Лаборатории

ЛАБОРАТОРИЯ РАДИОЭКОЛОГИИ

Лаборатория основана в 2001 году (до 2001 года радиоэкологическая группа в составе лаборатории биофизики экосистем)

Заведующий лабораторией: д.б.н. Болсуновский Александр Яковлевич

Сотрудники лаборатории:

Основные направления НИР:

• Проведение исследований, связанных с выяснением интенсивности и механизмов миграции техногенных радионуклидов в водных и пойменных экосистемах, оценка влияния ионизирующего излучения на экосистемы различного уровня организации на основе методов экспериментального моделирования и полевых наблюдений.

Основные результаты 2005-2009 гг.

1. Мониторинг содержания радионуклидов в пробах гидробионтов (водные растения, зообентос, рыба) реки Енисей в районе размещения Горно-химического комбината (ГХК) выявил широкий спектр долгоживущих и короткоживущих техногенных радионуклидов. Для разных видов было зарегистрировано до 30 техногенных радионуклидов, что свидетельствует о продолжающемся сбросе вод реакторного и радиохимического производства ГХК в р. Енисей. Среди всех радионуклидов максимальное накопление гидробионтами отмечено для Р-32 – до 200000 Бк/кг, для остальных радионуклидов – единицы тысяч и сотни Бк/кг; в биомассе разных видов обнаружены трансурановые элементы (изотопы плутония, нептуния и америция). Техногенные радионуклиды накапливаются не только в покровных тканях, но и в костях и мышцах рыб, что свидетельствует о трофическом пути поступления радионуклидов в организм рыб. Проведенные расчёты показали, что среди гидробионтов реки в зоне влияния сбросов ГХК максимальная мощность дозы облучения характерна для водных растений (до 260 мкГр/сут.). Основной вклад (до 98%) в дозу техногенного облучения дает бета-излучение с доминированием P-32. Для гидробионтов, отобранных выше по течению от ГХК, дозы облучения малы (до 8 мкГр/сут.), и основной вклад вносят естественные радионуклиды. Цитогенетические исследования трех видов водных растений (Elodea canadensis, Batrachium kauffmanii и Butomus umbellatus) показали, что в контрольных районах (вне зоны радиоактивного загрязнения ГХК) доля хромосомных нарушений не превышает 4-10%, в пробах из районов влияния радиоактивных сбросов ГХК суммарная частота хромосомных мутаций в ана-телофазах и метафазах достигает 35%.

2. Впервые проведенный детальный анализ загрязнения радионуклидами компонентов лесных экосистем Красноярского края в зоне влияния ГХК выявил факт аномального содержания Cs-137 (до 10200 Бк/кг) в грибах Suillus granulatus и Suillus luteus, что превышает установленный российскими нормативами предел (2500 Бк/кг). При анализе содержания Cs-137 в шляпках грибов разного диаметра зарегистрировано уменьшение удельной активности Cs-137 при увеличении размерной фракции, что позволяет предположить накопление Cs-137 только на начальном этапе формирования плодового тела из мицелия. Из исследованных 4 видов ягодных кустарников, виды Rubus idaeus и Ribes nigrum характеризуются повышенным накоплением радионуклидов, особенно в ягодах. Cs-137, Sr-90 и трансурановые элементы накапливаются во всех органах кустарников, Co-60 – только в листьях и ветвях. Расчеты показали, что коэффициенты накопления (КН) для Cs-137, изотопов плутония Pu-239,240 и Am-241 изменяются в диапазоне от 0.02 до 0.05 для всех частей растения. Для изотопов Cm-243,244 максимальное значение КН составляет 0.073, что выше КН Pu-239,240. Сравнительный анализ распределения радионуклидов и их стабильных изотопов, а также радионуклидов и их элементов-аналогов в биомассе грибов и кустарников лесных экосистем показал, что для ягодных кустарников выполняется изотопный механизм накопления Cs-137 и Co-60, аналоговый механизм для Sr-90. Накопление Cs-137 грибами не объясняется известными механизмами накопления.

