1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Радиационная биология. Радиоэкология
  4. T. 63, № 1, 2023

Радиационная биология. Радиоэкология, 2023, T. 63, № 1, стр. 87-100

СОДЕРЖАНИЕ ТОРИЯ В НАЗЕМНЫХ И ПРЕСНОВОДНЫХ ОРГАНИЗМАХ: ОБЗОР МИРОВЫХ ДАННЫХ

С. В. Фесенко 1, *, Е. С. Емлютина 1

1 Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии
Обнинск, Россия

* E-mail: Corwin_17F@mail.ru

Поступила в редакцию 29.09.2022
После доработки 12.10.2022
Принята к публикации 09.11.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Представлен обзор данных о концентрациях тория в тканях наземных и пресноводных организмов. Показано, что концентрация 232Th в тканях животных изменяется в широких пределах, отражая концентрации тория в окружающей среде. Концентрации тория в тканях сельскохозяйственных животных варьируют от 0.9 × 10–4 до 2.1 × 10–2 Бк/кг для регионов с нормальным ториевым фоном и от 3.1 × 10–2 до 1.4 × 10–1 Бк/кг (сырая масса) в районах с повышенными концентрациями тория в почве. Более высокие значения отмечаются в тканях диких животных. Наибольшие значения концентрации 232Th отмечены в скелете, за которым следовали легкие, почки, печень и, наконец, мышцы. Отмечена тенденция к большему накоплению тория в видах, занимающих более высокое положение в трофических цепях. Показано, что в условиях обычного фона концентрация 232Th в рыбе может достигать 1.0 × 10–1 Бк/кг (сырая масса), а в районах высокого ториевого фона эта величина может быть до 100 раз выше. Полученные результаты показывают важность изучения переноса тория по пищевым цепочкам и необходимость учета изученных закономерностей при оценке последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Ключевые слова: торий, уран, обзор, животные, продукты животноводства, пресноводные рыбы

Концентрации изотопов тория в тканях животных варьируют в широких пределах из-за различий в фоновых уровнях содержания этих радионуклидов в почвах, природных условиях и особенностях ведения сельского хозяйства [1–3]. Основными источниками поступления радионуклидов в организм животного являются корма, вода, а также частицы почвы. Поступив в желудочно-кишечный тракт животного (ЖКТ), часть радионуклидов всасывается в кровь, а остававшаяся доля радионуклидов выводится из организма с фекальными массами [1]. Таким образом, абсорбция радионуклидов в ЖКТ является первым этапом при поступлении радионуклидов в организм животных, а величина коэффициента всасывания определяет накопление радионуклидов в органах и тканях. Вследствие малой подвижности тория в окружающей среде обычно считается, что его всасывание в ЖКТ является достаточно низким. МКРЗ, обобщая доступные данные, относит торий к группе радионуклидов, таких как Pu, Ce, Np, Am и Cm, характеризующихся наименьшим всасыванием тория в желудке человека [2].

Вследствие этого накопление тория в органах и тканях животных в обычных условиях невелико, а данные о накоплении этого радионуклида животными очень ограничены. Довольно редки и работы, посвященные накоплению тория в пресноводных экосистемах: рыбах, амфибиях, земноводных. В то же время во многих сценариях загрязнения окружающей среды торий играет важную роль в облучении населения и природных организмов [3], что и определяет необходимость обобщения данных о концентрациях тория в тканях наземных и водных организмов, а также в соответствующих продуктах. Важным является и обобщение информации о содержании тория в некоторых субпродуктах, таких как печень и почки животных, которые также являются компонентами рациона человека [3]. Учитывая, что эти субпродукты во многих случаях вносят значимый вклад в облучение населения, анализ этих данных необходим для корректной оценки риска радиоактивного загрязнения окружающей среды для человека и биоты.

Также как и в наших предыдущих публикациях [4, 5], концентрации тория в сельскохозяйственных животных и природных организмах представлены как для областей с фоновым содержанием тория в окружающей среде, так и для областей с концентрациями тория в окружающей среде, существенно превышающими фоновые уровни, которые определяются как антропогенной деятельностью: добычей урана, угля, алюминия или редких металлов, так и высоким естественным ториевым фоном [6].

Для территорий с нормальным содержанием тория в окружающей среде значительная часть данных была получена в результате измерений его содержания в продуктах животноводства, используемых человеком.

Представленная статья, основной целью которой было обобщение данных о содержании тория в тканях животных и природных организмов, является логическим развитием публикаций, содержащих обзор мировых данных о содержании изотопов тория в почве, атмосфере, поверхностных водах и растениях [4, 5].

СОДЕРЖАНИЕ ТОРИЯ В ТКАНЯХ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ

Существующие данные по концентрациям тория в органах и тканях домашних животных получены в основном для территорий с фоновым содержанием тория в почвах. Концентрации активности 232Th в мясе (мышцах) животных варьировали от (4.4 ± 1.0) × 10–4 в свинине [7] до (2.4 ± ± 0.2) × 10–3 Бк/кг в говядине [9] (табл. 1). В то же время достоверных статистических различий между содержанием 232Th в мышцах рогатого скота (КРС), свинины и кур не выявлено. Также не были выявлены статистически достоверные различия между концентрациями изотопов тория в яйце и мышцах кур [9, 10].

Таблица 1.

