CC BY
34
ской области. Предусмотрена возможность дальнейшего «информационного насыщения» базы данных, входящей в состав программы. Созданное программное средство представляет собой модуль «Растениеводство», который можно рассматривать в качестве компонента комплексной системы поддержки принятия решений, в рамках которой будут присутствовать модули «Кормопроизводство» и «Животноводство». В то же время, разработанный модуль можно рассматривать как отдельное программное средство, пригодное для практических оценок.
Таким образом, в результате проведенных исследований разработана компьютерная программа для оценки эффективности реабилитационных мероприятий в хозяйствах, находящихся на радиоактивно-загрязненных сельскохозяйственных землях. Выполнены демонстрационные расчеты эффективности применения реабилитационных мероприятий в тестовом хозяйстве, расположенном на территории Брянской области, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС.
Литература
1. Фесенко С.В., Санжарова Н.И., Алексахин Р.М. Оценка эффективности защитных мероприятий в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС // Радиационная Биология. Радиоэкология, 1998, т. 38, вып. 2. - С. 256-266.
2. Remediation of Contaminated Environments / Eds. G. Voigt and S. Fesenko. Elsevier, 2009. - 477 p.
3. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2.1078-01. - М. : Минздрав РФ, 2001. - 164 с.
4. Yatsalo B.I. Decision Support System for Risk Based Land Management and Rehabilitation of Radioactively Contaminated Territories: PRANA approach // Int. J. Emergency Management, Vol. 4, № 3, 2007. - Р. 504-523.
5. Сотникова Н.А., Панов А.В., Курбаков Д.Н. База данных по технологиям ведения растениеводства на радиаци-онно загрязненных территориях, составленная по результатам научных исследований // Агрохимический вестник, 2015, № 2. - С. 15-18.
6. Спиридонов С.И., Иванов В.В. Вероятностная оценка накопления радионуклидов в сельскохозяйственной продукции и допустимых уровней радиоактивного загрязнения почв // Радиационная биология. Радиоэкология, 2013, т. 53, № 1. - С. 95-103.
УДК 631.438:577.34(470.312)
ЛИКВИДАЦИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АВАРИИ В АПК ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
М.М. Саидов, В.В. Афанасьева, Л.П. Рыбина
Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Тульский», e-mail: agrohim_71_1@mail.ru
30 лет прошло после аварии на Чернобыльской АЭС, вследствие которой радиационное загрязнение охватило некоторые районы Тульской области. За прошедшие годы разработана система радиационно-экологической реабилитации загрязненных сельскохозяйственных угодий, включающая организационные, агротехнические и агрохимические мероприятия, которые обеспечивают многократное снижение поступления радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию. Установлены дозы радионуклидов и размеры загрязненных территорий, определены критерии и уровни загрязненных почв. На 11 почвенных разрезах ведут наблюдения за вертикальной миграцией цезия.
Ключевые слова: радиоактивное загрязнение, гамма-фон, качество продукции, реабилитационные мероприятия, Тульская область.
CHERNOBYL ACCIDENT CONSEQUENCES LIQUIDATION IN AGRICULTURAL COMPLEX OF TULA REGION
M.M. Saidov, G.A. Novikova, E.M. Molchanova
State Center for Agrochemistry and Radiology «Tul'skiy», e-mail: agrohim_71_1@mail.ru
30 years have passed since the Chernobyl accident, as a result of which the radioactive contamination struck parts of the Tula region. Over the years, we developed a system of radiation-ecological rehabilitation ofpolluted agricultural land, including organizational, agrotechnical and agrochemical measures that provide multiple reduction of radionuclides in agricultural products. Installed dose of radionuclides and size of contaminated territories, the criteria and levels of contaminated soils. On 11 soil profiles have been observing the vertical migration of cesium.
Keywords: radiation pollution, gamma-background, production quality, rehabilitation activity, Tula region.
В 1973 г. Постановлением Совета Министров СССР на территории страны была организована система наблюдения и лабораторного контроля (СНЛК) за зараженностью (загрязненностью) объектов окружающей среды радиоактивными веществами. В систему СНЛК вошли и агрохимические лаборатории, в последствии преобразованные в проектно-изыскательские станции химизации сельского хозяйства.
С 1976 г. радиологическими и химико-токсикологическими подразделениями станций химизации были начаты работы по определению уровня загрязнения объектов окружающей среды радионуклидами стронцием-90, цезием-137 и химическими токсикантами. Для этого на всей территории страны была создана широкая сеть контрольных участков, на которых вели систематические измерения гамма-фона, исследования почв и сельскохозяйственной продукции на содержание стронция-90, цезия-137. Результаты исследований почв позволили создать картирование сельхозугодий в доаварийный период (табл. 1).
С первых дней аварии на Чернобыльской АЭС специалисты Тульской станции химизации сельского хозяйства, имея наработки и оборудование по определению радионуклидов активно включились в работу, первоначально осуществляя оперативный контроль радиационной обстановки путем измерения гамма-фона. Территория Тульской области, подвергшаяся радиоактивному загрязнению, имеет очень разнородный ландшафт и большое разнооб-
разие почвообразующих пород, что определило неравномерное распределение радиоактивных веществ по региону загрязнения. Измерения мощности дозы гамма-излучения подтвердили неравномерность выпадения радионуклидов. Колебания мощности гамма-излучения в мае 1986 г. составляли 50-2950 мкр/час. Значительное снижение гамма-фона наблюдалось после уборки озимых зерновых культур и скашивания многолетних трав урожая 1986 г. Дальнейшие ежегодные измерения гамма-фона фиксировали уменьшение его значений.
Так как характер выпадений радионуклидов в виде атмосферного переноса был неравномерным, то для принятия каких-либо решений или действий сотрудники станции приступили к радиологическому обследованию территорий районов с наибольшей степенью вероятности радиоактивного загрязнения. Учитывая важность и срочность получения объективных результатов, почвенные образцы отбирали с 20-30 га. Большую помощь в проведении обследования сельхозугодий Тульской области оказали специалисты-агрохимики Волгоградской, Горьковской, Кировской, Кемеровской, Ростовской, Рязанской, Ульяновской областей и Башкирской АССР. Это позволило, уже в июне-июле месяце, иметь карты по суммарной бета-активности почв, а в октябре 1986 г. по плотности загрязнения цезием [1].
По результатам обследования стало ясно, что основным и долговременным загрязнителем сельскохозяйственных угодий является цезий-137. Были
1. Радиационная обстановка на контрольных участках в доаварийный период (1985 г.)
№ контрольных участков Район Гамма-фон, мкр/час Цезий-137 Стронций-90
нКи/кг Ки/км2 нКи/кг Ки/км2
1 Алексинский 7 0,12 0,04 0,42 0,11
3 Заокский 9 0,15 0,05 0,58 0,16
4 Суворовский 7 0,12 0,05 0,26 0,07
6 Ленинский 8 0,16 0,04 0,27 0,07
8 Веневский 8 0,13 0,05 0,53 0,14
11 Дубенский 7 0,16 0,03 0,21 0,05
12 Киреевский 9 0,16 0,03 0,49 0,13
14 Щекинский 7 0,16 0,04 0,44 0,12
15 Одоевский 7 0,10 0,05 0,29 0,08
17 Белевский 7 0,09 0,04 0,38 0,10
21 Ясногорский 9 0,13 0,03 0,29 0,08
22 Арсеньевский 7 0,14 0,05 0,47 0,12
Среднее: 8 0,14 0,04 0,38 0,10
2. Динамика содержания цезия-137 в продукции растениеводства
Вид продукции Содержание цезия-137, Бк/кг Увеличение к до ава рийному периоду, раз
1985 1986 1990 1995 2000 2006 2015 1986 1990 1995 2000 2006 2015
Зерно 0,4 97 17 11 6 5,6 3 242 42 28 15 14 8
Картофель 0,3 77 13 9 5 2,9 2 257 43 30 17 10 7
Овощи 0,2 120 13 10 8 2,6 2 600 50 40 20 13 10
Травы луговые 2,7 939 340 204 40 39 13 348 126 15 15 15 5
Травы бобовые 3,0 1398 290 172 45 12,3 18 466 97 57 15 4 6
Зеленая масса 1,5 114 50 35 18 8,0 10 76 33 23 12 5 7
определены критерии и контрольные уровни по плотности загрязнения почв цезием-137: от 1-5 Ки/км2 (37-185 кБк/м2), 5-15 Ки/км2 (185-555 кБк/м2), 15-40 Ки/км2 (5551480 кБк/м2), >40 Ки/км2 (>1480 кБк/м2). Было установлено, что радиоактивному загрязнению в Тульской области подверглись 17 районов. Наиболее загрязненными оказались южные и юго-западные районы: Арсеньевский, Белевский, Киреевский, Плавский, Тепло-Огаревский, Узловский, Чернский, Щекинский. Каждому хозяйству в загрязненных районах были вручены карты по плотности загрязнения цезием-137 и временные рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения.
В 1986 г. в результате поверхностного загрязнения значительная часть урожая была сильнозагрязненной (табл. 2). Содержание цезия-137 в основных видах сельскохозяйственной продукции превышало доаварийный уровень в 76-600 раз. Начиная с 2-го года после аварии на Чернобыльской АЭС, наблюдалось корневое поступление радионуклидов в продукцию, особенно на пахотных землях.
К концу 1988 г., основываясь на результатах выборочного радиоактивного загрязнения почв, а также для большей ясности и уверенности проживающего населения, возникла необходимость проведения сплошного радиологического обследования во всех 23 районах Тульской области.
Основная работа по организации преодоления последствий аварии на Черно-
быльской АЭС в сельском хозяйстве с 1990 г. была возложена на Чернобыльдепартамент Минсельхоза России. В этом же году станции химизации Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей были преобразованы в «Центры химизации и сельскохозяйственной радиологии», перед которыми была поставлена задача проведения сплошного крупномасштабного радиологического обследования, реабилитации загрязненных земель и контроля за качеством сельскохозяйственной продукции на загрязненных территориях.
В 1992 г. специалистами ФГБУ «Тулаагрохимрадиоло-гия» было завершено сплошное радиологическое обследование всех районов области. Проведенное по результатам обследования картирование почв сельскохозяйственных угодий по цезию-137 позволило определить радиационную
1992 год 2005 год 201 5 год
Динамика плотности загрязнения цезием-137 сельскохозяйственных угодий Тульской области
3. Динамика плотности загрязнения почв Тульской области цезием-137
Наименов ание районов 1990-1993 гг. 2015 г.
всего загрязнено, тыс. га % от общей площади в том числе всего загрязнено, тыс. га % от общей площади в том числе
1-5 Ки/км2 5-15 Ки/км2 > 15 Ки/км2 1-5 Ки/км2 5-15 Ки/км2
Арсеньевский 76,7 100,0 33,0 47,3 - 67,1 100,0 68,1 -
Белевский 54,6 75,3 49,6 5,0 - 41,2 66,5 40,7 0,5
Богородицкий 60,3 95,3 60,2 0,1 - 24,0 38,0 24,0 -
Воловский 58,6 85,0 58,6 - - 0,8 1,2 0,8 -
Ефремовский 36,1 26,4 36,1 - - 0,3 0,2 0,3 -
Каменский 53,6 77,1 53,4 0,2 - 6,2 9,0 6,2 -
Кимовский 47,9 53,0 47,9 - - 11,6 12,8 11,6 -
Киреевский 47,4 67,3 39,5 7,9 - 36,4 66,0 36,4 -
Новомосковский 41,0 69,1 41,0 - - 5,9 9,9 5,9 -
Одоевский 25,3 30,3 25,3 - - 12,5 23,4 12,5 -
Плавский 73,9 85,4 47,2 26,3 0,4 68,2 72,5 58,6 4,2
Тепло-Огаревский 69,0 82,0 66,3 2,7 - 36,1 42,8 36,1 -
Узловский 43,9 99,1 41,5 2,4 - 34,8 78,6 34,8 -
Чернский 91,0 70,7 80,8 10,1 0,1 64,2 49,9 64,2 -
Щекинский 63,4 67,8 48,3 15,1 - 43,7 66,5 43,3 0,4
ИТОГО 858,9 58,5 744,9 113,5 0,5 448,5 39,0 443,4 5,1
4. Динамика распределения цезия-137 по профилю почвы
№ разрезов, угодья Глубина, см Содержание цезия-137, Бк/кг Содержание цезия-137, %
1988 г. 2015 г. 1988 г. 2015 г.
КФХ «Пироговское» Щекинского района, разрез № I - пашня 0-5 1283 607 26 22,1
5-10 1050 628 21 22,9
10-15 910 612 18 22,3
15-20 1119 581 22 21,2
20-25 661 316 13 11,5
25-30 24 29 - 1,1
КФХ «Пироговское» Щекинского района, разрез № III - пастбище 0-5 6968 1296 89 51,7
5-10 497 967 6 38,5
10-15 216 101 3 4,0
15-20 188 81 2 3,2
20-25 20 41 - 1,6
25-30 8 23 - 1,0
5. Реабилитационные мероприятия на сельскохозяй-_ственных угодьях в Тульской области_
Годы Известкование, га Калиевание, га Культуртехника, га
1986-1990 474400 159800 3178
1991-1995 304069 96100 1810
1996-2000 23733 22443 731
2001-2005 24437 8079 10356
2006-2007 - - 20147
2008 - - 13262
2009 - - 9500
2010 - - 3600
Итого 826633 286422 62584
ситуацию на каждом поле севооборота, на каждом участке сенокосов и пастбищ. Общая площадь сельскохозяйственных угодий, загрязненных, цезием-137 составила 858,9 тыс. га, или 58,6% от всей площади угодий. Из них с плотностью загрязнения от 1-5 Ки/км2 (37-185 кБк/м2) - 744,9 тыс. га, 5-15 Ки/км2 (185-555 кБк/м2) - 113,5 тыс. га, и свыше 15-40 Ки/км2 (5551480 кБк/м2) - 0,5 тыс. га (табл. 3, рисунок).
С 1988 г. проводятся наблюдения по вертикальной миграции цезия-137 в почвах сельхозугодий. Для этих целей заложено 11 почвенных разрезов. В пахотной почве 78,6-87,9% радиоцезия сосредоточено в слое 0-20 см и мало меняется, что объясняется ежегодным перемешиванием этого горизонта в ходе сельскохозяйственных обработок. Ниже глубины вспашки наблюдается резкое уменьшение плотности загрязнения цезием-137 и ниже 30 см не детектируется (табл. 4). В почве многолетних трав и естественных угодий основной запас радиоцезия 75,8-90,2% сосредоточен в слое 0-10 см, ниже 25 см практически не детектируется. Такое вертикальное распределение цезия-137 в почве естественных угодий сформировано в течение 30 лет в результате процессов диффузии, водной и биогенной миграции. Таким образом, профильное распределение цезия-137 характеризуется специфическими закономерностями, обусловленными химическими свойствами радионуклида, его аэральной природой поступления и особенностями почвенных условий, в которых происходит миграция цезия-137 [2, 4].
В дальнейшем происходило значительное снижение содержания цезия-137 в сельскохозяйственной продукции. Несомненно, важным фактором на пути миграции радионуклидов
по цепочке «почва-растение» стало проведение комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий [5-12]. Также определенную роль сыграло «старение» радионуклидов, естественный распад и развитие миграционных процессов [13]. И, тем не менее, содержание цезия-137 в урожае 2015 г. превышает доаварийный уровень в 5-10 раз.
Почвы Тульской области относятся к группе с максимальной способностью фиксации радионуклидов в почвенном комплексе (в первую очередь цезия-137), так как преобладают почвы тяжелого механического состава с достаточно высоким содержанием гумуса. Прочность связывания в почве стронция и цезия, их миграция в звене «почва-растения» зависят от концентрации их химических аналогов - кальция и калия [3, 4].
Почвенно-поглощающий комплекс при определенных условиях (известкование, внесение повышенных доз минеральных и органических удобрений) способен увеличить прочность закрепления сорбированных почвой радионуклидов и тем самым уменьшить их биологическую доступность и, как следствие, снизить загрязнение урожая сельскохозяйственных культур. Свойства почв Тульской области и проведение агротехнических и агрохимических мероприятий по снижению уровня загрязнения позволили создать барьер поступления радионуклидов из почвы в растения. За период с 1986 по 2010 г. в зоне радиоактивного загрязнения области произвестковано 826,2 тыс. га кислых почв, проведено калиевание на площади 286,4 тыс. га, культуртехнические мероприятия по реабилитации загрязненных почв на площади 62,6 тыс. га (табл. 5).
На проведение реабилитационных мероприятий по ФЦП «Преодоление последствий радиационных аварий на период до 2010 года» Тульской области было выделено Чернобыльде-партаментом Минсельхоза России с 1998 по 2005 г. 37 млн. 898 тыс. руб.
Однако работы по реабилитации земель в последние годы ведутся крайне недостаточно. За период 1999-2005 гг. произвестковано 15,2 тыс. га и внесено калийных удобрений на площади 14,7 тыс. га, что соответственно составляет 15,6 и 8,6% от общей площади пашни, подлежащей реабилитации. С 2006 г. финансирование работ по реабилитации радиоактивно-загрязненных земель за счет федерального бюджета было прекращено.
В настоящее время в Тульской области имеется 369,1 тыс. га радиоактивно-загрязненной пашни, на которой необходимо проводить реабилитационные мероприятия, включающие в себя известкование, внесение повышенных доз калийных удобрений и фосфоритование. Проведение этих мероприятий позволит снизить поступление радионуклидов в продукцию растениеводства и будет способствовать снижению дозовой нагрузки на население, проживающее в загрязненных районах. В области на радиоактивно-загрязненной пашне требуется известкование на 247 тыс. га,
Литература
1. Мелехова Н.И., Остроухов Е.А., Лутиков И.И. Экологическое состояние почв Тульской области / Сб. трудов научно-практической конференции «Экология XXI века в Тульском регионе» К 15-ой годовщине аварии на Чернобыльской АЭС. - Тула, 2001. - С. 22-27.
2. Санжарова Н.И., Фесенко С.Ф., Алексахин Р.М. Динамика биологической доступности цезия-137 в системе «почва-растение» после аварии на Чернобыльской АЭС // Общая биология, 1994, Т. 4. - С. 564-566.
3. Романцова Н.А. Естественные и техногенные радионуклиды в почвах Плавского радиоактивного пятна Тульской области // Агрохимический вестник, 2012, № 6. - С. 34-37.
4. Ратников А.Н., Попова Г.Е., Петров К.В., Малина Л.Л. Особенности вертикальной миграции цезия-137 в почвах сельскохозяйственных угодий некоторых областей РСФСР, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате Аварии на ЧАЭС / Всесоюзная конференция «Проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС». - Обнинск, 1991, т. 1. - С. 4.
5. Светов В.А., Польской В.И., Белоус Н.М., Воробьев Г.Т. Дела Чернобыльские. - издательство Клинцовской городской типографии. 2004. - 90 с.
6. Саидов М.М., Новикова Г.А., Молчанова Е.М. Состояние плодородия почв в Тульской области // Агрохимический вестник, 2016, № 1. - С. 8-11.
7. Алексахин Р.М., Санжарова Н.И., Панов А.В. Реабилитационные мероприятия в агропромышленном комплексе как основа социально-экономического развития территории, подвергшейся воздействию аварии на Чернобыльской АЭС // Вестник РАСХН, 2009, № 6. - С. 28-30.
8. Анненков Б.Н., Аверин В.С. Ведение сельского хозяйства в районах радиоактивного загрязнения. - Мн.: Пропилеи, 2003. - 111 с.
9. Кузнецов В.К., Санжарова Н.И., Савенюк Н.Г. Накопление цезия-137 сельскохозяйственными культурами из различных почв при проведении агрохимических мероприятий / Всесоюзная конференция «Проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС». - Обнинск, 1991, т. 1. - С. 92.
10. Ратников А.Н. Система защитных мероприятий и технологические приемы ведения растениеводства на сельскохозяйственных угодьях, подвергшихся радиоактивному загрязнению после аварии на ЧАЭС. - М.: МУП «Обнинская типография», 2002. - 52 с.
11. Рекомендации по ведению сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991-1995 гг. - М., 1991. - 58 с.
12. Санжарова Н.И. Изменение радиационной обстановки в сельском хозяйстве после аварии на Чернобыльской АЭС // Агрохимический вестник, 2010, № 2. - С. 6-9.
13. Сельскохозяйственная радиоэкология / Под ред. академика РАСХН Р.М. Алексахина и академика РАСХН Н.А. Корнеева. - М.: Экология 1992. - 400 с.
внесение повышенных доз калийных удобрений на 193 тыс. га, фосфоритование на площади 121 тыс. га [6].
Таким образом, за 30 лет после крупномасштабной Чернобыльской катастрофы агрохимической службой хорошо изучены закономерности миграции радионуклидов, разработаны и апробированы в сельскохозяйственном производстве различные агротехнические и агрохимические приемы, обеспечивающие многократное снижение поступления радионуклидов в сельскохозяйственные продукты. Однако существует проблема внедрения эффективных защитных мер, которая связана с выделением в необходимых количествах материально-технических ресурсов и финансовых средств из федерального бюджета хозяйствам, находящимся в зоне радиоактивного загрязнения.
