Чорнобильська земля : перспективи

На запитання кореспондента «Науки і суспільства» Валентина Пустовойта відповідає завідуючий відділом біофізики і радіобіології Інституту ботаніки ім. М.Г.Холодного АН УРСР, член-кореспондент Академії наук України Дмитро Михайлович Гродзінський.

З: В одному з газетних інтерв’ю ви сказали, що біда, пов’язана з аварією на Чорнобильській АЕС, не застала вчених зненацька – радіобіологія вже нагромадила певний досвід щодо впливу випромінювань на живе. Якщо ви не проти, давайте з цього й почнемо.

В: Цим питанням наука зацікавилася буквально відразу ж після відкриття Рентгеном х-променів. Відтоді зроблено чимало, зокрема й вітчизняними вченими.

Розповім про те, що входить до кола моїх наукових інтересів, – як впливають гамма-, бета-промені, альфа-частинки та інші види іонізуючих випромінювань на рослини.

У ході експериментів з’ясовано, що зовнішнє й внутрішнє опромінення різняться за своїм впливом. Нагадаю: внутрішнє – це те, яке організм зазнає від радіонуклідів, що потрапили всередину нього; зовнішнє спричиняють промені, які надходять з навколишнього середовища. Останнє здебільшого викликане дією гамма-променів, внутрішнє – альфа- й бета-частинок. Пояснюється це тим, що альфа- й бета-промені сильно поглинає повітря, тому вони справляють вплив на відстані від кількох до 20-30 сантиметрів.

Коли рослина поглинає радіонукліди, які є джерелом бета- або альфа-випромінювання, всередині клітини або в тканині виникає дуже неоднорідне поле радіації, здатне викликати локальні пошкодження в мембрані, ядрі, хромосомах. На відміну від нього, зовнішнє випромінювання діє на молекулярному рівні на всю клітину в цілому.

З: І яке з них шкідливіше?

В: Однозначно сказати важко, оскільки в кожному конкретному випадку це залежить від багатьох чинників, починаючи від виду радіоізотопу і закінчуючи біологічними властивостями тканини.

З: Після чорнобильської аварії значно зріс інтерес до науки, якою ви займаєтеся. Люди, котрі раніше не цікавилися радіобіологією, здивувалися, дізнавшись про існування природного опромінення…

В: Нагадаю, що радіаційний фон певного рівня завжди існував і існує на нашій планеті. Його джерело – космічні промені, поклади руд, які містять радіоактивні елементи, тощо. Цікаво, що в деяких місцях, наприклад у штаті Керала, в Індії, в одному з регіонів Бразілії природний радіаційний фон доволі високий – кілька мілірентгенів на годину. Викликаний він розташованими там родовищами урану й торію.

З: Це якось позначається на видовому складі флори?

В: Він там дещо змінений порівняно з місцями з аналогічними природно-кліматичними умовами, де підвищення фону немає. Види, чутливіші до радіації, випадають з фітоценозу – рослинного угруповання.

З: А які рослини з тих, що ростуть у нас, більш чутливі до неї й чому?

В: Сосни, ялини – одне слово, хвойні. А у широколистих дерев – липи, берези – після аварії не виявили ознак радіаційного ураження. Гадаю, одне з пояснень полягає в тому, що листяні породи мають більшу здатність до регенерації.

З: А чи не відіграв ролі ще й такий фактор? Голки у хвойних живуть чотири-шість років, листя ж – лиш один сезон. Восени, втрачаючи зелене вбрання, рослинні організми позбуваються побічних продуктів обміну речовин, які нагромадили в листі у процесі фотосинтезу протягом літа. У хвойних цей процес триває постійно – голки, які щойно впали, можна знайти під сосною будь-якої пори року. Образно кажучи, листяні породи начеб знали, що напередодні зими скинуть уражене радіацією листя, а тому не поспішали. Хвойні ж позбулися голок відразу…

В: Таке пояснення можна прийняти хіба що як одну з гіпотез. Радіовипромінювання справляють на живі організми складний і різноплановий вплив, отож, сподіваємося, достовірну відповідь дадуть подальші дослідження і спостереження.

З: А чому рослини взагалі накопичують радіонукліди? Адже, навіть не знаючи таблиці Менделєєва, вони чудово «розуміються» на тому, що їм корисне, а що ні. Тож беруть з грунту передусім ті хімічні елементи, які їм потрібні для біохімічних перетворень. Радіоізотопи ж до них не належать…

В: Справа в тому, що радіонуклідів дуже мало в природних умовах, а тому рослини не вміють їх розпізнавати. І плутають з іншими елементами, хімічними аналогами яких є радіоактивні ізотопи. Наприклад, якщо певний вид посилено поглинає кальцій, а в грунті його бракує, і натомість є стронцій-90, то рослина нагромаджуватиме цей радіонуклід. Цю закономірність можна простежити за допомогою таблиці Менделєєва – кальцій і стронцій перебувають в одній, другій, групі. Аналогічний приклад можна навести і з першої групи таблиці. Це калій і його хімічний родич цезій, в даному разі ізотоп цезій-137. Крім того, різні рослини по-різному нагромаджують радіонукліди й в кількісному відношенні.

З: А з повітря вони їх не можуть поглинати?

В: Аварійна ситуація на Чорнобильській АЕС склалася таким чином, що радіонукліди потрапили у повітря в основному у формі нерозчинних оксидів та карбідів. Адсорбуючись на часточках пилу, вони разом з ними випадали на листя дерев. Поступово ці сполуки перетворювалися на розчинні форми. Та варто звернути увагу ось на що. Серед продуктів поділу урану налічується понад 400 різноманітних радіоактивних ізотопів, але більшість з них дуже швидко розпадається.

З: Ви казали, що радіонукліди можуть нагромаджуватися деякими рослинами. Якими саме й чи не можна використати це на практиці?

В: Так – для фітодезактивації заражених грунтів. Тобто сіяти на них культури, які вибиратимуть із землі радіонукліди. Зрозуміло, бажано обирати види, технологія вирощування яких проста й зводиться до двох етапів: посіву й збирання. Адже робота на заражених ділянках ускладнюється необхідністю дотримуватись певних правил техніки безпеки: застосовувати спеціальні костюми, респіратори тощо. Найкраще всім цим вимогам відповідає люпин. Непогано очищають грунт гречка, однорічні бобові культури, зокрема квасоля. Але, враховуючи, що зібраний врожай треба знищувати, на чаші терезів лягає економічний фактор. І тут дешевий люпин поза конкуренцією.

З: Гаразд, виростили, зібрали, а як його потім знищувати? Спалювати не можна, бо тоді радіонукліди разом з димом знову потрапляють в атмосферне повітря…

В: Треба закопувати у спеціальних місцях. Тут головне – запобігти дальшій міграції радіонуклідів. А для цього треба подбати про ізоляцію їх від ґрунтових вод. Тому траншеї для поховання влаштовувати на водорозділах, вистилаючи водонепроникним шаром глини. Крім того, варто додавати різні адсорбенти типу цеолітів, які утримуватимуть ізотопи у малорухливому стані. З цією ж метою можна використовувати низинний торф, вапнякові матеріали.

З: Реакції адсорбції – це вже царина хімії. Отже, крім фіто-, можлива також хімічна дезактивація?

В: Так, основна її мета – знизити рухливість радіонуклідів, щоб якомога менше їх потрапило до трофічного ланцюжка «коріння – рослина – тварина» й так далі. Кількісні перетворення при переході ізотопів від одної ланки до іншої визначаються коефіцієнтом нагромадження. Скажімо, якщо рослина поглинає 20 процентів радіоізотопів, які містяться в грунті, а з цих двадцяти у м’ясо та молоко переходять п’ять, то кажуть, що коефіцієнти поглинання відповідно становлять 20 і 5 процентів.

Принагідне зауважу – у деяких рослин і найпростіших тварин ці коефіцієнти дуже високі. Приміром, у мідій він може сягати багатьох сот процентів. Воно й зрозуміло, адже, як і всі фільтратори, вони живляться мікроорганізмами та дрібними органічними залишками, вилучають їх з води, котру проганяють крізь себе. Багато нагромаджують радіонуклідів синьозелені водорості.

Причому деякі види віддають перевагу певним елементам. Так, мохи й лишайники нагромаджують надзвичайно багате важких елементів типу урану, торію. Завдяки цьому їх використовують як індикатори радіоактивного забруднення Знаючи, які саме ізотопи і в якій кількості вони накопичили, можна визначити характер і ступінь радіаційної зараженості місцевості.

З: А як можна зменшити коефіцієнти поглинання?

В: Дослідження радіобіологів свідчать: найкраще це робити на першому етапі, коли радіонукліди переходять з грунту у кореневу систему рослин, Є кілька варіантів хімічної дезактивації. Один з них зводиться до обробітку землі речовинами, які утворюють з радіонуклідами сполуки, що міцно тримаються в грунті. Інший спосіб – промивання грунту сполуками, які опустять цезій та стронцій нижче кореневої системи рослин і зафіксують їх на глибині. Зокрема дуже добре вимивають радіоактивні речовини нітрат і сульфат амонію. Коли радіонукліди опиняться нижче орного горизонту, навздогін їм за допомогою інтенсивного зрошування (штучного або природного) посилають речовини, які утворюють з ними нерозчинні сполуки. Наприклад, для стронцію одним з таких фіксаторів є фосфатні добрива.

З: А цезій?

