Оценка потенциальных коллективных доз внутреннего облучения населения Беларуси при оптимизации реакции почв, загрязненных 90Sr

0
121
внутреннее облучение от радиации в Беларуси

Загрязнение территорий при происходивших радиационных авариях, как правило, носило локаль­ный характер, за исключением аварии на ЧАЭС, после которой распространение выброшенных радионуклидов приняло глобальный характер. Дозы облучения населения, проживающего на загрязненной территории и потребляющего местную сельскохозяйственную продукцию, формируются из двух источников — внешнего и внутреннего [1, 2].

Согласно нормам радиационной безопасности, в качестве основного дозового предела для населе­ния при нормальных условиях установлено значение эффективной дозы 1 м3 в год [3]. На основании дозового критерия и национальных уровней потребления продуктов питания страны, пострадавшие от аварии на ЧАЭС, регулируют свои санитарно-гигиенические нормативы на содержание радионук­лидов 137Cs и 90Sr [4-6].

Содержание l37Cs и 90Sr в продукции сельскохозяйственного и природного происхождения может варьировать в широких пределах в зависимости от плотности загрязнения почвы радионуклидами, физико-химических свойств почв, культуры земледелия, системы и направления ведения животноводства [7].

За прошедшее после аварии время разработаны и достаточно успешно реализуются многие меры радиационной защиты, обеспечивающие снижение коллективной дозы внешнего и внутреннего облучения. Помимо отселения людей с сильно загрязненных территорий, проведена дезактивация зданий и загрязненных участков земли, осуществляется радиационный контроль за сельскохозяйственными продуктами, дикорастущими ягодами и грибами. Следствием реализации крупномасштабных программ по преодолению последствий аварии в агропромышленном комплексе явилось значитель­ное снижение удельной активности радионуклидов в основных видах сельскохозяйственной продук­ции (молоке, мясе, продуктах растениеводства), что обусловило существенное уменьшение экономи­ческого ущерба и ослабление дозовых нагрузок на население [8].

В настоящее время радиоэкологическая обстановка в Беларуси определяется присутствием долго­живущих изотопов. Среди них 90Sr с периодом полураспада 28,7 лет, который в почве по сравнению с 137Cs имеет более высокую долю мобильных форм, что является определяющим фактором в процес­сах миграции радионуклида по трофическим цепям [8]. Известкование почв — основное агрохимиче­ское защитное мероприятие, способствующее снижению поступления 90Sr из почвы в растения. Для достижения оптимального уровня кислотности почвы в Беларуси были разработаны дозы извести, дифференцированные по плотности радиоактивного загрязнения и гранулометрическому составу. Основная потребность в известковых удобрениях определяется в соответствии с «Инструкцией определения дополнительной потребности материально-технических ресурсов для сельского хозяйства в зоне радиоактивного загрязнения» [9]. На минеральные земли с плотностью загрязнения 137Cs 5 Ки/км2

и более (185 кБк/м ) и Sr 0,3 Ки/км и более (11 кБк/м ) предусматривается дополнительное внесе­ние извести с целью ускоренного доведения реакции почв до оптимальных значений. В послеаварийный период систематическое известкование в повышенных дозах существенно изменило соотноше­ние кислых и переизвесткованных почв.

В долгосрочной перспективе в общественном секторе требуется максимально взвешенная оценка в реализации применения контрмер для более эффективного использования материально-технических ресурсов.

Цель данного исследования — установить ожидаемую эффективность оптимизации кислотности почвы, направленную на снижение коллективной дозы облучения 90Sr населения Республики Бела­русь, на основе дозовой оценки и стоимости затрат на предотвращение коллективной дозы.

Материал и методика

В расчете прогноза загрязнения продукции была использована электронная база данных агрохи­мического и радиологического обследования сельскохозяйственных земель (2005-2009) Института почвоведения и агрохимии: показатели pHKCl и плотности загрязнения пашни по 16 районам Гомельской и Могилевской областей, коэффициенты перехода 90Sr из почвы в зерновые культуры (озимая рожь, озимое тритикале, озимая и яровая пшеница, ячмень и овес) в зависимости от pH(KCl) и гранулометрического состава [5] с учетом доли зерновых культур, составляющей 50 % от площади пашни. Для прогноза загрязнения урожая были взяты верхние границы значений оптимальных параметров pH(KCl) для дерново-подзолистых суглинистых почв — 6,7, супесчаных — 6,2, песчаных — 5,8 [10]. В данной работе расчеты были выполнены для пахотных земель с плотностью загрязнения 90Sr свыше 5,55 кБк/м2 (0,15 Ки/км2).

Поскольку 90Sr накапливается в организме человека в течение всей жизни, для расчетов был использован дозовый коэффициент 8-10-8 Зв/Бк для критической группы — дети в возрасте 12-17 лет [3].

Для расчетов по достижению заданной оптимальной pH(KCl) в исследовании применяли нормативы затрат СаСО3 для сдвига реакции среды дерново-подзолистых почв на 0,1 рН — 0,75-1,38 т/га в зависимости от их гранулометрического состава [11].

Результаты и их обсуждение

Среди обследованных районов Беларуси высокий вынос 90Sr зерном колосовых культур отмечает­ся в Хойникском (1070 Бк/год), Брагинском (1022) и Речицком (596) районах, низкий — в Лельчицком (6), Славгородском (19) и Краснопольском районах (13 МБк/год). Существенные различия в выносе радионуклидов с товарной продукцией по районам в основном обусловлены величинами плотности и площадей загрязнения 90Sr пахотных почв. Всего ежегодно с территорий площадью 169 тыс. га с плотностью загрязнения свыше 0,15 Ки/км2 с урожаем зерна на пахотных землях выносится 4027 (3447-4790) МБк/год 90Sr.

Содержащийся в произведенном на загрязненных территориях зерне 90Sr ориентировочно эквива­лентен величине потенциальной коллективной дозы внутреннего облучения населения 322 (275-473) чел.-Зв (табл. 1). Если учесть, что на продовольственные цели используется не более 20 % произве­денного зерна, при переработке значительная часть радионуклидов остается во вторичных продуктах (отруби) и переход Sr из рациона в продукцию животноводства составляет 0,04-3,2 % на килограмм продукта [5, 12], то фактические коллективные дозы 90Sr при использовании зерна на продовольст­вие, фураж и переработку будут на порядок ниже и по самым жестким прогнозам составят ориенти­ровочно менее 28 (25-34) чел.-Зв в год. Вклад в коллективную дозу загрязненного зерна, произведен­ного в Могилевской области, очень незначительный и составляет около 2,5 %.

Беларусь обладает большими запасами разведанного карбонатного сырья, пригодного для про­мышленного производства известковых мелиорантов, необходимых для известкования почв. Объемы производства полностью обеспечивают потребности сельского хозяйства страны в доломитовой муке.

Таблица 1

Потенциальная коллективная доза 90Sr с учетом валового производства и структуры использования зерна, произве­денного на территории районов, пострадавших от аварии на ЧАЭС

 

Район

Площадь загрязнения пашни 90Sr (>0,15 Ки/км2), тыс. га Величина потенциальной коллективной дозы 90Sr, чел.-Зв
С учетом
валового производства зерна структуры использования зерна
Ср. Min Max Ср. Min Max

Гомельская область

1. Брагинский 23,6 81,8 70,0 97,3 7,15 6,13 8,51
2. Буда-Кошелевский 15,9 16,2 13,8 19,3 1,41 1,21 1,69
3. Ветковский 18,8 26,8 22,9 31,8 2,35 2,00 2,79
4. Добрушский 13,8 22,5 19,3 26,7 1,97 1,69 2,34
5. Ельский 6,0 5,5 4,7 6,6 0,48 0,41 0,57
6. Кормянский 2,1 1,8 1,4 2,1 0,15 0,13 0,18
7. Лельчицкий 0,6 0,5 0,4 0,6 0,04 0,04 0,05
8. Мозырский 3,1 2,9 2,5 3,4 0,25 0,22 0,30
9. Наровлянский 10,4 14,9 12,7 17,7 1,30 1,11 1,55
10. Речицкий 39,0 47,7 40,8 56,7 4,17 3,57 4,96
11. Хойникский 19,5 85,6 73,2 101,8 7,49 6,41 8,90
12. Чечерский 5,9 7,8 6,6 9,2 0,68 0,58 0,81
Итого 159 314 268 373 27 24 33

Могилевская область

13. Костюковичский 4,4 3,8 3,3 4,5 0,33 0,29 0,39
14. Краснопольский 0,9 1,0 0,9 1,3 0,09 0,08 0,11
15. Славгородский 1,8 1,5 1,4 1,8 0,13 0,12 0,16
16. Чериковский 2,9 2,1 1,8 2,5 0,18 0,16 0,22
Итого 10 8 7 10 0,7 0,6 0,9
Всего 169 322 275 473 28 25 34

Во многих загрязненных радионуклидами районах Беларуси при обследовании фиксируется большое количество почв с реакцией среды, близкой к нейтральной. В Гомельской области при сред­невзвешенном показателе pH(KCl) на пахотных почвах с плотностью загрязнения 90Sr менее 5,55 кБк/м (0,15 Ки/км ) кислотность составляет 5,88, на загрязненных землях — на 0,16 единиц выше (6,04), в Могилевской области — 6,08 и 6,23 (+0,15) соответственно (табл. 2).

Таблица 2

Распределение загрязненных 90Sr дерново-подзолистых пахотных почв по кислотности 

  Плотность загрязнения пахотных земель 90Sr
Область <5,55 кБк/м2 (<0,15 Ки/км2) >5,55 кБк/м2 (>0,15 Ки/км2)
  pH(KCl) pH(KCl) ± % от площади пашни
Гомельская 5,88 6,04 +0,16 23 %
Могилевская 6,08 6,23 +0,15 1 %

После аварии на ЧАЭС известкование кислых почв являлось приоритетным защитным мероприя­тием и широкомасштабное внесение доломитовой муки в повышенных дозах позволило практически оптимизировать состояние почвенной кислотности загрязненных радионуклидами земель и свести к минимуму переходы радионуклидов в продукцию растениеводства. В Брагинском районе средне­взвешенное значение pH(KCl) равно 6,07, Хойникском — 6,19, Кормянском — 6,17, Краснопольском — 6,19, Чериковском районе — 6,36 и т. д. (табл. 3). В названных районах доля переизвесткованных почв (pH(KCl) >6,5) составляет 20-41 %. В настоящее время возможности радикального снижения по­ступления радиостронция в сельскохозяйственные культуры за счет оптимизации кислотности почв в загрязненных районах в значительной степени исчерпаны, поскольку более 75 % пахотных почв рай­она имеют реакцию почв выше pH(KCl) 5,5. В среднем по районам Гомельской области в перспективе за счет известкования с целью оптимизации кислотности пахотных почв можно ожидать экономию дозы 0,237 чел.-мЗв/га, по Могилевской — значительно ниже — 0,078 чел.-мЗв/га. При сравнительной оценке можно отметить, что максимальной экономии дозы внутреннего облучения за счет оптимиза­ции кислотности почв можно достичь в Брагинском (0,408 чел.-мЗв/га), Хойникском (0,367), Лель- чицком (0,326), Ветковском и Наровлянском районах (0,285 чел.-мЗв/га). Предотвращенную дозу на порядок ниже можно ожидать в Костюковичском и Чериковском районах — 0,048 чел.-мЗв/га.

Таблица 3

Прогноз предотвращенных доз 90Sr за счет оптимизации кислотности почв

Район pH(KCl) Предотвращенная доза, 90Sr, чел.-мЗв/га
  Средневзвешенное значение ± к оптимальному значению рН Ср. Min Max

Гомельская область

1. Брагинский 6,07 +0,07 — +0,47 0,408 0,349 0,485
2. Буда-Кошелевский 6,08 +0,08 — +0,48 0,122 0,105 0,145
3. Ветковский 5,90 -0,10 — +0,30 0,285 0,244 0,339
4. Добрушский 5,96 -0,04 — +0,36 0,265 0,227 0,315
5. Ельский 6,06 +0,06 — +0,46 0,204 0,174 0,242
6. Кормянский 6,17 +0,17 — +0,57 0,122 0,105 0,145
7. Лельчицкий 5,63 -0,37 — +0,03 0,326 0,279 0,388
8. Мозырский 5,87 -0,13 — +0,27 0,163 0,140 0,194
9. Наровлянский 5,89 -0,11 — +0,29 0,285 0,244 0,339
10. Речицкий 6,07 +0,07 — +0,47 0,183 0,157 0,218
11. Хойникский 6,19 +0,19 — +0,59 0,367 0,314 0,436
12. Чечерский 6,03 +0,03 — +0,43 0,122 0,105 0,145
Среднее 6,04 0,237 0,203 0,282

Могилевская область

13. Костюковичский 6,18 +0,18 — +0,58 0,048 0,042 0,058
14. Краснопольский 6,19 +0,19 — +0,59 0,121 0,105 0,144
15. Славгородский 6,17 +0,17 — +0,57 0,097 0,084 0,116
16. Чериковский 6,36 +0,36 — +0,76 0,048 0,042 0,058
Среднее 6,23 0,078 0,0682 0,094
Среднее по 16 районам 6,05 0,197 0,169 0,235

 

* * *

  1. В настоящее время возможности радикального снижения поступления радиостронция в сель­скохозяйственные культуры за счет оптимизации кислотности почв в загрязненных радионуклидами районах Беларуси в значительной степени исчерпаны, поскольку более 75 % пахотных почв имеют показатель pH(KCl) выше 5,5. В наиболее загрязненных радионуклидами (более 5,55 кБк/м2) Гомель­ской и Могилевской областях средневзвешенные значения показателя pH загрязненных почв на 0,16 и 0,15 единиц выше, чем в целом по названным регионам. В ряде районов доля переизвесткованных почв (pH(KCl) >6,5) составляет до 40 %.
  2. Установлено, что в перспективе за счет оптимизации кислотности почвы под зерновые культу­ры путем внесения доломитовой муки в среднем по районам Гомельской области можно ожидать экономию дозы 0,237 чел.-мЗв/га, по Могилевской значительно ниже — 0,078 чел.-мЗв/га. Макси­мальной экономии дозы внутреннего облучения за счет оптимизации кислотности почв можно дос­тичь в Брагинском (0,408 чел.-мЗв/га), Хойникском (0,367), Лельчицком (0,326), Ветковском и Наров- лянском районах (0,285 чел.-мЗв/га). Принимая в расчет текущую ситуацию состояния кислотности почв, можно отметить, что в ближайшие годы по мере снижения плотности загрязнения почв в ре­зультате естественного распада радионуклидов и оптимизации почвенной кислотности величины предотвращенных доз будут снижаться. Основная задача применения данной защитной меры — под­держание оптимального уровня реакции почв с целью получения растениеводческой продукции с минимумом содержания радионуклидов.

Полученные данные могут быть использованы для радиолого-экономических оценок эффективно­сти защитных мероприятий и определения дальнейших приоритетов в выборе оптимальных путей снижения дозовых нагрузок Sr90 на население.

  1. Василенко И.Я., Василенко О.И. // Энергия: экономика, техника, экология. 2001. № 7. С. 16.
  2. Василенко И.Я., Василенко О.И. // Там же. 2002. № 4. С. 26.
  3. ГН 2.6.1.8-127-2000. Нормы радиационной безопасности (НРБ-2000). Мн., 2001.
  4. Ведення сшьського господарства в умовах радюактивного забруднення територп Украши внаслвдок аварп на Чорнобильськш АЕС на перюд 1999-2002 рр. Кшв, 1998.
  5. Рекомендации по ведению агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Рес­публики Беларусь / Под ред. И.М. Богдевича. Мн., 2003.
  6. Рекомендации по ведению растениеводства на радиоактивно загрязненных территориях России / Р. М. Алексахин и др. М., 1997.
  7. Анненков Б.Н., Аверин В. С. Ведение сельского хозяйства в районах радиоактивного загрязнения (радио­нуклиды в продуктах питания). Мн., 2003.
  8. Аверин В. С. // 20 лет после чернобыльской катастрофы: последствия в Республике Беларусь и их преодоление: национальный доклад / Под ред. В.Е. Шевчука, В.Л. Гурачевского. Мн., 2006. С. 13.
  9. Инструкция определения дополнительной потребности материально-технических ресурсов для сельского хозяйства в зоне радиоактивного загрязнения. Мн., 1999.
  10. Лапа В. В., Цыганов А. Р., Ивахненко Н. Н. и др. Агрохимические регламенты для повышения плодородия почв и эффективного использования удобрений: Учеб. пособие. Горки, 2002.
  11. Клебанович Н. В., Василюк Г. В. Известкование почв Беларуси. Мн., 2003.
  12. Жученко Ю. М., Аверин В. С., Фирсакова С. К. и др. // Проблемы радиационной реабилитации загряз­ненных территорий. Гомель, 2004.

Авторы: Ю.В. Путятин, Н.В. Клебанович, О.М. Таврыкина
Источник: Вестник Белорусского государственного университета. Сер. 2, Химия. Биология. География. — 2010. — N 2. — С. 79-83.