CC BY
19
УДК 631.95:631.438(470.318)
РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ, ПОСТРАДАВШИХ В РЕЗУЛЬТАТЕ АВАРИИ НА ЧАЭС
А.Н. Володченков
Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Калужский», e-mail: [email protected]
Представлены обобщенные данные радиационного мониторинга сельскохозяйственных угодий Калужской области за 30-летний период после аварии на ЧАЭС. Дано подробное описание реабилитационных мероприятий, проведенных в трех наиболее загрязненных районах области. Проблемы, связанные с ведением сельскохозяйственного производства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы, остаются актуальными в отдаленный после аварии временной период. Центр «Калугаагрохимрадиология» постоянно ведет радиационный мониторинг сельскохозяйственных угодий Калужской области.
Ключевые слова: радиоактивное загрязнение, радиационный мониторинг, радиоцезий, реабилитационные мероприятия.
RADIOLOGICAL CONTROL OF AGRICULTURAL LANDS IN KALUGA REGION POLLUTED IN CASE OF CHERNOBYL ACCIDENT
A.N. Volodchenkov
State Center for Agrochemistry and Radiology «Kaluzhskiy», e-mail: [email protected]
The generalized data of radiation monitoring of agricultural land in Kaluga region for 30 years after the Chernobyl accident. The detailed description of the rehabilitation activities undertaken in the three most polluted districts. The problems associated with the conduct of agricultural production in areas affected by radioactive pollution as a result of the Chernobyl disaster are still relevant in the remote period after the time of the accident. State Center for Agrochemistry and Radiology «Kaluzhskiy» constantly conducts radiation monitoring of agricultural land of the Kaluga region.
Keywords: radioactive pollution, radiation monitoring, radiocesium, rehabilitation measures.
Одно из наиболее тяжелых последствий аварии на ЧАЭС - крупномасштабное загрязнение сельскохозяйственных угодий долгоживущими радионуклидами, что определяет необходимость ведения агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения в течение длительного периода. В результате рекогносцировочного объезда территории Калужской области к 5 мая 1986 г. была установлена локализация загрязнения. К 10 мая с помощью замеров уровней гамма-излучения, выборочного отбора проб почв и растений была проведена оценка площади и степени загрязнения почв сельскохозяйственных угодий области. Обследование показало, что загрязнение имеет неоднородный «пятнистый» характер. Максимальные уровни гамма-излучения были зарегистрированы 4 мая: в некоторых пунктах более 4 мР/час, что в 300 раз выше обычного уровня. Дальнейшие измерения фиксировали только уменьшение уровня гамма-излучения, причем кратность снижения в отдельные сроки в различных местах зоны загрязнения была неодинакова, что свидетельствовало о неодинаковом изотопном составе выпадений [1]. Техни-
ческими возможностями для определения изотопного состава выпадений Центр химизации в то время не располагал.
Наибольшему загрязнению подверглись южные районы области: Ульяновский, Хвастовичский, Жиздринский, частично Людиновский. Для детальной оценки радиационной обстановки на сельхозугодьях этих районов в июне-июле 1986 г. было проведено сплошное крупномасштабное радиологическое обследование почв пахотных угодий и сельскохозяйственных растений. В начале осени каждому из хозяйств обследованной зоны были выданы картограммы загрязнения почв и растений по суммарной бета-активности и мощности гамма-излучения, а также рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения.
В 1987-1988 гг. при помощи Челябинской областной станции химизации пробы из Жиздринско-го, Ульяновского и Хвастовичского районов были исследованы на содержание цезия-137. Выявлено 124,2 тыс. га с плотностью загрязнения выше 1 Ки/км2 [2].
Для уточнения радиационной обстановки в 1990 г. Госкомгидрометом СССР были проведены аэрогам-маспектрометрические съемки, в результате которых к зоне загрязнения были отнесены 10 районов области, т.е. еще в 6 районах были выявлены локальные пятна с плотностью загрязнения выше 1 Ки/км2 [1].
К 1992 г. после радиологического обследования 10 районов Калужской области, охватившего 450 тыс. га, насчитывалось 158,89 тыс. га с плотностью загрязнения выше 1 Ки/км2 (из них свыше 5 Ки/км2 - 30,82 тыс. га), в трех наиболее загрязненных районах сосредоточено ~80% «грязных» площадей. Хозяйствам были выданы картограммы загрязнения радиоцезием, была разработана форма радиологического паспорта хозяйства, началась работа по формированию автоматизированного банка данных [2]. В 1992-1994 гг. Центр «Калугаагрохимра-диология» перешел к составлению индивидуальных рекомендаций для хозяйств, ведущих сельскохозяйственное производство в зоне радиоактивного загрязнения [3].