3. Показано, что трансурановые элементы (Np-239, Am-241 и Pu-242) могут накапливаться в биомассе водных растений и микроводорослей. Данные химического фракционирования биомассы гидрофитов показали, что от 40 до 60% накопленного Pu-242 и Np-239 связано с органическим веществом биомассы, для Am-241 эта величина меньше – 20-27%. По всей совокупности имеющихся экспериментальных данных, изотопы плутония и нептуния оказались более биодоступны для водных растений, чем америций. Впервые оценено распределение Am-241 по биохимическим фракциям биомассы разных видов водных растений. Америций, накопленный в биомассе растений, в основном (95±1%) связан с клеточными стенками и мембранами, и лишь небольшая часть Am-241 (5±1%) растворена в цитоплазме. Впервые показано, что липиды содержат не более 1% Am-241, накопленного в биомассе, до 10% Am-241 ассоциировано с белками и углеводами, а основная часть Am-241 связана с полисахаридами типа клетчатки. Слабое проникновение Am-241 в цитоплазму, а также содержание основной доли радионуклида во фракции структурных полисахаридов свидетельствует о преобладании биосорбции в качестве основного механизма накопления Am-241 фотоассимилирующими органами макрофитов из водной среды. Полученные данные позволяют по-новому оценить роль трансурановых элементов в водных экосистемах и прогнозировать их миграцию по пищевым звеньям.

4. Впервые проведенный анализ загрязнения техногенными радионуклидами донных отложений р. Енисей на расстоянии 600 км и более от Красноярска выявил наличие нескольких максимумов содержания Cs-137 и других радионуклидов в слоях керна по глубине. Максимальные удельные активности радионуклидов в донных отложениях в районах влияния ГХК достигают тысяч и сотен Бк/кг, в то время как выше по течению от ГХК в контрольных районах регистрируется всего один техногенный радионуклид глобального происхождения Cs-137, содержание которого составляет около 10 Бк/кг. Для оценки скоростей осадконакопления и датировки слоёв донных отложений р. Енисей были использованы два метода: 1) общепринятый метод датирования по неравновесному Pb-210; 2) метод датирования на основании отношения Cs-137/Co-60, Eu-152/Eu-154. Для донных отложений ближней зоны влияния ГХК и выше по течению реки от ГХК были получены значения скорости седиментации в интервале 0.9-1.26 см/год, рассчитанные двумя методами. На значительном удалении от Красноярска (320 км) и ГХК скорости седиментации р. Енисей несколько возросли до 1.30-1.51 см/год. С учётом полученных значений скоростей осадконакопления был оценен возраст слоёв донных отложений реки, нижние слои которых датировались 1964-1967 годом, а один из пиков максимального содержания Cs-137 в кернах разных районов датировался 1988 годом – периодом большого паводка на р. Енисей.

5. Впервые подвижность радионуклидов в донных отложениях и пойменных почвах ряда водоёмов (рек Енисей и Теча, оз. Глубокое Чернобыльской зоны Украины) была оценена по схеме Tessier последовательного химического фракционирования. По результатам исследований миграционная способность техногенных радионуклидов в пробах донных отложений р. Енисей вблизи сбросов ГХК может быть представлена в виде последовательности: Sr-90 ~ Am-241 ~ Eu-152 > Co-60 > Pu-239,240 > Cs-137, которая соответствует таковой для донных отложений р. Теча и оз. Глубокое – Sr-90 >> Pu-239,240 > Cs-137. Использование разработанной схемы химического фракционирования для проб водных растений и грибов показало, что большая часть накопленных биомассой радионуклидов находится в слабо связанной форме и при отмирании станет доступной для усвоения другими организмами.

Международные контакты 2005-2009 гг:

1. Финансовые контракты на проведение радиоэкологических исследований с Федеральным агентством по защите населения Правительства Швейцарии (2005; 2006; 2007; 2008; 2009 г.)

