Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1329 вузов, 5502 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Сорбция цезия-137

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
зоны населенных пунктов (НП) Брагинского, Наровлянского и Хойникского районов Гомельской области, запрет на употреб ление продуктов растениеводства и животноводства из личных подсобной хозяйств (ЛПХ) на загрязненных территориях, запрет на посещение лесных массивов и потребление пищевых продук тов леса, запрет выпаса скота на пойменных пастбищах и другие мероприятия [16, 76]. В послеаварийные годы с карты страны исчезли более чем 430 НП. Чернобыльская проблема затронула половину из 118 районов республики, 21 из них и сегодня отно сится к наиболее пострадавшим. За годы после катастрофы на ЧАЭС с пострадавших территорий было эвакуировано и отселе но 118 тыс. человек, более 200 тыс. человек самостоятельно по кинули территорию радиоактивного загрязнения.
Одним из наиболее «жестких» мероприятий (как оказалось, ошибочным) стала ликвидация поголовья мясного и частично молочного крупного рогатого скота и выдержка его туш в холо дильниках мясокомбината до распада радиоактивного йода. Од нако, как впоследствии выяснилось, радиоактивные цезий134 (Т
= 2 года) и цезий137 (Т
1/2
= около 30 лет) были выброшены
1/2
из аварийного реактора в сопоставимых с радиоактивным йо дом количествах и распространились в атмосфере аналогично [59, 68].
Для решения возникших радиологических проблем в по слеаварийное время остро возникли вопросы приборного кон троля радиационной обстановки и оценки загрязнения сельско хозяйственной продукции. Приборы контроля радиационной обстановки и оценки загрязнения продуктов в пищевой цепи основаны, в основном, на следующих методах регистрации ио низирующего излучения: ионизационный, сцинтилляционный, полупроводниковый, фотографический, химический [58, 87].
Детектирование излучения основано на ионизации веще ства детектора – ионизационный метод; на преобразовании энергии ионизирующего излучения в световую и последующем превращении в электрическую – сцинтилляционный метод; на почернении фотоэмульсии – фотографический метод; на пере ходе электронов через энергетический барьер при потере энер
11
гии ионизирующего излучения – полупроводниковый метод; на ини циации химических реакций при поглощении излучения с изменением окраски или ее интенсивности – химический ме тод. На этих принципах разработаны радиометрические, дози метрические и спектрометрические приборы [41].
Фотографический метод, с помощью которого было открыто явление радиоактивности, используется в основном в качестве дозиметровнакопителей для персонала. Химический метод яв ляется качественным и в настоящее время применяется главным образом для индикации наличия ионизирующего излучения. Ионизационный, сцинтилляционный и полупроводниковый ме тоды используются как для лабораторных анализов, так и для непосредственного контроля радиационной обстановки окру жающей среды [134]. На момент аварии в распоряжении служб радиационного контроля находились: ионизационный дозиметр ДП5, предназначенный для использования в военное время (для измерения высоких уровней мощности дозы), сцинтилляцион ный СРП68, разработанный для геологоразведки с целью поиска урановых месторождений, а также приборы лабораторного кон троля для измерения гаммаизлучающих радионуклидов с полу проводниковыми и сцинтилляционными (в основном) детектора ми. Приборы со сцинтилляционными детекторами в первый год после аварии были малоэффективны изза низкой разрешающей способности, в то время как спектрометры с полупроводниковы ми детекторами могли одновременно измерять и количественно определять более десятка гаммаизлучающих радионуклидов. Для определения содержания стронция90, являющегося чистым бетаизлучателем, необходимо было произвести его радиохи мическое выделение из пробы с последующим измерением на радио метре ионизационного типа. Приборы для измерения мощ ности дозы на загрязненных территориях ДП5 и СРП68 были малоэффективными в первое время по разным причинам. Как указывалось, ДП5 имел грубую шкалу измерений, а у СРП68 сработал эффект «хода с жесткостью», т. е. зависимости показа ний от энергии гаммаизлучателей [47]. В последующее время белорусскими предприятиями были раз ра бо та ны и налажено се
12
рийное производство эффективных и соответствующих сложив­шейся радиационной обстановке ионизационных дозиметров-ра­диометров типа ДРГ-01Т, ДКТ-АТ2503, ДКР-1103М, МКС-АТ6130 и др. Спектр продуктов распада урана и чернобыльских выпаде­ний существенно различается, и только после калибровки на из­лучение радиоактивного цезия прибор СРП-68, маркированный как СРП-88, стал полноценно применяться и показал в дальней­шем свою высокую эффективность [9, 16, 135].
В первые годы после чернобыльской катастрофы для унифи­кации оценок дозы было решено сконцентрировать внимание на получении представительных данных о плотности загрязнения территории. Трудности при проведении картирования по плот­ности загрязнения цезия-137 были связаны с огромным объемом работ по отбору почвенных образцов и их спектрометрическому анализу. Сложность выполнения этих работ была также связана с неравномерностью или «пятнистостью» выпадений [28].
Поэтому возникла необходимость разработки новых мето­дов, которые, во-первых, снижали бы трудоемкость радиологи­ческого обследования сельскохозяйственных угодий, во-вторых, давали бы надежные средние значения плотности загрязнения обследуемых участков территории, в-третьих, позволяли на ме­сте оценивать качество проведения агротехнических защитных мероприятий.
В 1988 г. в Белорусском филиале ВНИИ сельскохозяйствен­ной радиологии (БФ ВНИИСХР) предложены и реализова­ны новые полевые методы оценки качества проведения агро­технических контрмер и определения плотности загрязнения сельхозугодий цезием-137, основанные на анализе рассеянного фотонного излучения. Вместо традиционного отбора образцов грунта новые методы позволяли на месте определять плотность загрязнения и качество проведения агротехнических мероприя­тий, используя спектрометр с оригинальным программным обе­спечением. Применение программного обеспечения обработки гамма-спектров (где анализируют, помимо пиков полного погло­щения, области спектра, обусловленные рассеянным излучени­ем) и разработанного метода калибровки позволило реализовать
13
возможность в полевых условиях или при движении транспорт­ного средства (в том числе воздушного базирования) оценивать степень заглубления радионуклидов в почве и их распределение по глубине, а также проводить измерение плотности загрязне­ния территории. При использовании метода с помощью транс­портных средств наземного базирования достигается точность измерения плотности загрязнения цезием-137 15–30 % с усред­нением величины по территории с эффективным радиусом 20 м (при нулевой скорости движения) [28].
Еще одной проблемой явилась необходимость проведения большого количества анализов сельскохозяйственной продук­ции, в частности, кормов для сельскохозяйственных животных (сено, силос, корнеплоды, фуражное зерно и т. д.). Также про­блемой был контроль загрязнения мяса крупного рогатого скота (КРС) как при жизни скота, так и после убоя на мясокомбина­тах. В том же БФ ВНИИСХР в 1987 г. на базе сцинтилляцион­ного радиометра СРП-68 была разработана методика определе­ния радиоактивного цезия в больших объемах кормов сельско­хозяйственных животных, а также прижизненная и после убоя дозиметрия КРС. Методика прижизненной дозиметрии скота была внедрена во всех животноводческих хозяйствах и позво­ляла контролировать кормление скота «грязными» и «чисты­ми» кормами, а также практически гарантировать соблюдение нормативов при отправке на мясокомбинат. Экспресс-методика контроля мясной продукции после убоя скота была внедрена, в частности, на Гомельском мясокомбинате и позволяла осу­ществлять контроль, не снижая скорости конвейера. Эти мето­ды дали возможность сэкономить существенные материальные средства [73, 94].
Данная методика прижизненной дозиметрии КРС наиболее приемлема и используется в настоящее время при контроле за­грязнения мяса крупных сельскохозяйственных животных при исследованиях с применением сорбентов цезия-137 в качестве добавок в корм животных [16, 94].
Масштабы радиоактивного загрязнения территории в ре­зультате аварии на ЧАЭС были беспрецедентными. Академик
14
Р. М. Алексахин образно назвал чернобыльскую катастрофу «сельской аварией», и это подразумевало перенос основной тяже­сти последствий на сельскохозяйственную сферу производства [5, 11, 22, 133, 176]. И с этим нельзя было не согласиться, так как, например, на территории Республики Беларусь площадь сель­скохозяйственных угодий составляла около 9 млн га, или около 44 % всей площади, из которых под радиоактивными выпадени­ями оказалось свыше 1,6 млн га. Более 200 тыс. га пахотных зе­мель имели настолько сильное радиоактивное загрязнение, что для сельскохозяйственных работ были запрещены [44, 184].
Загрязнение земель долгоживущими радионуклидами при­вело к тяжелым последствиям в сельскохозяйственном про­изводстве Республики Беларусь и потребовало значительной корректировки практики ведения сельскохозяйственного про­изводства. Для получения сельскохозяйственной продукции с допустимым содержанием радионуклидов и обеспечения ра­диационной безопасности работающих были разработаны орга­низационные, агротехнические, технологические и санитарно­гигиенические мероприятия [68, 199].
В аграрной сфере самой радикальной мерой стало выведе­ние из сельскохозяйственного оборота земель, на которых не­возможно было получение продукции, соответствующей сани­тарно-гигиеническим нормативам. В 1986–1989 гг. происходил наиболее интенсивный процесс выведения земель, в результате которого сельскохозяйственное производство было остановлено на площади в 265,4 тыс. га [183]. В итоге данным землям присво­или статус радиационно-опасных земель в соответствии с По­рядком отнесения земель к категории радиационно-опасных, исключения земель из этой категории и перевода их в хозяй­ственное пользование (постановление Cовета Mинистров Рес­пуб ли ки Беларусь от 22.10.1992 в редакции 02.12.1999, № 1883). Согласно данному документу «радиационно-опасными земель­ными участками следует считать загрязненные цезием-1З7 бо­лее 40 Ки/км2 (1480 кБк/м2) или стронцием-90 более 3,0 Ки/км (111 к Бк/м2), или плутонием-238, -239, -240 более 0,1 Ки/км (0,37 кБк/м2), а также земли с меньшей плотностью загрязнения,
2 2
15
на которых невозможно обеспечить получение продукции, соот­ветствующей РДУ содержания радионуклидов» [123].
На остальной загрязненной территории радиологическая обстановка определялась плотностью загрязнения почв долго­живущими изотопами
2
37, 5,55, 0,37 кБк/м
(1,0, 0,15, 0,01 Ки/км2). Основным показа-
137
Cs, 90Sr,
238, 240, 241
Рu соответственно
телем оценки территорий, где условия проживания и трудовая деятельность населения не требовали каких-либо ограничений, в соответствие с законом Республики Беларусь «О социальной защите граждан, пострадавших от катастрофы на Чернобыль­ской АЭС, других радиационных аварий» (в редакции 2008 г.), была установлена средняя годовая эффективная доза облучения. Она не должна превышать 1 мЗв над уровнем естественного и техногенного радиационного фона (2,4 мЗв) [158].
В результате аварии радиоактивные осадки выпали на тер­ритории 59 районов Беларуси с уровнем загрязнения почвы це-
2
зием-137 более 37 кБк/м
(1,0 Ки/км2). Среди 1866 тыс. га земель
сельскохозяйственного назначения 1725 тыс. га имели загрязне-
2
ние 37–555 кБк/м
(1–15 Ки/км2) и 141,0 тыс. га – 555–1480 кБк/м
(1530 Ки/км2) и выше [24].
Загрязнение земель стронцием-90 характеризовались мень­шей плотностью и площадью территории. Плотность выпадения
2
этого радионуклида выше 5,55 кБк/м
2
лена на 21,1 тыс. км
Гомельской и Могилевской областей, или
10 % территории республики. Выпадения изотопов
241
Am произошли на 4,0 тыс. км2, или 2 % территории респуб-
и
(0,15 Ки/км2) была установ-
238, 240, 241
Рu
лики, преимущественно в Гомельской области (6 районов) и зна­чительно меньше Могилевской области (1 район) [182, 184].
В послеаварийные годы положительные результаты в полу­чении нормативно-чистой сельскохозяйственной продукции на загрязненных радионуклидами землях были достигнуты благо­даря разработке и внедрению целого комплекса мероприятий в земледелии, растениеводстве, животноводстве, ветеринарии, переработке продукции [2, 13, 26, 99, 144, 153, 199].
Основой данного комплекса мероприятий послужили ре­зультаты научных исследований большого числа как россий­ских, так и белорусских радиоэкологов.
2
16
На основании научных исследований установлено, что вли­ять на снижение содержания радионуклидов в продуктах пи­тания можно на трех звеньях миграции радионуклидов: 1) по­чва – растения; 2) корм – животное; 3) доработка и переработка сельскохозяйственного сырья [92, 152].
Биологическая цепочка миграции радионуклидов в орга­низм человека начинается с почвы. Наибольшего эффекта в сни­жении поступления радионуклидов в организм человека можно достичь в звене пищевой цепи «почва – растение». Связанные радионуклиды в почве прерывают движение по всей цепи [3, 5, 32, 176, 184].
Первоочередными и основными противорадиационными мероприятиями в звене миграции «почва – растение» были:
– глубокая вспашка полей с использованием двухъярусного плуга, позволяющая запахивать верхний загрязненный радио­нуклидами слой на глубину более 35 см, т. е. недоступную для корневой системы растений;
– перепашка пашни, приводящая к разбавлению верхнего за­грязненного слоя в слое пашни 25 см;
– глубокая вспашка естественных пастбищ, залужение паш­ни под пастбища, перезалужение пастбищ;
– известкование и внесение повышенных доз калийных и фосфорных удобрений. Известкование понижает кислотность почв и уменьшает поступление радионуклидов до трех раз; ка­лий, являясь химическим аналогом радиоцезия, существенно тормозит его поступление из почвы в растения; фосфор как хи­мический аналог, соответственно, блокирует поступление ра­дио стронция. Одновременно вносились повышенные дозы азот­ных удобрений для увеличения урожайности и биомассы рас­тений, тем самым разбавлялась концентрация радионуклидов в растениях.
В 1987–1989 гг. в БССР было проведено известкование на площади 215 тыс. га, увеличено внесение калийных и фосфат­ных удобрений на площади 256 тыс. га [152, 196].
Катастрофа на ЧАЭС случилась в конце апреля, когда паст­бищный сезон практически на всей территории республики был
17
открыт и засеяно большинство посевных площадей. Поэтому не было реальных возможностей снизить переход радионуклидов в звене «почва – растение».
Земледелию отводится важнейшая роль в комплексе защит­ных мероприятий, которые основаны на учете типовых разли­чий свойств почвы. Известно, что загрязненные радионуклида­ми земли Беларуси преимущественно составляют дерново-под­золистые (33,4 %) и дерново-подзолистые заболачиваемые почвы (35,6 %). Данный тип почв благоприятно реагирует на примене­ние защитных мероприятий путем снижения доступности це­зия-137 для корневого усвоения растениями. Следует добавить, что на одном и том же типе почв доступность радионуклидов и показатели их миграции в звене «почва – растение» в значи­тельной степени зависят от степени гидроморфности и грануло­метрического состава почв [25–27, 195].
После почвы следующим звеном воздействия в комплексе защитных мероприятий на миграцию радионуклидов при их по­ступлении к человеку являются растения. Для этого в растение­водстве выделяют три группы мероприятий: организационные, агрохимические, агротехнические [2, 98, 144].
Организационные мероприятия включают: инвентаризацию угодий и составление картосхем по плотности их радиоактив­ного загрязнения; вывод земель из оборота; переспециализацию отраслей растениеводства; изменение структуры посевных пло­щадей и севооборотов; прогнозирование накопления радиону­клидов в урожае; увеличение доли культур с низким накопле­нием радионуклидов; организацию радиационного контроля; оценку эффективности мероприятий.
В результате исследований показаны значительные различия в накоплении радионуклидов различными культурами в равных почвенных условиях и которые могут достигать в зависимости от вида до 30 раз и от сорта – до 7 раз [119, 144, 156].
В настоящее время средние значения коэффициентов пере­хода цезия-137 в зерно по культурам на минеральных почвах различаются до 11–16 раз, зеленой массы – 8 раз [121, 145].
18
Агрохимические мероприятия проводят с целью улучшения агрохимических свойств почв, снижения ее кислотности, увели­чения сорбционной способности и концентрации конкурентных ионов. К ним относятся: известкование кислых почв, внесение органических удобрений, внесение повышенных доз фосфор­ных и калийных удобрений, оптимизация азотного питания, внесение микроудобрений, применение средств защиты расте­ний. Например, в зависимости от исходной кислотности почв известкование снижает поступление радионуклидов в урожай в 1,5–4,0 раза [26, 145]. При этом наибольший эффект получает­ся при одновременном известковании и внесении минеральных удобрений [99].
Особую роль в снижении поступления радионуклидов игра­ют калийные удобрения. В результате их внесения в почву в зависимости от ее типа можно снизить миграцию цезия-137
90
в сельскохозяйственные культуры от 2 до 20 раз,
Sr – до 1,5 раз [71, 96, 156]. Особенно высока эффективность внесения калий­ных удобрений на легких по гранулометрическому составу и на бедных калием почвах [7].
При внесении фосфорных удобрений отмечается не только повышение урожайности возделываемых культур, но и фикса­ция стронция-90 почвой. Также установлено, что их применение позволяет снижать миграцию цезия-137 в продукцию растение­водства на дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах в 1,0–1,5 раза, 90Sr – в 1,2–3,5 раза [7, 144, 156].
Показано, что наименьший переход данных нуклидов из по­чвы в растения происходит при обеспечении оптимальных па­раметров агрохимических свойств почвы. Наблюдается это при существенном росте урожайности сельскохозяйственных куль­тур до 40 ц корм. ед. с гектара пашни и до 30 ц корм. ед. с гекта­ра луговых трав [7, 25, 118, 133].
Кроме регулирования калийного и фосфорного питания требует к себе внимания регуляция азотного питания расте­ний. Известно, что при недостатке азотного питания наблюда­ется снижение урожайности; с другой стороны, превышение оптимальных доз азота приводит к накоплению радионуклидов
19
в растениях. Установлено, что оптимальным соотношением N:K в удобрении на дерново-подзолистых почвах при возделывании зерновых является 1:1,7–2,5 [126].
По данным многих исследователей, при внесении в почву органического вещества в виде навоза, перегноя, низинного тор­фа и торфонавозного компоста миграция радионуклидов из по­чвы в растения снижается до 3,5 раз, особенно на почвах легкого гранулометрического состава [157, 181].
Агротехнические приемы направлены на изменение распре­деления радионуклидов в почвенном профиле и предусматрива­ют: коренное и поверхностное улучшение пастбищ и сенокосов; выбор системы обработки почвы; оптимизацию водного режи­ма; проведение противоэрозионных мероприятий, предотвра­щающих вторичное загрязнение [144].
Для разбавления радионуклидов в корнеобитаемом слое по­чвы и в зависимости от ее типа и уровня загрязнения использу­ют отвальные и безотвальные способы обработки почвы. Кроме традиционной вспашки применяют минимальную и нулевую обработки. Эффективность разных способов обработки почвы в снижении накопления цезия-137 и стронция-90 установлена как на пашне, так и на сенокосно-пастбищных землях [148].
К специфическим способам обработки почвы относят без­отвальную обработку, особенно при предотвращении ветровой эрозии и дефляции [195].
В комплексе защитных мероприятий, кроме растениевод­ства, большое внимание уделяется мерам в животноводстве. Все они направлены на получение нормативно-чистой живот­новодческой продукции, поскольку молоко и мясо являются основными поставщиками радионуклидов в организм человека. Во многом получение нормативно-чистой животноводческой продукции возможно не только при правильном ведении кор­мопроизводства, но и полноценном кормлении животных, осно­ванном на нормировании рационов и составленных с учетом за­грязнения составляющих его компонентов [2, 13, 76, 152].
В звене миграции «корм – животное» к основным противо­радиационным мероприятиями следует отнести:
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности