Новосибирские геохимики исследуют мхи, лишайники и хвойные деревья, произрастающие совместно в ландшафтно-климатических зонах Сибири. Эти растения являются биологическими индикаторами радиоактивных загрязнений. Задача ученых — выяснить, как в них накапливаются и распределяются радионуклиды. Полученные данные могут оказаться полезными для контроля активности вредных веществ в других растениях. Статья об этом опубликована в Journal of Environmental Radioactivity.

Радионуклиды, в зависимости от происхождения, подразделяются на естественные (ЕРН) и искусственные (ИРН). Первые содержатся в породах земной коры, и их присутствие в окружающей среде обусловлено природными факторами — вулканической активностью или месторождениями полезных ископаемых. Вторые представляют собой результат техногенной деятельности человека, например испытаний на ядерных полигонах (таких как Семипалатинский и Новая Земля). 

 

Отбор проб лишайников на берегу оз. Подкова (Улаганская долина), 2018 год 

   Отбор проб лишайников на берегу оз. Подкова (Улаганская долина), 2018 год

 

«Накапливаясь в атмосфере, радионуклиды с осадками попадают в почву и оседают в растительности, после чего мигрируют в пищевых цепях, — рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории геохимии благородных и редких элементов Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН доктор геолого-минералогических наук Вера Дмитриевна Страховенко. — Когда олень питается загрязненными лишайниками в тундровой и лесотундровой зонах, в его организм попадают вредные элементы, которые потом передаются человеку, употребившему в пищу оленье мясо. Это серьезная проблема, связанная с риском для здоровья, и особенно актуальная для северных территорий».

Еще в 1960-е годы в растительном покрове лесотундровых зон было зафиксировано превышение концентрации урана, тория и искусственных радионуклидов: цезия-137, стронция-90, плутония-239, плутония-240 и плутония-241, что потребовало пристального внимания и контроля со стороны ученых. В Сибирском отделении РАН с 1991 года по инициативе академика Валентина Афанасьевича Коптюга стали проводиться экологические исследования по ЕРН и ИРН на территории Западной Сибири, а также по ртути и другим тяжелым металлам методами гамма-спектрометрии и атомной абсорбции. В этих работах принимали участие сотрудники лаборатории геохимии редких элементов и экогеохимии (заведующий Фёдор Васильевич Сухоруков) и лаборатории аналитической геохимии (заведующий Геннадий Никитович Аношин) Института геологии и геофизики СО АН СССР. Таким образом, было положено начало экологическому направлению геохимических работ в Сибири. 

«Совместно с химиками, почвоведами и ботаниками мы участвовали в масштабной междисциплинарной программе по влиянию ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне на территорию Западной Сибири и в других крупных проектах, — говорит Вера Страховенко. — Благодаря такому сотрудничеству мы научились работать с компонентами окружающей среды: почвами, донными осадками, мхами, лишайниками, лесными подстилками, торфяниками и хвоей, а также с лекарственными растениями. К 2005 году был накоплен большой материал по распределению радиоактивных элементов во мхах и лишайниках, что позволило рассмотреть их накопление в разных зонах». 

В настоящее время фокус внимания сотрудников лаборатории геохимии благородных и редких элементов сосредоточен на площадках, где представлены одновременно мхи, лишайники и хвойные деревья (кедр, сосна, пихта, ель). Это относительно новое направление исследований, которое позволяет стандартизировать условия загрязнения разных видов, произрастающих совместно. Пробы отбираются послойно: в верхних и нижних талломах (слоях) растений и почвах под ними.

 

Сушка проб растений (мхи, лишайники, подстилка, шиповник, ягоды, листья, ветви, багульник, укосы), западный берег Байкала 

   Сушка проб растений (мхи, лишайники, подстилка, шиповник, ягоды, листья, ветви, багульник, укосы), западный берег Байкала

 

Согласно результатам исследования, на северных территориях (в частности, в Ямало-Ненецком автономном округе) максимальная активность цезия-137 наблюдается в лесотундровой ландшафтной зоне, загрязненной в период ядерных испытаний на архипелаге Новая Земля из-за медленной миграции элементов в почву в арктических условиях. На юге Западной Сибири удельная активность радиоцезия в мохово-лишайниковом покрове и хвое деревьев соответствует региональному фону. Содержание естественных радионуклидов в растениях во всех ландшафтно-климатических зонах отвечает природным, за исключением некоторых локальных территорий, и в целом не представляет угрозы для здоровья человека.

По словам Веры Страховенко, максимальное содержание ИРН на северных участках отмечено в мортмассе (отмершей части) растений, а на южных — в подстилающем их субстрате. «При этом в некоторых случаях в лесной подстилке, мхах и лишайниках содержание ЕРН меньше, чем в почве. Очевидно, это связно с тем, что в этих участках горные породы являются концентраторами урана, тория и калия. Химические элементы практически не усваиваются мхами и лишайниками, а переходят в почвенный субстрат и полностью наследуются от горных пород», — объясняет Вера Страховенко. Она добавляет, что естественные радионуклиды, в отличие от искусственных, распределены во всех слоях мхов и лишайников довольно равномерно. 

Интересно, что в эпифитных лишайниках, которые растут на деревьях, концентрация вредных веществ больше, чем в эпигейных — наземных. «Скорее всего, это связано с мозаичным выпадением осадков. Эпифитные растения получают загрязнения в течение всего года, в то время как эпигейные в осенне-зимний период, который длится по пять-шесть месяцев, изолированы слоем снега. Кроме того, стоит учитывать и время жизни лишайников, достигающее нескольких десятилетий, и скорость, с которой разные виды растений выводят вредные вещества», — говорит Вера Страховенко. 

