ИССЛЕДОВАНИЕ  СОДЕРЖАНИЯ  РАДИОНУКЛИДОВ  И  ТЯЖЕЛЫХ  МЕТАЛЛОВ  В  ГРИБАХ  ВОСТОЧНОГО  КАЗАХСТАНА

Левченко  Светлана  Петровна

магистрант  2  курса,  кафедра  технической  физики  и  теплоэнергетики

ГУ  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E-mail: 

Салханова  Ә сел  Нұрланқызы

студент  3  курса,  кафедра  технической  физики  и  теплоэнергетики

ГУ  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E-mail: 

Ермоленко  Михаил  Вячеславович

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  ГУ  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

Радиоактивное  излучение  и  его  воздействие  на  человека  представляют  серьезную  угрозу  экологической  безопасности  Казахстана.  Испытания  ядерного  оружия,  которые  проводились  более  40  лет  на  Семипалатинском  испытательном  ядерном  полигоне  (рисунок  1),  причинили  невосполнимый  ущерб  здоровью  людей  и  окружающей  среде.  Вся  территория  Семипалатинской  и  прилегающие  к  полигону  районы  Павлодарской,  Восточно-Казахстанской  и  Карагандинской  областей  признаны  зоной  экологического  бедствия.  Все  более  пагубно  сказываются  отдаленные  последствия  ядерных  испытаний,  которые  передаются  из  поколения  в  поколение  [8].

Макромицеты  (плодовые  тела  грибов)  являются  ценным  белковым  продуктом  растительного  происхождения,  богаты  витаминами  и  микроэлементами. 

Грибы  являются  одним  из  важнейших  компонентов  лесных  экосистем.  На  них  возложен  широкий  спектр  биосферных  функций,  среди  которых  разложение  органических  веществ  является  наиболее  существенной  [6].

Рисунок  1.  Месторасположение  Семипалатинского  испытательного  ядерного  полигона

Содержание  радионуклидов  в  грибах  определяется  многими  факторами:  видовой  принадлежностью  грибов,  плотностью  радиоактивных  выпадений  и  формами  их  нахождения,  свойствами  почвы  и  особенностями  водного  режима,  погодными  и  другими  условиями  произрастания  [7].

Грибы  представляют  особый  интерес,  так  как  они  обладают  избирательной  способностью  к  накоплению  элементов,  особенно  опасных  для  здоровья  людей.  Опасность  предоставляет  тенденция  съедобных  грибов  к  накоплению  тяжелых  металлов.  Эта  способность  выражена  у  них  гораздо  резче,  чем  у  высших  растений  и  других  организмов.  Если  количество  металлов  в  грибах  превышает  предельно  допустимые  концентрации  (ПДК),  то,  поступая  в  организм  человека,  они  вызывают  патологические  изменения  внутренних  органов  [11].

Все  выше  сказанное  раскрывает  актуальность  исследования  содержания  тяжелых  металлов  и  радионуклидов  грибах  Восточного  Казахстана,  близко  расположенного  к  территории  бывшего  Семипалатинского  испытательного  ядерного  полигона  и  признанного  зоной  экологического  бедствия.

1  Этапы  проведения  работы 

Этапы  проведения  работы  представлены  на  рисунке  2. 

Рисунок  2.  Этапы  проведения  работы

2  Цель  и  задачи  исследования

Цель  исследования  —  определение  уровня  загрязненности  тяжелыми  металлами  и  радиоактивными  изотопами  грибов,  произрастающих  на  территории  Восточного  Казахстана.

В  процессе  выполнения  работы  ставились  и  решались  следующие  задачи:

·     определение  содержания  радионуклидов  в  исследуемых  образцах;

·     определение  содержания  тяжелых  металлов  в  исследуемых  образцах;

·     анализ  и  оценка  полученных  результатов.

3  Объект  исследования

В  качестве  объекта  исследования  выбран  белый  гриб  (Boletus  edulis),  произрастающий  в  лесах  Бородулихинского  района  ВКО  (рисунок  3).

Исследованию  подвергали  экземпляры  белых  грибов  различной  формы  и  степени  зрелости. 

Идентификацию  вида  грибов  проводили  по  общепринятым  критериям,  описанным  в  специальной  литературе  [4]. 

Рисунок  3.  Место  сбора  грибов

Степень  зрелости  грибов  определяли  по  комплексу  показателей  —  диаметр  шляпки,  форма  шляпки,  размер  и  состояние  ножки,  цвет  гименофора.  Одним  из  определяющих  показателей  является  диаметр  шляпки  [2].  По  размеру  к  молодым  были  отнесены  грибы,  имеющие  диаметр  шляпки  (2  ÷  4)  см,  к  грибам  среднего  возраста  —  (5  ÷  6)  см,  к  зрелым  грибам  —  (7  ÷  10)  см.

4  Методы  исследования

Показатели  безопасности  характеризуют  особенности  продукта,  которые  обеспечивают  его  безвредность  и  безопасность  для  человека  при  потреблении.  В  качестве  показателей  безопасности  проводятся  исследования  на  содержание  в  грибах  радионуклидов  и  токсичных  элементов.

