CC BY
19
Ukrainian Journal of Ecology
UkrainianJournal of Ecology, 2017, 7(3), 246-250, doi: 10.15421/2017_75
ORIGINAL ARTICLE UDC574.91:546.36/.42:631.95:504.054(477)
Migration and prognosis of radionuclides 137Cs and 90Sr in vegetable produce: the case of villages of the Central Forest-Steppe of Ukraine in the remote period after Chernobyl Disaster
V. Gerasymenko, O. Rozputny, I. Pertsovyi, V. Skyba, M. Saveko
Bila Tserkva National Agrarian University
E-mail: vgu 160183@gmail. com Submitted: 08.08.2017. Accepted:23.09.2017
The radioecological condition of soils in agricultural lands and household plots, with estimated accumulation of 137Cs and 90Sr in crop and livestock products have been established. We defined the transition ratios of 137Cs and 90Sr in potatoes and other vegetables grown in household plots by rural dwellers of the Central Forest-Steppe. The role of cattle's dung in the migration of 137Cs and 90Sr in radio-contaminated agricultural landscapes and its impact on the level of soil contamination was determined. We suggested that the cattle's dung obtained from radio-contaminated territories facilitates the migration and redistribution of radionuclides 137Cs and 90Sr in agricultural landscapes and could be considered as a source of soil secondary pollution. Key words: radionuclides; 137Cs; 90Sr; density of pollution; transfer factor
Радюеколопчна оцЫка та прогнозування забруднення овочевоТ продукцп, отриманоТ у селах центрального лкостепу УкраТни радюнуклщами 137Cs i 90Sr: вщдалений перюд пкля аварп на Чорнобильськм АЕС
В.Ю. Герасименко, O.I. Розпутый, I.B. Перцьовий, В.В. Скиба, М.£. Савеко
Бiлоцеркiвський нацiональний аграрний ун'/верситет E-mail: vgu 160183@gmail. com
Встановлено радюеколопчний стан фунлв стьськогосподарських упдь та присадибних дтянок, проведено оцЫку накопичення 137Cs i 90Sr у продукцп рослинництва i тваринництва. Визначено коефiцieнти переходу 137Cs i 90Sr в овочеву продукцю що вирощуеться на присадибних дтянках жителями сiл Центрального Лiсостепу УкраТни. З'ясовано вплив гнойовоТ маси ВРХ на мiграцiю 137Cs i 90Sr на радiоактивно забруднених агроландшафтах та рiвень забруднення фунлв. Гнойова маса ВРХ i3 радiоактивно забруднених територм спричиняе додаткову мiграцiю та перерозподт радiонуклiдiв 137Cs i 90Sr у агроландшафтах i е джерелом вторинного забруднення фунту. Ключовi слова: радюнуклщи;13^; 90Sr; щiльнiсть забруднення; коефiцieнти переходу
Вступ
Через 30 роюв пiсля ЧорнобильськоТ катастрофи люди все ще споживають радiоактивно забруднену Тжу. А авари на Чорнобильськiй АЕС i АЕС «Фукуама» продовжують мати вплив на повсякденне життя мшьйонТв людей. Незважаючи на час, що минув з моменту ЧорнобильськоТ катастрофи, проблема радюактивного забруднення е доволТ актуальною (Present.., 2001; Greenpeace International Report, 2016). Нин залишаються забрудненими 6,7 млн га територм УкраТни,
247
Рад 'юеколопчна оц 'мка та прогнозування забруднення овочево)' продукци
