Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
14.87 Mб
Скачать

Л. А. ПЕРЦОВ

ИОНИЗИРУЮЩИЕ

ИЗЛУЧЕНИЯ

БИОСФЕРЫ

МОСКВА АТОМИЗДАТ 1973

УДК 551.521.6

/М9

П е р ц о в

Л . А.

Ионизирующие излучения

био­

сферы. М., Атомиздат,

1973, стр. 288.

 

Монография

состоит

из двух частей. В первой

час­

ти излагаются материалы, отражающие закономерности формирования природных лучевых нагрузок растений, животных и человека. Показаны причины, обусловли­ вающие колебания этих нагрузок. Рассматривается влияние современного технического прогресса на сдвиги составляющих радиационного поля. Расшифровывается концепция радиационного фона и дается его классифи­ кация. Приводятся данные о радиоактивности компо­ нентов внешней среды, тканей растений, животных и человека. Наряду с оригинальными данными исполь­ зуются отечественные и зарубежные литературные ма­ териалы.

Во второй части представлен аналитический обзор потенциальных источников радиоактивного загрязнения биосферы. Приводится оценка степени опасности ве­ роятных неконтролируемых поступлений радионуклидов во внешнюю среду. Рассматривается механизм их рас­ пространения в воздухе, в реках, в почве и по биоти­ ческим цепочкам.

Таблиц 97, рисунков 43, библиография 685 ссы­

лок.

П

02102—088 88—72

Атомиздат, 1973

 

034(01)—73

 

 

ОТ АВТОРА

В отечественной и зарубежной литературе пока еще отсут­ ствуют радиоэкологические обобщения, рассматривающие ме­ ханизмы формирования различных по виду, составу й генезису источников ионизирующих излучений, нет систематизации ха­

рактера их взаимодействия

с животными и

растительными

организмами, недостаточно

освещены

основные

закономерно­

сти возникновения лучевых

нагрузок

в ландшафтных системах

различного профиля.

 

 

 

Настоящая работа представляет собой попытку получения такого сводного материала на основе критического осмыслива­

ния положений,

развитых в

радиоэкологии в последнее

время,

и использования

прикладных

данных ядерной

геофизики и

ядерной метеорологии.

 

 

 

Широкий размах исследований в этой области

и

обилие

накопленных фактов обусловили необходимость

ограничить

подбор литературного материала. В обзоре использованы толь­ ко наиболее существенные и проверенные работы.

При составлении отдельных глав большое внимание уде­ лялось освещению количественных характеристик на общем фо­ не качественной трактовки явления.

Законченная количественная теория всех тех событий, кото­

рые являются

сферой генеральных интересов радиоэкологии,

по-видимому,

дело недалекого будущего.

Что же касается качественных характеристик путей взаимо­ действия естественных и искусственных ионизирующих факто­ ров внешней среды с организмом и обстоятельств, регулирую­ щих радиационный режим биогеоценозов, то после уточнения основных процессов миграции радионуклидов по косным и биотическим системам этот кардинальный вопрос можно будет считать в принципе решенным.

При обобщении материалов, созданных предшественниками, и попытке их в некоторой мере пополнить собственными дан­ ными и исследованиями сотрудников, с которыми автор работал

з

в разные периоды времени (1945—1970 гг.), учитывалось, что объединение в одно целое всего того, что стало известно и в той или иной степени относится к радиоэкологии, является за­

дачей чрезвычайно

сложной, в

ходе решения

которой

нельзя

избежать

упущений

и добиться

равномерного

освещения всех

затронутых вопросов. Но здесь

мы руководствовались

общепри­

нятым мнением о том, что стремительно возрастающий

поток

научной

информации создает

реальную опасность

потери в

массе новых фактов основной цели исследований, и это оправ­

дывает тех, кто рискует взяться за синтез фактов

и теорий,

хотя бы знание в некоторых из этих областей было

неполным

и полученным из вторичных источников.

 

Большую помощь на последнем этапе анализа литературно­ го материала нам оказала И. Н. Верховская, любезно предо­ ставившая в пользование редкие работы и обратившая внима­ ние на некоторые весьма интересные публикации. Пользуясь случаем, приношу ей свою благодарность.