Концентрации тория в тканях домашних животных (Бк/кг, сырая масса) Table 1. Thorium concentrations in tissues of domestic animals (Bq/kg, fresh mass)

Вид животных Ткани Страна 228Th 230Th 232Th Ссылки
Территории с фоновым содержанием тория в окружающей среде
КРС Кости Германия (5.3 ± 1.2) × 10–1 (9.7 ± 1.5) × 10–3 (4.5 ± 2.2) × 10–3 [7]
КРС Кости США – (9.0–160.0) × 10–3 (2.0–23.6) × 10–3 [8]
КРС Почки США – (4.2–1.5) × 10–2 (2.5–3.6) × 10–3 [8]
КРС Печень США – (2.2–2.4) × 10–3 (3.4–22) × 10–4 [8]
КРС Легкие США – (0.3–2.2) × 10–2 (5.9–88.1) × 10–4 [8]
КРС Молоко Польша (1.4 ± 0.4) × 10–3 (0.8 ± 0.4) × 10–3 (0.6 ± 0.05) × 10–3 [9]
Молоко Польша (2.6 ± 0.4) × 10–3 (1.2 ± 0.2) × 10–3 (1.2 ± 0.2) × 10–3 [10]
КРС Мышцы Польша (6.3 ± 1.5) × 10–3 (2.9 ± 0.25) × 10–3 (2.4 ± 0.2) × 10–3 [9]
КРС Мышцы Германия (1.3 ± 0.1) × 10–3 (6.0 ± 1.0) × 10–4 (0.9 ± 0.2) × 10–4 [7]
КРС Мышцы Польша (4.9 ± 0.5) × 10–3 (3.0 ± 0.4) × 10–3 (3.6 ± 0.4) × 10–3 [10]
КРС Мышцы США – (1.3 ± 1.0) × 10–3 (5.6–6.7) × 10–4 [8]
Куры Яйца Польша (2.0 ± 0.1) × 10–2 (1.5 ± 0.15) × 10–3 (1.5 ± 0.3) × 10–3 [9]
Куры Яйца Польша (2.3 ± 0.3) × 10–2 (1.6 ± 0.6) × 10–3 (2.5 ± 0.3) × 10–3 [10]
Куры Мышцы Польша (3.8 ± 0.4) × 10–3 (2.0 ± 0.7) × 10–3 (1.3 ± 0.3) × 10–3 [9]
Куры Мышцы Польша (2.5 ± 0.8) × 10–3 (2.1 ± 0.68) × 10–3 (1.7 ± 0.6) × 10–3 [10]
Свиньи Кости Германия (5.0 ± 0.4) × 10–2 (1.1 ± 0.1) × 10–2 – [7]
Свиньи Мышцы Германия (1.1 ± 0.1) × 10–3 (8.0 ± 0.1) × 10–4 (4.4 ± 1.0) × 10–4 [7]
Свиньи Мышцы Польша (5.7 ± 0.7) × 10–3 (2.7 ± 0.3) × 10–3 (1.8 ± 0.1) × 10–3 [9]
Свиньи Мышцы Польша (2.4 ± 0.4) × 10–3 (7.3 ± 3.0) × 10–4 (5.2 ± 2.0) × 10–4 [10]
Территории с повышенным содержанием тория в окружающей среде
КРС Молоко Бразилия 1.5 × 10–2 2.8 × 10–2 [11]
КРС Молоко Индия (2.6 ± 1.2) × 10–1 [12]
КРС Мышцы Бразилия 5.6 × 10–2 1.1 × 10–1 [11]
КРС Мышцы Индия (1.2 ± 0.4) × 10–1 [12]
КРС Мышцы Индия 1.4 × 10–1 [13]
Куры Яйца Бразилия 1.5 × 10–1 2.8 × 10–1 [11]
Куры Мышцы Бразилия 1.6 × 10–2 3.1 × 10–2 [11]

Из данных, представленных в табл. 1, видно, что концентрация 232Th в молоке КРС примерно в 4 раза меньше, чем в говядине, что практически совпадает с аналогичным отношением для изотопов цезия. Близкими к этой величине являются и отношения концентраций в молоке и мышцах и для других изотопов тория – 228Th и 230Th. Необходимо отметить, что эти соотношения справедливы только для регионов с фоновыми уровнями содержания тория в почвах, в которых концентрации тория в почвах достаточно близки. Для регионов с повышенным содержанием тория в окружающей среде отношения содержания этого радионуклида в молоке к его концентрации в мясе КРС могут существенно варьировать в зависимости от концентраций тория в почвах районов, в которых были отобраны пробы продукции.

Концентрации 232Th в костной ткани животных варьируют в достаточно узком диапазоне (2.0–20.0) × 10–3 Бк/кг (сырая масса), значительно превышая концентрации этого радионуклида в мышцах (табл. 1).

Более высокие концентрации 232Th отмечены в тканях животных регионов с повышенным содержанием тория в окружающей среде. Чрезвычайно высокие концентрации тория (2.6 ± 1.2) × 10–1 Бк/л в молоке были отмечены в Индии в районе с повышенным содержанием естественных тяжелых радионуклидов в почве [12]. Концентрации 232Th в почве этого региона варьируют от 290 до 480 Бк/кг (сухая масса) со средним значением 430 Бк/кг [12], что более чем в 10 раз выше среднемирового значения для территорий с фоновым содержанием тория в почвах (2–30 Бк кг-1, сухой массы) [6]. Значительные уровни содержания 232Th в молоке (2.8 × 10–2 Бк/л) отмечены и в регионе плато Покос де Калдас в Бразилии [11]. Для территории Польши с содержанием тория в почве близком к фоновому концентрации 232Th в молоке (6.0–28.1) × × 10–4 Бк/ л были более чем на порядок величины ниже.

