Các sinh vật thủy sinh tại Chernobyl hiện đã tiếp xúc mãn tính với bức xạ trong ba thập kỷ. Các nhà khoa học đã tiến hành đánh giá tác động sinh học của việc tiếp xúc cấp tính với bức xạ, tuy nhiên, thông tin về các tác động lâu dài vẫn còn hạn chế. Những loài cá tiếp xúc nhiều trong các hệ thống nước ngọt tại Chernobyl đã cho thấy những thay đổi về hình thái trong hệ thống sinh sản của chúng từ những năm sau vụ tai nạn. Tuy nhiên, phạm vi hạn chế của các nghiên cứu trước đây đã không cho phép đưa ra kết luận chắc chắn. Hơn nữa, mức liều bức xạ gây ra những tác động đáng kể đến động vật hoang dã vẫn còn là chủ đề đang được tranh luận. Trong đánh giá toàn diện nhất về tác động của bức xạ mãn tính đối với quần thể cá hoang dã cho đến nay, nghiên cứu đo các hoạt động cụ thể của 137Cs, 90Sr và các nguyên tố siêu urani (238Pu, 239,240Pu và 241Am), các điều kiện chỉ số, sự phân bố và kích thước của trứng, cũng như các yếu tố gây nhiễu về môi trường và sinh học ở hai loài cá rô Perca fluviatilis và Rutilus rutilus. Kết quả cho thấy cả hai loài cá đều có sức khỏe sinh lý và sinh sản tốt. Tuy nhiên, cá pecca dường như nhạy cảm hơn với bức xạ so với cá rô ở những hồ bị ô nhiễm nhiều nhất, sự chậm trễ trong quá trình trưởng thành của tuyến sinh dục và sự hiện diện của một số kiểu hình chưa phát triển chỉ rõ ràng ở cá pecca chứ không phải ở cá rô.
Các tác động sinh học của việc tiếp xúc cấp tính với bức xạ trong môi trường phòng thí nghiệm đã được nghiên cứu tương đối kỹ lưỡng trong hơn 30 năm sau thảm họa tại Chernobyl, tuy nhiên, thông tin về về tác động của việc tiếp xúc mãn tính lâu dài ở các sinh vật trong môi trường tự nhiên hiện còn hạn chế. Các loài động vật hoang dã còn lại trong Khu vực cấm Chernobyl (CEZ) vẫn đang được quan sát và vẫn còn nhiều tranh cãi về liều lượng bức xạ gây ra các tác động đáng kể đến môi trường sống. Các nghiên cứu trước đây không tìm thấy bằng chứng về tác động của bức xạ đối với quần thể động vật không xương sống lớn dưới nước hoặc động vật có vú trong khi các nghiên cứu khác phát hiện ra sự suy giảm số lượng côn trùng, nhện, chim và quần thể động vật có vú tại Chernobyl và Fukushima. Các nghiên cứu về tác động môi trường lâu dài của ô nhiễm phóng xạ tại Chernobyl có tầm quan trọng sống còn đối với việc tinh chỉnh các quy định bảo vệ môi trường, củng cố hiểu biết của công chúng và chính trị về rủi ro tiếp xúc với bức xạ ion hóa và dự đoán tác động lâu dài đối với môi trường từ vụ tai nạn hạt nhân gần đây hơn tại Fukushima.
Cá được coi là sinh vật thủy sinh nhạy cảm nhất với phóng xạ và đã bị phơi nhiễm rất nhiều trong các hệ thống nước ngọt tại Chernobyl kể từ vụ tai nạn ngày 26/4/1986. Tại Fukushima, cả cá nước ngọt và cá biển đều bị phơi nhiễm từ vụ tai nạn tháng 3/2011. Tại Chernobyl, liều lượng cao nhất đối với cá sau vụ tai nạn được ước tính là 400 μGy/h. Liều lượng này giảm nhanh sau đó do sự phân rã của các đồng vị tồn tại trong thời gian ngắn và giảm khả dụng sinh học của 137Cs, sự tích tụ của nó vào trầm tích đáy. Trong tháng đầu tiên sau vụ tai nạn, nồng độ hoạt độ của 137Cs cao nhất ở cá mồi, trong khi nhiều năm sau đó, nồng độ cao nhất lại được ghi nhận ở các loài cá săn mồi như cá rô và cá pecca. Sự tích tụ sinh học của 137Cs trong cơ cá tăng theo kích thước của giống cá chép bạc, cá da trơn và cá rô từ bể làm mát lò phản ứng và mức dinh dưỡng trong lưới thức ăn. 90Sr (chất phát β) và 137Cs (chất phát β và γ) là các chất phóng xạ chính được quan tâm do chu kỳ bán rã phóng xạ dài (lần lượt là 28 và 30 năm). Ngoài ra, các nguyên tố transuranium 238Pu (chất phát α), 239,240Pu (chất phát α) và 241Am (chất phát α và γ năng lượng thấp) có chu kỳ bán rã phóng xạ là 88, 24000, 6500 và 432 năm cũng cần được xem xét.
Ở cá từ các hồ bị ô nhiễm do thảm họa Chernobyl, những thay đổi về hình thái được ghi nhận thường xuyên nhất ở hệ thống sinh sản. Sự xuất hiện của các bất thường rõ ràng vẫn ở mức cao sau nhiều thế hệ sau thảm họa ở các loài cá khác nhau mặc dù hoạt độ của 137Cs tiếp tục giảm. Trong một nghiên cứu liên quan đến các tác động sinh học của bức xạ đối với cá sau thảm họa Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Dai-ichi, các nhà nghiên cứu tìm thấy số lượng trung tâm đại thực bào melano cao hơn ở các mô khác nhau và số lượng bạch cầu thấp hơn ở cá chép tiếp xúc từ Fukushima. Tuy nhiên, mối liên hệ nhân quả với bức xạ vẫn chưa được xác nhận do số lượng nghiên cứu ít.
Bức xạ ion hóa gây ra tổn thương DNA nhưng chỉ có một số ít nghiên cứu điều tra tổn thương DNA liên quan đến việc tiếp xúc lâu dài với các chất phóng xạ trong môi trường. Một nghiên cứu tiến hành trên cá da trơn từ Cooling Pond cũng không tìm thấy bất kỳ mối tương quan tích cực nào giữa mức độ tiếp xúc với bức xạ và tổn thương nhiễm sắc thể. Tuy nhiên, hai nghiên cứu này chỉ giới hạn ở một số ít địa điểm đánh giá; do đó, không thể định lượng chắc chắn các tác động quan sát được. Nghiên cứu mới này là nghiên cứu lớn nhất về tác động của bức xạ lên cá trong môi trường tự nhiên. Nghiên cứu đánh giá liệu ba thập kỷ tiếp xúc trực tiếp và qua nhiều thế hệ với bức xạ từ thảm họa Chernobyl có ảnh hưởng đáng kể đến sinh lý của cá nước ngọt hay không. Với mục đích này, cá pecca và cá rô đã được thu thập từ bảy hồ tiếp xúc với mức độ ô nhiễm khác nhau và nằm bên trong và bên ngoài CEZ. Người ta đưa ra giả thuyết rằng ba thập kỷ tiếp xúc với bức xạ là đủ để ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe nói chung và tình trạng sinh sản của quần thể cá rô và cá pecca.
Để đánh giá tình trạng sức khỏe và sinh sản, 124 con cá pecca và 82 con cá rô có trọng lượng (Wb) và chiều dài tổng thể (Lt) tương tự đã được thu thập vào tháng 9/2014 (cá pecca: Wb = 84 ± 25 g, Lt = 19 ± 2 cm. Cá rô: Wb = 92 ± 20 g, Lt = 20 ± 1 cm) từ bảy hồ ở Belarus và Ukraine và vào tháng 9/2015 (cá pecca: Wb = 77 ± 27 g, Lt = 18 ± 2 cm. Cá rô: Wb = 91 ± 27 g, Lt = 20 ± 2 cm) từ bốn hồ ở Ukraine; 38 con cá pecca và 60 con cá rô cũng được thu thập vào tháng 3/2015 ngay trước khi sinh sản. Độ phong phú tương đối của các loài cá trong mỗi hồ được đánh giá bằng cách ghi lại số lượng cá bắt được của từng loài trong một đợt lấy mẫu bổ sung vào tháng 6/2015. Cá rô và cá pecca được cẩn thận gỡ khỏi lưới và giữ sống trong các bể chứa nước có sục khí. Cá bất tỉnh do bị đánh vào đầu và sau đó bị giết bằng cách thực hiện chấn động não để hạn chế tối đa sự đau đớn theo khuyến nghị của quy trình của Đạo luật về quy trình khoa học về động vật, 1986. Vảy được lấy mẫu để xác định độ tuổi. Trọng lượng cơ thể, chiều dài tổng thể và sự hiện diện của các dấu hiệu bên ngoài của bệnh và khối u đại thể đã được ghi nhận đối với mỗi con cá bằng phương pháp do ICES chỉ định. Sự hiện diện của ký sinh trùng gan được ghi lại. Chỉ số tình trạng Fulton, K, chỉ số gan, HSI và chỉ số sinh dục, GSI, được xác định như mô tả trong SI.
Bản đồ lấy mẫu ở vùng Mogilev (Hồ Svyatoye (M)) và Gomel (hồ Stoyacheye và Dvoriche (L)) của Belarus, ở CEZ (Hồ Glubokoye, Hồ Yanovsky và Hồ làm mát (H)) và ở vùng phía đông Kiev tại Ukraine (hồ Gorova (L)).
Liều bên ngoài được tính toán từ bức xạ gamma của 137Cs, vì đây là tác nhân chính gây ra liều bên ngoài trong khi phơi nhiễm bên ngoài với bức xạ beta của 90Sr và beta của 137Cs là nhỏ vì nước cung cấp khả năng che chắn hiệu quả cho các hạt beta bên ngoài. Liều bên ngoài của 137Cs được ước tính bằng cách sử dụng nồng độ phóng xạ được tính toán trong trầm tích và hệ số liều bên ngoài bằng công cụ ERICA. Nồng độ hoạt động trung bình trong trầm tích bề mặt được ước tính từ sự lắng đọng đã hiệu chỉnh theo phân rã của 137Cs (Bq/m2) vào mỗi hồ và giả định rằng phần lớn 137Cs nằm trong trầm tích bề mặt 15 cm và mật độ trầm tích là 1300 kg/m3. Tỷ lệ liều bên ngoài được tính toán bằng cách sử dụng hệ số chuyển đổi liều: 1,45×10e–4 μGy/h trên mỗi Bq/kg ww khi xem xét hệ số chiếm dụng là 0,5 tại bề mặt trầm tích. Liều lượng bên trong được tính toán cho 137Cs trong cá rô và cá gián từ tất cả các hồ trong khi liều lượng bên trong từ 90Sr, 241Am, 238Pu và 239.240Pu được tính toán trong cá thu thập ở vùng lân cận Nhà máy điện hạt nhân; Nồng độ hoạt động 90Sr, 241Am, 238Pu và 239.240Pu không đáng kể ở các hồ bên ngoài vùng gần. Để tính liều lượng bên trong của 137Cs, hệ số chuyển đổi liều lượng là 4,32×10e–6 mGy/ngày trên Bq/kg và hoạt động cụ thể của 137Cs đã được sử dụng. Đối với phép tính liều nội bộ 90Sr, hệ số chuyển đổi liều, 1,51×10e–5 mGy/ngày trên Bq/kg và sử dụng hoạt động riêng của 90Sr. Đối với phép tính liều nội bộ 241Am, 238Pu và 239.240Pu, hệ số chuyển đổi liều 7,61×10e–5, 7,61×10e–5, 7,2×10e–5 mGy/ngày trên Bq/kg và hoạt động riêng được sử dụng cho 241Am, 238Pu và 239.240Pu.
Kết quả đánh giá cho thấy sự ức chế phát triển tuyến sinh dục ở cá là kết quả của việc tiếp xúc lâu dài với bức xạ. Mặc dù không phát hiện thấy sự khác biệt nào về chỉ số sinh dục (GSI) trung bình của cá pecca cái giữa các hồ, nhưng giá trị GSI thấp nhất được quan sát thấy ở cá pecca từ Yanovsky (H) và Cooling Pond (H) là do sự hiện diện của 45% và 30% con cái chưa trưởng thành về mặt sinh dục. Kiểu hình như vậy không được tìm thấy ở cá rô. Kiểu hình này cũng không được tìm thấy ở cá từ Glubokoye (H) đang hấp thụ tổng liều chiếu trong 90Sr cao nhất. Sự xuất hiện của kiểu hình này chỉ tương quan với liều bên ngoài 137Cs (p < 0,05). Do đó, việc giải thích sự ức chế quan sát thấy đối với sự phát triển tuyến sinh dục ở cá pecca từ hồ Yanovsky (H) và Cooling Pond (H) có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác, bao gồm cả lượng thức ăn sẵn có và tương tác xã hội vì kiểu hình này không được quan sát thấy ở hồ Glubokoye bị ô nhiễm tương đương (H). Có thể áp lực chọn lọc cao hơn do hệ sinh thái của hồ (chẳng hạn như hệ sinh thái cạnh tranh cao hơn) đã thúc đẩy sự biến mất nhanh hơn của kiểu hình bất lợi này trong nhiều thế hệ kể từ vụ tai nạn. Các nghiên cứu cho thấy kiểu hình chưa phát triển của tuyến sinh dục cá tiếp xúc với bức xạ là rất hiếm. 30% cá pecca Mozambique cái sống trong nước tiếp xúc trong suốt cuộc đời với liều lượng 1,3×10e3 đến 1,7×10e3 μGy/h 90Sr trong điều kiện phòng thí nghiệm có buồng trứng kém phát triển. Tuy nhiên, liều lượng này cao hơn khoảng 50–100 lần so với liều lượng hiện tại đối với cá ở Chernobyl.
Bằng chứng ở đây cho thấy rằng 30 năm sau thảm họa Chernobyl, tình trạng sinh sản của cá pecca bị ảnh hưởng bởi bức xạ mãn tính, mức độ thấp trong môi trường tự nhiên. Tỷ lệ trứng chưa trưởng thành tăng rõ rệt từ 54% lên 68% ở cá từ hồ bị ô nhiễm nặng (15,7 μGy/h). Tỷ lệ cao cá có tuyến sinh dục chưa phát triển được tìm thấy ở hai hồ bị ô nhiễm nhiều nhất. Người ta không biết liệu những tác động được quan sát ở đây có phải là do ba thập kỷ tiếp xúc trực tiếp với bức xạ qua nhiều thế hệ và/hoặc do những tác động xuyên thế hệ liên quan đến lịch sử ô nhiễm trong quá khứ hay không. Ở bên trong nhà máy Chernobyl, liều lượng đối với cá trong thời gian ngắn sau thảm họa đạt 400 μGy/h và liều lượng trầm tích bên ngoài đạt 4000 μGy/h.
Từ khóa: bức xạ; tác động;
– CMD –