Белые  грибы  исследовались  в  свежем  виде  на  базе  лабораторий  кафедры  «Техническая  физика  и  теплоэнергетика»  и  региональной  испытательной  лаборатории  инженерного  профиля  «Научный  центр  радиоэкологических  исследований»  ГУ  имени  Шакарима  г.  Семей.

Определение  содержания  радиоактивных  элементов  в  грибах  проводили  с  помощью  гамма-спектрометра  с  электроохлаждаемым  детектором  GC2019  и  цифровым  многоканальным  анализатором  DSA-1000,  фирмы  «Canberra»  (рисунок  4).

Рисунок  4.  Гамма-спектрометр  с  электроохлаждаемым  детектором  GC2019  и  цифровым  многоканальным  анализатором  DSA-1000

Гамма-спектрометр  снабжен  электроохлаждаемым  криостатом  стержневого  типа,  имеет  вакуумную  камеру  детектора  с  охлаждающим  штырем,  который  вставляется  в  горловину  сосуда  Дьюара.  Элемент  детектора  удерживается  держателем,  который  электрически  изолирован,  но  термически  соприкасающийся  с  медным  охлаждающим  штырем.  Охлаждающий  штырь  отводит  тепло  от  узла  детектора  в  резервуар  с  жидким  азотом.  Держатель  детектора  удерживается  анти-микрофонным  стабилизатором. 

Детектор  закрыт  свинцовой  защитой  экранирующей  воздействие  внешних  фоновых  излучений.  Сигнал  от  детектора  поступает  на  цифровой  анализатор  спектра  DSA-1000  представляет  собой  полный  интегральный  многоканальный  анализатор  с  разрешением  16К  каналов,  построенный  на  основе  современной  технологии  цифровой  обработки  сигналов  (ЦСП).  В  сочетании  с  компьютером  DSA-1000  образует  законченную  спектрометрическую  станцию,  обеспечивающую  проведение  набора  и  анализа  спектра  с  наивысшим  качеством.  Полученные  данные  обрабатываются  набором  программ  Genie-2000.

При  подготовке  проб  продукт  измельчается,  удаляются  твердые  включения  и  полученный  «фарш»  помещают  в  сосуд  Форда,  который  представляет  собой  пластиковый  цилиндр  с  крышкой.  Исследования  проводились  в  течение  2  часов  в  соответствии  с  требованиями  СТ  РК  1623-2007  [10].

Содержание  тяжелых  металлов  определяли  с  помощью  жидко-плазменного  спектрометра  VARIAN  820  ICP-MS  фирмы  «VARIAN»  (рисунок  5). 

Рисунок  5.  Спектрометр  индуктивно-связанной  плазмы  Varian  820  ICP-MS

Исследование  содержания  токсичных  элементов  (свинец,  кадмий,  ртуть,  мышьяк)  проводились  методом  спектрометрии  с  индуктивно-связанной  плазмой.  Для  перевода  проб  в  раствор,  требуется  предварительное  разложение  проб  с  использованием  специальной  системы  микроволнового  разложения  Speedwave  MWS-2.  Speedwave  MWS-2  представляет  собой  СВЧ  печь,  снабженную  десятью  автоклавами  из  фторопласта,  объемом  по  60  мл  каждый.  Разложение  происходит  под  давлением  до  40  атм.  [12].

5  Результаты  экспериментальных  данных 

Определение  содержания  радиоактивных  элементов  в  грибах  проводили  согласно  разделу  4.  Результаты  исследований  сведены  в  таблицу  1.

Таблица  1. 

Содержание  радиоактивных  элементов  в  белых  грибах

Из  искусственных  радионуклидов  определился  цезий  ¹³⁷Cs,  воздействие  которого  на  живой  организм  наиболее  опасно.  Однако  содержание  радиоцезия  в  белых  грибах  ВКО  далеко  до  максимально  допустимой  дозы  (2500  Бк/кг  сухой  массы).

Токсичные  элементы  являются  наиболее  распространенными  загрязнителями  пищевых  продуктов.  Потребление  пищевых  продуктов,  содержащих  повышенные  количества  тяжелых  металлов,  представляет  риск  для  здоровья  людей,  который  может  проявляться  острыми  и  хроническими  интоксикациями,  а  также  мутагенным,  канцерогенным  и  эмбриотоксическим  эффектами.  Для  предупреждения  этих  последствий  необходим  строгий  контроль  за  попаданием  в  пищевую  продукцию  этих  элементов  [5],  поэтому  возникает  необходимость  исследования  элементного  состава  белых  грибов.

Определение  содержания  токсичных  элементов  в  грибах  проводили  согласно  разделу  4  в  соответствии  с  требованиями  ГОСТ  Р  53150-2008  [1].  Результаты  исследований  представлены  в  таблице  2.

Таблица  2. 

Элементный  состав  белых  грибов  (мг/кг  сырой  массы)

^*ПДК  —  предельно-допустимая  концентрация,  мг/кг  сырой  массы;

^**АУП  —  адекватный  уровень  потребления,  мг/сутки;

^***ВДУП  —  верхний  допустимый  уровень  потребления,  мг/сутки  [3].

В  целом  из  полученных  данных  обращает  на  себя  внимание  высокий  уровень  накопления  хрома  и  незначительный  —  для  кобальта.  Однако  в  таблице  приведены  данные  в  расчёте  на  1  кг,  но  съесть  килограмм  грибов  в  день  просто  нереально.  Согласно  действующему  законодательству  РК,  хром  не  нормируется  ни  в  свежих  растительных  продуктах,  ни  в  консервированных.  Другими  авторами,  исследовавшими  грибы  Семипалатинского  Прииртышья,  также  отмечено  высокое  содержание  хрома  (до  10,13  мг/кг)  в  плодовых  телах  [9].

Выводы:

1.  Результаты  исследований  показали,  что  в  рассмотренных  образцах  содержатся  радионуклиды: 

·     цезий  ¹³⁷Cs  (концентрация  незначительна  и  равна  15,36  ±  2,14  Бк/кг,  не  превышает  максимально  допустимую  дозу  —  2500  Бк/кг);

·     торий  ²³²Th  (концентрация  равна  30,18  ±  5,41  Бк/кг,  ПДК  для  данного  элемента  не  установлена). 

В  целом,  для  белых  грибов  характерно  преобладание  естественной  радиоактивности  над  техногенной. 

2.  Наиболее  опасные  для  здоровья  токсичные  элементы,  такие  как  свинец,  мышьяк,  ртуть  в  исследованных  образцах  не  обнаружены.  Содержание  кадмия  в  плодовом  теле  белого  гриба  составляет  0,01  мг/кг,  что  не  превышает  ПДК  (0,1  мг/кг)  для  этого  элемента.

3.  В  макромицетах  обнаружено  довольно  высокое  содержание  хрома  (до  7,1  мг/кг)  и  кобальта  (до  0,07  мг/кг),  что  характерно  и  для  почв  Восточно-Казахстанской  области  (для  хрома  составляет  (6,9÷10,1)  мг/кг,  для  кобальта  —  до  7,5  мг/кг). 

4.  Содержание  остальных  элементов,  для  которых  ПДК  не  установлены,  не  превышает  верхний  допустимый  уровень  суточного  потребления,  а  для  некоторых  элементов  даже  не  достигает  принятых  показателей  адекватного  уровня  потребления.

5.  Плотность  загрязнения  белых  грибов  радионуклидами  и  тяжелыми  металлами  в  Восточно-Казахстанской  области  опасности  для  здоровья  человека  в  настоящее  время  не  представляют. 

Список  литературы:

1.ГОСТ  Р  53150-2008  —  «Продукты  пищевые.  Определение  следовых  элементов.  Подготовка  проб  методом  минерализации  при  повышенном  давлении». 

2.Дары  природы  —  Статьи:  Грибы  Казахстана.  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://innature.kz.  (дата  обращения  05.12.2013).

3.Единые  санитарно-эпидемиологические  и  гигиенические  требования  к  товарам,  подлежащих  санитарно-эпидемиологическому  надзору  (контролю).  Утверждены  Решением  Комиссии  таможенного  союза  от  28  мая  2010  года  №  299.

4.Клепинина  3.А.,  Клепинина  Б.В.  Справочник  грибника.  М.:  АСТ-ПРЕСС  КНИГА,  2006.  —  256  с.  —  с.  33.

5.Никифорова  Т.Е.  Безопасность  продовольственного  сырья  и  продуктов  питания:  учебное  пособие/  ГОУ  ВПО  «Иван.  гос.  хим.-  технол.  ун-т»,  Иваново,  2007,  132  с.  —  37  с.

6.Одум  Ю.  Основы  экологии  /  Ю.  Одум:  пер.  с  англ.  М.:  Мир,  1986.  —  328  с.  —  с.  27—30.

7.Памятка  для  населения,  проживающего  на  территории,  загрязненной  радиоактивными  веществами,  2-е  изд.,  Мн.  1997.  —  24  с.  —  с.  10.

8.Семипалатинский  испытательный  полигон.-  Павлодар:  Дом  печати.  2008,  —  40  с.  —  7  с. 

9.Сибиркина  А.Р.  Аккумуляция  хрома  грибами  соснового  бора  Семипалатинского  Прииртышья  Республики  Казахстан  //  Электронный  научный  журнал:  Современные  проблемы  науки  и  образования.  —  2012.  —  №  2.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.science-education.ru/102-5449  (дата  обращения:  19.12.2013).

10.СТ  РК  1623-2007  —  «Радиационный  контроль.  Пищевые  продукты.  Отбор  проб,  анализ  и  гигиеническая  оценка».

11.Цветнова  О.Б.,  Щеглов  А.И.  Грибы  —  биоиндикаторы  техногенного  загрязнения  //  Природа.  —  2002.  —  №  11.  —  С.  39—46.

12.Instruction  manual  Varian  820  ICP-MS,  SINGLE  PHASE  EUR.