активность техногенных радионуклидов 134Cs и 137Cs и естественных радионуклидов 7Ве и 40K находилась в диапазоне (<0,53) – 41,3, 0,55 – 50,6, 99 – 603 и 35 – 95 Бк/кг (на сухой вес) соответственно. Удельная активность 134Cs и 137Cs в лишайниках с о. Кунашир была статистически значимо выше, чем в лишайниках с о. Сахалин. На данный момент удельная активность радиоцезия в лишайниках является низкой: <6 Бк/кг для 137Cs и <1 Бк/кг для 134Cs. Снижение удельной активности 137Cs в лишайниках с 2011 по 2015 г. соответствует биологическому периоду полуочищения 1,2 года для о. Кунашир и 1,1 года для о. Сахалин. Удельные активности 137Cs и 134Cs в лишайниках Usnea сильно и статистически значимо коррелированы (r = 0,978; P < 0,01). В промежутке 2011–2013 гг. биологический период полуочищения лишайников от 134Cs составлял 1,2 года, что совпадало с соответствующим периодом полуочищения от 137Cs. Совокупный коэффициент перехода радионуклидов в лишайники, Tag, в момент времени t = 0 после аварии на АЭС «Фукусима-1» оценивается для 134Cs величиной 0,56 м2/кг на о. Сахалин и 0,31 м2/кг на о. Кунашир. Использование значений биологического периода полуочищения и Tag 134Cs, полученных для лишайников с о. Кунашир, показало, что род Usnea является надежным инструментом для прогнозирования общего поверхностного загрязнения цезием-134 о. Шикотан, который расположен рядом с о. Кунашир. В отличие от радиоцезия, естественные радионуклиды 7Be и 40K, содержащиеся в лишайниках Usnea, не показали каких-либо четких временных изменений. Никакой корреляции не было найдено между 7Be и 40К, а также между 40К и радиоизотопами цезия. Однако наблюдалась положительная и статистически значимая (P <0,05) корреляция между 7Be и радиоизотопами цезия. Широкое распространение и обилие лишайников рода Usnea на юге Сахалинской области, а также высокие значения Tag для радиоцезия, содержащегося в лишайниках, делают их подходящими природными мониторами очень низких уровней атмосферных выпадений радионуклидов цезия.

Об авторах

В. П. Рамзаев
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия
Россия
197101, Россия, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8


А. Н. Барковский
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия
Россия


А. В. Громов
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия
Россия


С. И. Иванов
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия
Россия


М. В. Кадука
Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Санкт-Петербург, Россия
Россия


Список литературы

1. Biazrov, L.G., 2005. Lishainiki – Indikatory Radioactivnogo Zagraznenia (Lichens as indicators of radioactive contamination). KMK Scientific Press Ltd., Moscow. 476 p. (in Russian).

2. Conti, M.E., Cecchetti, G., 2001. Biological monitoring: lichens as bioindicators of air pollution assessment – a review. Environ. Pollut. 114, pp. 471–492.

3. Heinrich, G., et al., 1999. Lichens as monitors of radiocesium and radiostrontium in Austria. J. Environ. Radioact. 45, pp. 13–27.

4. Nimis, P.L., 1996. Radiocesium in plants of forest ecosystems. Studia Geobotanica 15, pp. 3–49.

5. Jeran, Z., et al., 1996. Natural and artificial radionuclides in lichens as air pollution monitors. – In: Glavic-Cindro, D. (ed.). Proceedings of Conference “ Radiation Protection in Neighbouring Countries in Central Europe – 1995 “, Portoroz, Slovenia, Sept. 4–8, 1995. p. 259–261. Available on: http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/37/004/37004294.pdf (accessed 27 May 2016).

6. Puhakainen, M., et al., 2007. 134Cs and 137Cs in lichen (Cladonia stellaris) in southern Finland. Boreal Environ. Res. 12, pp. 29–35.

7. Steinnes, E., Njåstad, O., 1993. Use of mosses and lichens for regional mapping of 137Cs fallout from the Chernobyl accident. J. Environ. Radioact. 21, pp. 65–73.

8. Sloof, J.E., Wolterbeek, B.Th., 1992. Lichens as biomonitors for radiocaesium following the Chernobyl accident. J. Environ. Radioact. 16, pp. 229–242.

9. Steinhauser, G., et al., 2014. Comparison of the Chernobyl and Fukushima nuclear accidents: A review of the environmental impacts. Sci. Tot. Environ. 470–471, pp. 800–817.

10. Dohi, T., et al., 2015. Radiocaesium activity concentrations in parmelioid lichens within a 60 km radius of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant. J. Environ. Radioact. 146, pp. 125–133.

11. Koivurova, M., et al., 2015. Transfer factors and effective halflives of 134Cs and 137Cs in different environmental sample types obtained from Northern Finland: case Fukushima accident. J. Environ. Radioact. 146, pp. 73–79.

12. Ohmura, Y., et al., 2013. Activity concentrations of radionuclides in lichens following the Fukushima nuclear accident. The Lichenologist 45, pp. 685–689.

