Анализ внеклеточного вещества, ассоциированного с водным мхом, как монитора переноса радионуклидов (40K и 137Cs) в р. Енисей

Abstract

Водный мох широко используется в качестве монитора техногенного загрязнения наземных водотоков благодаря его способности накапливать в биомассе высокие содержания ксенобиотиков. В частности, водный мох способен улавливать частицы взвешенного вещества, переносимого потоком воды, и депонировать их на поверхности листьев, поэтому внеклеточные частицы, ассоциированные с водным мхом, можно рассматривать как потенциальный монитор для изучения переноса вещества в водотоке. В данной работе изучалось процентное содержание и состав внеклеточных частиц, ассоциированных с биомассой водного мха Fontinalis antipyretica р. Енисей, а также количественное распределение радионуклидов (40K и 137Cs) между внеклеточным веществом и биомассой водного мха. Пробы водного мха и донных отложений были собраны на двух участках среднего течения р. Енисей, расположенных ниже места контролируемых сбросов жидких радиоактивных отходов в реку, в 2020–2022 гг. Вклад внеклеточного вещества в массу проб водного мха в среднем составлял 31,7 ± 9,1 % (n=5, ± станд. отклон.). Во внеклеточном веществе водного мха содержалась значительно большая удельная активность (74–237 Бк/кг в «легких» частицах и 86–195 Бк/кг в «тяжелых» частицах) и доля (72,3 ± 10,5 %, n = 5, ± станд. отклон.) техногенного радионуклида 137Cs (цезия), чем в отмытой биомассе водного мха (7,6–38,2 Бк/кг), что свидетельствует о переносе 137Cs в воде р. Енисей преимущественно в ассоциации со взвешенным веществом. В отличие от 137Cs, доля природного радионуклида 40K во внеклеточном веществе водного мха была значительно меньше (34,9 ± 8,9 %), чем в отмытой биомассе мха, что свидетельствует о различии физико-химических форм изотопов этих элементов-аналогов во взвешенном веществе р. Енисей. На данном этапе не удалось выявить, с какими компонентами взвешенного вещества преимущественно связан 137Cs. Полученные результаты позволяют заключить, что внеклеточное вещество, ассоциированное с водным мхом, является информативным инструментом для изучения переноса 137Cs в водотоке р. Енисей

Aquatic moss is widely used as a monitor of industrial pollution of surface watercourses because of its ability to accumulate high concentrations of xenobiotics in its biomass. In particular, moss is capable of capturing particulate suspended matter carried by the water flow and depositing it on the surface of leaves; therefore, extracellular particles associated with aquatic moss can be considered as a potential monitor for studying particulate matter transfer in a watercourse. In this work, we studied the amount and composition of extracellular particles associated with the biomass of aquatic moss Fontinalis antipyretica of the Yenisei River (Siberia, Russia) and the quantitative distribution of radionuclides (40K and 137Cs) between extracellular matter and aquatic moss biomass. Samples of aquatic moss and bottom sediments were collected at two sites of the Yenisei River downstream of the point where controlled releases of liquid radioactive waste are performed, during 2020–2022. The contribution of extracellular matter to the dry mass of aquatic moss samples averaged 31.7 ± 9.1 % (n=5, ± SD). The extracellular particulate matter of aquatic moss contained significantly higher activity concentration (74–237 Bq/kg in “light” particles and 86–195 Bq/kg in “heavy” particles) and percentage (72.3 ± 10.5 %, n=5, ± SD) of artificial radionuclide 137Cs than in the biomass of aquatic moss (7.6–38.2 Bq/kg), which indicates the transfer of radiocesium in the water of the Yenisei mainly in association with suspended particles. In contrast to 137Cs, the percentage of natural radionuclide 40K in the extracellular matter of aquatic moss was significantly lower (34.9 ± 8.9 %, n=5, ± SD) than in the moss biomass, which indicates a difference in the physicochemical forms of isotopes of these analogous elements in the suspended matter of the Yenisei. At this stage of research, it was not possible to identify which components of suspended matter 137Cs is predominantly associated with. The results obtained allow us to conclude that the extracellular matter associated with aquatic moss is an informative tool for studying the transfer of 137Cs in the Yenisei River