Радыяцыйны манiторынг

Як вядома, лясныя бiягеацэнозы адносяцца да найбольш склада-ных самарэгулявальных экасiстэм. Яны адрознiваюцца выразнай ланд-шафтна-геаграфiчнай зменлiвасцю, прасторавай неаднароднасцю, пра-цягласцю жыцця дрэвастояў, адмоўнай рэакцыяй на антрапагенныя ўздзеяннi. Пашырэнне гаспадарчай дзейнасцi, бескантрольнае выка-рыстанне лясных рэсурсаў, забруджванне навакольнага асяроддзя ра-дыеактыўнымi i iншымi выкiдамi можа прывесцi да парушэння iх ста-ну, а ў асобных выпадках i да iх частковага або поўнага разбурэння. Задачам выпрацоўкi навуковага падыходу да ацэнкi стану бiягеацэ-нозаў у цэлым i асобных iх кампанентаў, вызначэння тэндэнцый у змяненнях пад уплывам антрапагенных фактараў, а таксама прагназа-вання магчымых негатыўных вынiкаў уздзеяння служыць сiстэма ма-нiторынгу, адным з вiдаў якога з'яўляецца радыяцыйны манiторынг навакольнага асяроддзя. Ён прадугледжвае змяненне ўзроўню радыя-цыйнага забруджвання i доз апраменьвання кампанентаў бiягеацэнозу ад усiх iснуючых крынiц i праводзiцца ў мэтах кантролю за ўздзеян-нем на iх стан.

Ва ўмовах нармальных радыяцыйных абставiн рашаючае значэнне маюць гiгiенiчныя аспекты радыеманiторынгу, назiраннi за ўзроўнем радыяцыйнага забруджвання асноўных звёнаў кармавых ланцугоў, якiя вызначаюць назапашванне радыенуклiдаў у прадуктах лесу i раслiнаводства. Мэтай радыеманiторынгу з'яўляецца назапашванне iнфармацыi, неабходнай для прыняцця рашэнняў па кiраваннi i рэгуляваннi радыяцыйнага забруджвання прадукцыi шляхам распрацоўкi i ўкаранення сiстэмы агратэхнiчных, аграхiмiчных, зоатэхнiчных i арганiзацыйных мерапрыемстваў, а таксама захавання i павышэння прадукцыйнасцi бiягеацэнозаў. З улiкам канкрэтных задач i мэтавага прызначэння распрацоўваюцца праграмы манiторынгу. Яны вызначаюць выбар аб'ектаў назiранняў, вiд, частату i перыядычнасць вымярэння, метады вымярэнняў, адбору ўзораў i далейшага лабараторнага аналiзу, прыёмы статыстычнай апрацоўкi рэзультатаў, прынцыпы адбору, назапашвання i апрацоўкi iнфармацыi, iнтэрпрэтацыi даных i г. д. Нягледзячы на вялiкую працаёмкасць i значныя матэрыяльныя выдаткi, адзiнай крынiцай аб'ектыўнай iнфармацыi аб радыяцыйным становiшчы з'яўляюцца непасрэдныя назiраннi i вымярэннi.

Радыяцыйны манiторынг павiнен уключаць:

1) перыядычныя вымярэннi магутнасцi дозы g- i b-выпраменьвання на мясцовасцi;

2) перыядычны адбор узораў у спецыяльна выбраных месцах назiрання i кантрольных пунктах, а таксама вызначэнне канцэнтрацыi радыенуклiдаў у гэтых узорах, радыенуклiднага саставу забруджвання i фiзiка-хiмiчных формаў радыенуклiдаў;

3) разлiк дозавых нагрузак на кампаненты бiягеацэнозу на падставе першасных даных радыеманiторынгу;

4) ацэнку бягучага стану радыяцыйнага становiшча;

5) прагноз магчымых змяненняў радыяцыйнага становiшча;

6) падрыхтоўку iнфармацыi, неабходнай для ажыццяўлення кантролю радыяцыйнага становiшча.

Ацэнка радыяцыйнага становiшча даецца шляхам параўнання вынiкаў вымярэнняў i разлiкаў з сiстэмай спецыяльна выпрацаваных крытэрыяў, якiя вызначаюць дапушчальны ўзровень радыяцыйнага ўздзеяння на бiягеацэноз.

