Охотники за радионуклидами
Отделу континентальной радиоэкологии
ИЭРиЖ УрО РАН — 50 лет
Научный поиск в чем-то сродни охоте, особенно если речь идет об отслеживании
в природе опасных веществ: и в том, и в другом случае необходимы терпение,
последовательность и азарт. Чтобы установить закономерности миграции
радиоактивных элементов в почвах, реках и озерах, в растениях и животных —
говоря научным языком, в водных и наземных экосистемах, изучить воздействие
радиации на живые организмы, радиоэкологам приходится ежегодно анализировать
многие сотни проб почвы и воды, выпаривать тысячи литров жидкости, проводить
бесчисленное множество экспериментов. И они выполняют это с
последовательностью и увлеченностью, без чего научные исследования
невозможны. Вспомним, с каким азартом и артистизмом делал науку Н.В.
Тимофеев-Ресовский — один из крупнейших эволюционистов и генетиков XX века,
создателей количественной радиобиологии, а также основоположник радиационной
биогеоценологии. Как известно, с его именем связано начало
радиоэкологических исследований на Урале.
Немного истории и сегодняшний день
В 1955–1964 годах Николай Владимирович заведовал лабораторией радиационной
биогеоценологии и биофизики Института биологии УФАНа. Основной
экспериментальной базой служила биофизическая станция Миассово в Ильменском
заповеднике. Тимофеев-Ресовский с коллегами и учениками исследовал
биологическое действие ионизирующих излучений на живые организмы, проблемы
радиационной цитогенетики, поведение радионуклидов в лабораторных условиях,
а также на небольших лесных участках и на опытном поле. Опираясь на
результаты этих исследований и учение В.Н. Сукачева о биогеоценозах, он
основал новое научное направление, названное им радиационной
биогеоценологией, а ныне известное как радиоэкология. Сегодня в отделе
работают четверо учеников великого российского ученого: доктора наук Инна
Владимировна Молчанова, Маргарита Яковлевна Чеботина, Елена Николаевна
Караваева и кандидат наук Петр Иванович Юшков.
После отъезда Н.В. Тимофеева-Ресовского в Обнинск лабораторию возглавил
доктор биологических наук Николай Васильевич Куликов. В 1979 году на базе
лаборатории им были созданы биофизическая станция и отдел континентальной
радиоэкологии. Сотрудники активно участвовали в строительстве лабораторного
корпуса в городе Заречном, вблизи Белоярской АЭС. Важным направлением
радиоэкологических исследований стало изучение влияния предприятий
ядерно-топливного цикла на окружающую среду. Уральские радиоэкологи
предложили методы рекультивации отработанных залежей и внесли изменения в
технологию некоторых этапов эксплуатации станции, чтобы снизить ее
негативное влияние на экосистемы.
С 1993 года отделом и биофизической станцией заведует доктор биологических
наук Александр Викторович Трапезников. Он и его жена Вера Николаевна
Трапезникова — тоже ученики Н.В. Тимофеева-Ресовского, правда,
опосредованные: в Пермском госуниверситете они учились у его учеников
Николая Александровича и Елены Лазаревны Изможеровых.
Сегодня в отделе три лаборатории: общей радиоэкологии (заведующий доктор
биологических наук А.В. Трапезников), экологии почв (доктор биологических
наук И.В. Молчанова), экспериментальной радиоэкологии (доктор биологических
наук В.Н. Позолотина) и биофизическая станция. В сравнительно небольшом
научном коллективе (24 научных сотрудника) 7 докторов и 17 кандидатов наук.
Из заложенных Тимофеевым-Ресовским основ сформировались современные научные
направления. В рамках первого радиэкологи изучают отдаленные соматические и
генетические последствия действия радиации на растения, изменчивость
жизнеспособности семенного потомства растений в зонах радионуклидного и
химического загрязнения; исследуют реакции мелких млекопитающих разной
экологической специализации из природных популяций — малой лесной мыши и
обыкновенной слепушонки — на острое и хроническое радиационное воздействие,
их толерантность, радиочувствительность и антиоксидантный статус, сравнивают
реактивность грызунов, обитающих в условиях повышенного и фонового
содержания радионуклидов в биогеоценозах. Наряду с этим продолжаются начатые
еще в 50-е годы сотрудниками лаборатории биофизики Дмитрием Ивановичем
Семеновым и Ириной Петровной Трегубенко совместно с Институтом химии (теперь
Институт органического синтеза УрО РАН) исследования по поиску и синтезу
радиопротекторов — веществ, снижающих повреждающее действие ионизирующей
радиации на человека.
Второе направление — исследование распределения, накопления, миграции
радионуклидов в наземных и водных экосистемах.
Вблизи АЭС
В течение пятнадцати лет уральские радиоэкологи — Н.В. Куликов, М.Я.
Чеботина, А.В. и В.Н. Трапезниковы — круглогодично и систематически
отслеживали ситуацию вблизи АЭС, и прежде всего в Белоярском водохранилище,
служащем водоемом-охладителем атомной станции. Особенно актуально это было в
те годы, когда действовали два первых блока АЭС. Ведь любое нарушение
технологического режима, не говоря уже о крупных авариях, могло привести к
серьезному радиоактивному загрязнению прилегающих территорий и экосистем. И
такие аварии случались — в 1976 и 1979 году.
Помимо всего прочего, водоемы-охладители используются для питьевого и
технического водоснабжения, полива растений, водопоя скота, там ловят рыбу,
отдыхают и купаются. Поэтому столь важно обеспечить их чистоту. Ученые
исследовали содержание радионуклидов в основных компонентах водохранилища —
в самой воде, в водных растениях и животных, в донных отложениях. Итоги этой
работы подведены в монографии «Радиоэкологические исследования Белоярского
водохранилища» (1992). Сейчас, с выводом из эксплуатации старых блоков,
обстановка нормализовалась, однако специалисты продолжают ее регулярно
отслеживать. Более 20 лет под руководством И.В. Молчановой и Е.Н. Караваевой
они исследуют Ольховскую болотно-речную систему, загрязненную жидкими
сбросами Белоярской АЭС, прежде всего радиоактивного цезия и плутония.
Сегодня сбросы в Ольховское болото значительно сокращены, но оно остается
потенциальным источником рассеяния загрязнителей по сопредельным территориям
и открытой гидрографической системе рек Ольховка-Пышма.
География исследований
Разумеется, уральские радиоэкологи не ограничиваются изучением близлежащих
территорий. С момента основания отдела география исследований охватывает
обширные регионы Урала и Сибири. Уральские специалисты участвовали в
ликвидации последствий Чернобыльской аварии (шестеро получили
правительственные награды), работали на Семипалатинском и Тоцком полигонах,
в Якутии, где проводились мирные ядерные взрывы, в местах добычи урана в
Казахстане и на Украине — повсюду, где имело место радиоактивное загрязнение
или его угроза.
Однако приоритет, пожалуй, все же отдается исследованиям Восточно-Уральского
радиоактивного следа. Наземные экосистемы ВУРСа изучали И.В. Молчанова, Е.Н.
Караваева, В.Н. Позолотина, П.И. Юшков, водные — озера и реки — А.В. и В.Н.
Трапезниковы, М.Я. Чеботина, П.И. Юшков. Впервые была построена
математическая модель, отражающая динамику концентрации радиоактивных
стронция и цезия в озерах Тыгиш, Червяное и Большой Сунгуль, расположенных
на территории ВУРСа. На ее основе ученые получили экстраполяционную оценку
запасов радионуклидов в воде и донных отложениях загрязненных озер и дали
прогноз развития радиоэкологической ситуации на 100-летний период после
аварии 1957 года.
С 1990 г. А.В. Трапезников, В.Н. Трапезникова, П.И. Юшков и их коллеги
изучают миграцию искусственных радионуклидов в Обь-Иртышской речной системе,
включающей реки Теча, Исеть, Пышма, Тура, Тобол, Иртыш, Обь. В 1949 — 1951
гг. в Течу было сброшено 2,75 млн кюри радиоактивных отходов. И сегодня
радиоактивные вещества с ПО «Маяк» продолжают поступать в окружающую среду.
В свое время на Тече был построен каскад водоемов, в которые предприятие
сбрасывало жидкие радиоактивные отходы. Теперь эти сооружения сильно
состарились, сквозь их стенки идет фильтрация радиоактивной воды. Еще один
источник загрязнения этой территории — Асановские болота, также загрязненные
сбросами «Маяка». Отсюда постоянно вымываются в Течу радиоактивные стронций,
цезий, плутоний. Особенно опасно накапливание в донных отложениях и
пойменных почвах радиоактивного плутония. Ведь если период полураспада
стронция составляет 29 лет, цезия — 31 год, то у изотопов плутония — 6 и 23
тысячи лет. Неслучайно говорят, что плутоний — это проблема XXI века.