К 2016 г. в трех южных районах области сохраняются участки с плотностью загрязнения свыше 5 Ки/км2, загрязненная площадь составляет 95%. Из 45 хозяйств в этих районах только в 6 хозяйствах нет загрязненных площадей. Площадь земель сельскохозяйственных угодий в других 7 районах (кроме 3 южных) с плотностью загрязнения выше 1 Ки/км2 составляет 3?65 тыс. га (17 хозяйств). Обследовано также 176,30 тыс. га в «чистых» районах области, установлено, что 62% этой площади имеет плотность загрязнения на уровне фона.
По нашим расчетам площадь сельскохозяйственных угодий с плотностью загрязнения выше 1 Ки/км2 к 2030 г. уменьшится на 18,5%, к 2050 г. -на 49%, к 2080 г. - на 93%, к 2100 г. - на 99%.
До 1993 г. оценку качества продукции проводили по суммарной бета-активности. В первый год после аварии активность 70% проб зерна превышала ПДК для зернопродуктов, используемых в пищу. Были непригодны к скармливанию молочному скоту 35% сена, 30% сенажа, 42% силоса, 5% соломы и 33% фуражного зерна.
С 1993 г. акцент был сделан на исследование растениеводческой продукции, полученной с конкретных участков пашни или естественных кормовых угодий [4, 5]. С помощью банков данных (БД) сплошного радиологического и агрохимического обследований почв были определены участки, на которых риск получения «грязной» продукции наиболее высок. Первое после аварии на ЧАЭС определение коэффициентов перехода 137С8 из почвы в продукцию растениеводства (КП) было осуществлено в 1987 г. В зоне загрязнения было заложено 1037 учетных площадок, с которых отбирали пробы почв и растений. Несмотря на географическую близость территория трех наиболее постра-
давших районов имеет очень неоднородный ландшафт и разнообразный почвенный покров. Коэффициенты перехода определяли для дерново-подзолистых песчаных, супесчаных, легко- и сред-несуглинистых почв, дерновых карбонатных легкосуглинистых и серых лесных среднесуглинистых почв. В 1992 г. по ряду культур коэффициенты перехода 137С8 из почвы в растения оказались значительно ниже, чем в 1987 г. в сене естественных кормовых угодий КП снизился в 6 раз, а сена многолетних сеяных трав в 3-9 раз. Такое резкое уменьшение коэффициентов перехода можно объяснить как миграцией радионуклидов за пределы корнеобитаемого слоя и более прочного связывания их почвой (естественные угодья), так и проведением специальных защитных мероприятий (пашня) [6, 7]. В 1995 г. накопление 137С8 сеяными многолетними травами снизилось в 5-6 раз, на естественных кормовых угодьях коэффициенты перехода практически не изменились. Накопление 137С8 растениями оставалось практически постоянным, уменьшаясь лишь за счет естественного распада радионуклидов. Определение КП в 2001-2003 гг. подтвердило это положение: коэффициенты снизились незначительно.
В 1996 г. в 3 районах области было возможно получение «грязной» продукции на площади около 19 тыс. га (890 участков), в т.ч. в Хвастовичском районе 5,54 тыс. га, в Жиздринском - 8,05 тыс. га, в Ульяновском - 5,59 тыс. га. В отдаленном от аварии периоде (30 лет) эта цифра уменьшилась и требует корректировки в связи с выходом большой площади пашни из использования и изменения коэффициентов перехода.
Практически во всех хозяйствах зоны загрязнения имеются участки, на которых не планируется проведение реабилитационных мероприятий, вместе с тем, кормовая продукция с них может содержать повышенное количество В этом случае надо
пересмотреть структуру посевных площадей и размещение культур, отличающихся низкими коэффициентами накопления (зерновые на фураж и на продовольственные цели, картофель, кормовые корнеплоды). В случае невозможности замены культур кормовая продукция этих участков не должна использоваться в рационах молочного стада [8-10].
