Текст книги "Атомная катастрофа на Урале"

Сам В. М. Клечковский в 1958–1971 гг. напечатал десятки научных работ, но только в одном случае он поставил свое имя под кратким рефератом [56] работы, основанной на материалах уральского загрязнения. Остальные его публикации были связаны с работой в Москве, действительно имевшей характер экспериментальной. В. М. Клечковский принадлежал в науке к школе академика Д. Н. Прянишникова. Людей этой школы всегда отличала высокая требовательность к методике исследований и ко всем деталям экспериментов. Поставить свою подпись под работой, в которой не было описания воспроизводимой методики и всех условий эксперимента, В. М. Клечковский, безусловно, не мог.

На женевских конференциях по мирному использованию атомной энергии обсуждаются десятки проблем. Только 11-й том, в котором опубликованы два доклада Е. А. Федорова и др., имеют отношение к радиоэкологии. По другим радиоэкологическим докладам, судя по текстам, задавались вопросы, проводилась какая-то дискуссия. Тексты дискуссий печатаются после текста доклада. Доклады русских авторов принято делать на русском языке, но для слушателей обеспечивается высококачественный синхронный перевод. Доклад по лесной радиоэкологии, который я разбирал выше, неизбежно, если его слышишь или читаешь, вызывает множество вопросов методического и принципиального характера. Удивительно, что не было задано ни одного вопроса. При подобных обстоятельствах русские шутливо спрашивают: «А где же был председатель?» Я бы задал этот вопрос несколько иначе: «А кто же был председателем этой радиоэкологической сессии?» Ответ можно найти в том же томе, перед началом раздела по экологии: председательствовал на сессии сэр Джон Хилл[3]3
  Примечание 1989 года. Настоящая книга была опубликована на английском языке в США в 1979 г. Однако британское издание задержалось почти на три месяца, так как Джон Хилл, который в тот период продолжал стоять во главе британского Управления атомной энергии, противодействовал его выходу. Он вплоть до угрозы судом требовал, чтобы его имя в книге не упоминалось. Однако я отказался вносить какие-либо изменения, и в конечном счете британский издатель пустил книгу в продажу с вклейкой, где сообщалось, что хотя Джон Хилл числился председателем этой сессии, но именно на заседании, где был доклад от СССР, он не присутствовал, – эта справка была сделана на основании заявления Джона Хилла, которое проверить было невозможно. Как редактор раздела он также считал, что не мог судить о статье, поскольку она была на русском. Эта статья, уже в результате выхода моей книги, была в 1979 г. переведена на английский и распространена по различным радиобиологическим и радиоэкологическим лабораториям.


[Закрыть].

Полевые растения в зоне уральского радиоактивного биоценоза и исследования радиационной генетики растений

Помимо обычных луговых участков луговые растения активно развивались в тех местах, где происходила радиационная гибель лесных насаждений. Этот процесс представляет так называемую смену популяций и изучается радиационной генетикой. Поэтому естественно, что многие работы с полевыми растениями в этом радиоактивном районе были проведены группами радиационных генетиков. Их не интересовали пищевые цепочки или видовая специфичность выноса из почвы разных изотопов. Значительно большее внимание было уделено сравнительной радиочувствительности, динамике хромосомных аномалий и возможному популяционному отбору более радиоустойчивых форм.

Радиационные генетики растений смогли начать свои работы в этой зоне несколько позже, чем зоологи. Поэтому публикации по радиационной генетике растений уральского биоценоза начали появляться только в 1971 г. Наибольший интерес к этому радиоактивному биоценозу проявили Институт общей генетики Академии наук СССР (директор Н. П. Дубинин) и Институт цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР (директор Д. К. Беляев). Определенное участие в исследованиях приняли сотрудники Института леса АН СССР и Лаборатории лесоведения АН СССР, а также сотрудники местных уральских экспериментальных станций, которые обычно не указывали своих адресов. Здесь же работали и сотрудники созданного В. М. Клечковским нового Института сельскохозяйственной радиобиологии, который создавался в Обнинске. Директором Института был назначен Р. А. Алексахин.

