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

4.2.5. 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/км: 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
0,31

1 усл. ед.
16

1 усл. ед.
6,3

Ячмень:    зерно

                 солома

1,13
0,33

0,9
15,0

0,9
6,0

Пшеница яровая:    зерно

                            солома

1,18
0,20

0,6
18,7

0,8
10,0

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
сырье

мясо (заключительный
откорм)

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