Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство

растений.

Отмечается, что кальциелюбивые растения обычно поглощают больше стронция – 90,чем растения бедные кальцием. Больше всего накапливают стронций – 90 бобовые культуры, меньше корнеплоды и клубнеплоды, и ещё меньше злаковые.

Накопление радионуклидов в растении зависит от содержания в почве элементов питания. Так установлено, что минеральное удобрение, внесённое в дозах N 90, Р 90, увеличивает концентрацию цезия – 137 в овощных культурах в 3 – 4 раза, а аналогичные внесения калия в 2 – 3 раза снижает его содержание. Положительный эффект на уменьшение поступления стронция – 90 в урожай зернобобовых культур оказывает содержание кальций содержащих веществ. Так например внесение в выщелочный чернозём извести в дозах, эквивалентных гидролитической кислотности, уменьшает поступление стронция –
90 в зерновые культуры в 1,5 – 3,5 раза.

Наибольший эффект на снижение поступления стронция – 90 в урожай растений достигает внесением полного минерального удобрения на фоне доломита. На эффективность накопления радионуклидов в урожае растений оказывают влияние органические удобрения и метеорологические условия, а также и время их пребывание в почве. Установлено, что накопление стронция –
90, цезия – 137 через пять лет после их попадания в почву снижается в 3 – 4 раза.

Таким образом миграция радионуклидов во многом зависит от типа почвы, её механического состава, водно-физических и агрохимических свойств. Так на сорбцию радиоизотопов влияют многие факторы, и одним из основных являются механический и минералогический сосав почвы. Тяжёлыми по механическому составу почвами поглощённые радионуклиды, особенно цезий – 137, закрепляются сильнее, чем лёгкими. Кроме того эффект миграции радионуклидов зависит от метеорологических условий (количества осадков).

Накопление (вынос) радионуклидов сельскохозяйственными растениями во многом зависит от свойства почвы и биологической способности растений.

1.4. Пути миграции радионуклидов в окружающей среде

Радиоактивные вещества попадающие в атмосферу, в конечном счёте концентрируются в почве. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на земную поверхность поступления радионуклидов в растения из почвы становится основным путём попадания их в пищу человека и корм животным. При аварийных ситуациях, как показала авария на Чернобыльской АЭС, уже на второй год после выпадений основной путь попадания радиоактивных веществ в пищевые цепи - поступление радионуклидов из почвы в растения.

Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут из неё частично вымываться и попадать в грунтовые воды. Однако почва довольно прочно уде- рживает попадающие в неё радиоактивные вещества. Поглощение радионуклидов обуславливает очень длительное (в течение десятилетий) их нахождение в почвенном покрове и непрекращающееся поступления в сельскохозяйственную продукцию. Почва как основной компонент агроценоза оказывает определяющее влияние на интенсивность включения радиоактивных веществ в кормовые и пищевые цепи.

Поглощение почвами радионуклидов препятствует их передвижению по профилю почв, проникновению в грунтовые воды и в конечном счёте определят их аккумуляцию в верхних почвенных горизонтах.

Механизм усвоения радионуклидов корнями растений сходен с поглощением основных питательных веществ – макро и микроэлементов. Определённое сходство наблюдается в поглощении растениями и передвижения по ним стронция – 90 и цезия – 137 и их химических аналогов – кальция и калия поэтому содержание данных радионуклидов в биологических объектах иногда выражают по отношению к их химическим аналогам, в так называемых стронциевых и цезиевых единицах.

Радионуклиды Ru – 106, Ce – 144, Co – 60 концентрируются преимущественно в корневой системе и в незначительных количествах передвигаются в назёмные органы растений. В отличие от них стронций – 90 и цезий – 137 в относительно больших количествах накапливаются в наземной части растений.
Радионуклиды, поступившие в подземную часть растений, в основном концентрируются в соломе (листья и стебли), меньше – в мягкие (колосья, метёлки без зерна. Некоторые исключения из этой из этой закономерности составляет цезий, относительное содержание которого в семенах может достигать 10 % и выше общего количества его в надземной части. Цезий интенсивно передвигается по растению и относительно в больших количествах накапливается в молодых органах, чем очевидно вызвана повышенная концентрация его в зерне.

В общем накопление радионуклидов и их содержание на единицу массы сухого вещества в процессе роста растений наблюдается такая же закономерность, как и для биологически важных элементов: с возрастом растений в их надземных органах увеличивается абсолютное количество радионуклидов и снижается содержание на единицу массы сухого вещества. По мере увеличения урожая, как правило, уменьшается содержание радионуклидов на единицу массы.