Я уже упоминал о большом обзоре Н. П. Дубинина и др. [49], в котором изложены сведения о цитогенетике лесных насаждений в загрязненном биоценозе. В этом же обзоре, опубликованном в 1972 г., приведено много данных по полевым растениям, животным, почвенным водорослям. Однако в обзорных статьях обычно не описываются методики, поэтому легче понять суть самих исследований и условия, в которых они проводились, по оригинальным статьям.

Одна из первых статей по радиационной генетике растений уральского биоценоза была опубликована в 1971 г. [57] в журнале «Генетика». Статья поступила в редакцию летом 1970 г., поэтому остается предположить, что само исследование было закончено в 1969-м, во всяком случае в 1969-м могли быть взяты последние пробы для последующих цитогенетических анализов. (Хотя работа отражает многолетний опыт, авторы не дают реальных сроков исследований, так что я вынужден заниматься подобными предположениями.) Авторы также не сообщают, в каком географическом районе они вели наблюдения за растениями, длительное время находившимися в условиях радиоактивной среды, и мой вывод об уральской локализации сделан, как и во многих других случаях, по косвенным, но достаточно ясным признакам.

Цель эксперимента была обычной почти для всех работ генетического направления в этой зоне: авторы хотели выяснить, не происходит ли в условиях роста растений в высокорадиоактивной среде так называемая радиобиологическая адаптация – появление радиоустойчивых форм. Это может быть следствием отбора в популяциях, отбора при росте более устойчивых соматических клеток либо при включении каких-то физиолого-биохимических адаптационных механизмов. Обычная схема подобных опытов такова: проростки из семян растений, долгое время росших в радиоактивной среде, и проростки из контрольных «чистых» семян растений тех же видов подвергаются в лабораторных условиях внешнему облучению. Ожидается, что проростки из радиоактивной среды будут более устойчивы к внешнему облучению и обнаружат меньший процент хромосомных аномалий в растущих тканях.

В разбираемой здесь работе эта экспериментальная схема проверялась на четырех видах травянистых многолетних растений. На этот раз указаны и их видовые названия: репешок аптечный (Agrimonia eupatoria), порезняк сибирский (Libanotis sibirica Rupr.), василек шершавый (Centaurea scabiosa L.) и бодяк мягкощетинистый (Cirsium setosum MB). Сразу отметим: результат исследования показал, что в условиях длительного пребывания в радиоактивной среде ткани растений действительно приобретали большую устойчивость к внешней радиации. На уральскую локализацию опытов указывает состав видов на одной и той же территории (смесь европейских и сибирских видов). О том, что радиоактивное загрязнение было общим с тем, о котором мы уже знаем как о последствии уральской катастрофы, можно догадаться по концентрации стронция в среде (от 1 до 3,7 мкюри/м²) и по уже знакомой по другим подобным работам фразе: «Растения произрастали в течение 11 лет на экспериментальных участках, повышенный уровень радиации которых создан однократным внесением долгоживущего продукта деления – стронция-90». В сноске упоминается и о том, что вместе со стронцием при первичном внесении изотопов в почву попадали и другие радиоактивные продукты (Zr³⁵, Ru¹⁰⁶, Ce¹⁴⁴), но их действие не учитывалось, так как у них короткий период полураспада. Поскольку, как мы отметили, сбор материала, очевидно, был произведен в конце лета 1969 г., то начало этого одиннадцатилетнего отрезка времени проецируются на лето 1958 г. Это делает любой срок с осени 1957-го до весны 1958 г. подходящим для поверхностного загрязнения. Можно также легко установить, что авторы имели дело с очень обширной территорией. Во-первых, все четыре вида являются перекрестноопыляющимися. Начиная сбор семян, нужно было быть уверенным, что за те 11 лет, которые прошли с момента загрязнения, растения не опылялись «чистой» пыльцой с каких-то соседних участков. Авторы, естественно, не упоминают о том, как производилось загрязнение территории, и не связывают свою деятельность с периодом, когда это загрязнение произошло. А пыльца разносится на сотни метров или километров (при ветроопылении). Нужно было иметь уверенность (и она подтверждена) в том, что на загрязненные участки не происходило заноса семян из соседних «чистых» районов. Следовательно, близко «чистых» районов не было.

