Содержание материала

Земледелие и растениеводство.

Наиболее простым агротехническим приемом, снижающим накопление радионуклидов в растениях, является пахота с перемещением верхнего загрязненного слоя почвы на глубину. Лимитирующим фактором в выполнении этого приема является мощность плодородного слоя почвы. На легких по механическому составу почвах (песчаных, супесчаных) перемещение содержащего радионуклиды слоя на значительную глубину невозможно, так как в этом случае на дневную поверхность выходят малоплодородные подпочвенные горизонты. Так, в Брянской области, где мощность основного плодородного слоя почвы не превышает 15-20 см, проводилась вспашка с оборотом пласта на глубину 25 см, т.е. на 4-5 см глубже обычной. Кроме эффекта снижения перехода радионуклидов в урожай, этот прием уменьшал мощность дозы внешнего γ-излучения в 2-3 раза.
Основу защитных мероприятий в земледелии загрязненного региона составило применение рациональной системы внесения органических и минеральных удобрений, а также известкование кислых почв. Уменьшение радиоактивного загрязнения урожая после осуществления агрохимических приемов определяется следующими факторами:

  1. повышением урожайности сельскохозяйственных культур и, следовательно, разбавлением радионуклидов в единице массы растений;
  2. увеличением содержания ионов кальция и калия в почвенном растворе, конкурирующих с ионами 90Sr и 137Cs в процессе их корневого усвоения растениями;
  3. закреплением радиоактивных веществ в поглощающем комплексе почвы и тем самым снижением их доступности для растений.

Ведущим приемом при использовании удобрений на площадях с повышенным содержанием 137Cs явилось внесение увеличенного количества калийных (в 2-3 раза против нормы) с учетом антагонизма при поглощении растениями щелочных элементов-аналогов К и 137Cs) и фосфорных удобрений (это обеспечивало более прочную фиксацию 137Cs).
На дерново-подзолистых почвах особенно эффективно было известкование в сочетании с внесением навоза и минеральных удобрений. Так, на почвах этого типа в Ровенской области (Украина) добавление полного минерального удобрения, обогащенного Р и К, а также навоза снижало концентрацию 137Cs в злаковых до 7,5 раза, а бобовых — до 24 раз, при этом существенно росла урожайность (табл. 3.26). На торфяных почвах наряду с химической мелиорацией эффективны пескование и глинование, которые увеличивали прочность сорбции 137Cs твердой фазой почвы и уменьшали переход его в растения в 2,5-5,2 раза (табл. 3.27). На выщелоченных черноземах Орловской области внесение фосфорных и калийных удобрений также вело к снижению поступления 137Cs в растения в 1,5- 3,6 раза [95]. При проведении контрмер в производственных условиях на больших площадях их эффективность была несколько ниже оцененной в экспериментальных условиях, в основном, за счет несоблюдения технологии, и составляла 1,5-2,7 раза на минеральных и 2,7-16 раз на торфяных почвах (табл. 3.28).
В среднем по Беларуси внесение калийных и фосфорных удобрений уменьшило накопление 137Cs в растениях в 2-3 раза, а известкование кислых почв снизило переход 137Cs в растения в 1,1-1,7 раза, a 90Sr — в 1,5-2,2 раза. Использование интегральных методов защиты растений уменьшило поступление в них 90Sr на 15-30%, a 137Cs - на 20-40% [96].