По данным НКДАР концентрация 232Th в молоке, производимом в различных странах, варьирует от 2.7 × 10–4 до 1.2 × 10–3 Бк/кг (сырая масса), при этом в качестве референтного значения для радиологических оценок предложено использовать 3.0 × 10–4 Бк/кг (сырая масса) [6]. Данные, представленные в табл. 1 для концентраций 232Th в молоке в регионах с естественным ториевым фоном (6.0–12.0) × 10–4, существенно превышают референтное значение, хотя и находятся в диапазоне значений, приведенных в отчете НКДАР. В то же время средние данные по содержанию 232Th в мышцах животных, оцененные на основе данных табл. 1 для территорий с нормальным естественным радиационным фоном, довольно близки к референтному значению для мяса 1 мБк/кг, представленном в отчете НКДАР.

Справочные значения изотопов тория 228Th и 230Th в молоке и мясных продуктах, также представленные в публикации НКДАР [6], составляют 0.3 × 10–3 и 0.5 × 10–3 Бк/кг в молоке и 1.0 × 10–3 и 2.0 × 10–3 Бк/кг в мясе, а отношение концентраций 230Th и 232Th примерно равно двум [6]. Отношения концентраций 228Th, 230Th в молоке к концентрации 232Th, рассчитанные на основе данных табл. 1, варьировали от 1.4 до 117.8 для 228Th/232Th и от 0.2 до 7.5 для 230Th/232Th. В случае же, если чрезвычайно высокое значение 228Th в кости крупного рогатого скота 0.53 Бк/кг, представленное в работе [7], исключить из этой оценки, то диапазон отношений концентраций 228Th/232Th составит 1.4–13.3. Отметим, что довольно высокие значения отношения концентраций 228Th и 232Th были ранее получены нами для растений [5], что указывает на то, что более высокие концентрации активности 228Th у животных могут наблюдаться не только из-за прямого поступления 228Th в продукцию, но и накопления в продукции 228Ac и его последующего распада с переходом по цепочке в 228Th во время ее хранения.

Это позволяет сделать вывод об отсутствии равновесия между изотопами тория в тканях животных и продукции животноводства и показывает необходимость прямых измерений всех изотопов этого радионуклида при оценке риска загрязнения окружающей среды тяжелыми естественными радионуклидами.

Вариабельность между концентрациями 230Th и 232Th в тканях животных является ожидаемой и определяется как различием между концентрациями 238U и 232Th в почвах, так и отличиями в накоплении урана и тория растениями. Среднее значение отношений концентраций 230Th к 232Th в продуктах животного происхождения по данным табл. 1 равно 2.0 ± 1.7, что достаточно хорошо согласуется с аналогичным отношением концентраций 230Th/232Th в растениях [5] и соответствует данным НКДАР [6].

Как и уран, торий в значительной степени удерживается в скелете. Согласно данным работы [7], концентрации 232Th в костях крупного рогатого скота равны (4.5 ± 2.2) × 10–3 Бк/кг (сырая масса). Это значение было примерно в 5 раз выше, чем средняя концентрация тория в мягких тканях животных ((0.9 ± 0.2) × 10–4 Бк/кг сырой массы) [7].

Несколько меньшие значения содержания изотопов тория в тканях КРС были получены на основе изучения поступления тяжелых естественных радионуклидов в ткани крупного рогатого скота, проведенного в районе повышенного содержания тория в почве штата Нью-Йорк [14]. Концентрации изотопов тория в почве региона исследований составляли 37.6, 43.0 и 38.4 Бк/кг (сухая масса) для 232Th, 230Th и 228Th соответственно. Средние концентрации 232Th и 230Th в тканях животных варьировали от 0.6 × 10–3 до 2.4 × 10–2 Бк/кг (сырая масса) и от 1.3 × 10–3 до 0.9 Бк/кг (сырая масса) соответственно. Наибольшие значения концентрации 232Th отмечены в костях (2011), за которыми следовали легкие (7), почки (5), печень (3) и, наконец, мышцы (1).

Основываясь на этих данных, Линсалата оценил распределение 230Th и 232Th между органами бычков [14] (рис. 1). Из данных рис. 1 видно, что изотопы тория накапливаются в основном в костях, затем в мышцах, в то время как накопление тория в легких, почках и печени является низким.

Рис. 1.

Распределение изотопов тория между органами бычков. По данным работы, % от содержания в организме [14].

Fig. 1. Thorium isotope distribution between steers organs, % of the total content in the body. According to [14].

СОДЕРЖАНИЕ ТОРИЯ В ТКАНЯХ ДИКИХ ЖИВОТНЫХ

В последние годы количество данных о концентрациях тория в диких видах животных значительно увеличилось. Следуя подходу, предложенному в публикации 108 МКРЗ [15] для референтных организмов, такая информация часто предоставляется на основе содержания радионуклидов в организме в целом, без дифференциации между различными тканями (табл. 2). В первую очередь это связано с тем, что целью использования этой информации является оценка доз облучения биоты. В то же время в литературе имеются и работы, в которых проводится дифференция содержания тория между отдельными органами и тканями (табл. 2) [7, 16]. Важным выводом, следующим из этих исследований, является то, что общие закономерности распределения тория в тканях диких млекопитающих аналогичны закономерностям, отмеченным для домашних животных. Так, данные по содержанию 232Th в копытах, рогах, костях и мясе оленей в Сербии составили 4.0 × 10–2, 3.3 × × 10–2, (3.1–8.3) × 10–3 и 1.6 × 10–3 Бк/кг (сырая масса) соответственно, и они достаточно близки к содержанию тория в аналогичных тканях у крупного рогатого скота [16].

Таблица 2.

Концентрации тория в тканях диких животных в районах фонового содержания тория в окружающей среде, Бк/кг (сырая масса) Table 2. Thorium concentrations in wildlife tissues in background thorium areas, Bq/kg (fresh mass)

Вид Ткани Страна 230Th 232Th Ссылки
Амфибия Организм в целом Россия 0.03 [17]
Амфибия (Лягушка) Организм в целом Англия 0.18 [18]
Амфибия Организм в целом Общее 0.018 [18]
Медведь Кости Сербия (3–10) × 10–3 [16]
Медведь Мышцы Сербия 1.6 × 10–3 [16]
Птицы Организм в целом Сербия 0.03 0.2 [19]
Птицы Организм в целом Англия 0.069 [18]
Птицы (Хищные) Организм в целом Россия 0.21 ± 0.06 [21]
Птицы (Насекомоядные) Организм в целом Россия 0.15 ± 0.09 [21]
Олень Мышцы Сербия 1.6 × 10–3 [16]
Дождевые черви Организм в целом Финляндия 0.34 [22]
Дождевые черви Организм в целом Норвегия 0.155 [23]
Дождевые черви Организм в целом Англия 0.068 [18]
Насекомые Организм в целом Сербия 0.36 0.075 [20]
Млекопитающие Организм в целом Сербия 0.01 3.2 × 10–3 [20]
Млекопитающие Организм в целом Англия 2.9 × 10–3 2.7 × 10–3 [18]
Млекопитающие (Хищные) Организм в целом Россия 0.51 ± 0.11 [24]
Млекопитающие (Травоядные) Организм в целом Россия 0.31 ± 0.2 [24]
Рептилии Организм в целом Сербия 0.15 0.026 [20]
Грызуны Организм в целом Россия 0.6 ± 0.19 [20]
Косуля Мышцы Германия (1.2 ± 0.1) × 10–3 (6 ± 1) × 10–4 [7]

Наименьшие концентрации тория отмечены у млекопитающих, довольно низкие концентрации тория характерны для холоднокровных организмов – амфибий и рептилий, более высокие концентрации этого радионуклида отмечены в насекомых, птицах и дождевых червях (рис. 2).

Рис. 2.

Средние концентрации 232Th в природных организмах, Бк/кг, сырая масса.

Fig. 2. Mean 232Th concentrations in biota species, Bq/kg, fresh mass.

Представленные выше данные для природных организмов даны для зоны умеренного климата, для районов с фоновым содержанием тория в почве. В работе [25] приведены данные о концентрации естественных радионуклидов в тканях животных, составляющих традиционную пищу аборигенов в районе реки Аллигатор в северной Австралии (рис. 3). Район исследований относится к тропической зоне Австралии с повышенным естественным радиоактивным фоном; району, в котором проводятся работы по добыче урана. Данные по концентрациям изотопов урана и тория были предоставлены для традиционных продуктов питания аборигенов (рыба, буйвол, свинья, гусь, полевая змея, гоанна22, черепаха и пресноводный крокодил), обитающих на этой территории.

Рис. 3.

Содержание 232Th и 230Th в тканях животных, обитающих в районе р. Аллигатор, Австралия.

Fig. 3. Concentrations of 232Th and 230Th in tissues of animals inhabiting the Alligator River area, Australia.

Концентрации 230Th и 232Th в мышцах изучаемых видов биоты варьировали от (2.0 ± 3.0) × 10–3 Бк/кг (сырая масса, водяной буйвол) до (1.6 ± 1.0) × × 10–2 Бк кг–1 (сырая масса, бородавчатая змея). Концентрации тория в мышцах черепахи, гуся, гоанны и дикой свиньи занимают промежуточное значение, тогда как концентрации 232Th в печени черепахи ((3.8 ± 4.0) × 10–2 Бк/ кг (сырая масса)) и костях и печени крокодила ((3.0 ± 13.0) × 10–2 Бк/кг (сырая масса)) были выше, чем в мышцах животных (рис. 3). В большинстве случаев концентрация 230Th в тканях животных была выше, чем 232Th, что связано с повышенным содержанием в поверхностных водах 238U, являющегося материнским радионуклидом для 230Th.

В работе [25] также представлена информация о концентрации тория в отдельных органах водяного буйвола, отобранных в районе реки Аллигатор (рис. 4). Наибольшие концентрации как 230Th, так и 232Th были обнаружены в языке животных, довольно высокие концентрации тория были обнаружены в печени, сердце и почках, в то время как самые низкие значения были в мышцах животных.

Рис. 4.

Распределение 230Th и 232Th по органам водяного буйвола.

Fig. 4. Distribution of 230Th and 232Th among water buffalo organs.

Еще одним примером территорий с повышенным содержанием тория в природных организмах является Республика Коми Российской Федерации. Этот район хорошо известен благодаря радиоэкологическим исследованиям, направленным на изучение действия изотопов урана, тория и радия на окружающую среду. Вариабельность концентраций тория в почве этого региона довольно высока (от 60 до 1500 Бк/кг, сухой массы), что позволяет сравнить концентрации тория в организме животных в областях, близких к нормальному фону, с концентрациями тория в животных, обитающих в районах с повышенным содержанием тория (табл. 3) [21, 24]. В результате многолетних исследований, проведенных в этом регионе, получен большой массив данных о накоплении 232Th у 43 видов дикой биоты [17, 21, 24].

Таблица 3.

