Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Ю.А. Александров
Основы радиационной экологии

Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2007. – 268 с.

Предыдущая

Раздел 4. Радиационная экология экосистем

4.2. Радионуклиды в искусственных агробиогеоценозах

4.2.2. Ведение сельскохозяйственного производства в период «йодной опасности»

Первые дни и недели после чрезвычайной ситуации являются периодом «йодной опасности» (до 60 дней) потому, что в это время идет интенсивное выпадение радионуклидов из воздуха на объекты внешней среды – растения, почву, здания и сооружения и на животных короткоживущих радионуклидов, преимущественно 131I  и др., которые поражают щитовидную железу.

В этот период в зоне выборочного радиационного контроля
(зона 1)
проводится выборочный радиационный контроль продукции растениеводства и животноводства. Если эта продукция содержит РВ не выше временно допустимых уровней (ВДУ), эта продукция используется без ограничения, если радиоактивное загрязнение выше ВДУ, проводится пересмотр границ этой зоны или выбор пастбищ с низкой удельной радиоактивностью трав.

В зоне жесткого радиационного контроля (зона 2) вся продукция растениеводства и животноводства подвергается радиационному контролю. С целью снижения радиационного воздействия на животных и уменьшения радиоактивного загрязнения продукции животноводства устанавливается запрет на выпас животных на пастбище, организуется их стойловое содержание с соответствующим типом кормления или кормят зеленой массой однолетних и многолетних кормовых культур с низким содержанием РВ.

Для ограничения поступления населению молока с высоким содержанием радионуклидов выполняют следующие меры:

1)  все свежее молоко как общественного, так и частного секторов изымается из употребления;

2)  молоко перерабатывается на молокозаводах на молочные продукты, которые выдерживаются до естественной дезактивации или подвергаются искусственной дезактивации;

3)  в рацион молочного скота вводятся препараты стабильного йода, вызывающие ускоренное выведение радиоактивного йода из организма.

Содержание свиней и кур в закрытых помещениях в этой зоне не требует специальных защитных мероприятий. Также не требуют специальных защитных мероприятий крупные предприятия по доращиванию и откорму скота с использованием следующих типов кормления: силосно-концентратного в сочетании с грубыми кормами; сенажно-концентратного; жомового или бардяного в сочетании с грубыми кормами, силосом, сенажом и концентратами. Такие типы кормления предотвращают поступление РВ с зелеными кормами, потому что используются ранее заготовленные корма.

Клеточное звероводство ведется в обычном порядке.

Убой животных разрешается только на специально оборудованных убойных пунктах и мясокомбинатах с обязательным исследованием мяса и других продуктов убоя на радиоактивность.

Запрещается охота на диких и промысловых животных, отлов рыбы, сбор ягод, грибов и т.д.

Зона 3 – отселения. После истечения 4-7 дневного срока после начала радиоактивного загрязнения все работы в растениеводстве и животноводстве прекращаются. Население и животные эвакуируются в безопасные места. Уборка созревшего урожая сельскохозяйственных культур ведется вахтовым методом и используется после соответствующей дезактивации. При снижении уровня радиоактивности в этой зоне может устанавливаться режим 2 зоны.

Зона 4 – отчуждения. Население и сельскохозяйственные животные эвакуируются в обязательном порядке. Проведение всех сельскохозяйственных работ прекращается. Сельскохозяйственные угодья подлежат залесению.

Из зоны отчуждения и отселения животные эвакуируются, поэтому возникает необходимость их сортировки в зависимости от степени тяжести острой лучевой болезни и возможности получения животноводческой продукции хорошего качества.

Радиационные поражения в значительной степени влияют на продуктивность молочных животных и качественный состав молока. При внутреннем облучении коров дозой 3 Ки в первые сутки удой снижается на 33%, на 10 – на 52%, на 30 – на 85%; при тяжелой степени ОЛБ от внешнего облучения начиная с 7 суток продуктивность падает на 50%, а за несколько суток до смерти молокообразование прекращается полностью.

Изменяется состав молока – увеличивается показатель сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) в 1,5 раза, повышается удельная масса, кислотность, содержание кальция (Ca); снижается жирность (на 20%) и антибактериальные свойства.

Так как в волосяных фолликулах, сальных железах и других элементах кожи при воздействии радиации происходят структурно-морфологические изменения атрофического порядка, эти изменения способствуют снижению качества кожевенного сырья и шерсти: уменьшается настриг шерсти, ее густота, длина, тонина, извитость шерсти; прочность и толщина овчины.

Существенных изменений в мышцах как при внешнем, так и при внутреннем облучении не происходит – образующиеся радиотоксины разрушаются при кипячении; но возможны бактериальная обсемененность мышц, прежде всего, микрофлорой кишечника, снижение рН мяса. При развитии геморрагического синдрома возможны обширные кровоизлияния в мышцы, что ведет к снижению товарных качеств мяса.

Возможность использования молока и мяса определяется поглощенной дозой внешнего облучения и степенью внутреннего загрязнения скота радионуклидами йода – 131I и другими короткоживущими радионуклидами в первые 2 месяца после радиоактивного загрязнения; 137Cs и 90Sr  – в последующие сроки.

В случае внешнего облучения кур дозой 200-400 Р яйцекладка не изменяется, при тяжелой степени ОЛБ при внешнем облучении – прекращается в разгар развития ОЛБ. При внутреннем облучении яичник кур  является критическим органом для радиоактивных веществ, которые выводятся с яйцами. Наблюдается избирательное накопление радионуклидов в отдельных частях яиц: 131I – в желтке, 137Cs – в белке  и 90Sr – в скорлупе  яиц. Вопрос дальнейшего их использования решается с учетом удельной радиоактивности.

На основании клинического обследования животных они подразделяются на следующие группы:

1 группа – животные, предназначенные для дальнейшего использования по назначению. В эту группу отбирают животных с легкой степенью острой лучевой болезни (ОЛБ  при внешнем обучении 1-2 Гр, при внутреннем облучении 3 мкКи/кг). При необходимости плановый убой этих животных проводят в последнюю очередь. Эта группа животных нуждается в полноценном кормлении и в создании хороших условий содержания, им необходимо выделять «чистые» в отношении радионуклидов пастбища для предотвращения дальнейшего поступления в организм РВ;

2 группа – животные, нуждающиеся в лечении. В эту группу отбирают обычных животных со средней степенью радиационного поражения (внешнее облучение в дозе 2-4 Гр, внутреннее облучение в дозе 0,1-0,5 мКи/кг); молодых животных с полноценной продуктивностью; высокоценных в племенном отношении  животных с тяжелой степенью лучевого  поражения. Эта группа животных подвергается интенсивному лечению, им предоставляются хорошее содержание и лучшие корма;

3 группа – животные, предназначенные для убоя. В эту группу включают животных с крайне тяжелой (более 6 Гр при внешнем и более 3 мКи/кг при внутреннем облучении) и тяжелой (4-6 Гр при внешнем облучении, 1,0-3,0 мКи/кг при внутреннем облучении ) степенями острой лучевой болезни;  ослабленных, старых, малопродуктивных животных со средней степенью лучевого поражения. Эта группа животных нуждается в поддерживающем лечении до убоя. При выборе очередности убоя животных этой группы необходимо руководствоваться следующими правилами:

1)  животных, имеющих только внешнее облучение, забивают как можно раньше с целью предупреждения потери упитанности и профилактики бактериальной обсемененности мяса и внутренних органов – при крайне тяжелой степени ОЛБ – не позднее 3-5 суток, при тяжелой степени ОЛБ – в первые 6-10 суток, при средней тяжести ОЛБ – в первые 10-12 суток после радиационного воздействия;

2)  при внутреннем облучении, если нет нового поступления радионуклидов, убой животных со средней и тяжелой степенью радиационного поражения задерживают для снижения удельной радиоактивности за счет физического распада (Тфиз.) и биологического выведения (Тбиол.); животным этой группы предоставляют «чистые» корма и воду;

3)  при сочетанном облучении животных (внешнее + внутреннее облучение) поступают как с животными с тяжелой и крайне тяжелой степенями острой лучевой болезни.

4 группа – животные в агональном состоянии. Животные этой группы подвергаются немедленному убою в первую очередь. Туша подвергается утилизации.

При определении сроков и процентов убоя и  использования можно пользоваться данными таблицы 56.

Таблица 56 – Сроки и процент использования для убоя
на мясо сельскохозяйственных животных

Дозы облучения

Время после
облучения, сут.

Выжило животных, %

Используется
в пищу мяса, %

350 Р-ЛД50/30

7

14

30

365

100

100

100

100

100

100

100

100

550 Р-ЛД50/30

7

14

30

365

100

80

50

48

100

100

50

48

750 Р-ЛД100/30

4

7

14

30

365

100

100

35

0

0

100

100

35

0

0

Существует следующий порядок оценки продуктов убоя, полученных при убое животных при внешнем, внутреннем облучении и внешнем загрязнении:

   Продукты убоя, полученные при внешнем облучении при отсутствии патологических изменений выпускаются без изменения; но при наличии патологических изменений мяса и внутренних органов подвергаются бактериологическому исследованию – при отрицательном результате они используются без ограничения, при положительном результате – подвергаются обеззараживанию от микроорганизмов путем термической обработки (проварка).

   Продукты убоя, полученные от животных при инкорпорации РВ и подвергшихся внутреннему облучению и при сочетанном радиационном поражении – подвергаются обязательной радиометрии. При отсутствии патологических изменений, если удельная радиоактивность не выше ВДУ, используются без ограничений; а  если выше ВДУ – подвергаются дезактивации существующими методами. При наличии патологических изменений, если удельная радиоактивность не выше ВДУ, подвергаются бактериологическому исследованию, при отрицательном результате используются без ограничений, а при положительном результате – подвергаются обеззараживанию путем термической обработки.

   Внутренние органы, полученные от животных при внутреннем и сочетанном облучении, подвергаются утилизации или захоронению.

   При поверхностном загрязнении продуктов убоя РВ они должны обязательно подвергаться  радиометрии,  если удельная радиоактивность выше ВДУ, подвергаются дезактивации путем обмывания или зачистки поверхностных слоев. Если удельная радиоактивность ниже ВДУ, то такие продукты убоя используются без ограничений.

   При наличии наведенной радиоактивности продукты убоя подвергаются хранению при низкой температуре в течение 5-7 суток, затем они подлежат повторной радиометрии, если удельная радиоактивность ниже ВДУ – продукты используются без ограничений.

Если удельная радиоактивность сельскохозяйственной продукции выше ВДУ, она подвергается дезактивации.

Дезактивацией называется снижение удельной радиоактивности продуктов животноводства, окружающей среды, кормов, воды и других объектов при их загрязнении радиоактивными веществами.

 

Методы дезактивации продукции животноводства

Дезактивация мяса. При обработке мясной продукции следует учитывать особенности распределения радионуклидов по разным органам и тканям. Например, концентрация 90Sr в костной ткани свиней, получавших с рационом этот радионуклид, хронически превышает концентрацию в мягких тканях в 600-7000 раз. Радионуклиды 137Cs и 40К концентрируются главным образом в мышцах. В ранние периоды после поступления радионуклидов во внешнюю среду наибольшая концентрация радиоактивного йода накапливается в щитовидной железе. С учетом указанных особенностей распределения радионуклидов при разделке животных часть продукции (мышцы, субпродукты) может быть использована для пищевых целей, а другая часть (щитовидная железа, лимфатические узлы) выведены из пищевой цепи или подвержены выдержке для уменьшения концентрации короткоживущих радионуклидов. В последнем случае наиболее быстро  содержание радионуклидов будет уменьшаться в субпродуктах, более медленно – в костях. Для снижения содержания радионуклидов в костной ткани рекомендуется вываривать ее в воде с добавлением соли. Переход  90Sr из кости в бульон после хронического поступления радионуклида в организм животного колеблется в пределах 0,009-0,18%, а при затравке животных перед убоем – 4-10% и более.  Из костей коровы, которой был введен 131I за неделю до убоя, в бульон переходит 2,5±0,2%. Выварка 106Ru из костей козы, затравленной за 8 суток до убоя, не превышает 33%, а из костей разных животных в бульон переходит 67-80% 137Сs.

В процессе варки мяса 7-месячного бычка в бульон переходит 57±11% 90Sr, а после добавления в воду кислоты (лимонной или молочной) – 76-85%. Примерно столько же 90Sr переходит из мяса в бульон у кур, получавших радионуклид в течение 1 месяца. При этом
50-60% радионуклида,  накопленного в мясе, переходит в бульон в первые 10 мин варки и может быть удалено вместе с бульоном.

Выварка 137Сs не связана с длительностью затравки и видом животных, но имеет тенденцию к увеличению у взрослых животных. Так, и из мяса телят, козлят и поросят в бульон переходит 77-81% 137Сs, а из мяса взрослых животных – 85-87%, что позволяет снизить концентрацию цезия в вываренном мясе в 3-6 раз по сравнению с сырым продуктом. Аналогичные данные получены для рыб и кроликов.

Снизить концентрацию радионуклидов в мясе можно длительным хранением его в засоленном виде и вымачиванием солонины. Применение этих технологических приемов (четыре обработки со сменой рассола) снижает концентрацию 137Сs в мышечной ткани на 63-99%, причем эти значения зависят от размеров нарезанных кусочков мышечной ткани, числа обработок проточной водой, длительности вымачивания и отношения твердой и жидкой фаз. Перетопка сала сопровождается переходом свыше 95% 137Сs в шквару, в результате чего концентрация этого радионуклида в топленом жире снижается почти в 20 раз и становится примерно в 100 раз меньше, чем в мышцах.

Обвалка мяса – отделение мягких тканей мяса от костной ткани. Так как костная ткань является основным органом, где происходит накопление радиостронция, удаление костей вызывает снижение радиоактивности на 15-45%.

При контактном, поверхностном загрязнении мяса РВ эффективна промывка водой или слабыми растворами кислот (молочной, уксусной, лимонной) и удаление поверхностных загрязненных слоев.

Таким образом, применение стандартных и специальных методов технологической, кулинарной обработки мяса позволяет существенным образом снизить содержание радионуклидов.

Дезактивация молока. В случае превышения ВДУ загрязнения молока радионуклидами оно подвергается дезактивации. Так, после сепарирования цельного молока 85-90% 90Sr, 131I, 137Cs остаются в обезжиренном молоке и 8-16% – в сливках. Двух-, трехкратная промывка сливок теплой питьевой водой и обезжиренным молоком снижает содержание в них  90Sr еще в 50-100 раз. При переработке сливок в сливочное масло основная часть указанных радионуклидов переходит в пахту и промывные воды. Концентрация 90Sr, 131I, 137Cs в сливочном масле составляет 36, 76 и 49% концентрации радионуклидов в молоке. Очевидно, из загрязненного молока прежде всего целесообразно получать сливки и сливочное масло. Переработка сливок на масло и пахту – в пахте остается 7-13% радиоактивных веществ от первоначального содержания в молоке, в масле – 2-3%. Перетопка сливочного масла позволяет удалить из этого продукта практически полностью 90Sr и 137Cs,
131I – 10%. Переработка молока на сыры, творог, порошковые и сгущенное молоко, которые также могут быть подвергнуты длительному хранению, позволяет  значительно снизить или исключить  содержание в этих продуктах короткоживущих радионуклидов, например 89Sr, 131I, 140Ba. Обезжиренное молоко, в котором остается основная часть радионуклидов, может быть использовано для получения белковых концентратов – творога и сыра. При переработке обрата на кислый казеин и сыворотку в казеине остаточное количество  РВ составляет 2-6,5%, в сыворотке – 80-85% от первоначального содержания в молоке.

В результате такой технологической обработки молока получают относительно «чистые» в отношении радионуклидов конечные продукты – топленое масло и кислый казеин.

По способности переходить из молока в творог при кислотном способе свертывания радионуклиды образуют следующий ряд: 131I > 137Cs > 90Sr. После промывки кислотного сгустка происходит эффективное вымывание из него 131I и особенно 137Cs, тогда как 90Sr остается в сгустке. В кислотный казеин из молока поступает 6,3-8,2%  90Sr, 3,0-3,9%  131I и лишь 1,0-1,6%  137Cs. Из обезжиренного молока может быть выработан сыр типа коттедж, в который переходит лишь 2,7% 90Sr и 1,1% 137Cs. Концентрация радионуклидов в сыре соответственно в 1,9 и 6,2 раза меньше, чем в молоке.

Таким образом, замена в рационе молока, содержащего повышенные концентрации радионуклидов, полученными из него продуктами позволяет более чем в 10 раз снизить поступление радионуклидов в рацион человека. Переработка цельного молока в сметану и творог домашним способом исключает из питания человека до 63-82% содержащихся в нем 90Sr, 137Cs и  131I, а переработка такого молока на творог и сыр заводским способом снижает содержание в рационе 90Sr, 137Cs на 90%, а 131I на 70%.

Радиоизотопы цезия и йода находятся главным образом в водной фазе молока, поэтому при получении масла и сыров они в основном остаются в водной фазе. Стронций же, являясь аналогом кальция, в основном связан с казеином в виде казеинат-фосфатного комплекса. Поэтому для очистки в молоке необходимо  вначале разрушать этот комплекс путем подкисления лимонной или соляной кислотой. При сквашивании молока этот комплекс разрушается  молочной кислотой, выделяемой молочнокислыми бактериями. При кислотном свертывании молока до 85% стронция удаляется с сывороткой, а при бескислотном  сычужном свертывании молока с сывороткой удаляется не более 20% стронция и 80% его переходит в сыр. Удаление с сывороткой 137Cs и  131I практически одинаково как при сычужном, так и при кислотном свертывании молока. В полученном  таким образом сыре остается в среднем 6% цезия и около 10% йода.