Из кислых почв радионуклиды поступают в растения в значительно больших количествах, чем из почв слабокислых, нейтральных и слабо щелочных.
В кислых почвах повышается подвижность стронция – 90 и цезия – 137 снижается прочность их растениями. Внесение карбонатов кальция и калия или натрия в кислую дерново-подзолистую почву в количествах, эквивалентных гидролической кислотности, снижает размеры накопления долгоживущих радионуклидов стронция и цезия в урожае.

Существует тесная обратная зависимость накопления стронция – 90 в растениях от содержания в почве обменного кальция (поступление стронция уменьшается с увеличением содержания обменного кальция в почве).

Следовательно, зависимость поступления стронция – 90 и цезия –137 из почвы в растения довольно сложная, и не всегда её можно установить по какому-либо одному из свойств, в разных почвах необходимо учитывать комплекс показателей.

Пути миграции радионуклидов в организм человека различны.
Значительная их доля поступает в организм человека по пищевой цепи: почва – растения – сельскохозяйственные животные – продукция животноводства – человек. В принципе радионуклиды могут поступать в организм животных через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и поверхность кожи. Если в период

радиоактивных выпадений крупных рогатый скот находится на пастбище, то поступление радионуклидов может составить (в относительных единицах): через пищеварительный канал 1000, органы дыхания 1, кожу 0,0001. Следовательно, в условиях радиоактивных выпадений основное внимание должно быть обращено на максимально возможное снижение поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных через желудочно-кишечный тракт.

Так как радионуклиды поступая в организм животных и человека могут накапливаться и оказывая неблагоприятное воздействие на здоровье и генофонд человека необходимо проводить мероприятия, снижающие поступление радионуклидов в сельскохозяйственные растения, снижение накопления радиоактивных веществ в организмах сельскохозяйственных животных.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСИВА
2.1. Почвенно-климатические, погодные условия и экологическая

ситуация в хозяйстве

СПК им. Кирова расположено в юго-восточной части Михайловского района, объединяет 20 хозяйств, расположенных в 4-х населенных пунктах
Административным и хозяйственным центром является населённый пункт Красное, расположенное в 19 км от районного центра города Михайлова.

Общая площадь колхоза 3598 га. Основную территорию этих земель 3318 га занимают сельскохозяйственные угодья, которые составляют 92,2 % от общей площади хозяйства.

В составе сельскохозяйственных угодий пашня занимает 2699 га или
81,3%, пастбища619 га или 18,7 %. Природно – климатические данные района расположения СПК им. Кирова характеризуются следующими данными: теплым летом, умеренно-холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами.

Средняя годовая температура воздуха +4 0С. Продолжительность периода с температурой выше +10 0С – 140-114 дня.

Средние суммы осадков за год 450-565 мм за вегетационный период 140-
150 дней.

Природно-климатические условия зоны расположения хозяйства благоприятна для возделывания основных сельскохозяйственных культур; зерновых, сахарной свеклы, картофеля, кукурузы на силос. Территория хозяйства входит в лесостепную зону. Расположена на водоразделе реки Прони и Нердь, поэтому вся территория рассечена многочисленными оврагами и балками с уклоном во всех направлениях. Большая часть территории характеризуется преобладанием широких платообразных массивов с пологими склонами к долинам рек, оврагам и балкам.

Почвенный покров хозяйства отличается пестротой, довольно большим разнообразием разновидностей. В основном распространены чернозёмы выщелочнные, оподзоленные и отдельными участками темносерые, серые лесные

разной степени смытости.

По механическому составу все почвы относятся к тяжёлосуглинистым.

В результате аварии на ЧАЭС, площадь поверхностного загрязнения почвы цезием –137 Михайловского района составляет 807 км2 44 % территории. Средняя плотность поверхностного загрязнения – 1,4 /км2 .
Территория СПК им. Кирова подверглась загрязнению Сs – 137 51 % - пашни, 12
% лугов, с плотностью 1,07 Ки/км2 и дозой 13 мР/ ч т.е на территории хозяйства удовлетворительная ситуация СПК им. Кирова находится в зоне проживания с льготным социально – экономическим статусом (плотность загрязнения Сs – 137 от1 до 5 Ки/км2).

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Постановка цели и задачи исследований

Земля – это национальное богатство России, от эффективности использования и охраны которой во многом зависит экономическая, социальная и экологическая ситуация в стране, благополучие каждого человека.

В последние годы антропогенная нагрузка на природные комплексы в мире значительно возросла. В России давление на окружающую среду ниже среднемирового. Однако в последние годы вызывает беспокойство загрязнение земель, водных ресурсов и атмосферного воздуха радионуклидами. Система
“человек – окружающая среда” стала на столько сложной, что внутреннее и внешнее влияние на эту систему может привести к самым неожиданным последствиям.

