Радиоактивное загрязнение озер, водной растительности и рыб
Когда на Южном Урале сразу после успешного испытания первого экспериментального реактора стали строиться большие реакторы для производства плутония (первый такой реактор был введен в действие в 1948 г. [3]), то недалеко от индустриального комплекса в Челябинской области был создан и радиобиологический центр. По обычаям тех, еще сталинских, времен этот секретный центр не был организован как нормальное научное учреждение, а возник в недрах Министерства государственной безопасности (МГБ). Это был «специальный лагерь», где работали в основном заключенные научные работники и вывезенные из Германии специалисты. Конечно, были там и вольные сотрудники, но они трудились по особым договорам, не дававшим им права на свободное передвижение по всей стране или на смену места работы. Возглавлял исследования по радиобиологии и генетике в этом спеццентре Н. В. Тимофеев-Ресовский – один из создателей радиобиологии как науки и всемирно известный ученый. В 1926 г. он уехал из СССР в командировку в Германию на несколько лет и не вернулся. С 1926 г. работал там недалеко от Берлина. С 1926 по 1945 г. опубликовал более ста научных работ по радиационной генетике и биофизике и несколько книг, ставших классическими. После поражения Германии в войне Тимофеев-Ресовский был арестован и отправлен в СССР. Затем он исчез, и многие его европейские и американские коллеги и друзья не могли получить никаких сведений о его судьбе.
Но в уральский научный центр Тимофеев-Ресовский попал не сразу. В 1946 г. он был осужден как немецкий шпион и отправлен в обычный концлагерь в Казахстане. Когда в 1947 г. стали собирать по лагерям и тюрьмам всех, кто имел какое-нибудь отношение к физике и радиации, Тимофеев-Ресовский находился уже в больнице – он вряд ли смог бы прожить еще один или два месяца, хотя ему было тогда всего 47 лет. Поэтому его сначала привезли в Москву и только после нескольких месяцев лечения отправили на Урал, куда к этому времени привезли из Германии и его жену, также радиобиолога. Здесь он начал создавать первый в СССР серьезный исследовательский центр по радиобиологии и радиационной генетике, собрав в нем нескольких своих прежних сотрудников, тоже ранее арестованных и вывезенных из Германии (С. Царапкин и его сын Л. Царапкин, К. Г. Циммер и др.), и некоторых других научных работников, биофизиков и радиобиологов, которых можно было найти в разных лагерях и тюрьмах (Н. В. Лучник, который сейчас возглавляет отдел биофизики в Институте медицинской радиологии в Обнинске, был в 1947 г. направлен к Тимофееву-Ресовскому из тюремного лагеря в Закавказье).
Но в 1949 г. запрет на исследования по классической генетике дошел и до системы тюремных институтов. Поэтому группа Тимофеева-Ресовского переключилась на работу в области радиационной экологии. В короткий срок они разработали новые методы исследований по распределению разных радиоизотопов по лесным, полевым и другим биоценозам, по компонентам водоемов и создали теоретические основы радиационной биогеоценологии.
Общее руководство работой радиобиологического и радиологического центра осуществлял заместитель министра здравоохранения А. И. Бурназян, который одновременно имел и военное звание генерал-лейтенанта.
Когда радиобиологический центр переключился с генетики на радиоэкологию, возникла необходимость завербовать в него несколько молодых специалистов в области агрохимии и почвоведения. В 1949 г. я был студентом 4-го курса на факультете агрохимии и почвоведения Сельскохозяйственной академии в Москве, и у меня было много друзей среди выпускников – студентов, кончавших в мае 1949 г. последний, 5-й курс обучения. В СССР выпускники вузов подлежали так называемому распределению на место работы, где они обязаны были отработать три года после получения диплома. Разумеется, выпускникам факультета агрохимии и почвоведения предлагали в первую очередь потрудиться в области сельского хозяйства. В 1949 г. при распределении случилась сенсация, значение которой я понял лишь много лет спустя. В списке предложений оказалось шесть таинственных должностей в какое-то секретное учреждение на Урале, обозначенное как почтовый ящик № …. Три места из этих шести выделило Министерство здравоохранения и два Министерство внутренних дел. На эти вакансии были приняты лучшие выпускники, и эти люди исчезли из поля зрения на много лет. Только в 1964 г. я встретил некоторых из них в группе Н. В. Тимофеева-Ресовского, когда он переехал со своими сотрудниками в обнинский Институт медицинской радиологии.
В 1956 г., после секретного доклада Хрущева о преступлениях Сталина, тюремно-лагерный научный центр, возглавляемый Тимофеевым-Ресовским, перешел на положение открытой лаборатории и под названием «Лаборатория биофизики» вошел в состав Уральского филиала Академии наук СССР. Лабораторная база находилась в Свердловске, экспериментальная – в г. Миассе Челябинской области, у озера Большое Миассово в Ильменском заповеднике. С 1956 г. сотрудники лаборатории опубликовали несколько десятков статей и сборников по исследованиям в радиационной экологии.
После уральской ядерной катастрофы было бы естественно именно этому большому и опытному коллективу начать работы по изучению радиоэкологии на загрязненной территории. Однако научный центр с персоналом из бывших заключенных, из коих не все были формально реабилитированы, не подходил для строго секретных исследований. Поэтому и была создана дополнительная, параллельная, секретная научная база по соседству – там же на Урале. Открытая Лаборатория биофизики Уральского филиала Академии наук в период с 1958-го по 1966 г. публиковала свои работы в обычных научных изданиях, другая, закрытая научная организация готовила только секретные отчеты.
Я пишу здесь о параллельном существовании этих двух научных коллективов для того, чтобы отметить существенную разницу в методических основах их работы. Когда в 1966–1967 гг. сотрудники секретных станций стали частично публиковать свои результаты, то оказалось, что они ставили перед собой те же научные проблемы. Но если сотрудники Тимофеева-Ресовского всегда точнейшим образом описывали все основные условия экспериментов, дозы радиоактивности, сроки, способы постановки экспериментов, место их проведения, климатические и прочие условия, то работникам секретных лабораторий в своих публикациях приходилось многое скрывать, о многом умалчивать, а некоторые детали искажать. Кроме того, те задачи, которые Лаборатория биофизики решала на реальных моделях (искусственные водоемы создавались в больших стеклянных сосудах, искусственные системы типа «почва – растения» – в больших ящиках), секретная группа решала совсем в иных по масштабам условиях. Группа Тимофеева-Ресовского тоже использовала естественные условия и небольшие пруды, но всегда точно указывала сроки, количество и состав вносимых в них изотопов и полный баланс радиоактивности в конце опыта. В 1958–1963 гг. лаборатория Н. В. Тимофеева-Ресовского уже изучала в биоценозах судьбу семнадцати различных радиоактивных изотопов, коротко- и долгоживущих продуктов распада урана. Материалы, которые стали публиковаться позже секретными лабораториями, были связаны с распределением в биоценозах лишь Sr90 и Cs137 – изотопов, поведение которых в различных системах было к 1967 г. уже достаточно хорошо изучено в зарубежных и советских экспериментальных исследованиях.
В 1964 г., после отставки Хрущева, генетика обрела наконец в СССР легальный статус. Нужно было срочно создавать генетические центры и лаборатории. Т. Д. Лысенко потерял всякое влияние. В этих условиях было естественным для Н. В. Тимофеева-Ресовского возобновить свою работу в области радиационной и эволюционной генетики. В 1964–1965 гг. он с наиболее близкими сотрудниками переехал из «уральской ссылки» в Обнинский научный городок, где возглавил отдел генетики в недавно созданном Институте медицинской радиологии. Я переехал в Обнинск в конце 1962 г. для создания в этом же институте Лаборатории молекулярной радиобиологии. Моя лаборатория была в 1965 г. включена в отдел генетики и радиобиологии, главой которого стал Н. В. Тимофеев-Ресовский.
В период секретности исследований в области атомной энергии обычные для научного языка термины даже в секретных отчетах было принято заменять кодовыми словами. Эта практика возникла из недоверия к секретарям-машинисткам, курьерам и тем, кто с чисто технической или финансовой стороны может быть вовлечен в те или иные исследования. Секретный жаргон Тимофеев-Ресовский сохранил и в разговорах об уральской катастрофе. Взрыв, загрязнивший обширные территории Челябинской области, он называл «плевком», а хранилище отходов «юшкой». Слово «юшка» на уральском русском диалекте (см. Словарь русского языка В. И. Даля) означает густой навар при приготовлении ухи. Поскольку уху обычно варят в металлических котелках, то под словом «юшка» Тимофеев-Ресовский подразумевал котел с густым, концентрированным и горячим раствором радиоизотопов.
В 1965 г. проблемы экологии и хранения радиоактивных отходов меня мало интересовали. Я был занят в основном вопросами о механизмах дифференцировки и старения у животных и проявлением в этих процессах радиационных соматических мутаций.
Об исследованиях Тимофеева-Ресовского в области радиационной экологии на Урале до 1958 г. я хотел упомянуть здесь еще и потому, что именно он был действительным основателем в СССР этой отрасли науки. Из тюремного института одними своими анонимными секретными отчетами в 1948–1955 гг. он оказывал влияние на работы многих других групп. Некоторые данные из своих собственных отчетов уже после выхода из тюремных условий бывшие заключенные находили потом в публикациях других, свободных, участников атомных исследований. Научные сотрудники-заключенные делали научные выводы, а генерал-лейтенант А. И. Бурназян и другие получали за эти работы награды, титулы и премии. После 1956 г. Тимофеев-Ресовский уже мог публиковать материалы под собственным именем. За короткий срок и он, и его сотрудники опубликовали несколько десятков научных статей, сборников и книг в области радиационной биоэкологии и биогеоценологии. Для примера я хочу сослаться лишь на несколько основных трудов, в которых есть и полная библиография всей этой многочисленной серии исследований [4, 5, 6, 7, 8]. Работы Е. А. Тимофеевой-Ресовской и Н. В. Тимофеева-Ресовского [7, 8] были представлены как диссертации для получения ими ученых степеней, хотя каждый из них имел к этому времени больше ста научных работ и международную известность. Тимофееву-Ресовскому было 62 года, его жене 63. Но поскольку они до ареста жили в Германии, их прежние научные заслуги не принимались во внимание при оценке научной квалификации в СССР, поэтому для формального утверждения в должностях руководителей научных коллективов им нужно было написать и защитить диссертации, соответствующие советским стандартам. Утверждение этих ученых степеней в Москве было проведено лишь в 1965 г., после отстранения Т. Д. Лысенко от руководящих постов.
Те достаточно ясные формулы, выводы и экспериментальные данные, которые были получены в строго контролируемых модельных условиях и для семнадцати разных радиоизотопов и их смесей в 1957–1963 гг., неожиданно стали темой еще одной статьи, автор которой почему-то не ссылался на выводы Тимофеева-Ресовского и его сотрудников, хотя их легко было найти в таких журналах, как «Доклады Академии наук СССР», «Ботанический журнал СССР», «Бюллетень Московского общества испытателей природы» и др. Я нашел ее случайно, просматривая советский журнал «Атомная энергия». Ее автор Ф. Я. Ровинский не входил в список знакомых мне имен, но упоминался в одной из работ, о которой я расскажу ниже. Название статьи Ф. Я. Ровинского [9] было чисто теоретическим, и задача исследования была теоретической. Автор представлял воображаемый круглый непроточный водоем с изогнутым дном и толстым слоем донных отложений, которые постепенно адсорбируют однократно внесенный (теоретически) в водоем радиоактивный изотоп. Поскольку в биологических компонентах водоема изотоп задерживается временно, а в донных илистых отложениях постоянно, то предлагалось пренебречь биомассой и рассматривать водоем как двухкомпонентную систему. В этой двухкомпонентности и был главный принцип, позволявший вывести математическую формулу той скорости, с которой концентрация изотопа в воде будет снижаться во времени. Получалась теоретическая расчетная кривая быстрого снижения содержания изотопа вначале и постепенного приближения к равновесию (плато) примерно через год.
После получения формулы и теоретической кривой нужно было проверить ее применимость к естественным условиям. Ровинский не проводил для этого экспериментальных исследований, а получил откуда-то готовые цифры изменения радиоактивности в двух непроточных озерах, однократно загрязненных смесью радиоактивных изотопов, как короткоживущих, так и долгоживущих, из которых автор упоминает только Sr90. Работа Ровинского поступила в редакцию в мае 1964 г. Учитывая сроки оформления таких работ для разрешения в печать, нужно полагать, что последние измерения активности в этих озерах были сделаны не позднее осени 1963 г., то есть до того, как озеро покрылось льдом на 5–6 месяцев, что обычно для всех озер на 90 % территории СССР. Между тем измерения активности проводились 65 месяцев, то есть были начаты где-то между 1957 и 1958 гг.
Автор нигде не приводит абсолютных цифр реальной концентрации радиоизотопов в воде, оперируя относительными цифрами и логарифмами от исходных величин первичного загрязнения. Теоретические кривые и предоставленные в распоряжение автора экспериментальные измерения радиоактивности воды в основном совпадали. Однако недоумение вызвала приводимая в статье характеристика двух озер:
«Экспериментальными водоемами являлись озера автотрофного типа площадью 11,3 км2 (первый водоем) и 4,5 км2 (второй водоем). Дно озер плоское, блюдцеобразной формы. Они имеют мощные иловые отложения, полностью выравнивающие первоначальный рельеф дна. Берега часто зарастают тростником… хорошие условия для развития биомассы: высокие летние температуры, хорошая освещенность толщи воды и т. д. Гидрохимический состав озерных вод приводится в табл. 1» [9. С. 380].
Судя по таблице, гидрохимический состав озер был весьма различен, что говорит о разной геологической природе донных пород. Содержание натрия в воде второго озера было в 9 раз выше, чем в первом, калия – в 5 раз, магния – в 2 раза, хлора – в 20 раз. В то же время в первом озере было значительно больше кальция. Так что вряд ли эти озера находились рядом.
Возникает естественный вопрос: зачем вообще нужны были два озера и почему столь больших размеров? Решение задачи легко было получить в искусственных условиях, по типу опытов Тимофеева-Ресовского. Можно было при желании естественных условий найти маленькие пруды (1–2 га или меньше). Но ведь два озера общей площадью больше 15 км2 и с хорошей биомассой являются громадной ценностью для промышленного рыболовства, возле них обязательно есть деревни или поселки. Зачем же загрязнять их смесью изотопов?
Озера такого большого размера обозначены на учебных картах СССР масштаба 1:4 000 000, где 1 см соответствует 40 км. Самая богатая озерами область СССР – Карельская, но это север, а там нет «высоких летних температур». Среди десятков областей континентальной части России больше всего озер всех типов (проточных и непроточных) в Челябинской области: на моей карте указанного выше масштаба их около пятидесяти, и немало среди них как раз такого размера. Л. Тумерман, со слов уральских жителей, назвал г. Кыштым ближайшим к месту катастрофы, дорога, по которой они проезжали, находится в 40–50 км к востоку от Кыштыма, и вся эта территория буквально усыпана озерами проточного и непроточного типа, и несколько озер как раз подходят по площади.
Но это только мои догадки. Хотя размеры «экспериментальных» озер являются географически значимыми и такие озера имеют названия и упоминаются в основных справочниках по озерам мира, ни названий, ни географического положения тех озер Ф. Я. Ровинский не приводит. Не приводит он, как было отмечено, и реальной концентрации радиоактивности в воде. Весьма маловероятно, что эти озера, содержащие около 1011 л воды, загрязнялись для каких-либо опытов, да и Ровинский сам получил данные по изменению радиоактивности в готовом виде через пять лет. Даже для получения «индикаторных» экспериментальных доз стронция в воде в два озера такого размера нужно было бы внести не меньше 5 000 кюри Sr90
О проекте
О подписке