Після потрапляння у лісову підстилку радіонукліди залучаються до основних екологічних процесів.

Як камерну модель цей процес можна описати у вигляді такої блок-схеми: лісова підстилка – біота лісової підстилки (гриби та інші рослини) – ґрунти – корені – стовбури – кора – листя. Цей цикл може тривати довго.

1.3. Радіоємність лісової екосистеми

Лісова екосистема є особливим видом екосистем, що міцно утримує радіонукліди. Якщо лісовий масив не використовується (наприклад, 30-кілометрова зона ЧАЕС), то чинник його радіоємності близький до 1. Весь можливий винос радіонуклідів пов'язаний лише з незаконними порубками, полюванням, збиранням грибів і ягід, а також із відносно малим поверхневим стоком радіонуклідів із лісового ландшафту і потраплянням їх у водотоки (малі струмки та річки). У цьому випадку досить оцінити річний винос радіонуклідів із лісового масиву усіма водотоками, порівняти з кількістю викинутих на нього радіонуклідів і розрахувати чинник його радіоємності [11, 140].

У разі використання забрудненого радіонуклідами лісового масиву-потрібно додатково врахувати обсяги вивозу лісу, а також винос унаслідок полювання, збирання грибів і ягід. Оцінка рівня радіонуклідного забруднення цих лісових продуктів дасть змогу визначити антропогенний винос радіонуклідів. Ураховуючи природний і антропогенний винос радіонуклідів, можна оцінити залишкову радіоактивність лісового масиву на будь-який період часу і розрахувати чинник радіоємності лісової екосистеми.

Відомо, що практично в усіх випадках із лісових екосистем за рік виноситься не більш ніж 1-3 % запасу відкладень радіонуклідів на ландшафті. Таким чином, чинник радіоємності лісової екосистеми досягає 0,97-0,99.

Розділ 2. Суть ретроскопічного аналізу радіаційного стану лісів і лісової продукції

2.1. Чинник часу і лінійна передача енергії

Зупинимося ще на одному радіобіологічному феномені, тісно пов'язаному зі здатністю клітин до післярадіаційного відновлення. Це проблема чутливості живих організмів до впливу різних видів випромінювання (гамма-, альфа- і бета-випромінювання, важких заряджених частинок і нейтронів), а також впливу на радіочутливість чинника часу, тобто фракціонування опромінення чи потужності дози випромінювання.

Той факт, що чинник часу значно впливає на радіорезистентність, був відомий ще першим радіобіологам. Так, Дж. А. Краузер у 1926 р. зазначав, що в разі фракціонування впливу рентгенівського випромінювання деякі найпростіші виявляються тим стійкішими, чим більший інтервал часу між двома фракціями опромінення. Тоді само він запропонував пояснити це здатністю клітин до післярадіаційного відновлення.

У радіобіологічному відношенні найважливішою характеристикою випромінювання є лінійна передача енергії (ЛПЕ) – це втрата енергії в електрон-вольтах на 1 мкм шляху пробігу. Середні значення ЛПЕ для різних видів йонізуючого випромінювання наведено в табл. 2.1.

Таблиця 2.

Значення ЛПЕ для різних видів іонізуючого випромінювання [11, 32]

Вид випромінювання, енергія | ЛПЕ, ксВ/мкм | Вид випромінювання, енергія | ЛПЕ, ксВ/мкм

Гамма- | Альфа-

8 МеВ | 0,2 | 27 МеВ | 25,0

0,8; 1,7 МеВ | 0,3 | 5 МеВ | 90,0

Рентгенівське (200 кеВ) | 0,5 | 3,4 МеВ | 130,0

Протонне | Іонів карбону (100 МєВ) | 160,0

340 МеВ | 0,3 | Нейтронне (160 МеВ) | 450,0

2 МеВ | 17,0 | Ядер аргону | 1300,0

Спостерігаються значні відмінності в розподілі енергії у тканинах організму при поглинанні різних видів випромінювання. Так, гамма-випромінювання рівномірно розподіляється по всій тканині, тоді як альфа-випромінювання швидко поглинається в її тонкому поверхневому шарі і не проникає у глибокі шари.

Дві особливості зумовлюють різний біологічний ефект випромінювання з різною ЛПЕ: 1) поступове зростання зі збільшенням ЛПЕ частки необоротних променевих ушкоджень; 2) поступове перекриття окремими актами влучення один одного, тобто ураження однієї й тієї самої мішені кількома влученнями. Комбінація цих двох властивостей випромінювання з великою ЛПЕ (100...1000 кеВ/мкм) призводить до того, що залежність радіочутливості (D01) від ЛПЕ у загальному випадку має вигляд кривих, зображених на рис. 2.1. Крива 1 відбиває ситуацію для об'єктів, не здатних (наприклад, унаслідок мутацій у відповідних генах) до післярадіаційного відновлення, а криві 2, 3 – ситуацію для об'єктів із потужними репараційними системами. Розходження в положенні цих кривих ліворуч від точки R зумовлюється ефектами відновлення, а зменшення величини D01 після точки R відбувається цілком за рахунок перекриття наслідків окремих улучень.

Рис. 2.. Залежність радіочутливості (D01) клітин різних штамів Eschericbia colt з різним ступенем здатності до післярадіаційного відновлення від лінійної передачі енергії випромінювання (за Е.О. Красавіним, 1985) [11, 33]

Можна припустити, що наслідки опромінення біологічних об'єктів випромінюванням із високими значеннями ЛПЕ будуть менше залежати від чинника часу, ніж із низькими значеннями. При цьому в другому випадку ефект опромінення зі зменшенням потужності дози може тільки зменшуватися, а не зростати. Внаслідок усе більшого періоду часу між суміжними влученнями, що зростає зі зменшенням потужності поглиненої дози, клітини будуть усе повніше відновлюватися від наслідків попередніх улучень й їх радіорезистентність зможе тільки збільшуватися (до визначеної межі, звичайно). Проте цей ефект буде тим меншим, чим більшою виявиться ЛПЕ випромінювання. І дійсно, як свідчать експерименти, радіочутливість може швидко зменшуватися в разі дії гамма-випромінювання із поступовим зменшенням потужності поглиненої його дози (низькі значення ЛПЕ), але мало змінюється при зменшенні потужності поглиненої дози нейтронів (високі значення ЛПЕ).

Порівнюючи результати одноразової гострої загальної дії гамма-випромінювання, звичайно застосовуваного в експериментах, із наслідками біологічної дії хронічного опромінювання сумішшю різних радіонуклідів, з чим людина стикається під час роботи на атомних підприємствах