Радиоактивное загрязнение представляет собой опасность для человека и среды его обитания. Отрицательное воздействие ионизирующей радиации на живые организмы стало известно с момента открытия радиоактивности.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС были загрязнены пятнадцать административных территорий Российской Федерации, в том числе и часть районов Рязанской области. Почва и растения являются одним из важнейших звеньев, определяющих исходные масштабы включения радионуклидов в пищевые цепи.

Поэтому изучение данной проблемы, выработка рекомендации по устранению негативного воздействия радионуклидов на почву и растения является весьма актуальной задачей.

Целью наших исследований являются: оценка сложившейся радиационной обстановки на территории СПК им. Кирова, и производство экологически чистой продукции. Для изучения методов ведения сельского хозяйства на загрязнённых радионуклидами территориях, необходимо решить следующие задачи:
1) Определить степень загрязнения почвы на территории СПК им. Кирова

2) Определить степень поступления радионуклидов в продукцию выращенную на этих почвах
3) Провести оценку загрязнения почвы и продукции
4) Составить рекомендации по ведению сельского хозяйства на загрязнённых территориях СПК им. Кирова.

2. Методы проведения и результаты исследований

Для проведения исследований, нами совместно с запольной агрохимической Станцией Подвязья были проведены анализы в 2000 году по изучению радиационной обстановки в СПК им. Кирова.

Определяли стронции – 90 радиохимическим методом по дочернему продукту иттрий – 90. Содержание цезия – 137 сурьмянонодидным методом.
Измерения активности конечных продуктов химического анализа проводим на молофоновой устанофке УМФ – 1500 со счётчиком СБТ – 13.

Для сравнения были взяты данные по хозяйству за 1985 год, до аварии на
ЧАЭС, и за 1992год через шесть лет после аварии.

Таблица 1

Загрязнение почвы цезием – 137 в СПК им. Кирова

|Методы взятия пробы |Сs – 137 Бк/кг|
|№ участка, год | |
| |слой, см |
| |0 - 20 |20 - 40 |
|1 поле |1 |3,2 |2,4 |
|3 севооборота 1985г| | | |
| |2 |3,4 |2,2 |
| |3 |3,9 |2,9 |
| |ср |3,7 |2,7 |
|1 поле |1 |208,3 |107,2 |
|3 севооборота 1992г| | | |
| |2 |204,4 |116,8 |
| |3 |210,3 |112,4 |
| |ср |207,2 |109,2 |
|1 поле |1 |138,5 |93,5 |
|3 севооборота 2000г| | | |
| |2 |140,2 |98,7 |
| |3 |144,3 |96,8 |
| |ср |141,6 |95,2 |

Анализируя таблицу 1 видно что анализы 1985 года показывают следующею степень загрязнения и распределение радиоактивного цезия – 137 в почве, естественного содержания в слое 0 –20 см загрязнение составляет 3,7 Бк/кг, а слой 20 – 40 см - 2.7 Бк/кг. С глубиной концентрация цезия – 137 уменьшается в 1,4 раза. Значительное повышение содержания радиоактивного цезия в почве оказали последствия аварии на ЧАЭС увеличив содержание его в
70 раз.

Увеличение концентрации цезия – 137 в подпаханном горизонте в 50 раз, это показывает на хорошую его миграцию в почве, которая произошла в течении
6 лет после выбросов радионуклидов и осаждения их на данной территории.

В последующие 8 лет концентрация радиоактивного цезия в слое 0 – 20 см уменьшился в1,5 раза, что можно взять с миграцией его в более глубокие горизонты и вынос его с продукцией, а также почвы хозяйства подвержены эрозии и не исключён вынос радиоактивного цезия в водные источники с поверхностными водами. Уменьшение соединения цезия – 137 произошли и в подпаханном горизонте и составило 15 %.

Таблица 2

Загрязнение почвы Sr – 90 в СПК им. Кирова

|Методы взятия пробы |Sr – 90 Бк/кг |
|№ участка, год | |
| |слой, см |
| |0 - 20 |20 – 40 |
|1 поле |1 |2.5 |2.1 |
|3 севооборота 1985г| | | |
| |2 |2.7 |2.3 |
| |3 |2.8 |2.0 |
| |ср |2.6 |2.2 |
|1 поле |1 |5.3 |3.0 |
|3 севооборота 1992г| | | |
| |2 |5.7 |3.1 |
| |3 |5.9 |3.5 |
| |ср |5.5 |3.3 |
|1 поле |1 |4.6 |3.1 |
|3 севооборота 2000г| | | |
| |2 |4.9 |2.9 |
| |3 |5.1 |2.5 |
| |ср |4.5 |2.8 |

Анализируя таблицу 2 видно что анализы 1985 года показывают загрязнение и распределение радиоактивного стронция – 90 в почве незначительное и составляет в слое 0 – 20 см 2,6 Бк/кг, а в слое 20 – 40 см 2,2 Бк/кг. С глубиной концентрация стронция – 90 незначительно уменьшилась. После аварии на
ЧАЭС содержание Sr – 90 увеличилась в слое 0 – 20 см в 2 раза, а в слое 20
– 40 см в 1,5 раза. В последующие 8 лет концентрация радиоактивного стронция в слое 0 – 20 см и слое 20 – 40 см снизилась в 1,2 раза. Это связано с миграцией его в более глубокие горизонты и вынос с продукцией. Не исключён вынос радиоактивного стронция с поверхностными водами.