Таблица 3.26
Эффективность агрохимических защитных мероприятий на дерново- подзолистой почве (Ровенская область, 1992 г.) [88]

Таблица 3.27
Эффективность агрохимических защитных мероприятий на торфяной почве (Ровенская область, 1992 г.) [88]

Таблица 3.28
Эффективность контрмер на различных почвах в производственных условиях в 1987-1992 гг. на Украине (кратность снижения содержания 137Cs в продуктах растениеводства) [88]


Контрмера

Черноземы обыкновенные, серые лесные (Киевская область)

Дерново- подзолистые песчаные (Киевская область)

Дерново- подзолистые глинистые и луговоболотные (Волынская область)

Осушение

-

2,7

2,7

Коренное улучшение лугов

1,7-2,6

1,7-2,6

16,0

Поверхностное улучшение лугов

1,5-2,0

1,5-2,0

4,0

Грунтование

1,1

-

1,1

Срезание верхнего слоя почвы

-

-

10,0

Внесение, т га-1: сапропеля, 80

1,7-2,7

1,7-2,7

 

глины, 200

-

2,0-2,3

-

извести, 1,5

2,0-2,7

1,8-2,7

-

навоза, 50

2,0-2,7

-

-

На ранних этапах поставарийного периода большие надежды возлагались на применение цеолитов и других адсорбентов в целях снижения поступления радионуклидов в урожай. Опыт внесения цеолитов в загрязненные почвы в целом не дал положительных результатов в отношении уменьшения концентрации 137Cs в растениях, а в ряде случаев, наоборот, отмечено возрастание накопления радионуклидов в урожае. Лучшие результаты были получены при глиновании легких по механическому составу почв, однако этот прием относится к числу весьма дорогостоящих. В некоторых случаях экономически целесообразным оказалось применение местных природных сорбентов (опока, различные глинистые материалы и др.) для усиления фиксации радионуклидов твердой фазой почвы и ослабления их накопления растениями.
Самостоятельную проблему в загрязненной зоне представило использование навоза, содержание 137Cs и других радионуклидов в котором было достаточно высоким. Радиологически оправданным условно было признано применение навоза, концентрация 137Cs в котором была не менее, чем в 10 раз ниже, чем содержание этого радионуклида в пахотном слое почвы, куда предполагалось внесение этого навоза. Аналогичное решение было принято и в отношении торфа, как удобрения, верхние слои которого на торфяниках были загрязнены чернобыльскими выпадениями.
В качестве одного из приемов снижения содержания 137Cs в растениеводческой продукции может быть использовано возделывание культур и сортов с минимальной концентрацией этого радионуклида с учетом межвидовых и межсортовых различий по этому признаку. Так, в 1986-1993 гг. в Новозыбковском районе Брянской области максимальная разница в концентрации 137Cs (в условиях одного года) достигала в зерне 176 раз, а в сухой массе кормовых культур — в 14,1 раза. Минимальными концентрациями 137Cs характеризовались пшеница, ячмень, рожь, картофель, наибольшими - гречиха, люпин, люцерна, клевер. Межсортовые различия в концентрациях 137Cs у культур, отличающихся наименьшими и максимальными концентрациями 137Cs (пшеница, рожь, овес, ячмень, гречиха, люпин), составляли 2-5 раз [97]. При несомненной радиологической привлекательности этого приема следует учитывать, что его внедрение связано с трудностями семеноводства, проблемами защиты растений и т.п.

Луговодство и кормопроизводство.