Никакого самоочищения водоемов не происходит, идет просто переотложение
радиоактивных веществ. В последние годы ситуация на Тече ухудшилась, она
требует постоянного контроля.
Уральские радиоэкологи впервые построили на примере рек Теча и Исеть
математическую модель пространственного распределения содержания изотопов
плутония в метровом слое донных отложений и в пойменных почвах на расстоянии
около 300 км от источника загрязнения. На основе модели они представили
долгосрочный прогноз миграции этих радионуклидов на различных участках рек и
их пойм. Математическая модель водного переноса радиоактивного цезия
разработана и на примере крупной уральской реки Туры, также подверженной
загрязнению искусственными радионуклидами.
Сейчас уральцы много работают на территории Ханты-Мансийского автономного
округа, где существует угроза радиоактивного загрязнения через Обь-Иртышскую
речную систему и через реку Томь, на которой стоит сибирский химкомбинат —
аналог «Маяка». Администрация Ханты-Мансийского округа серьезно относится к
этой проблеме, пусть даже и потенциальной. Здесь создан департамент
гражданской защиты населения.
Международный уровень
Несколько лет исследования Обь-Иртышской речной системы уральские
радиоэкологи вели совместно с национальной лабораторией РИСО (Дания),
которую основал еще Нильс Бор. Секцию радиоэкологии там возглавляет В.
Ааркрог — крупнейший специалист в этой области, в 1990–1994 годах президент
Международного союза радиоэкологов. Кстати, 11 сотрудников отдела
континентальной радиоэкологии — действительные члены этого творческого
союза. В 1995 году уральцы принимали у себя участников Высшей международной
школы по радиоэкологии, проводившейся под эгидой НАТО. В Заречный приехали
специалисты из 22 стран мира, а всего в школе принимало участие около 200
человек.
Научная экипировка и «подсобное хозяйство»
Благодаря международным грантам и поддержке Уральского отделения отдел
располагает современными приборами и оборудованием — это
гамма-спектрометрическая установка и альфа-спектрометр американского
производства, жидко-сцинтилляционные счетчики для измерения трития и
углерода-14, а также достаточно новая отечественная аппаратура. Благодаря
такой «экипировке» удается вести исследования на мировом уровне. В отделе
соблюдаются очень строгие меры безопасности, ведь приходится работать с
радиоактивными веществами. В лабораторном корпусе имеются две мощные
облучательские гамма-установки, а также оборудованные по всем правилам
хранилище радиоактивных веществ и помещение со специальной защитой для
проведения экспериментов с облучением, которое отделено от остального
рабочего пространства многотонной дверью.
К лабораторному корпусу примыкают две оранжереи и термостатированная
комната, на прилегающей территории расположены площадки, где проводятся
вегетационные эксперименты и опыты в открытом грунте. У радиоэкологов
солидный автопарк — три «уазика» и трактор, и свой флот из моторных лодок и
небольшого катера. Полевой и речной транспорт ученым жизненно необходим,
ведь значительную часть времени они проводят в экспедициях.
Комплексная наука
Радиоэкология — по определению наука комплексная и делают ее вместе биологи,
почвоведы, физики, математики, программисты. Немалый вклад вносит
научно-технический и научно-вспомогательный персонал. В отделе он
насчитывает около 50 человек.
Вот уже десять лет здесь регулярно проходят семинары «Проблемы
радииоэкологии и пограничных дисциплин», в которых принимают участие
специалисты из Екатеринбурга, Челябинска, Озерска, Снежинска,
Каменска-Уральского, а также Москвы, Петербурга, Томска. В последние годы
семинар стал урало-сибирским, поскольку отдел проводит его совместно с
департаментом гражданской защиты населения Ханты-Мансийского автономного
округа. По итогам форумов выпущено уже 6 сборников научных трудов.
29 сентября в Заречном состоится очередной XXII междисциплинарный семинар по
радиоэкологии, посвященный 50-летию отдела.
Редакция «НУ» горячо поздравляет уральских радиоэкологов с юбилеем и желает
им новых научных достижений!
Е. ПОНИЗОВКИНА
А.В. Трапезников.
Н.В. Тимофеев-Ресовский с учениками.
Здание
отдела и биостанции.
С.В. Вонсовский и Н.В.Куликов.
Визит
академика А.П. Александрова.
Белоярское водохранилище.
В
лаборатории.