научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ НАКОПЛЕНИЯ 137CS СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ РАСТЕНИЯМИ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС Биология

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ НАКОПЛЕНИЯ 137CS СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ РАСТЕНИЯМИ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС»

РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 1, с. 134-153

УДК 621.039.[58+59]:574:539.1.04:539.183.2:581.6

ИЗМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ НАКОПЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ РАСТЕНИЯМИ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ПОСЛЕ АВАРИИ

НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС © 2011 г. А. В. Панов*, Р. М. Алексахин, А. А. Музалевская

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии, Обнинск

На примере юго-западных районов Брянской области оценена динамика коэффициентов перехода 137С8 в растения и влияние защитных мероприятий на накопление этого радионуклида в сельскохозяйственной продукции. Выделены три периода уменьшения содержания 137С8 в растениях в течение 20 лет после аварии на ЧАЭС. Показан вклад распада радионуклидов, природных биогеохимических процессов и защитных мероприятий в снижение накопления 137С8 в сельскохозяйственных растениях для различных периодов после радиоактивных выпадений. Дан прогноз предельно допустимых уровней загрязнения 137С8 сельскохозяйственных угодий, на которых возможно получение растениеводческой продукции, удовлетворяющей действующим нормативам, при различных объемах защитных мероприятий на радиоактивно загрязненных территориях. Оценены периоды времени после радиоактивных выпадений, когда обеспечивается производство продукции растениеводства и кормопроизводства, соответствующей радиологическим стандартам.

Авария на Чернобыльской АЭС, сельскохозяйственные растения, радиоактивное загрязнение, коэффициенты перехода, защитные мероприятия.

При изучении поведения радионуклидов в системе почва — растение как первичном звене поступления их в продукты питания особое внимание уделяется 137Cs — биологически подвижному радионуклиду. Он присутствует в составе глобальный вышадений после проведения испытаний ядерного оружия, в выбросах радиоактивных веществ после аварии на Чернобышьской АЭС и относится к числу основных дозообразующих радионуклидов [1, 2]. Потребление сельскохозяйственной продукции с повышенным содержанием 137Cs стало важным источником дополнительного облучения человека [3], поэтому изучение закономерностей и оценка параметров миграции 137Cs из почвы в сельскохозяйственные растения важны как с точки зрения теоретической радиоэкологии, так и для практики, а именно для организации и ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных территориях [2].

Как показали проведенные еще до аварии на ЧАЭС многочисленные исследования, одним из наиболее эффективный приемов снижения поступления 137Cs в сельскохозяйственные растения является применение минеральных удобрений и известкование кислых почв, при этом содержание 137Cs в продукции уменьшалось до 2—7 раз [4— 9]. В то же время столь высокая эффективность

* Адресат для корреспонденции: 249030, Калужская обл., Обнинск, ВНИИСХРАЭ; тел.: (48439) 9-69-68; факс: (48439) 6-80-66; e-mail: riar@mail.ru.

минеральный удобрений отмечалась, как правило, в вегетационный, деляночных и полевыгх опытах, а в реальный условиях она быта ниже и зависела от большого числа факторов: времени, прошедшего после радиоактивных выпадений, объемов контрмер, агрохимических показателей почв, гидрометеорологических условий и др. [10— 12].

Для описания динамики накопления 137С8 сельскохозяйственными растениями в отсутствие защитный мероприятий были предложены двух-и трехэкспоненциальные модели, описывающие изменения в переходе этого радионуклида в растения для периодов 1987-1995 гг. [13, 14] и 1987— 2004 гг. [15]. Однако к настоящему времени накоплен большой фактический материал по миграции 137Сб в системе почва — растения с учетом проведения защитный мероприятий в течение более 20 лет после аварии на ЧАЭС. Это позволяет, с одной стороны, принять во внимание динамику и особенности накопления этого радионуклида в растениях при различных объемах внесения минеральных удобрений, в разные сроки после аварии, для различный типов почв и видов сельскохозяйственный культур. С другой стороны, стало возможно уточнить и усовершенствовать предложенные ранее математические модели транспорта радионуклидов из почвы в растения. Результаты таких оценок позволят определить периоды времени, когда применение защитный мероприя-

Таблица 1. Объем выборок данных (1986—2006 гг.) по загрязнению 137С8 сельскохозяйственной продукции, используемых для анализа динамики КП137С8

Район

Число хозяйств

Сельскохозяйственная продукция (число выборок)

зерно картофель сенаж сено

Гордеевский 13 2752 826 2072 2746

Злынковский 9 880 385 353 1287

Климовский 28 2204 2643 1551 3685

Клинцовский 20 6049 465 933 2752

Красногорский 18 3138 1331 1258 2159

Новозыбковский 19 5635 2559 1857 5218

Стародубский 36 527 1057 88 1889

Итого 143 21185 9266 8112 19736

тий на сельскохозяйственных угодьях с различным уровнем плодородия почв будет оправданным. Поступление 137Сз в растения можно оценить с помощью коэффициента перехода (КП), равного отношению удельной активности этого радионуклида в растениях к плотности загрязнения им почвы.