Луга и пастбища, загрязненные радиоактивными выпадениями, служат основным источником поступления радионуклидов в животноводческую продукцию. В связи с этим системой защитных мероприятий предусматривалось проведение комплекса агротехнических мероприятий, снижающих загрязнение травостоев. Увеличение урожайности лугов, а также стравливание травостоев только после достижения пастбищной спелости являются факторами “разбавления” радионуклидов в кормах, поэтому все мероприятия, направленные на повышение продуктивности лугов и пастбищ, способствуют снижению загрязнения кормов.
Стратегическим решением производства животноводческой продукции (в первую очередь, молока и мяса) на загрязненной территории с учетом долговременной перспективы реабилитации сельскохозяйственных угодий явилось создание кормовой базы, обеспечивающей получение кормов с такой концентрацией радионуклидов, когда было бы гарантировано непревышение допустимых уровней содержания радионуклидов в продукции. В рационе коров в загрязненной зоне 50-70% составляли сено и пастбищная трава, 18-36% — силос, а на долю концентратов и корнеплодов приходилось только 12-14% кормов рациона. По вкладу в дозу от потребления содержащего 137Cs молока доля естественных трав составляла почти 80%, а доля корнеплодов — менее 10%. Это привело к заключению, что максимальный эффект с точки зрения уменьшения загрязнения молока 137Cs мог быть связан с замещением естественных трав сеяными травостоями при проведении коренного или поверхностного улучшения сенокосов и пастбищ.
Мелиорация лугопастбищных угодий включает в себя выполнение комплекса защитных мероприятий (табл. 3.29). Разрыхление луговой дернины с помощью дискования, резерования или простая перепашка снижали поступление 137Cs в растения в 1,2-3,2 раза. Традиционное для луговых почв известкование вело к уменьшению концентрации 137Cs в травостое в 1,3-2,0 раза. Примерно аналогичная эффективность имела место при внесении калийных и фосфорных удобрений, а несбалансированное добавление азотных удобрений обусловливало, как и на пахотных землях, рост содержания 137Cs в растениях. Перепашка почв с оборотом пласта и размещением верхнего загрязненного слоя почвы на глубине 35- ДО см относилась к наиболее эффективным контрмерам (снижение концентрации 137Cs в растениях до 12-16 раз), однако применение этого приема ограничено только почвами тяжелого механического состава и практически неприемлемо для песчаных и супесчаных почв, так как на дневную поверхность при этом выносятся малоплодородные пески и супеси. Наибольший эффект уменьшения накопления 137Cs в травостое на лугах и пастбищах (до 12-16 раз) достигался при коренной мелиофрации, которая включала в себя:

  1. поверхностное известкование дернины;
  2. вспашку плугами с предплужниками, обеспечивающую перемещение загрязненной дернины на глубину 18-20 см;
  3. внесение минеральных удобрений;
  4. использование для залужения травосмеси из злаковых трав.

Эффективность любых контрмер на лугах и пастбищах с органическими почвами была выше, чем на лугах и пастбищах с минеральными почвами [98]. Рыхление дернины, пахота, дискование, внесение органических и минеральных удобрений и известкование вели к снижению накопления 137Cs в травостое суходольных и заливных лугов с минеральными почвами в среднем в 1,5-3 раза, а в растениях на низинных и торфяных лугах — в 2-10 раз [99].
Влияние свойств почв на пастбищных угодьях и сенокосах обусловливало 30-кратные колебания в дозах внутреннего облучения населения, связанных с потреблением молока и молочных продуктов. Наиболее высокими коэффициентами перехода 137Cs в растения и далее в молоко характеризовались почвы торфяно-болотного ряда. 
Таблица 3.29
Эффективность защитных мероприятий на лугопастбищных угодьях [87]


Защитные мероприятия

Кратность снижения концентрации
137Cs в растениях

Минеральные почвы (песчаные, суглинистые)

Органические почвы (торфяные)

Осушение

-

2-4

Дискование или фрезерование

1,2-1,5

1,8-3,5

Перепашка

1,8 - 2,5

2,0 - 3,2

Перепашка с оборотом пласта и

 

 

размещением его на глубину

8-12

10-16

35-40 см

 

 

Известкование

1,3- 1,8

1,5-2,0

Внесение минеральных

 

 

удобрений:

 

 

азотных

увеличение коэффициента до 1,1-3,0

калийных (60-240 кг га-1)

1,5-3,0

1,5-3,0

азотных, фосфорных, калийных

 

 

(1:1,5:2)

1,2-2,0

1,5-2,0

Поверхностное улучшение

1,6-2,9

1,8-14

Коренное улучшение

3,0-12

4,0-16

Дозы внутреннего облучения от молока, полученного при использовании пастбищ и сенокосов на торфяных почвах, значительно выше, чем на других почвах; при этом даже в случае проведения защитных мероприятий (коренного улучшения естественных сенокосов и пастбищ, использующихся для содержания частного скота) они близки к дозам, формирующимся на песчаных почвах при отсутствии защитных мероприятий [94].
Необходимо подчеркнуть, что эффективность защитных мероприятий по ограничению перехода 137Cs в растения на лугах и пастбищах была существенно выше, чем на пахотных почвах, на которых не удавалось получить столь выраженного снижения содержания 137Cs в растениях даже при применении наиболее эффективных контрмер. В результате внедрения защитных мероприятий доля естественных сенокосов и пастбищ в районах их интенсивного использования в регионе аварии на ЧАЭС уменьшилась примерно в 4 раза [100].

