Особливості ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територях лісостепу

Особливості ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територях лісостепу

Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС у квітні 1986 року в найбільшій мірі радіонуклідному забрудненню, як відомо, була піддана зона Полісся. Але так званий „південний слід”, що сформувався після 30 квітня за рухом радіоактивної хмари від Чорнобиля до північних берегів Африки, призвів також до суттєвого забруднення Лісостепу і Степу України. Нерідко випадання частинок радіоактивного пилу спричиняли дощі, внаслідок чого в цих зонах виникли осередки досить сильного забруднення.

“Південний слід” порівняно з “північним” і “західним”, у котрих переважає конденсаційна компонента радіоактивних випадань, характеризується підвищеним (до 50%) вмістом паливних частинок. За таких умов у перші післяаварійні роки радіонукліди, включені у важкорозчинну матрицю паливних частинок, були мало доступні для кореневого засвоєння рослинами. Але з часом при тривалому контакті з повітрям, водою, мікрофлорою відбувається деструкція паливних частинок і вилуговування радіонуклідів у ґрунтовий розчин. При цьому розміри засвоєння рослинами головного радіоактивного забруднювача навколишнього середовища –довгоживучого ізотопу цезію 137Сs можуть стабілізуватись на певному рівні і навіть зменшуватись внаслідок його фіксації ґрунтом („старіння радіонукліду”). Але накопичення довгоживучого ізотопу стронцію 90Sr, котрий фіксується слабкіше і знаходиться у легкорозчинному, більш доступному рослинам стані, навпаки, з часом може збільшуватись. Крім того, суттєвим є те, що основна частка 90Sr у випадіннях зв’язана саме з паливною компонентою. Все це означає, що на “чистих”, порівняно з Поліссям, територіях Лісостепу можна очікувати певних „сюрпризів” у вигляді поступового збільшення відносної частки міграції по харчових ланцюжках, а відповідно і накопичення в рослинах, тваринах, продукції рослинництва і тваринництва, нарешті, в організмі людини 90Sr у порівнянні з 137Сs. Загальновідомо ж, що радіохімічна токсичність 90Sr при попаданні всередину організму в багато разів перевищує цей показник у 137Сs.

Крім того, незважаючи на відносно благополучну радіологічну обстановку в регіоні Лісостепу слід відмітити, що після аварії рівні вмісту 137Сs у ґрунтах в деяких регіонах правобережного Лісостепу підвищилися у 10–100 разів у порівнянні з доаварійним рівнем, зумовленим так званим “глобальним” забрудненням, яке сформувалося за рахунок радіоактивних випадань при масових випробуваннях атомної зброї. Так, ґрунти південних районів Київської області містять від 18 до 140 кБк/м2 137Сs у Ставищанському, від 13 до 300 кБк/м2—у Таращанському, від 12 до 40 кБк/м2—у Фастівському районах. На більшості території Черкаської області рівні забруднення 137Сs коливаються у межах 15–50 кБк/м2, але в окремих населених пунктах доходять до 300 кБк/м2; у Вінницькій області—до 150 кБк/м2. У інших регіонах Лісостепу рівні радіоактивного забруднення територій, як правило, не перевищують 110 кБк/м2.

Головним джерелом опромінення людини іонізуючою радіацією є споживання сільськогосподарської продукції, одержаної на забруднених радіоактивними речовинами територіях. Нині пересічний житель Лісостепу України понад половини загальної дози опромінення одержує як наслідок внутрішнього опромінення, тобто за рахунок радіоактивних речовин, що надходять в організм з продуктами харчування. Оскільки впливати на рівень зовнішнього опромінення людини практично неможливо, обмежити додаткове опромінення можна лише за рахунок зменшення надходження радіонуклідів з продуктами харчування (причому з водою одержується не більше 1–2 % дози). Отже, фактичновідповідальність за радіаційну безпеку населення нині покладається на виробників продуктів харчування—працівників сільського господарства.

Тому сільськогосподарське виробництво в сучасних умовах повинно вестись за технологіями, які б сприяли максимальному зменшенню міграції радіонуклідів по харчовому ланцюжку ґрунт–рослина–тварина–продукція сільського господарства–продукти харчування, виключали можливість збільшення площ забруднених радіонуклідами територій, по можливості гарантували повну радіаційну безпеку населення, що мешкає і працює у цих регіонах.

Головні принципи організації ведення сільського господарства на забруднених радіоактивними речовинами територіях. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіоактивними речовинами територіях повинно здійснюватися згідно з положеннями відповідних нормативних документів про проживання і трудову діяльність населення в умовах підвищених рівнів радіонуклідного забруднення, з додержанням принципів радіаційної безпеки та основних санітарних правил роботи з радіоактивними речовинами і забезпечувати виробництво продуктів харчування, що не містять їх кількості вище допустимих рівнів (ДР–97).