Ч А С Т Ь П Е Р В А Я

ЕСТЕСТВЕННЫЕ

ИСТОЧНИКИ

ИЗЛУЧЕНИЯ

ГЛАВА t

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОЭКОЛОГИИ

§ 1. ВСТУПЛЕНИЕ

Геофизика — наука, изучающая физические свойства земно­ го шара в целом и физические процессы, совершающиеся в его твердой (литосфере), жидкой (гидросфере) и газообразной (атмосфере) оболочках.

В связи с многообразием процессов, интересующих геофи­ зику, последняя подразделяется на несколько самостоятельных областей, в числе которых представлена и новая, быстро раз­ вивающаяся дисциплина — ядерная геофизика. Главнейшей за­ дачей ядерной геофизики является изучение процессов, в ко­ торых существенное или решающее значение имеет естествен­ ный распад природных радионуклидов. Поэтому изучение ра­ диоактивности почвы, воды и воздуха представляет собой клас­ сическую область исследований ядерной геофизики [1].

В силу этих же обстоятельств ядерная геофизика имеет много точек соприкосновения с радиоэкологией, так как воору­

жает

ее

первичными

представлениями

о законах

формирова­

ния

природных лучевых

нагрузок бионтов *, об

особенностях

поля ионизирующего излучения, в сфере которого

протекает

жизнедеятельность всего

населения планеты, информирует об

интимных

механизмах,

управляющих

флюктуацией

лучевых

нагрузок,

и обеспечивает

радиоэкологию основными

методами

дозиметрического обследования среды обитания.

Радиоэкология по своему содержанию, значению и генети­ ческим связям представляет ветвь более крупной и зрелой на­ учной дисциплины — экологии, которая, в свою очередь, яв­ ляется составной частью общей и старшей научной области — биологии. Как известно, биология распадается на ряд обособ­ ленных научных дисциплин, одна из которых — экология — ис­ следует образ жизни животных и растений, а также те стороны их отношений со средой, от которых зависит успешность их выживания, развития и размножения.

* Бионты —• живые организмы.

Основным теоретическим положением современной экологии

является

представление

о

диалектическом,

противоречивом

единстве

организмов

(видов)

и

среды их обитания.

Поэтому

ведущая

концепция

этой

теории

постулирует

то, что

всякий

организм, вид* и популяция** живет за счет своей специфиче­

ской среды,

вне

взаимодействия

с которой он прекращает свое

существование.

Идея

исторического

единства организмов

и

среды была

хорошо

разработана

И.

М. Сеченовым (1861),

ко­

торый писал: «Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен, в связи с чем в научное опре­

деление организма должна входить и

среда,

влияющая на не­

го» [2].

 

 

 

В связи с дифференцированием

вопросов,

посвященных

анализу взаимоотношений организма,

вида

или

сообщества с

внешней средой, современная экология включает три крупных раздела:

1.Экологию особей, основной задачей которой является вы­ яснение механизмов взаимодействия отдельных организмов (особей) со средой, что в итоге определяет возможность их выживания, развития и размножения.

2.Экологию популяций, посвященную изучению условий

формирования

структуры

и динамики естественных группиро­

вок особей одного вида.

 

3. Экологию

сообществ,

или биоценологию***. Этот раздел

экологии изучает особенности межвидовых взаимоотношений в конкретной ассоциации организмов, структуру таких сообществ, взаимодействие этих сообществ с факторами внешней среды, влияние последних на их развитие и т. п.

Такое расчленение экологии позволяет рассматривать зако­ номерности взаимодействия живого мира со средой на трех разных уровнях: единичных организмов, популяций и сооб­ ществ.

По существу взаимодействие организмов со средой иссле­ дуется каждой биологической наукой, но в отличие от других экология рассматривает лишь те стороны взаимодействия, ко­ торые предопределяют выживаемость, развитие и размножение

особей,

а также структуру

и динамику образуемых

ими

по­

пуляций

и биоценозов [3].

