Александров Ю.А. Основы радиационной экологии

Подождите немного. Документ загружается.

4.1. Наземные экосистемы

211

4.1.1.3. Ведение сельскохозяйственного производства

в период поверхностного загрязнения почвы

радиоактивными веществами

В течение первого года после выпадения радиоактивных осадков

радионуклиды находятся на поверхности растений и в верхнем

5-сантиметровом слое почвы. В этот период и в последующее время зо-

нирование территории проводится по количеству находящихся на ней

наиболее опасных в радиобиологическом отношении долгоживущих

радионуклидов –

137

Cs и

134

Сs,

Sr и

Sr,

239

Pu и

240

Pu и других на еди-

нице площади, выраженное в Бк/км

или Ки/км

Таблица 58 – Зонирование территории в зависимости от плотности

загрязнения долгоживущими РВ

Плотность загрязнения, Ки/км

Зона загрязнения

137

1 до 15 до 3

2 15-40 3-10

3 40-80 10-30

4 свыше 80 свыше 30

В хозяйствах, расположенных в зоне 1, сельскохозяйственное произ-

водство ведется без существенного перепрофилирования.

В зоне 2 коров переводят на стойлово-лагерное содержание. Естест-

венные сенокосы и пастбища исключают из использования для молоч-

ного скота, а для откормочного скота исключают их за 2-3 месяца до

убоя.

При кормлении животных учитывают коэффициент перехода (дис-

криминации) изотопов из рациона в продукцию животноводства. Ко-

эффициент дискриминации (перехода) – процентное содержание РВ в

животноводческой продукции от общего содержания в рационе. Напри-

мер, коэффициенты перехода

137

Cs в продукцию животноводства сле-

дующие – в молоко 1%, мясо говяжье – 4%, мясо свиное – 25%, сало

свиное – 5%, мясо баранье – 15%, мясо куриное – 45%, в яйцо – 2,5%.

В зоне 3 сельскохозяйственные угодья не используют, подвергают

их коренному улучшению.

В зоне 4 все виды сельскохозяйственных работ запрещены, коренно-

го улучшения земли не проводится.

Р а з д е л 4 РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЭКОСИСТЕМ

212

4.1.1.4. Ведение сельскохозяйственного производства

в период корневого поступления РВ в растения

На второй и последующие годы после выпадения радиоактивных

осадков основное количество РВ будет находиться в почве и из нее по-

ступать в вегетативную массу и урожай сельскохозяйственных культур

и траву пастбищ, а затем с кормом – в организм животных; через про-

дукты питания – в организм человека.

Зонирование территории в этот период будет производиться также

по удельной радиоактивности территории.

Таблица 59 – Зонирование территории в период корневого поступления РВ

Зоны

137

Cs – Ки/км

Sr – Ки/км

1 1-5 1-2

2 5-15 2-3

3 15-40 свыше 3

4 свыше 40 –

Для снижения поступления радиоактивных веществ в корма, орга-

низм животных проводят ряд комплексных мероприятий как агротехни-

ческих, так и зоотехнических.

4.1.1.4.1. Агротехнические мероприятия. Агротехнические меро-

приятия разделяются на 2 группы:

1. Традиционные в растениеводстве, направленные на повышение

плодородия почвы, урожайности и качества продукции.

2. Специальные приемы, направленные на снижение накопления ра-

дионуклидов в продукции растениеводства.

Традиционные мероприятия или агротехнические мероприятия

включают вспашку загрязненной почвы с оборотом пласта или отваль-

ным плугом; подбор культур и сортов растений с наименьшим накопле-

нием радионуклидов; применение приемов прополки, снижающих

вторичное загрязнение; перевод естественных кормовых угодий в кор-

мовой севоооборот (полевое кормопроизводство); поверхностное улуч-

шение кормовых угодий; коренное улучшение природных сенокосов и

пастбищ, известкование кислых почв; внесение двойных доз калийных

и фосфорных удобрений, внесение органических удобрений (40 т/га и

более) и микроудобрений.