В этой работе много существенных методических дефектов, которых не должно было бы быть, если бы эксперимент с самого начала планировался ее же авторами. Нет сведений об общей поглощенной дозе радиации – ее невозможно было рассчитать, так как авторы не знали первичных активностей смеси разных изотопов. Нет динамики активности стронция в почве по годам – за 11 лет она должна снижаться весьма существенно по многим причинам. Нет никаких цитогенетических определений хромосомных аномалий у растений после загрязнения среды изотопами и в течение последующих 11 лет. Авторы, как это следует из описания опыта, получили доступ в уже существующий радиоактивный биоценоз в 1967-м или 1968 г., взяли пробы семян, получили от дозиметристов местных станций старые примерные цифры радиоактивности в почве (игнорируя не только короткоживущие изотопы, но и Cs¹³⁷, которого было немного и через 11 лет), а потом всю остальную часть работы провели в лабораторных условиях. Эти методические недостатки, безусловно, снижают научную ценность работы.

Тот же самый коллектив авторов в том же году опубликовал аналогичную работу, но по двум другим видам: горошек мышиный (Vicia cracca L.) и репешок обыкновенный (Agrimonia eupatoria L.) [58]. Это был уже другой биоценоз, причем и то и другое растение росло на участках с разной активностью почвенного загрязнения: под горошком мышиным в почве было 0,28 мкюри/м², под репешком – 1,5 мкюри/м². Оба вида также являются перекрестноопыляющимися и размножаются семенами. Почему в этом случае были столь разные дозы для двух сравниваемых видов, остается неясным. К тому же опыт страдает теми же недостатками, что и предыдущий. Все эти методические дефекты типичны и для ряда других публикаций этой серии. Приводить здесь полный их обзор нет необходимости.

Отмечу лишь одну из последних работ из этой серии, опубликованную в 1975 г. [59]. В СССР период между сдачей статей в журнал и их выходом в свет довольно большой. Эта статья была сдана в редакцию в июне 1973 г., следовательно, сбор семян для последующих лабораторных исследований происходил не позднее лета 1972 г. Авторы пишут, что опыты проводились с растениями, произраставшими в условиях радиоактивной среды 14 лет. В данном случае исследователи существенно расширили видовой состав растений, изучив радиоактивную адаптацию у 18 видов. Растения собирались с трех участков, на которых концентрация Sr⁹⁰ составляла 0,3; 1,0 и 3,7 мкюри/м². Два из этих значений совпадают полностью с теми, которые были приведены в статье Л. В. Чережанова и др. [57], опубликованной в 1971 г., хотя для 1969-го и 1972 гг. в одном и том же районе активность стронция в почве не могла сохраняться постоянной. Если имеется в виду уровень первичного загрязнения в 1957–1958 гг., то, начиная только с 1972 г., при взятии проб семян растений необходимо произвести переопределение радиоактивности почвы. На некоторых почвах до 6 % Sr⁹⁰ уходит со стоком за один год (подзолы и в увлажненной зоне; см. [40, сообщение Э. Б. Тюрюкановой]). Но в подзолах мало кальция. На Южном Урале содержание кальция, фиксирующего Sr⁹⁰ в почвах, выше и осадков немного (около 350–400 мм в год, почти в два раза меньше, чем в Белоруссии или Московской области). Но и здесь происходит вымывание радиоизотопов из почв и простой естественный распад, достаточно заметный за 14 лет. Опять создается впечатление, что авторы не имели возможности для независимой дозиметрии районов исследования, а получали картографические сведения, сделанные задолго до 1972 г.

