Кравців Р.Й., Салата В.З., Семанюк В. І., Фреюк Д.В., Ярошович І. Г. Ветеринарна радіологія

Подождите немного. Документ загружается.

14. Радіоекологічний моніторинг

сільськогосподарської та лісової продукції,

методи їх дезактивації

У 2005 році радіологія відзначила своє стодесятиліття. До

1986 року нею займалося порівняно вузьке коло спеціалістів,

пов’язаних, як правило, з використанням радіоактивних речовин

та їхніх випромінювань для розв’язання конкретних, спеціальних

фундаментальних і прикладних завдань.

Після аварії на Чорнобильській АЕС ситуація докорінно змі-

нилася. Зросла цікавість до радіології та її проблем. Стало оче-

видно, що знання з радіології необхідні спеціалістам різних ква-

ліфікацій та напрямів, здавалося б, зовсім далеких від проблем

атомної енергетики та використання радіоактивних речовин для

певних цілей. Передусім, це лікарі, не тільки радіологи, а й прак-

тично всіх спеціальностей, а також екологи, геологи, працівники

харчової промисловості, лісівники та багато інших, серед яких,

безперечно, фахівці служби ветеринарної медицини та працівни-

ки сільського господарства.

За більш як двадцять років, що минули після аварії, у бага-

тьох регіонах країни радіаційний фон наблизився до норми, і так

зване зовнішнє опромінення організмів уже не становить такої

небезпеки, як у перші тижні та місяці після неї. Але основна маса

осілих у вигляді найдрібніших частинок радіоактивних речовин

знаходиться у ґрунті, його орному шарі. Разом із ґрунтовим роз-

чином вони через коріння потрапляють до рослин, а далі з корма-

ми рослинного походження – до організму тварин і з продукта-

ми харчування – безпосередньо до людини, що призводить до так

званого внутрішнього її опромінення. До 95% дози в нинішній час

людина одержує саме за рахунок такого цього.

Як звести до мінімуму надходження радіоактивних речовин в

організм людини і тим самим захистити всіх нас від їхньої шкідли-

вої дії – завдання спеціалістів сільського господарства, насамперед

агрономів і тваринників. Саме вони стоять біля витоків одержан-

ня продуктів харчування – основних постачальників радіоактив-

401

них речовин людині. Необхідно, щоб ці продукти були чистими від

радіоактивних речовин. Отже, фактично відповідальність за раді-

аційну безпеку населення покладається на працівників сільського

господарства. Контроль за радіологічною якістю виробленої про-

дукції здійснюють служби гуманної та ветеринарної медицини.

Запобігання надходженню та нагромадженню

радіонуклідів у продукції сільського господарства

Запобігання надходженню радіоактивних забруднень у

сільськогосподарські рослини та організми сільськогосподарсь-

ких тварин, зниження ступеня нагромадження в їхніх органах ра-

діоактивних речовин, а також розробка шляхів їх виведення з ор-

ганізму тварин є головними завданнями сільськогосподарської

радіоекології. Більше того, ці заходи є найважливішою проблемою

протипроменевого захисту рослин і тварин, націленого у кінце-

вому результаті на протипроменевий захист людини. Розв’язання

цієї проблеми починається з комплексу заходів щодо зниження

надходження радіоактивних речовин у сільськогосподарські рос-

лини – процесу, що становить початковий і головний етап їх руху

по досить короткому ланцюгу на шляху до людини.

Які засоби застосовуються для зниження надходження радіонуклідів

у сільськогосподарські рослини?

Залежно від властивостей ґрунту, ступеня його забруднен-

ня радіоактивними речовинами, а також від виду сільськогоспо-

дарських культур, що вирощуються, способів використання вро-

жаю та інших умов застосовуються різні засоби, здатні зменшити

радіоактивність продуктів рослинництва у багато разів. Відповід-

но до однієї з класифікацій вони поділяються на дві групи:

• загальновживані у сільському господарстві засоби, викори-

стання яких забезпечує збільшення родючості ґрунту, росту

врожайності і водночас зменшує перехід радіоактивних ре-

човин у рослини;

• спеціальні засоби, головною метою яких є тільки зменшен-

ня надходження радіоактивних речовин у рослини.

Радіоекологічний моніторинг

Ветеринарна радіологія

За іншою класифікацією розрізняють декілька типів засобів:

механічні, агротехнічні, хімічні, агрохімічні та біологічні.

Такий розподіл засобів, звичайно, досить умовний, оскільки

загальновживані засоби за певних умов можна трактувати як спе-

ціальні. На практиці також іноді буває досить важко визначити

чітку межу між механічними та агротехнічними засобами, хіміч-

ними та агрохімічними, агротехнічними та біологічними тощо.

Крім цього, під час організації та проведення заходів щодо запо-

бігання надходженню радіоактивних речовин у рослини, як пра-

вило, доводиться мати справу з комплексом засобів, які техноло-

гічно тісно пов’язані між собою. Тому доцільніше визначити п’ять

головних комплексних систем зниження надходження радіоак-

тивних речовин у рослини. Такі системи враховують як загаль-

новживані, так і спеціальні засоби:

• обробіток ґрунту;

• застосування меліорантів та добрив;

• зміна структури сівозмін;

• управління режимом зрошування;

• внесення спеціальних речовин та сполук.

Як впливає обробіток ґрунту на зниження надходження радіонуклідів

у сільськогосподарські рослини?

Вище зазначалося, що на окультурених ґрунтах радіоактивні

речовини нагромаджуються переважно в орному горизонті. Саме

тому дуже ефективним засобом є загортання забрудненого шару

ґрунту плантажним плугом на глибину 60-70 см за умови наступ-

ного окультурювання вигорнутого нагору підорного шару. Це за-

безпечує зниження нагромадження рослинами радіоактивних

продуктів поділу у 5-10 разів. Ефективність такої глибокої оранки

більша на важких ґрунтах, для рослин з мичкуватою кореневою

системою, при поливі дощуванням.

Тому вона рекомендується в основному для зони достатньої

вологості та регіонів, де застосовується зрошування ґрунту.

Безперечно, внаслідок такої оранки, наприклад дерново-під-

золистих ґрунтів, можна очікувати істотного погіршення родю-

чості. І справді, обробка ґрунту з глибоким заорюванням забруд-

неного орного шару призводить практично до повного знищення

402

403

родючості малопотужних ґрунтів. Проте у багатьох випадках во-

на необхідна, оскільки зменшує можливість поверхневого вітро-

вого перенесення і стікання радіоактивних речовин, знижує раді-

оактивний фон місцевості.

Крім цього, при внесенні достатньої кількості органічних та мі-

неральних добрив, що компенсують природну родючість заорано-

го шару, врожай сільськогосподарських культур у сівозміні може

не знижуватись. Так, на важкому дерново-підзолистому ґрунті, при

внесенні повної дози мінеральних добрив під сільськогосподарські

культури у кормовій сівозміні врожай залишався практично на од-

наковому рівні при оранці на глибину до 20 і до 50 см. Але у другому

випадку вдвічі зменшувалося надходження

Sr у сіно вики та коню-

шини, у зелену масу кукурудзи і солому ячменю (табл. 14.1). Проте

у зерні кукурудзи вміст радіонукліда

Sr не зменшувався, а в зерні

ячменю зменшувався всього на 30%. Це пояснюється тим, що при

глибокому захороненні

Sr вегетативні органи рослин формуються

у той період, коли їх коренева система знаходиться у ґрунті на рівні з

низькою його концентрацією. У період формування зерна корені до-

сягають забрудненого шару і починають поглинати радіонуклід.

Таблиця 14.1

Продуктивність культур кормової сівозміни та нагромадження

у врожаї при різній глибині обробки дерново-підзолистого ґрунту

Культура Глибина обробки ґрунту

0-20 см 0-50 см

Врожай, Вміст

Sr, Врожай, Вміст

Sr,

кг/м

кБк/кг кг/м

кБк/кг

Вика з вівсом (сіно) 1,08 488 1,10 196

в тому числі: овес 0,69 274 0,64 107

вика 0,39 995 0,46 348

Конюшина першого року використання (сіно)

перший укіс 1,49 703 1,64 307

другий укіс 0,49 536 0,60 370

Конюшина другого року використання (сіно)

перший укіс 1,85 492 1,80 237

другий укіс 0,54 529 0,47 392

Картопля 1,58 29,6 1,52 1,1

Кукурудза

зелена маса 2,87 174 2,62 66,6

зерно 0,85 7,4 0,69 7,4

Радіоекологічний моніторинг

Ветеринарна радіологія

404

Ячмінь

солома 0,58 281 0,61 163

полова 0,15 148 0,15 115

зерно 0,54 26 0,52 18,5

Отже, зерно кукурудзи і ячменю утворюється за умов вищого

рівня радіоактивного забруднення, ніж вегетативні органи.