Концентрации тория в некоторых видах диких животных и птиц, обитающих в Республике Коми (Россия) (Бк/кг) [Маслов, 1973; Маслов, Маслова, 1972] (сырая масса) Table 3. Thorium concentrations in some wildlife species in the Komi region (Russia) with different levels of radiation background (Bq/kg) [17, 21, 24] (fresh mass)

Вид биоты Фоновый район Область высокого фона
№ 232Th № 232Th
Крот 36 0.86 49 1.97
Землеройка 94 0.82 56 1.56
Тундровая полевка 491 0.7 38 1.68
Тёмная полевка 68 0.62 7 0.86
Рыжая полевка 46 0.41 74 1.56
Водяная полевка 39 0.33 11 1.64
Белки 15 0.08 36 0.29
Бурундуки 18 0.45 5 0.74
Зайцы 12 0.41 14 1.1
Лось 2 0.33 0.53
Северный олень 2 0.33 0.57
Куница 12 0.49 8 1.15
Горностай 13 0.62 9 1.72
Ласка 5 0.66 10 1.97
Европейская норка 5 0.41 5 0.49
Выдра 6 0.49 9 0.66
Лиса 3 0.37 3 0.49
Живородящая ящерица 57 0.04
Болотная лягушка 31 0.016 19 0.72
Западный глухарь 17 0.17 205 0.9
Тетерев 15 0.23 184 1.97
Рябчик 25 0.05 208 0.71
Глухарь 15 0.21 61 0.77
Евразийский чирок 7 0.34 5 1.23
Большой крохаль 4 0.27 4 1.6
Клёст-сосновик 18 0.08 41  0.26
Большая синица 15 0.06 19 0.28
Белая трясогузка 12 0.06 21 0.26
Снегирь 6 0.06 17
Большой пёстрый дятел 12 0.12 6 0.33
Дятел 4 0.1 10 0.44
Тетеревятник 2 0.18 3 1.15
Ястреб-перепелятник 3 0.14 4 1.44
Филин 2 0.28 3 1.85

Отмечено, что самые высокие концентрации активности тория наблюдались у насекомоядных (Eulipotyphla) и мелких грызунов, таких как крот, землеройка, тундровая полевка, а наиболее низкие концентрации (0.4–1.6) × 10–1 Бк/кг, наблюдались у холоднокровных видов – лягушек и живородящих ящериц. Концентрации 232Th в грызунах и мелких хищниках изменялась в пределах (0.8–8.6) × 10–1 Бк/кг в зоне с фоновым содержанием тория в почве, и от 1.2 до 5.0 в зоне с повышенным содержанием тория в почве.

Содержание 232Th в птицах варьирует в диапазоне (0.5–3.4) × 10–1 Бк/кг (сырая масса) при среднем 1.6 × 10–1 Бк/кг. Наибольшие концентрации 232Th были отмечены у сов (филин, уральская сова), за которыми следуют водоплавающие птицы (евразийский чирок, свиязь, большой крохаль), тетеревиные (глухарь, тетерев-косач, рябчик, белая куропатка) и, наконец, воробьиные [24].

По накоплению 232Th виды биоты могут быть представлены в виде ряда: насекомоядные грызуны > хищные млекопитающие > мелкие грызуны > > травоядные животные > хищные птицы > насекомоядные птицы > рептилии > амфибии (рис. 5), что в целом согласуется с данными табл. 2. Концентрации 232Th в видах биоты в районах, богатых торием, были выше, чем в аналогичных видах в областях с низким уровнем тория. Наблюдаемые различия между концентрациями 232Th, отмеченные у одних и тех же видов животных, обитающих в районах с повышенным и естественным ториевым фоном, варьировали от 1.233 (европейская норка) до 45 (болотная лягушка).

Рис. 5.

Средние концентрации 232Th в природных организмах, обитающих на территории Республики Коми (Россия), Бк/кг, сырой вес.

Fig. 5. Mean concentrations in natural organisms inhabiting the territory of the Komi Republic (Russia), Bq/kg, fresh mass weight.

В то же время следует отметить отсутствие пропорциональности между концентрациями тория в животных и почве. Так, при отличии концентрации 232Th в почвах районов нормального и повышенного фона более, чем в 10 раз, различие между средними концентрациями у млекопитающих грызунов составляет 2.7 ± 1.7 раза, тогда как у наземных хищных животных эта величина была 2.4 ± 1.4. Для насекомоядных птиц отношение концентраций 232Th, измеренных для района естественного фона к концентрациям тория, характерных для зоны повышенного фона, было равно 2.4 ± 1.4, тогда как для хищных птиц –8.1 ± 2.0. Отмеченное отсутствие пропорциональности между концентрацией тория в биоте и почве связано, возможно, с пониженным накоплением тория растениями в зоне высоких концентраций тория в почве и особенностями питания различных видов животных.

Как для нормального ториевого фона, так и для территорий повышенного содержания тория в почвах отмечался эффект трофического накопления в пищевых цепочках, определяющий тенденцию более высокого накопления тория у хищных видов [24].

Данные по концентрациям 232Th в мышцах диких животных колебались от 0.6 × 10–3 Бк/кг для мяса косули и от 1.7 × 10–1 до 2.3 Бк/кг для уральской неясыти. Таким образом концентрации активности 232Th в мясе животных, приведенные в настоящей работе, довольно близки к справочному значению для референтной концентрации 232Th в мясе, представленному в публикации НКДАР 1.0 × 10–3 Бк/кг [6].

В работе [23] приводятся данные о концентрациях 232Th у дождевых червей, отобранных в области высокого природного ториевого фона в Норвегии, в которой концентрации тория в почве варьировали от 410 Бк/кг (ненарушеные земли) до 3870 Бк кг в местах добычи тория. В районах расположения заброшенных шахт (участки техногенно-измененного естественного радиоактивного фона) эти значения составляли 2260 и 1765 Бк/кг (сухая масса).

Установлено, что наиболее высокие концентрации 232Th, а именно – (1.9 ± 1.5) × 102 и (4.5 ± 3.7) × × 102 Бк/кг наблюдаются у эндогенных дождевых червей (A. caliginosa и A. rosea), отобранных на участках техногенно-измененного естественного радиоактивного фона, где ранее осуществлялась добыча тория. Проводимые работы привели к нарушению структуры почвенных профилей и появлению большего количества частиц, обогащенных тяжелыми естественными радионуклидами, что способствовало их повышенному поступлению в организм эндогенных дождевых червей. Среди эпигамных видов (D. rubidus и L. rubellus) максимальные уровни 232Th – (1.5 ± 0.9) × 102 и (2.3 ± 1.1) × 102 Бк/кг наблюдались у червей, отобранных за пределами антропогенно-нарушенных областей, где высокая концентрация 232Th была обнаружена как в поверхностном слое почвы, так и в корнях и опавших листьях (880–1700 Бк/ кг).

СОДЕРЖАНИЕ ТОРИЯ В ПРЕСНОВОДНОЙ БИОТЕ

Данные по содержанию 232Th в пресноводной биоте приведены в табл. 4. Информация о накоплении 232Th в водной биоте водоемов, расположенных в регионах, обогащенных торием, выделена курсивом.

Таблица 4.

Концентрации 232Th в пресноводной биоте, Бк/кг (сырая масса) Table 4. Concentrations of 232Th in freshwater biota species, Bq/kg (fresh mass)

Виды Страна Комментарий 232Th Ссылки
Территории с фоновым содержанием тория в окружающей среде
Водные растения Франция Средние данные 5.7 ± 9.3 [26]
Бурые водоросли Англия Средние данные 4.3 × 10–2 [27]
Рыба Португалия р. Тавора, Вуга, Дао (8.0 ± 3.0) × 10–3 [28]
Рыба Россия Средние данные (4.1–9.4) × 10–2 [24]
Рыба США Озеро Мичиган (2.4 ± 0.5) × 10–2 [29]
Рыба США Озеро Мичиган (4.9 ± 1.6) × 10–2 [29]
Рыба США Озеро Эри 2.8 × 10–2 [29]
Рыба (форель) Англия Средние данные 1.8 × 10–2 [27]
Рыба (окунь) США Озеро Мичиган (1.3 ± 0.3) × 10–3 [29]
Форель Канада Средние данные (9.0 ± 14) × 10–2 [29]
Территории с повышенным содержанием тория в окружающей среде
Водный мох (сухая масса) Португалия Средние данные 1.7 ± 0.1 [30]
Рыба Португалия р. Мондего (2.1 ± 1.4) × 10–2 [28]
Рыба Австралия р. Аллигатор (1.0–45.0) × 10–3  [25]
Мидии Австралия р. Аллигатор (2.0 ± 0.8) × 10–1 [31]
Рыба Нигерия2 р. Бисичи (5.8 ± 0.2) × 10–1 [32]
Рыба Индия р. Кунши (4.0 ± 3.1) × 10–2 [13]
Рыба СССР Республика Коми  0.3–1.97 [25]

Большая часть доступных данных содержат информацию о содержании изотопов тория в рыбе, хотя некоторая ограниченная информация доступна для водных растений [26, 27]. Содержание тория в водной растительности (водоросли, водный мох) существенно выше, чем в рыбе и достигает 5.7 ± 9.3 Бк/кг (сырая масса) [26].

Концентрация 232Th в рыбе в областях с фоновым содержанием тория в природной среде варьирует в диапазоне 1.3 × 10–3–9.4 × 10–2 Бк/кг (сырая масса). Среднее значение составляет 2.1 × × 10–2 Бк/кг, что примерно в 2 раза выше референтного значения предложенного НКДАР [6]. Существенно более высокие значения (0.21–5.8) Бк/кг (сырая масса) отмечены в районах с высоким содержанием тория в окружающей среде, в частности, в районах, где ведутся открытые разработки по добыче тория, урана, редкоземельных металлов и олова.

Концентрации 232Th в различных видах рыбы существенно варьируют, отражая особенности поведения и пищевые привычки рыбы, а также особенности загрязнения водоемов изотопами тория. В качестве примера, иллюстрирующего вариабельность содержания тория в рыбе водоемов зоны умеренного климата (Республика Коми) северного полушария и тропической зоны Австралии (район р. Аллигатор) Южного полушария, на рис. 6 и 7 приведены данные о содержании тория в рыбе, специфичной для этих районов.

Рис. 6.

Содержание 232Th в рыбе водоемов районов нормального и повышенного содержания тория в окружающей среде.

Fig. 6. Concentrations of 232Th in fish of water bodies located in areas with normal and elevated environmental thorium levels.

Рис. 7.

Содержание 230Th и 232Th в мягких тканях рыбы реки Аллигатор, Австралия.

Fig. 7. Concentrations of 230Th and 232Th in soft tissues of the Alligator River fish, Australia.

Из рис. 6 видно, что средние значения содержания 232Th в рыбе водоемов зоны фонового содержания тория в окружающей среде варьируют в достаточно узком диапазоне от 4.1 × 10–2 в хариусе до 9.4 × 10–2 Бк/кг (сырая масса) во взрослых особях семги. Концентрации тория в пробах рыбы, отобранных в зоне с высоким ториевым фоном (Республика Коми), были примерно на два порядка величины выше и находились в диапазоне от 0.3–2.0 Бк/кг (сырая масса).

Как уже отмечалось, Республика Коми является примером региона повышенного ториевого фона, тогда как р. Аллигатор иллюстрирует особенности загрязнения водных стоков выбросами уранового производства.

Сравнительные данные о содержании двух изотопов тория, которые принадлежат цепочкам распада 238U и 232Th в мягких тканях рыб р. Аллигатор (Северная Австралия), приведены на рис. 7.

Концентрация изотопов тория в нефильтрованной воде в районе исследований варьирует от 0.29 до 22 мБк/л и от 0.11 до 7.9 мБк/л для 230Th и 232Th соответственно, в зависимости от места расположения поступления в реку сточных вод уранового производства. Концентрации 232Th в мягких тканях рыбы варьировали от 1.0 × 10–3 до 4.0 × 10–3 Бк/кг (сырая масса), тогда как содержание 230Th в рыбе было примерно в 10 раз больше, отражая более высокие концентрации это радионуклида в водной среде.

Представленные результаты измерения изотопов тория в рыбе (Республика Коми, Россия) и мягких тканях рыбы в целом согласуются с данными табл. 4, показывающими, что в условиях нормального фона концентрация 232Th в рыбе может достигать 1.0 × 10–1 Бк/кг (сырая масса), а в районах высокого ториевого фона эта величина может быть до 100 раз выше.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Концентрации 232Th как в наземных, так и пресноводных организмах изменяются в широких пределах, отражая концентрации тория в окружающей среде. Концентрации тория в тканях наземных животных варьируют от 0.9 × 10–4 до 0.86 Бк/кг (сырая масса) для регионов с нормальным ториевым фоном и от 3.1 × 10–2 до 1.97 Бк/кг для районов с высокими концентрациями тория в почве (ториевые провинции) или антропогенно-нарушенных территорий. Торий в основном накапливается в костной ткани животных. У млекопитающих наибольшие значения концентрации 232Th отмечены в скелете, за которыми следовали легкие, почки, печень и, наконец, мышцы. Содержание тория в тканях диких животных варьирует от 0.016 до 0.86 Бк/кг в зонах нормального техногенного фона и от 0.2 до 2.3 Бк/кг на территориях, обогащенных торием. Отмечена тенденция к более высокому накоплению тория в видах, занимающих более высокое положение в трофических цепях. Концентрации тория в рыбе несколько выше, чем тканях наземных животных. В условиях нормального фона концентрация 232Th в рыбе может достигать 1.0 × 10–1 Бк/кг (сырая масса), а в районах высокого ториевого фона эта величина может быть до 100 раз выше. В целом полученные результаты показывают важность изучения переноса тория по пищевым цепочкам и необходимость учета изученных закономерностей при оценке последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Список литературы

  1. Исамов Н.Н., Фесенко С.В. Анализ закономерностей всасывания радионуклидов в желудочно-кишечном тракте сельскохозяйственных животных // Радиац. биология. Радиоэкология. 2021. Т. 61. № 1. С. 87–104. [Isamov N.N., Fesenko S.V. Analysis of Data on the Radionuclide Adsorption in the Gastrointestinal Tract of Farm Animals // Radiacionnaya biologiya. Radiojekologiya. 2021. V. 61. № 1. P. 87–104. (In Russ.)]

  2. International Commission on Radiological Protection. Age-dependent doses to members of the public from intake of radionuclides, part 2 – ingestion dose coefficients. Annals of the ICRP. ICRP Publication 67. Annals of the ICRP 23, (3/4). Oxford: Pergamon Press, 1993.

  3. Алексахин Р.М., Архипов Н.П., Бархударов Р.М. и др. Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие на популяции и биогеоценозы. М.: Наука, 1990. 368 с. [Alexa-khin R.M., Arkhipov N.P., Barkhudarov R.M. et al. Heavy Natural Radionuclides in Biosphere: Migration and Biological Effects on Population and Biogeocenoses. M.:Nauka, 1990. 368 p. (In Russ.)].

  4. Фесенко С.В., Емлютина Е.С. Концентрация тория в природных средах: обзор мировых данных // Радиац. биология. Радиоэкология. 2020. Т.60. № 5. С. 542–555. [Fesenko S.V., Emlutina E.S. Thorium concentrations in the environment: a review of the world data // Radiacionnaya biologiya. Radiojekologiya. 2020. V. 60. № 5. P. 542–555. (In Russ.)]

  5. Фесенко С.В., Емлютина Е.С. Концентрация тория в растениях: обзор мировых данных // Радиац. биология. Радиоэкология. 2022. Т. 62. № 4. С. 441–452 [Fesenko S.V., Emlutina E.S. Thorium concentrations in the environment: a review of the world data // Radiacionnaya biologiya. Radiojekologiya. 2022. V. 62. № 5. P. 441–452 (In Russ.)]

  6. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR). Sources and effects of ionizing radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with scientific annexes, Annex B. New York: UNCEAR, 2000. P. 84–156.

  7. Haas G., Schuppfner R., Muller A. Transfer of natural and manmade radionuclides from plants to roe deer and farm animals // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1995. V. 194. P. 269–276.

  8. Linsalata P.l., Morse R., Ford H., Eiesenbud M. Transport pathways of Th, U, R and La from soil to cattle tissues // J. Environ. Radioact. 1989. V. 10. P. 115–140.

  9. Pietrzak-Flis Z., Rosiak L., Suplinska M.M. et al. Dietary intake of 238U, 234U, 230Th, 232Th, 228Th and 226Ra in the adult population of central Poland // Sci. Total. Environ. 2001. V. 273. P. 163–169.

  10. Pietrzak-Flis Z., Suplinska M.M., Rosiak L. The dietary intake of 238U, 234U, 230Th, 232Th, 228Th and 226Ra from food and drinking water by inhabitants of the Waibrzych region // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1997. V. 222. P. 189–193.

  11. Amaral E.C.S., Rochedo E.R.R., Paretzke H.G., Franca E.P. The radiological impact of agricultural activities in an area of high natural radioactivity // Radiat. Prot. Dosim. 1992. V. 45. P. 289–292.

  12. Giri S., Singh G., Jha V.N., Tripathi R.M. Risk assessment due to ingestion of natural radionuclides and heavy metals in the milk samples: a case study from a proposed uranium mining area, Jharkhand // Environ. Monit. Assess. 2011. V. 175. P. 157–166.

