В 1999 г. cредства массовой информации
сообщали, что в ходе боевых действий на
территории Югославии войска НATO использовали
снаряды, боеголовки которых содержали слабо
обогащенный (или истощенный) уран. У ряда
военнослужащих, участвовавших в этом конфликте,
возникли заболевания, причиной которых могло
стать применение именно таких снарядов. В связи с
этим ведомство ООН по охране окружающей среды, а
также Международное агентство по атомной
энергии, ряд других заинтересованных
международных и национальных учреждений провели
обследование территории Косова.
Уран (U) – 92-й элемент в периодической
системе элементов Д.И. Менделеева. Он входит в
состав примерно 100 минералов, и его средняя
концентрация в земной коре
составляет 3 мг/кг.
В природе уран представлен тремя
изотопами. Уран-238 (238U) составляет 99,2745% массы
урана, имеет период полураспада 4,468Ч109 лет и
активность 12,4 Бк/мг (т.е. в 1 мг вещества за
1 с происходит 12,4 распада). Уран-235 (235U)
составляет 0,72% массы урана, имеет период
полураспада 7,038Ч108 лет и активность 80 Бк/мг.
Уран-234 (234U) составляет всего 0,0055% массы урана и
имеет период полураспада 2,45Ч105 лет и
активность 2,3Ч105 Бк/мг.
Из природного урана получают
обогащенный уран, в котором повышена
концентрация 235U. Обогащенный уран используется в
ядерных реакторах и ядерных бомбах. Оставшуюся
после выделения обогащенного урана часть руды
называют слабо обогащенным (или истощенным)
ураном: его радиоактивность примерно на 60% ниже
исходной.
Истощенный уран относится к пирофорам,
т.е. имеет тенденцию к самовоспламенению. Он
имеет высокую плотность (19,05 г/см3), доступен и
относительно недорог. Эти свойства определяют
его применение в гражданских (самолетостроение,
защитные щиты и контейнеры для транспортировки
радиоактивного материала и т.д.) и военных
(бронебойные снаряды, панцирные плиты, и др.)
целях.
При взрыве снаряда и горении
истощенного урана выделяется оксид урана в форме
пыли и аэрозолей, составляющих 10–70% от массы
использованного урана. Влияние истощенного
урана на окружающую среду не отличается от
влияния природного урана и определяется
химическим составом и структурой его частиц. Он
переносится ветром и выщелачивается в
зависимости от свойств почвы и местных
климатических и метеоусловий.
Как отличить антропогенное
загрязнение ураном от природного фона? В
процессе обогащения изменяется соотношение
концентраций (и активностей) изотопов в руде. У
природного урана отношение активностей
234U/238U (R1) составляет 0,5–1,2, активностей
235U/238U (R2) – примерно 0,046, а у слабо
обогащенного урана R1 = 0,18 и R2 = 0,013.
При обследовании Косова в 2000 г.
эксперты взяли пробы воды, почвы, лишайников и
коры деревьев на 9 различных участках.
Контрольные пробы были взяты в одном из парков
Рима.
Наибольший разброс данных был в пробах
воды и почвы. Кора деревьев и в особенности
эпифитные лишайники признаны наиболее
чувствительными качественными биоиндикаторами
загрязнения. Для них были получены значения
0,11<R1<0,32 и 0,013<R2<0,018, что достоверно
свидетельствует о наличии слабо обогащенного
урана в среде. Остальные пробы не позволили
сделать такого вывода.
Лишайники уже были объектом
пристального внимания специалистов в годы, когда
испытания ядерного оружия проводили в атмосфере,
главным образом в Арктике. Здесь лишайники
находятся в начале пищевой цепи
лишайник–олень–человек, что и предопределило
изучение накопления и трансформации ими
радионуклидов.