Специальные защитные мероприятия предусматривают применение

высоких доз калийных удобрений, глинистых минералов и местных

глин для увеличения емкости поглощения почвой радиоактивного цезия

4.1. Наземные экосистемы

213

и снижения его биологической подвижности. Специальные технологи-

ческие приемы включают применение приемов уборки урожая, сни-

жающих вторичное загрязнение частицами почвы: уборка зерновых

прямым комбайнированием, использование высокопроизводительных

машин, промывку, сортировку и первичную очистку плодоовощной

продукции и корнеплодов, переработку продукции с целью снижения

содержания радионуклидов.

Агротехнические мероприятия. Обработка почв. Система обработки

почв в зоне радиоактивного загрязнения направлена на снижение нако-

пления радионуклидов в урожае, уменьшение эрозийных процессов и

снижение времени воздействия ионизирующих излучений на работаю-

щих в поле.

Мелиоративная глубокая вспашка, снижающая поступление радио-

нуклидов в 5-10 раз, возможна на почвах с мощным гумусовым и тор-

фяным слоем. Выполняют ее плантажными, болотными или специаль-

ными одноярусными плугами с предплужниками. По пласту

многолетних трав для проведения такой вспашки необходима предвари-

тельная разделка дернины фрезерованием на глубину загрязнения.

Такая вспашка производится один раз, последующие обработки прово-

дятся таким образом, чтобы их глубина была меньше глубины располо-

жения заделанного загрязненного слоя. На легких песчаных и супесча-

ных почвах с уровнем загрязнения менее 15 Ки/км

(555 кБк/м

) по

137

и менее 1 Ки/км

(37 кБк/м

) по

Sr целесообразна система минималь-

ной обработки. Вспашка необходима только на задерненных почвах, а

также под пропашные культуры (картофель, корнеплоды) при внесении

больших доз органических удобрений.

При высокой плотности загрязнения радионуклидами (15-40 Ки/км

или 555-1480 кБк/м

по

137

Cs и 1-3 Ки/км

или 37-111 кБк/км

по

Sr)

рекомендуется комбинированная система обработки почвы, включаю-

щая дополнительно к минимальной обработке почвы заделку в подпа-

хотные слои больших доз органических удобрений или сидеральных

культур. Глубина вспашки не должна превышать мощности пахотного

горизонта.

Посев зерновых, зернобобовых и крестоцветных культур должен

быть особо качественным, на строго заданную глубину, с равномерным

распределением по площади питания. Повышение эффективности и

уменьшение потерь удобрений обеспечивается при закладке на глубину

5-9 см с боковой ориентацией относительно рядков семян в пределах

3-4 см.

Р а з д е л 4 РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЭКОСИСТЕМ

214

Коренное улучшение – наиболее эффективный способ снижения по-

ступления радионуклидов из почвы в луговые травы малопродуктивных

естественных кормовых угодий. Первичную обработку дернины осуще-

ствляют тяжелыми дисками в два-три слоя на глубину 18-20 см (слабо-

задерненные луга), 30-35 см (сильнозадерненные луга и торфяно-

болотные почвы).

Подбор кормовых культур. Многолетние травы сенокосов и пастбищ

отличаются наибольшей способностью аккумулировать радионуклиды.

По степени уменьшения поступления радионуклида естественные травы

располагаются в следующем порядке: разнотравье – осоки – ежа сбор-

ная – мятлики. Среди злаковых многолетних трав по накоплению

137

установлен следующий убывающий ряд: костер безостый – тимофеев-

ка луговая – ежа сборная – овсяница луговая – мятлик луговой – рай-

грас пастбищный. Накопление

137

Cs на единицу сухого вещества одно-

летних полевых культур уменьшается в следующем порядке: зерно

люпина, зеленая масса пелюшки, редьки масличной и рапса, зерно гороха

и вики, семена рапса, зеленая масса гороха, вики, ботва свеклы, солома

ячменная, овсяная, озимой ржи, озимой пшеницы, зерно кукурузы, овса,

ячменя, озимой ржи и пшеницы.