В: Можна утримувати в грунті за допомогою торфу, оскільки в ньому багато органічних сполук, які міцно зв’язують цей елемент. Крім того, важливо підтримувати в грунті на належному рівні вміст калію та кальцію. Адже, наприклад, велике значення мас не стільки абсолютне поглинання стронцію, скільки його співвідношення з кальцієм у рослині. Це так звані стронцієві одиниці. І чим менше стронцію порівняно з кальцієм, тим краще. Бо тварини, які поїдатимуть рослини, відповідно менше засвоюватимуть цього радіонукліда. Отже, менша його кількість потрапить в організм людини разом з продуктами тваринництва. Таким же чином можна зменшити цезієві одиниці внесенням калієвих добрив.

З: Відомо, що різні типи грунтів різняться за своїми хіміко-біологічними властивостями. Які з них в першу чергу потребують очищення?

В: Піщані, супіщані, дерново-підзолисті, сірі лісові – вони погано утримують радіоактивні речовини, тому значна кількість їх може поглинатися рослинами. Ті ж, які містять велику кількість органічних речовин, зокрема чорноземи, дуже міцно зв’язують радіоізотопи й віддають їх рослинам у малій кількості. Характер грунтів, ступінь радіаційного зараження – усі ці дані науковці нанесли на спеціальну карту, за допомогою якої провадяться різноманітні дезактиваційні заходи.

З: Скажіть, будь ласка, а які перспективи щодо використання земель всередині тридцятикілометрової зони навколо Чорнобильської АЕС?

В: Найбільш забруднені ділянки поблизу станції, на мою думку, доцільно на деякий час відвести під перелоги. В зоні підвищеної радіоактивності сіяти лише ті культури, вирощування яких вимагає мінімального догляду людини. Наприклад, багаторічні кормові трави. І використовувати їх посіви тільки як насінники. Адже коефіцієнт дискримінації – виносу радіонуклідів з рослинного організму з насінням – у злакових трав дуже незначний. Крім того, при посіві цих рослин використовується дуже мало насіння. Отож навіть якщо у нього буде якась радіаційна активність, це не матиме реального значення. Можна також вирощувати технічні культури, з яких не виготовляють продукти харчування, наприклад льон. Щодо картоплі й цукрового буряку, то, гадаю, їх там варто культивувати за умови подальшої переробки для технічних потреб. Отож від цих земель можна мати певну користь уже тепер. А з часом, після надійного очищення за допомогою різноманітних дезактиваційних заходів, вони повернуться до звичайного сільськогосподарського обороту.

З: Зараз, узимку, ми харчуємося продуктами минулорічного врожаю. Дехто з киян сумнівається, чи достатньо чисті овочі, які завозять у торговельну мережу міста?

В: На мій погляд, безпідставно. Адже все ретельно перевірялося і коли врожай збирали, й коли закладали на зберігання. Норми, якими при цьому користуються санітарні служби, складені таким чином, що коефіцієнт ризику захворіти на рак, споживаючи ці продукти, нижчий, ніж при курінні тютюну. Мало того, деякі громадяни обмежували себе в харчуванні, вилучаючи певні продукти з раціону. Приміром, улітку дехто не їв молодої картоплі або намагався не вживати овочів та фруктів. Усе це – наслідок користування не офіційною, науково обгрунтованою інформацією, а чутками та рекомендаціями доморощених спеціалістів. Візьмемо молоду картоплю. Коли вона з’явилася, радіонукліди перебували ще в нерозчинному стані. Отже всередині тканина бульби була чиста. Занести радіонукліди можна було хіба що ножем, почистивши не відмиті від землі картоплини. Ретельно мити картоплю, втім, як і всі овочі та фрукти, треба й нині.

З: Але рекомендації в цьому плані, напевно, не зводяться до більш ретельного миття продуктів?

В: Це має бути звичайне повноцінне харчування, за якого в організмі людини не утворюється дефіцит елементів, місце яких займатимуть радіоізотопи. Так, за дефіциту певних речовин спрацьовує той же механізм, про який розповідалося вище. Тому недоцільно відмовлятися від молока та молокопродуктів, які містять багато кальцію. Оскільки зараз з усіх радіонуклідів біологічно активні лише цезій і стронцій, треба більше споживати продуктів, які містять калій і кальцій – ізюму, кураги (сушених абрикосів), молокопродуктів, фруктових повидел і мармеладів. В останніх багато пектинів, які сприяють виведенню радіонуклідів з організму. Ту ж роль відіграють і органічні кислоти, яких чимало в соках.

Слід також обережно ставитися до лікарських рослин, зібраних не заготівельними організаціями, а приватними особами. Бо, наприклад, чистотіл нагромадив у багато разів більше радіонуклідів, аніж їх було у фоні…

З: А які перспективи щодо овочевого столу на 1987 рік?

В: Враховуючи склад грунтів, науковці нашого відділу розробили рекомендації, де краще вирощувати зелень для Києва в наступному році. Впевнено можна сказати: їх додержання дасть змогу постачати практично чисті овочі.

Журнал «Наука і суспільство», 1987 р., № 1, с. 24 – 27.