 

 

 

Кроме того, экология анализирует не только такие соотно­

шения бионтов с геофизическими компонентами внешней

сре­

ды, которые протекают в

природных ландшафтных

условиях

*Вид — совокупность особей, сходных по морфологическим и физиоло­ гическим свойствам, имеющих общее происхождение и дающих плодовитое потомство.

**Популяция — совокупность особей одного вида, населяющих опреде­ ленный ландшафт, территорию.

*** Биоценоз — совокупность живых организмов, населяющих участок зреды с более или менее однородными условиями,

и имеют естественное

происхождение,

но и те, которые вы­

шли из-под контроля

человека, приобрели относительную неза­

висимость и

широкое

распространение

(ядохимикаты,

детерген­

ты и т. д.).

 

 

 

 

Во всех

тех случаях, когда деятельность человека

приводит

к каким-то морфологическим, геохимическим или иным ланд­ шафтным перестройкам, обусловливающим очевидное или вре­ менно скрытое видоизменение среды обитания, характер вновь формируемых взаимоотношений организма с искусственно соз­ данным фактором непременно оказывается в сфере пристально­ го внимания экологии на всех ее уровнях. При этом следует отметить, что в более полном объеме закономерности инте­ грального влияния факторов внешней среды на жизнедеятель­ ность сообществ раскрываются биогеоценологией.

По определению В. Н. Сукачева, «Биогеоценоз представ­ ляет собой совокупность на известном протяжении земной по­ верхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющую особую специфи­ ку взаимодействия слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими силами природы и представляющую внутреннее противоречи­ вое диалектическое единство, находящееся в постоянном дви­ жении и развитии». Поэтому под биогеоценозом можно подра­ зумевать дискретную ячейку ландшафта со всем его населе­ нием, за которой признается такое же специфическое функ­ ционирование, как и за деятельностью на уровне клетки или отдельного организма [4, 5].

В этой связи основную задачу радиационной биогеоценоло-

гии как самостоятельной дисциплины видят в выявлении ха­

рактера действия ионизирующих излучений на биоценозы и во

всестороннем

изучении особенностей проявления

ионизирующе­

го фактора как важного экологического компонента внешней

среды, способного вызвать благоприятные или отрицательные

изменения в органических ассоциациях и в связи с этим быть

полезным или вредным агентом в народнохозяйственной дея­

тельности человека [6—8]. Разработка методов борьбы с вред­

ным действием этих агентов, предвидение, прогнозирование и

своевременное

предупреждение появления самой

возможности

изменений

среды обитания — область деятельности геогигие­

ны [9].

 

§

2. НЕКОТОРЫЕ З А Д А Ч И Р А Д И О Э К О Л О Г И И

Интенсивные испытательные ядерные взрывы, сопровож­ дающиеся радиоактивным загрязнением атмосферы, гидросфе­ ры и педосферы, привели к тому, что на земной поверхности сейчас трудно найти такой субстрат, в котором бы полностью

отсутствовали осколочные радионуклиды. Повсеместное рас­ пространение радиоактивного загрязнения, получившее назва­ ние глобального, наряду с использованием ионизирующих из­ лучений в народнохозяйственных целях способствовало выде­ лению радиоэкологии в практически самостоятельную дисцип­ лину.

Если до открытия методов искусственного расщепления атомных ядер известные сведения о природной радиоактивно­ сти сферы обитания человека особого интереса у экологов не вызывали, то многочисленные радиобиологические, геофизиче­ ские и геохимические исследования последних лет позволили установить, что ионизирующее излучение является непремен­ ным спутником всех жизненных процессов, протекавших и про­ текающих на нашей планете, и что при определенных обстоя­ тельствах интенсивность воздействия на все живое может суще­ ственно возрастать, вызывая резкие соматические или генети­ ческие изменения. Именно эти обстоятельства побудили в об­ щеэкологических и радиобиологических руководствах выделять