2. Проведение международной радиоэкологической экспедиции на Енисее в районе Полярного круга (август-сентябрь 2005 года) с участием учёных Швейцарии и Германии.

3. Проведение международной радиоэкологической экспедиции на Енисее (октябрь 2009 года) с участием учёных Норвегии.

4. Стажировки в Норвегии (Болсуновский, 2005, 2008 год).

5. Участие в международных конференциях: Франция (2005), Китай (2005-2007), США (2006), Норвегия (2008), Швеция (2009), Мексика (2009), Италия (2009), Финляндия (2009).

Гранты за 2005-2009 гг.:

РФФИ – 8; CRDF – 1; NATO – 1; Интеграционные проекты СО РАН – 3; Программа РАН «Биоразнообразие» – 1; Грант имени Лаврентьева СО РАН – 1; Грант Президента РФ для молодых учёных – 1; Стипендия Фонда содействия Отечественной науке – 2; Красноярский краевой фонд науки – 2

Сотрудничество:

1. С Федеральной лабораторией Швейцарии в г. Шпиц, с Техническим университетом в г. Вейнгартен (Германия) в рамках выполнения работ по контрактам Правительства Швейцарии.

2. С радиохимической лабораторией Норвежского университета наук о жизни (г. Ас) в рамках соглашения о сотрудничестве и гранта НАТО.

3. Совместные работы в рамках интеграционных проектов СО РАН с институтами СО РАН (ИГМ, ИЦИГ, ИНХ, ИХХТ, ИЛ) и УрО РАН (Институт экологии растений и животных, Институт химии твердого тела, Институт биологии Коми НЦ), с институтами НАН Украины (Институтом гидробиологии) и НАН Беларуси (Институт радиобиологии).

4. Совместные работы с Институтом геохимии имени Вернадского РАН, Институтом радиационной безопасности АН Казахстана, МосНПО Радон.

Лаборатория радиоэкологии является частично сервисной лабораторией Института и обеспечивает использование сотрудниками института радиоизотопного метода в научных исследованиях. Лаборатория радиоэкологии имеет лицензию Федеральной службой по атомному надзору № СО-03-205-1441 (действительно до 17.04.2014 г.), Санитарно-эпидемиологическое заключение №24.49.33.000.М.004252.11.09 Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (действительно до 13.11.2014 г.), Совместно с аналитической лабораторий входит в состав Испытательной лаборатории (Центра) - Аттестат аккредитации ГСЭН. RU. №ЦОА086.324 Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (действителен до 26.02.2013 г.).

Связь с ВУЗами:

1. Преподавание в Сибирском федеральном университете (Болсуновский А.Я. в должности профессора, Зотина Т.А. – доцент). Выполнение курсовых и дипломных работ студентами СФУ в лаборатории радиоэкологии. Руководство Болсуновским А.Я. аспирантами СФУ Дементьевым, Санжараевой и Трофимовой.

2. Совместные исследования с кафедрой радиохимии МГУ и кафедрой геоэкологии Томского политехнического университета.

Журнальные публикации лаборатории за 2005-2009 гг.

• 2009

  • Бондарева Л.Г., Помозова Н.В. Изучение влияния различных типов тушения на эффективность измерений трития в объектах окружающей среды. // Ж. Сибирского федерального университета. Химия, 2009. Т. 2, № 1. С. 56-60.

  • Бондарева Л.Г., Калякина О.П., Маркова Ю.Ю. Изучение состава гуматно-фульватного комплекса донных отложений реки Енисей в ближней зоне влияния горно-химического комбината Росатома // Ж. Сибирского федерального университета. Химия, 2009. Т. 2, № 2. С. 178-186.

  • Дементьев Д.В., Болсуновский А.Я. Содержание техногенных радионуклидов в кустарниковых растениях и грибах в зоне влияния Горно-химического комбината (Красноярский край) // Ж. Сибирского федерального университета. Биология. 2009. Т. 2., № 2. С. 172-181.

  • Зотина Т.А. Распределение техногенных радионуклидов в биомассе макрофитов реки Енисей. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49, № 6. С. 729-737.

  • Зотина Т.А., Радионова Е.А., Гаевский Н.А. Оценка токсичности тяжелых металлов для водного растения Elodea canadensis // Ж. Сибирского федерального университета. Биология. 2009. Т. 2, № 2. С. 226-236.

  • Bolsunovsky A., Bondareva L., Sukhorukov F., Melgonov M. Accumulation of 242Pu by a macrophytes of the Yenisei River (Elodea canadensis) in laboratory experiments // Chemosphere. 2009. V. 75. P. 284-288.

  • Bolsunovsky A., E.Muratova, A.Sukovaty, M.Kornilova. The effect of radionuclide and heavy metal contamination of the Yenisei River on cytogenetics of aquatic plant Elodea canadensis // Radioprotection. 2009. V. 44, No. 5. P. 83-88.

  • Bondareva L., Bolsunovsky A. Bioavailability of Tc-99 to a macrophyte of the Yenisei River // Radioprotection. 2009. V. 44, No. 5. P. 71-76.

  • Dementyev D.V., Bolsunovsky A.Ya. Accumulation of artificial radionuclides by edible wild mushrooms and berries in the forests of the central part of the Krasnoyarskii Krai // Radioprotection. 2009. V. 44, No. 5. P. 115-120.

  • Zotina, T.A., Bolsunovsky, A.Ya, Kalachova, G.S. Accumulation and distribution of Am-241 in the biomass of freshwater plant Elodea canadensis // Radioprotection. 2009. 44 (5). P. 65-69.

• 2008

  • Бондарева Л.Г., Болсуновский А.Я., Трапезников А.В., Дегерменджи А.Г. Использование новой методики концентрирования трансурановых элементов в пробах воды реки Енисей. ДАН. 2008. Т. 423, №4: 479-482

  • Зотина Т.А., Калачова Г.С., Болсуновский А.Я., Дегерменджи А.Г. Распределение 241Am в биомассе пресноводных макрофитов. ДАН. 2008, Т. 421, №3: 426-429.

  • Бондарева Л.Г., Болсуновский А.Я. Изучение форм нахождения техногенных радионуклидов 60Co, 137Cs, 152Eu, 241Am в донных отложениях реки Енисей. Радиохимия. 2008. №5: 475-479.

  • Зотина Т.А., Болсуновский А.Я., Бондарева Л.Г. Накопление 241Am взвешенным веществом реки Енисей. Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48, №1: 117-122.

  • Bolsunovsky A., Bondareva L. Accumulation and release of 99Tc by a macrophytes of the Yenisei River (Elodea canadensis) in laboratory experiment. Journal of Radioanalytical and Nuclear chemistry. 2008. V. 277, №3: 631-636.

  • Zotina T.A. The biomass of macrophytes at several sites of the upper reaches of the Yenisei River. Journal of Siberian federal university. Biology. 2008. № 1: 102-108.

  • Rozhko T., Kudryasheva N., Alexandrova M., Bondareva L., Bolsunovsky A. Comparison of effects of uranium and americium on bioluminescent bacteria. journal of Siberian Federal University. Biology. 2008. №1: 60-65.

• 2007

  • Болсуновский А.Я., Муратова Е.Н., Суковатый А.Г., Пименов А.В., Санжараева Е.А., Зотина Т.А., Седельникова Т.С., Паньков Е.В., Корнилова М.Г. Радиоэкологический мониторинг реки Енисей и цитогенетические характеристики водного растения Elodea canadensis. Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47, №1: 63-73.

  • Bolsunovsky A., Bondareva L. Actinides and other radionuclides in sediments and submerged plants of the Yenisei River. Journal of Alloys and Compounds, 2007. V. 444-445: 495-499.