серед яких 1,2 млн га упдь забруднен 137Cs i3 щГльнГстю вiд 37 до 555 кБк/м2 (1 -15 Ki/км2). На радiоактивно забруднених територiях розташовуеться близько 2161 населений пункт, де проживав близько 3 млн жителiв (Gudkov, Lazarev, 2003; Averin, 2012; Hudkov et al., 2011; Twenty-five years..., 2011). Для мешканцГв сГльськоУ мiсцевостi цих територм основна частка продуктiв харчування припадае на продукти, що одержанi з присадибних дГлянок, тому визначення забрудненосп рослинноУ продукци штучними радiонуклiдами 137Cs i 90Sr на територiях, що зазнали радюактивного забруднення внаслiдок авари на ЧАЕС, е актуальним, оскГльки внутрiшня доза опромiнення буде формуватись за рахунок спожитоУ продукци, що вирощена на присадибних дiлянках. Мiнiмiзацiя переходу радiонуклiдiв 137Cs i 90Sr з Грунту у продукцГю рослинництва — одне з головних завдань ведення сГльського господарства на забруднених радюнуклщами територiях (Gudkov, Lazarev, 2003). Проведення даних дослщжень дасть змогу уточнити сучасний стан мГграцГУ цих радюнукл^в в ланцi "грунт-рослина" в агроекосистемах Центрального Лкостепу УкраУни. З моменту ЧорнобильськоУ катастрофи було проведено доволГ велику кГлькГсть наукових дослщжень з вивчення мГграцГУ 137Cs i 90Sr в об'ектах аграрного виробництва, накопичення Ух у продовольчм продукци та оцЫки доз опромiнення людини. Основну увагу науковцiв зосереджено на зон ПолГсся. Здебiльшого мiграцiя 137Cs i 90Sr вивчаеться в окремих ланках та системах троФГчного ланцюга. До того ж бiльше уваги придГляеться 137Cs, що е основним дозоутворювальним радiонуклiдом. ОкрГм того, на радюактивно забруднених територiях Лiсостепу значна частка забруднення припадае i на 90Sr, iнтенсивнiсть мГграцГУ якого, на думку вчених, поступово буде збГльшуватися. Все це й зумовило необхГднГсть вивчення стану мГграцГУ 137Cs i 90Sr троФГчним ланцюгом «фунт - рослина» агроекосистем сiльськогосподарських пiдприемств та присадибних дтянок центрально!' частини лiсостеповоУ зони, що зазнали радiоактивного забруднення внаслГдок ЧорнобильськоУ катастрофи у вГддалений перiод пГсля аварПУ. Метою наших дослщжень було оцГнити забруднення 137Cs i 90Sr овочевоУ продукци, вирощеноУ у селах 3-4 зонах радюактивного забруднення центрального лiсостепу УкраУни, та встановити прогнозы коефiцiенти переходу 137Cs i 90Sr з чорнозему типового в овочеву продукцГю.
Матер1али i методи досл1джень
ДослГджуванГ територГУ Бтоцерювського району знаходяться у пГвнГчно-схГднГй частинГ правобережного ЛГсостепу УкраУни i представлен переважно чорноземами типовими малогумусними на лесах в межах межирГчних рГвнин. Для виконання поставленоУ мети було проведено вГдбГр зразкГв рослинноУ продукцГУ та грунту на присадибних дГлянках мешканцГв сГл ЙосипГвка та Тараавка БГлоцеркГвського району КиУвськоУ областГ зпдно з загальноприйнятими методиками (Metodyka..., 1996; Metodychni..., 1997). ТериторГя цих населених пунктГв потрапила в зону "пГвденного слГду радГоактивного забруднення" i вГднесена вГдповГдно до третьоУ (5-15 Ki/км2 за 137Cs) i четвертоУ зон (1-5 Ki/км2 за 137Cs) радГоактивного забруднення. ПГсля пГдготовки проб у зразках визначили активнГсть 137Cs i 90Sr на кафедрГ безпеки життедГяльностГ БГлоцеркГвського нацГонального аграрного унГверситету на спектрометричному комплексГ "УСК Гамма Плюс" за методикою для даного приладу (Metodyka..., 1996; Metodychni., 1997). Для визначення 90Sr проводили селективне радюхГмГчне видГлення осадженням оксалатГв. Визначення 90Sr проводили на бета-спектрометричному тракт УСК "Гамма Плюс" (Metodyka., 1996; Metodychni., 1997). КоефщГенти переходу (Кп) 137Cs i 90Sr Гз Грунту в продукцГю рослинництва розраховували як вГдношення активностГ радюнуклщу в 1 кг маси урожаю продукцГУ рослинництва до щГльносп забруднення фунту (Schuller et al., 1988; Averin, 2012). Результати дослГджень обробляли за допомогою Microsoft Excel.
Результати дослГджень та Ух обговорення
Основними овочевими культурами, що вирощувалися на присадибних дГлянках, були картопля, капуста, столовГ буряки, морква, цибуля, помГдори, опрки, кабачки, перець та редька. Результати дослГдження були проведен протягом 2010-2013рр. АктивностГ 137Cs i 90Sr в овочевих культурах та коефщГенти Ух переходу на присадибних дГлянках Ill зони наведено у табл. 1, а IV зони - у табл. 2.
З табл. 1 видно, що найнижча активнГсть 137Cs була у картоплГ, цибулГ та опрках. У кабачках та солодкому перцГ вона була вдвГчГ, морквГ та помГдорах - майже вчетверо, буряках та редьцГ - майже у 8, а квасолГ - у 10 разГв вищою. Так, в середньому активнГсть 137Cs у картоплГ складала 2,78 Бк/кг, капуст - 5,55, буряках столових - 13,89, морквГ - 8,33, цибулГ - 2,82, помГдорах - 8,22, опрках - 2,80, кабачках - 5,62, солодкому перцГ - 5,64, редьцГ - 16,66 та квасолГ - 25,20 Бк/кг. АктивнГсть 90Sr у картоплГ була 2,40 Бк/кг, капустГ - 2,42, столових буряках - 8,0, морквГ - 7,53, цибулГ - 0,27, помГдорах -0,54, опрках - 0,54, кабачках - 4,56, солодкому перцГ - 1,07, редьцГ - 7,10 та квасолГ - 7,95 Бк/кг.
З отриманих результалв дослГдження активностГ 90Sr в овочевих культурах видно, що найнижча його активнГсть була у цибулГ, вдвГчГ вищою - помГдорах та опрках, вчетверо вищою була у перцГ солодкому, майже вдесятеро вищою - у картоплГ та капусп, у 20 разГв вищою - кабачках, i у 30 разГв була вищою у столових буряках, морквГ та квасолГ. КоефщГенти переходу 137Cs Гз грунту в овочевГ культури, вирощенГ в Ill зон радГоактивного забруднення, складають вГд 0,01 до 0,09, а 90Sr - вГд 0,01 до 0,30 (табл. 1).
Найнижчий коефщГент переходу 137Cs у картоплГ, цибулГ та опрюв (0,01). У капусти, кабачюв та перцю солодкого коефщГент переходу вдвГчГ вищий (0,02), а у моркви й помГдорГв - втричГ вищий (0,03), у буряюв - в 5 разГв, редьки - в 6 i квасолГ - в 9 разГв вищий. Найнижчий коефщГент переходу 90Sr у цибулГ (0,01), у помГдорГв та опрюв вГн вдвГчГ вищий (0,02), у перцю - в 4 рази вищий (0,04), картоплГ й капусти - у 9 разГв вищий (0,09), а у буряюв столових, моркви, редьки та квасолГ у 26 - 30 разГв вищий.
Зпдно ГН 6.6.1.1-130-2006 «ДопустимГ рГвнГ вмГсту радюнуклГдГв 137Cs i 90Sr у продуктах харчування та питнГй водЬ (Derzhavni., 2006), активнГсть 137Cs у картоплГ не повинна перевищувати 60 Бкг/кг, у свГжих овочевих та бобових культурах - 20 Бк/кг а 90Sr - 40 Бк/кг у картоплГ та у свГжих овочевих та бобових культурах - 20 Бк/кг. Тому овочева продукцГя вГдповщае критерГям радГацГйноУ безпеки.