специальные

разделы для

рассмотрения радиоэкологических

материалов и способствовали выходу в свет

профилированных

радиоэкологических изданий

[10—13]. Во

всех этих

работах

дается весьма

сходное определение радиоэкологии как

дочер­

ней ветви общей экологии. Например, в одной из ранних

ра­

диоэкологических работ А. А. Передельский

определяет

ра­

диоэкологию как науку, посвященную изучению взаимоотноше­ ний радиоактивной среды и сообществ, исследующую законы миграции радионуклидов и роль в этих процессах организмов, а также выявляющую индикаторные виды, которые свидетель­

ствуют о местах залегания

радиоактивных руд

и

о

наличии

радиоактивных загрязнений

и т. д. [14]. Аналогичное

определе­

ние радиоэкологии

дает в

своей оригинальной

монографии и

Г. Г. Поликарпов

[12]. Он отмечает, что радиоэкология

призва­

на для выяснения количественной характеристики и предвиде­ ния действия человека на природу и в конечном счете на само­ го себя через создание нового экологического фактора — искусственых радионуклидов.

Развернутое определение радиоэкологии, хорошо согласую­

щееся

с

принципами,

рассматриваемыми

в общей экологии,

дано

А.

М. Кузиным

[11, 15]. Он пишет,

что радиоэкология

изучает те связи, которые имеются или возникают в природе между радиоактивными веществами и их излучениями, с одной стороны, и с существованием и развитием живых организмов и их сообществ — с другой стороны. Он подчеркивает, что так как среди бионтов в конечном счете экологию интересует чело­ век, живущий не только в сельской местности, но и в больших городах и промышленных центрах, то под «природными усло­

виями» в определении задач радиоэкологии следует

понимать

все сложившиеся к настоящему времени условия

жизни на

нашей планете. Таким образом, А. М. Кузин дает совершенно конкретное определение радиоэкологии как науки, изучающей взаимоотношения организмов не только с природными ионизи­ рующими факторами, но и с источниками ионизирующего из­ лучения, появившимися в биосфере в результате деятельности человека.

Все вместе взятое приводит к заключению о том, что радио­ экология, являющаяся составной частью общей экологии, при­ звана для решения следующих основных задач:

1) изучения вида и характера сочетаний ионизирующих факторов среды, влияющих на жизненные процессы;

2) выяснения особенностей взаимоотношения живых орга­ низмов с естественными и искусственными источниками радиа­ ции, являющимися непременными факторами среды обитания; 3) изучения процессов миграции радиоактивных веществ в среде обитания и выяснения роли популяций и биоценозов в

круговороте радионуклидов;

 

 

 

 

4) выявления лучевых нагрузок, формируемых

средой,

ко­

торые оказывают в той

или иной степени выраженное влияние

на соматические или генетические функции бионтов;

 

 

5)

исследования

обстоятельств, влияющих на

формирова­

ние

лучевых

нагрузок,

испытываемых как

отдельными

орга­

низмами,

так

и целыми

сообществами,

и

определения

роли

этих лучевых нагрузок в биопоэзе*.

 

 

 

 

6) определения возможности использования действия этого

фактора

внешней

среды

в утилитарных

целях и

локализации

его действия на живые организмы в тех случаях, когда ожи­ даемые последствия могут приобретать нежелательный ха­ рактер.

Связь радиоэкологии с основными питающими ее научными дисциплинами схематично представлена на рис. 1.

Так как человек входит в состав ландшафтной системы ор­ ганически и обитает в ее пределах геометрически, то естествен­

но, что он связан с различными частями ландшафтной

системы

не только происхождением, но и обменом

 

веществ и

энергии.

Поэтому, определяя радиоэкологию

как

научное направление,

изучающее взаимоотношения

радиационных

факторов

среды

с

ее обитателями, следует учитывать и то, что

в это определение

очень хорошо вписывается

понятие

о

взаимоотношениях

с

внешней средой и самого человека.

 

В этой связи Ю. К.

Ефремов [16] отмечает, что в тех разде­

лах

природоведения, в

которых исследуются естественные свя­

зи

природы и общества, правомерно пользоваться понятием о

совокупности людей не только в чисто социальном, но и в био­ социальном смысле. Очевидно, что такое толкование ни в коей степени не отменяет и нисколько не заменяет социальное поня-

* {эиопоэз — возникновение и развитие жизненных процессов,

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