Популяционно-генетические исследования в уральском радиоактивном биоценозе

Обширные пространства, загрязненные высокими дозами радиоактивных изотопов, типичных для атомной промышленности, представляют уникальные возможности для генетических популяционных исследований. К сожалению, эти исследования были начаты слишком поздно и без необходимых методических условий, обеспечивающих полную кооперацию биологов и физиков. Многие данные о характере загрязнения, исходном составе радиоактивной смеси, результаты постоянной дозиметрии и ряд других сведений пока еще засекречены и не предоставляются в распоряжение биологов и экологов. Опыты с растениями, о которых я сообщил в предыдущем разделе, могли бы иметь большую ценность как популяционно-генетические, если бы авторы могли, например, знать, сколько поколений тех или иных растений сменилось на данном участке за 11 или 14 лет. При работе с многолетними растениями этого нельзя сказать только по годам, собираемые семена являются смесью от разных поколений. При работе с животными учет числа поколений проще, но для млекопитающих нужно создавать какие-то прочные ограждения, сокращающие площади миграции и ограничивающие жизнедеятельность той или иной достаточно большой группы животных пределами участков с тем или иным уровнем активности. Значительно меньше методических трудностей при изучении почвенных животных, которые не мигрируют на большие расстояния.

Однако в области популяционной радиационной генетики в зоне уральского загрязнения сделано пока очень мало. В обзорной статье Н. П. Дубинина с соавторами [49] сообщается о попытках популяционно-генетического изучения двух видов мышей (работа чисто экспериментального характера по приводимым в статье данным не печаталась отдельно, поэтому многие методические детали остаются неясными). Кроме этого, за ряд лет опубликованы популяционно-генетические исследования почвенной водоросли хлореллы [49, 60, 61].

Н. П. Дубинин является директором Института общей генетики, и в основном его личные экспериментальные работы обычно проводятся на дрозофиле. Кто из пяти соавторов обзора проводил исследования на мышах, остается неясным. Цель исследования была по существу такой же, как и в работе А. И. Ильенко с соавторами [33], опубликованной двумя годами позже, в 1974 г. Группа Н. П. Дубинина работала в тесном сотрудничестве с А. И. Ильенко, и при характеристике радиоактивной загрязненности двух участков, на которых производился отлов мышей, дается ссылка на статьи Ильенко, опубликованные в 1967 г. [20, 21]. Дубинин с сотрудниками предполагали, что за много лет обитания в условиях радиоактивного биоценоза может произойти отбор новых рас мышей, более устойчивых к действию облучения.

Проверка этой идеи проводилась на двух видах мышей, обитавших в радиоактивной среде: на красных полевках (Clethrionomus rutilus) и лесных мышах (Apodemus sylvaticus). Когда был начат этот опыт и в каком году проводились исследования радиоустойчивости мышей и динамики хромосомных аномалий в их клетках под действием внешнего облучения (сравнительно с контролем), авторы не сообщают. Однако они, естественно, приводят данные о том, что к моменту начала их опытов на загрязненной территории «сменилось около 25–30 генераций животных» [49. С. 194]. Нетрудно подсчитать, что для смены стольких генераций необходимо 10–11 лет. Я уже примерно рассчитывал выше (в разделе «Челябинская катастрофа…»), что при типичном для мышей расселении новых выводков на достаточно большие расстояния уверенность о том, что вылавливаемые после 30 поколений мыши являются потомками тех, которые жили в этом же биоценозе 10–11 лет назад, может существовать лишь при загрязнении очень больших территорий, примерно радиусом 30 км. У Дубинина с соавторами не указаны размеры загрязненных территорий, но в таблицах, демонстрирующих влияние радиоактивного биоценоза на частоту возникновения хромосомных аномалий, уровни загрязнения двух сравниваемых биоценозов по стронцию-90 даны в кюри на квадратный километр. Во всех других исследованиях животных и растений, которые уже были ранее рассмотрены, активность среды обычно дается на квадратный метр, кюри/км² появляется впервые [49. С. 196] – по-видимому, по недосмотру цензуры. В конце концов, даже цензоры, специализирующиеся на научных публикациях, могут пропустить мелкие детали, особенно в цифрах, таблицах и единицах измерения.

