радионуклидов наблюдается зернобобовыми культурами. Например,
стронций – 90 и цезий – 137, в 2 – 6 раз поглощается интенсивное зернобобо-
выми культурами, чем злаковыми.
Поступление стронция – 90 и цезия – 137 в травистой на лугах и
пастбищах определяется характером распределения в почвенном профиле.
В загрязнённой зоне, луга Рязанской области загрязнены на площади
73491 га, в том числе с плотностью загрязнения 1,5 Ки/км2 - 67886 (36 % от
общей площади), с плотностью загрязнения 5,15 Ки/км2 - 5605 га (3%).
На целинных участка, естественных лугах, цезий находится в слое 0-5
см, за прошедшие годы после аварии не отмечена значительная вертикальная
миграция его по профилю почвы. На перепаханных землях цезий – 137 находится
в пахотном слое.
Хотя уровень загрязнения лугов в Рязанской области не очень высокий,
но требует проведения определённых агротехнических мероприятий,
направленных на ослабление влияния радионуклидов на сельскохозяйственную
продукцию.
Пойменная растительность в большей степени накапливает цезий – 137,
чем суходольная. Так при загрязнении поймы 2,4 Ки/км2 в траве было
обнаружено [pic]Ки/кг сухой массы, а на суходольной при загрязнении 3,8
Ки/км2
в траве содержалось [pic]Ки /кг.
Накопление радионуклидов травянистыми растениями зависит от
особенностей строения дернины. На злаковом лугу с мощной плотной дерниной
содержание цезия – 137 в фитомассе в 3 – 4 раза выше,
чем на разнотравном с рыхлой маломощной дерниной.
Культуры с низким содержанием калия меньше накапливают цезия.
Злаковые травы накапливают меньше цезия по сравнению с бобовыми. Растения
сравнительно устойчивы к радиоактивному воздействию, но они могут
накапливать такое количество радионуклидов, что становятся не пригодными к
употреблению в пищу человека и на корм скоту.
Поступление цезия – 137 в растения зависит от типа почвы. По степени
уменьшения накопления цезия в урожае растения почвы можно расположить в
такой последовательности: дерново-подзолистые супесчаные, дерново-подзо-
листые суглинистые, серая лесная, чернозёмы и т.д. Накопление радионуклидов
в урожае зависит не только от типа почвы, но и от биологической особенности
растений.
Отмечается, что кальциелюбивые растения обычно поглощают больше
стронция – 90,чем растения бедные кальцием. Больше всего накапливают
стронций – 90 бобовые культуры, меньше корнеплоды и клубнеплоды, и ещё
меньше злаковые.
Накопление радионуклидов в растении зависит от содержания в почве
элементов питания. Так установлено, что минеральное удобрение, внесённое в
дозах N 90, Р 90, увеличивает концентрацию цезия – 137 в овощных культурах
в 3 – 4 раза, а аналогичные внесения калия в 2 – 3 раза снижает его
содержание. Положительный эффект на уменьшение поступления стронция – 90 в
урожай зернобобовых культур оказывает содержание кальций содержащих
веществ. Так например внесение в выщелочный чернозём извести в дозах,
эквивалентных гидролитической кислотности, уменьшает поступление стронция –
90 в зерновые культуры в 1,5 – 3,5 раза.
Наибольший эффект на снижение поступления стронция – 90 в урожай
растений достигает внесением полного минерального удобрения на фоне
доломита. На эффективность накопления радионуклидов в урожае растений
оказывают влияние органические удобрения и метеорологические условия, а
также и время их пребывание в почве. Установлено, что накопление стронция –
90, цезия – 137 через пять лет после их попадания в почву снижается в 3 – 4
раза.
Таким образом миграция радионуклидов во многом зависит от типа почвы,
её механического состава, водно-физических и агрохимических свойств. Так на
сорбцию радиоизотопов влияют многие факторы, и одним из основных являются
механический и минералогический сосав почвы. Тяжёлыми по механическому
составу почвами поглощённые радионуклиды, особенно цезий – 137,
закрепляются сильнее, чем лёгкими. Кроме того эффект миграции радионуклидов
зависит от метеорологических условий (количества осадков).