Животноводство.

Решающее значение в снижении дозы внутреннего облучения имело уменьшение поступления 137Cs с продуктами животноводства. Существенные сдвиги в решении вопросов исключения производства мяса, не отвечающего радиологическим стандартам, были получены в 1987-1990 гг. при введении такой организационной контрмеры, как предубойный откорм животных “чистыми” (или относительно “чистыми”) кормами. Метаболизм 137Cs в мышечной ткани животных характеризуется относительно высокой интенсивностью (период полувыведения этого радионуклида составляет 20-30 сут). Организация трехстадийного откорма мясного скота с последовательным снижением содержания 137Cs в рационе по мере приближения массы животных к товарной и дооткорм на “чистых” или сравнительно “чистых” кормах за 4- 10 недель до убоя явилась одной из весьма эффективных контрмер [88]. Успешному внедрению этого приема способствовала разработка прижизненного экспрессного измерения концентрации 137Cs в теле животных (в том числе в полевых условиях на загрязненных территориях).
Так как мелиорация загрязненных лугов и пастбищ требовала высоких стартовых экономических затрат, а из-за больших площадей этих угодий, загрязненных до высоких уровней, была также растянута и во времени, то в этой ситуации широкое распространение в качестве контрмеры получило применение так называемых 137Сs-связывающих соединений - гексацианоферратов (прусской голубой), вводимых в кормовой рацион сельскохозяйственных животных [101]. Особенно обосновано применение гексацианоферратов в районах, где преобладали низинные и болотные пастбища и сенокосы, а также в тех случаях, когда выпас скота и сенокос велись на лесных пастбищах и неудобьях.
Гексацианоферраты (в СНГ эти соединения получили название ферроцина - смесь 95% Fe4[Fe(CN)6] и 5% KFe[(CN)6]) обладают высокой селективной способностью фиксировать 137Cs в желудочно-кишечном тракте животных, исключая его метаболический переход в молоко и мясо. Ферроцин в странах СНГ использовался в четырех формах - порошка, бифежа (смесь древесных опилок и ферроцина), солей-лизунцов (ферроцин и NaCl) и болюсов (капсул, представляющих собой смесь ферроцина, пчелиного воска и сульфата Ва, вводимых в желудок животных). Широкомасштабное использование ферроцина в СНГ началось в 1992 г. после лабораторных и производственных испытаний в 1989-1991 гг. и продолжается до настоящего времени. Эффективность этих препаратов в реальных условиях по снижению концентрации 137Cs в молоке и мясе крупного рогатого скота, овец и свиней достигала 8-16 раз, причем минимальные значения составляли 1,5-2 раза (табл. 3.30).
Помимо гексацианоферратов были предприняты попытки использовать другие сорбенты, вводимые в рацион животных в качестве кормовых добавок, для снижения перехода 137Cs в молоко и мясо (различные энтеросорбенты, добавки на базе клиноптилолита, хумолит и др.), однако сколь-нибудь широкого распространения эти сорбенты не получили, хотя в отдельных опытах достигалось 5-кратное снижение концентрации 137Cs в молоке и 2,9-кратное — в мясе [88].

Перерабатывающие отрасли.

