Преодоление последствий Чернобыль
.pdfЛИТЕРАТУРА
1.15 лет чернобыльской катастрофы: последствия в Республике Беларусь и их преодоление: нац. доклад / под ред. В. Е. Шевчука, В. Л. Гурачевского. – Минск: Триолета,
2001. – 118 с.
2.В а с и л ь ч е н к о , Т. И. Определитель всходов сорных растений / Т. И. Васильченко. –
Л.: Колос, 1978. – 343 с.
3.С и н и ц ы н, Н. В. Пойменные луга и их улучшение / Н. В. Синицын. – Минск:
Ураджай, 1972. – 192 с.
4.Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения Республики Беларусь на 2012–2016 годы / Деп. по ликв. послед. на Чернобыльской АЭС, РНИУП «Институт радиологии», РУП «Институт почвоведения и агрохимии», М-во с. х-ва и прод. Респ. Беларусь; редкол.: Н. Н. Цыбулько
[и др.]. – Минск, 2012. – 121 с.
УДК 546.36:539
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ОТВЕЧАЮЩИЕ ЗА НАПРАВЛЕННОСТЬ АДСОРБЦИОННОДЕСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ 90Sr И 137Cs ЧЕРНОБЫЛЬСКИХ ВЫПАДЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПАХ ПОЧВ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ БЕЛАРУСИ
Н. В. САСИНА, канд. геол.-мин. наук РУП «Научно-производственный центр по геологии»
г. Минск, Республика Беларусь
Поведение радионуклидов 90Sr и 137Cs в почве существенно зависит от характера адсорбционно-десорбционных процессов на границе раздела «твердая – жидкая фаза» почвы. Отсюда выявление геохимических факторов, определяющих состояние и миграционную способность 90Sr относительно 137Cs в системе «почва – поровый (почвенный) раствор», представляется очень актуальным, особенно в связи с необходимостью разработки агрохимических методов, позволяющих минимизировать накопление долгоживущих радионуклидов растительностью при ведении аграрного производства.
Образцы почв для проведения исследований отбирали в пределах радиоэкологических полигонов мониторинговых натурных исследований, заложенных на территории Юго-Восточной Беларуси (Могилевская и Гомельская области), включая 30-километровую зону вокруг Чернобыльской АЭС. Большая часть почвенного покрова представлена
181
шестью основными типами почв: автоморфными дерново-подзоли- стыми (по классификации FAO UNESCO Podzoluvisol), полугидроморфными дерново-подзолистыми заболоченными (Histosol) и аллювиальными дерновыми (Fluvisol), гидроморфными торфяно-болотными (Histosol), заболоченными дерновыми и дерново-карбонатными
(Histosol) почвами [1].
Важным параметром, используемым для количественной характеристики распределения катионов 137Cs+ и 90Sr2+ в системе «твердая – жидкая фаза» почвы, является коэффициент межфазного распределения Kd, представляющий собой отношение активности катионов 137Cs+, 90Sr2+ в твердой фазе (Бк/кг) к их активности в поровом растворе почв (Бк/л) при равновесных или близких к ним условиям. Исходя из определения коэффициента межфазного распределения радионуклидов, видно, что чем выше Kd, тем меньше подвижность радионуклидов в почвах.
Полученные данные 90Sr и 137Cs-активности почв, поровых растворов (т. е. удельные активности) и химического состава поровых растворов составили фактологическую основу изучения перераспределения радиоизотопов в системе «твердая – жидкая фаза» почвы.
Особое внимание было уделено анализу влияния химического состава почвенных растворов на межфазное распределение радионуклидов, контролируемое коэффициентом Kd. Степень влияния химических компонент порового раствора на величину Kd устанавливалась методом корреляционного анализа (парная корреляция) для всех исследованных минеральных и органогенных почв.
В результате было установлено, что: 90Sr и 137Cs-активности почвенных растворов существенно зависят от уровня радиоактивного загрязнения почвы. Однако эта зависимость проявляется далеко не всегда. Удельные активности поровых растворов минеральных почв по 137Cs варьируют в интервале от 0,166 до 58,2 Бк/л при уровне загрязнения почв от 123 до 69410 Бк/кг. Причем минимальная 137Cs-активность поровых растворов (0,166 Бк/л) отмечается при достаточно высокой активности почв (50218 Бк/кг). 90Sr-активность поровых растворов изменяется от 9,92 до 521 Бк/л при уровне загрязнения почв от 808 до 25190 Бк/кг. 137Cs-активность поровых растворов органогенных почв варьирует от 2,4 до 631,75 Бк/л при уровне загрязнения почв от 266,8 до 423400 Бк/кг, а по 90Sr – от 1,55 до 3480,5 Бк/л при активности почв от 207 до 28046 Бк/кг. Сопоставление активностей радионукли-
182
дов в поровых растворах свидетельствует о том, что в подавляющем большинстве случаев доля 90Sr в их составе значительно (иногда на порядок и более) превосходит соответствующую долю 137Cs.
Установлено, что коэффициент межфазного распределения 90Sr в большинстве изученных случаев ниже, чем у 137Cs. Для минеральных почв коэффициент распределения 90Sr варьирует в пределах от 48 до 81 л/кг, органогенных – от 4,56 до 160 л/кг. Коэффициент распределения 137Cs для минеральных почв изменяется от 39,7 до 407109,26 л/кг, а для большинства разновидностей органогенных – от 100 до 10122 л/кг. В целом полученные данные свидетельствуют о более высокой подвижности 90Sr в минеральных почвах по сравнению с органогенными. В свою очередь, 137Cs более мобилен в некоторых разновидностях органогенных (торфяно-болотных) почв (по подвижности не уступает, и даже превосходит, подвижность 90Sr в этих почвах). В минеральных почвах подвижность 137Cs достаточно низкая. Это объясняется сорбционной способностью 137Cs в среде глинистых минералов почв (типа иллита и др.), в межпакетное пространство которых 137Cs встраивается по механизму необменной сорбции. Остальная часть 137Cs распределяется между селективными и неселективными сорбционными центрами и участвует в ионном обмене с водной фазой почв. 90Sr в отличие от 137Cs не имеет специфических мест связывания (сорбируется почвами неселективно).
В результате изучения влияния химических характеристик почвенного раствора на коэффициент межфазного распределения 90Sr и 137Cs с помощью методов статистического анализа установлено [2], что для всех изученных органогенных и минеральных почв коэффициент межфазного распределения 137Cs наиболее тесно связан с содержанием в почвенных растворах катионов NH4+ и K+. Эти катионы являются химическими аналогами, их катионные радиусы близки к катионному радиусу 137Cs+, и поэтому они способны вытеснять 137Cs+ с его сорбционных мест. Чем выше концентрация этих катионов в почвенном растворе, тем ниже коэффициент распределения 137Cs и, следовательно, выше подвижность 137Cs+. Концентрация NH4+ в поровых водах минеральных почв очень низкая по сравнению с концентрацией K+, поэтому NH4+ не оказывает существенного влияния на миграционные свойства 137Cs, несмотря на то, что селективность сорбционных мест почвы по отношению к NH4+ в 2–6 раз выше, чем по отношению к катионам K+ [3]. В поровых водах органогенных почв содержание K+ и NH4+
183
часто одного порядка, а иногда концентрация NH4+ превышает концентрацию K+. В подобных случаях оба катиона одновременно влияют на поведение 137Cs+ или же влияние NH4+ становится определяющим.
Рост минерализации раствора способствует увеличению степени десорбции 137Cs+ из твердой почвенной фазы в поровые воды, что хорошо проявляется в торфяно-болотных почвах. Содержание органического вещества в поровых растворах слабо связано с процессами перераспределения 137Cs. pH почвенного раствора органогенных почв варьирует в широких пределах (от 3,5 до 7,56) и на величину коэффициента перераспределения 137Cs существенного влияния не оказывает, хотя в нейтральной среде подвижность 137Cs заметно снижается. В минеральных почвах pH почвенного раствора изменяется в более узких пределах (от 6,61 до 8,66), при этом отмечается рост коэффициента распределения 137Cs с увеличением pH, т. е. подвижность 137Cs уменьшается. Известно [3], что процессы катионной сорбции в минеральных почвах определяются природой катионов и отрицательным зарядом неорганических и органических компонентов почв. Хотя компоненты почвы несут как положительный, так и отрицательный заряд, суммарный заряд поверхности почвенного минерального субстрата зависит от величины pH. В целом pH почвенного раствора при равновесии с твердой фазой почвы зависит от соотношения кислотных и основных свойств поверхности твердой фазы. В общем случае с увеличением pH увеличиваются сорбционные свойства почвенного комплекса.
Подобно 137Cs+, конкурирующими катионами для которого выступают NH4+ и K+, для 90Sr2+ такими катионами являются Ca2+ и Mg2+.
Причем подвижность 90Sr в системе «почва – поровый раствор» уменьшается с повышением pH раствора от 3,5 до 7,21. Содержание органического вещества в поровых растворах влияет на коэффициент Kd перераспределения 90Sr: при повышении содержания органического вещества в поровых растворах увеличивается межфазный коэффициент Kd распределения 90Sr, следовательно, подвижность этого радиоизотопа уменьшается. Поровые растворы почв содержат органическое вещество в виде фульво- и гуминовых кислот, входящих в состав гумусовых кислот. Гуминовые кислоты являются наиболее высокомолекулярными и наименее растворимыми, ведут себя в природных процессах как комплексообразующие сорбенты. Данные, полученные [4, 5] при изучении сорбции изотопных носителей долгоживущих радионуклидов на гуминовой кислоте, свидетельствуют о том, что при определенных pH (5–6) способность 90Sr к комплексообразованию с
184
функциональными группами гуминовых кислот возрастает. Сорбционная способность 137Cs на гуминовой кислоте при этих условиях в три раза ниже, чем 90Sr. Этим фактом можно объяснить то, что 90Sr достаточно хорошо сорбируется органическими кислотами, в отличие от 137Cs. Однако присутствие 90Sr во фракции низкомолекулярных фульвокислот, обладающих большей растворимостью и подвижностью, приводит к увеличению его подвижности в почвах и поровых растворах [5]. Таким образом, соотношением содержания тех или иных гумусовых кислот в почвах и поровых растворах во многом определяется подвижность 90Sr.
На основании проведенных исследований можно сделать заключение: подвижность 137Cs в системе «почва – почвенный раствор» в большинстве разновидностей органогенных и минеральных почв ЮгоВосточной Беларуси относительно низкая. Подвижность возрастает с увеличением концентраций катионов NH4+ и K+ в поровом растворе почв, а также с ростом общей минерализации раствора. Другие хими-
ческие компоненты порового раствора существенного влияния на величину Kd для 137Cs не оказывают;
90Sr более подвижен в минеральных, чем в органогенных почвах. На поведение 90Sr существенное влияние оказывают катионы Ca2+ и Mg2+, с увеличением концентраций которых в поровом растворе коэффициент Kd в системе «почва – поровый раствор» уменьшается, т. е. увеличивается подвижность 90Sr. Кроме того, на межфазный коэффициент распределения 90Sr влияет содержание органического вещества (Сорг) и pH раствора.
ЛИТЕРАТУРА
1.П е т у х о в а, Н. Н. Геохимия почв Белорусской ССР / Н. Н. Петухова. Минск: Наука и техника, 1987. 231 с.
2.С а с и н а, Н. В. Перераспределение 137Cs и 90Sr-активности в системе «почва поровый раствор» на примере почв Беларуси / Н. В. Сасина, А. И. Янков // Литосфера. –
2005. – № 2(23). С. 137–146.
3. S a wh n e y, B. L. Selective sorbtion and fixation of cations by clay minerals: a review /
B.L. Sawhney // Clays and Clay minerals. 1972. – Vol. 20. P. 93–110.
4.Сорбция цезия (I), стронция (II), церия (III), рутения (IV) на гуминовой кислоте / Г. М. Варшал [и др.] // Сорбция тяжелых металлов и изотопных носителей долгоживущих радионуклидов на гуминовой кислоте: сообщение I. – 1996. – № 11. – С. 1107–1112.
5.Влияние органических компонентов на состояние радиоактивного стронция в почвах / Г. А. Соколик [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2005. –
№ 1. – С. 49–53.
185
УДК 378.663
ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ АГРАРНЫХ ВУЗОВ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
П. А. САСКЕВИЧ, д-р с.-х. наук, Г. А. ЧЕРНУХА, канд. с.-х. наук, доцент
УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» г. Горки, Республика Беларусь
Как известно, Беларусь подверглась наиболее масштабному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС. Загрязнению с плотностью выше 37 кБк/м2 по цезию-137 подверглось более 18 тыс. км2 сельхозугодий, что составляет около 20 % их общей площади, причем наиболее плодородных земель. Выпадение радионуклидов создало сложную радиационно-экологическую обстановку: на этих территориях чернобыльские радионуклиды присутствуют практически во всех компонентах экосистем, вовлечены в геохимические и трофические циклы миграции, что обусловливает дополнительное облучение населения.
Проблема радиоэкологического образования по-прежнему остается актуальной. Это обусловлено долговременным характером последствий чернобыльской катастрофы, геополитическим положением страны, вблизи границ которой работают АЭС сопредельных государств, строительством Белорусской АЭС, необходимостью радиационного контроля во всех сферах народного хозяйства, включая экспорт и импорт сырья и материалов, в том числе из загрязненных районов.
Поскольку главным виновником чрезвычайных ситуаций в конечном счете всегда оказывается конкретный человек, именно с его образования, воспитания и формирования самосознания следует начинать на республиканском и глобальном уровнях согласованную работу по защите от аварий и катастроф. В этих условиях главная роль в разрешении кризисов принадлежит руководителю, уровню его профессиональной подготовки. Часто причиной жертв и большого ущерба от чрезвычайных ситуаций является некомпетентность и неспособность действовать в условиях «исчезновения упущенных возможностей», т. е. когда нельзя вернуться к предшествующей ситуации и поступить
вней более разумно.
Вто же время способность человека защитить себя развивается на основе обучения и формирования определенного типа сознания, со-
186
здающего потребность в овладении соответствующими навыками и средствами защиты. Кроме того, важна мотивация деятельности, направленной на получение дополнительной информации, определение собственного выбора в сложившейся ситуации и участие в управлении риском на уровне общества.
Следовательно, важное значение имеет образование в области наук о рисках и безопасности, грамотность и профессионализм тех, кто несет ответственность за безопасность людей. В результате обучения специалисты должны владеть современными знаниями, практическими навыками в решении задач по вопросам предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обладать способностью прогнозирования и предупреждения чрезвычайных ситуаций, находить технологически и экономически обоснованные решения в условиях ограниченного времени.
Систематическая работа по организации радиоэкологического образования в Республике Беларусь началась в 1989 г., когда решением Министерства образования и науки были введены отдельные курсы по радиационной безопасности для всех контингентов, обучаемых на всех уровнях (средняя школа, средние специальные и высшие учебные заведения).
Радиоэкологическая подготовка студентов академии, как и студентов других вузов республики, до недавнего времени осуществлялась в процессе изучения дисциплины «Защита населения и хозяйственных объектов от чрезвычайных ситуаций. Радиационная безопасность». Изучение дисциплины в вузах является одним из основных мероприятий по обеспечению национальной безопасности Республики Беларусь, поэтому дисциплина обязательна для изучения студентами всех специальностей и профилей обучения на первой ступени высшего образования в высших учебных заведениях республики и обеспечивает общую грамотность в области безопасности жизни и профессиональной деятельности выпускников вузов.
Согласно учебной программе, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь 29 марта 2005 г. (регистрационный № ТД-ОН.001/тип.), на изучение раздела 2 «Радиационная безопасность» отводится 36 часов, из них 18 – лекции и 18 – лабораторнопрактические занятия. Это единственная дисциплина, в процессе изучения которой студенты аграрных вузов получают радиоэкологическую подготовку. В то же время в аграрных вузах России студентам преподается не только радиационная безопасность, но и такие дисци-
187
плины, как радиобиология, радиоэкология, сельскохозяйственная радиология, и в большем объеме.
Важность радиоэкологической подготовки студентов аграрных вузов обусловлена тем, что существенный вклад в формирование доз облучения населения вносит внутреннее облучение за счет потребления загрязненных радионуклидами продуктов питания.
Обеспечение радиационной безопасности населения в этих условиях фактически возложено на работников сельскохозяйственных предприятий. Поэтому целью преподавания дисциплины «Радиационная безопасность» является, в первую очередь, обучение будущих специалистов ведению агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения, а также формирование навыков деятельности по обеспечению безопасного проживания в сложных радиоэкологических условиях; обучение действиям при радиационных авариях и катастрофах; формирование адекватного восприятия населением проблем радиоэкологии и радиационной безопасности; обучение современным методам контроля за радиационным состоянием окружающей среды.
В настоящее время в вузах республики, в том числе и аграрных, разработаны новые образовательные стандарты и учебные планы, в которых в соответствии с указанием Министерства образования Республики Беларусь дисциплина «Радиационная безопасность» вошла в состав комплексной дисциплины «Безопасность жизнедеятельности человека», куда кроме нее входят дисциплины «Защита населения и объектов от чрезвычайных ситуаций», «Основы экологии», «Основы энергосбережения» и на изучение каждой из них отводится всего 17 часов.
Из вышеизложенного, а также с учетом того, что Беларусь и Россия являются членами Таможенного союза, на территории которого действуют единые требования к радиологическому качеству продуктов питания и сельскохозяйственной продукции (технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» – ТР ТС 021/2011), вытекают следующие предложения по повышению эффективности мероприятий, направленных на ликвидацию последствий катастрофы на ЧАЭС:
1.Разработать единые требования к уровню радиоэкологического образования студентов аграрного профиля в рамках Союзного государства.
2.Включить в Программу совместной деятельности по преодолению последствий чернобыльской катастрофы в рамках Союзного госу-
188
дарства на 2016–2020 годы мероприятия по совершенствованию радиоэкологического образования студентов аграрных вузов (разработка единых учебных программ, учебной и учебно-методической литературы, оснащение приборами радиационного контроля).
3.Ввести обязательное последипломное радиоэкологическое образование специалистов-аграрников в виде повышения квалификации.
4.Для повышения эффективности работы сети радиационного контроля и применения радиологических защитных мероприятий в сельском хозяйстве считаем целесообразным продолжить подготовку спе- циалистов-радиоэкологов для агропромышленного комплекса в Белорусской государственной сельскохозяйственной академии.
УДК 593.16 (476)
ОСОБЕННОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В АПК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Т. В. САЧИВКО, канд. с.-х. наук, Ю. В. АЗАРЕНКО, заведующий радиоизотопной лабораторией
УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» г. Горки, Республика Беларусь
В. Н. БОСАК, д-р с.-х. наук, профессор Белорусский государственный технологический университет
г. Минск, Республика Беларусь
Всвязи с аварией на Чернобыльской АЭС остро встала проблема снижения внутреннего облучения населения вследствие употребления загрязненных радионуклидами продуктов питания растительного и животного происхождения [1–3].
Первоначальным звеном в получении сырья для производства продуктов питания и кормов для животных является почва.
Вцелом пути поступления радионуклидов в организм человека можно представить в виде общих схем (биологических цепочек):
1) почва → растения → человек;
2) почва → растения → животные → человек.
Снижение поступления радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию и организм человека достигается проведением мероприятий в каждом звене этих биологических цепочек.
189
Взвене «почва → растения» основные мероприятия по снижению поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию, согласно Рекомендациям по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 2012–2016 гг., включают:
1) оптимизацию агрохимических показателей почвы:
– внесение калийных удобрений. Калий (К) и цезий (Cs) являются антагонистами, поэтому вместо радиоактивного цезия в растения поступает калий;
– известкование почв (внесение мела, доломитовой муки, содержащих кальций). Кальций (Са) и стронций (Sr) – антагонисты, при известковании вместо радиоактивного стронция в растения поступает кальций;
– ограничение доз азотных удобрений, так как высокие дозы N-удо- брений способствуют поступлению радионуклидов в растения;
– применение микроэлементов (Cu, Zn, Mn, B, Se, Co). В результате повышаются урожайность и качество продукции;
2) подбор культур, в наименьшей степени накапливающих радионуклиды:
– убывающий ряд по накоплению цезия-137 в зерне: люпин > горох > вика > рапс > просо > ячмень > пшеница > озимая рожь;
– убывающий ряд по накоплению стронция-90 в зерне: яровой рапс > люпин > горох > вика > ячмень > яровая пшеница > овес > озимая пшеница > озимая рожь;
– убывающий ряд по накоплению радионуклидов в овощных культурах: щавель > фасоль > бобы > горох > редис > морковь > свекла > картофель > чеснок > перец сладкий > лук (репчатый) > томаты > кабачки > огурцы > капуста.
За счет подбора сортов сельскохозяйственных культур также можно снизить поступление радионуклидов в растения в 2–3 раза.
Взвене «растения → человек» снижение поступления радионуклидов в организм человека обеспечивают:
– радиационный контроль растениеводческой продукции согласно РДУ;
– употребление в пищу продуктов тех культур, которые способны меньше накапливать радионуклиды;
– употребление в пищу растительных продуктов с высоким содержанием природных антиоксидантов, пектина, витаминов, грубых волокон;
190