Сiстэма манiторынгу лясоў Беларусi прадстаўлена дзвума ўзроўнямi:

першы – ацэнка агульнага стану лясной раслiннасцi. Работы па рэалiзацыi гэтага ўзроўню пачаты ў 1989 г. На картаграфiчныя матэрыялы маштаба I : 500 000, якiя маюць контуры лясоў, нанесена бiяiндыкатарная сетка з крокам 16 км. У яе вузлах, што пападаюць на лясныя масiвы, закладзены пастаянныя пункты ўлiку (ППУ). Сетка мае згушчэнне ў раёне Гомеля, Мiнска, Наваполацка, Вiцебска i Белавежскай пушчы. Тут яна закладзена з крокам 4 км. Агульная колькасць ППУ перавышае 600 (Роўкач А. І., Клiмчык Г. Я., Мухураў Л. І.);

другі – стацыянарны эколага-бiялагiчны. Ён уключае стацыянарныя аб'екты, закладзеныя ў паўночнай, сярэдняй i паўднёвай геабатанiчных падзонах.

12.10. Выкарыстанне iанiзуючага выпраменьвання i iзатопных iндыкатараў у сельскай i лясной гаспадарцы

Праблема стымуляцыi бiялагiчных працэсаў малымi дозамi iанiзуючага выпраменьвання налiчвае больш чым паўвекавую гiсторыю. Першыя работы належаць Мальдынею i Тувену, Кернеке, Эльверу (Кудзiнаў М. А.). Да гэтага часу выканана больш за тры тысячы работ у асноўным з сельскагаспадарчымi раслiнамi, але ў даследчыкаў няма адзiнага меркавання аб магчымасцi выкарыстання iанiзуючага выпраменьвання ў якасцi стымуляцыi бiялагiчных працэсаў. Гэта звязана з iндывiдуальнай зменлiвасцю i радыеадчувальнасцю вiдаў, магутнасцю дозы апраменьвання, недакладнасцю дазiроўкi і з iнш. Па гэтай прычыне дадатны ўплыў стымуляцыi доўгi час ставiўся пад сумненне.

У 50-х гг. ХХ ст. у сувязi з новымi задачамi мiрнага выкарыстання атамнай энергii, работы па вызначэннi стымулюючага ўплыву малых доз апраменьвання i iзатопных iндыкатараў (мечаных атамаў) пачалi хутка развiвацца на новым метадычным узроўнi. У работах Брэславец Л. П., Бярэзiнай Н. М., Каўшанскага Д. А., Цiмафеева-Рэсоўскага М. В. i iнш. выразна паказана, што стымулюючы ўплыў малых доз iанiзуючага выпраменьвання – з'ява заканамерная i што для кожнага вiду iснуюць свае стымулюючыя дозы, апраменьванне якiмi сельскагаспадарчых раслiн выклiкае гаспадарча карысны эфект. Вызначылася, што найбольш мэтазгодна g-апраменьванне выкарыстоўваць для:

1) перадпасяўной апрацоўкi насення з мэтай павышэння грунтовай усходжасцi, колькасцi i якасцi ўраджаю;

2) змянення спадчыннасцi;

3) павышэння выхаду з сельскагаспадарчай сыравiны прадуктаў другаснага сiнтэзу i iнш.;

4) стымулявання жыццёвых працэсаў;

5) стэрылiзацыi;

6) паляпшэння росту i развiцця сеянцаў хваёвых i лiставых парод.

Эфектыўнасць уздзеяння апраменьванняў у стымулюючых дозах дасягае 10–100%. Перадпасяўное апраменьванне насення малымi дозамi выклiкае павелiчэнне iнтэнсiўнасцi фотасiнтэзу, фотахiмiчнай актыўнасцi хларапластаў, паскарэнне дзялення клетак, паглынанне фосфару i iншых элементаў, павышэнне ўраджаю, скарачэнне тэрмiнаў паспявання i паляпшэнне якасцi прадукцыi.