Накопление (вынос) радионуклидов сельскохозяйственными растениями во
многом зависит от свойства почвы и биологической способности растений.
1.4. Пути миграции радионуклидов в окружающей среде
Радиоактивные вещества попадающие в атмосферу, в конечном счёте
концентрируются в почве. Через несколько лет после радиоактивных выпадений
на земную поверхность поступления радионуклидов в растения из почвы
становится основным путём попадания их в пищу человека и корм животным. При
аварийных ситуациях, как показала авария на Чернобыльской АЭС, уже на
второй год после выпадений основной путь попадания радиоактивных веществ в
пищевые цепи - поступление радионуклидов из почвы в растения.
Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут из неё частично
вымываться и попадать в грунтовые воды. Однако почва довольно прочно уде-
рживает попадающие в неё радиоактивные вещества. Поглощение радионуклидов
обуславливает очень длительное (в течение десятилетий) их нахождение в
почвенном покрове и непрекращающееся поступления в сельскохозяйственную
продукцию. Почва как основной компонент агроценоза оказывает определяющее
влияние на интенсивность включения радиоактивных веществ в кормовые и
пищевые цепи.
Поглощение почвами радионуклидов препятствует их передвижению по
профилю почв, проникновению в грунтовые воды и в конечном счёте определят
их аккумуляцию в верхних почвенных горизонтах.
Механизм усвоения радионуклидов корнями растений сходен с поглощением
основных питательных веществ – макро и микроэлементов. Определённое
сходство наблюдается в поглощении растениями и передвижения по ним
стронция – 90 и цезия – 137 и их химических аналогов – кальция и калия
поэтому содержание данных радионуклидов в биологических объектах иногда
выражают по отношению к их химическим аналогам, в так называемых
стронциевых и цезиевых единицах.
Радионуклиды Ru – 106, Ce – 144, Co – 60 концентрируются
преимущественно в корневой системе и в незначительных количествах
передвигаются в назёмные органы растений. В отличие от них стронций – 90 и
цезий – 137 в относительно больших количествах накапливаются в наземной
части растений.
Радионуклиды, поступившие в подземную часть растений, в основном
концентрируются в соломе (листья и стебли), меньше – в мягкие (колосья,
метёлки без зерна. Некоторые исключения из этой из этой закономерности
составляет цезий, относительное содержание которого в семенах может
достигать 10 % и выше общего количества его в надземной части. Цезий
интенсивно передвигается по растению и относительно в больших количествах
накапливается в молодых органах, чем очевидно вызвана повышенная
концентрация его в зерне.
В общем накопление радионуклидов и их содержание на единицу массы
сухого вещества в процессе роста растений наблюдается такая же
закономерность, как и для биологически важных элементов: с возрастом
растений в их надземных органах увеличивается абсолютное количество
радионуклидов и снижается содержание на единицу массы сухого вещества. По
мере увеличения урожая, как правило, уменьшается содержание радионуклидов
на единицу массы.
Из кислых почв радионуклиды поступают в растения в значительно
больших количествах, чем из почв слабокислых, нейтральных и слабо щелочных.
В кислых почвах повышается подвижность стронция – 90 и цезия – 137
снижается прочность их растениями. Внесение карбонатов кальция и калия или
натрия в кислую дерново-подзолистую почву в количествах, эквивалентных
гидролической кислотности, снижает размеры накопления долгоживущих
радионуклидов стронция и цезия в урожае.
Существует тесная обратная зависимость накопления стронция – 90 в
растениях от содержания в почве обменного кальция (поступление стронция
уменьшается с увеличением содержания обменного кальция в почве).
Следовательно, зависимость поступления стронция – 90 и цезия –137 из
почвы в растения довольно сложная, и не всегда её можно установить по
какому-либо одному из свойств, в разных почвах необходимо учитывать
комплекс показателей.
Пути миграции радионуклидов в организм человека различны.
Значительная их доля поступает в организм человека по пищевой цепи: почва –
растения – сельскохозяйственные животные – продукция животноводства –
человек. В принципе радионуклиды могут поступать в организм животных через
органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и поверхность кожи. Если в период
радиоактивных выпадений крупных рогатый скот находится на пастбище, то
поступление радионуклидов может составить (в относительных единицах): через
пищеварительный канал 1000, органы дыхания 1, кожу 0,0001. Следовательно, в
условиях радиоактивных выпадений основное внимание должно быть обращено на
максимально возможное снижение поступления радионуклидов в организм
сельскохозяйственных животных через желудочно-кишечный тракт.
Так как радионуклиды поступая в организм животных и человека могут
накапливаться и оказывая неблагоприятное воздействие на здоровье и генофонд
человека необходимо проводить мероприятия, снижающие поступление
радионуклидов в сельскохозяйственные растения, снижение накопления
радиоактивных веществ в организмах сельскохозяйственных животных.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЗЯЙСИВА
2.1. Почвенно-климатические, погодные условия и экологическая
ситуация в хозяйстве
СПК им. Кирова расположено в юго-восточной части Михайловского
района, объединяет 20 хозяйств, расположенных в 4-х населенных пунктах
Административным и хозяйственным центром является населённый пункт Красное,
расположенное в 19 км от районного центра города Михайлова.
Общая площадь колхоза 3598 га. Основную территорию этих земель 3318
га занимают сельскохозяйственные угодья, которые составляют 92,2 % от общей
площади хозяйства.
В составе сельскохозяйственных угодий пашня занимает 2699 га или
81,3%, пастбища619 га или 18,7 %. Природно – климатические данные района
расположения СПК им. Кирова характеризуются следующими данными: теплым
летом, умеренно-холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо
выраженными переходными сезонами.
Средняя годовая температура воздуха +4 0С. Продолжительность периода
с температурой выше +10 0С – 140-114 дня.
Средние суммы осадков за год 450-565 мм за вегетационный период 140-
150 дней.
Природно-климатические условия зоны расположения хозяйства
благоприятна для возделывания основных сельскохозяйственных культур;
зерновых, сахарной свеклы, картофеля, кукурузы на силос. Территория
хозяйства входит в лесостепную зону. Расположена на водоразделе реки Прони
и Нердь, поэтому вся территория рассечена многочисленными оврагами и
балками с уклоном во всех направлениях. Большая часть территории
характеризуется преобладанием широких платообразных массивов с пологими
склонами к долинам рек, оврагам и балкам.
Почвенный покров хозяйства отличается пестротой, довольно большим
разнообразием разновидностей. В основном распространены чернозёмы
выщелочнные, оподзоленные и отдельными участками темносерые, серые лесные
разной степени смытости.
По механическому составу все почвы относятся к тяжёлосуглинистым.
В результате аварии на ЧАЭС, площадь поверхностного
загрязнения почвы цезием –137 Михайловского района составляет 807 км2 44 %
территории. Средняя плотность поверхностного загрязнения – 1,4 /км2 .
Территория СПК им. Кирова подверглась загрязнению Сs – 137 51 % - пашни, 12
% лугов, с плотностью 1,07 Ки/км2 и дозой 13 мР/ ч т.е на территории
хозяйства удовлетворительная ситуация СПК им. Кирова находится в зоне
проживания с льготным социально – экономическим статусом (плотность
загрязнения Сs – 137 от1 до 5 Ки/км2).
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Постановка цели и задачи исследований
Земля – это национальное богатство России, от эффективности
использования и охраны которой во многом зависит экономическая, социальная
и экологическая ситуация в стране, благополучие каждого человека.
В последние годы антропогенная нагрузка на природные комплексы в мире
значительно возросла. В России давление на окружающую среду ниже
среднемирового. Однако в последние годы вызывает беспокойство загрязнение
земель, водных ресурсов и атмосферного воздуха радионуклидами. Система
“человек – окружающая среда” стала на столько сложной, что внутреннее и
внешнее влияние на эту систему может привести к самым неожиданным
последствиям.
Радиоактивное загрязнение представляет собой опасность для человека и
среды его обитания. Отрицательное воздействие ионизирующей радиации на
живые организмы стало известно с момента открытия радиоактивности.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС были загрязнены пятнадцать
административных территорий Российской Федерации, в том числе и часть
районов Рязанской области. Почва и растения являются одним из важнейших
звеньев, определяющих исходные масштабы включения радионуклидов в пищевые
цепи.
Поэтому изучение данной проблемы, выработка рекомендации по устранению
негативного воздействия радионуклидов на почву и растения является весьма
актуальной задачей.
Целью наших исследований являются: оценка сложившейся радиационной
обстановки на территории СПК им. Кирова, и производство экологически чистой
продукции. Для изучения методов ведения сельского хозяйства на загрязнённых
радионуклидами территориях, необходимо решить следующие задачи:
1) Определить степень загрязнения почвы на территории СПК им. Кирова
2) Определить степень поступления радионуклидов в продукцию выращенную
на этих почвах
3) Провести оценку загрязнения почвы и продукции
4) Составить рекомендации по ведению сельского хозяйства на загрязнённых
территориях СПК им. Кирова.
2. Методы проведения и результаты исследований
Для проведения исследований, нами совместно с запольной
агрохимической Станцией Подвязья были проведены анализы в 2000 году по
изучению радиационной обстановки в СПК им. Кирова.
Определяли стронции – 90 радиохимическим методом по дочернему
продукту иттрий – 90. Содержание цезия – 137 сурьмянонодидным методом.
Измерения активности конечных продуктов химического анализа проводим на
молофоновой устанофке УМФ – 1500 со счётчиком СБТ – 13.
Для сравнения были взяты данные по хозяйству за 1985 год, до аварии на
ЧАЭС, и за 1992год через шесть лет после аварии.
Таблица 1
Загрязнение почвы цезием – 137 в СПК им. Кирова
|Методы взятия пробы |Сs – 137 Бк/кг|
|№ участка, год | |
| |слой, см |
| |0 - 20 |20 - 40 |
|1 поле |1 |3,2 |2,4 |
|3 севооборота 1985г| | | |
| |2 |3,4 |2,2 |
| |3 |3,9 |2,9 |
| |ср |3,7 |2,7 |
|1 поле |1 |208,3 |107,2 |
|3 севооборота 1992г| | | |
| |2 |204,4 |116,8 |
| |3 |210,3 |112,4 |
| |ср |207,2 |109,2 |
|1 поле |1 |138,5 |93,5 |
|3 севооборота 2000г| | | |
| |2 |140,2 |98,7 |
| |3 |144,3 |96,8 |
| |ср |141,6 |95,2 |
Анализируя таблицу 1 видно что анализы 1985 года показывают следующею
степень загрязнения и распределение радиоактивного цезия – 137 в почве,
естественного содержания в слое 0 –20 см загрязнение составляет 3,7 Бк/кг,
а слой 20 – 40 см - 2.7 Бк/кг. С глубиной концентрация цезия – 137
уменьшается в 1,4 раза. Значительное повышение содержания радиоактивного
цезия в почве оказали последствия аварии на ЧАЭС увеличив содержание его в
70 раз.
Увеличение концентрации цезия – 137 в подпаханном горизонте в 50 раз,
это показывает на хорошую его миграцию в почве, которая произошла в течении
6 лет после выбросов радионуклидов и осаждения их на данной территории.
В последующие 8 лет концентрация радиоактивного цезия в слое 0 – 20 см
уменьшился в1,5 раза, что можно взять с миграцией его в более глубокие
горизонты и вынос его с продукцией, а также почвы хозяйства подвержены
эрозии и не исключён вынос радиоактивного цезия в водные источники с
поверхностными водами. Уменьшение соединения цезия – 137 произошли и в
подпаханном горизонте и составило 15 %.
Таблица 2