ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2009, № 4, с. 484-497
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ ^^^^^^^^^^ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК [574:539.1.04]:614.876
ВЛИЯНИЕ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ПОГЛОЩЕНИЕ 137CS СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ РАСТЕНИЯМИ ИЗ ПОЧВЫ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС*
© 2009 г. А. В. Панов1, Р. М. Алексахин1, П. В. Прудников2, А. А. Новиков2, А. А. Музалевская1
всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии
РАСХН, 249030, Обнинск, Киевское шоссе, 109 км 2Брянский центр "Агрохимрадиология", 241524, Брянская обл., п. Мичуринский, ул. Спортивная, 1
e-mail: riar@mail.ru Поступила в редакцию 23.08.2007 г.
На примере юго-западных районов Брянской обл. оценена динамика коэффициентов перехода 137Cs в растения и влияние защитных мероприятий на накопление этого радионуклида в сельскохозяйственной продукции. Выделены три периода уменьшения содержания 137Cs в растениях в течение 20 лет после аварии на Чернобыльской АЭС, оцениваемые изменением со временем эффективного периода полуснижения в них этого радионуклида после радиоактивных выпадений. По истечении 15-20 лет после аварии для некоторых культур уменьшение содержания 137Cs в растениях определяется фактически только распадом радионуклида.
ВВЕДЕНИЕ
При изучении поведения радионуклидов в системе почва-растение как первичном звене поступления их в продукты питания особое внимание уделяется 137С$ - биологически подвижному радионуклиду. Он присутствует в составе глобальных выпадений после проведения испытаний ядерного оружия, в выбросах радиоактивных веществ после аварии на Чернобыльской АЭС и относится к числу основных дозообразующих радионуклидов [9, 17]. Потребление сельскохозяйственной продукции с повышенным содержанием 137Св стало важным источником дополнительного облучения человека [31], поэтому изучение закономерностей и оценка параметров миграции 137С$ из почвы в сельскохозяйственные растения важны как с точки зрения теоретической радиоэкологии, так и для практики, а именно организации и ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных территориях [17].
Как показали проведенные еще до аварии на ЧАЭС многочисленные исследования, одним из наиболее эффективных приемов снижения поступления 137Св в сельскохозяйственные растения является применение минеральных удобрений и известкование кислых почв, при этом содержание 137Св в продукции уменьшается до 2-7 раз [10, 13, 14, 22-24]. В то же время столь высокая эффективность минеральных удобрений отмечалась, как правило, в вегетационных, деляночных и по-
* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ < 07-0412007.
левых опытах, а в реальных условиях она была ниже и зависела от большого числа факторов: времени, прошедшего после радиоактивных выпадений, объемов защитных мероприятий, агрохимических показателей почв, гидрометеорологических условий и др. [1, 3, 16].
Для описания накопления 137С$ сельскохозяйственными растениями в отсутствии защитных мероприятий на территории России, пострадавшей от аварии на ЧАЭС, были предложены двух-и трехэкспоненциальные модели, описывающие изменения в переходе 137С$ в растения для периодов 1987-1995 гг. [15, 21] и 1987-2004 гг. [18]. Однако накопившийся к настоящему времени большой фактический материал по миграции этого радионуклида в системе почва-растения, с учетом проведения защитных мероприятий в течение более 20 лет после аварии на ЧАЭС, позволяет, с одной стороны, принять во внимание динамику и особенности накопления 137С$ в растениях при различных объемах внесения минеральных удобрений, в разные сроки после аварии, для различных типов почв и видов сельскохозяйственных культур, а с другой, уточнить и усовершенствовать предложенные ранее математические модели транспорта радионуклидов из почвы в растения. Результаты таких оценок позволят определить периоды времени, когда применение защитных мероприятий на сельскохозяйственных угодьях с различным уровнем плодородия почв будут оправданы. Оценку поступления 137С$ в растения можно дать на основе коэффициента перехода (КП), являющегося отношением удельной
Таблица 1. Объем выборок данных (1986-2006 гг.) по загрязнению 137С$ сельскохозяйственной продукции, используемых для анализа динамики КП 137С$
Район Число Сельскохозяйственная продукция (число выборок)
хозяйств зерно картофель овощи сенаж сено силос
Гордеевский 13 2752 826 297 2072 2746 371
Злынковский 9 880 385 140 353 1287 323
Климовский 28 2204 2643 2160 1551 3685 1323
Клинцовский 20 6049 465 449 933 2752 862
Красногорский 18 3138 1331 92 1258 2159 632
Новозыбковский 19 5635 2559 1317 1857 5218 1669
Стародубский 36 527 1057 331 88 1889 222
Итого 143 21185 9266 4786 8112 19736 5402
активности этого радионуклида в растениях к плотности загрязнения им почвы.
Целями настоящей работы являлись оценка многолетней динамики КП 137С$ в растения в отсутствии защитных мероприятий и с учетом их применения, разработка математической модели, описывающей особенности накопления 137С$ в растениях, а также исследование закономерностей поступления 137Св в различные сельскохозяйственные растения.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Для изучения перехода 137Св в растения использованы результаты ежегодных мониторинговых исследований Брянского центра "Агрохим-радиология". Эти сведения включали уровни загрязнения 137Св продукции растениеводства -зерно, картофель, овощи (капуста, томаты, огурцы) и кормопроизводства (сенаж, сено, силос), производящейся в 143 хозяйствах 7 наиболее загрязненных районов Брянской обл. [12]. В 19862006 гг. проверено на содержание 137Св 1.7 млн. т зерна, 1.1 млн. т картофеля, 0.2 млн. т овощей, 2.1 млн. т сенажа, 1.3 млн. т сена и 2.4 млн. т силоса. Для расчетов использовались выборки по каждому виду продукции (от 4.8 до 21.2 тыс.), включающие минимальные, максимальные и средние значения (табл. 1). Каждая выборка содержала данные об измерениях от 3 до 273 образцов.
Информация по уровням загрязнения сельскохозяйственных угодий 137Св (для продукции растениеводства - пашни, для продукции кормопроизводства - сенокосов и пастбищ) была основана на результатах радиологического картографирования почв Брянской обл. [6]. Для каждого года по-
сле аварии оценивали уровни загрязнения сельскохозяйственных угодий с учетом распада 137С$ по формуле:
(-0.693 Аг) Т
а( 0 = 086 ехр 1,2 , (1)
где а86 - плотность загрязнения 137С$ сельскохозяйственных угодий в 1986 г., кБк/м2; А/ - время, число лет прошедших с 1986 г. до расчетного года; Г1/2 - период полураспада 137Сз, равный 30.17 года.
Важным фактором, влияющим на накопление 137Св в растениях, являются свойства почвы [17, 19, 20], для изучения особенностей которых 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 [4, 26, 28]. Данный показатель является интегральным и связан, в первую очередь, с содержанием в почве физической глины и емкостью катионного обмена, определяющим сорбцию микроколичеств радионуклидов (табл. 2).
В рамках такой классификации все почвы разделяются на 4 группы по способности к фиксации 137Св, ведущей к изменению его биологической доступности для усвоения растениями. Минеральные почвы объединены в 3 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 137Св в растения.
Таблица 2. Основные характеристики выделенных групп почв Брянской обл.
Группы почв Гранулометрический состав Тип(подтип) почв рН солевой Гумус, % Емкость катионного обмена, мг-экв/100 г Содержание физической глины (<0.01 мм), %
Песчаные Песчаный, супесчаный Дерново-подзолистые; дер-ново-глеевые; дерновые; светло-серые и серые лесные 4.0-6.0 0.3-5.0 3.0-15.0 <20
Суглинистые Легкосуглинистый, среднесуглинистый Дерново-подзолистые; дерновые; темно-серые лесные 4.8-6.5 2.0-6.5 5.0-25.0 20-40
Глинистые Тяжелосуглинистый Темно-серые лесные 5.0-7.0 3.5-10.0 20.0-70.0 >40
Органические (органогенные) Торфяные; торфяно-болот-ные; торфяно-глеевые 3.0-5.0 5.0-30.0 20.0-200.0
Выбор гранулометрического показателя, характеризующего почвы как ведущего признака классификационной системы, хорошо согласуется с представлениями о значительном влиянии этого показателя на интенсивность миграции 137С$ в системе почва-растения.
Почвы пашни в семи юго-западных районах Брянской обл., использующейся для производства растениеводческой продукции, представлены двумя группами: песчаными и суглинистыми. Сенокосы и пастбища, помимо этих двух групп, включают еще органические (торфяно-болот-ные) почвы.
После аварии на ЧАЭС на радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодьях применяли повышенные дозы минеральных удобрений [2, 31], однако объемы внесения мелиорантов для создания агрохимического барьера 137Сз не всегда и не везде оптимальны [5, 7]. 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 137Сз в растения. На угодьях, где минеральные удобрения вносились в ограниченных объемах с нарушениями технологии, их положительное влияние было менее выраженным. Наибольшую эффективность уменьшения поступления 137Св в растения на бедных калием дерново-подзолистых почвах, характерных для юго-западных районов Брянской обл., имело 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 137Св проводили известкование, в дозах 1.5-2 раза превышающих норму (3-10 т/
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.