З дрэвавымi раслiнамi такiя даследаваннi толькi пачынаюцца. Кудзiнавым М. А. выяўлены дозы g-апраменьвання, якiя могуць быць выкарыстаны ў якасцi стымулятараў прарастання насення i далейшага росту i развiцця раслiн. Ён лiчыць, што паскарэнне прарастання звязана з назапашваннем свабодных амiнакiслот i актывiзацыяй гiдралiтычных ферментаў. Пры дозе g-апраменьвання да 10 кР грунтовая ўсходжасць насення клёна гiнала, ясеня (арэгонскага i зялёнага), бружмелi (пiрэнейскай, прыгожай, канадскай), абляпiхi i iншых вiдаў можа быць павышана на 15% i больш. Для некаторых вiдаў стымулююць прарастанне насення i больш высокiя дозы. У парод з неглыбокiм пакоем насення (да 100 дзён) эфекты стымуляцыi выражаны слаба (бружмель дробналiстая, татарская i iнш.), а з глыбокiм (больш за 100 дзён) грунтовая ўсходжасць значна павялiчваецца (бружмель усходняя, звычайная, снежнаягаднiк, дзёран, лiпа i iнш.). Аднак апраменьванне насення нават невялiкiмi дозамi (1 кР) адмоўна ўплывае на рэпрадуктыўную здольнасць кустовых i дрэвавых раслiн. З павышэннем дозы паражальны эфект хутка ўзрастае, павялiчваецца колькасць пустога насення, знiжаецца якасць. Раслiны, вырашчаныя з насення, апрамененага дозай 150 кР, не ўступаюць у рэпрадуктыўную фазу, бо развiваецца стэрыльнасць раслiн.

Выкарыстанне g-апраменьвання насення для паскарэння росту дрэвавых раслiн з-за непастаяннага станоўчага эфекту ў часе Кудзiнаў М. А. лiчыць немэтазгодным.

Першыя эксперыменты па выкарыстаннi iанiзуючых выпраменьванняў у селекцыi сельскагаспадарчых раслiн былi праведзены савецкiмi вучонымi Дэлонэ Л. М. i Сапегiным А. А. у 1928 г. Пры ўздзеяннi рэнтгенаўскiм выпраменьваннем на насенне пшанiцы i ячменю яны атрымалi мутанты з шэрагам каштоўных якасцей. У далейшым работы ў гэтым напрамку праводзiлiся вучонымi Швецыi, Германii, ЗША, Японii i iнш. Да цяперашняга часу з дапамогай iанiзуючага выпраменьвання ўжо атрымана больш за 150 каштоўных сартоў сельскагаспадарчых раслiн, якiя адрознiваюцца павышанай ураджайнасцю i якасцю насення, устойлiвасцю да палягання i грыбковых захворванняў.

Адносна высокiя дозы iанiзуючых выпраменьванняў нярэдка выклiкаюць у патомстве апрамененых раслiн розныя спадчынныя змяненнi – мутацыi, большасць з якiх з'яўляюцца шкоднымi. Таму для далейшай селекцыi адбiраюцца экземпляры толькi з каштоўнымi якасцямi.

Рэнтгенаўскiм i g-апраменьваннем звычайна ўздзейнiчаюць на насенне, пылок або цэлыя раслiны на працягу ўсяго вегетацыйнага перыяду. У вынiку сярод атрыманага патомства назiраецца з'яўленне новых формаў з адхiленнямi ад нормы. Трэба адзначыць, што мутацыi ўзнiкалi i ў звычайных умовах, але такiя з'явы вельмi рэдкiя.

Мутацыi бываюць самыя разнастайныя: змяненне параметраў раслiн i асобных iх частак, скараспеласцi, зiмаўстойлiвасцi, устойлiвасцi да захворванняў i iнш. Неабходна адзначыць, што з'яўленне мутантаў з якiмi-небудзь каштоўнымi прызнакамi яшчэ не забяспечвае вывядзенне сорту. Радыяцыйная селекцыя ўключае два этапы:

1) атрыманне зыходнага матэрыялу для далейшай работы;

2) селекцыйная работа па вывядзеннi сорту, выпрабаванне, размнажэнне i ўкараненне яго ў практыку.

Метад радыяцыйнага мутагенезу дазваляе значна скарацiць час вывядзення сорту, змянiць толькi адну якую-небудзь прымету, у той час як увесь комплекс дадатных уласцiвасцей застаецца нязменным.

Iзатопныя iндыкатары – гэта рэчывы, у якiх якi-небудзь хiмiчны элемент мае iзатопны састаў, што адрознiваецца ад прыроднага. Прымяняюцца iзатопныя iндыкатары для маркiроўкi атамаў, малекул i розных аб'ектаў, што дазваляе вывучаць колькасць, перамяшчэнне i ператварэнне мечанага аб'екта ў асяроддзях, якiя ўтрымлiваюць тоесныя з iм ва ўсiх адносiнах, акрамя iзатопнага саставу, нямечаныя аб'екты.