В настоящее время доля неиспользуемой пашни в Жиздринском районе составляет 71%, Ульяновском - 95% и Хвастовичском - 61%. Длительный срок эксплуатации многолетних сеяных трав приводит к ухудшению ботанического состава травостоя. При использовании в качестве кормовых угодий заброшенной пашни, заросшей сорняками с изреженным травостоем, увеличивается количество почвенных частиц, попадающих в желудочно-кишечный тракт животных, что не способствует получению безопасной продукции животноводства.
1. Результаты контроля содержания радиоцезия в кормовой продукции,
Показатель 1993-1995 гг. 1996-2000 гг. 2001-2005 гг. 2006-2010 гг. 2011-2015 гг.
проб га проб га проб га проб га проб га
Исследовано 2231 48806 3249 41717 3850 47047 2996 37331 2397 28911
Выше КУ 137 2091 158 3534 28 551 3 30 - -
Выявлено впервые - - - 2156 - 296 - 8 - -
Среднее содержание цезия-137, Бк/кг
Зеленая масса 63,0 56,8 16,5 15,4 9,1
многолетних трав
Зеленая масса 281,1 135,1 59,2 27,5 11,5
естественных трав
Сено многолетних трав 93,2 82,3 40,9 26,0 17,0
Сено естественных трав 342,8 253,1 165,8 30,9 23,7
На землю приходят новые хозяева, которые проявляют интерес к радиоэкологической ситуации на арендованных угодьях. Они заинтересованы в проведении специальных мероприятий и применении передовых технологий ведения производства для получения экологически чистой продукции. Поэтому за 1993-2015 гг. было отобрано 15 тыс. проб (в том числе 6,7 тыс. «грязных»), ежегодно обследуемая площадь угодий составила в среднем 9,6 тыс. га (табл. 1). Площадь, на которой за период 1992-2015 гг. отбирали пробы, не соответствующие требованиям КУ, составила 3,1% от общей площади сельскохозяйственных угодий в трех районах области. По районам эти площади распределились следующим образом: Хвастовичский - 2,18 тыс. га, Жиздринский - 2,32 тыс. га и Ульяновский район -0,23 тыс. га. Содержание цезия-137 в продукции растениеводства неуклонно снижается, но назвать ситуацию стабильной и благоприятной пока рано, хотя с 2010 г. превышений содержания радиоцезия в продукции не зафиксировано.
Снижение загрязнения сельскохозяйственной продукции обусловлено как естественными причинами («старение изотопа», вымывание...), так и проведением специальных агромелиоративных мероприятий, способствующих перераспределению радиоактивных веществ в корнеобитаемом слое и улучшению физико-химических свойств почвы. К таким приемам относятся известкование, внесение минеральных и органических удобрений, коренное улучшение естественных угодий.
На величине поступления радионуклидов в продукцию сказывается и кислотность почвы: на почвах со среднекислой реакцией среды растения накапливают радионуклидов меньше. На плодородных почвах КП 137С8 в растения значительно ниже и снижение во времени происходит значительно быстрее, чем на низкоплодородных почвах. В результате известкования кислых почв, применения повышенных норм калийных и органических удобрений, природных сорбентов, а также сочетания различных приемов и норм внесения удобрений, химических мелиорантов достигается снижение накопления радионуклидов растениями в 1,3-2,5 раза.
В отдаленный период реабилитационные мероприятия продолжают оказывать свое положительное воздействие на снижение коэффициентов перехода в кормовую продукцию. Специальные агротехнические приемы, направленные на реабилитацию загрязненных территорий связаны с большими материальными вложениями, поэтому в Калужской области они проводятся в небольших объемах (табл. 2). Внесение фосфорной муки не производили с 2010 г., а известкование и внесение калийных удобрений - с 2014 г.
Реабилитационные мероприятия, как правило, планируются и финансируются лишь для угодий с высокой плотностью загрязнения (более 3-5 Ки/км2). Вместе с тем, во многих случаях грязную продукцию с естественных кормовых угодий отбирали при значительно меньших плотностях загрязнения (для дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв пре-
2. Объемы реабилитационных мероприятий на сельскохозяйственных угодьях, загрязнен_ных районов Калужской области в послеаварийный период_
Наименование 1986-1990 гг. 1991-1995 гг. 1996-2000 гг. 2001-2005 гг. 2006-2010 гг. 2011-2015 гг.
Внесение т д.в. 54575,5 18415,2 1681,2 1978,4 1775,5 1740,4
минеральных удобрений тыс. га 386,8 143,2 33,8 28,9 26,9 29,1
Внесение т д.в. 394,6 246,4 80,7 52,7 9,8 10,4
извести тыс. га 76,1 43,5 14,9 8,8 2,2 2,0
Внесение т д.в. 31436,0 11880,0 1825,8 323,5 536,7 224,9
калийных удобрений тыс. га 39,0 39,6 10,7 2,7 4,6 2,2
Внесение т д.в. 37,9 22,1 - 3,4 1,9 -
фосфоритной муки тыс. га 29,0 13,2 - 1,9 1,4 -
_
3. Загрязнение 137С8 сельскохозяйственных угодий Калужской области
(данные ФГБУ «Калугаагрохимрадиология» по состоянию на 01.01.2016 г.)_
Показатель Всего Вид угодий, в т.ч.
пашня сенокосы улучш. пастбища культ. естеств. угодья
Жиздринский
Площадь обследования, га 45927 31880 1189 2363 9903
Средневзвешенная плотность загрязнения 137Cs, кБк/м2 54 48 65 68 69
Площадь угодий с плотностью загрязнения > 37 кБк/м2, га 25890 16807 681 1164 6999
Площадь угодий, на которых в период 1994-2015 гг. проведены реабилитационные мероприятия 12678 12678 - - -
Загрязненные участки, на которых требуются реабилитационные мероприятия, га 1010 854 - 147 -
из них охвачены мероприятиями за 1994-2015 гг., га 461 389 - 72 -
Площадь участков, на которых в 1993-2015 гг. отобрана «грязная» продукция растениеводства, га 829 93 33 269 434
из них охвачены мероприятиями за 1994-2015 гг., га 52 28 - 19 5
Ульяновский
Площадь обследования, га 56474 42138 322 554 13447
Средневзвешенная плотность загрязнения 137Cs, кБк/м2 75 75 114 151 74
Площадь угодий с плотностью загрязнения > 37 кБк/м2, га 44078 34021 182 501 9365
Площадь угодий, на которых в период 1994-2015 гг. проведены реабилитационные мероприятия 6262 6262 - - -
Загрязненные участки, на которых требуются реабилитационные мероприятия, га 904 775 75 54 -
из них охвачены мероприятиями за 1994-2015 гг., га 230 173 57 - -
Площадь участков, на которых в 1993-2015 гг. отобрана «грязная» продукция растениеводства, га 374 88 - 253 33
из них охвачены мероприятиями за 1994-2015 гг., га 41 41 - - -
Хвастовичский
Площадь обследования, га 54494 40038 431 1134 12720
Средневзвешенная плотность загрязнения 137Cs, кБк/м2 49 50 34 68 47
Площадь угодий с плотностью загрязнения > 37 кБк/м2, га 22170 17013 126 432 4500
Площадь угодий, на которых в период 1994-2015 гг. проведены реабилитационные мероприятия 12838 12838 - - -
Загрязненные участки, на которых требуются реабилитационные мероприятия, га 694 556 19 119 -
из них охвачены мероприятиями за 1994-2015 гг., га 314 249 - 65 -
Площадь участков, на которых в 1993-2015 гг. отобрана «грязная» продукция растениеводства, га 847 581 40 194 32
из них охвачены мероприятиями за 1994-2015 гг., га 496 396 35 65 -
дельная плотность загрязнения составляет 0,6 Ки/км2, для дерново-подзолистых почв более тяжелого механического состава - 0,8 Ки/км2, для серых лесных -1,3 Ки/км2, для дерновых - не более 3 Ки/км2). Эти
факты подтверждают необходимость контроля качества продукции и проведения реабилитационных мероприятий не только в зоне 5-15 Ки/км2, но и при значительно меньших плотностях загрязнения почв.
При подборе участков для проведения реабилитационных работ нужно учитывать плотность загрязнения почв цезием-137 (Ки/км2), данные загрязнения кормовой продукции цезием-137 (Бк/кг), допустимые уровни содержания радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства, кислотность почв, содержание в почве подвижного фосфора и обменного калия (мг/кг), содержание органического вещества.
Для известкования обычно подбирают участки с рН ниже 5,0 (5,5). Внесение калийных удобрений предусматривается на участках с содержанием обменного калия в почве ниже 80 (120) мг/кг почвы. Комплексное окультуривание почв планируется на участках с низким плодородием (рН ниже 5,5; содержание подвижного фосфора менее 100 мг/кг, обменного калия менее 80 мг/кг, содержание гумуса - меньше минимального содержания для данного типа почвы и мехсостава). Поскольку участки, требующие комплексного окультуривания, отличаются низкой продуктивностью, на них желательно проводить перезалужение.
Наличие Баз данных агрохимического, радиологического обследования почв и кормовой продукции, а также инвентаризация сельскохозяйственных угодий и агромелиоративных мероприятий позволяют извлекать информацию любого характера в разрезе районов, хозяйств и конкретных участков. В таблице 3 представлено состояние загрязненных сельскохозяйственных угодий и дан анализ
потребности в реабилитационных мероприятиях и их проведении в 3 районах области. Данные явно «неутешительные»: подбор участков для проведения агромелиоративных мероприятий осуществляется с учетом далеко не всех факторов. Так сложилось, что участки определяются организацией -исполнителем работ, исходящей из собственных критериев. Зачастую выглядит более оправданным окультуривание и повышение продуктивности близлежащих угодий, менее загрязненных радионуклидами, с лучшими показателями плодородия. Тем более сомнителен эффект от проведенных мероприятий, если земли выходят из посевной площади, такие финансовые затраты можно назвать скорее убыточными. Такой подход следует срочно менять на обоснованный. Прогноз и получение соответствующей требованиям безопасности сельскохозяйственной продукции приобретает особую важность в условиях введения в действие нормативных документов Таможенного Союза.
Таким образом, проблемы, связанные с ведением сельскохозяйственного производства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской катастрофы, остаются актуальными в отдаленный после аварии временной период. Центр «Калугаа-грохимрадиология» постоянно ведет радиационный мониторинг сельскохозяйственных угодий Калужской области.
Литература
1. Дубовая В.Г., Горюнов И.Ф. Чернобыльский след на Калужской земле // Агрохимический Вестник, 1998, № 3. - С. 24-25.
2. Дубовая В.Г., Горюнов И.Ф, Логошин Н.К. Система радиационного контроля почв и сельскохозяйственной продукции в Калужской области // Химия в сельском хозяйстве, 1996, № 2. - С. 27-29.
3. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных территориях Калужской области: Под ред. Р.М. Алексахина. - Обнинск-Москва: Россельхозакадемия, 1997. - 130 с.
4. Яковлева Н.А. Факторы, определяющие величину накопления Cs-137 многолетними сеяными злаковыми травами / Третья Всесоюзная конференция по сельскохозяйственной радиологии. Тезисы докладов, т. 1. - Обнинск, 1990.
5. Дубовая В.Г., Фесенко С.В., Динамика коэффициентов перехода 137Cs в естественные и сеяные травы в отдаленный период после аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология, 2001, т. 41, вып. 2. - С. 234-240.
6. Дубовая В.Г., Флеер Е.Г., Алфимцева Г.М. Наблюдения за вертикальной миграцией радионуклидов по профилю почвы / Материалы 5-й научно-практ. конф. агрономического факультета КФ МСХА. - Калуга, 2000. - С. 64-66.
7. Ратников А.Н., Жигарева Т.Л., Плесцов В.М., Юдинцева Е.В., Петров К.В., Круглов С.В., Поведение радионуклидов в системе почва-растение на основных типах почв СССР / Тезисы докладов 1 Всесоюзного радиобиологического съезда. 21-27 августа 1989 г. - Пущино, 1989, т. 2. - С. 519.
8. Фесенко С.В., Алексахин Р.М., Лисянский К.Б., Санжарова Н.И. Анализ факторов, определяющих эффективность защитных мероприятий в сельском хозяйстве при радиоактивном загрязнении // Радиационная биология. Радиоэкология, 1998, т. 38, вып. 3. - С. 337-353.
9. Алексахин Р.М. Актуальные проблемы ведения агропромышленного производства в отдаленный период ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС / Материалы международной научно-практической конференции по теме: «Проблемы ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных землях в отдаленных после чернобыльской катастрофы период». - М., 1999. - С. 4-7.
10. Алексахин Р.М., Санжарова Н.И., Фесенко С.В., Итоги ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС в агропромышленном комплексе наиболее загрязненных регионов Российской Федерации (20 лет спустя) / Материалы научно-практической конференции «Наследие Чернобыля. 20 лет спустя», Калуга, 2006. - С. 13-21.