Очистка молока от радионуклидов может быть проведена с помощью малорастворимых соединений щелочноземельных элементов, использования ионообменного метода и электродиализа. Так, применение пирофосфата в течение 1 суток позволяет удалить из молока до 83%  90Sr без существенного изменения состава и свойств  продукта. Один объем анионита Дауэкс 2Wх-8 позволяет удалить свыше 95% 131I из объемов молока и примерно 50%  90Sr. Такой прием позволяет с помощью одного катионита удалить около 70% 137Cs из 30 объемов молока; при этом химический состав продукта практически не изменяется. Электродиализный метод очистки молока удаляет до 90%  90Sr, 80% 140Ba и 99% 137Cs, а на электродиализной установке с анионообменной мембраной из молока может быть удалено 70-90%  131I. Этот метод  представляется перспективным для промышленного применения, так как характеризуется компактностью оборудования, простотой эксплуатации и эффективностью удаления радионуклидов из молока.

Хорошие результаты получают  при использовании ионообменных смол – анионитов, которые удаляют до  90% цезия и йода и 60-65% стронция без ухудшения качества молока. Силикагель удаляет из молока 80-90% цезия и йода и 30-40%  стронция; цеолиты снижают загрязненность молока цезием на 90%.

Сорбент на основе анионообменной целлюлозы ЦМ-А2 можно  использовать как в промышленных условиях, так и в индивидуальных хозяйствах. Он  позволяет убрать из молока до 95% радиоактивного йода. Метод очень прост и технически выполняется добавлением данного сорбента прямо в ведро из расчета на 1 л молока 35-40 грамм. Через
15-30 мин перемешивания сорбент отделяют  фильтрованием через слой ваты или лавсановую ткань. Сорбент в индивидуальных хозяйствах рассчитан на однократное использование, после чего его  утилизируют как радиоактивные отходы.

В случае контактного загрязнения молочных продуктов (масла сливочного, сыра, брынзы) их дезактивацию проводят срезанием поверхностного слоя на глубину 2-3 мм.

Дезактивация  яиц. Яичник кур является критическим органом для радиойода – 131I, при поступлении РВ в желтке откладывается до 3-4% радиойода, в белке депонируется до 9-10% 137Cs, в скорлупе – до 37-40%  90Sr от суммы РВ, введенных в организм. В первые дни после радиоактивного загрязнения птицы радиоактивность яйца по 131I может составить 50% общей активности от суточной дозы, а на 19-20 сутки соотношение отдельных радиоактивных веществ изменяется и составляет: по 131I – 6,5-3,7%, по 90Sr – 75-93%, по 137Cs – 18-30%.

Дезактивация  яиц проводится методом длительного хранения целых яиц или же раздельной переработкой желтка и белка на меланж и яичный порошок с закладкой их на длительное хранение.

Радиоактивность белка за 43 дня хранения, желтка за 14 суток хранения  уменьшается в 10 раз. Скорлупа при переработке яиц на меланж и яичный порошок закапывается в землю.

Яйца, полученные от кур при внешнем облучении, используются без ограничений.

Дезактивация шерсти и кожевенного сырья проводится методом длительного хранения при соответствующих условиях.

Переработка загрязненной растениеводческой продукции дает возможность существенно снизить содержание радионуклидов в конечном продукте. Даже такие простейшие операции, как обмывание в проточной воде, позволяет снизить загрязнение зерна в 1,5-3 раза.

Таблица 57 – Эффективность приемов переработки урожая, загрязненного РВ

Культура

Способ обработки

Кратность
снижения

Пшеница, рожь (зерно)

Отвеивание
Отмывание проточной водой
Переработка в крахмал
Переработка в спирт

1,2
1,5-3,0
50
1000

Рис, гречиха, ячмень, овес

Обрушение, удаление пленок

10-20

Картофель (клубни)

Очистка
Переработка в крахмал

2
50

Капуста (кочан)

Удаление кроющих листьев

40

Турнепс, свекла

Срезание головки корнеплода

20

Томаты, огурцы

Отмывание проточной водой
Засолка отмытых овощей

3-10
 2-2,5

Конопля, лен

Отмачивание в воде

3-4

Предыдущая