Убывающий ряд культур по накоплению

Sr следующий: клевер –

горох – рапс – люпин – однолетние бобово-злаковые смеси – разнотра-

вье суходольных сенокосов и пастбищ – многолетние злаковые травы –

солома ячменная – солома овса – зеленая масса кукурузы и озимой

ржи – свекла кормовая – зерно ячменя – овса – озимой ржи – карто-

фель.

Известкование кислых почв. Внесение извести – эффективный прием

снижения поступления

137

Cs и

Sr из почвы в растения и одновремен-

ного повышения урожайности. Установлено, что внесение извести в до-

зе, соответствующей полной гидролитической кислотности, снижает

содержание радионуклидов в продукции растениеводства в 1,5-3 раза в

зависимости от типа почв и исходной кислотности. Минимальное нако-

пление радионуклидов наблюдается при оптимальных показателях ре-

акции почвенной среды (pH в KCl), которые для дерново-подзолистых

почв в зависимости от гранулометрического состава составляют: гли-

нистые и суглинистые – 6,0-6,7; супесчаные – 5,8-6,2; песчаные – 5,6-

5,8; на торфяно-болотные – 5,0-5,3; минеральные почвы сенокосов и па-

стбищ – 5,8-6,2. Если разовая доза внесения извести составляет более

8 т/га, она вносится в два приема – под вспашку и под культивацию.

При плотности загрязнения

137

Cs свыше 350 Бк/м

известкование про-

водится один раз в три года, а при меньших плотностях загрязнения

один раз в пять лет.

4.1. Наземные экосистемы

215

Применение удобрений. Применение органических удобрений в

обычных дозах уменьшает переход радионуклидов из почвы в растения

на 15-30%.

Применение калийных удобрений в высоких дозах обеспечивает ан-

тагонизм ионов калия по отношению к радиоактивному цезию, что

снижает его накопление в растениях, особенно на бедных калием дер-

ново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах (K

O вносится из

расчета более 240 кг/га, в первые годы после радионуклидного загряз-

нения почвы), в последующие годы калийные удобрения вносят в

обычных дозах. Одновременно калийные удобрения снижают накопле-

ние и радиостронция в растениях. Особенно эффективно внесение по-

вышенных доз калийных удобрений под многолетние травы, картофель

и корнеплоды.

Фосфорные удобрения снижают поступление радионуклидов в рас-

тительную продукцию на почвах с низким содержанием подвижных

фосфатов.

При недостатке доступного азота в почве снижается урожайность

и концентрация радионуклидов в продукции несколько повышается.

Повышенные дозы азотных удобрений усиливают накопление радио-

нуклидов в растениях.

Микроудобрения также снижают поступление радионуклидов

в сельскохозяйственные культуры.

Размеры накопления радионуклидов в урожае зависят от их видовых

и сортовых особенностей при наблюдающейся аналогии поступлений

в растения радиостронция, радиоцезия и стабильных изотопов кальция

и калия. В товарной части растениеводческой продукции на единицу

сухой массы урожая больше всего

Sr и

137

Cs содержат корнеплоды,

бобовые культуры, картофель и зерновые культуры.

Следует отметить существенную разницу в накоплении радионукли-

дов в урожае озимых и яровых зерновых культур. Озимые зерновые

культуры накапливают в 2-2,5 раза меньше стронция и радиоцезия, чем

яровые зерновые культуры. Для относительной оценки содержания ра-

дионуклидов в рационе животных необходимо знать размеры сравни-

тельного их накопления в хозяйственно ценной части урожая.

Разные сорта одних и тех же растений также отличаются по степени

поглощения радионуклидов из почвы, межсортовые различия могут

достигать 2-, 3-кратных величин. Закономерности такие, что растения с

более продолжительным вегетационным периодом меньше накаплива-

ют радионуклиды.