Оказалось, что лишайники остаются
жизнеспособными даже при воздействии достаточно
высоких доз облучения. В штате Нью-Йорк (США) в
течение 32 месяцев наблюдали за состоянием живых
организмов на облучаемом участке
дубово-соснового леса (Quercus alba, Q.coccinea, Pinus rigida).
Под действием гамма-излучения (137Cs) сосна погибла
при мощности экспозиционной дозы 16–40 Р/сут,
все местные сосудистые растения – при мощности
дозы 300 Р/сут, из 47 видов лишайников 12 погибли
при 1250 Р/сут, а при 2250 Р/сут еще были живы
представители 12 видов лишайников.
Наблюдения за 19 видами лишайников при
мощности экспозиционной дозы до 1000 Р/сут
показали, что через 9 месяцев лишь у 20% слоевищ
были повреждения (обычно в форме изменения
цвета), причем половина их приходилась на
представителей рода Cladonia. Через 22 месяца
общее число поврежденных слоевищ уменьшилось и
появились зачатки новых талломов. Скорость роста
представителей листоватого лишайника Parmelia sulcata
(при мощности дозы 62–230 Р/сут) даже увеличилась
по сравнению с контролем.
Сходные исследования были проведены
на лесном экспериментальном участке в штате
Висконсин. В слоевищах Melanelia subaurifera,
получивших в результате хронического
гамма-облучения суммарные дозы от 2000 Р до
122 000 P, были обнаружены разные степени
повреждения, однако у талломов, получивших
суммарную дозу 66 000 Р и менее, повреждений не
было.
По моим наблюдениям, крупные ядерные
аварии, сопровождавшиеся выбросом в среду
значительного количества радионуклидов, не
вызвали видимых повреждений лишайников ни на
Урале (авария в 1957 г.), ни в непосредственной
близости от Чернобыльской АЭС (авария в 1986 г.).
В 1992 г., через 30 лет после последнего
в СССР наземного испытания ядерного устройства
на Семипалатинском ядерном полигоне в
Казахстане, я обнаружил на оплавленной
стекловидной поверхности почвы и на остатках
железобетонных сооружений в условиях высоких
уровней радиации представителей 11 видов
лишайников. Состав видов и жизненных форм
напоминал начальные стадии формирования
лишайниковых группировок в степях Монголии и
восстановления лишайников на каменистом
субстрате после пожара (Ближний Восток). По
размерам слоевищ можно было предположить, что
формирование лишайниковых группировок началось
здесь за 5–7 лет, а на железобетонных плитах – за
10–15 лет до моего визита на полигон.
В Южной Австралии на полигоне, где в
1950–1960 гг. также испытывали ядерное оружие,
ученые обнаружили в лишайниках рода Dermatocarpon в
несколько раз больше плутония, чем в почве. Таким
образом, лишайники уменьшают рассеивание частиц
PuO2 в воздухе, включая их в ткань слоевищ, т.е.
являются концентраторами радионуклидов из
среды.
В 1960–1970-х гг. были проведены
измерения содержания радионуклидов в кустистых
напочвенных лишайниках тундры. Среди
накопленных лишайниками радионуклидов были
обнаружены 137Cs, 134Cs, 155Eu, 144Се и 106Ru, активности
которых (в Бк/кг сухой массы лишайника)
составляли соответственно: 400–3200, 1–8, 35–550,
150–7500, 50–1860. Эти уровни радиоактивности
обеспечили удвоение поглощенной лишайниками за
период 1961–1975 гг. дозы по сравнению с
естественным облучением.
После аварии на Чернобыльской АЭС
удельная активность радиоактивных изотопов
цезия в лишайниках тундр Норвегии и Финляндии
составляла 7600–20 800 Бк/кг и 1000–12 100 Бк/кг
соответственно. В собранных мною в 1987–1991 гг.
пробах лишайников непосредственно в зоне
отселения вокруг Чернобыльской АЭС активность
радионуклидов на порядки превышала эти значения.
Так, летом 1988 г. активность 137Cs в талломах
эпифитного лишайника Hypogymnia physodes в 1,5 км
от АЭС была 5,84 млн Бк/кг (сухой массы), а в
37 км от АЭС – 77 000–792 000 Бк/кг.
Радиоактивные выбросы взорвавшегося
реактора АЭС были разнесены практически по всему
северному полушарию, что показали и измерения в
пробах лишайников. Однако выпадение
радионуклидов определялось не только
расстоянием от Чернобыля. Например, осенью
1986 г. активность 137Cs в лишайниках была примерно
одинаковой вблизи Киева (100 км от Чернобыля) и в
Баварии (более 1000 км от Чернобыля). Летом
1987 г. радиоактивность лишайников, собранных на
Черноморском побережье Кавказа в Аджарии, была
много выше, чем лишайников из Курской области или
даже с территории Восточно-Уральского
радиоактивного следа. Это связано с тем, что один
из маршрутов радиоактивного облака с 1 по 3 мая
1986 г. проходил через Южную Украину, далее над
Черным морем к побережью Кавказа и Турции. Здесь
в то время шли дожди, и радионуклиды вместе с
осадками попали в экосистемы этих районов.
Распределение радионуклидов внутри
слоевищ лишайников зависит как от свойств
радиоизотопов (формы выпадения, количества,
растворимости в воде, подвижности в среде), так и
от особенностей лишайника (жизненная форма,
размеры растения) и местообитания (субстрат,
экспозиция, количество осадков). У кустистых
напочвенных лишайников радионуклиды
концентрируются в верхних, более молодых, частях
слоевищ.
Распределение нуклидов внутри таллома
было исследовано в лабораторных условиях. При
погружении верхушек таллома Cladina rangiferina в
водные растворы 137Cs и 90Sr стронций распределялся
равномерно по таллому, а цезий накапливался
преимущественно в части таллома, погруженной в
раствор. При погружении в раствор всего слоевища
оба изотопа распределялись в талломе равномерно,
несколько больше накапливаясь в его старых
частях. В слоевищах Peltigera тетbranacea уран
накапливался главным образом в верхнем,
корковом, слое, причем его распределение строго
коррелировало с распределением в слоевище
фосфора. В слоевищах Trapelia involuta уран
накапливался во внешних стенках плодовых тел.
Содержание в лишайниках
радиоизотопов, накопленных при разовых выбросах,
со временем уменьшается. В большинстве случаев
период полувыведения радионуклида (время, в
течение которого его содержание в организме
уменьшается вдвое) меньше периода его
полураспада, поскольку уменьшение содержания
нуклида обусловлено не только радиоактивным
распадом, но и его вымыванием, удалением с
отломившимися или съеденными животными частями
слоевища.
Однако концентрации радиоизотопов,
являющихся промежуточными продуктами распада,
могут в течение некоторого времени возрастать.
Америций, например, образуется при распаде
плутония. Все чаще этот опасный радионуклид
находят в тканях живых организмов и в почве. Он,
как и изотопы плутония, обнаружен в лишайниках
Антарктики. Правда, там его концентрация на два
порядка ниже, чем возле Чернобыльской АЭС.
Оценки разными исследователями
периода полувыведения из лишайников одного из
основных загрязнителей, 137Cs, лежат в интервале
3,4–17 лет. Нижние границы оценок, по-видимому,
ошибочны. Лишайники, хоть и медленно, но растут,
поэтому со временем у них увеличивается доля
слоевища, не подвергшегося воздействию
радиоактивного выброса. Следовательно даже без
вымывания и других процессов, приводящих к
выведению нуклидов из талломов, их концентрации
со временем будут уменьшаться.
Если принять во внимание, что
отдельные виды лишайников живут очень долго
(сотни и тысячи лет), то их слоевища могут
содержать следы многих попаданий загрязнителей
в атмосферу.
| 