Что касается хвои, то содержание в ней ЕРН и цезия-137 оказалось в два-три раза меньше, чем в лишайниках и мхах. Прежде всего, играет роль меньшее время их выведения. При этом молодая хвоя, как правило, содержит больше радионуклидов, чем старая. Исследования показали, что ель и пихта обычно практически не накапливают радионуклиды в хвое, в отличие от сосны и кедра. Но на разных площадках эти соотношения абсолютных содержаний могут меняться. Изучение содержаний ИРН, в частности цезия-137, в хвое позволяет контролировать появление «свежих» загрязнений, это показала авария на атомной станции Фукусима.

Некоторые площадки представляют особый интерес для проведения мониторинговых исследований. Одна из них находится в Караканском бору — там исследователи ежегодно на протяжении двадцати лет отбирают образцы мхов, лишайников и хвои. «Важно учитывать не только период полураспада радионуклидов, но и время, которое требуется растениям для их выведения, — говорит Вера Страховенко. — Мы ставили эксперименты в полевых условиях: вносили небольшие дозы загрязнителей. Сейчас наша цель — посмотреть с помощью современных прецизионных методов, как химические элементы перераспределяются внутри разных слоев растений». 

 

Лишайники в Караканском бору  

   Лишайники в Караканском бору

 

В рамках исследования проанализировано более 1 000 проб, отобранных в Ямало-Ненецком автономном округе, Бурятии, Иркутской, Новосибирской, Кемеровской областях. Накопленный геохимиками материал еще не полностью опубликован. Интерпретация данных потребует времени и привлечения узких специалистов. «Я геохимик и минералог, поэтому не пыталась сама определить виды лишайников или тип почвы, на которой они произрастают, это задача ботаников-лихенологов и почвоведов. В науке важна интеграция», — подчеркивает Вера Страховенко.

Юлия Клюшникова

Фото предоставлены Верой Страховенко

Похожие новости

  • 12/03/2018

    Снег помог ученым оценить качество воздуха в Новосибирске

    ​Специалисты Института геологии и минералогии СО РАН и Института ядерной физики имени Будкера СО РАН проанализировали элементный состав твердых осадков снежного покрова в парковых зонах Новосибирска и его окрестностях.
    1140
  • 12/07/2017

    Сибирские ученые начали поиск новых месторождений алмазов в Архангельской области

    ​Ученые Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения (СО РАН) при поддержке Российского научного фонда (РНФ) начали масштабное исследование минералов для поиска новых алмазных месторождений в Архангельской области.
    1921
  • 26/10/2016

    Николай Похиленко: Арктика как стратегический резерв

    Могли ли мы в эпоху телеграфа, «Книги – почтой» и целлулоидной пленки представить себе Интернет? Воображение способно нарисовать не всякую технологию будущего. Но сырье для них уже сегодня необходимо искать в арктическом поясе России, уверен директор Института геологии и минералогии СО РАН им.
    1619
  • 05/05/2017

    В новосибирском Академгородке появится экспериментальный вулкан

    ​10 мая Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера и Институт геологии и минералогии им. В.В. Соболева проведут совместный открытый эксперимент, который продемонстрирует процессы, проходящие внутри Земли во время вулканической активности.
    1588
  • 22/09/2016

    Минерал-индикатор поможет находить алмазные месторождения

    Российские ученые установили, что высокое содержание хрома в рутиле (минерале-спутнике алмаза) позволяет рассматривать рутил как новый высокоэффективный минерал при поиске алмазных месторождений. Исследования поддержаны Российским научным фондом.
    2990
  • 25/10/2016

    Журнал «Геология и геофизика» выбрал новую статью месяца

    ​Журнал «Геология и геофизика» выбрал новую статью месяца. Ей стала работа «Геологическое строение, рельеф и неотектоника Чулышманского нагорья (Горный Алтай)». Материал опубликован в разделе «Тектоника и геодинамика».
    2184
  • 30/10/2017

    Стратегию развития минерально-сырьевой базы РФ представят правительству до конца 2017 года

    ​Разработчики Стратегии развития минерально-сырьевой базы России до 2030 завершают последние согласования и рассчитывают представить ее правительству РФ до конца 2018 года. Об этом сообщил в пресс-центре ТАСС в Новосибирске научный руководитель Института геологии и минералогии СО РАН Николай Похиленко.
    1048
  • 14/03/2016

    Карьера начинается с Арктики

    ​Магистрант геолого-геофизического факультета НГУ Андрей Картозия уверен, что прошедший Молодежный форум «Арктика. Сделано в России» станет трамплином для его профессиональной карьеры. Андрей работает инженером в лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования Института геологии и минералогии В.
    3207
  • 13/06/2019

    Невероятная геологическая история, или алмазы, которых нет

    ​На камчатском вулкане Толбачик, а также в горах Тибета, Полярного Урала, Албании, Турции обнаружили странные алмазы — по всем своим параметрам они похожи на синтетические, однако были найдены в настоящих горных породах.
    558
  • 29/11/2016

    СО РАН: курс на четверть века

    ​Холдинг "Росгеология" обратился в институты Сибирского и Дальневосточного отделений РАН за содействием в создании Стратегии развития минерально-сырьевой базы РФ до 2030 года. Как рассказал директор Института геологии и минералогии им.
    1714