Самостоятельное значение как защитная мера в АПК имеет регулирование содержания в пищевых продуктах радионуклидов за счет использования изменений их концентрации в технологических цепочках при переработке сельскохозяйственной продукции.
Таблица 3.30 Сравнительная эффективность ферроцин-содержащих препаратов по снижению концентрации 137Cs в молоке и мясе в 1996 г. в полевых условиях (Брянская обл.) [102]


Уменьшение содержания 90Sr и 137Cs при получении пищевых продуктов из сельскохозяйственного сырья и первичных продуктов достаточно широко применялось в аварийной зоне. Прежде всего это коснулось переработки свежего молока (особенно сверхнормативно загрязненного 137Cs) на сыры и масло. При объемной активности 137Cs в молоке 1 Бк л-1 удельные активности этого радионуклида в масле и сыре будут равны соответственно 0,02 и 0,4 Бк кг-1. В 1986-1987 гг. прием переработки молока на масло явился одним из наиболее эффективных в загрязненных регионах. При переработке молока на масло, сыр и творог концентрация 131I в них снижалась в 2,5-3 раза по сравнению с исходными продуктами.
Малоэффективны с точки зрения уменьшения содержания 137Cs технологические и кулинарные способы переработки мяса (варка, засолка и т.п.). Практически “чистыми” (не содержащими радионуклиды) получаются такие продукты технологической переработки загрязненного растительного сырья как растительное масло (подсолнечник, конопля и др.), крахмал и спирт (картофель, зерно пшеницы).
На загрязненных территориях были сооружены экспериментальные установки по очистке молока с помощью ионообменных смол и 137Сs-связывающих препаратов, однако широкого распространения эти приемы не получили. Были предприняты усилия по внедрению очистки молока с помощью 137Cs-связывающих соединений в личных подсобных хозяйствах, но из-за трудностей организационного и, главным образом, психологического характера эти методы также не нашли сколь-нибудь широкого распространения.

Организационные мероприятия и перепрофилирование отраслей сельского хозяйства.

Неравномерное распределение радионуклидов на загрязненной территории (даже в пределах одного хозяйства) обусловило дифференцированный подход к использованию угодий на основе принципа раздельных специализированных севооборотов на части полей хозяйства или перепрофилирования деятельности хозяйства в целом. На сельскохозяйственных угодьях, где можно было выращивать урожай с допустимым для пищевого использования содержанием радионуклидов, разрабатывались севообороты из культур (зерновые, зернобобовые, овощи, картофель), непосредственно используемых в пищу и как корм для крупного рогатого скота.
В хозяйствах, где получение такой “чистой” продукции по прогностическим подсчетам было невозможно, но плотность загрязнения почвы позволяла вести кормопроизводство с допустимым содержанием радионуклидов в кормах, вводились севообороты из кормовых культур для мясного и молочного скота.
При уровнях загрязнения почвы, не позволяющих получать продукцию кормопроизводства с допустимым содержанием радионуклидов, предусматривались производство технических и масличных культур (лен, конопля, сахарная свекла и др.) и семеноводство любых видов сельскохозяйственных культур.
Среди организационных мероприятий одним из наиболее эффективных явилось изменение структуры землепользования с размещением производства критических в дозообразующем отношении сельскохозяйственных продуктов на наименее загрязненных и наиболее плодородных почвах. Это прежде всего коснулось изменений в использовании лугов и пастбищ для выпаса животных и сенокосов - вывод из оборота площадей с торфяно-болотными почвами мог обеспечивать значительное снижение дозы облучения населения.
Перепрофилирование направлений сельскохозяйственного производства на загрязненных территориях с целью снижения доз облучения населения от потребления содержащей радионуклиды продукции — наиболее радикальный и потенциально действенный метод при ликвидации последствий аварии. Однако его внедрение связано с серьезными экономическими, а часто, и социальными трудностями. Наиболее рельефно эти проблемы в чернобыльском регионе вырисовывались при прекращении молочного производства или его значимом ограничении (как, например, при переводе коров из частного сектора в общественное стадо). Использование перепрофилирования направлений в АПК должно быть продиктовано лишь исключительными соображениями по обеспечению радиационной безопасности населения.