Оценка рисков загрязнения почв по результатам радиологического мониторинга Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

АГРОЭКОЛОГИЯ

УДК 631.4:502.76 DOI: 10.25680/S19948603.2024.136.17

ОЦЕНКА РИСКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАДИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

П.М. Орлов, к.х.н., Н.И. Аканова, д.б.н., А.А. Ермаков, к.б.н.,

ФГБНУВсероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова 127434 г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а, e-mail: n_akanova@mail.ru

Представлен анализ результатов динамики содержанием 137Cs радиологического мониторинга почв земель сельскохозяйственного назначения на реперных участках в шести наиболее загрязненных районах Брянской области за 1991-2016 г. Приведена методика расчета мощности поглощенной, эффективной дозы и годовой эффективной дозы внешнего облучения сельскохозяйственных рабочих.

Ключевые слова: почвы, локальный мониторинг, мощность экспозиционной, поглощенной и эффективной дозы, годовая эффективная доза внешнего облучения, загрязнение почв 137Cs.

Для цитирования: Орлов П.М., Аканова Н.И., Ермаков А.А. Оценка рисков загрязнения почв по результатам радиологического мониторинга// Плодородие. - 2024. - №1. - С. 66-70. DOI: 10.25680/S19948603.2024.136.17.

Конечной целью радиационного мониторинга почв РФ является оценка годовых эффективных доз облучения населения. После аварии на Чернобыльской АС сельскохозяйственные угодья 14 субъектов РФ подверглись загрязнению радиоактивными выпадениями. Наиболее интенсивное загрязнение наблюдалось в Брянской области. Нормами радиационной безопасности установлен предел годовой эффективной дозы дополнительного облучения населения в 1 мЗ в/год. Эта доза соответствует уровню загрязнения почвы 15 Ки/км2.

После Чернобыльской аварии в Брянской области существовали сельскохозяйственные угодья, уровень загрязнения которых превышал 80 Ки/км2. Они были выведены из землепользования. Вследствие радиоактивного распада и миграционных процессов содержание 137Cs в почве значительно снизилось. В настоящее время стоит задача возвращения в сельскохозяйственный оборот этих земель. Необходимы работы по реабилитации загрязненных 137Cs почв.

Критической группой населения, проводящей работы на загрязненной территории являются сельскохозяйственные рабочие. При реабилитации загрязненных 137Cs полей, выведенных из землепользования, и сельскохозяйственных работах на полях с высоким уровнем загрязнения, следует оценивать годовые эффективные дозы облучения сельскохозяйственных рабочих. В настоящей работе приводятся методика и результаты оценки мощности поглощенной, эффективной дозы внешнего облучения рабочих на сельскохозяйственных угодьях с глобальным радиационным фоном и на загрязненной после Чернобыльской аварии территории.

Методической основой оценки являются модели формирования дозы внешнего облучения сельскохозяйственного рабочего при проведении сельскохозяйственных работ в полевых условиях как на загрязненной, так и на не загрязненной радионуклидами территории.

Исходными для оценки доз являются экспериментально полученные данные о мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, содержание 137 Cs, содержание естественных радионуклидов (238и, 226Ка,232ТИ).

Оценка мощности экспозиционной, поглощенной, эффективной и годовой эффективной дозы. Мощность поглощенной дозы в воздухе рассчитывалась из данных о

мощности экспозиционной дозы, полученной по данным локального мониторинга по формуле:

D= ГС, (1)

где Б - мощность поглощенной дозы, мкГр/ч, Х - мощность экспозиционной дозы, мкР/ч, f = 0,00869 Гр/Р.

Мощность эффективной дозы рассчитывали по формуле

Н = SgD, (2)

где Н - мощность эффективной дозы в теле человека, мкЗ в/ч,

Sg = 0,7, учитывает особенности строения тела человека.

Годовую эффективную дозу внешнего облучения рассчитывали по формуле Н = 6, ЦБ, (3)

где Н - годовая эффективная доза, мЗв/год, q - индекс облучаемости - время, которое находится человек в поле излучения.

В сельской местности уровень экспозиционной дозы в зданиях и на полях сельскохозяйственных угодий при нормальном радиационном фоне мало различается, поэтому индекс облучаемости принят равным 1[1]. Результаты представлены в таблицах 1 и 2. В анализируемую совокупность данных не вошли результаты Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областей, подвергшихся интенсивному загрязнению от Чернобыльской аварии.

В таблице 1 даны средние значения и интервалы изменения доз для основных типов почв РФ и России в целом. Из таблицы видно, что средние значения доз близки между собой. Минимальное среднее для экспозиционной дозы равно 10,5 мкР/ч - дерново-подзолистые почвы, максимальное 11,6 мкР/ч - черноземы. Средние значения годовых доз находятся в интервале 0,56-0,62 мЗв/год. Погрешности оценки средних значений составляют 1-3 %. Это позволяет применять полученные результаты для оценки естественного радиационного фона на полях сельскохозяйственных угодий в различных расчетах и прогнозах.

В таблице 2 приведены данные о динамике изменения экспозиционной, поглощенной, эффективной и годовой эффективной дозы гамма-излучения за период с 1991 по 2014 г. С 1991 по 2011 г. мощность экспозиционной дозы

и соответственно другие параметры снижались. В 2011 г. отмечалось увеличение мощности экспозиционной дозы до 11,6 мкР/ч, которое связано с известным событием на АЭС «Фукусима». В 2014 и 2016 г. (см. табл. 1) выявлено её последовательное снижение. Временные изменения мощности экспозиционной дозы также были незначительны. Это позволяет принимать значения параметров 2016 г. в дальнейших статистических прогнозах и оценках в качестве естественного радиационного фона на полях сельскохозяйственных угодий.

1. Мощности экспозиционной, поглощенной, эффективной и годовой эффективной доз гамма-излучения на различных типах почвы для сельскохозяйственных рабочих в 2016 г. (по результа-

Почвы (количество РУ) Мощность дозы гамма-излучения Годовая эффективная доза, мЗв/год

экспозиционная доза, мкР/ч поглощенная в воздухе, мкГр/ч эффективная, мкЗв/ч

Черноземы (496) 11,6 ± 0,1/ 9,2 - 14,0 0,101±0,001/ 0,080-0,123 0,07±0,00/ 0,056-00086 0,62±0,00 0,49-0,75

Дерново-подзолистые (274) 10,5±0,02/ 7,5-13,5 0,091±0,002/ 0,065-0,117 0,064±0,001/ 0,045-0,082 0,56±0,00/ 0,40-0,71

Серые лесные (105) 10,8 ± 0,3/ 8,0-13,6 0,094±0,003/ 0,070-0,118 0,066±0,002/ 0,049-0,083 0,57±0,00/ 0,43-0,72

Каштановые (132) 10,7±0,02/ 7,9-13,5 0,093±0,002/ 0,069-0,117 0,065±0,001/ 0,048-0,082 0,57±0,01/ 0,42-0,71

Дальнего Востока (73) 10,9±0,2/ 9,0-12,7 0,095±0,002/ 0,078-0,111 0,067±0,001/ 0,088-0,078 0,58±0,010,48-0,68

Россия в целом (1167) 11,1±0,1/ 8,4-13,8 0,096±0,001/ 0,073-0,120 0,067±0,001/ 0,051-0,084 0,59±0,01/ 0,45-0,73

Примечание. До черты - среднее значение ± погрешность среднего, после черты - стандартные интервалы (здесь и в табл. 2, 5, 6, 11, 12).

2. Мощности экспозиционной, поглощенной, эффективной и годовой эффективной дозы гамма-излучения на сельскохозяйственных угодьях России для сельскохозяйственных рабочих (по ре-

Период Мощность дозы гамма -излучения

наблюдения (число участков) Экспозиционная доза, мкР/ч Поглощенная в воздухе, мкГр/ч Эффективная, мкЗв/ч Годовая эффективная доза, мЗв/год

1991- 11,4±0,3/ 0,099±0,003/ 0,069±0,002/ 0,60±0,02/

1994 9,1-13.7- 0,079-0,119 0,055-0,081 0,48-0,73

(1066)

1995- 11,2±0,3/ 0,097±0,003/ 0,0680,002/ 0,59±0,02/

1998 9,0-13,4 0,078-0,116 0,055-0,81 0,48-0,71

(1685)

2003 11,1±0,1/ 0,096±0,001/ 0,067±0,001/ 0,59±0,01/

(928) 7,3-14,9 0,063-0,129 0,044-0,090 0,38-0,71

2007 10,8±0,1/ 0,094±0,001/ 0,066±0,001 0,57±0,01/

(1903) 8,3-13,3 0,072-0,116 0,050-0,081 0,44-0,71

2011 11,6±0,1/ 0,100±0,001/ 0,070±0,001/ 0,61±0,01/

(1338) 7,8-15,4 0,068-0,134 0,48-0,094 0,41-0,82

2014 11,4±0,1/ 0,099±0,001/ 0,069±0,001/ 0,60±0,01/

(869) 8,5-14,3 0,074-0,124 0,052-0,087 0,45-0,76

гамма-излучающих техногенных радионуклидов в почве, радиоактивные эманации из почвы. При нормальном радиационном фоне (отсутствие интенсивного техногенного загрязнения почвы радионуклидами) основной вклад в формирование экспозиционной дозы вносят естественные радионуклиды.

Радионуклиды всегда присутствуют в окружающей среде. При распаде естественных радионуклидов образуются альфа-и бета - частицы и электромагнитное излучение. Поскольку органы и ткани человека экранированы толщей ткани, по крайней мере в несколько миллиметров, то практически полностью поглощается вся энергия альфа- и бета-частиц. Следует рассматривать вклад в дозу внешнего облучения только гамма - квантов.

Оценка поглощенной, эффективной и годовой эффективной дозы внешнего облучения от естественных радионуклидов. Все природные радионуклиды можно отнести к одному из двух классов: нуклиды земного происхождения и нуклиды космогенные. Космогенные нуклиды рождаются главным образом при взаимодействии космического излучения с ядрами атомов атмосферы. Из нуклидов земного происхождения основной вклад во внешнее облучение вносят 40К и нуклиды радиоактивных семейств 238U, 232Th. Они являются долгоживущими радионуклидами, которые существовали в земной коре на протяжении всей ее истории.

Концентрация радионуклидов в почве зависит от радиоактивности пород, из которых образовалась почва, а также процессов выщелачивания почв грунтовыми водами, увеличения пористости почв и заполнения образовавшихся пор водой и органическими веществами. Сорбция радионуклидов почвами, осаждение радионуклидов из поступающих в почву вод приводят к повышению радиоактивности почв.

Исследование содержания естественных радионуклидов (ЕРН) в почвах России приведено в таблицах 3, 4. В основу расчета положены данные радиационного мониторинга почв сельскохозяйственных угодий [2, 3].

3. Содержание ЕРН в основных типах _ почв России,

Бк/кг

На мощность экспозиционной дозы влияют несколько независимых друг от друга параметров: содержание естественных радионуклидов в почве, солнечная активность, вторичное космическое излучение, содержание

Статистические параметры 226Ra 232Th 40К

Черноземы

Среднее значение 23,1±0,5 31,7±0,5 500±10

Стандартный интервал 12-34 22-42 390-610

Эксцесс (без размерности) 8,1 3,4 0

Число участков 389 393 387

Дерново-подзолистые почвы

Среднее значение 19,8±0,6+ 23,8±0,6 480±10

Стандартный интервал 11-29 14-33 300-660

Эксцесс (без размерности) -0,5 1,0 -0,5

Число участков 254 254 228

Серые лесные почвы

Среднее значение 18,9±0,8 28,2±0,9 400±20

Стандартные интервалы 11-27 19-38 240-560

Эксцесс (без размерности) -0,2 -0,1 -0,5

Число участков 100 100 92

Каштановые почвы

Среднее значение 18,4±0,8 27,4±0,8 540±10

Стандартный интервал 10-26 19-36 430-650

Эксцесс (без размерности) -0,6 -0,2 1,1

Число участков 101 103 103

Почвы Дальнего Востока

Среднее значение 26,5±1,5 36,5±1,3 510±20

Стандартный интервал 12-41 25-48 360-660

Эксцесс (без размерности) 1,1 -0,7 -0,3

Число участков 91 91 91

В таблице 4 представлено распределение ЕРН в почвах сельскохозяйственных угодий различного

гранулометрического состава. Наблюдается немонотонное увеличение содержание 22&Яа от песчаых почв к тяжелосуглинистым. Содержание 232ТЬ последовательно возрастает от песчаных и супесчаных почв к глинистым почвам. Содержание 40К в песчаных и супесчаных почвах ниже по сравнению с другими типами почв.

4. Содержание ЕРН в почвах сельскохозяйственных угодий России различного гранулометрического состава, Бк/кг

Показатель 226Яа 232ть (228Яа) 40к

Песчаные и супесчаные почвы

Среднее содержание 19,2±0,8 19,2±0,8 410±20

Стандартный интервал 11-28 11-28 230-590

Эксцесс (без размерности) -0,6 0,4 -0,9

Число участков 102 102 85

Легкосуглинистые почвы

Среднее содержание 22,3±0,8 27,6±0,7 520±10

Стандартный интервал 12-32 19-36 380-660

Эксцесс (без размерности) 0,4 7,3 0,1

Число участков 168 168 155

Среднесуглинистые почвы

Среднее содержание 21,6±0,5 28,8±0,5 490±10

Стандартный интервал 12-31 20-38 350-630

Эксцесс (без размерности) 4,6 4,8 0,7

Число участков 269 272 272

Тяжелосуглинистые почвы

Среднее содержание 23,6±0,7 32,8±0,6 520±20

Стандартный интервал 11-36 21-44 240-800

Эксцесс (без размерности) 5,4 0,7 150

Число участков 293 297 286

Глинистые почвы

Среднее содержание 19,9±0,9 36,0±1,0 520±10

Стандартный интервал 12-28 27-45 410-630

Эксцесс (без размерности) -0,6 0,7 0,7

Число участков 73 72 73

Мощность поглощенной дозы от ЕРН может быть оценена по формуле

Б= 4,3-10-5Ск +4,2-10-4Си + 6,6-10-4Сть, (4)

где D - мощность поглощенной дозы в воздухе, мкГр/ч; Ск, Си, Сть - концентрации 40К, 238и и 232Th в почве, Бк/кг.

При выводе формулы 4 предполагалось равномерное распределение радионуклидов по глубине. Плотность этой почвы равна 1,6 г/см3, а химический состав таков (%): 8Ю2 - 67,5 ; А12О3 - 13,5; Бе203 - 4,5, СО2 - 4,5; Н2О -

10.

В цепочке распада 238и гамма-излучение радионуклидов от 238и до 226Ra не вносит существенного вклада в формирование мощности поглощенной дозы, основные гамма-излучающие радионуклиды находятся за 22&Яа. В формуле 1 допустима замена содержания 238и в почве на содержание 22^а (см. табл.3, 4).

Для типичных условий естественного радиационного фона слой почвы, который вносит основной вклад в облучение на поверхности Земли, имеет толщину около 30 см.

В таблице 5 приведены результаты оценок мощности поглощенной, эффективной и годовой дозы от естественных радионуклидов для различных типов почв. Минимальное значение стандартного интервала равно 0,17 мЗв/год и соответствует дерново-подзолистым почвам, максимальная верхняя граница составляет 0,41 мЗв/год и соответствует почвам Дальнего Востока. Таким образом, годовые эффективные дозы на различных типах почвы находятся в интервале 0,16 - 0,47 мЗв/год. Из совокупности средних значений максимальное соответствует почвам Дальнего Востока.

5. Мощности поглощенной, эффективной и годовой доз от есте-_ственных радионуклидов для различных типов почв_

Почвы Поглощенная в воздухе доза, мкГр/ч Эффективная, мкЗв/ч Годовая эффективная, мЗв/год

Черноземы 0,053±0,001/ 0,037-0,068 0,037±0,001/ 0,26-0,048 0,32±0,06/ 0,23-0,41

Дерново-подзолистые 0,045±0,001/ 0,027-0,062 0,032±0,001/ 0,019-0,043 0,27±0,02/ 0,16-0,38

Серые лесные 0,044±0,02/ 0,027-0,060 0,031±0,02/ 0,19-0,42 0,27±0,02/ 0,17-0,37

Каштановые 0,049±0,001/ 0,035-0,063 0,034±0,001/ 0,025-0,044 0,30±0,01/ 0,21-0,38

Дальнего Востока 0,057±0,002/ 0,037-0,077 0,040±0,002/ 0,026-0,054 0,35±0,01/ 0,23-0,47

Россия в целом 0,050±0,001/ 0,032-0,067 0,035±0,001/ 0,022-0,047 0,31±0,01/ 0,20-0,41

При изучении распределения мощности годовой эффективной дозы для почв различного гранулометрического состава отмечается, что минимальное значение стандартного интервала наблюдается в тяжелосуглинистых почвах, в тех же почвах отмечаются средняя (0,33 мЗ в/год) и максимальная (0,48 мЗ в/год) границы. В целом по России стандартные годовые дозы внешнего облучения находятся в интервале 0,20-0,41мЗ в/год.

6. Мощности поглощенной, эффективной и годовой доз от естественных радионуклидов для почв различного _гранулометрического состава_

Почвы по гранулометрическому составу Поглощенная в воздухе доза, мкГр/ч Эффективная, мкЗв/час Годовая эффективная, мЗв/год

Песчаные и супесчаные 0,038±0,002/ 0,031-0,056 0,027±0,002/ 0,022-0,039 0,23±0,02/ 0,19-0,24

Легкосуглинистые 0,050±0,01/ 0,034-0,067 0,035±0,001/ 0,024-0,047 0,31±0,01/ 0,21-0,41

Среднесуглинистые 0,050±0,01/ 0,033-0,066 0,035±0,001/ 0,23-0,046 0,31±0,01/ 0,20-0,40

Тяжелосуглинистые 0,054±0,02/ 0,029-0,079 0,038±0,001/ 0,020-0,055 0,33±0,01/ 0,18-0,48

Для сравнения с полученными данными в таблице 7 представлены средние концентрации 40К, 238И, 232^ в почвах различных типов в мире. Значения мощности поглощенной дозы в воздухе были рассчитаны исходя из предположения, что все продукты распада 238и и 232ТЬ находятся в радиоактивном равновесии со своими предшественниками (табл. 8).

7. Среднее содержание 40К, 238и, 232№ в почвах различных типов, _ БК/кг [1]__

Почвы 238И 232ть 40К

Сероземы 48 31 670

Серо-коричневые 41 28 700

Каштановые 27 37 555

Черноземы 22 36 400

Серые лесные 18 27 370

Дерново-подзолистые 15 22 300

Подзолистые 9 12 150

Торфянистые 6 6 90

При сравнении данных, характерных для почв России и мира, можно видеть, что они согласуются между собой. Следует отметить, что мы не располагаем представительными данными о содержании естественных радионуклидов и мощностях поглощенных доз в сероземах, серо-коричневых, подзолистых и торфяных почвах. При необходимости оценки радиационной ситуации в названных почвах в России рекомендуется использовать мировые данные.

8. Мощности поглощенной, эффективной и годовой доз от есте-

Почвы Поглощенная Эффек- Годовая эф-

в воздухе тивная, фективная,

доза, мкГр/ч мкЗв/ч мЗв/год

Сероземы 0,074 0,052 0,45

Серо-коричневые 0,069 0,048 0,42

Каштановые 0,060 0,042 0,37

Черноземы 0,051 0,036 0,31

Серые лесные 0,041 0,029 0,25

Дерново-подзоли- 0,034 0,024 0,21

стые

Подзолистые 0,018 0,013 0,11

Торфянистые 0,011 0,008 0,07

„ В- ■ к-. 1 -ю, Н =——-(ю +-),

(5)

х годах прошлого столетия. Оно обусловило глобальный уровень радиоактивного загрязнения почвы 137Сб.

В таблице 9 представлены данные о содержании 137 Cs в основных типах почв России. В анализируемую совокупность данных не вошли показатели загрязнения почвы 137Cs Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей, подвергшихся интенсивному загрязнению от Чернобыльской аварии. Они образуют отдельное множество, а расчет доз облучения сельскохозяйственных рабочих в названных областях будет приведен позже.

9. Содержание 137Cs в основных типах почв России,

Ки/иг 1 пт йгии

Оценка годовой эффективной дозы внешнего облучения от содержания 137Сб в почве. При высоких уровнях загрязнения почвы 137Cs вклад гамма излучения 137 Cs в формирование экспозиционной дозы становится значительным. Ряд полей сельскохозяйственных угодий Брянской области были выведены из землепользования из-за высокого содержания 137 Cs в почве (более 80 Ки/км2). За время, прошедшее после аварии на АЭС, содержание 137Cs в почве снизилось более чем в 2 раза. Возвращение полей в землепользование возможно. Соответственно необходимы реабилитационные мероприятия. Вопрос оценки дополнительного радиационного облучения сельскохозяйственных рабочих при проведении реабилитационных работ актуален.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения является быстрым и простым в измерении параметром. Исследование может быть проведено на местности. Нормами радиационной безопасности установлен предел доз дополнительного облучения для населения в 1 мЗ в/год [4].

Загрязнение почвы 137 Cs обуславливает вклад в формирование дозы внешнего облучения человека. В зависимости от уровня загрязнения этот вклад может превышать дозу от естественных радионуклидов.

Среднегодовая эффективная доза внешнего облучения (Н1) рассчитывается по формуле

Почвы Среднее значение Стандартный интервал Число участков

Черноземы 15,9 (0,13) < 32 (0,26) 550

Дерново-подзолистые 8,4 (0,07) < 18 (0,15) 282

Серые лесные 12,1(0,1) < 33 (0,27) 111

Каштановые 8,1 (0,07) 5- 12 (0,04-0,10) 136

Дальний Восток 5,2 (0,04) 3 -8 (0,02-0,06) 73

Россия в целом 12 (0,1) < 26 (0,21) 1152

В таблице 10 приведены годовые эффективные дозы облучения 137Cs для основных почв России. При сравнении данных таблицы 12 с дозами от естественных радионуклидов видно, что дозы от 137Cs на глобальном уровне загрязнения существенно ниже доз от ЕРН (см. табл. 6).

10. Годовая эффективная доза облучения 137Cs сельскохозяйствен-

Почвы Среднее Стандартный

значение интервал

Черноземы 0,008 < 0,02

Дерново-подзолистые 0,004 < 0,01

Серые лесные 0,006 < 0,02

Каштановые 0,004 0,003-0,006

Дальний Восток 0,003 0,002 -0,004

Россия в целом 0,006 < 0,013

* К

где В1 - дозовый коэффициент внешнего облучения, т.е. мощность эквивалентной дозы поля внешнего облучения от поверхностного загрязнения 137 Cs почвы 1 Ки/км2 на высоте 1 м (В= 0,341 мЗв^км2/годКи;

К1 - фактор самопоглощения гамма-излучения в пахотном слое при равномерном распределении в нем 137Сб ( К1 = 0,4);

I -коэффициент изотропности, учитывающий самоэкранирование тела человека в поле внешнего гамма-излучения (для 137Сб 1=1,5);

ю - доля времени пребывания человека на открытой местности (в среднем за год ю=0,5);

Кх - кратность ослабления внешнего гамма-излучения деревянной жилой застройки (для гамма-излучения 137Сб Кх= 2,5).

Подстановка этих значения в формулу 5 дает величину Н1 = 0,0637 мЗв, км2/годКи, которая будет одинаковой для всех типов почв [5].

На глобальном уровне вклад 137 Cs в годовую эффективную дозу внешнего облучения может быть рассчитан из данных радиационного мониторинга почв сельскохозяйственных угодий России. Основное количество 137Cs в почву было внесено при испытаниях ядерного оружия в 60-

В загрязненных от Чернобыльской аварии областях количество 137Cs в почве в 10-100 раз превышает глобальное содержание. Соответственно, вклад названного радионуклида в формирование доз внешнего облучения сельскохозяйственного рабочего будет существенно выше по сравнению с глобальным. В таблице 11 приведены уровни загрязнения почвы 137 Cs в 2014, 2022 и 2025 г., в таблице 12 - годовые эффективные дозы облучения.

11. Уровни загрязнения почв 137Cs в наиболее загрязненных _районах Брянской области, Ки/км2 [6]_

Район

Среднее значение/ стандартный интервал

2014 г. 2022 г. 2025 г.

Гордеевский 7,4/ 3,3-11,5 6,0/2,6-9,4 5,6/2,6-8,6

Злыковский 9,8/4,6-15,0 8,0/3,8-12,2 7,4/3,5-11,3

Климовский 5,3/3,4-7,2 4,3/2,7-5,9 4,0/2,6-5,4

Клинцовский 4,5/1,4-7,6 3,7/1,2-6,2 3,4/1,1-5,7

Красногорский 7,0<17 5,7/<13,9 5,3/<12,8

Новозыбковский 10,8/6,9-14,7 8,8/5,6-12,0 8,1/5,2-11

12. Годовые эффективные дозы внешнего облучения в наиболее загрязненных районах Брянской области, мЗв/год

Район Среднее значение/ стандартный интервал

2014 г. 2022 г. 2025 г.

Гордеевский 0,50/0,22-0,78 0,38/0,17-0,60 0,36/0,16-0,56

Злыковский 0,62/0,29-0,95 0,51/0,24-0,78 0,47/0,22-0,72

Климовский 0,34/0,22-0,46 0,27/0,17-0,38 0,25/0,17-0,34

Клинцовский 0,29/0,09-0,48 0,24/0,08-0-39 0,22/0,07-0,36

Красногорский 0,45/<1,1 0,36/<0,88 0,34/<0,81

Новозыбковский 0,69/0,44-0,93 0,55/0,35-0,75 0,52/0,33-0,70

Из таблицы 12 следует, что годовые эффективные дозы облучения сельскохозяйственного рабочего в шести, наиболее загрязненных районах Брянской области, не превышают значение 1 мЗв/год - предел годовой дозы для населения, определенный нормами радиационной безопасности [5]. Можно полагать, что в настоящее время проживание и производственная деятельность на загрязненной радионуклидами от Чернобыльской аварии территории не приведут к превышению годовых доз внешнего облучения сельскохозяйственных рабочих в 1 мЗв.

После Чернобыльской аварии в Брянской области появились сельскохозяйственные угодья с уровнем загрязнения почвы более 80 Ки/км2. Эти сельскохозяйственные угодья были выведены из землепользования. В результате радиоактивного распада 137 Cs и миграционных процессов уровень радиоактивного загрязнения на выведенных из землепользования территориях снизился более чем в 2 раза. Возможен возврат этих территорий в сельскохозяйственное производство.

Следует отметить, что в формулу 5 входит параметр К1 - фактор самопоглощения гамма - излучения в пахотном слое (20 см) при равномерном распределении в нем 137Сб ( К1 = 0,4). На непахотных сельскохозяйственных угодьях 137 Cs находится в 5 см слое почвы, поэтому фактор самопоглощения имеет другое численное значение. Было рассчитано численное значение фактора самопоглощения гамма-излучения 137 Cs почвой для различных слоев.

Фактор самопоглощения мощности эффективной дозы от глубины распространения по профилю почвы 137Cs приведен ниже.

Глубина распространения по профилю почвы 137Cs, см Фактор самопоглощения мощности эффективной дозы 137Cs

0 1,0

5 0,80

10 0,60

15 0,50

20 0,40

25 0,30

30 0,25

На непахотных сельскохозяйственных угодьях фактор самопоглощения в 2 раза больше, чем на пахотных. Соответственно, мощность эффективной дозы также увеличится в 2 раза.

Расчет ориентировочно допустимого времени пребывания сельскохозяйственного рабочего за 1 год на облученных сельскохозяйственных угодьях при реабилита-ционныхработах. С момента радиоактивных выпадений на сельскохозяйственные угодья России и Беларуси после Чернобыльской аварии прошло более 35 лет. После систематического радиологического обследования территории были выявлены сельскохозяйственные угодья с уровнем загрязнения почвы 137 Cs более 80 Ки/км2, которые вывели из землепользования. В настоящее время уровень загрязнения почвы в результате радиоактивного распада и миграционных процессов снизился более чем в 2 раза. Актуален вопрос о возвращении земель, выведенных из сельскохозяйственного производства. С этой

целью необходимы реабилитационные мероприятия на радиоактивно загрязненных полях.

Критической группой населения, подвергшейся радиоактивному облучению при реабилитационных работах, будут сельскохозяйственные рабочие. Нормами радиационной безопасности определен верхний предел дополнительного годового облучения населения в 1 мЗв/год.

В данной статье приводится метод оценки времени пребывания сельскохозяйственных рабочих в течение года на сельскохозяйственных угодьях, подлежащих реабилитации.

Необходимо провести измерение мощности экспозиционной дозы гамма - излучения на поле, подлежащем реабилитации, в 8-10 точках. Рассчитать среднее значение результатов измерений (Х^, мкр/ч). Оценить увеличение мощности экспозиционной дозы, связанной радиоактивным загрязнением (АХ, мкр/ч), по сравнению со средним значением мощности экспозиционной дозы, характерной для почв России (Х1 = 11,1 мкр/час, табл.1) по формуле:

АХ = ХСр - Х1. (6)

Исходя из АХ, рассчитать прирост мощности поглощенной дозы в воздухе (АD, мкГр/час) и эффективной дозы (АН, мкЗв/ч). По формуле 7 рассчитать допустимое время пребывания ( ^ час/год) сельскохозяйственного рабочего на реабилитационном поле:

г = 1000(1-Нг) / АН, (7)

где Нг - годовая эффективная доза облучения, которую получает сельскохозяйственный рабочий, работая и проживая в данной местности (населенным пункте) по формуле 5.

При среднем уровне загрязнения почвы 137Сб 15,7 Ки/км2 средняя годовая эффективная доза (Нг) для сельскохозяйственного рабочего равна 1 мЗв/год. Не рекомендуется привлекать сельскохозяйственных рабочих, проживающих в населенных пунктах с уровнем загрязнения почвы 13^ более 15,7 Ки/км2 к работе на реабилитационных сельскохозяйственных угодьях.

Проведенная оценка позволит снизить риски ущерба здоровью сельскохозяйственных рабочих при проведении ими реабилитационных мероприятий.

Литература

1. Источники и действие ионизирующей радиации. Научный комитет организации объединенных наций по действию атомной радиации. Доклад за 1977 г. Генеральной Ассамблее с приложениями, т.1, Организация объединенных наций - Нью-Йорк, 1978.

2. Орлов П.М., Аканова Н.И. Результаты радиационного мониторинга почв на реперных участках сельскохозяйственных угодий Российской Федерации // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2020.

- № 1. - С. 27-32.

3. Орлов П.М., Сычев В.Г., Аканова Н.И. Естественные радионуклиды в почвах России и фосфатных рудах планеты// Международный сельскохозяйственный журнал. - 2020. - N° 4. - С. 62-67.

4. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) СП 2.6.1. 758-99.

5. Козлов В. Ф. Справочник по радиационной безопасности. - М.: Энер-гоатомиздат, 1990.

6. Орлов П.М., Аканова Н.И. Периоды полувыведения и миграционная способность 137Сз из почв, загрязненных Чернобыльскими выпадениями на территории Брянской, Калужской, Тульской и Орловской областей// Международный сельскохозяйственный журнал. - 2021. - № 5.

- С. 101-104.

ASSESSMENT OF SOIL CONTAMINATION RISKS BASED ON THE RESULTS RADIOLOGICAL MONITORING

OrlovP.M., Akanova N.I., Ermakov A.A. PryanishnikovInstitute of Agrochemistry, Pryanishnikova ul 31a, Moscow, 127434, Russia, e-mail: n_akanova@mail.ru

The article presents the results of the analysis of the results of the dynamics of the content of 137Cs radiological monitoring of soils of agricultural lands on reference plots in the 6 most polluted districts of the Bryansk region for the period 1991 - 2016. A method for calculating the rate of absorbed, effective dose and annual effective dose of agricultural workers is presented.

Keywords: soils, local monitoring, exposure, absorbed and effective dose rate, annual effective dose of external radiation, soil pollution 137Cs.