  • Rozhko T.V., Kudryasheva N.S., Kuznetsov A.M., Bondareva L.G., Vydryakova G.A., Bolsunovsky A.Ya. Effect of low-level ?-radiation on bioluminescent assay systems of various complexity. Photochem. Photobiol Sci. 2007. №6: 67-70.

  • Bolsunovsky A., Ermakov A and Sobolev A. New data on transuranium elements in the ecosystem of the Yenisei River floodplain. Radiochim. Acta. 2007. V. 95: 547-552.

• 2006

  • Болсуновский А.Я., Ермаков А.И., Соболев А.И, Дегерменджи А.Г. Первые данные по содержанию трансуранового элемента кюрия в экосистеме поймы реки Енисей. ДАН. 2006. Т. 409, №2: 227-230.

  • Зотина Т.А., Грибовская И.В. Распределение тяжелых металлов в биомассе рдестов реки Енисей. Вестник Красноярского госуниверситета, серия. Естественные науки. 2006. № 6: 78-81.

  • Зотина Т.А., Болсуновский А.Я., Бондарева Л.Г. Накопление америция-241 диатомеями реки Енисей. Вестник Красноярского госуниверситета. Естественные науки. 2006. № 5: 92-95.

  • Бондарева Л.Г., Калякина О.П., Болсуновский А.Я. Изучение влияния гуминовой кислоты на процессы поглощения-выделения в системе донные отложения - вода р. Енисей методами двухколоночной хроматографии и гамма-спектрометрии. ЖАХ. 2006. Т. 61, № 4: 388-392.

  • Болсуновский А.Я., Дементьев Д.В., Бондарева Л.Г. Оценка накопления техногенных радионуклидов грибами в зоне влияния Красноярского Горно-химического комбината. Радиационная биология. Радиоэкология. 2006. Т.46, № 1: 64-70.

  • Рожко Т.В., Кудряшева Н.С., Кузнецов А.М., Выдрякова Г.А., Бондарева Л.Г., Болсуновский А.Я. Влияние радиации малой активности на биолюминесцентные тестовые системы различной сложности. Известия высших учебных заведений. Физика. 2006. №3: 166-167.

• 2005

  • Bolsunovsky A., Zotina T., Bondareva L. Accumulation and release of 241Am by a macrophyte of the Yenisei River (Elodea canadensis). Journal of Environmental Radioactivity. 2005 V. 81, №1: 33-46.

  • Зотина Т.А., Болсуновский А.Я., Бондарева Л.Г. Новые данные по накоплению америция-241 фотоассимилирующими органами водного растения Elodea сanadensis. ДАН. 2005.Т. 405, №2: 274-276.

  • Болсуновский А.Я., Бондарева Л.Г., Казбанов В.И. Изучение механизмов биосорбции изотопов урана на примере одного из видов водных растений (Elodea Canadensis) реки Енисей. Вестник КрасГУ. Естественные науки. 2005.:70-73.

  • Бондарева Л.Г., Калякина О.П., Полынцева Е.А. Изучение влияния водорастворимого органического углерода на поведение анионов в жидкой фазе системы "донные отложения - вода реки Енисей" с использованием метода двухколоночной ионной хроматографии. Вестник КрасГУ. Естественные науки. 2005.:31-33.

  • Бондарева Л.Г., Болсуновский А.Я. и др. Оценка миграционной способности трансурановых радионуклидов (241Am, изотопов Pu) и 152Eu в донных отложениях реки Енисей методом химического фракционирования: модельные эксперименты. Радиохимия. 2005. Т. 47, № 4: 379-384.

  • Болсуновский А.Я., Бондарева Л.Г. Тритий в водоемах бассейна реки Енисей в зоне влияния горно-химического комбината Минатома РФ. Экология. 2005.:59-63.

  • Меньших Т.Б., Никитина Л.В., Ровный С.И., Болсуновский А.Я. Роль фитопланктона в самоочищении водоема-охладителя ПО "Маяк" от долгоживущих радионуклидов. Вопросы радиационной безопасности. 2005. Т. 39, №3: 71-76.