Цілком винятковими здаються результати зниження рівня

надходження

Sr у бульби картоплі – завдяки глибокій оранці він

знижувався більше ніж у 2,5 раза. Швидше за все це пов’язано з

тим, що коріння картоплі, особливо за умов ґрунтів важкого ме-

ханічного складу, не проникає глибоко в підорний горизонт, і то-

му радіонуклід у рослину практично не надходить.

Дуже ефективною є глибока оранка для луків, забруднених

радіоактивними речовинами. Сіно зернових і зернобобових куль-

тур після такої обробки містить

Sr в 1,5-2,5 раза менше.

Глибоке загортання радіоактивних продуктів поділу – спосіб,

що потребує великих затрат праці і коштів. Тому його можна ре-

комендувати лише у виняткових випадках під окремі культури і,

як правило, на невеликих площах. До таких випадків слід, насам-

перед, віднести дуже високий ступінь забруднення ґрунту радіо-

активними речовинами на досить значну глибину. Глибоку оранку

можна також рекомендувати при потребі термінового зниження

зовнішнього радіаційного фону на окремих площах – заорювання

радіоактивних речовин на глибину 40-50 см забезпечує зниження

рівня зовнішнього випромінювання в 10 і більше разів.

Дані, наведені у табл. 14.1 для картоплі, дозволяють зроби-

ти висновок, що глибока оранка доцільна при підготовці забруд-

нених радіоактивними речовинами ділянок під картоплю та ово-

чі. У цьому випадку, за умови достатнього забезпечення культури

органічними та мінеральними добривами, можна рекомендува-

ти порушення системи сівозміни і дозволити застосування моно-

культури.

Зважаючи на те, що в перші тижні, а в умовах сухої погоди

і протягом багатьох місяців, радіоактивні опади розподіляються

лише на поверхні ґрунту завтовшки не більше кількох сантиме-

трів, можна рекомендувати знімання ґрунту. Для цього викори-

405

стовують нетрадиційну для агрономічної практики шляхо-приби-

ральну, шляхо-будівельну або спеціально сконструйовану тех ніку.

Так, у літературі існують дані про те, що дворазова обробка лук

міськими дорожніми підмітальними машинами, робочим орга-

ном яких є ротор зі стальною щіткою, забезпечує десятикратне

зниження забрудненості ґрунту.

Проте видалення поверхневого шару ґрунту на глибину усьо-

го 5 см дає до 500 м

ґрунту з 1 га. Крім того, навіть за допомо-

гою спеціальних машин за умови пухких ґрунтів неможливо зня-

ти шар ґрунту саме такої товщини, тому об’єм видаленого ґрунту

збільшується в 2-3 рази. Таку кількість важко знімати і, головне,

захоронювати. Крім того, видалення поверхневого шару лук або

пасовиськ порушує життєдіяльність лучного ценозу і призводить

до повної втрати його продуктивності. Тому очищення поверх-

ні ґрунту сільськогосподарських угідь зазначеними механізмами

можна рекомендувати лише тоді, коли кількість радіоактивних

речовин на ньому виходить далеко за межі допустимих рівнів або

коли обробка ґрунту звичайним сільськогосподарським знаряд-

дям виявляється малоефективною.

При порівняно невисоких рівнях забруднення ґрунтів до-

статнім заходом може бути обробка фрезерними машинами або

важкими дисковими боронами, а також переорювання відвальни-

ми плугами на звичайну глибину. Змішування забрудненого по-

верхневого шару ґрунту з глибшими шарами зменшує поширення

радіоактивних опадів звичайним шляхом і знижує їх надходжен-

ня у рослини у 2-4 рази.

Навпаки, при дуже високих рівнях забруднення рекоменду-

ється глибоке засипання поверхневого радіоактивного шару досить

товстим шаром (до 0,5-1 м) чистого ґрунту або сумішшю ґрунту зі

соломою та соломи з глиною. Безперечно, такий захід важко про-

вести на значних територіях, і він може мати лише локальне за-

стосування.

Радіоекологічний моніторинг

Ветеринарна радіологія

406

Застосування мінеральних та органічних добрив

Роль мінеральних та органічних добрив як постачальників

головних елементів живлення рослин в умовах радіоактивного

забруднення не змінюється, проте вони можуть набувати нових

функцій, пов’язаних з їхніми фізико-хімічними та хімічними вла-

стивостями. Добрива можуть стимулювати поглинання рослина-

ми радіоактивних речовин. Проте при кваліфікованому застосу-

ванні їх у певних формах, кількостях і співвідношеннях можна в

багато разів зменшити надходження радіонуклідів у рослини.

На жаль, досі не існує переконливих даних щодо впливу ба-

гатьох видів добрив на перехід у рослини радіоактивних речовин.

Насамперед це стосується таких важливих у фізіологічному від-

ношенні елементів, як азот, фосфор. Невивчена роль мікроеле-

ментів у цьому процесі.

Як впливає вапнування ґрунтів на надходження радіонуклідів

у сільськогосподарські рослини?

Радіоактивні речовини нерідко потрапляють у навколишнє

середовище у вигляді нерозчинних і важкорозчинних часточок.

Проте з часом при контакті з киснем повітря і водою вони пере-

ходять у розчинні форми. Особливо цьому сприяє кисла реакція

середовища. Помічено, що з кислих ґрунтів у рослини надходить

більша кількість

Sr,

137

Cs, ніж зі слабокислих або нейтральних.

Тому спосіб вапнування кислих ґрунтів, який широко застосову-

ється у практиці сільського господарства, як виявляється, сприяє

не тільки поліпшенню умов росту рослин, але й зниженню над-

ходження радіоактивних речовин із ґрунту в рослини.

Головним компонентом вапняних матеріалів, як відомо, є

кальцій у вигляді оксиду, гідроксиду, карбонату кальцію. Збіль-

шення його концентрації у ґрунті зумовлює збільшення так зва-

ного “стронцієвого коефіцієнта” (співвідношення між умістом

стронцію та кальцію), завдяки чому також зменшується надход-

ження в рослини

Sr.

Вапнування застосовують звичайно на підзолистих, дерново-

підзолистих та деяких торфових ґрунтах, значно менше – на сірих

407

лісових ґрунтах та червоноземах. Внесення вапна у кислий дерново-

підзолистий ґрунт (рН сольової витяжки 4,6, гідролітична кислот-

ність 6,0 екв. на 100 г ґрунту) у кількості 0,5 дози відносно гідролі-

тичної кислотності знижувало вміст

Sr та

137

Cs у зерні пшениці та

гороху в 2-3 рази, а в соломі – в 1,5-3 рази (табл. 14.2). При збільшенні

дози вапна відбувається подальше зменшення поглинання

Sr. Вміст

137

Cs зменшується меншою мірою або навіть збільшується.

У цілому ж вапнування кислих, забруднених радіонуклідами,

ґрунтів слід вважати одним з головних засобів, що інгібують про-

цес переходу радіонуклідів, насамперед

Sr, у рослини. Згідно з

даними різних авторів, вапнування дає змогу зменшувати вміст

цього радіонукліда в картоплі та коренеплодах у 10-12 разів, у сі-

ні бобових – у 6-8 разів, у соломі злаків – у 3-4 рази, в зерні – в 2-4

рази, в овочах – у 5-7 разів, у ягодах – в 4-6 разів.

Внесення вапна та вапняних матеріалів можливе лише на

кислих ґрунтах. Що ж до лужних, то збагачення їх кальцієм може

проводитися шляхом гіпсування. На нейтральних ґрунтах можна

вносити збалансовані кількості вапняних матеріалів та гіпсу.

Таблиця 14.2

Зміни вмісту радіонуклідів у продукції при внесенні вапна

у кислий дерново-підзолистий ґрунт

Доза вапна

137

(за гідролітичною кислотністю) Солома Зерно Солома Зерно

Пшениця

0,5 60 48 64 33

2,0 38 34 73 44

Горох

0,5 87 68 34 40

2,0 60 31 25 30

Примітка: дані у відсотках відносно контрольного варіанта без вапнування.

З метою зменшення нагромаджування врожаєм

Sr та

137

у ґрунт можна вносити не тільки вапно, але й інші вапняні мате-

ріали природного і промислового походження: різноманітні вап-

няки, доломіт, мергель, сланцевий та торф’яний попіл, дефекацій-

не багно, відходи целюлозно-паперових комбінатів, металургійної

Радіоекологічний моніторинг

Ветеринарна радіологія

408

промисловості. З останніх добрим вапняним матеріалом є мета-

лургійні, або доменні, шлаки.

Як впливають металургійні шлаки на надходження радіонуклідів

у сільськогосподарські рослини?

Встановлено, що металургійні шлаки дещо інтенсивніше

зменшують нагромадження

Sr рослинами, ніж вапно. Нагро-

мадження його у зерні при застосуванні мартенівського, електро-

плавильного шлаків та вапна знизилось відповідно у 2,8, 3,2 та 2,4

раза. На нагромадження рослинами

137

Cs вапно та шлаки вплива-

ли практично однаково – вміст його зменшувався у 2,3-2,5 рази.