Метад iзатопных iндыкатараў заснаваны на выкарыстаннi хiмiч-ных злучэнняў, у структуру якiх у якасцi меткi ўключаны актыўныя элементы. Каштоўнасць яго заключаецца ў тым, што замена аднаго або нават многiх атамаў малекулы рэчыва iх радыеактыўнымi iзатопа-мi практычна не змяняе фiзiка-хiмiчных i бiялагiчных уласцiвасцей гэ-тых малекул. Радыенуклiды, што ўведзены ў арганiзм, да распаду вя-дуць сябе так, як i стабiльныя iзатопы. Гэта дазваляе сачыць за лёсам мечаных радыеактыўнымi элементамi рэчываў, кантраляваць iх пера-мяшчэнне ў працэсе абмену. У якасцi iзатопных iндыкатараў най-больш часта выкарыстоўваюцца ¹⁴С, ³²Р, ¹⁵N, ⁴⁵Са i iнш.

Пры выкарыстаннi iзатопных iндыкатараў стала магчымым вывучэнне дынамiчных працэсаў, якiя адбываюцца ў непашкоджаным арганiзме. З iмi звязаны фундаментальныя поспехi сучаснай бiяхiмii, геалогii, фiзiялогii, глебазнаўства, лесаводства i iнш. Дзякуючы iм, былi дэталёва вывучаны шляхi i хуткасць засваення i абмену рэчываў у бiялагiчных аб'ектах, роля асобных тканак i органаў у абмене.

Па ўтрыманнi ў арганiчных рэштках радыеактыўнага iзатопу вуг-ляроду ¹⁴С, уведзенага ў арганiзм з СО₂ паветра ў вынiку вугляроднага абмену, знаходзяць iх узрост. У жывым арганiзме ўтрыманне ¹⁴С адпа-вядае прыблiзна 17 b-распадам у мiнуту на 1 г вугляроду. Пасля спы-нення жыцця ¹⁴С не паступае i колькасць яго змяншаецца адпаведна перыяду паўраспаду ў 5570 гадоў. Гэтым спосабам пры сучаснай дакладнасцi радыеактыўных вымярэнняў можна вызначыць геа-лагiчны ўзрост парод ад некалькiх сотняў да 40–50 тыс. гадоў. Вугля-родны метад часта выкарыстоўваюць для датавання археалагiчных помнiкаў.

Даследаваннi фотасiнтэзу, праведзеныя з вугальным ангiдрыдам, якi ўтрымлiваў радыеактыўны вуглярод, дазволiлi выявiць заканамернасцi яго фiксацыi рэчывамi зялёнага лiста, прасачыць прамежкавыя шляхi ператварэнняў.

Прымяненне радыеактыўнага вугляроду i стабiльнага азоту даз-волiла атрымаць каштоўныя звесткi аб хiмiзме фотасiнтэзу, паслядоў-ных звёнах ланцугоў бiяхiмiчных рэакцый, у працэсе якiх адбываецца засваенне вугляроду i ўтварэнне арганiчных злучэнняў, а таксама аб уплыве спектральнага саставу святла i iншых умоў на фотасiнтэз i працэсы пярвiчнага назапашвання рэчываў, што ўтвараюцца пры ім. Вiнаградавым А. П. устаноўлена, што кiсларод, якi выдзяляецца раслiнамi пры фотасiнтэзе, паходзiць не з СО₂, а з вады.

Прымяненне iзатопных iндыкатараў у аграбiялогii дазваляе вызначыць паводзiны i ролю розных элементаў у жыццi раслiн, асноўныя пытаннi iх мiнеральнага жыўлення, даследаваць ступень засваяльнасцi розных угнаенняў, якiя ўносяцца ў форме таго цi iншага хiмiчнага злучэння, вызначыць неабходныя месца i час унясення падкормкi, устанавiць уплыў светлавога i воднага рэжымаў на iнтэнсiўнасць працэсу абмену ў раслiнах i г. д.

У агранамii i лесаводстве метад iзатопных iндыкатараў дазваляе вызначыць паступленне, перамяшчэнне i абмен у раслiнах элементаў зольнага сiлкавання i азоту; паступленне элементаў сiлкавання з угнаенняў у залежнасцi ад тэрмiну i спосабу ўнясення: дозы i формы злучэнняў i iншых умоў, а таксама працэсаў, якiя адбываюцца пры гнiеннi арганiчных рэчываў у глебе i г. д.