  13. Jha S.K., Gothankar S., Longwai P.S. et al. Intake of 238U and 232Th through the consumption of foodstuffs by tribal populations practicing slash and burn agriculture in an extremely high rainfall area // J. Environ. Radioact. 2012. V. 103. P. 1–6.

  14. Linsalata P. Uranium and Thorium Decay Series Radionuclides in Human and Animal Foodchains–A Review // J. Environ. Quality. 1994. V. 23. № 4. P. 633–642.

  15. International Commission on Radiological Protection. Environmental Protection – the Concept and Use of Reference Animals and Plants. ICRP Publication 108. Ann. ICRP. 38. Oxford, UK: Elsevier Science Ltd,.

  16. Milošević Z., Kljajic R., Bauman A., Kljajic R. Radiochemical studies of U, Ra-226 and Th in lichens, moss, and wildlife in central Yugoslavia. Second special symposium on natural radiation in the environment, Bombay, 1981 (Conference proceedings). Bombay: Bhabha Atomic Research Centre, 1982; P. 36–37.

  17. Маслов В.И., Маслова К.И. Радиоэкологические группы млекопитающих и птиц биогеоценозов районов повышенной естественной радиоактивности // Радиоэкологические исследования в природных биогеоценозах. М.: Наука, 1972. С. 100–101 [Maslov V.I., Maslova K.I. Radiojekologicheskie gruppy mlekopitajushhih i ptic biogeocenozov rajonov povyshennoy estestvennoy radioaktivnosti // Radiojekolo-gicheskie issledovanija v prirodnyh biogeocenozah. M.: Nauka, 1972. P. 100–101 (In Russ.)]

  18. Beresford N.A., Barnett C.L., Jones D.G. et al. Background exposure rates of terrestrial wildlife in England and Wales // J. Environ. Radioact. 2008. V. 99. P. 1430–1439.

  19. Hosseini A., Beresford N.A., Brown J.E. et al. Background dose-rates to reference animals and plants ari-sing from exposure to naturally occurring radionuclides in aquatic environments // J. Radiol. Prot. 2010. V. 30. P. 235.

  20. Ćujić M., Dragović S. Assessment of dose rate to terrestrial biota in the area around coal fired power plant applying ERICA tool and RESRAD BIOTA code // J. Environ. Radioact. 2017. V. 188. P. 1–7.

  21. Маслов В.И., Маслова К.И. Накопление урана, тория и радия животными радиоэкологической группы тесного контакта с радиоактивностью в местах их обитания // Теоретические и практические аспекты воздействия малых доз ионизирующего излучения. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1973. С. 100–101 [Maslov V.I., Maslova K.I. Accumulation of uranium, thorium and radium by ani-mals of radioecological group of close contact with radioactivity in their habitats // Theoretical and practical aspects of effects of low doses of ionizing radiation. Syktyvkar: Komi Branch of Academy of Science of USSR, 1973. P. 100–101.

  22. Tuovinen T., Kasurinen A., Häikiö E. et al. Transfer of elements relevant to nuclear fuel cycle from soil to boreal plants and animals in experimental meso- and microcosms // Sci. Total. Environ. 2016. V. 539. P. 252–261.

  23. Popic J.M., Salbu B., Skipperud L. Ecological transfer of radionuclides and metals to free-living earthworm species in natural habitats rich in NORM // Sci. Total Environ. 2012. V. 414. P. 167–176.

  24. Таскаев А.И., Титаева Н.А., Алексахин Р.М., Поликарпов Г.Г. Распределение и миграция естественных радионуклидов в природных биогеоценозах // Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере / Алексахин Р.М. (ред.). М.: Наука, 1990. С. 15–73. [Taskaev A.I., Titaeva N.A., Alexakhin R.M., Polikarpov G.G. Raspredelenie i migracija estestvennyh radionuklidov v prirodnyh biogeocenozah // Tyazhelye es-testvennye radionuklidy v biosfere / Alexakhin R.M. (Ed.). M.: Nauka, 1990. P. 15–73. (In Russ.)].

  25. Martin P., Hancock G.J., Johnston A.,Murray A.S. Natural-series radionuclides in traditional north Australian Aboriginal foods // J. Environ. Radioact.1998. V. 40. P. 37–58.

  26. Lambrechts A., Foulquier L., Garnier-Laplace J. Natural radioactivity in the aquatic components of the main French rivers // Radiat. Prot. Dosim. 1992. V. 45. P. 253–256.

  27. Beresford N.A. Assessment of naturally occurring radionuclides around England and Wales, Science Report: SC030283/SR, U.K. Environment Agency (2007).

  28. Carvalho F.P., Oliveira J.M., Lopes I., Batista A. Radionuclides from past uranium mining in rivers of Portugal // J. Environ. Radioact. 2007. V. 98. P. 298–314.

  29. Lucas H.F. jur., Edgington D., Colby P.J. Concentrations of Trace Elements in Great Lakes Fishes // J. Fisher. Res. Board Canada. 1970. V. 27. № 4. P. 677–684.

  30. Pratas J., Favas P.J.C., Varun M. et al. Distribution of rare earth elements, thorium and uranium in streams and aquatic mosses of Central Portugal // Environ. Earth. Sci. 2017. V. 76. P. 156.

  31. Ryan B., Bollhofer A., Martin P. Radionuclides and metals in freshwater mussels of the upper South Alligator River, Australia // J. Environ. Radioact. 2008. V. 99. P. 509–526.

  32. Arogunjo A.M. et al. Uranium and thorium in soils, mineral sands, water and food samples in a tin mining area in Nigeria with elevated activity // J. Environ. Radioact. 2009. V. 100. P. 232–240.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Радиационная биология. Радиоэкология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал