Application of the G. G. Polikarpov conceptual model of chronic action zonality of ionizing irradiation doze rates to biosphere objects in applied hydrobiology

Main Article Content

N. N. Tereshchenko

leading researcher, PhD

http://orcid.org/0000-0002-2183-0105

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=746766

Abstract

Evolution of the approach to assessing ionizing radiation effects on living organisms is briefly discussed in this paper. Using the example of Black Sea hydrobionts, possibility of applying the G. G. Polikarpov conceptual radiochemoecological model of chronic action zonality of ionizing irradiation dose rates in nature to assess ecological exposure of technogenic radioisotopes ionizing radiation on aquatic biota was shown. In applied hydrobiology, this model can serve as the basis for a complex approach in assessing aquatic biota ecological state and its prediction for a wide range of 239,240Pu activity concentration in seawater. The necessity of combined use of biogeochemical and equidosimetric indicators of radionuclide behavior in a water area is emphasized. In particular, for predictive dosimetric assessments, it is important to take into account quantitative characteristics of accumulative ability of Black Sea hydrobionts and a type of radioelement biogeochemical behavior, reflecting peculiarities of plutonium biogeochemical migration in a marine ecosystem.

Article Details

Tereshchenko N. N. Application of the G. G. Polikarpov conceptual model of chronic action zonality of ionizing irradiation doze rates to biosphere objects in applied hydrobiology. Marine Biological Journal, 2020, vol. 5, no. 3, pp. 85-100. doi: 10.21072/mbj.2020.05.3.08
Keywords:
assessment of aquatic biota ecological state, Black Sea, biogeochemical migration, redistribution of 239,240Pu radioisotopes, dose commitments, hydrobionts, G. G. Polikarpov conceptual model
Section
Scientific communications

References

Алексахин Р. М., Фесенко С. В. Радиационная защита окружающей среды: антропоцентрический и экоцентрический принципы // Радиационная биология. Радиоэкология. 2004. Т. 44, № 1. С. 93–103. [Alexakhin R. M., Fesenko S. V. Radiation protection of the environment: anthropocentric and ecocentric principles. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya, 2004, vol. 44, no. 1, pp. 93–103. (in Russ.)]

Брешиньяк Ф., Поликарпов Г. Г., Отон Д., Хантер Г., Алексахин Р., Жу Ю., Хилтон Дж., Странд П. Охрана окружающей среды в 21-м веке: радиационная защита биосферы, включая человечество (заявление Международного союза радиоэкологии) // Морской экологический журнал. 2003. Т. 2, № 2. С. 102–105. [Bréchignac F., Polikarpov G., Oughton D. H., Hunter G., Alexakhin R., Zhu Y. G., Hilton J., Strand P. Protection of the environment in the 21st century: Radiation protection of the biosphere including humankind (Statement of the International Union of Radioecology). Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2003, vol. 2, no. 2, pp. 102–105. (in Russ.)]

Гудков Д. И., Кузьменко М. И., Шевцова Н. Л., Дзюбенко О. В., Мардаревич М. Г. Нарушение в биосистемах при интенсивном радионуклидном загрязнении водоёмов // Техногенные радионуклиды в пресноводных экосистемах / ред. В. Д. Романенко. Киев : Наукова думка, 2010. С. 195–233. [Gudkov D. I., Kuz’menko M. I., Shevtsova N. L., Dzyubenko O. V., Mardarevich M. G. Narushenie v biosistemakh pri intensivnom radionuklidnom zagryaznenii vodoemov. In: Tekhnogennye radionuklidy v presnovodnykh ekosistemakh / V. D. Romanenko (Ed.). Kiev : Naukova dumka, 2010, pp. 195–233. (in Russ.)]

Егоров В. Н., Гулин С. Б., Поповичев В. Н., Мирзоева Н. Ю., Терещенко Н. Н., Лазоренко Г. Е., Малахова Л. В., Плотицына О. В., Малахова Т. В., Проскурнин В. Ю., Сидоров И. Г., Гулина Л. В., Стецюк А. П., Марченко Ю. Г. Биогеохимические механизмы формирования критических зон в Чёрном море в отношении загрязняющих веществ // Морской экологический журнал. 2013. Т. 12, № 4. С. 5–26. [Egorov V. N., Gulin S. B., Popovichev V. N., Mirzoeva N. Yu., Tereshchenko N. N., Lazorenko G. E., Malakhova L. V., Plotitsyna O. V., Malakhova T. V., Proskurnin V. Yu., Sidorov I. G., Gulina L. V., Stetsyuk A. P., Marchenko Yu. G. Biogeochemical mechanisms of formation of critical zones concerning to pollutants in the Black Sea. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2013, vol. 12, no. 4, pp. 5–26. (in Russ.)]

Зайцев Ю. П. Введение в экологию Чёрного моря. Одесса : Эвен, 2006. 224 с. [Zaitsev Yu. P. Vvedenie v ekologiyu Chernogo morya. Odessa : Even, 2006, 224 p. (in Russ.)]

Казаков С. В. Принципы оценки радиоэкологического состояния водных объектов // Радиационная биология. Радиоэкология. 2004. Т. 44, № 6. С. 694–704. [Kazakov S. V. The principles of radiological quality assessment of water resources. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya, 2004, vol. 44, no. 6, pp. 694–704. (in Russ.)]

Казаков С. В., Уткин С. С. Подходы и принципы радиационной защиты водных объектов / ред. И. И. Линге ; Ин-т проблем безопасного развития атомной энергетики РАН. Москва : Наука, 2008. 318 с. [Kazakov S. V., Utkin S. S. Podkhody i printsipy radiatsionnoi zashchity vodnykh ob"ektov / I. I. Linge (Ed.) ; In-t problem bezopasnogo razvitiya atomnoi energetiki RAN. Moscow : Nauka, 2008, 318 p. (in Russ.)]

Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры / ред. Л. А. Ильин, В. А. Губанов. Москва : ИздАТ, 2001. 752 с. [Krupnye radiatsionnye avarii: posledstviya i zashchitnye mery / L. A. Il’in, V. A. Gubanov (Eds). Moscow : IzdAT, 2001, 752 p. (in Russ.)]

Крышев А. И. Динамическое моделирование переноса радионуклидов в гидробиоценозах и оценка последствий радиоактивного загрязнения для биоты и человека : автореф. дис. … д-ра биол. наук. Обнинск : ВНИИСХРАЭ, 2008. 50 с. [Kryshev A. I. Dinamicheskoe modelirovanie perenosa radionuklidov v gidrobiotsenozakh i otsenka posledstvii radioaktivnogo zagryazneniya dlya bioty i cheloveka : avtoref. dis. … d-ra biol. nauk. Obninsk : VNIISKhRAE, 2008, 50 p. (in Russ.)]

НРБ-99/2009. Нормы радиационной безопасности. Санитарные правила и нормативы: СанПиН 2.6.1.2523-09 / Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 07.07.2009 № 47. 87 с. [NRB-99/2009. Normy radiatsionnoi bezopasnosti. Sanitarnye pravila i normativy: SanPiN 2.6.1.2523-09 / Postanovlenie Glavnogo gosudarstvennogo sanitarnogo vracha RF ot 07.07.2009 no. 47. 87 p. (in Russ.)]

Поликарпов Г. Г. Радиационная защита биосферы, включая Homo sapiens: выбор принципов и поиски решения // Морской экологический журнал. 2006. Т. 5, № 1. С. 16–34. [Polikarpov G. G. Radiation protection of biosphere, including Homo sapiens: Principles selection and search for solution. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2006, vol. 5, no. 1, pp. 16–34. (in Russ.)]