Сравнивались два биоценоза: (1) контрольный – 1000–1500 кюри/км², (2) 1800–3500 кюри/км². В расчете на 1 м² это составляет 1–1,5 мкюри, 1,8–3,5 мкюри. Эти же значения приводит и Ильенко, работавший в том же районе, только у него не 3,5, а 3,4, но возможно, что Дубинин округлил. Но если счет активности идет на тысячи кюри и на квадратные километры, то сразу ясно, что это никак не экспериментальный, искусственно созданный участок.

Для опытов такого рода, когда животные обитают в загрязненной зоне около 10 лет, радиоактивность биоценоза нужно давать в динамике по годам, но такой возможности не было и у Дубинина. Выводы Дубинина с сотрудниками по этой серии опытов состоят в том, что у мышей, длительное время обитавших в условиях радиоактивной среды, заметно увеличен так называемый мутационный груз и поэтому выше и частота соматических мутаций. Однако их клетки обладают большей радиорезистентностью к дополнительным дозам радиации. В отличие от аналогичных опытов Ильенко с сотрудниками [33], когда радиочувствительность определялась по смертности от внешнего гамма-облучения, группа Дубинина выявляла радиочувствительность по увеличению частоты хромосомных перестроек от дополнительного количества стронция-90, вводимого мышам путем инъекций.

Другая серия исследований по популяционной генетике проводилась с одноклеточной почвенной водорослью хлореллой (Chlorella), и все связанные с ними материалы публиковались В. А. Шевченко с соавторами (Институт общей генетики АН СССР). Эта группа и раньше проводила опыты по генетике хлореллы (Шевченко публиковал ранее результаты многих чисто лабораторных экспериментов по ее радиационной генетике [60]). В 1970 г. В. А. Шевченко опубликовал интересное исследование по радиационной генетике хлореллы в условиях естественного биоценоза [61]. Работы с почвенной водорослью не требуют обширных пространств и могут быть проведены на нескольких квадратных метрах в естественных условиях – на почве, экспериментально загрязненной стронцием или цезием. Не было бы никаких оснований считать, что радиационные исследования с хлореллой В. А. Шевченко действительно проводил в Челябинской области, если бы в автобиографии Н. П. Дубинин не сказал о том, что опыты его сотрудников с хлореллой проводились в том же загрязненном районе, где они вели в течение 11 лет наблюдения и над другими видами. В этом районе, по словам Н. П. Дубинина, «часть видов эволюционировала в сторону создания более радиоустойчивых форм. Эти новые популяции перестали страдать от воздействия определенных доз радиации. Таким видом оказалась одноклеточная зеленая почвенная водоросль хлорелла. Однако, чтобы создать через мутации и отбор новую радиоустойчивую хлореллу, понадобилось пять лет, в течение которых прошло 200 поколений ее жизни в условиях высокого фона радиации» [51. С. 330].

Но в действительности дело обстояло не совсем так. В. А. Шевченко начал брать пробы почвы для изучения хлореллы только через пять лет после загрязнения радиоактивностью естественного ландшафта. В последней публикации из этой серии – обзоре, написанном им совместно с Дубининым и др., говорится, что пробы хлореллы «были взяты через 5, 6 и 11 лет с момента внесения радионуклидов. При этом к последнему сроку анализа природного материала в популяциях хлореллы прошло около 400 поколений» [49. С. 182]. Годы взятия проб не указаны, но этот обзорный ежегодник, вышедший в свет в 1972 г., был (судя по выходным данным) сдан в набор 22 ноября 1971 г. Сборники-ежегодники большого объема готовятся к печати в СССР не меньше 7–8 месяцев, поэтому статья-обзор была завершена, очевидно, в начале 1971-го или в конце 1970 г. (в списке литературы к статье нет ни одной ссылки на работы, напечатанные позднее 1969 г.). Поэтому начало (11 лет назад) экспериментов с хлореллой опять проецируются на 1957–1958 гг., когда произошла уральская катастрофа.

