Экологическое нормирование. 
Радиационная экология

Несомненно, для анализа экологических проблем хотелось бы иметь и развитое экологическое нормирование. В то же время очевидно, что огромный объем работ, необходимых для этого, отодвигает решение стоящих здесь задач в отдаленное будущее. Конечно, радиобиологические исследования последствий облучения различных клеток in vivo и in vitro, выполненные с целью разработки основ радиационного нормирования, будут использованы и здесь. Однако необходимый объем работ является все равно очень большим. Тем не менее, если мы сравниваем ситуацию с той, которая имеет место при оценке воздействия других поллютантов на биоту, то положение дел представляется не таким уж и плохим.

Необходимо иметь в виду существенное различие между гигиеническим нормированием, направленным на охрану человека, независимо от его состояния здоровья, возраста и других факторов, и экологическим нормированием. В этом плане законы жизни, диктуемые самой природой, совсем другие. Существование отдельных биологических видов, популяций или экосистем в общем случае не зависит от выживания отдельного растения или животного. Поэтому можно считать, что защита природной среды означает защиту нормального существования популяции, сообщества или экосистемы, даже если какая-то часть отдельных организмов будет повреждена радиацией.

В большинстве случаев нормы гигиенического нормирования более жесткие, чем нормы экологического нормирования, когда они есть. Окружающая среда рассматривается, в основном, как путь проникновения радионуклидов к человеку. Ограничения дозы, получаемой человеком, устроены так, что даже наиболее уязвимые части трофических цепей наиболее вероятно не проявят себя. Длительное время говорили так: «что защитит человека, то защитит и природу».

Постепенно стали вырисовываться определенные ограничения применимости этого принципа. Перечислим некоторые из них.

• 1. Имеются ситуации, для которых этот принцип неприменим. Речь идет, прежде всего, о тех случаях, когда отсутствуют трофические цепи, ведущие к человеку. Например, сбросы радионуклидов в глубоководные районы Мирового океана могли привести к опасным дозам для биоты, в то время как по отношению к человеку все существующие нормы выдерживались.
• 2. Декларации о защите окружающей среды введены в содержание международных договоров и в законодательство многих стран. В результате, как ни странно, это затрудняет проведение оценок воздействий на окружающую среду.
• 3. Несмотря на то, что нормирование для других поллютантов в общем случае развито хуже, чем для радионуклидов, в случае тяжелых металлов и органики имеются специфические стандарты (критерии) для защиты окружающей среды. Примером могут служить их концентрации в наиболее уязвимых представителях биоты. На повестке дня стала задача разработать более последовательный, интегральный подход, который позволял бы учитывать полное воздействие на окружающую среду как от упомянутых выше поллютантов, так и от радионуклидов.

Позиции: «если человек адекватно защищен, то и другие живые существа также будут защищены в достаточной мере» МКРЗ придерживалась в течение многих лет. В СССР, а затем и в России такая позиция находила и находит широкое понимание, особенно среди администраций разного уровня, так как у нас вопросы техники безопасности на производстве, состояние санитарных защитных зон, коммунальные проблемы и вопросы экологии часто объединяют вместе, что вредно для всех сторон. Что же касается экологов и научной общественности, то растет понимание того, что нормативы, обеспечивающие защиту человека, не всегда позволяют в равной степени защитить другие объекты живой природы. В самом начале 1990;х гг. МКРЗ провозгласило в Публикации 60: «Нормы контроля окружающей среды, необходимые для защиты человека в той мере, которая в данное время признается желательной, обеспечат безопасность и других биологических видов, хотя случайно их отдельным особям может быть причинен вред, но не до такой степени, которая представляла бы опасность для всего вида или нарушала бы баланс между видами».

В биосфере находятся миллионы видов, отличающихся от человека по многим параметрам, в том числе по радиочувствительности. Условия существования этих видов в естественных экосистемах просто несравнимы с условиями жизни человека, а дозы облучения некоторых из видов могут существенно отличаться от доз, получаемых человеком. При этом, когда говорится о разработке принципов радиационного нормирования для объектов окружающей среды, подразумевается не замена (или ужесточение) существующих нормативов, основанных на антропоцентрическом принципе, а совершенствование концептуальных основ системы радиационной защиты.

Основой радиационного нормирования для объектов окружающей среды должны стать методы оценки экологического риска. Система защиты окружающей среды от ионизирующих излучений должна будет представлять возможность проводить оценки для широкого набора условий (включая стандартные выбросы, хранение высокоактивных отходов, аварии и т. д.) и быть совместимой с существующими международными системами радиационной защиты человека и стандартами для нерадиоактивных загрязнителей.

Для оценки воздействия ионизирующих излучений на окружающую среду в ближайшие годы предлагается создать перечень реперных видов флоры и фауны (пока фактически используется один репер — человек), а также систему величин и единиц для описания доз облучения биоты, дозовые модели и дозовые зависимости для всех реперных организмов.

В биосфере одновременно существуют весьма разные типы экосистем, поэтому реперных организмов должно быть достаточно много. Реперные для экосистем данного типа организмы должны отвечать следующим требованиям:

• • быть не только типичными для данной экосистемы, но и в значительной степени определять ее «лицо». Сохранение данного вида должно гарантировать и сохранение всей экосистемы;
• • они должны в наибольшей степени подвергаться радиационному воздействию и обладать высокой радиочувствительностью.

A priori не очевидно, что в каждой экосистеме существуют подобные организмы. Что касается дозиметрических величин, то, когда мы рассматривали ОБЭ в параграфе 4.3, то отмечали, что это делалось в основном для оценки эффектов на человеке. Практически невозможно получить значения ОБЭ для большого количества представителей биоты, что желательно для экологического нормирования. Соответственно возникает проблема с весовыми факторами W_R и затем расчетом эквивалентной дозы. Пока нет официальных значений W_R кроме тех, которые установлены для человека.

Исходя из того, что для биоты детерминированные эффекты играют большую роль, чем стохастические, НКДАР-1996 предложил для а-частиц значение W_R = 5, вместо 20. Не все это поддерживают, поэтому в качестве очень консервативной оценки рядом авторов предлагается, тем не менее, W_R = 20 для а-частиц и W_R = 1 для (3- и у-излучений, а биологически эквивалентную дозу выражать в греях.

Две классические хорошо изученные радиоэкологические проблемы привлекают к себе особое внимание в свете разработки принципов радиационного нормирования для объектов окружающей среды. Речь идет о механизмах переноса радионуклидов по трофическим цепям и воздействии естественного радиационного фона.

Что касается первой проблемы, то необходимо будет уделить больше внимания анализу механизмов переноса радионуклидов в экстремальных климатических поясах. Кроме того, необходимо разрабатывать модели переноса (кинетические, экологические и т. д.), которые позволили бы оценить воздействие на видовом, популяционном и экологическом уровнях. Что касается естественного фона, то более полные знания о воздействии естественного радиационного фона совершенно необходимы для реального прогресса в решении чрезвычайно острой проблемы — выявления закономерностей биологического действия низких доз и мощностей ионизирующего излучения и оценки экологической значимости такого воздействия, особенно на уровне популяций и экосистем.

Конечно, имеется определенный фактический задел в деле разработки принципов радиационного нормирования для объектов окружающей среды. В основном он связан с моделированием и расчетами. Предлагаются и развиваются различные практически применимые методы и подходы для оценки возможного воздействия ионизирующих излучений на окружающую среду с целью обезопасить остальных представителей биоты.

В связи с этим отметим работы Г. Г. Поликарпова (1998, 2001), который, обобщив имеющуюся информацию, предложил концептуальную схему классификации эффектов хронического облучения ионизирующей радиацией, основанную на изменениях в наиболее радиочувствительных организмах, популяциях и экосистемах. В рамках этой схемы имеются следующие категории:

• 1) зона «неопределенности» (ниже самого низкого значения фона ионизирующих излучений);
• 2) зона «радиационного благополучия» (диапазон значений радиационного фона);
• 3) зона «физиологической маскировки (экранирования)» (0,005— 0,1 Гртод^-1); в этой зоне могут наблюдаться незначительные цитогенетические и физиологические эффекты и эффекты ухудшения здоровья; однако масштаб этих эффектов не превосходит заметно естественный физиологический разброс в функционировании организмов;
• 4) зона «экологической маскировки (экранирования)» (0,1— 0,4 Гртод-¹); в этой зоне ряд радиационных эффектов может быть зарегистрирован на организменном уровне; в то же время в экосистемах из-за эффектов естественного отбора, изменчивости экологических условий и т. д. будет происходить существенная маскировка этих эффектов;
• 5) зона повреждений сообществ/экосистем (> 0,4 Гр-год-¹); в этой зоне явно наблюдаются радиационные эффекты, включая повышенную смертность организмов, исчезновение некоторых видов, «обеднение» экосистем;
• 6) радиационный порог летальности биосферы (> 4 Гртод^-1).

Предложенная Г. Г. Поликарповым схема предоставляет общий взгляд на диапазон биоэкологических эффектов радиации. Заметим, что для загрязненных мест в районе Кыштыма и Чернобыля типичными были мощности доз не более 4 Гртод^-1. Пока наиболее развиты методы вычисления доз для водной биоты, в которых используются данные для Северного полушария. Для этих целей существуют различные дозиметрические модели. Так в работах И. И. Крышева и Т. Г. Сазыкиной (2002, 2009) развиты не только концептуальные подходы для дозиметрии в этой области, но и проведены расчеты доз для разных представителей морской фауны.

В качестве еще одного примера работ в направлении разработки основ радиоэкологического нормирования укажем на созданные в рамках программы Environmental Protection from Ionizing Contaminants шкалы смены радиационных эффектов с увеличением уровня хронического радиационного воздействия, что позволяет оценивать зависимости «доза — эффект» для широкого класса живых организмов.

Развитие методов моделирования миграции радионуклидов в разных природных средах и по трофическим цепочкам позволяет прогнозировать пространственно-временное распределение радионуклидов для разных ситуаций. Результаты радиоэкологических исследований становятся все больше ориентированными на разработку эксцентрических принципов защиты биоты от действия ионизирующих излучений.

В рамках таких организаций, как НКДАР и МКРЗ, разрабатываются основы радиационного экологического нормирования. Определяется, какие виды являются одновременно самыми радиочувствительными и важными для функционирования экосистем, какой величины вред приемлем для разных экосистем, как его оценивать и т. д. Объем работ очень велик и все будет определяться тем, насколько такие исследования будут социально востребованными.

Пока НКДАР считает, что в целом нет доказательств, противоречащих предположению, согласно которому дозы хронического облучения менее 0,1 мГр в час для наиболее подверженных риску видов вряд ли окажут значительное влияние на большинство земных сообществ, а дозы менее 0,4 мГр в час для популяций водных организмов также вряд ли окажут какое-либо отрицательное воздействие на всю популяцию. Что касается острых воздействий, то исследования, посвященные аварии на Чернобыльской АЭС, подтверждают, что значительное влияние на отдельные популяции флоры и фауны маловероятно при дозах ниже 1 Гр. В табл. 5.5 приводятся данные для некоторых категорий организмов.

Таблица 5.5

Некоторые эффекты, возникающие при воздействии ионизирующего излучения на отдельные категории биоты (НКДАР-2008).