Поведение радионуклидов в почвах и поступление их в растения

У более двух третей изотопов, выброшенных из реактора на ЧАЭС, период полураспада менее одного дня, в настоящее время они не представляют опасности. С течением времени в смеси продуктов деления начинают преобладать долгоживущие радионуклиды. Наибольшую опасность представляют стронций-90 и цезий-137. У стронция период полураспада 28, у цезия – 30 лет.

Радиоактивные изотопы стронция и цезия являются химическими аналогами кальция и калия. Стронций и цезий отличаются высокой биологической подвижностью и легко поступают в растения. Наблюдается прямая зависимость между их содержанием в почве и поступлением в растения.

80 – 90% долгоживущих радионуклидов сосредоточены в зоне расположения основной массы корней сельскохозяйственных культур и будут доступны растениям еще долгое время. Возможно вторичное загрязнение угодий из-за горизонтальной миграции радионуклидов и в результате ветровой и водной эрозии.

Основные массивы загрязненных цезием-137 почв сосредоточены в Гомельской (56,9 %) и Могилевской областях (26,6 %). В Брестской, Минской и Гродненской областях их доля от общей площади используемых земель 7,7, 5,5 и 3,2 %. Кроме того, на площади 0,34 млн. га почвы одновременно загрязнены радионуклидами стронция-90 с плотностью более 5,5 кБк/м² (табл. 7. 55).

Для организации сельскохозяйственного производства на загрязненных территориях большое значение имеют не только плотность загрязнения, но и формы радионуклидов, степень их подвижности и доступности. Долгожи-вущие радионуклиды цезий-137 и стронций-90 по-разному сорбируются почвами. Стронций-90 в основном закрепляется в почве по типу ионного обмена, цезий-137 более прочно фиксируется твердой фракцией почвы по типу необменной формы в кристаллических решетках почвенных минералов.

Наиболее доступен растениям стронций-90, который в большинстве автоморфных почв представлен обменными формами (60 – 90 %). Доля фиксированных форм стронция-90 невелика и имеет тенденцию к снижению. Особенно высокая подвижность стронция-90 в кислых дерново-подзолистых глеевых песчаных почвах. Почвы с высоким содержанием гумуса (глеевые, перегнойно-глеевые, дерново-глеевые и торфяно-болотные) связывают радиостронций достаточно прочно. Хотя обменные формы стронция достигают 80 % общего его количества, десорбция его происходит очень медленно, что свидетельствует о нахождении стронция-90 в прочносвязанной потенциально доступной форме. Чем выше содержание гумуса в почве, тем прочнее связан в ней радиостронций. Поэтому при известковании загрязненных почв и внесении высоких доз органических удобрений снижается поступление радиостронция в растения.

7.55. Плотность загрязнения сельскохозяйственных земель радионуклидами стронция-90,

по данным Минсельхозпрода Республики Беларусь на 1.01.2007 г.

Республика, область	Площадь, тыс. га	Всего > 0,15Ku/км^2	в % по зонам загрязнения, Ku/км^2
тыс. га	%	1 – 5	5 – 15	15 – 40
Сельскохозяйственные земли
По Беларуси	7526,0	3436,1	4,6	195,9	124,1	23,1
Брестская	1201,3	1,3	0,1	1,3	-	-
Гомельская	1219,4	325,5	26,7	178,9	123,5	23,1
Могилевская	1137,1	16,2	1,4	15,6	0,6	-
Пахотные земли
По Беларуси	4601,5	195,0	4,2	111,3	68,9	14,8
Брестская	671,3	1,0	0,1	1,0	-	-
Гомельская	690,6	185,2	26,8	101,5	68,9	14,8
Могилевская	710,6	8,8	1,2	8,8	-	-
Луговые земли
По Беларуси	2924,5	148,1	5,1	84,5	55,3	8,3
Брестская	530,0	0,4	0,1	0,4	-	-
Гомельская	528,8	140,3	26,5	77,2	54,7	8,4
Могилевская	426,5	7,417	1,7	6,86	0,557	-

За период, прошедший после аварии, количество прочносвязанного цезия-137 в основных типах почв значительно увеличилось. В дерново-подзолистых суглинистых почвах с высоким содержанием глинистых минералов за 20-летний период после аварии на Чернобыльской АЭС доля доступных для растений форм цезия-137 значительно уменьшилось и не превышает 5 %. В дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах доля доступных форм цезия-137 лежит в пределах 10 – 20 %. Гранулометрический состав почвы влияет на прочность закрепления радионуклидов. В тяжелых почвах поглощенные радионуклиды, особенно цезий-137, закрепляются сильнее, чем в легких. С уменьшением размеров фракций почвы прочность закрепления стронция-90 и цезия-137 повышается. Наиболее прочно радионуклиды закрепляются илистой фракцией.

Стронция-90 в растения поступает, как правило, примерно в 10 раз больше, чем цезия-137. Только на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава и торфяных радиоцезия поступает в растения больше, чем стронция-90. На поступление радионуклидов в растения большое влияние оказывает уровень плодородия почвы. Так, с увеличением содержания гумуса в супесчаной почве с 1 – 1,5 до 2,1 – 3,0 % цезия-137 в многолетние злаковые травы поступает в 1,3 раза меньше, а стронция-90 – в 1,2 раза. При увеличении содержания в почве подвижного калия с 50 – 80 до 141 – 200 мг/кг переход цезия-137 и стронция-90 в многолетние злаковые травы снижался в 1,8 раза.

На поступление радионуклидов в растения большое влияние оказывают гранулометрический состав и водный режим по чв. На песчаных почвах многолетние травы поглощали их в 1,4 раза, зернобобовые культуры – в 2 раза, озимая рожь, ячмень и овес – в 3 раза больше по сравнению с посевами этих культур на суглинках. Переход радиоцезия в многолетние травы в 10 – 27 раз выше на дерново-глеевых и дерново-подзолисто-глеевых почвах по сравнению с автоморфными разновидностями этих почв.

На накопление радионуклидов в растениеводческой продукции влияют продолжительность вегетационного периода, видовые и сортовые особенности питания и другие биологические особенности растений. Различия в накоплении цезия-137 растениями разных видов (в расчете на сухое вещество) могут достигать 20 – 180 раз, стронция-90 – до 30 раз. Озимые зерновые культуры (рожь, пшеница), как правило, накапливают стронция-90 и цезия-137 в 2 – 2,5 раза меньше, чем яровые (пшеница, овес, ячмень). Поэтому увеличение посевов озимых культур и сокращение яровых в известной мере может снизить уровень загрязнения растениеводческой продукции. Поздние сорта обычно накапливают радионуклидов в 1,5 – 2 раза меньше, чем ранние.

Бобовые культуры сильнее накапливают стронций-90. Из овощных больше всего стронция-90 накапливают корнеплоды столовой свеклы и моркови, меньше всего его содержат плоды томатов и клубни картофеля, что объясняется разной концентрацией кальция в этих частях растений. Накопление цезия-137 и стронция-90 может различаться в 1,5 – 3 раза в зависимости от сорта одной и той же культуры. Поздние сорта, как отмечалось, меньше накапливают радионуклидов.

Как отмечалось, скорость миграции радионуклидов цезия и стронция в почве невелика и ожидать в ближайшее время "самоочищения" загрязненных почв нет оснований. Задачей земледелия на загрязненных территориях является получение продукции с содержанием радионуклидов в безопасных для здоровья человека количествах. Предельные уровни содержания радионуклидов в растениеводческой продукции приведены в табл. 7.56.

7.56. Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия-137

и стронция-90 в сельскохозяйственном сырье и кормах

Нормируемые величины. Для переработки на пищевые цели допускается прием на перерабатывающие предприятия:

Продукция	Содержание, Бк/кг
^137Cs	^90Sr
Молоко для переработки на:
Сливочное масло
Цельномолочные продукты, сыры, творог		3,7
Молоко сухое и концентрированное		3,7
Мясо:
Говядина, баранина		не нормируется
Свинина, птица		не нормируется
Растительное сырье:
Овощи		не нормируется
Фрукты		не нормируется
Садовые ягоды		не нормируется
Зерно
Зерно на детское питание		3,7
Прочее сырье		не нормируется

Допустимые уровни содержания цезия-137 и стронция-90 в основных видах кормов предусмотрены для получения различных видов конечной продукции:

- цельного молока (и молока сырья для переработки на сыры и творог);

- молока сырья для переработки на масло;

- мяса (говядины и свинины, заключительная стадия откорма).

Виды кормов	Содержание, Бк/кг
^137Cs	^90Sr
Молоко цельное	Молоко сырье	Мясо (заключительный откорм КРС)	Молоко цельное	Молоко сырье
Сено
Солома
Сенаж
Силос
Корнеплоды
Зерно, фураж
Зеленая масса
Хвойная, травяная мука, дробина пивная, жом, патока, барда
Мезга, молочные продукты, обрат
Дрожжи кормовые
Мясокостная мука
Прочие виды кормов

Для прогнозирования возможной степени загрязнения сельскохозяйственных культур, выращиваемых на почвах, содержащих радионуклиды, разработаны коэффициенты пропорциональности, определяемые как отношение между уровнем загрязнения почвы и растений. Такие коэффициенты помогают рационально размещать культуры по полям, с тем, чтобы получать растениеводческую продукцию с минимально возможным уровнем содержания радионуклидов.

При возделывании сельскохозяйственных культур на загрязненных радионуклидами территориях используются агромелиоративные мероприятия, направленные на снижение поступления радионуклидов в растения.