Ю.А. Александров
Основы радиационной экологии
Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2007. – 268 с.
Предыдущая |
Содержание статьи:
Раздел 4. Радиационная экология экосистем
4.2. Радионуклиды в искусственных агробиогеоценозах
4.2.5. Прогнозирование поступления радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию
В период поверхностного загрязнения почвы и корневого поступления радионуклидов в растения необходимо прогнозирование поступления радионуклидов в растениеводческую и животноводческую продукцию.
4.2.5.1. Прогноз загрязнения растениеводческой продукции
Прогноз загрязнения растениеводческой продукции позволяет заблаговременно планировать набор культур для возделывания на загрязненных радионуклидами угодьях, их размещение по полям севооборотов и отдельным участкам с учетом плотности загрязнения почв и возможности использования получаемой продукции.
Для прогнозирования поступления радионуклидов в корма и продукцию животноводства необходимо прежде всего установить, какими радионуклидами загрязнены воздух и территории сельскохозяйственных угодий и каковы плотность и равномерность этих загрязнений. Другие важнейшие показатели – биологическая доступность и способность радионуклидов мигрировать по пищевым цепочкам.
Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции зависит как от плотности загрязнений, так и от типа почв, от их гранулометрического состава и агрохимических свойств. При повышении содержания в почве физической глины от 5 до 30%, гумуса от 1 до 3,5% переход радионуклидов в растения снижается в 1,5-2 раза, по мере содержания в почве подвижных форм калия и фосфора от низкого (К2О менее 100 мг/кг почвы) до оптимального (200-300 мг/кг) и изменения реакции почвы от кислой (рН 4,5-5,0) к нейтральной (рН 6,5-7,0) – в 2-3 раза (см. приложения).
Еще в большей степени на накопление радионуклидов влияет режим увлажнения почвы. Минимальное накопление 137Cs в многолетних травах обеспечивается при поддержании уровня грунтовых вод на глубине 90-120 см от поверхности осушенных торфяных и торфяно-глеевых почв. На переувлажненных песчаных и торфяных почвах высокая степень загрязнения кормов и молока наблюдается даже при относительно низких плотностях загрязнения 137Cs (2-5 Ки/км2) и 90Sr (0,3-1 Ки/км2). В то же время на окультуренных участках дерново-подзолистых суглинистых почв продукция с допустимым содержанием радионуклидов была получена при плотности загрязнения 137Cs до 20-30 Ки/км2, существенно, на переход 137Cs из почвы в растение влияет содержание в ней органического вещества. Поступление этого радионуклида в растения из торфяных почв превышает его поглощение из минеральных почв в несколько раз.
Сортовые различия в накоплении радионуклидов значительно меньше (до 1,5-3 раз).
Для прогноза накопления радионуклидов в продукцию растениеводства используются:
а) коэффициенты перехода из почвы в урожай в расчете на 1 Ки/км2, которые дифференцированы в зависимости от типа и гранулометрического состава почв, содержания обменного калия и реакции почвенной среды (см. прил. 7 и 8);
б) результаты агрохимического и радиологического обследований почв.
Определение уровня содержания радионуклидов с использованием коэффициента пропорциональности накопления в растениеводческой продукции. Для прогноза уровня загрязнения конкретной культуры радионуклидами 137Cs или 90Sr необходимо коэффициенты, рассчитанные для плотности загрязнения почв 1 Ки/км2 (37 кБк/м2) умножить на величину плотности фактической загрязненности почвы:
A = B × K × 37,
где A – уровень загрязненности растениеводческой продукции, Бк/кг;
B – плотность загрязнения почвы, Ки/км2;
K – коэффициент пропорциональности (удельная радиоактивность 1 кг продукции при плотности загрязнения почв 1 Ки/км2, данные приложении ), нКи/кг;
37 – коэффициент для перевода нКи в Бк.
Сопоставляя полученную величину с нормативной величиной, определяем возможность использования корма.
Например: необходимо определить уровень радиоактивной загрязненности сена многолетнего злаково-бобового (по 137Cs) на дерново-подзолистой суглинистой почве. Плотность загрязнения почвы по данным радиохимических исследований равна 15 Ки/км2 при содержании обменного калия 150 мг/кг почвы.
По данным приложения 6 коэффициент пропорциональности равен 0,57 нКи/кг.
Решение: A = 15 Ки/км2 × 0,57 × 37 = 316 Бк/кг.
Аналогично делают расчеты для прогноза содержания 90Sr в сельскохозяйственных культурах с учетом уровня кислотности почв (приложение).
Метод определения накопления 90Sr в растениях с помощью комплексного показателя (КП) В.М. Клечковского. Для определения содержания 90Sr в растениях пользуются формулой:
A = КП × a / с,
где A – содержание 90Sr в почве, с. ед. (стронциевые единицы);
с – содержание Ca на 100 г почвы, мг-экв.;
а – плотность загрязнения почвы радионуклидом 90Sr, мКи/км2 или Бк/м2;
КП – комплексный показатель по В.М. Клечковскому (табл. 59).
Таблица 64 – Величина комплексного показателя (КП)
для сельскохозяйственной продукции
Вид продукции |
Значение КП |
|
экстремальные |
средние |
|
Сено: естественных лугов клевера люцерны |
30-200 13-16 11-14 |
60 15 12 |
Силосные культуры и солома |
9-16 |
14 |
Зерно злаковых и бобовых |
7-11 |
9 |
Одна стронциевая единица – отношение концентрации 90Sr (пКи/кг продукции) к концентрации в нем кальция (г/кг). При поверхностном загрязнении естественных кормовых угодий 90Sr, равном 1 мКи/км2 (37 Бк/м2) 1 кг сухого вещества естественных трав содержит 4,9 с.е., сеяных злаковых трав – 1,5 с.е., свеклы – 1,7 с.е., клубней картофеля – 1,56 с.е., а в 1 кг зерна пшеницы – 0,8 с.е. 90Sr.
Например: необходимо дать прогноз концентрации 90Sr в сене клевера, если известно, что содержание 90Sr в почве равно 40 мКи/км2 (1480 Бк/м2), а содержание обменного Ca – 10 мг-экв./100 г почвы.
Содержание 90Sr в растениях составит:
A = 15 × (40 мКи/км2 : 10 мг-экв.) = 60 с.е.
Этот метод прогноза вполне удовлетворителен на пахотных землях с содержанием обменного Ca от 4 до 25 мг-экв/100 г почвы.
Определение содержания 90Sr в растениеводческой продукции методом проростков (по Б.Н. Анненкову и Е.В. Юдинцевой). Берутся образцы почв с глубины пахотного слоя конкретного поля, тщательно перемешивают, затем на таком усредненном образце высевают проращенные семена. Через 20 дней надземную массу растений срезают на уровне почвы, промывают проточной водой, высушивают и в воздушно-сухом материале определяют содержание радионуклидов радиохимическим методом.
Таблица 65 – Коэффициенты пересчета содержания радионуклидов
в 20-дневных растениях для прогноза загрязненности урожая
137Cs |
90Sr |
||||
Культура |
Зерно, клубни |
Солома, ботва |
Культура |
Зерно, клубни |
Солома, ботва |
Овес |
0,20 |
0,45 |
Овес |
0,050 |
0,70 |
Ячмень |
0,20 |
0,50 |
Ячмень |
0,035 |
0,50 |
Яровая пшеница |
0,22 |
0,46 |
Озимая пшеница |
0,060 |
0,60 |
Гречиха |
0,21 |
0,39 |
Яровая пшеница |
0,045 |
0,70 |
Вика |
0,35 |
0,70 |
Горох |
0,040 |
1,25 |
Картофель |
0,56 |
0,70 |
Картофель |
0,035 |
0,70 |
Примечание. Коэффициенты пересчета приведены в расчете на воздушно-сухую
массу урожая.
4.2.5.2. Прогноз поступления радионуклидов в продукцию животноводства
Определяющим фактором для прогноза накопления радионуклидов в продукции животноводства является степень загрязнения кормов.
С практической точки зрения важно, что корма, выращенные на территории с одинаковой плотностью загрязнения, в расчете на 1 кормовую единицу накапливают различное количество радионуклидов (табл. 66).
Большое значение имеют биологическая доступность и способность радионуклидов мигрировать по пищевым цепочкам, она характеризуется коэффициентами их перехода в корма и продукцию животноводства. Накопление радионуклидов в организме животных и получаемой от них продукции зависит также от вида, возраста, физиологического состояния животных, их продуктивности, типа рациона.
Прогноз содержания радионуклидов в продукции животноводства рассчитывается по формуле:
Aпрод. = Aрац. × Kпер. : 100,
где Aпрод. – содержание радионуклидов в продукции, Бк/кг;
Aрац. – активность радионуклидов в суточном рационе;
K – коэффициент перехода радионуклидов из рациона в 1 л (кг) продукции, в % от суточного поступления.
Таблица 66 – Ориентировочные данные о загрязненности кормов РВ
в расчете на 1 к. ед., усл. ед.
Вид корма |
К. ед. |
Содержится в 1 к. ед. |
||
90Sr |
137Cs |
|||
Овес: зерно солома |
1,0 |
1 усл. ед. |
1 усл. ед. |
|
Ячмень: зерно солома |
1,13 |
0,9 |
0,9 |
|
Пшеница яровая: зерно солома |
1,18 |
0,6 |
0,8 |
|
Картофель |
0,31 |
0,8 |
5,4 |
|
Свекла кормовая |
0,12 |
6,2 |
20,8 |
|
Кукуруза на силос |
0,14 |
21,5 |
4,8 |
|
Люцерна |
0,23 |
27,5 |
15,1 |
|
Клевер |
0,20 |
41,2 |
16,5 |
|
Трава луговая |
0,28 |
19,0 |
47,6 |
|
Сено естественных сенокосов |
0,47 |
31,7 |
67,4 |
|
Сено с окультуренных лугов |
0,50 |
15,0 |
46,6 |
|
Таблица 67 – Коэффициенты перехода радионуклидов из суточного
рациона в продукцию животноводства (% на 1 кг продукта)
Вид продукции |
Радионуклиды |
|
137Сs |
90Sr |
|
Молоко коровье (в ср. за год) |
0,62 |
0,14 |
стойловый период |
0,48 |
0,14 |
пастбищный период |
0,74 |
0,14 |
Говядина |
4 |
0,04 |
Свинина |
25 |
0,10 |
Баранина |
15 |
0,10 |
Мясо кур |
45,0 |
0,20 |
Яйцо |
3,5 |
3,20 |
С увеличением содержания клетчатки в рационе от 1,3 до 3,1 кг/сут. уменьшается коэффициент перехода 137Cs от 0,9 до 0,6. В условиях содержания коров на малопродуктивном естественном пастбище с изреженным травостоем отмечается многократное повышение перехода радиоцезия в молоко.
Переход 90Sr для взрослых жвачных животных из почвы в концентратный рацион в среднем составляет 0,8, то в сенной рацион – 1,5-2,5. Содержание 90Sr в мышцах животных, пользующихся концентратным рационом, в среднем 4 раза меньше, чем у животных, получающих сенной рацион (см. табл. 68).
Таблица 68 – Коэффициент накопления 137Сs в организме животных
в зависимости от их возраста и массы тела, % суточного
поступления в расчете на 1 кг живой массы
Крупный рогатый скот |
Свиньи |
||||
возраст, мес. |
масса, кг |
коэффициент накопления |
возраст, мес. |
масса, кг |
коэффициент накопления |
2-3 |
100 |
26,0 |
2 |
15 |
60,0 |
6-9 |
200 |
6,5 |
4 |
40 |
25,0 |
12-15 |
300 |
3,5 |
5 |
50 |
20,0 |
15-16 |
400 |
3,0 |
6 |
70 |
15,0 |
Взрослые |
500 |
2,5 |
7 |
90 |
12,0 |
Взрослые |
600 |
2,0 |
8 |
110 |
10,0 |
В Республике Беларусь на территориях, загрязненных радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС, разработаны «Республиканские допустимые уровни загрязнения продуктов, кормов радиоактивными веществами (РДУ-96)», которые предусматривают снижение среднегодовой эффективной дозы внутреннего облучения человека за счет снижения концентрации радионуклидов цезия и стронция до величины, не превышающей 1 мЗв.
На территориях при плотности загрязнения по 137Cs 1-40 Ки/км2, а по 90Sr 0,15-3,0 Ки/км2 разрешена хозяйственная деятельность. В соответствии с требованиями РДУ, содержание 137Cs в молоке и цельномолочной продукции для пищевых целей должно быть не более 111 Бк/кг, 90Sr – 3,7 Бк/кг, а в суточном рационе дойных коров не должно превышать 11,1 Бк/кг и 2,6 Бк/кг соответственно (табл. 69).
Молоко сырье для промышленной переработки можно получать при плотности загрязнения супесчаных почв 90Sr до 1,2 и 2,8 Ки/км2 на естественных и культурных пастбищах. На перерабатывающие предприятия Республики Беларусь допускается прием молока с содержанием 137Cs до 370 Бк/кг и 90Sr – до 18 Бк/л. Для производства такого молока-сырья для переработки содержание 137Cs в суточном рационе не должно превышать 37 кБк, 90Sr – 12,9 кБк. Такой уровень обеспечивается при удельной радиоактивности кормов, представленных в таблице 69.
Таблица 69 – РДУ (Белоруссия) содержания 137Cs и 90Sr в сельскохозяйственном сырье
и кормах (Бк/кг), предназначенных для получения молока цельного, молока-сырья,
мяса крупного рогатого скота
Корма |
137Cs |
90Sr |
|||
молоко цельное |
молоко |
мясо (заключительный |
молоко цельное |
молоко сырье |
|
Сено |
1480 |
1850 |
1480 |
260 |
1300 |
Солома |
370 |
900 |
900 |
185 |
900 |
Сенаж |
600 |
900 |
600 |
100 |
500 |
Силос |
300 |
600 |
300 |
50 |
250 |
Корнеплоды |
200 |
600 |
370 |
37 |
185 |
Зерно, фураж |
200 |
600 |
600 |
100 |
500 |
Зеленая масса |
185 |
600 |
300 |
37 |
185 |
Хвоя, травяная мука, пивная дробина, жом, патока |
1000 |
– |
– |
– |
– |
Барда |
1000 |
– |
– |
– |
– |
Мезга, молочные продукты (обрат) |
740 |
– |
– |
– |
– |
Дрожжи кормовые |
370 |
– |
– |
– |
– |
Мясокостная мука |
1000 |
– |
– |
– |
– |
Прочие |
1000 |
– |
– |
– |
– |
По уровню накопления 90Sr в организме мясопродуктивные животные располагаются в следующем порядке: олени – овцы – крупный
рогатый скот – свиньи – куры (в убывающей последовательности).
Предыдущая |