Таблица 3
Загрязнение Сs – 137 растениеводческой продукции в СПК им. Кирова

|Культура, № участка, год|Сs – 137 |
| |Бк/кг |
| |основная |побочная |
|Подсолнечник на |1 |1,3 | |
|силос 1985г | | | |
| |2 |1,2 | |
| |3 |1,5 | |
| |ср |1,3 | |
|Озимая пшеница | | |
|1992г | |солома |
| |1 |19,4 |27,8 |
| |2 |19,7 |26,9 |
| |3 |19,2 |27,3 |
| |ср |19,5 |27,5 |
|Озимая пшеница | | |
|2000г | |солома |
| |1 |18,6 |26,4 |
| |2 |18,3 |26,1 |
| |3 |18,1 |25,9 |
| |ср |18,4 |26,2 |

Таблица 4
Загрязнение Sr – 90 растениеводческой продукции в СПК им. Кирова

|Культура, № участка, год|Sr – 137 |
| |Бк/кг |
| |основная |побочная |
|Подсолнечник на |1 |0,3 | |
|силос 1985г | | | |
| |2 |0,2 | |
| |3 |0,5 | |
| |ср |0,3 | |
|Озимая пшеница | | |
|1992г | |солома |
| |1 |0,7 |1,3 |
| |2 |0,6 |1,2 |
| |3 |0,9 |1,1 |
| |ср |0,8 |1,2 |
|зимая пшеница 2000г| | |
| | |солома |
| |1 |0,5 |0,7 |
| |2 |0,4 |0,9 |
| |3 |0,6 |0,8 |
| |ср |0,4 |0,7 |

Анализируя таблицы 3, 4 видно что естественный фон цезия – 137 и стронция -
90 в растениеводческой продукции был незначительный, загрязнение цезием –
137 составило 1,3 Бк/кг, а радиоактивного стронция 0,3 Бк/кг.

В результате аварии на ЧАЭС концентрация радиоактивного цезия увеличилась в 20 раз и составляла в основном продукции19,5 Бк/кг, а в соломе 27,5 Бк/кг. Концентрация Sr – 90 увеличилась в 2,5 раза в основной продукции, и составляли 0,8 Бк/кг, а в соломе 1,2 Бк/кг.

В последующие 8 лет концентрация цезия – 137 снизилась в 1,1 раза, а концентрация стронция – 90 снизилась в два раза. Накопление радиоизотопов растениями во многом зависит от почвы и биологической особенности растений.
Для снижения накопления радионуклидов в урожае, наибольший эффект достигается внесением минеральных и органических удобрений.

4. МЕТОДЫ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ

ТЕРРИТОРИЯХ
4.1. Общие принципы организации агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения

При загрязнении сельскохозяйственных угодий радиоактивными эле- ментами нельзя не учитывать одной важной особенности — долговременного характера радиоактивного загрязнения. Это обусловлено, с одной стороны, длительным физическим распадом Sr-90 и Cs-137, с другой стороны невысо- кой скоростью горизонтальной и вертикальной миграции радионуклидов. Поэтому при организации сельскохозяйственного производства на загрязнённой территории необходимо планировать и осуществлять долго действующие мероприятия.

При этом решающее внимание должно быть уделено не только производству с/х продукции, но и целесообразному её использованию. Разумеется, требования органов здравоохранения о соблюдении норм предельно допустимого содержания радиоактивных веществ в с/х продукции и сырье должны быть решающим элементом в организации работы всех отраслей сельского хозяйства.

Для разработки планов ведения сельского хозяйства на загрязнённой территории необходима информация о радиационной обстановки в соседних хозяйствах (для руководителей хозяйств), в районе, области, крае — для руководителей агропромышленного производства этих административных единиц.
Такая информация позволяет правильно решать вопросы наиболее рационального использования территорий с различными уровнями радиоактивного загрязнения.
Получив всю необходимую исходную информацию, можно приступить к составлению планов проведения мероприятий. На первом этапе целесообразно разделить территорию на отдельные зоны в зависимости от плотности загрязнения, таких зон можно выделить три (разумеется, такое деление условно).

Страницы: 1, 2, 3