Radiation biology. RadioecologyRadiation biology. RadioecologyРадиационная биология. Радиоэкология0869-80313034-5898The Russian Academy of Sciences68119110.31857/S0869803124060087NCPUCQRadioecologyРадиоэкологияResearch ArticleReconstruction of radiation doses to freshwater organisms contaminated after the accident at the “Mayak” chemical plantРеконструкция доз облучения пресноводных организмов, подвергшихся загрязнению после аварии на химкомбинате “Маяк”FesenkoS. V.ФесенкоС. В.
Russian Federation
Corwin_17F@mail.ruFederal State Budgetary Institution “All-Russian Research Institute” of the National Research Center “Kurchatov Institute”Всероссийский научно-исследовательский институт Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”2012202464664566929052025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-8031/article/view/681191

A mathematical model of radionuclide migration in freshwater bodies and dosimetric models for estimating exposure of the aquatic organisms (phytoplankton, zooplankton, zoobenthos and fish) are presented. The results of reconstruction of radiation doses to aquatic organisms living in non-current Uruskul Lake, located in the near zone of the Kyshtym accident are presented. The contributions of various radionuclides, as well as internal and external exposure to the formation of doses to aquatic organisms during 50 years after radionuclides entering the body of water are estimated.

Представлены математическая модель миграции радионуклидов в пресноводных водоемах и комплекс дозиметрических моделей для оценки доз облучения гидробионтов (фитопланктон, зоопланктон, зообентос и рыба). Приведены результаты реконструкции доз облучения водных организмов, обитающих в замкнутом пресноводном водоеме Урускуль, находящемся в ближней зоне Кыштымской аварии. Оценен вклад различных радионуклидов, а также внутреннего и внешнего облучения в формирование дозовых нагрузок в течение 50 лет после поступления радионуклидов в водоем.

non-current freshwater water bodydoseradionuclidemathematical modelingaquatic organismsнепроточный пресноводный водоемдозарадионуклидматематическое моделированиеводные организмыInternational Commission on Radiological Protection. The 1977 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 26. New York: Pergamon Press, 1977. 53 p.International Commission on Radiological Protection. The 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Annals ICRP. New York: Pergamon Press, 1991. 201 p.Алексахин Р.М., Фесенко С.В. Радиационная защита окружающей среды: антропоцентрический и экоцентрический принципы. Радиац. биология. Радиоэкология. 2004;44(1):93–103. [Alexakhin R.M., Fesenko S.V. Radiation protection of the Environment: anthropocentric and ecocentric principles. Radiation Biology. Radioecology. 2004;44(1):93–103. (In Russ.)]Fesenko S. Review of radiation effects in non–human species in areas affected by the Kyshtym accident. J. Radiol. Prot. 2019;39(1):1–17.Fesenko S.V., Alexakhin R.M., Geras’kin S.A. et al. Comparative radiation impact on biota and man in the area affected by the accident at the Chernobyl nuclear power plant. J. Environ. Radioact. 2005;(80):1–25.Фесенко С.В., Алексахин Р.М., Гераськин С.А. и др. Сравнительная оценка радиационного воздействия на биоту и человека в 30-километровой зоне чернобыльской АЭС. Радиац. биология. Радиоэкология. 2004. 44(6). 618–626. [Fesenko S.V., Alexakhin R.M., Geras’kin S.A. et al. Comparative assessment of radiation impact on biota and humans in the 30-km zone of the Chernobyl NPP. Radiation Biology. Radioecology. 2004;44(6):618–626 (In Russ.)]Brechignac F., Bradshaw C., Carroll S. et al. Towards an ecosystem approach for environmental protection with emphasis on radiological hazards. Int. Union Radioecol. 2012;7:82.Алексахин Р.М., Крышев И.И., Фесенко С.В., Санжарова Н.И. Радиоэкологические проблемы ядерной энергетики. Атомная энергия. 1990; 68(5):320–328/ [Alexakhin R.M., Kryshev I.I., Fesenko S.V., Sanzharova N.I. Radioecological problems of nuclear power engineering. Atomic Energy. 1990; 68(5):320–328. (In Russ.)]International Commission on Radiological Protection. A Framework for Assessing the Impact of Ionising Radiation on Non-human Species. Annals ICRP. 33(3). Oxford: Elsevier Ltd., 2003. 187 p.International Commission on Radiological Protection. Environmental protection: the concept and use of reference animals and plants. Annals ICRP. 38(4–6). Oxford: Elsevier Ltd., 2008. 242 p.International Atomic Energy Agency. Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards. IAEA Safety Standards Series. GSR Part 3. Vienna: IAEA, 2014.Beresford N., Balonov M., Beaugelin-Seiller K. et al. An international comparison of models and approaches for the estimation of the radiological exposure of non-human biota. Appl. Radiat. Isot. 2008;66:1745– 1749.United States Department of Energy. A Graded Approach for Evaluating Radiation Doses to Aquatic and Terrestrial Biota. Technical Standard DOE-STD-1153-2002. Washington DC: United States Department of Energy, 2002.International Commission on Radiological Protection. Dose Coefficients for Non-human Biota Environmentally Exposed to Radiation. ICRP Publication 136. Annals of the ICRP. 46(2). Oxford: Elsevier Ltd., 2017. 136 p.Ulanowski A., Proehl G., Gomez-Ros J.M. Methods for calculating dose conversion coefficients for assessing radiation exposures of terrestrial and aquatic biota. J. Environ. Radiat. 2008;99:1440–1448.Ulanowski A., Proehl G. Dosimetry for Reference Animals and Plants: current state and prospects. Annals of the ICRP. Proceedings of the first ICRP Symposium on the International System of Radiological Protection. 2012;41(3–4):218–232.Larsson C.M. An overview of the ERICA integrated approach to the assessment and management of environmental risks from ionising contaminants. J. Environ. Radiat. 2008:(99):1364–1370.United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR). Volume II Scientific Annex B: Levels and effects of radiation exposure due to the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station: implications of information published since the UNSCEAR 2013 Report. New York: United Nations, 2021.Алексахин Р.М. Ядерная энергия и биосфера. М.: Энергоиздат, 1982. 215 c. [Alexakhin R.M. Jadernaja jenergija i biosfera M.: Jenergoizdat, 1993. 215 s. (In Russ.)]Алексахин Р.М., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и др. Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры. М.: ИздАт, 2001. 752 c. [Alexakhin R.M., Buldakov L.A., Gubanov V.A. et al. Heavy radiation accidents: consequences and protective measures. M: IzdAt; 2001. 752 s.]Шеханова И.А. Радиоэкологические аспекты защиты поверхности вод при мирном использовании ядерной энергии. Проблемы и задачи радиоэкологии животных M.: Наука, 1980. 14–35. [Shehanova IA. Radiojekologicheskie aspekty zashhity poverhnosti vod pri mirnom ispol’zovanii jadernoj jenergii. Problemy i zadachi radiojekologii zhivotnyh. M.: Nauka, 1980. 14–35. (In Russ.)]Ровинский Ф.Я. Поведение стронция-90 и некоторых других долгоживущих продуктов деления в непроточных водоемах: Дис. … канд. хим. наук. Инв. № 44/9с, M: ИПГ, 1964. 162 с. [Rovinsky F.Ya. Behavior of Strontium-90 and Some Other Long-Lived Fission Products in Non-Current Water Bodies: Diss. … Candidate of Chemical Sciences. Inv. No. 44/9c. M: IPG, 1964. 162 s. (In Russ.)]Левина С.Г., Аклеев А.В. Современная радиоэкологическая характеристика озерных экосистем Восточно-Уральского радиоактивного следа. М.: ФМБА, 2009. 264 c. [Levina S.G., Akleev A.V. Sovremennaja radiojekologicheskaja harakteristika ozernyh jekosistem vostochno-ural’skogo radioaktivnogo sleda. M.: FMBA, 2009. 264 s. (In Russ.)]Тимофеева-Ресовская Е.А. Распределение радиоизотопов по основным компонентам пресных водоемов. Труды института экологии растений и животных. Свердловск: УРО АН СССР, 1963;30:3–76. [Timofeeva-Ressovskaja E.A. Raspredelenie radioizotopov po osnovnym komponentam presnyh vodoemov. Trudy instituta jekologii rastenij i zhivotnyh. Sverdlovsk: URO AN SSSR, 1963. 3–76. (In Russ.)].Страхов Н.М. Избранные труды. Осадкообразование в современных водоемах. М.: Наука, 1993. 396 с. [Strahov NM. Izbrannye trudy. Osadkoobrazovanie v sovremennyh vodoemah. M.: Nauka, 1993. 396 s. (In Russ.)].Анисимов И.М., Лавровский В.В. Ихтиология. М.: Высш. школа, 1983. 255 с. [Anisimov I.M., Lavrovskij V.V. Ihtiologija. M.: Vysshaja shkola, 1983. 255 s. (In Russ.)]Фесенко С.В., Сафронова Н.Г., Скотникова О.Г., Скрябин А.М. Прогнозирование миграции радионуклидов в пресноводном непроточном водоеме. Бюлл. радиац. медицины. 1986;(4):31–38. [Fesenko S.V., Safronova N.G., Skotnikova O.G., Skryabin A.M. Predicting radionuclide migration in freshwater non–current water body. Bulletin of Radiation Medicine. 1986;(4):31–38. (In Russ.)]Фесенко С.В., Скотникова О.