Практические рекомендации по вопросам оценки радиационного воздействия на человека и биоту / под общ. ред. И. И. Линге, И. И. Крышева. Москва : ООО «Сам Полиграфист», 2015. 265 с. [Prakticheskie rekomendatsii po voprosam otsenki radiatsionnogo vozdeistviya na cheloveka i biotu / I. I. Linge, I. I. Kryshev (Eds). Moscow : OOO “Sam Poligrafist”, 2015, 265 p. (in Russ.)]

Радиоэкологический отклик Чёрного моря на чернобыльскую аварию / ред. Г. Г. Поликарпов, В. Н. Егоров. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 667 с. [Radioecological Response of the Black Sea to the Chernobyl Accident / G. G. Polikarpov, V. N. Egorov (Eds). Sevastopol : EKOSI-Gidrofizika, 2008, 667 p. (in Russ.)]

Рекомендации 2007 года Международной комиссии по радиационной защите : пер. с англ. / под общ. ред. М. Ф. Киселева, Н. К. Шандалы. Москва : Изд-во ООО ПКФ «Алана», 2009. 344 с. (Труды М[Международной] К[комиссии] [по] Р[радиационной] З[защите] ; публ. 103). [The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection : transl. from Engl. Moscow : Izd-vo OOO PKF “Alana”, 2009, 344 p. (Annals of I[International] C[Commission] [on] R[Radiological] P[protection] ; Publ. 103). (in Russ.)]

Романов Г. Н., Спирин Д. А. Действие ионизирующих излучений на живую природу при уровнях, превышающих современные стандарты радиационной безопасности // Доклады АН СССР. 1991. Т. 318, № 1. С. 248–251. [Romanov G. N., Spirin D. A. Deistvie ioniziruyushchikh izluchenii na zhivuyu prirodu pri urovnyakh, prevyshayushchikh sovremennye standarty radiatsionnoi bezopasnosti. Doklady AN SSSR, 1991, vol. 318, no. 1, pp. 248–251. (in Russ.)]

Терещенко Н. Н., Поликарпов Г. Г. Радиоэкологическая ситуация в Чёрном море в отношении радиоизотопов 238,239,240Pu после Чернобыльской аварии по сравнению с некоторыми другими водоёмами вне и в пределах 30-км зоны Чернобыльской АЭС // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин. Нижневартовск : ООО «Алстер», 2007. Вып. 10. С. 12–29. [Tereshchenko N. N., Polikarpov G. G. Radioekologicheskaya situatsiya v Chernom more v otnoshenii radioizotopov 238,239,240Pu posle Chernobyl’skoi avarii po sravneniyu s nekotorymi drugimi vodoemami vne i v predelakh 30-km zony Chernobyl’skoi AES. In: Problemy radioekologii i pogranichnykh distsiplin. Nizhnevartovsk : OOO “Alster”, 2007, iss. 10, pp. 12–29. (in Russ.)]

Терещенко Н. Н. Ведущая роль донных отложений в перераспределении плутония в черноморских экосистемах // Наукові праці: науково-методичний журнал. Техногенна безпека. 2011. Т. 169, № 157. С. 63–70. [Tereshchenko N. N. Vedushchaya rol’ donnykh otlozhenii v pereraspredelenii plutoniya v chernomorskikh ekosistemakh. Naukovi pratsi: naukovo-metodychnyi zhurnal. Tekhnohenna bezpeka, 2011, vol. 169, no. 157, pp. 63–70. (in Russ.)]

Терещенко Н. Н. Плутоний в гидробионтах Чёрного моря // Наукові праці: науково-методичний журнал. Техногенна безпека. 2013. Т. 210, № 198. С. 52–60. [Tereshchenko N. N. Plutonii v gidrobiontakh Chernogo morya. Naukovi pratsi: naukovo-metodychnyi zhurnal. Tekhnohenna bezpeka, 2013, vol. 210, iss. 198, pp. 52–60. (in Russ.)]

Терещенко Н. Н. Радиоэкология техногенных альфа-излучающих радиоизотопов плутония в Чёрном море // Крым – эколого-экономический регион. Пространство ноосферного развития : материалы I Междунар. экол. форума в Крыму, 2017 г. / ред. В. А. Иванов, Е. И. Игнатов, И. С. Кусов, Н. Н. Миленко, Е. В. Ясенева, Е. А. Котельянец. Севастополь : Филиал МГУ имени М. В. Ломоносова в г. Севастополе, 2017. С. 245–248. [Tereshchenko N. N. Radioekologiya tekhnogennykh al’fa-izluchayushchikh radioizotopov plutoniya v Chernom more. In: Krym – ekologo-ekonomicheskii region. Prostranstvo noosfernogo razvitiya : materialy I Mezhdunar. ekol. foruma v Krymu, 2017 g. / V. A. Ivanov, E. I. Ignatov, I. S. Kusov, N. N. Milenko, E. V. Yaseneva, E. A. Kotel’yanets (Eds). Sevastopol : Filial MGU imeni M. V. Lomonosova v g. Sevastopole, 2017, pp. 245–248. (in Russ.)]

Терещенко Н. Н. Комплексная оценка экологического состояния акваторий в отношении техногенных радионуклидов плутония // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2019 : сб. статей по материалам междунар. науч.-практ. конф., 23–26 сентября 2019 г. / ред. Л. И. Лукина, Н. В. Лямина. Севастополь : СевГУ, 2019. С. 1601–1605. [Tereshchenko N. N. Kompleksnaya otsenka ekologicheskogo sostoyaniya akvatorii v otnoshenii tekhnogennykh radionuklidov plutoniya. In: Ekologicheskaya, promyshlennaya i energeticheskaya bezopasnost’ – 2019 : sb. statei po materialam mezhdunar. nauch.-prakt. konf., 23–26 Sept. 2019 / L. I. Lukina, N. V. Lyamina (Eds). Sevastopol : SevGU, 2019, pp. 1601–1605. (in Russ.)]

Терещенко Н. Н., Проскурнин В. Ю., Параскив А. А. Комплексный подход в оценке экологического состояния акваторий // Радиационная биология. Радиоэкология. 2019. Т. 59, № 6. С. 621–636. [Tereshchenko N. N., Proskurnin V. Yu., Paraskiv A. A. Complex approach in assessment of the ecological status of aquatories. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya, 2019, vol. 59, no. 6, pp. 621–636. (in Russ.)]. http://doi.org/10.1134/s0869803119060122

Тимофеева-Ресовская Е. А. Распределение радиоизотопов по основным компонентам пресноводных водоёмов. Свердловск : УФАН СССР, 1963. 78 с. (Труды / Ин-т биологии Уральского филиала АН СССР ; вып. 30). [Timofeeva-Resovskaya E. A. Raspredelenie radioizotopov po osnovnym komponentam presnovodnykh vodoemov. Sverdlovsk : UFAN SSSR, 1963, 78 p. (Trudy / In-t biologii Ural’skogo filiala AN SSSR ; iss. 30). (in Russ.)]

Трансурановые элементы в окружающей среде / под ред. У. С. Хэнсона ; сокр. пер. с англ. Г. Н. Романова ; под ред. Р. М. Алексахина. Москва : Энергоатомиздат, 1985. 344 с. [Transuranic Elements in the Environment / W. C. Hanson (Ed.) ; shortened transl. from Engl. ; R. M. Aleksakhin (Ed.). Moscow : Energoatomizdat, 1985, 344 p. (in Russ.)]

Трапезников А. В. 60Co, 90Sr, 137Cs и 239,240Pu в пресноводных экосистемах. Екатеринбург : АкадемНаука, 2010. 510 с. [Trapeznikov A. V. 60Co, 90Sr, 137Cs i 239,240Pu v presnovodnykh ekosistemakh. Ekaterinburg : AkademNauka, 2010, 510 p. (in Russ.)]

Тряпицына Г. А., Пряхин Е. А. Адаптационные реакции эритропоэза у рыб при хроническом радиационном воздействии // Возможности адаптации к малым дозам радиации / ред. А. В. Аклеев. Санкт-Петербург : СпецЛит, 2019. С. 63–81. [Tryapitsina G. A., Pryakhin E. A. Adaptatsionnye reaktsii eritropoeza u ryb pri khronicheskom radiatsionnom vozdeistvii. In: Vozmozhnosti adaptatsii k malym dozam radiatsii / A. V. Akleev (Ed.). Saint Petersburg : SpetsLit, 2019, pp. 63–81. (in Russ.)]

Удалова А. А. Биологический контроль радиационно-химического воздействия на окружающую среду и экологическое нормирование ионизирующих излучений : автореф. дис. … д-ра биол. наук. Обнинск : ВНИИСХРАЭ, 2011. 44 с. [Udalova A. A. Biologicheskii kontrol’ radiatsionno-khimicheskogo vozdeistviya na okruzhayushchuyu sredu i ekologicheskoe normirovanie ioniziruyushchikh izluchenii : avtoref. dis. … d-ra biol. nauk. Obninsk : VNIISKhRAE, 2011, 44 p. (in Russ.)]

Цыцугина В. Г. Эквидозиметрический подход к оценке действия радиоактивного и химического загрязнения на природные популяции гидробионтов // Доповіді НАН України. 2002. № 3. С. 204–208. [Tsytsugina V. G. The equidosimetric approach to comparing the action of radioactive and chemical pollutions on natural populations of hydrobionts. Dopovidi NAN Ukrainy, 2002, no. 3, pp. 204–208. (in Russ.)]

Blaylock B. G., Frank M. I., O’Neal B. R. Methodology for Estimating Radiation Dose Rates to Freshwater Biota Exposed to Radionuclides in the Environment. Oak Ridge, 1993, 10 p. (Report ES/ER/TM–78).

Bradshaw C., Kapustka L., Barnthouse L., Brown J., Ciffroy Ph., Forbes V., Geras’kin S., Kautsky U., Brechignac F. Using an Ecosystem Approach to complement protection schemes based on organism-level endpoints. Journal of Environmental Radioactivity, 2014, vol. 136, pp. 98–104. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.05.017

Brechignac F., Oughton D., Mays C., Barnthouse L., Beasley J. C., Bonisoli-Alquati A., Bradshaw C., Brown J., Dray S., Geras’kin S., Glenn T., Higley K., Ishida K., Kapustka L., Kautsky U., Kuhne W., Lynch M., Mappes T., Mihok S., Møller A. P., Mothersill C., Mousseau T. A., Otaki J., Pryakhin E., Rhodes O. E. Jr., Salbu B., Strand P., Tsukada H. Addressing ecological effects of radiation on populations and ecosystems to improve protection of the environment against radiation: Agreed statements from a Consensus Symposium. Journal of Environmental Radioactivity, 2016, vol. 158–159, pp. 21–29. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.03.021

Chambers D. B., Osborne R. V., Garva A. L. Choosing an alpha radiation weighting factor for doses to non-human biota. Journal of Environmental Radioactivity, 2006, vol. 87, iss. 1, pp. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2005.10.009

Effects of Ionizing Radiation on Plants and Animals at Levels Implied by Current Radiation Protection Standards. Vienna : IAEA, 1992, 74 p. (IAEA Technical Report, series no. 332).

Environmental protection: The concept and use of reference animals and plants. Annals of ICRP, 2008, vol. 38, no. 4–6, pp. 1–242.

Ethical Considerations in Protecting the Environment From the Effects of Ionizing Radiation : A report for discussion. Vienna : IAEA, 2002, 30 p. (IAEA-TECDOC-1270).

International Commission on Radiological Protection. Recommendations ICRP. Publication 26. Annals of the ICRP, 1977, vol. 1, iss. 3, pp. 1–53.

International Commission on Radiological Protection. Recommendations ICRP. Publication 60. Annals of the ICRP, 1991, vol. 21, no. 1–3, pp. 1–201.

Kinne O. Ethics and eco-ethics. Marine Ecology Progress Series, 1997, vol. 153, pp. 1–3.

Mothersilla C., Abend M., Bréchignac F., Copplestone D., Geras’kin S., Goodman J., Horemans N., Jeggo P., McBride W., Mousseau T. A., O’Hare A., Papinen Rao V. L., Powathil G., Schofield P. N., Seymour C., Sutcliff J., Austin B. The tubercular badger and the uncertain curve: The need for a multiple stressor approach in environmental radiation protection. Environmental Research, 2019, vol. 168, pp. 130–140. https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.09.031

Polikarpov G. G. Effects of ionizing radiation upon aquatic organisms (chronic irradiation). In: Atti della Giornata sul Tema “Alcuni Aspetti di Radioecologia” : XX Congresso Nazionale, Associazione Italiana di Fisica Sanitaria e Protezione contro le Radiazioni, Bologna, Italy, 26–28 Oct. 1977. Parma Poligrafici, 1978, pp. 25–46.

Polikarpov G. G. Conceptual model of responses of organisms, populations and ecosystems to all possible dose rates of ionizing radiation in the environment. Radiation Protection Dosimetry, 1998, vol. 75, iss. 1–4, pp. 181–185. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.rpd.a032225

Polikarpov G. G. Effects of nuclear and non-nuclear pollutants on marine ecosystems. In: Marine Pollution : proc. symp., 6–9 Oct. 1998, Monaco. Vienna : IAEA, 1999, pp. 38–43. (IAEA-TECDOC-1094).

Polikarpov G. G., Zaitsev Yu. P., Fuma S. Equi-dosimetry of deleterious factors at the level of populations and communities of aquatic organisms. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2004, vol. 3, no. 1, pp. 5–14.

Polikarpov G. G., Zaitsev Yu. P., Zats V. I., Radchenko L. A. Pollution of the Black Sea (levels and sources). In: Ecological problems and economic prospects : proc. of the Black Sea symp., 16–18 Sept. 1991, Istanbul (Turkey). Istanbul : Black Sea Foundation, 1991, pp. 15–42.

Radioecology After Chernobyl: Biogeochemical Pathways of Artificial Radionuclides / F. Warner, R. M. Harrison (Eds). New York City : Chichester, 1993, 400 p.

Strålberg E., Varskog A. Th. S., Rauum A., Varskog P. Naturally Occurring Radionuclides in Marine Environment – An Overview of Current Knowledge With Emphasis the North Sea Area : Report ND/E–19/03 to the Project of the Research Council of Noway’s Programme “Long-term impact of discharges to sea from the petroleum industry” (Proof) / P. Varskog (Ed.). Kjeller : Norse Decom AS, 2003, 57 p.

Tereshchenko N. N., Gulin S. B., Proskurnin V. Yu. Distribution and migration of 239+240Pu in abiotic components of the Black Sea ecosystems during the post-Chernobyl period. Journal of Environment Radioactivity, 2018, vol. 188, pp. 67–78. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.10.002

Tereshchenko N. N., Mirzoyeva N. Yu., Gulin S. B., Milchakova N. A. Contemporary radioecological state of the north-western Black Sea and the problems of environment conservation. Marine Pollution Bulletin, 2014, vol. 81, iss. 1, pp. 7–23. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.01.003

UNSCEAR. Ionizing Radiation: Sources and Biological Effects. New York City : UN, 1982, 773 p.

Valentin J. A framework for assessing the impact of ionizing radiation on non-human species : ICRP publication 91. Annals of the ICRP, 2003, no. 33, iss. 3, pp. 201–266.