Шлаки значно збільшували засвоюваність кальцію рослина-

ми, внаслідок чого співвідношення між

Sr і Са у рослинах у варі-

антах зі шлаками досить різко зменшувалося. Так, якщо абсолют-

не нагромадження

Sr на одиницю маси зерна під впливом шлаків

зменшувалося приблизно в 3 рази, то нагромадження на одиницю

маси кальцію (стронцієві одиниці) зменшувалося приблизно у 5

разів. Під впливом вапна вміст

Sr відносно кальцію зменшувався

всього у 3 рази. Отже, шлаки не тільки зменшують абсолютне на-

громадження радіоактивних речовин у врожаї, але й значно змен-

шують їх відношення до хімічних аналогів. Це особливо важливо

для

Sr, оскільки від співвідношення стронцію та кальцію в рос-

линах залежить перехід

Sr у наступні біологічні ланцюги.

Як впливають калійні добрива на надходження радіонуклідів

у сільськогосподарські рослини?

Як зазначалось вище, надходження

137

Cs у рослини та нагромад-

ження його у врожаї значною мірою визначається вмістом у навко-

лишньому середовищі й у самих рослинах його хімічного аналога

– калію. З підвищенням вмісту калію у ґрунті або поживному сере-

довищі надходження

137

Cs у рослини зменшується. Тому внесення

калійних добрив, особливо під рослини, які потребують підвище-

ної кількості калію, може бути одним з головних засобів зменшен-

ня вмісту цього радіонукліда в продукції рослинництва. Так, на

кислому дерново-підзолистому ґрунті внесення калію з розрахун-

ку 0,1 г на 1 кг ґрунту у вигляді хлориду калію зменшувало вміст

409

137

Cs у зерні пшениці в 7 разів, а в зерні гороху – в 4 рази. Цими ж

дослідженнями було показано, що у врожаї вівса, вирощеного на

ґрунті, в який протягом довгого часу вносили калійні добрива, на-

громадження

137

Cs зменшувалося приблизно в 20 разів порівняно з

ґрунтом, у який добрива не вносились. Збільшення дози калію з 80 до

240 кг/га на наступний рік після внесення калійних добрив зменшу-

вало вміст

137

Cs у соломі пшениці в 3,6 раза, а в зерні – у 6 разів. При

збільшенні дози калію вдвічі (з 80 до 160 кг/га) вміст

137

Cs у бульбах

картоплі зменшувався також вдвічі. Наведені вище приклади одно-

часно свідчать про те, що кількість

137

Cs, яка надходить з ґрунту в рос-

лину, зменшується відповідно до збільшення вмісту в ґрунті доступ-

ного калію. Застосування калійних добрив збільшує вміст у ґрунті

рухомих форм калію, внаслідок чого надходження

137

Cs у рослини

зменшується. Це пояснюють антагонізмом іонів калію та цезію, що

надходять у рослину як у першій фазі – сорбції на поверхні кореневої

системи, так і протягом наступних шляхів їх транспорту по рослині

та включення у клітини різних тканин і органів.

Саме тому рівень калійного живлення рослин суттєво впливає

на нагромадження

137

Cs у надземних органах і при надходженні йо-

го через листя. При внесенні калійних добрив у ґрунти вміст

137

у вегетативних органах рослин значно зменшується, як і при нане-

сенні їх на листя. Тому дуже суттєво зменшує надходження

137

Cs як

через коріння, так і через листя позакореневе підживлення рослин

калієм. Слід ще раз зазначити, що рослини, схильні до нагромад-

ження підвищених кількостей калію (калієфіли), здебільшого по-

глинають

137

Cs у значно більших кількостях, ніж звичайні види.

Проте кислі ґрунти можуть бути нейтралізовані не тільки вап-

няними матеріалами, основою яких є карбонат кальцію, але й інши-

ми карбонатами, зокрема карбонатом калію. Відомі дані про те, що

внесення його у кислі ґрунти зменшує нагромадження

Sr рослина-

ми такою ж мірою, що й вапно. Більше того, на слабокислих ґрунтах,

де вапно практично не впливає на перехід

Sr з ґрунту у рослину,

карбонат калію помітно знижує його нагромадження. Доведено та-

кож, що під впливом карбонату калію аналогічно до хлориду калію

та інших солей калію у рослинах значно зменшується вміст

137

Cs.

Радіоекологічний моніторинг