Научная статья на тему 'Оценка возможности производства продукции животноводства на радиоактивно загрязнённой территории площадки «Дегелен» Семипалатинского испытательного полигона'

Оценка возможности производства продукции животноводства на радиоактивно загрязнённой территории площадки «Дегелен» Семипалатинского испытательного полигона Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
263
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕХОДА / ОВЦЫ / СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПРОДУКЦИЯ / СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ПОЛИГОН / ТРАНСУРАНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ / ЦЕЗИЙ-137 ( 137CS) / СТРОНЦИЙ-90 ( 90SR) / ТРИТИЙ-3 ( 3Н) / ПЛУТОНИЙ-239+240 ( 239+240PU) / АМЕРИЦИЙ-241 ( 241AM) / CESIUM-137 ( 137CS) / STRONTIUM-90 ( 90SR) / TRITIUM-3 ( 3H) / PLUTONIUM-239+240 ( 239+240PU) / AMERICIUM-241 ( 241AM) / TRANSFER FACTOR / SHEEP / AGRICULTURAL PRODUCTS / SEMIPALATINSK TEST SITE / TRANSURANIC ELEMENTS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Паницкий А. В., Лукашенко С. Н., Спиридонов С. И.

В статье представлены результаты оценки возможного содержания радионуклидов в продукции овцеводства при её производстве на территории горного массива Дегелен Семипалатин­с­кого испытательного полигона, на которой проводились подземные ядерные испытания в го­ризонтальных выработках штольнях. Оценка проведена на основании данных, полученных в ходе проведения натурных экспериментов с сельскохозяйственными животными на ра­дио­активно загрязнённых участках испытательной площадки «Дегелен». Проведена оценка по нескольким возможным сценариям организации выпаса животных и заготовки растительного корма в пределах горного массива Дегелен. Даны рекомендации по организации выпаса сельскохозяйственных животных в пределах горного массива, позволяющие получить безопасную в радиационном плане продукцию овцеводства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Паницкий А. В., Лукашенко С. Н., Спиридонов С. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Possible production of agricultural goods under radioactive contamination caused by underground nuclear tests on «Degelen» site of the Semipalatinsk Test Site

The paper provides results of assessment of radionuclides’ possible concentration in sheep breeding products when produced at the territory of Degelen massif of the Semipalatinsk Test Site, where underground tests have been conducted in horizontal workings-tunnels. The assessment performed have been based on the data obtained during natural experiments with farm animals at radioactively contaminated spots of «Degelen» test site. The assessment have been performed on several possible scenarios of cattle pasturing and preparation of vegetative feed within the territory of «Degelen» massif. Recommendations have been given for pasturing of farm animals within the territory of the massif, allowing to obtain radioactively safe sheep breeding products.

Текст научной работы на тему «Оценка возможности производства продукции животноводства на радиоактивно загрязнённой территории площадки «Дегелен» Семипалатинского испытательного полигона»

Оценка возможности производства продукции животноводства на радиоактивно загрязнённой территории площадки «Дегелен» Семипалатинского испытательного полигона

Паницкий А.В.1, Лукашенко С.Н.1, Спиридонов С.И.2

1 Институт радиационной безопасности и экологии Национального ядерного центра Республики Казахстан, Курчатов, Казахстан;

2 Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАН, Обнинск, Россия

В статье представлены результаты оценки возможного содержания радионуклидов в продукции овцеводства при её производстве на территории горного массива Дегелен Семипалатинского испытательного полигона, на которой проводились подземные ядерные испытания в горизонтальных выработках - штольнях. Оценка проведена на основании данных, полученных в ходе проведения натурных экспериментов с сельскохозяйственными животными на радиоактивно загрязнённых участках испытательной площадки «Дегелен». Проведена оценка по нескольким возможным сценариям организации выпаса животных и заготовки растительного корма в пределах горного массива Дегелен. Даны рекомендации по организации выпаса сельскохозяйственных животных в пределах горного массива, позволяющие получить безопасную в радиационном плане продукцию овцеводства.

Ключевые слова: коэффициент перехода, овцы, сельскохозяйственная продукция, Семипалатинский испытательный полигон, трансурановые элементы, цезий-137 (1370э), стронций-90 (90Sr), тритий-3 (3Н), плутоний-239+240 (23g+240Pu), америций-241 (241Ат).

Введение

В последние годы территория Семипалатинского испытательного полигона (СИП) активно используется населением для производства сельскохозяйственной продукции. Наиболее интенсивная сельскохозяйственная деятельность (выпас животных, заготовка растительного корма) зафиксирована в районе расположения испытательной площадки «Дегелен», загрязнённой в результате подземных ядерных испытаний. Всего здесь было зарегистрировано 24 используемые зимовки, основной вид деятельности на которых - животноводство, при этом 78% от общего поголовья сельскохозяйственных животных составляют овцы.

Практически вся исследуемая территория по своим природным особенностям представляет собой пастбищные угодья. Однако из-за ведения бессистемного выпаса происходит деградация растительного покрова и, как следствие, кормовой базы [1]. По этой причине животноводы стараются выпасать животных на территориях, где сохраняется высокая плотность растительного покрова. Неоднократно наблюдался вольный выпас животных в периметре горного массива Дегелен на склонах, где вследствие заповедного режима степная растительность осталась в нетронутом состоянии, и в пределах долин ручьёв этого массива, где луговая растительность характеризуется высокой продуктивностью. Поэтому появилась необходимость оценить возможность производства продукции животноводства (на примере наиболее распространённого вида сельскохозяйственных животных - овец) на территории испытательной площадки «Дегелен».

Паницкий А.В.* - зав. лаб.; Лукашенко С.Н. - зам. директора. ИРБЭ НЯЦ РК. Спиридонов С.И. - зав. лаб., д.б.н., проф. ВНИИСХРАЭ РАН.

•Контакты: 071100, Республика Казахстан, Курчатов, ул. Красноармейская, 2. Тел.: (72251) 2-27-20; e-mail: Panitskiy@nnc.kz.

Материалы и методика Выбор исходных данных для оценки

Для оценки возможности производства животноводческой продукции в условиях радиоактивного загрязнения территории необходима информация о пространственном распределении радионуклидов в пределах этой территории и источниках их дополнительного поступления. Оценочные расчёты должны базироваться на данных, характеризующих содержание радионуклидов в объектах окружающей среды и компонентах рациона сельскохозяйственных животных (почва, растительность, вода). В качестве показателей, отражающих интенсивность поступления радионуклидов в продукцию из этих компонентов, как правило, используются коэффициенты перехода (далее Кп).

На территории площадки «Дегелен» проводились радиоэкологические исследования, которые позволили выявить основные источники распространения радионуклидов в экосистемах горного массива Дегелен, определить границы распространения радионуклидов и уровни содержания в почве растительности, поверхностных и грунтовых водах [2-4]. Определены параметры перехода радионуклидов из почвы в растительность. Результаты этих исследований представлены авторами в виде публикаций ранее [5-7].

Для получения Кп радионуклидов из компонентов рациона в продукцию овцеводства проведена серия натурных экспериментов с овцами на радиоактивно загрязнённых участках площадки «Дегелен». В результате проведённых натурных экспериментов получены Кп радионуклидов в продукцию овцеводства при различных формах поступления с компонентами рациона (почвой, водой, растительным кормом) [8-11].

Выбор интегральных показателей для оценки

Выбор параметров окружающей среды. На низкогорном массиве Дегелен можно выделить два вида территорий, различающихся по пригодности к ведению хозяйственной деятельности. Первый вид - непригодные для ведения сельского хозяйства территории техногенной нарушенности, образованные при проведении ядерных взрывов, и технологические участки испытательных штолен.

Второй вид - территория, пригодная для выпаса сельскохозяйственных животных и заготовки растительного корма для стойлового кормления животных. К ней можно отнести склоны горного массива Дегелен, покрытые, преимущественно, степной растительностью, и межсопоч-ные равнины, включающие в себя долины ручьёв горного массива, представляющие собой луговые экосистемы, в отдельных случаях с наличием постоянных или сезонных водотоков.

Для проведения оценки решено использовать условную экосистему, в параметры которой будут заложены природные, площадные и радиационные характеристики экотопов, в которых возможен выпас животных и заготовка растительного корма. Окончательно она будет сформирована после радиационной характеристики зон возможного выпаса.

Выбор значений удельной активности радионуклидов в компонентах рациона. Следующим шагом оценки стал выбор значений удельной активности (УА) радионуклидов в компонентах рациона - растительности, воде и почве.

Основной упор исследований на площадке «Дегелен» делался на исследование характера распределения радионуклидов в долинах ручьёв горного массива, в которых формирование радиационной обстановки ещё не закончено, поэтому за значения радиационных параметров для почвы склонов горного массива (зона I) взяты значения фона, рассчитанные для отдельных участков площадки «Дегелен» и близкие к фону глобальных выпадений для почвенного покрова северных полушарий [12]. Для радионуклида 137^ это значение составило 30 Бк/кг, 903г -20 Бк/кг, 239+240ри - 1 Бк/кг и для 241Ат - 0,2 Бк/кг.

Для экосистем межсопочных понижений (зона II), с присущими им долинами крупных ручьёв, также свойственны фоновые значения УА радионуклидов в почве. Однако в пределах данной зоны встречаются экосистемы, сопряжённые с радиоактивно загрязнёнными водотоками из штолен, имеющие высокие значения УА радионуклидов в компонентах природной среды

- почве, воде, растительности. Поэтому эти экосистемы целесообразно выделить в отдельную зону - зону III. Радионуклидная характеристика компонентов природной среды в этой зоне основывается на результатах работы [13], в ходе которой были получены данные, характеризующие распространение радионуклидов в почвах экосистем, сопряжённых с радиоактивными водотоками. В данных исследованиях объектами являлись водотоки из штолен, для которых характерны самые высокие значения УА радионуклидов в компонентах природной среды, и прямое использование полученных количественных значений для радиационной характеристики выделенной зоны радиоактивных водотоков повлечёт сильное завышение радиационных параметров данной зоны. Поэтому для выбора значений УА радионуклидов в почвах зоны III использованы функции, описывающие характер распространения радионуклидов в почвах как вдоль русла водотока из штольни, так и с удалением от русла в поперечном отношении [13]. Для этого из базы данных ИРБЭ сделана выборка максимальных значений УА верхнего слоя почвы (0-5, 0-10 см) в руслах данных водотоков и максимальных значений объёмной активности воды после выхода на дневную поверхность и на основании данных выборки рассчитаны средние значения максимальных УА радионуклидов в почве и воде, встречаемых в экосистемах, сопряжённых с радиоактивными водотоками. Далее, используя функции, описывающие характер распределения УА радионуклидов в почвах, вдоль русел с удалением от порталов штолен и поперёк русла, посредством численного интегрирования определены границы распространения

137

этой зоны, за которыми ожидается снижение удельных активностей радионуклидов Об, 239+240Ри и 241 Ат до уровней, не превышающих значения фона, рассчитанные для отдельных участков площадки «Дегелен» [12]. Таким образом, длина выделенной зоны III составила 2 км, а ширина - 60 м. Часть экосистемы, сопряжённой с водотоком из штолен, расположенная далее отрезка 2 км, будет относиться к зоне II (долины ручьёв) с присущими ей радиационными параметрами компонентов природной среды. Средние значения содержания радионуклидов в почвенном покрове этой зоны составили для 137Об - 4,2х103 Бк/кг, 90Эг - 1,2х104 Бк/кг, 239+240Ри -1,3х101 Бк/кг, 241Ат - 6,6 Бк/кг.

Таким образом, средняя площадь экосистем, сопряжённых с радиоактивными водотоками, имеющих повышенные значения удельных активностей радионуклидов в компонентах природной среды, составит 12 га, из расчёта средней длины 2 км и ширины 60 м. Общая площадь зоны III, исходя из того, что в разное время фиксировалось 30 водотоков из штолен, составит 360 га.

Зона III характеризуется наличием воды с относительно высоким содержанием радионуклидов. Для выбора средних значений удельной активности радионуклидов в воде этой зоны,

как и в случае с почвой, использованы функции, описывающие характер распространения радионуклидов с поверхностными водами с удалением от выхода на дневную поверхность, как правило, около портала штольни [7]. Зачастую эти водотоки проваливаются уже в первых десятках метров от выхода на дневную поверхность и далее появляются в понижениях русел в виде болотцев или непротяжённых ручейков. Поэтому в наших исследованиях мы ограничились зоной, выделенной по радионуклидным характеристикам почвы, - 500 м. Таким образом, среднее значение объёмной активности (ОА) воды в зоне III составило для 137Об - 30,9 Бк/л, 90Эг -4,6х102 Бк/л, 239+240Ри - 1,03 Бк/л.

Количественных значений ОА 241 Ат в воде штольневых водотоков зафиксировано не было, кроме одного случая в районе штольни № 177, где в ходе длительного мониторинга у выхо-

241

да воды на дневную поверхность зафиксировано 2,6 Бк/л [7]. Далее по руслу значения ОА Ат не превышали нижних пределов измерения аппаратуры. Поэтому принимаем, что в пределах

241

водотока зоны III Ат в воде отсутствует.

В исследованиях [7] показано, что радионуклид Н хорошо переносится поверхностным водотоком, и его ОА в воде на отрезке от выхода на дневную поверхность практически не изменяется. Поэтому в качестве значения ОА Н в воде в зоне III взято среднее из максимальных

3 5

значений ОА Н в поверхностной воде, которое составляет 2,9х10 Бк/л.

Для выбора значений ОА радионуклидов в воде зоны II, встречаемой в виде родников, болотцев и самоизливающихся скважин, проведён анализ базы данных ИРБЭ на предмет содержания радионуклидов в воде родников и самоизливающихся скважин, разбросанных по до-

137

линам ручьёв горного массива Дегелен. Среднее значение ОА для радионуклида Cs составило 5,6 Бк/л, 9°Бг - 12,2 Бк/л, 239+240Ри - 0,07 Бк/л, 3Н - 1,0х105 Бк/л.

Для расчёта возможного содержания радионуклидов в растительном покрове выделенных зон применены коэффициенты накопления (Кн) радионуклидов из почвы растениями, рассчитанные ранее для разнотравья площадки «Дегелен» [5]. Диапазон значений Кн радионуклида

90

Sr, определяемый как отношение содержания радионуклида в единице массы растительности

1 37

к содержанию радионуклида в единице массы почвы, варьирует от 0,1 до 1, Кн Об - от 0,001

до 1 (в районе штольни № 177). Значения Кн 239+240Ри находятся в пределах от 0,0001 до 0,01 [5]. Таким образом, зная УА радионуклидов в почве, можно оценочно рассчитать ожидаемое содержание радионуклидов в растениях. Согласно данным, приведенным в работе [5], средние значения Кн для 90Эг - 1, 137Об - 0,1, 239+240Ри - 0,005. Для 241 Ат количественных значений удельной активности радионуклидов получено не было, поэтому для этого радионуклида взят Кн из материалов МАГАТЭ (2009 г.) [14]. Для пастбищных трав на суглинистой почве дан диапазон Кн Ат - 0,0001-0,003. Для более консервативной оценки в наших исследованиях взято наибольшее значение Кн - 0,003.

Радионуклид Н включён в гидродинамическую систему горного массива Дегелен. Поэтому его присутствие в растительности обусловлено не только наличием постоянного поверхностного водотока, но и глубиной залегания грунтовых вод. В долинах ручьёв и межсопочных понижениях уровень залегания грунтовых вод не глубок, поэтому 3Н присутствует в растительности экосистем равнин и межсопочных понижений в пределах площадки «Дегелен» [15]. По данным исследования удельная активность трития в свободной воде растений стремится к равновесию с удельной активностью радионуклида в источнике поступления (воде). В связи с выше-

3

изложенным, за удельную активность радионуклида Н в растениях зон II и III взяты значения,

5 5

принятые для воды этих зон (зона II - 1,0x10 Бк/кг, зона III - 2,9x10 Бк/кг).

Характеристика зон условной экосистемы. В условную экосистему входят склоны, межсопочные равнины с присущими им экосистемами долин крупных ручьёв и экосистемами водопроявлений из штолен. На СИП в разные годы фиксировались водопроявления из штолен площадки «Дегелен». Анализ отчётных материалов фондов ИРБЭ показал, что данные о наличии временного или постоянного водотока имеются лишь для 30 штолен [16]. Из этого количества и площади, оконтуренной выше радиационными параметрами компонентов природной среды, складывается общая площадь зоны III. Таким образом, окончательные характеристики зон условной экосистемы будут выглядеть следующим образом (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика зон условной экосистемы

Выделенные зоны S, га Э, % Биомасса, кг/м2 % корма за пастбищный период

Возможная для выпаса территория Склоны (Зона I) ~28000 ~24000 100 85,8 0,05 59,2

Межсопочные равнины Долины ручьёв (Зона II) Экосистемы, сопряжённые с радиоактивными водотоками (Зона III) ~3600 ~360 12,9 1,3 0,21 0,21 37,1 3,7

Проективное покрытие и биомасса растительности на выделенных зонах позволяет производить выпас в пределах условной экосистемы стада овец в 265 голов (среднее количество животных на зимовках). Однако в реальности при выпасе будет происходить переход животных из одной зоны в другую. Поэтому решено рассмотреть наиболее вероятный сценарий выпаса -комбинированный во всех выделенных зонах. Процент потребляемого корма с каждой зоны в течение суток рассчитывали из площадного распределения зон и продуктивности растительного покрова в каждой зоне (табл. 1).

Радиационные характеристики компонентов природной среды выделенных зон представлены в табл. 2.

Таблица 2

Радиационные характеристики компонентов природной среды выделенных зон

Компонент природной среды Удельная активность радионуклидов

Зоны выпаса |3'Сз 9иЭг 2а9+240ри 24|Ат ан

Бк/кг Бк/кг

Склоны Зона I Почва Растение 30 3* 20 20 1 0,005 0,2 0,0006 -

Почва 30 20 1 0,2 -

Долины ручьёв Зона II Растение 3 20 0,005 0,0006 1,0х105

Вода 5,6 12,2 0,07 - 1,0х105

Экосистемы водотоков Зона III Почва Растение 4,2x10а 4,2х102 1,2х104 1,2х104 12,6 0,06 6,6 0,02 2,9х105

Вода 65,8 4,6х102 0,28 - 2,9х105

* Используемые Кн: 137Сб - 0,1; 90Эг - 1; 239+240Ри - 0,005; 241Ат - 0,003.

Выбор коэффициентов перехода в животноводческую продукцию

Для проведения оценки возможного содержания радионуклидов в продукции овцеводства решено использовать наиболее консервативные коэффициенты перехода (Кп), полученные в ходе натурных экспериментов в условиях радиоактивного загрязнения площадки «Дегелен». Поэтому для расчётов выбраны максимальные Кп, полученные в ходе натурных экспериментов [8-11]. Однако, в ходе натурных экспериментов в условиях радионуклидного загрязнения испытательной площадки «Дегелен» не проводились исследования перехода радионуклидов в молоко овец. По этой причине значения Кп радионуклидов в молоко овец взяты из литературных данных.

Анализ материалов МАГАТЭ, в которых собрана наиболее полная база Кп радионуклидов в сельскохозяйственную продукцию, показал, что данные по этому показателю являются немногочисленными и фрагментарными. По трансурановому элементу Ат результаты не приводятся ни в материалах МАГАТЭ, ни в других источниках, однако встречаются данные по Кп этого радионуклида в козье молоко. Поскольку домашние козы довольно близки к овцам по физиологическим данным, использованы значения Кп, приведённые в материалах МАГАТЭ, для этого вида животных (табл. 3).

Таблица 3

Принятые коэффициенты перехода радионуклидов в мясо и молоко овец

Радионуклид Кп в молоко Кп в мясо

при поступлении с кормом при поступлении с водой при поступлении с почвой

241Ат 1,0х10-5* <3,8х10-4 - 5,7х10"3

137С$ 3,2х10'1 2,4х10-1 1,7х10-1 -

239+240ри 1,0х10-4 1,6х10-4 - 5,0х10-6

90Эг 4,0х10-2 2,7х10-4 5,0х10-4 -

3Н - 0,34 0,12 -

* - для козьего молока.

Результаты

Оценка содержания радионуклидов в животноводческой продукции

При прогнозе содержания радионуклидов в продукции животноводства учитывается их концентрация в рационе и Кп из рациона в продукцию. Прогноз содержания радионуклидов в продуктах животноводства (Спрод) рассчитывают по формуле:

Спрод~Срац^Кп>

где Срац - активность радионуклидов суточного рациона, Бк; Кп - коэффициент перехода радионуклида из рациона в 1 л (кг) продукции.

Среднесуточное поступление с рационом складывается из поступления радионуклидов с растительным кормом и частицами почвы на растениях и поступления с заглатываемой почвой с поверхности земли. Для расчёта поступления радионуклидов с частицами почвы на растительном корме (пылью) проведено экспериментальное определение количества почвенных частиц на растениях. Для этого были сделаны смывы с основных доминантных степных растений (19 смывов). Среднее значение количества почвенных частиц с килограмма сухой массы растений составило 8,1 г/кг.

Расчёт суточного поступления радионуклидов с почвой, заглатываемой животными при выпасе, проведён исходя из того, что за пастбищный период мелкий рогатый скот (МРС) может потреблять до 75 кг почвы [12, 17]. Таким образом, при выпасе суточное поступление почвы для МРС составит ~ 0,22 кг.

Оценка поступления радионуклидов в организм экспериментальных животных. При учёте возможного перемещения овец между выделенными зонами принимаем, что количество потреблённого корма в сутки с каждой зоны в процентном отношении от общего будет соответствовать процентному соотношению площадей зон условной экосистемы (табл. 1). Однако если учесть продуктивность растительного корма на выделенных зонах, то количество потребляемого корма в сутки с I, II и III зон составит 59,2%, 37,1%, 3,7% от общего суточного потребления соответственно (табл. 1). Наличием постоянного водотока характеризуются только зона III. В зависимости от сезона наблюдаются водопроявления в зоне II. Поэтому потребление воды возможно только в этих зонах. При учёте, что взрослая овца весом 50-60 кг поедает 2,5 кг сухой растительности и выпивает около 1 л воды в сутки [1] рассчитано поступление радионуклидов с растительным кормом, с пылью на растениях, с почвой, с водой. Общее ожидаемое среднесуточное поступление составило для 1370б - 59,8 Бк, 90Бг - 1,2х103 Бк, 239+240ру - 1,2х 10-1 Бк, 241Ат - 1,1 х10-1 Бк и 3Н - 2,2х105 Бк.

90 137 3

Оценка возможного содержания Бг, Се и Н в продукции овцеводства при выпасе на исследуемой территории. Используя полученные данные возможного поступления радионуклидов и выбранные Кп радионуклидов в продукцию овцеводства, рассчитаны ожидаемые удельные активности радионуклидов в этой продукции. В табл. 4 приведена прогнозируемая

90 137 3

удельная активность радионуклида Бг, Cs и Н в продукции овцеводства, при условии выпаса на всей территории условной экосистемы.

Таблица 4

90 137 3

Прогнозируемые величины удельной активности Бг, Cs и Н в продукции овцеводства

Вид продукции Прогнозируемая концентрация 9^г и 137Сб, Бк/кг; прогнозируемая УА 3Н, Бк/л свободной воды тканей и органов

с кормом (растения+пыль на растениях+почва) с водой общая УА

90Бг 1370б 3Н 90Бг 1370б 3Н 90Бг 1370б 3Н

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Мясо 0,3 12,9 4,1 х 104 7,5х10-3 1,02 1,2х 104 0,3 13,9 5,3х104

Молоко 48,4 17,2 - 6,0х10-1 1,91 - 49,0 19,1 -

Анализ результатов показывает, что удельная активность 137^ в тканях и органах не будет превышать допустимые УА этого радионуклида как в мягких тканях и органах, так и в костной ткани. Удельная активность 9^г в мясе овец не превышает допустимых значений, которые согласно Приложению 5 [18] составляют 50 Бк/кг. Ожидаются превышения допустимых уровней содержания 9^г в молоке (предельно допустимая концентрация в молоке 25 Бк/кг).

УА радионуклида Н не нормируется в сельскохозяйственной продукции. Прогнозируемые удельные активности радионуклида Н в продукции овцеводства имеют достаточно высокие значения. Однако если опираться на предел годового поступления (ПГП) Н с пищей для населения, который согласно [3] составляет 2,1 х107 Бк/год, и если учесть, что согласно продуктовой

корзине население региона употребляет в год около 40 кг мяса на взрослого человека, то видно, что годовое поступление 3Н с мясом не превысит ПГП и составит 2,1 х106 Бк/год. Вклад в формирование удельной активности радионуклида Н в продукции овцеводства в одинаковой степени вносят растительность и вода зоны 2. При выпасе на склонах поступления трития не ожидается.

Таким образом, из-за ожидаемого превышения содержания радионуклидов 3Н и 9^г в отдельных видах продукции целесообразно рассмотреть способы, позволяющие снизить эти величины.

Оценка возможного содержания 241 Am и 239+240Pu в продукции овцеводства при выпасе на исследуемой территории. Содержание радионуклидов 239+240ри и 241 Ат в пищевых продуктах не нормируется, однако, ввиду того, что согласно Приложению 3 [18] предел годового

90

поступления с пищей для населения на порядок меньше, чем аналогичная величина для Бг

(239+240Ри - 2,4х103 Бк/год, 241Ат - 2,7х103 Бк/год, 90Бг - 1,3х104 Бк/год) и с учётом их большой

радиотоксичности, можно предположить, что допустимые уровни по ним будут на порядок

меньше, чем по 90Бг (табл. 5).

Таблица 5

Прогнозируемые величины удельной активности 241 Am и 239+240ри в продукции овцеводства

Вид продукции Прогнозируемая концентрация, Бк/кг

с кормом с почвой (пыль на растениях+почва) общая УА

241Ат 239+240ри 241Ат 239+240ри 241Ат 239+240ри

Мясо Молоко 1,3х10-6 3,3х10-8 1,4х10-6 8,9х10-6 5,9х10-4 1,0х10-6 1,5х10-7 3,0х10-6 6,0х10-4 1,1 х10-6 3,2х10-6 2,4х10-5

Приведённые результаты показывают, что ожидаемая удельная активность радионуклида 241 Ат и 239+240Ри не превышает возможных допустимых удельных активностей в продукции овцеводства.

Оценка возможного содержания радионуклидов в продукции овцеводства при контролируемом выпасе на площадке «Дегелен»

При бесконтрольном выпасе овец в пределах площадки «Дегелен» по содержанию основных долгоживущих техногенных радионуклидов 1370б, 239+240Ри и 241Ат продукция будет соответствовать предъявляемым требованиям. Поэтому в данном разделе основное внимание будет уделено радионуклидам 90Бг и 3Н. Основную долю в поступление радионуклида 3Н вносят растительный корм и вода с зон II и III. Поэтому рассмотрим два сценария возможной организации выпаса:

- сценарий 1 - при выпасе исключительно в зоне I (склоны) и поении животных в зоне II;

- сценарий 2 - при бесконтрольном выпасе во всех зонах, но с запретом поения овец в пределах площадки «Дегелен».

В табл. 6 представлены значения суточного поступления радионуклида 3Н при различных сценариях организации выпаса.

Таблица 6

Результаты расчёта возможного поступления ^ в организм овец при различных сценариях выпаса

Суточное поступление радионуклида 3Н в организм 1 животного, Бк

Зона выпаса сценарий 1 (с водой) сценарий 2 (с кормом)

і 0 0

її 1,0х105 9,3х104

ііі 0 2,7х104

общее 1,0х105 1,2х105

На основании полученных данных о возможном поступлении радионуклидов в продукцию овцеводства при различных сценариях организации выпаса рассчитаны возможные значения УА радионуклида 3Н в мясе овец. При сценарии 1 (с водой) эта величина составит 1,2х104 Бк/кг, при сценарии 2 (с кормом) - 4,1 х104. Таким образом, при организации выпаса овец по обоим сценариям ожидаемые значения удельной активности радионуклида 3Н в продукции овцеводства снизились, но в пределах тех же порядков величин, и остались на достаточно высоких уровнях. Таким образом, единственной действенной мерой по снижению поступления радионуклида 3Н в организм сельскохозяйственных животных, при их выпасе на площадке «Дегелен», может быть запрет доступа животных к луговой растительности русел ручьёв и запрет потребления воды в пределах площадки «Дегелен».

Основную долю 9^г животные будут потреблять с растениями, произрастающими в зоне III. Поэтому целесообразно исключить выпас животных в этой зоне. Ожидаемое поступление

90

Sr при запрете выпаса в экосистемах, сопряжённых с радиоактивными водотоками, составит 69,9 Бк/кг, а его ожидаемая удельная активность в молоке составит 2,8 Бк/л, и это при том, что расчёт велся без запрета потребления воды в зоне III.

Таким образом, при правильной организации выпаса овец в пределах площадки «Деге-лен» возможно получать безопасную в радиационном отношении продукцию.

Выводы

• На территории испытательной площадки «Дегелен» возможен выпас сельскохозяйственных животных при условии исключения потребления воды животными в пределах площадки «Дегелен» и растений в экосистемах, сопряжённых с радиоактивными ручьями из штолен. Также возможна заготовка растительного корма на склонах горного массива и межсопочных понижениях, не связанных с радиоактивными водотоками.

• При бесконтрольном выпасе в пределах рассматриваемой площадки содержание 1370б, 239+240Ри и 241 Ат не будет превышать допустимых значений. Основную опасность, с точки зрения ведения животноводства, будет представлять 3Н, накапливающийся в мягких органах и тканях сельскохозяйственных животных. Ожидаются превышения допустимых уровней содержания 9^г в молоке. Радионуклиды 239+240Ри и 241 Ат будут представлять наименьшую опасность для ведения животноводства вследствие низкой интенсивности их миграции по трофической цепи «почва - корм - животное».

Литература

1. Исаков К.И. Пастбища и сенокосы степной зоны. Алматы: Гылым, 1993. 423 с.

2. Ахметов М.А., Артемьев О.И., Птицкая Л.Д. Радиационный мониторинг водотоков и проблемы реабилитации на горном массиве Дегелен Семипалатинского испытательного полигона //Вестник НЯЦ РК. Радиоэкология. Охрана окружающей среды. 2000. Вып. 3 (9). С. 23-28.

3. Изучение современного состояния и последствий деятельности объектов атомной энергетики Семипалатинского полигона на окружающую среду: отчёт о НИР (заключительный) за 2009-2011 гг. Инв. № 0-99. Институт радиационной безопасности и экологии НЯЦ РК (ИРБЭ НЯЦ РК). 2011. 54 с.

4. Panitskiy A.V., Magasheva R.Yu., Lukashenko S.N. Specific characteristics of radioactive contamination of environmental ecosystem components of the tunnel watercourses in Degelen mountains of Semipalatinsk test site //Book of abstracts «Environmental radioactivity», Rome 25th-27th October. 2010. P. 118-119.

5. Ларионова Н.В., Лукашенко С.Н., Кабдракова А.М., Кундузбаева А.Е., Паницкий А.В., Байгазинов Ж.А. Особенности накопления техногенных радионуклидов растениями в районе штольневых водотоков площадки «Дегелен» //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг. Вып. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2010. С. 301-320.

6. Паницкий А.В., Магашева Р.Ю., Лукашенко С.Н., Ларионова Н.И., Ляхова О.Н. Характер радионуклидного загрязнения компонентов природной среды экосистем штольневых водотоков испытательной площадки «Дегелен» //Ядерная и радиационная физика: материалы 7-й междунар. конф., 8-11 сентября 2009 г. Алматы: ИЯФ НЯЦ РК, 2009. С. 202.

7. Паницкий А.В., Магашева Р.Ю., Лукашенко С.Н. Характерные особенности радиоактивного загрязнения компонентов природной среды экосистем водотоков штолен горного массива Дегелен //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг. Вып. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2010. С. 57-102.

8. Байгазинов Ж.А., Паницкий А.В., Лукашенко С.Н., Силачев И.Ю., Келлер С.А., Каратаев С.С., Иванова Р.А. Экспериментальное исследование особенностей перехода искусственных радионуклидов в органы и ткани овец в условиях СИП //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг. Вып. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2010. С. 301-320.

9. Паницкий А.В., Байгазинов Ж.А., Лукашенко С.Н., Коваль А.П. Трансурановые элементы в организме сельскохозяйственных животных при их разведении в условиях испытательной площадки «Де-гелен» //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за 2010 г. Вып. 3, Т. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2011. С. 143-160.

10. Паницкий А.В., Байгазинов Ж.А., Лукашенко С.Н., Ястребкова Н.В. Экспериментальная оценка поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных, выпасаемых на радиационно-загрязнённой территории площадки «Дегелен» //Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2010. № 3 (14). С. 145-152.

11. Baigazinov Zh.A., Panitskiy A.V., Lukashenko S.N. Time history of tritium concentration in the serum of cattle milk under various forms of its income in natural conditions //Book of abstracts “Environmental radioactivity”, Rome 25th-27th October. 2010. P. 117.

12. Коровикова Т.В., Дмитропавленко В.Н., Мустафина Е.В. Влияния проведённых работ по созданию дополнительной защиты инженерных сооружений штолен горного массива Дегелен на радиационную

обстановку припортальных участков //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг. Вып. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2010. С. 157-202.

13. Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. М.: Энерго-атомиздат, 1987. 184 с.

14. International Atomic Energy Agency, Quantification of radionuclide transfer in terrestrial and fresh water environments for radiological assessments, IAEA-TECDOC-1616. Vienna: IAEA, 2009.

15. Ларионова Н.В., Ляхова О.Н., Айдарханов А.О., Субботин С.Б., Лукашенко С.Н. Разработка и применение метода оценки загрязнения тритием грунтовых вод по его содержанию в растительном покрове //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг. Вып. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2010. С. 321-330.

16. Субботин С.Б., Лукашенко С.Н., Каширский В.М., Яковенко Ю.Ю., Бахтин Л.В. Подземная миграция искусственных радионуклидов за пределы горного массива Дегелен //Актуальные вопросы радиоэкологии Казахстана: сб. трудов Института радиационной безопасности и экологии за 2007-2009 гг. Вып. 2 /под рук. С.Н. Лукашенко. Павлодар: Дом печати, 2010. С. 103-156.

17. Сельскохозяйственная радиоэкология /под ред. Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. М.: Экология, 1992. 400 с.

18. Гигиенические нормативы «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности» РК № 201 от 03.02.2012. [электронный ресурс] 2014;

http://www.ses.vko.gov.kz/ru/base.htm (дата доступа: 27.05.2014).

Possible production of agricultural goods under radioactive contamination caused by underground nuclear tests on «Degelen» site of the Semipalatinsk Test Site

Panitskiy A.V.1, Lukashenko S.N. 1, Spiridonov S.I.2

1 Institute of Radiation Safety and Ecology of National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan, Kurchatov, Kazakhstan;

2 Russian Institute of Agricultural Radiology and Agroecology, Russian Academy of Agricultural Sciences, Obninsk, Russia

The paper provides results of assessment of radionuclides' possible concentration in sheep bree ding products when produced at the territory of Degelen massif of the Semipalatinsk Test Site, where underground tests have been conducted in horizontal workings-tunnels. The assessment performed have been based on the data obtained during natural experiments with farm animals at radioactively contaminated spots of «Degelen» test site. The assessment have been performed on several possible scenarios of cattle pasturing and preparation of vegetative feed within the territory of «Degelen» massif. Recommendations have been given for pasturing of farm animals within the territory of the massif, allowing to obtain radioactively safe sheep breeding products.

Key words: transfer factor, sheep, agricultural products, Semipalatinsk Test Site, transuranic elements, cesium-137 (137Cs), strontium-90 (90Sr), tritium-3 (3H), plutonium-239+240 (239+240Pu), americium-241 (241Am).

Panitskiy A.V.* - Head of Dep.; Lukashenko S.N. - Deputy Director. NNC RK. Spiridonov S.I. - Head of Lab., Dr. Sci., Biol., Prof. RIARAE. ‘Contacts: 2 Krasnoarmeyskaya str., Kurchatov, Republic of Kazakhstan, 071100. Tel.: (72251) 2-27-20; e-mail: Panitskiy@nnc.kz.

References

1. Isakov K.I. Pastures and hayfields of the steppe zone. Almaty, Gylym Publ, 1993. 423 p. (In Russian).

2. Akhmetov 1^^., Artemiev О.I., Ptitskaya L.D. Radiation monitoring of water courses and problems of re-

habilitation at Degelen massif of Semipalatinsk Test Site. Bulletin of NNC RK Radioecology. Environmental control, 2000, vol. 3, no.9, pp. 23-28. (In Russian).

3. Study of current state and effects of activity of Semipalatinsk Test Site atomic energy facilities on the environment. Final report on research for 2009-2011. Institute of Radiation Safety and Ecology, 2011. 54 p. (In

Russian, unpublished).

4. Panitskiy A.V., Magasheva R.Yu., Lukashenko S.N. Specific characteristics of radioactive contamination of environmental ecosystem components of the tunnel watercourses in Degelen mountains of Semipalatinsk test site. Book of Abstracts «Environmental radioactivity». Rome, 25th-27th October. 2010, pp. 118-119.

5. Larionova N.V., Lukashenko S.N., Kabdyrakova А.М., Kunduzbaeva А.Е., Panitskiy A.V., Baigazinov Zh.A. Peculiarities of artificial radionuclides accumulation in plants at the area of tunnel watercourses of «Degelen» site. «Topical Issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for 2007-2009, Institute of Radiation Safety and Ecology. no. 2. Ed.: Lukashenko S.N. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2010, pp. 301-320. (In Russian).

6. Panitskiy A.V., Magasheva R.Yu., Lukashenko S.N., Larionova N.I., Lyakhova O.N. Features of radioactive contamination of environment in water flow ecosystem of tunnels at «Degelen» test site. Nuclear and radiation physics. Proc. 7th Int. Conf. Almaty, 2009, p. 202. (In Russian).

7. Panitskiy A.V., Magasheva R.Yu., Lukashenko S.N. Peculiarities of radioactive contamination of environment in water flow ecosystem of tunnels at Degelen mountain. «Topical Issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for 2007-2009, Institute of Radiation Safety and Ecology. no. 2. Ed.: Lukashenko

S.N. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2010, pp. 57-102. (In Russian).

8. Baigazinov Zh.A., Panitskiy A.V., Lukashenko S.N., Silachev I.Yu., Keller S.A., Karataev S.S., Ivanova A.R. Experimental studies of artificial radionuclides transfer in organs and tissues of sheep at STS. «Topical issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for 2007-2009, Institute of Radiation Safety and Ecology. no. 2. Ed.: Lukashenko S.N. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2010, pp. 301-320. (In Russian).

9. Panitskiy A.V., Baigazinov Zh.A., Lukashenko S.N., Koval A.P. Transuranic elements in bodies of farm animals at breeding them in conditions of «Degelen» site. «Topical Issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for the year of 2010, Institute of Radiation Safety and Ecology. no. 3, vol. 2. Ed.: Lukashenko S.N. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2011, pp. 143-160. (In Russian).

10. Panitskiy A.V., Baigazinov Zh.A., Lukashenko S.N., Yastrebkova N.V. Experimental assessment of radionuclides intake by organism of farm animals, pastured at radioactively contaminated territory of «Degelen» test site. Problems of biogeochemistry and geochemical ecology, 2010, vol. 3, no. 14, pp. 145-152. (In Russian).

11. Baigazinov Zh.A., Panitskiy A.V., Lukashenko S.N. Time history of tritium concentration in the serum of cattle milk under various forms of its income in natural conditions. Book of Abstracts «Environmental radioactivity». Rome, 25th-27th October. 2010, p. 117.

12. Korovikova T.V. Dmitropavlenko V.N., Mustafina E.V. Impact of conducted works dedicated to creation of additional protection of engineering constructions of tunnels at «Degelen» massif on radiation situation of near-portal area. «Topical Issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for 2007-2009, Institute of Radiation Safety and Ecology. Ed.: Lukashenko S.N. no. 2. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2010, pp. 157-202. (In Russian).

13. Korneyev N.A., Sirotkin A.N. Basics of radioecology of farm animals. М., Energoatomizdat Publ., 1987. 184 р. (In Russian).

14. International Atomic Energy Agency, Quantification of radionuclide transfer in terrestrial and fresh water environments for radiological assessments, IAEA-TECDOC-1616. Vienna, IAEA, 2GG9.

15. Larionova N.V., Lyakhova O.N., Aidarkhanov A.O., Subbotin S.B., Lukashenko S.N. Development and application of the method for assessment of contamination with tritium in groundwater by its content in vegetation. «Topical Issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for 2007-2009, Institute of Radiation Safety and Ecology. Ed.: Lukashenko S.N. no. 2. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2G1G, pp. 321-33G. (In Russian).

16. Subbotin S.B., Lukashenko S.N., Kashirskiy V^., Yakovenko Yu.Yu., Bahtin L.V. Underground migration of artificial radionuclides beyond Degelen massif. «Topical Issues in Radioecology of Kazakhstan». Collection of papers for 2007-2009, Institute of Radiation Safety and Ecology. Ed.: Lukashenko S.N. no. 2. Pavlodar, Dom Pechati Publ., 2G1G, pp. 1G3-156. (In Russian).

17. Agricultural radioecology. Ed.: Aleksakhin R.M., Koneeva N.A. М., Ecologia Publ., 1992. 400 p. (In Russian).

18. Hygienic standards «Sanitary requirements for radiation safety» RK no. 2G1 of G3.G2.2G12. Available at: http://www.ses.vko.gov.kz/ru/base.htm (accessed 27 May 2G14). (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.