Р а з д е л 4 РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЭКОСИСТЕМ

216

Таблица 60 – Сравнительное количество радионуклидов в урожае растений

Коэффициент содержания

Культура

для

Sr для

137

Пшеница яровая (зерно) 1 1

Пшеница озимая (зерно) 0,35 0,4

Рожь озимая (зерно) 0,35 0,4

Овес (зерно) 1,3 0,8

Горох (зерно) 2,0 1,9

Гречиха (зерно) 1,4 0,9

Кукуруза (зеленая масса) 2,6 0,6

Викоовсяная смесь (зеленая масса) 2,2 1,9

Картофель (клубни) 0,8 0,6

Столовая свекла (корнеплоды) 1,6 2,3

Таблица 61 – Временные допустимые уровни содержания радионуклидов

137

в пищевых продуктах и питьевой воде, установленные в связи с аварией

на Чернобыльской АЭС (Бк/кг)

Удельная активность

Продукт

ВДУ-88 ВДУ-93

РДУ-96

Белоруссия

Вода питьевая 18,5 18,5 18,5

Молоко, кисломолочные продукты, смета-

на, творог, сыр, масло сливочное

370

111

Молоко сгущенное 1110 1 200 740

Молоко сухое 1850 6 000 740

Масло сливочное 1 110 370 185

Мясо и продукты из них:

говядина

свинина

птицы

баранина

2960

1850

600

370

600

Жиры растительные и животные, маргарин 370 370 185

Картофель, корнеплоды, овощи, столовая

зелень, садовые фрукты, ягоды, овощи

консервированные продукты из овощей,

садовых фруктов и ягод

740

600

100

Хлеб и хлебопродукты, крупы, мука, сахар 370 370 74

Свежие дикорастущие ягоды и грибы 1 850 600 370

Сухофрукты 11 100 6 000 3700

Сушеные грибы 11100 6 000 3700

Специальные продукты детского питания 370 185 37

4.1. Наземные экосистемы

217

Луговые и пастбищные растения отличаются более высоким накоп-

лением радионуклидов по сравнению с растениями на пахотных землях.

Это связано с поглощением травами питательных веществ из дернины и

с тем, что дернина задерживает больше радионуклидов. Поэтому при

введении полевых кормовых севооборотов поступление радионуклидов

по сравнению с использованием естественных пастбищ и лугов сравни-

тельно меньше.

Если в хозяйстве в период корневого поступления РВ продукция

животноводства продолжает содержать значительное количество РВ, то

хозяйства перепрофилируют: вместо молочного скотоводства развивают

откормочное скотоводство или свиноводство, птицеводство. Учитывают

то, что отрасли мясного скотоводства, свиноводства и птицеводства

меньше используют пастбищные зеленые корма, как источник основно-

го поступления радионуклидов.

Как правило, поля в хозяйствах должны использоваться для возде-

лывания культур кормового и технического назначения (зерновые, рапс,

лен, конопля, сахарная свекла, картофель на переработку и др.), ведения

семеноводства всех сельскохозяйственных культур. Эти культуры мож-

но дезактивировать обычными технологическими приемами.

Нормирование содержания радионуклидов проводится на основе

ВДУ.

Таблица 62 – Временно допустимые уровни содержания

в пищевых продуктах, Бк/кг (Ки/кг)

Продукт Россия (ВДУ-93) Белоруссия (РДУ-96)

Вода питьевая 0,37 (1 × 10

-11

) 0,37 (1 × 10

-12

)

Молоко и цельномолочные продукты 37 (1 × 10

-9

) 3,7 (1 × 10

-10

)

Молоко сухое и концентрированное 200 (6 × 10

-9

) 74 (2 × 10

-10

)

Хлеб и хлебопродукты 37 (1 × 10

-9

) 3,7 (1 × 10

-10

)

Картофель 100 (3 × 10

-9

) 3,7 (1 × 10

-10

)

Детское питание 3,7 (1 × 10

-10

) 1,86 (5 × 10

-11

)

Специи, чай, мед 1 000 (3 × 10

-9

) 37 (1 × 10

-9

)

Прочие продукты 100 (3 × 10

-9

) 37 (1 × 10

-9

)

Примечания. 1. Отдельные республики имеют право устанавливать контрольные

уровни содержания радионуклидов в пищевых продуктах и питьевой воде, как для всей

республики, так и для отдельных территорий. При этом они не должны превышать чис-

ленность значений ВДУ-91. Контрольные уровни устанавливаются исходя из реальной

радиационной обстановки и экономических возможностей республики в целом или от-

дельных территорий.

2. Производство детского питания из продуктов, получаемых на загрязненных терри-

ториях, не рекомендуется.

3. Соблюдение ВДУ по цезию-137, как правило, обеспечивает соблюдение ВДУ по

стронцию-90.

Р а з д е л 4 РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЭКОСИСТЕМ

218

4.1.1.4.2. Зоотехнические мероприятия по снижению содержания

радионуклидов в продукции животноводства. В летне-пастбищный

период хороший эффект дают перевод животных на стойловое содер-

жание и организация зеленого конвейера. В этом случае исключается

возможность поступления радиоактивных веществ с дерниной, на кото-

рой находится большая часть радиоактивных веществ. Хорошие резуль-

таты дает целенаправленное кормопроизводство при использовании

всех агрохимических и агротехнических способов снижения миграции

радионуклидов из почвы в растения. Подбирая соответствующие корма,

можно снизить поступление радионуклидов в организм животных и пе-

реход их в мясо и молоко.

Таблица 63 – Влияние типа рациона на поступление радионуклидов

в организм и продукцию животных, %

Поступление

с рационом

Содержание

137

Сs

Тип рациона

Sr-90 Cs-137

в мыш-

цах

в мо-

локе

в мыш-

цах

в мо-

локе

Смешанный 35 44 33 36 43 50

Силосно-концентратный 18 48 20 18 50 57

Очень важно обеспечивать животных полноценным фосфорно-

кальциевым питанием. Это позволит снизить содержание радиоактивно-

го стронция в молоке и мясе приблизительно в 2-4 раза, особенно при

двукратном превышении рекомендуемых норм содержания кальция и

фосфора в рационе животных.

При выращивании и откорме мясных животных на кормах, загряз-

ненных радионуклидами, большое внимание нужно уделять заключи-

тельному, предубойному периоду. Для прижизненного очищения мяса и

субпродуктов от радионуклидов путем организации кормления живот-

ных «чистыми» кормами в последние 1-3 месяца предубойного периода.

4.1.1.5. Прогнозирование поступления радионуклидов

в сельскохозяйственную продукцию

В период поверхностного загрязнения почвы и корневого посту-

пления радионуклидов в растения необходимо прогнозирование посту-

пления радионуклидов в растениеводческую и животноводческую про-

дукцию.

4.1. Наземные экосистемы

219

4.1.1.5.1. Прогноз загрязнения растениеводческой продукции.

Прогноз загрязнения растениеводческой продукции позволяет заблаго-

временно планировать набор культур для возделывания на загрязнен-

ных радионуклидами угодьях, их размещение по полям севооборотов и

отдельным участкам с учетом плотности загрязнения почв и возможно-

сти использования получаемой продукции.

Для прогнозирования поступления радионуклидов в корма и про-

дукцию животноводства необходимо прежде всего установить, какими

радионуклидами загрязнены воздух и территории сельскохозяйствен-

ных угодий и каковы плотность и равномерность этих загрязнений.

Другие важнейшие показатели – биологическая доступность и способ-

ность радионуклидов мигрировать по пищевым цепочкам.

Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции за-

висит как от плотности загрязнений, так и от типа почв, от их грануло-

метрического состава и агрохимических свойств. При повышении со-

держания в почве физической глины от 5 до 30%, гумуса от 1 до 3,5%

переход радионуклидов в растения снижается в 1,5-2 раза, по мере со-

держания в почве подвижных форм калия и фосфора от низкого (К

менее 100 мг/кг почвы) до оптимального (200-300 мг/кг) и изменения

реакции почвы от кислой (рН 4,5-5,0) к нейтральной (рН 6,5-7,0) – в 2-3

раза (см. приложения).

Еще в большей степени на накопление радионуклидов влияет режим

увлажнения почвы. Минимальное накопление

137

Cs в многолетних тра-

вах обеспечивается при поддержании уровня грунтовых вод на глубине

90-120 см от поверхности осушенных торфяных и торфяно-глеевых

почв. На переувлажненных песчаных и торфяных почвах высокая сте-

пень загрязнения кормов и молока наблюдается даже при относительно

низких плотностях загрязнения

137

Cs (2-5 Ки/км

) и

Sr (0,3-1 Ки/км

В то же время на окультуренных участках дерново-подзолистых сугли-

нистых почв продукция с допустимым содержанием радионуклидов бы-

ла получена при плотности загрязнения

137

Cs до 20-30 Ки/км

, сущест-

венно, на переход

137

Cs из почвы в растение влияет содержание в ней

органического вещества. Поступление этого радионуклида в растения

из торфяных почв превышает его поглощение из минеральных почв в

несколько раз.

Сортовые различия в накоплении радионуклидов значительно мень-

ше (до 1,5-3 раз).

Для прогноза накопления радионуклидов в продукцию растениевод-

ства используются:

Р а з д е л 4 РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЭКОСИСТЕМ

220

а) коэффициенты перехода из почвы в урожай в расчете на 1 Ки/км

которые дифференцированы в зависимости от типа и гранулометриче-

ского состава почв, содержания обменного калия и реакции почвенной

среды (см. прил. 7 и 8);

б) результаты агрохимического и радиологического обследований

почв.

Определение уровня содержания радионуклидов с использованием

коэффициента пропорциональности накопления в растениеводче-

ской продукции. Для прогноза уровня загрязнения конкретной культу-

ры радионуклидами

137

Cs или

Sr необходимо коэффициенты, рассчи-

танные для плотности загрязнения почв 1 Ки/км

(37 кБк/м

) умножить

на величину плотности фактической загрязненности почвы:

A = B × K × 37,

где A – уровень загрязненности растениеводческой продукции, Бк/кг;

B – плотность загрязнения почвы, Ки/км

;

K – коэффициент пропорциональности (удельная радиоактивность

1 кг продукции при плотности загрязнения почв 1 Ки/км

, дан-

ные приложении ), нКи/кг;

37 – коэффициент для перевода нКи в Бк.

Сопоставляя полученную величину с нормативной величиной, опре-

деляем возможность использования корма.

Например: необходимо определить уровень радиоактивной загряз-

ненности сена многолетнего злаково-бобового (по

137

Cs) на дерново-

подзолистой суглинистой почве. Плотность загрязнения почвы по дан-

ным радиохимических исследований равна 15 Ки/км

при содержании

обменного калия 150 мг/кг почвы.

По данным приложения 6 коэффициент пропорциональности равен

0,57 нКи/кг.

Решение: A = 15 Ки/км

× 0,57 × 37 = 316 Бк/кг.

Аналогично делают расчеты для прогноза содержания

Sr в сель-

скохозяйственных культурах с учетом уровня кислотности почв (при-

ложение).

Метод определения накопления

Sr в растениях с помощью

комплексного показателя (КП) В.М. Клечковского. Для определения

содержания

Sr в растениях пользуются формулой:

A = КП × a / с,

где A – содержание

Sr в почве, с. ед. (стронциевые единицы);

с – содержание Ca на 100 г почвы, мг-экв.;