13. Ohmura, Y., et al., 2015. 137Cs concentrations in foliose lichens within Tsukuba-city as a reflection of radioactive fallout from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. J. Environ. Radioact. 141, pp. 38–43.

14. AMAP – Arctic Monitoring and Assessment Programme, 2004. AMAP Assessment 2002: Radioactivity in the Arctic. Oslo, Norway. ISBN 82-7971-017-5. Available at: http://www.amap.no/documents/doc/amap-assessment-2002-radioactivityin-the-arctic/93 (accessed 10 March 2016).

15. Calmon, P., et al., 2009. Transfer parameter values in temperate forest ecosystems: a review. J. Environ. Radioact. 100, pp. 757–766.

16. Voigt, G., et al., 2007. Transfer of radionuclides in animal production system. In: Shaw, G. (Ed.), Radioactivity in Terrestrial Environment. Elsevier, Amsterdam–Tokyo, pp. 71–96.

17. Heinrich, G., et al., 1989. Natural and artificial radionuclides in selected Styrian soils and plants before and after the reactor accident in Chernobyl. Biochem. Physiol. Pflanzen 185, pp. 55–67.

18. Papastefanou, C., et al., 1992. Residence time and uptake rates of 137Cs in lichens and mosses at temperate latitudes (40°N). Environ. Internat. 18, pp. 397–401.

19. Adamo, P., et al., 2004. Accumulation history of radionuclides in the lichen Stereocaulon vesuvianum from Mt. Vesuvius (south Italy). Environ. Pollut. 127, pp. 455–461.

20. Cevik, U., Celik, N., 2009. Ecological half-life of 137Cs in mosses and lichens in the Ordu province, Turkey by Cevik and Celik. J. Environ. Radioact. 100, pp. 23–28.

21. Iurian, A.R., et al., 2011. Long term study of Cs-137 concentrations in lichens and mosses. Rom. Journ. Phys. 56, pp. 983–992.

22. Lehto, J. et al., 2008. Deposition of gamma emitters from Chernobyl accident and their transfer in lichen-soil column. J. Environ. Radioact. 99, pp. 1656–1664.

23. Ellis, K.M., Smith, J.N., 1987. Dynamic model for radionuclide uptake in lichen. J. Environ. Radioact. 5, pp. 185–208.

24. Ramzaev, V., et al., 2014. Epiphytic fruticose lichens as biomonitors for retrospective evaluation of the 134Cs/137Cs ratio in Fukushima fallout. J. Environ. Radioact. 138, pp. 177–185.

25. Joshi, S.R., 1982. Airborne radioactive materials and plants. Sci. Tot. Environ. 24, pp. 101–117.

26. Zibold, G., Klemt, E., 2005. Ecological half-times of 137Cs and 90Sr in forest and freshwater ecosystems. Radioprotection Vol. 40, Suppl. 1, pp. 497–502.

27. Golikov, V., et al., 2004. Modelling of long-term behaviour of caesium and strontium radionuclides in the Arctic environment and human exposure. J. Environ. Radioact. 74, pp. 159–169.

28. Ioannidou, A., Papastefanou, C., 2006. Precipitation scavenging of 7Be and 137Cs radionuclides in air. J. Environ. Radioact. 85, pp. 121–136.

29. Kirchner, G., Daillant, O., 2002. The potential of lichens as long-term biomonitors of natural and artificial radionuclides. Environ. Pollut. 120, pp. 145–150.

30. Hyvärinen, M., et al., 2000. Impact of wet deposited nickel on the cation content of a mat-forming lichen Cladina stellaris. Environ. Experiment. Bot. 43, pp. 211–218.

31. Tarhanen, S., 1998. Ultrastructural responses of the lichen Bryoria fuscescens to simulated acid rain and heavy metal deposition. Ann. Bot. 82, pp. 735–746.

32. Romanovich, I.K., et al., 2012. Avaria na AES “Fukushima-1” ( The Accident at the “Fukushima-1” NPP). Saint-Petersburg, Federal Scientific Organization «Saint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after professor P.V. Ramzaev», 336 p. (in Russian).

33. Ramzaev, V., et al., 2013. Radiocesium fallout at the grasslands on Sakhalin, Kunashir and Shikotan Islands due to the Fukushima accident: the radioactive contamination of soil and plants in 2011. J. Environ. Radioact. 118, pp. 128–142.

34. Ohmura, Y., 2012. A synopsis of the lichen genus Usnea (Parmeliaceae, Ascomycota) in Taiwan. Mem. Natl. Mus. Nat. Sci., Tokyo 48, pp. 91–137.

35. LSRM (Laboratory of Spectrometry and Radiometry), 2014. Available on: http://en.lsrm.ru/ (accessed 11.04.2015).

36. Currie, L.A., 1968. Limits for qualitative detection and quantitative determination: Application to radiochemistry. Anal. Chem. 40, pp. 586–593.

37. Strom, D.J., Stransbury, P.S., 1992. Minimum detectable activity when background is counted longer than the sample. Health Phys. 63, pp. 360–361.