ВЛИЯНИЕ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ 137Сз СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ РАСТЕНИЯМИ ИЗ ПОЧВЫ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС

Для изучения перехода 137Сз в растения были использованы результаты ежегодных мониторинговых исследований Брянского центра "Агро-химрадиология". Эти сведения включали уровни загрязнения 137Сз продукции растениеводства (зерно, картофель) и кормопроизводства (сенаж, сено), производящейся в 143 хозяйствах семи наиболее загрязненных районов Брянской области [16]. В 1986—2006 гг. было проверено на содержание 137Сз 1.7 млн. т зерна, 1.1 млн. т картофеля, 2.1 млн. т сенажа и 1.3 млн. т сена. Для расчетов использованы выборки по каждому виду продукции, включающие минимальные, максимальные и средние значения (табл. 1).

Информация по уровням загрязнения сельскохозяйственных угодий 137Сб (для продукции растениеводства — пашни, для продукции кормопроизводства — пашни, сенокосов и пастбищ) была основана на результатах радиологического картографирования почв Брянской области [17]. Для каждого года после аварии оценивали уровни загрязнения сельскохозяйственных угодий с учетом распада 137Сз по формуле

ст(0 = ст.ехрГ, кБк/м>, (1)

4 т 1/2 У

где ст, — плотность загрязнения 137Сз сельскохозяйственных угодий в год радиологического об-

следования, кБк/м2; I — время, число лет прошедших с года радиологического обследования до расчетного года; Т1/2 — период полураспада 137Сз, равный 30.17 года.

Важным фактором, влияющим на накопление 137Сб в растениях, являются свойства почвы [2, 18, 19]. Для изучения их особенностей почвы всех исследуемых сельскохозяйственных угодий были разделены на группы по гранулометрическому составу в соответствии с радиоэкологической классификацией, используемой рядом международных организаций, в том числе МАГАТЭ [20— 22]. Данный показатель является интегральным и связан в первую очередь с содержанием в почве физической глины и емкостью катионного обмена, определяющей сорбцию микроколичеств радионуклидов (табл. 2).

В рамках такой классификации все почвы разделяются на четыре группы по способности к фиксации 137Сб, ведущей к изменению его биологической доступности для усвоения растениями. Минеральные почвы объединены в три группы в зависимости от их гранулометрического состава: песчаные (песчаные и супесчаные), суглинистые (средне- и легкосуглинистые), глинистые (тяжелосуглинистые и глинистые почвы). Четвертую группу составили органические почвы (торфяного ряда), которые обладают рядом особенностей, определяющих повышенный переход 137Сз в растения. Выбор гранулометрического показателя как ведущего признака классификационной системы, характеризующего почвы, хорошо согласуется с представлениями о его значительном влиянии на интенсивность миграции 137Сз в системе почва — растения. Почвы пашни в семи юго-западных районах Брянской области, использующейся для производства растениеводческой продукции, представлены двумя группами: песчаными и суглинистыми. Сенокосы и пастбища, помимо этих двух групп, включают еще органические (торфяно-болотные) почвы.

Таблица 2. Основные характеристики выделенных групп почв

Группы почв Гранулометрический состав Тип (подтип) почв рНКС1 Гумус, % Емкость кати-онного обмена, мг-экв/100 г Содержание физической глины (<0.01 мм), %

Песчаные Песчаные, супесчаные Дерново-подзолистые; дер-ново-глеевые; дерновые; 4.0-6.0 0.3-5.0 3.0-15.0 <20%

Суглинистые Л егкосуглини -стые, средне-су- светло-серые и серые лесные Дерново-подзолистые; дерновые; темно-серые лесные 4.8-6.5 2.0-6.5 5.0-25.0 20-40%

Глинистые глинистые Тяжелосуглини- Темно-серые лесные 5.0-7.0 3.5-10.0 20.0-70.0 >40%

Органические (органогенные) стые Торфяные; торфяно-болот-ные; торфяно-глеевые 3.0-5.0 5.0-30.0 20.0-200.0

После аварии на ЧАЭС на радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодьях применяли повышенные дозы минеральных удобрений [3, 23], однако объемы внесения мелиорантов для создания агрохимического барьера 137С8 были не всегда и не везде оптимальными [24, 25]. На почвах, где минеральные удобрения вносились в достаточных объемах, удалось добиться значительного снижения почвенной кислотности, повышения обеспеченности растений фосфором и калием, увеличения содержания гумуса, что привело к снижению перехода 137С8 в растения. На угодьях, где минеральные удобрения вносились в ограниченных объемах с нарушениями технологии, их положительное влияние было менее выраженным. Наибольшей эффективностью по снижению поступления 137С8 в растения на бедных калием дерново-подзолистых почвах, характерных для юго-западных районов Брянской области, стало сбалансированное внесение в почву азотных, фосфорных и калийных удобрений в соотношении N : Р : К = 1 : 1.5 : 2. Для повышения содержания подвижных форм калия в почве вносили на суглинистых и песчаных почвах соответственно 52 и 69 кг К20 на 1 га. С целью улучшения физико-химических свойств почв и уменьшения подвижности 137Сб также проводили их известкование в дозах, в 1.5—2 раза превышающих норму (3—10 т/га), при этом принималась во внимание кислотн

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком