CC BY
97
ВЕДЕНИЕ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ_
УДК 577.34;631.95
ИЗМЕНЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
Н.И. Санжарова, д.б.н.
ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии, e-mail: [email protected]
Обобщен материал, подготовленный руководителями Центров химизации и сельскохозяйственной радиологии «Брянский», «Калужский», «Тульский», «Плавский», «Орловский», «Верховский», в котором представлены масштабы радиоактивного загрязнения, сложность формирования радиационной обстановки, ее динамичность и работа по реабилитации радиоактивно загрязненных территорий в регионе Чернобыльской АЭС.
Ключевые слова: авария на Чернобыльской АЭС, радиационная обстановка, плотность загрязнения почвы, сельскохозяйственная продукция, мониторинг, реабилитационные мероприятия.
RADIATION CONDITIONS CHANGES AT AGRICULTURE AFTER CHERNOBYL DISASTER
N.I. Sanzharova
Presentation of generalized investigations of «Bryanskiy», «Kaluzhskiy», «Tul'skiy», «Plavskiy», «Orlovskiy», «Verk-hovskiy» agrochemical and radiological centers. It contains description of radioactive pollution, dynamic of radiation level and main directions of rehabilitation work at polluted areas in regions of the Russian Federation not far from Chernobyl nuclear station.
Keywords: Chernobyl disaster, radiation condition, density of soil pollution, agricultural crops, monitoring, rehabilitation work.
Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. привела к масштабному радиоактивному загрязнению территории Беларуси, России и Украины - площадь с плотностью загрязнения по 137Сб свыше 37 кБк/м2 составила 150 тыс. км2. На территории Российской Федерации радиоактивные выпадения затронули 21 административный субъект. На основании данных радиологического обследования сельскохозяйственных земель были определены зоны по плотности загрязнения основным дозообразующим радионуклидом 137Сб: менее 37 кБк/м2; 37-185; 185-555; 5551480 и свыше 1480 кБк/м2 (соответственно, менее 1 Ки/км2; 1-5; 5-15; 15-40 и свыше 40 Ки/км2). В соответствии с принципом зонирования разработаны системы ведения сельского хозяйства и определены необходимые виды и объемы реабилитационных мероприятий.
Площади с плотностью загрязнения 185-555 кБк/м2 составили 5500 км2, 555-1480 - 2100, свыше 1480 кБк/м2- 310 км2. На территории с плотностью загрязнения 137 Сб свыше 37 кБк/м2 было расположено 4540 населенных пунктов, где проживало более 3,3 млн. человек. Наиболее высокие уровни загрязнения зарегистрированы в Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областях. Сельскохозяйственное производство в этих об-
ластях ведется на площади 6.69 млн. га, из которых 2295,66 тыс. га имели уровни загрязнения 137Cs свыше 37 кБк/м2 (табл. 1). Максимальные плотности радиоактивных выпадений 137Cs (свыше 1480 кБк/м2) выявлены в Брянской области, где 17,1 тыс. га сельскохозяйственных угодий временно выведены из землепользования. Загрязнение земель 908г было незначительным и не потребовало применения защитных мероприятий.
За прошедший после аварии период радиационная обстановка на сельскохозяйственных угодьях существенно улучшилась (табл. 2). В результате радиоактивного распада 137Сб площадь загрязненных земель с плотностью загрязнения свыше 37 кБк/м2 сократилась на 33,7%, в том числе по Брянской области на 40%, Калужской на 17.4, Орловской на 36,9 и Тульской на 28,5%. Площади земель с плотностью загрязнения 37-185 кБк/м2 сократились соответственно на 35,1; 3,7; 36,4 и 23,1%; 185-555 кБк/м2 -32,8; 61,9; 55,8 и 56,2%. В Брянской области площадь земель с плотностью загрязнения 555-1480 кБк/м2 уменьшилась на 68,3%, а свыше 1480 кБк/м2 на 68,1%. В настоящее время по радиологическому критерию 11,65 тыс. га временно выведенных из оборота земель могут быть возвращены в хозяйственное использование.
1. Распределение сельскохозяйственных угодий по плотности загрязнения (1987 г.),* га
Область Плотность загрязнения13^, кБк/м2
37-185 185-555 555-1480 >1480 Всего
Брянская 401400 186600 97600 17106 702706
Калужская 111700 33100 700 - 145500
Орловская 652086 16668 - - 668754
Тульская 653000 125700 - - 778700
* данные центров химизации и сельскохозяйственной радиологии МСХ РФ.
2. Распределение сельскохозяйственных угодий по плотности ^ загрязнения (2007 г.),* га
Область Плотность загрязнения13^, кБк/м2
37-185 185-555 555-1480 >1480 Всего
Брянская 260400 125400 30900 5450 422150
Калужская 107531 12599 3 120133
Орловская 414660 7362 422022
Тульская 502100 55000 557100
* данные центров химизации и сельскохозяйственной радиологии МСХ РФ.
В первый период после аварии произошло аэральное радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных культур, которые имели достаточную наземную биомассу -травостой сенокосов и пастбищ, посевы озимых культур, листовые овощи. Травостоем естественных лугов удерживалось 30-45% выпавших у-излучающих нуклидов и до 30% 137Cs, а посевами озимой ржи соответственно от 10 до 30% и от 7 до 20%. Различия в первоначальном задерживании для одной и той же культуры зависели от состояния посевов в период выпадений.
В течение 1986 г. происходило снижение концентрации радионуклидов в растениях в результате радиоактивного распада, прироста биомассы и очищения посевов при воздействии метеорологических факторов. Период полевых полупотерь 1311 травостоем пастбищ (снижение содержания радионуклида в растениях в 2 раза) составил от 2-3 до 9,6 сут; первый период полуочищения для озимой ржи для суммы у-излучающих нуклидов составил 8-10 сут, а второй - 28-35 сут; для травостоя эти значения были равны соответственно 7-12 и 30-35 сут. Снижение содержания 137Cs в растениях происходило медленнее - к началу июня в вегетативной массе озимой ржи содержалось 137Сб 20-30% от первоначально задержанного количества, а ко времени уборки урожая 9-20%; для травостоев эти величины составили соответственно 15-40 и 5-10%.
Начиная с 1987 г., почва становится основным источником поступления радионуклидов в сельскохозяйственные культуры. Радионуклиды, выпавшие на почву, со временем фиксируются твердой фазой. В 1986 г. содержание обменного 137 Cs варьировало для средних значений от 9,5 до 30%. В течение 2-3 лет после аварии доля подвижного 137 Cs в почве снижается в среднем в 2 раза, а через 5-12 лет до 4 раз.
В зону загрязнения попали территории с различным почвенным покровом. Плодородные почвы тяжелого гранулометрического состава имеют высокую емкость катионного обмена, что определяет более прочную сорбцию радионуклидов. В настоящее время в дерново-подзолистых, дерновых и пойменных почвах легкого механического состава доля наиболее доступной для растений обменной формы 13^ составляет от 9,3 до 13,7%; в средне- и тяжелосуглинистых дерново-подзолистых, серых лесных почвах и черноземах - от 2,6 до 7,5%. Снижение доли подвижного 137Сб в почвах в результате сорбции привело к снижению накопления радионуклида в сельскохозяйственных культурах.
В первый период после аварии на значительной территории Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областей уровни радиоактивных выпадений оказались настолько высоки, что не позволяли получить продукцию, соответствующую нормативам. В пяти наиболее загрязненных районах Брянской области (Гордеевском,
Новозыбковском, Красногорском, Клинцовском и Кли-мовском) до 80% произведенного зерна, молока и кормов не отвечало временно допустимым уровням (ВДУ-86). В Калужской области (Жиздринском, Хвастович-ском и Ульяновском районах) превышение нормативов отмечалось в 70% полученного зерна, в Орловской до 40% (Болховский район) и Тульской до 15% (Плавский район).
В последующие годы произошло снижение содержания 137 Cs в сельскохозяйственной продукции, что было обусловлено как сорбцией радионуклида твердой фазой почвы, так и применением защитных мероприятий, а также радиоактивным распадом. В Тульской и Орловской областях на серых лесных и черноземных почвах с высокой сорбционной способностью опасность получения сверхнормативно загрязненной продукции была существенно меньше, чем на легких песчаных и супесчаных почвах, характерных для Брянской и Калужской областей. В Тульской области превышение нормативов в продукции растениеводства отмечалось только в 1987 г. (0,7% по зерну), а в Орловской области, благодаря принятым мерам, вся производимая продукция практически полностью соответствовала нормативам. В Калужской области превышение нормативов на содержание радионуклидов в растениеводческой продукции (в зерне и картофеле) отмечалось до 1988 г.
Высокие уровни загрязнения кормов обусловливают содержание 137Сб в продукции животноводства. В Тульской области даже в первый период после аварии содержание 137Сб в молоке и мясе и мясе не превышало ВДУ-86, в Калужской - превышение нормативов в 1986-1991 гг. было зарегистрировано в 1 -10% продукции животноводства, а в Брянской - до 33% молока и 17% мяса не соответствовали нормативам. В результате проведения защитных мероприятий в Калужской области к 1992 г. удалось обеспечить производство продукции животноводства, соответствующей нормативам.
В Брянской области до настоящего времени не удалось обеспечить производство всех видов продукции, соответствующей санитарно-гигиеническим нормативам в полном объеме. По результатам радиационного контроля превышение содержания 137Cs регистрируется в 8% зерновой продукции, 20% молока и мяса, 27-46% кормов. Это связано как с высокими уровнями радиоактивного загрязнения земель, так и сокращением объемов реабилитационных мероприятий (известкование, фосфо-ритование, калиевание, применение специальных препаратов в животноводстве и т.п.).
В Брянской области защитные мероприятия проводили наиболее интенсивно в 1987-1990 гг. В результате загрязнение зерна и картофеля к 1990 г. снизилось в 2030 раз, а сена в 5-6 раз. Начиная с 1995 г., темпы снижения содержания 137Сб замедлились, что в значительной
мере было связано с резким снижением объемов проведения защитных мероприятий. Период полуснижения Tet для всех видов растениеводческой продукции в Брянской области составил 1,0-2,8 года, а Калужской - 2,06,9 года, что согласуется с объемами защитных мероприятий.
Темпы уменьшения концентрации 137Cs в сельскохозяйственной продукции и их временная динамика в отдельных районах существенно отличались. Это связано с тем, что в первые два года после аварии основные усилия по снижению загрязнения сельскохозяйственной продукции были сосредоточены в районах с наиболее высокими уровнями загрязнения (Новозыбковский, Красногорский и Гордеевский районы Брянской области). В загрязненных районах Калужской области, где защитные мероприятия проводили в ограниченном масштабе, снижение содержания 137Cs в молоке происходило значительно медленнее, чем в Брянской области. Период полуснижения (Тш) в Брянской области для молока составил 1,8 года, а в Калужской был в 2 раза выше.
Уменьшение загрязнения продукции определялось тремя группами факторов: естественные биогеохимические процессы, определяющие снижение подвижности в системе почва-растения; защитные мероприятия и радиоактивный распад. Вклад защитных мероприятий в период их достаточно интенсивного применения в снижение загрязнения продукции значительно превышал вклад естественных процессов в загрязненных районах Брянской области и был достаточно значимым в районах с ограниченным применением защитных мероприятий в Калужской области.
Высокие уровни радиоактивного загрязнения земель в зоне аварии потребовали проведения специальных мероприятий в сельском хозяйстве для обеспечения производства безопасной продукции. Различные действия, предпринимаемые с целью избежать либо уменьшить загрязнение сельскохозяйственной продукции, получили общее название «контрмеры в сельском хозяйстве» или «защитные мероприятия».
Первый период после аварии был определен как период йодной опасности из-за наличия в выпадениях ко-роткоживущих радионуклидов йода, прежде всего 1311. Критическим пищевым продуктом являлось молоко. Был введен запрет (или ограничения) на потребление молока и содержание частного молочного скота. Главным защитным мероприятием стало исключение из рациона животных загрязненного пастбищного травостоя, т.е. перевод животных на стойловое содержание. Рекомендована также переработка молока в продукты длительного хранения.
Второй период после аварии связан с аэральным загрязнением сельскохозяйственных угодий 134Cs и 137Сб. Он продолжался в течение весны-осени 1987 г. Основные защитные мероприятия в сельском хозяйстве: запрет на убой скота в районах, где уровни загрязнения 137Cs превышали 555 кБк/м2 или откорм животных на «чистых» кормах в течение 1,5 месяцев до убоя; ограничено число видов обработки почвы - уменьшение количества операций, связанных с пылеобразованием; введены ограничения на использование загрязненного навоза; рекомендована заготовка сенажа и силоса вместо сена; введен обязательный дозиметрический контроль; ограничено потребление молока, производимого в частном
секторе. Из населенных пунктов с плотностью загрязнению 137 Cs более 555 кБк м-2 был эвакуирован частный скот. Эти мероприятия охватывали около 200 населенных пунктов. В 1986 г. было эвакуировано 8813 голов крупного рогатого скота и более 15 тыс. голов мелкого, овец и свиней, в 1987-1988 гг. дополнительно было изъято 6881 голов КРС и более 10 тыс. других животных. Внедрена система обработки почв, включающая вспашку с оборотом пласта на 4-5 см глубже, чем при обычной вспашке; начато известкование кислых почв и внесение повышенных доз фосфорно-калийных удобрений. Внедрены приемы технологической переработки загрязненного сельскохозяйственного сырья, в частности переработка молока на сыры и масло, мяса - на колбасы, зерна для производства спирта.
Третий период начался со второго вегетационного периода после радиоактивных выпадений (с 1987 г.). Основным путем поступления радионуклидов в сельскохозяйственные цепи миграции являлось корневое усвоение. Этот период охватывает десятки лет и продолжается до настоящего времени, т.к. в составе аварийной смеси радиоактивных веществ содержатся долгоживущие радионуклиды.
Организационные мероприятия включают подбор культур подбор видов и сортов культур, которые характеризуются низким накоплением радионуклидов, или технических культур, которые не используются для производства продуктов питания. Набор агротехнических приемов, которые можно использовать на пахотных угодьях, включает стандартную вспашку на глубину 1825 см; вспашку с оборотом пласта на 4-5 см глубже, по сравнению с обычной; глубокую вспашку почвы (до 5070 см) с оборотом пласта. Основной агрохимический прием для ограничения поступления 137 Cs из почвы в растения - применение калийных удобрений. Было обосновано применение минеральных удобрений в соотношении №Р:К = 1:1.5:2. Рекомендовано известкование кислых почв, а также внесение азотных удобрений в оптимальных для культуры дозах. В кормопроизводстве основным приемом, обеспечившим снижение загрязнения кормов 137Cs, являлась коренное улучшение сено-косно-пастбищных угодий с применением известкования, повышенных доз фосфорно-калийных удобрений и посевом злаковых травосмесей. В животноводстве: специальные системы кормления животных, сорбирующие препараты, организация выпаса животных, применения откорма «чистыми кормами».
В период с 1986 по 1988 г. мероприятия в агропромышленном производстве проводили в постоянно увеличивающихся масштабах, а с 1988 по 1992 гг. их осуществляли в оптимальных размерах. Именно это позволило обеспечить существенное снижение объемов производства продукции с уровнями загрязнения выше ВДУ: по молоку от 86% в 1986 г. до 1,7% в 1994 г.; по мясу от 15,2 до 0,06%; по зерну от 78 до менее 0,01%.
Начиная с 1993 г. объемы применения средств химизации и агромелиоративных мероприятий снижаются. Ухудшение экономического состояния хозяйств не позволяет выполнить необходимые защитные мероприятия, что приводит к росту объемов загрязненной продукции. В последние годы внесение минеральных удобрений (в основном калийных), извести и фосфоритной муки как защитных мероприятий проводили только в 7
наиболее загрязненных районах Брянской области, при этом объемы применения агромелиорантов продолжают снижаться.
Основную проблему на территории загрязненных областей представляло и представляет производство кормов и продукции животноводства. В области кормопроизводства и луговодства одним из основных приемов, обеспечившим значительное снижение загрязнения кормов, служит коренная мелиорация низкопродуктивных сенокосно-пастбищных угодий (разрушение дернины, перепашка, высев трав, известкование и применение удобрений). В течение первых 5-8 лет после аварии коренное улучшение широко применяли практически во всех районах, подвергшихся загрязнению. В 2001-2008 гг. коренное улучшение в качестве контрмеры для снижения загрязнения травостоя пастбищ и сенокосов применяли только в 7 юго-западных районах Брянской области.
В области животноводства высокую эффективность доказал метод предубойного откорма животных «чистыми» кормами (за 3-4 недели до забоя животных переводили на откорм с низким содержанием 137Cs в рационе). Масштабы этих мероприятий, которые корректировали на основе данных прижизненного определения содержания 137Сб в мышцах животных, достигали от 5 до 20 тыс. голов крупного рогатого скота.
С 1993 г. в наиболее загрязненных районах Брянской области как в общественном секторе, так и в личных хозяйствах начато широкомасштабное применение фер-роцинсодержащих препаратов. В практике повсеместно используют четыре вида препаратов; ферроцин в порошке, бифеж, брикеты соли-лизунца, содержащие фер-роцин и ферроцинсодержащие болюсы. Применение ферроцинсодержащих препаратов приводит к 4-6-кратному снижению концентрации 137 Cs в молоке и мясе.
Применение ферроцинсодержащих препаратов, достигавшее до 500 тыс. до более 1 млн. головообработок в год, позволило в период снижения темпов проведения агротехнических и агрохимических мероприятий обеспечить сохранение достигнутых минимальных объемов производства продукции животноводства с содержанием 137Сб, превышающим нормативы. Ежегодно использование препаратов в Брянской области обеспечивает снижение содержания 137Сб до нормативного уровня в более 30 тыс. т молока и 5 тыс. т мяса в убойном весе.
В перерабатывающих отраслях наибольшее распространение получила переработка загрязненного молока на масло и сыры. В период йодной опасности применялось хранение молока (в сухом и сгущенном виде) до распада короткоживущих радионуклидов. Гарантированное получение чистых в радиологическом отношении продуктов обеспечивала переработка первичного растительного сырья на масло, спирт, крахмал и сахар. Внедрена специальная технология переработки картофеля, снижающая содержание 137Сб в картофеле в 6-7 раз, что, учитывая большие объемы его производства в зоне загрязнения, позволило значительно уменьшить коллективные дозы облучения населения.
Анализ опыта ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в сфере агропромышленного про-
изводства убедительно свидетельствует о том, что в результате реализации реабилитационных мероприятий в сельском хозяйстве радикально оздоровлена радиологическая ситуация, а также значительно восстановлен потенциал аграрного сектора экономики.
Несмотря на существенное улучшение радиационной обстановки, к настоящему времени на территории России не удалось полностью решить проблему обеспечения радиационной безопасности населения, проживающего на загрязненных территориях. Радиологические проблемы в существенно меньших объемах, но сохраняются в 6 районах Брянской области, в которых находится 73 населенный пункт (с населением более 20 тыс. чел.), где среднегодовые дозы облучения превышают 1 мЗв. Жители этих населенных пунктов содержат около 5 тыс. голов молочных коров, используя для их выпаса около 9 тыс. га сенокосов и пастбищ. В этих сельских населенных пунктах зарегистрировано наиболее высокое содержание 137Сб в производимой продукции. В 23 коллективных хозяйствах без проведения специальных мероприятий невозможно получение продукции животноводства, соответствующей нормативам. В 11 хозяйствах превышение нормативов СанПиН 2.3.2.1078-01 будет носить долговременный характер - по прогнозу получение молока, соответствующего нормативам, будет возможно не ранее 2025-2030 гг. Без проведения защитных мероприятий уменьшение доз облучения сельского населения до уровня 1 мЗв/год будет проходить длительное время - в «критических» населенных пунктах до 2056-2062 гг.
В настоящее время из-за недостаточного финансирования объемы реабилитационных мероприятий составляют по различным видам работ от 5 до 25% от потребности. Для производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции необходимо обеспечить ежегодное проведение реабилитационных мероприятий. Следует подчеркнуть, что снижение доз облучения населения, связанных с потреблением пищевых продуктов с повышенным содержанием радионуклидов (внутренним облучением) под действием защитных мероприятий, достигается с существенно меньшими экономическими затратами, чем уменьшение доз внешнего облучения. Обеспечение радиационной безопасности территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению, способствует экономическому развитию региона, повышению его инвестиционной привлекательности. Эти факторы особенно важны в сложившихся условиях, когда в зонах радиоактивного загрязнении имеет место неблагоприятная демографическая ситуация (как в результате естественных причин, так и отрицательной миграцией населения) и наличие негативных тенденций в экономике.
Организация Объединенных Наций провозгласила третье десятилетие после аварии на ЧАЭС десятилетием возрождения пострадавших территорий. Опыт ликвидации последствий крупных техногенных аварий и катастроф показывает, что комплексное решение проблем, связанных с их преодолением, не может быть обеспечено за счет использования рыночного механизма, а требует государственной поддержки на основе целевых программ.