38. Jodłowski, P., Kalita, S.J., 2010. Gamma-ray spectrometry laboratory for high-precision measurements of radionuclide concentrations in environmental samples. Nukleonika, 55, pp. 143–148.

39. Codes for the Automatic Calculations, 2016. (in Russian). Available on: http://psytech- center.ru/lib/scriptstat/(accessed 10 March 2016).

40. Mikami, S., et al., 2015. Spatial distributions of radionuclides deposited onto ground soil around the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant and their temporal change until December 2012. J. Environ. Radioact. 139, pp. 320–343.

41. Saito, K., et al., 2015. Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for gamma-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. J. Environ. Radioact. 139, pp. 308–319.

42. Hirose, K., 2012. 2011 Fukushima Dai-ichi nuclear power plant accident: summary of regional radioactive deposition monitoring results. J. Environ. Radioact. 111, pp. 13–17.

43. Kahraman, A., et al., 2013. Radioactivity measurements in epiphytic lichens of Uludag Mountain in Western Anatolia. J. Radioanal. Nucl. Chem. 295, pp. 1057–1066.

44. Ellis, K.M., et al., 1990. Environmental Monitoring Report for the Point Lepreau, N.B. Nuclear Generation Station – 1987, 1988. Canadian Technical Report for Hydrology and Ocean Sciences, No. 128, 91 p.

45. Nelson, R.P., et al., 2001. Environmental Monitoring Report for the Point Lepreau, N.B. Nuclear Generating Station – 1991 to 1994. Canadian Technical Report for Hydrology and Ocean Sciences, No. 211, 125 p.

46. Krmar, M., et al., 2009. Temporal variations of 7Be, 210Pb and 137Cs in moss samples over 14 month period. Appl. Radiat. Isot. 67, pp. 1139–1147.

47. Belivermis¸ M., Çotuk, Y., 2010. Radioactivity measurements in moss (Hypnum cupressiforme) and lichen (Cladonia rangiformis) samples collected from Marmara region of Turkey. J. Environ. Radioact. 101, pp. 945–951.

48. Gaare, E., 1987. The Chernobyl accident: can lichens be used to characterize a radiocesium contamination range? Rangifer 7, pp. 46–50.

49. Ramzaev, V., et al., 2007. 137Cs and 90Sr in live and dead reindeer lichens (genera Cladonia) from the ‘‘Kraton-3’’ underground nuclear explosion site. J. Environ. Radioact. 93, pp. 84–99.

50. Sawidis, T., et al., 2010. Cesium-137 monitoring using lichens from W.Macedonia, N.Greece. Ecotoxicol. Environ. Saf. 73, pp. 1789–1796.

51. Gaare, E., Staaland, H., 1994. Pathways of fallout radiocaesium via reindeer to man. In: Dahlgaard, H. (Ed.), Nordic Radioecology. The Transfer of Radionuclides through Nordic Ecosystems to Man. Elsevier, Amsterdam–Tokyo, pp. 303–334.

52. Ramzaev, P.V., et al., 1969. Rezultaty issledovanii globalnykh vypadenii na territorii RSFSR (Studies of global fallout on Russian territory). Atomnaya Energia (Soviet Atomic Energy) Vol. 26, Iss. 1, pp. 62–64. (in Russian).

53. Ramzaev, V., et al., 2009. Radioecological studies at the Kraton-3 underground nuclear explosion site in 1978–2007: a review. J. Environ. Radioact. 108, pp. 1092–1099.

54. Strandberg, M., 1997. Distribution of 137Cs in a low Arctic ecosystem in West Greenland. Arctic 50, pp. 216–223.

55. Travnikova, I.G., et al., 2002. Assessment of current exposure levels in different population groups of the Kola Peninsula. J. Environ. Radioact. 60, pp. 235–248.

56. Ganzey, K.S., 2010. Landshafty i phyziko-geograficheskoe raionirovanie Kuril’skikh ostrovov (Landscapes and Physicogeographical Zonation of Kuril Islands). Dalnauka, Vladivostok, 214 p. (in Russian).

57. Topcuoğlu, S. et al., 1995. The natural depuration rate of 137Cs radionuclides in a lichen and moss species. J. Environ. Radioact. 29, pp. 157–162.


Для цитирования:


Рамзаев В.П., Барковский А.Н., Громов А.В., Иванов С.И., Кадука М.В. Динамика содержания 7Ве, 40K, 134Cs и 137Cs в эпифитных лишайниках (род Usnea) на островах Кунашир и Сахалин после аварии на АЭС «Фукусима-1». Радиационная гигиена. 2016;9(3):14-27. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2016-9-3-14-27

For citation:


Ramzaev V.P., Barkovsky A.N., Gromov A.V., Ivanov S.A., Kaduka M.V. Temporal variations of 7Be, 40K, 134Cs and 137Cs in epiphytic lichens (genus Usnea) at the Sakhalin and Kunashir islands after the Fukushima accident. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2016;9(3):14-27. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2016-9-3-14-27

Просмотров: 397


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-426X (Print)
ISSN 2409-9082 (Online)