Сільське господарство на забруднених радіонуклідами територіях повинно бути спрямоване на вирішення таких головних завдань:

виробництво сільськогосподарської продукції, споживання котрої без обмежень не призведе до перевищення середньорічної ефективної еквівалентної дози опромінення людини (1 мЗв);

впровадження у виробництво заходів по зменшенню вмісту радіонуклідів в продукції нижче встановлених норм з урахуванням їх економічної доцільності;

проведення заходів, що перешкоджають міграції радіонуклідів на незабруднені угіддя, водойми, території населених пунктів тощо.

Різний ступінь забруднення території внаслідок випадання радіоактивних речовин спричинив виділення у сільськогосподарській галузі декількох зон з різною щільністю забруднення. Однак зональний принцип ведення сільськогосподарського виробництва на таких територіях відповідно до щільності забруднення угідь не повинен бути підставою для вирішення питань про проведення тих чи інших робіт тільки за цим критерієм. У більшості випадків найточнішим науково обґрунтованим показником повинна бути величина поглинутої населенням ефективної еквівалентної дози як головного чинника, що визначає ступінь прояву радіобіологічних ефектів.

Еквівалентна доза опромінення населення визначається не тільки щільністю радіонуклідного забруднення території, але й комплексом екологічних факторів, що впливають на міграцію радіонуклідів харчовими ланцюжками. В залежності від цих факторів, наприклад від типу ґрунту, окремі види сільськогосподарської продукції можуть мати однакову концентрацію радіонуклідів при виробництві на площах з різними рівнями забруднення. Більш того, на деяких територіях може бути одержана продукція рослинництва і тваринництва, що містить більш високу кількість радіонуклідів, ніж та ж продукція, одержана на площах з більш високими рівнями забруднення. Так, у бідних на поживні речовини ґрунтах легкого механічного складу з кислою реакцією ґрунтового розчину рухомість радіонуклідів досить висока, а вбираюча здатність низька, отже, імовірність одержання в таких умовах забрудненої продукції збільшується. Саме тому рішення про можливість ведення сільськогосподарського виробництва у таких умовах приймається не тільки на основі відомостей про щільність забруднення ґрунту, але й у комплексі, з урахуванням інших умов.

Це добре ілюструють дані, наведені у таблиці 12.1, в якій представлені коефіцієнти переходу (КП) 137Сs в урожай з різних ґрунтів України, в тому числі і Лісостепової зони, при однаковій щільності забруднення. Вони свідчать, що рівні радіонуклідного забруднення урожаю однієї і тієї ж культури на різних ґрунтах можуть різнитись до двох порядків величин. Як бачимо, по мірі погіршення родючості ґрунту, а також зменшення у ньому вмісту калію і

12.1. Нагромадження 137Сs в урожаї сільськогосподарських культур при вирощуванні на різних ґрунтах при однаковій щільності забруднення

кальцію рівні нагромадження радіоцезію значно зростають, а з дерново–підзолистих ґрунтів його перехід у рослини є найбільшим.

Залучення радіонуклідів до харчових ланцюгів на територіях з рівнями забруднення, що допускають ведення сільськогосподарської діяльності, хоча і не призводить до перевищення меж дози опромінення окремих осіб, проте зумовлює опромінення великих контингентів населення низькими дозами, які визначають імовірність прояву віддалених радіобіологічних ефектів. В цих умовах суттєвим фактором оцінки ступеня радіаційної загрози стає колективна еквівалентна доза опромінення населення. Саме вона у кінцевому випадку визначається кількістю дозоутворюючих радіонуклідів, що містяться у виробленій на забрудненій території валовій кількості продуктів харчування, а отже є основним критерієм для визначення спеціалізації сільськогосподарського виробництва на цих територіях. І оптимізація структури виробництва на територіях, де забруднення продукції не призводить до перевищення меж індивідуальних доз опромінення населення, полягає, таким чином, в досягненні мінімального доступу радіонуклідів у продукти харчування людини.

Ведення сільськогосподарського виробництва на таких територіях повинно розглядатись як повноцінна реалізація можливостей галузі, а не тільки як засіб збереження інфраструктури села. Воно повинно бути спрямованим на одержання всіх видів продукції рослинництва і тваринництва, яка відповідає радіологічним параметрам допустимого вмісту радіонуклідів.

Особливу увагу необхідно приділяти виробництву так званих критичних сільськогосподарських продуктів, тобто тих, споживання яких формує основну частину дози внутрішнього опромінення (у першу чергу це стосується молока і м’яса).

До раціонального мінімуму повинен бути зведений вивіз сільськогосподарської продукції за межі забрудненої території. Останнє, однак, не може бути перепоною для використання поза нею продукції, у якій кількість радіонуклідів відповідає санітарно–гігієнічним нормативам.

Ведення рослинництва. Запобігання, а точніше мінімізація, переходу радіонуклідів з ґрунту в рослини, тобто гальмування їх руху на початковій і найвідповідальнішій ланці їх короткого трофічного ланцюжка—одне з головних завдань всієї системи ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами угіддях.

В залежності від властивостей ґрунту, ступеня його забруднення, видів рослин, що вирощуються, шляхів використання врожаю застосовують різні заходи, які в багато разів можуть зменшити нагромадження радіонуклідів у продукції рослинництва. Одні з них є загальноприйнятими, або загальновживаними, у сільськогосподарському виробництві, тобто такими, застосування яких забезпечує ведення звичайного рівня рільництва, або навіть сприяє збільшенню родючості ґрунту, зростанню кількості та якості врожаю і водночас призводить до зменшення надходження радіонуклідів в рослини. Інші—це спеціальні заходи, головною метою яких є виключно зменшення надходження радіонуклідів у рослини.

Звичайно виділяють п’ять основних комплексних систем зниження надходження радіонуклідів у рослини: прийоми обробітку ґрунту, застосування хімічних меліорантів та добрив, зміна складу рослин у сівозміні, зміни у режимі зрошення і застосування спеціальних речовин та засобів.

Що стосується обробітку ґрунту, то такі загальноприйняті й спеціальні прийоми, як звичайна і глибока оранка, зняття верхнього шару ґрунту та деякі інші, ефективні лише у перші періоди після випадання на території радіоактивних речовин. В зв’язку з тим, що рівень забруднення зони Лісостепу внаслідок аварії був порівняно невеликим, ці прийоми застосовувалися тут у дуже обмежених масштабах. Основним заходом на забруднених радіонуклідами сільськогосподарських угіддях цієї зони треба вважати застосування хімічних меліорантів і добрив.

Застосування хімічних меліорантів і добрив. Роль хімічних меліорантів як речовин, що покращують фізико–хімічний стан ґрунтів; мінеральних та органічних добрив як постачальників головних елементів живлення сільськогосподарських рослин в умовах забруднення угідь радіоактивними речовинами не змінюється. Проте вони можуть набувати нових функцій, які пов’язані саме з їх фізико–хімічними та хімічними властивостями. Більш того, меліоранти і добрива можуть стимулювати поглинання радіонуклідів рослинами. Але в умовах кваліфікованого застосування в певних формах, кількостях та співвідношеннях за їх допомогою можна у багато разів зменшувати надходження радіонуклідів.

Вапнування та роль кальцію і магнію.<Радіоактивні речовини надійшли у навколишнє середовище у вигляді нерозчинних і важкорозчинних необмінних форм. Проте з часом при контакті з водою та киснем вони переходять у розчинний обмінний стан. Цьому особливо сприяє кисла реакція середовища. У зв’язку з цим загальновідомий спосіб вапнування кислих ґрунтів, як виявляється, сприяє не тільки поліпшенню умов росту рослин, але й зниженню надходження у них радіонуклідів.

Головним компонентом вапна є кальцій—хімічний аналог стронцію у вигляді окису, гідроокису, вуглекислої солі. Тому внаслідок конкуренції, антагонізму між ними надходження в рослини 90Sr зменшується, як правило, у більшій мірі, ніж 137Сs.

Вапнування застосовують звичайно на підзолистих, дерново–підзолистих та деяких болотних і торфових, значно менше—на сірих лісових ґрунтах. На дерново–підзолистих ґрунтах північного Лісостепу при вмісті гумусу до 3 % потребу у вапні можна визначити за рН сольової витяжки з ґрунту із врахуванням його механічного складу (табл. 12.2).

12.2. Оптимальні дози вапна в перерахунку на чистий і сухий вуглекислий кальцій, т/га

Внесення вапна у кислий дерново–підзолистий ґрунт знижувало вміст 90Sr та 137Сs у зерні пшениці та гороху в 2–3 рази і в соломі—в 1,5–4 рази (табл. 12.3). В цілому ж вапнування кислих забруднених радіонуклідами ґрунтів слід вважати одним із головних засобів, які суттєво гальмують перехід радіонуклідів, і в першу чергу 90Sr, з ґрунту в рослини. Згідно з даними різних авторів, одержаними за 17 років після аварії на Чорнобильській АЕС, воно дозволяє зменшувати вміст 90Sr в картоплі до 5 разів, у сіні бобових трав—в 6–8 разів, в овочах—в 4–6 разів, в ягодах—в 3–5 разів. Для 137Сs ці кратності, як правило, дещо нижчі.

12.3. Зменшення вмісту 90Sr і 137Сs в пшениці та горосі при внесенні вапна в кислий дерново–підзолистий ґрунт, % до контролю (без вапна)

З метою зменшення кількості 90Sr та 137Сs у сільськогосподарській продукції можна вносити не тільки вапно, але й інші вапняні матеріали: різноманітні вапняки, доломіт, мергель, сланцевий та торф’яний попіл, дефекаційне багно, деякі відходи целюлозно–паперових підприємств, металургійної промисловості. З останніх добрим вапняним матеріалом є металургійні шлаки. Встановлена навіть їхня більша ефективність порівняно з вапном. Це пов’язано з тим, що шлаки значно збільшують засвоєння рослинами кальцію (можливо, за рахунок великої кількості різних мікроелементів), внаслідок чого співвідношення 90Sr до кальцію в рослинах різко зменшується. Так, якщо абсолютне нагромадження 90Sr на одиницю маси зерна під впливом шлаків знижується приблизно в 2–3 рази, то накопичення його на 1 г кальцію зменшується майже у 5 разів. При дії ж вапна останній показник знижується усього в 3 рази.