Вполне естественно, что если бы группа Шевченко проводила экспериментальное загрязнение почвы в 1958 г., то и проверка радиоустойчивости водорослей была бы начата не с 201-го поколения и не через 5 лет. Однако главная особенность этого исследования состоит в том, что материал для своей работы В. А. Шевченко с сотрудниками собирали с участков исключительно высокой активности. Динамику активности по годам авторы, естественно, не приводят, но они не приводят и уровни загрязнения в милликюри или в микрокюри. Но так как для выделения штаммов водорослей необходимо было брать пробы почвы, то радиоактивность почвы тоже измерялась и дается в импульсах (распадах) в минуту на 1 кг почвы. В опыте, кроме контроля, было шесть вариантов с разными уровнями загрязнения, в первом активность почвы составляла «от 1·10⁶ до 1·10⁷» распадов в минуту на 1 кг, в последнем от 1·10⁹—1·10¹⁰. 1 микрокюри дает 37 000 распадов в секунду, то есть около 2·10⁶ распадов в минуту; 2·10⁹ распадов в минуту – это милликюри. Если на экспериментальном участке было от 1 до 10 милликюри на 1 кг почвы, то на 1 м² в слое глубиной 10 см активность должна доходить до 1 кюри. Такая концентрация в хронической форме летальна для всех животных и более сложных растений, и практически только одноклеточные водоросли, относящиеся к наиболее устойчивым к радиации в живом мире видам, могли выдерживать столь высокие дозы и выживать без какого-либо заметного угнетения. В опытах из почв были выделены три вида: Chlorella vulgaris, Chl. terricola, Chl. ellipsodea, причем на долю первого приходилось около 80 %, и с ним проводились в основном дальнейшие опыты.

Детали измерения радиоактивности почвы (тип счетчика, эффективность и т. д.) не приводятся, поэтому трудно судить, насколько значения типа 10⁹ или 10¹⁰ представляют результат отсчета с полным анализом эффективности. Водоросли развиваются в поверхностных слоях почвы, и отбор проб производился из самого верхнего слоя толщиной 0,2–0,5 см. Из этого же слоя брались и пробы почв на определение активности. Но через 5 лет после поверхностного выпадения радионуклидов именно в этом слое могли произойти наиболее сильные изменения удельной активности – за 5 лет до начала измерений этот слой мог быть намного активнее. Отсутствие исходных, весьма важных данных еще раз показывает, что авторы не проводили сами закладку опытов, а пользовались, с большим опозданием, уже имевшимся загрязнением. Поскольку на этом участке загрязнения уровень радиоактивности доходил почти до 1 кюри/м², то можно предположить, что он располагался где-то близко к эпицентру первичного загрязнения. Вряд ли на этих участках могла выживать какая-либо поверхностная растительность – их можно представить лишь как голую почву с развивающимся в поверхностном слое позеленением от водорослей при наличии увлажнения.

В условиях промышленного загрязнения именно такие «голые» участки представляют наибольшую опасность для разноса активности путем ветровой эрозии, и столь сильно активную почву следует либо перемещать глубокой вспашкой на большую глубину, либо вывозить для более глубокого захоронения. Почему через 5, 6 и 11 лет после загрязнения в этой зоне были еще столь активные на поверхности участки, остается неясным. Такие участки созданы не природой, а покрыты высокоактивными реакторными отходами, смешанными с почвой. Они крайне опасны как источники вторичного загрязнения и должны обязательно ликвидироваться. Наличие таких участков в течение многих лет после аварии может служить причиной беспокойства.