Оценка и прогноз накопления радионуклидов основными сельскохозяйственными культурами в отдалённый постчернобыльский период

Территория Республики Беларусь подверглась масштабному радиоактивному загрязнению в результате глобальной техногенной и экологической катастрофы XX столетия – аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Нелегкий труд в начале ликвидации катастрофы в основном лег на мужские плечи. В окружающую среду попали радиоактивные вещества и принесли загрязнение на 23,5 % всех земель Беларуси. Особенно сильно от катастрофы на ЧАЭС пострадала сельскохозяйственная отрасль, поскольку загрязненными оказались земли в зоне интенсивного ведения сельского хозяйства. Нашей стране пришлось принять серьезный вызов и организовать защитные меры в агропромышленном комплексе, обеспечивающие производство нормативно чистой сельскохозяйственной продукции.

В решение данной проблемы включился, с присущим им энтузиазмом, женский коллектив научных сотрудников, опираясь на многолетний опыт исследовательской работы в области радиоэкологии и радиационных измерений. На всех этапах исследований этой научной темы – от подготовки проектных предложений, проведения полевых и аналитических исследований до защиты заключительных результатов – вклад женщин является весомым.

В настоящее время в Беларуси сельскохозяйственном пользовании находится около 868 тыс. га земель, загрязненных 137Cs c плотностью от 1 до 40 Ки/км², из которых 543 тыс. га – пахотные, 325 тыс. га – луговые земли. Одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства на данных землях является получение растениеводческой продукции, соответствующей действующим на территории республики нормативам [1].

В рамках Государственной программы по преодолению последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС на 2011-2015 годы и на период до 2020 года, были выполнены исследования по оценке значений коэффициентов перехода (Кп) ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в звене миграции почва- сельскохозяйственные культуры в отдаленный постчернобыльский период.

На загрязненной территории получение сельскохозяйственной продукции с известным содержанием радионуклидов начинается с прогнозирования накопления ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в растениях. Для этого необходимы данные, имеющиеся в хозяйствах, об агрохимических и агрофизических свойствах почв, плотности их загрязнения, планируемые к производству культуры и показатели коэффициентов перехода радионуклида в звене почва-растение, получаемые из Рекомендаций по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель [2]. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных землях периодически издаются, в них вносятся обновленные показатели. Правки Кп вносятся из- за их меняющихся значений, на которые оказывают влияние многие факторы, к которым относятся тип почвы и её свойства, время от поступления радионуклидов в почву, климатические условия и др. Поэтому точность прогнозирования накопления ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в сельскохозяйственной продукции зависит от актуализированных значений показателей Кп.

В ходе исследований были отобраны сопряженные пробы почвы и зерновых (пшеница, рожь, тритикале, ячмень, овес, просо, гречиха, горох, кукуруза), многолетних и однолетних трав (люцерна, клевер, лядвенец, злаковые и бобово-злаковые травосмеси, пайза, сурепица, вико-овсяная смесь) масличные (рапс, лен, подсолнечник) культур, овощей (картофель, свекла, морковь, лук).

Проведены аналитические работы по определению удельной активности радионуклидов в отобранных пробах, выполнены расчеты и верификация коэффициентов перехода ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr для основных сельскохозяйственных культур в зависимости от агрохимических и агрофизических показателей различных типов почв.

Полученные актуализированные показатели по коэффициентам перехода радионуклидов ¹³⁷Cs для сельскохозяйственных культур, рассчитаны на основании данных по удельной активности почвы и растений.

В зависимости от плотности загрязнения радионуклидами территории удельная активность 137Cs в почве находилась в пределах 59 – 2998 Бк/кг, удельная активность ⁹⁰Sr почвы составила 2-768 Бк/кг.

Коэффициенты перехода радионуклидов дифференцированы по агрохимическим показателям почвы. Для значений коэффициентов перехода ¹³⁷Cs учитывалось содержание в почве подвижного калия, для значений ⁹⁰Sr учитывались уровни обменной кислотности почвы.

В результате исследований установлено снижение коэффициентов перехода ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr для многолетних и однолетних трав по сравнению с Кп полученных 10 и более лет назад (предыдущие показатели взяты из базы данных Института). Для зерновых культур Кп ¹³⁷Cs остались на прежнем уровне или несколько увеличены, Кп ⁹⁰Sr снижены. Возможно, это связано с погодными климатическими условиями, в которых производился отбор проб. Южные районы сейчас можно отнести к пятой климатической зоне с более жаркими и засушливыми условиями, что приводит к пересыханию пахотного слоя и увеличению коэффициентов перехода ¹³⁷Cs. Данный аспект необходимо учитывать при планировании структуры посевных площадей.

На торфяных почвах накопление радионуклидов растениями варьирует в достаточно широком диапазоне, при этом максимальные значения Кп значительно выше, чем на минеральных почвах. По этой причине многие площади торфяных почв продолжают оставаться критическими относительно накопления радиоактивных веществ сельскохозяйственными культурами. В настоящее время использование торфяных земель ограничено даже в тех случаях, когда уровни их загрязнения радионуклидами сравнительно невелики. Экологическая обстановка осложняется также тем, что в мелиорированных торфяных почвах, в изменяющихся условиях водного и воздушного режима, развиваются физико-химические процессы, способствующие накоплению радионуклидов растениями [3, 4, 5].

Установлено так же, что имеется достаточно тесная отрицательная взаимосвязь между показателем pH, содержанием подвижных форм фосфора и калия дерново-подзолистой супесчаной почвы и коэффициентами перехода (Кп) 137Cs и 90Sr.

Используя коэффициентов перехода 137Cs и 90Sr можно сделать прогноз загрязнения сельскохозяйственных культур. Прогноз позволяет заблаговременно планировать набор культур для возделывания на загрязненных радионуклидами землях, размещение по полям севооборотов с учетом плотности загрязнения почв и различное их использование [3].

Применение этих параметров позволят составить более точный прогноз удельной активности ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в растениях и обеспечить получение сельскохозяйственной продукции с содержанием радионуклидов в пределах требований Республиканских допустимых уровней (РДУ-99).

При планировании рациона кормления сельскохозяйственных животных необходимо учитывать содержание радионуклидов в кормах.

На основании актуализированных коэффициентов перехода 137Cs и ⁹⁰ Sr для основных сельскохозяйственных культур разработана усовершенствованная модель прогноза удельной активности радионуклидов 137Cs и 90Sr в продукции растениеводства. Модель прогноза предназначена для определения расчётных прогнозных значений удельной активности радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в продукции растениеводства.

В модели возможно выполнить определение удельной активности радионуклидов в продукции сельскохозяйственных культур, выращиваемых на дерново-подзолистых почвах и на торфяных почвах. Спектр сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах включает 41 наименование, на торфяных почвах 15 наименований. Интенсивность перехода радионуклидов зависит от агрохимических показателей почв поэтому модель позволяет определить удельную активность ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в продукции при различных показателях почвы: кислотности, содержания гумуса, подвижных форм калия и фосфора. Электронная версия Модели размещена в сети Интернет по адресу: http://forecastmodel.pythonanywhere.com/

Актуализированные коэффициенты перехода ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr использованы в «Рекомендациях по ведению сельскохозяйственного производства на территории радиоактивного загрязнения Республики Беларусь на 2021-2025 годы».

Библиографические ссылки

1. Охрана окружающей среды в Республике Беларусь. Статистический сборник. – Мн., 2020. – С. 199. http://www.belstat.gov.by/
2. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 2012-2016 годы / Департамент по ликвидации последствий на Чернобыльской АЭС, РНИУП «Институт радиологии», РУП «Институт почвоведения и агрохимии», М-во сельского хозяйства и продовольствия; редкол.: Н.Н. Цыбулько [и др.]. – Минск, 2012. – 124 с.
3. Рекомендации по возделыванию многолетних бобово-злаковых многокомпонентных травосмесей на загрязненных радионуклидами торфяных почвах / Т.В. Ласько [и др.]; РНИУП «Институт радиологии».-Минск, 2015.-33 с.
4. Рекомендации по применению новых форм минеральных удобрений на загрязненных радионуклидами торфяных почвах при возделывании сельскохозяйственных культур / Т.В. Ласько [и др.]; Минск, 2019. – 24 с.
5. Семененко, Н.Н. Торфяно-болотные почвы Полесья: трансформация и пути эффективного использования / Н.Н. Семененко-Минск: Беларуская навука, 2015.­282 с.
6. Виленская Г.А., Сергиенко Е.А. Роль темперамента в развитии регуляции поведения в раннем возрасте // Психологический журнал. 2001. Т.22. № 3. С.68 – 85.
7. Моросанова В.И., Аронова Е.А. Самосознание и саморегуляция поведения. М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2007. 250 с.
8. Развитие социальных эмоций у детей дошкольного возраста: Психологические исследования / Под ред. А.В. Запорожца, Я.3. Неверович.; Науч.- исслед. ин-т дошкольного воспитания Акад. пед. наук СССР. М.: Педагогика, 1986. 176 с.
9. Холодная М.А. Психология интеллекта. Парадоксы исследования. СПб.: Питер, 2002. 272 с.
10. Гребенникова О.В. Роль сверстников в формировании произвольного поведения у дошкольников: дис. … канд. псих. наук. М., 2006. 125 с.

Авторы: Т.В. Ласько, С.А. Тагай
Источник: Женщины-ученые Беларуси и России: материалы международной научно-практической конференции, Минск, 26 марта 2021 г. / БГУ; [редкол.: И. В. Казакова (отв. ред.) и др.]. – Минск: БГУ, 2021. С. 201-205.