Г. Математическая модель миграции нуклидов в непроточном водоеме. Сб. Радиационная безопасность и защита АЭС. M.: Энергоиздат;1986;(10):117–122. [Fesenko S.V., Skotnikova O.G. Matematicheskaja model’ migracii nuklidov v neprotochnom vodoeme. Sb. Radiacionnaja bezopasnost’ i zashhita AJeS. M.: Jenergoizdat, 1986;10:117–122. (In Russ.)]Батурин В.А., Фесенко С.В., Водовозова И.Г., Константинов И.Е., Скотникова О.Г. Модель миграции радионуклидов в донных отложениях и грунте непроточного водоема. Радиоактивные изотопы в почвенных и пресноводных системах. Свердловск, 1981. С. 67–70. [Baturin V.A., Fesenko S.V., Vodovozova I.G., Konstantinov I.E., Skotnikova O.G. Model’ migracii radionuklidov v donnyh otlozhenijah i grunte neprotochnogo vodoema. Radioaktivnye izotopy v pochvennyh i presnovodnyh sistemah. Sverdlovsk, 1981. Р. 67–70. (In Russ.)]Фесенко С.В., Скотникова О.Г., Скрябин А.М. и др. Моделирование долгосрочной миграции 137Cs и 90Sr в непроточном пресноводном водоеме. Радиац. биология. Радиоэкология. 2004;44(4):466–472. [Fesenko S.V., Skotnikova O.G., Skryabin A.M. et al. Modeling of long-term migration of 137Cs and 90Sr in a non-current freshwater body. Radiation Biology. Radioecology. 2004;44(4):466–472. (In Russ.)]Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.М. Защита от ионизирующих излучений. М.: Атомиздат, 1980. 461 с. [Gusev NG, Mashkovich VP, Suvorov AM. Zashhita ot ionizirujushhih izluchenij. M.: Atomizdat, 1980. 461 s. (In Russ.)]Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. 4-е изд., переработ. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1995. 496 с. [Mashkovich V.P., Kudrjavceva A.V. Zashhita ot ionizirujushhih izluchenij. Spravochnik. 4-e izd., pererabot. i dop. M.: Jenergoatomizdat, 1995. 496 s. (In Russ.)]Иванов В.И. Курс дозиметрии: Учебник для вузов. 4-е изд. переработ. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988. 400 с. [Ivanov V.I. Kurs dozimetrii: Uchebnik dlja vuzov. 4-e izd., pererabot. i dop. M.: Jenergoatomizdat, 1988. 400 s. (In Russ.)]Баранов В.Ф. Дозиметрия электронного излучения. М.: Атомиздат, 1974. 232 с. [Baranov V.F. Dozimetrija jelektronnogo izluchenija. M.: Atomizdat,1974. 232 s. (In Russ.)]Руководство по радиационной защите для инженеров. М.: Атомиздат, 1973. 288 с. [Rukovodstvo po radiacionnoj zashhite dlja inzhenerov. M.: Atomizdat, 1973. 288 s.]Kastner J., Hukho R., Ostman B.G. Thermoluminescent internal β-ray dosimetry. Radiat. Res. 1967;32:625–640.Радиационная дозиметрия. Под ред. Дж. Хайна, Г. Браунеллла. М.: Иностранная литература, 1958. 758 с. [Radiation dosimetry. G.J Hine. and G.L. Brownell (Editors). 1956. New York: Academic Press, 932 s. (In Russ.)]Колобашкин В.М., Рубцов П.М., Алексанкин В.Г., Ружанский П.А. Бета-излучение продуктов деления. Справочник. М.: Атомиздат, 1978. 472 с. [Kolobashkin V.M., Rubtcov P.M., Aleksankin V.G., Ruzhanskij P.A. Beta-izluchenie produktov delenija. Spravochnik. M.: Atomizdat, 1978. 472 s. (In Russ.)].Kryshev A.I. Model reconstruction of 90Sr concentrations in fish from 16 Ural lakes contaminated by the Kyshtym accident of 1957. J. Environ. Radiat. 2003;64(1):67–84.Teien H.-C., Kashparova O., Salbu B. et al. Seasonal changes in uptake and depuration of 137Cs and 90Sr in silver Prussian carp (Carassius gibelio) and common rudd (Scardinius erythrophthalmus). Sci. Total. Environ. 2021:786;147280.Куликов Н.В., Молчанова И.В. Континентальная радиоэкология. М.: Наука, 1975. 183 c. [Kulikov N.V., Molchanova I.V. Kontinental’naja radiojekologija. M.: Nauka, 1975. 183 s. (In Russ.)]Тимофеева-Ресовская Е.А. Труды института биологии УФАН СССР. 1963; 30:23–48. [Timofeeva-Ressovskaya E.A. Trudy instituta biologii UFAN SSSR. 1963:30; 23–48. (In Russ.)]Howard B.J., Beresford N.A., Copplestone D. et al. The IAEA handbook on radionuclide transfer to wildlife. J. Environ. Radiat. 2013;121:55–74.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 1996 Report to the General Assembly, with scientific annexes, ANNEX: Effects of radiation on the environment. New York: UNSCEAR, 1996. 85 p.Andersson P., Beaugelin-Seiller K., Beresford N.A. et al. Deliverable 5: Numerical Benchmarks for Protecting Biota from Radiation in the Environment: Proposed Levels, Underlying Reasoning and Recommendations. Report for the PROTECT Project. EC Contract Number: 036425 (FI6R). Centre for Ecology & Hydrology-Lancaster, Lancaster, 2008.Garnier-Laplace J., Della-Vedova C., Andersson P. et al. A multi-criteria weight of evidence approach for deriving ecological benchmarks for radioactive substances. J. Radiol. Prot. 2010;30:215–233.