Ta6.M^ 1. HaKoni/meHHA 137Cs i ^HTpa.bHoro /licocTeny yKpaiHi/i
0Sr b oBoneBMX Ky.bTypax, Bi/ipo^eHi/ix b Ill 30Hi paflioaKTHBHoro 3a6py,qHeHHfl
Ky.bTypa AKTiBHicTb, M±m, n 137Cs = 12, BK/Kr 90Sr Kn 137Cs 90Sr
KapTon.n 2,78 ± 0,56 2,06 - 3,81 2,40 ± 0,49 1,73 - 3,35 0,01 0,09
KanycTa 5,55 ± 1,1 4,13 - 7,61 2,42 ± 0,48 1,72 - 3,36 0,02 0,09
BypnKi/i cTo.oBi 13,89 ± 2,82 10,32 - 19,04 8,00 ± 1,75 5,76 - 11,53 0,05 0,30
MopKBa 8,33 ± 1,69 6,19 - 11,42 7,53 ± 1,51 5,57 - 10,79 0,03 0,28
2,82 ± 0,56 2,07 - 3,82 0,27 ± 0,05 0,19 - 0,37 0,01 0,01
noMigopi 8,22 ± 1,68 6,22 - 11,38 0,54 ± 0,11 0,37 - 0,75 0,03 0,02
OripKii 2,8 ± 0,56 2,08 - 3,78 0,54 ± 0,10 0,38 - 0,74 0,01 0,02
Ka6aMKM 5,62 ± 1,11 4,18 - 7,64 4,56 ± 0,86 3,26 - 6,16 0,02 0,17
Пepeцb co.ogKMM 5,64 ± 1,12 4,22 - 7,82 1,07 ± 0,22 0,77 - 1,49 0,02 0,04
PegbKa 6i.a 16,66 ± 3,38 12,38 - 22,84 7,10 ± 1,56 4,80 - 10,04 0,06 0,26
KBaco.n 25,2 ± 5,08 18,58 - 34,26 7,95 ± 1,65 5,57 - 11,16 0,09 0,30
npiMiTKa - y Mice.bHMKy HaBegeHo cepegHe, a y 3HaMeHHi/iKy - MiHiMa.bHe Ta MaKciMa.bHe 3HaneHHfl
3 gaHix Ta6.i/^i 2 BigHo, ^o b cepegHbOMy HaMHixna aKTiBHicTb 137Cs i 90Sr y oBoneBix Ky.bTypax, Bi/ipo^eHi/ix b IV 30Hi BflBini Hi/ixna, nopiBH^HO i3 npogyK^eio III 3ohi.
TaK, b cepegHboMy aKTMBHicTb 137Cs y KapTon.i cKnaga^a 1,04 BK/Kr, KanycTi - 2,10, 6ypnKax cranoBi/ix - 5,22, MopKBi - 3,12, цм6y.i - 1,04, noMigopax - 3,22, oripKax - 1,02, Ka6aMKax - 2,08, co.ogKoMy nepцi - 2,02, pegb^ - 6,25 Ta KBaco.i - 9,38 BK/Kr. AKTiBHicTb 90Sr y KapTon.i 6y.a 1,51 BK/Kr, KanycTi - 1,52, cto.obi/ix 6ypnKax - 5,05, MopKBi - 4,71, цм6y.i - 0,17, noMigopax -0,35, oripKax - 0,34, Ka6aMKax - 2,86, co.ogKoMy nepцi - 0,67, pegb^ - 4,37 Ta KBaco.i - 5,04 BK/Kr.
Ta6.M^ 2. HaKoni/meHHA 137Cs i 90Sr ^HTpa.bHoro /licocTeny yKpaiHi
b oBoneBix Ky.bTypax Bi/ipo^eHi/ix b IV 3oHi pagioaKTiBHoro 3a6pygHeHHn
Ky.bTypa AKTiBHicTb, n = 12, BK/Kr Kn
137Cs 90Sr 137Cs 90Sr
1,04 ± 0,23 1,51 ± 0,24
KapTon.n 0,58 - 1,37 0,95 - 1,94 0,01 0,09
2,10 ± 0,18 1,52 ± 0,23
KanycTa 1,15 - 2,73 0,96 - 1,97 0,02 0,09
BypnKi/i cTo.oBi 5,22 ± 1,17 5,05 ± 0,98 0,05 0,31
2,88 - 6,84 3,17 - 6,46
3,12 ± 0,69 4,71 ± 0,92
MopKBa 1,73 - 4,12 2,96 - 6,03 0,03 0,28
1,06 ± 0,22 0,17 ± 0,03
0,62 - 1,41 0,11 - 0,22 0,01 0,01
noMigopi 3,12 ± 0,68 0,35 ± 0,06
1,73 - 4,10 0,22 - 0,44 0,03 0,02
OripKi 1,02 ± 0,21 0,34 ± 0,07 0,01 0,02
0,60 - 1,36 0,21 - 0,43
Ka6aMKM 2,08 ± 0,47 2,86 ± 0,55
0,02 0,18
1,15 - 2,73 1,80 - 3,66
2,02 ± 0,42 0,67 ± 0,13 0,02 0,04
Пepeцb co.ogKMM 1,22 - 2,72 0,42 - 0,86
PegbKa 6i.a 6,25 ± 1,41 4,37 ± 0,85
0,06 0,26
3,45 - 8,20 2,75 - 5,60
9,38 ± 2,11 5,04 ± 0,98
KBaco.n 0,09 0,29
5,18 - 12,26 3,17 - 6,46
npiMiTKa - y mce.bHMKy HaBegeHo cepegHe, a y 3HaMeHHiKy - MiHiMa.bHe Ta MaKciMa.bHe 3HaneHHfl
249
Радоеколотна оц'мка та прогнозування забруднення овочево)' продукц)
З табл. 2 видно, що найнижчий коефщieнт переходу у картопл^ цибулi та опрюв (0,01). У капусти, кабачюв та перцю солодкого коефiцieнт переходу вдвiчi вищий (0,02), а у моркви й помiдорiв - втричi вищий (0,03), у буряюв - в 5 разiв, редьки - в 6 i квасолi - в 9 разiв вищий.
Найнижчий коефiцieнт переходу 90Sr у цибулi (0,01), у помiдорiв та опрюв вiн вдвiчi вищий (0,02), у перцю - в 4 рази вищий (0,04), картоплi й капусти - у 9 разiв вищий (0,09), а у буряюв столових, моркви, редьки та квасолi - у 26 - 30 разiв вищий.
Результати дослщжень, як були проведенi протягом 2010-2013рр., свщчать, що мiж активнiстю 137Cs i 90Sr у овочевих культурах та щтьнктю забруднення Грунту iснуe пряма пропорцмна залежнiсть (рис. 1 i 2).
Рис. 1. Залежнiсть мiж активнiстю 137Cs та щiльнiстю забруднення фунту
Результати дослщжень свiдчать, що мiж активнiстю 137Cs i 9^г у урожаУ сiльськогосподарських культур, овочевих культурах та щтьнктю забруднення фунту iснуe пряма пропорцiйна залежнiсть. Це дае нам можливiсть на основi встановлених коефiцieнтiв переходу 137Cs i 90Sr спрогнозувати забруднення цими радюнуклщами рослинноУ продукцп, що вирощуватимуться на радюактивно забруднених територiях Центрального Лкостепу УкраУни.
♦ картопля ■ цибуля Абурякстоловий X кабачки
Щ1льн1сть забруднення грунту, кБк/м2
Рис. 2. ЗалежнГсть мГж активнГстю 90Sr та щГльнГстю забруднення фунту
ЕкспериментальнГ дослГдження засвГдчили, що за внесення гною ВРХ, з радюактивно забруднених територм, Гз розрахунку 12 т/га у фунти умовно чистих територм, активнГсть 137Cs пГдвищилася на 0,84%, а 90Sr - 13,27% (табл. 3).
Таблиця 3. Вплив гною ВРХ, з радюактивно забруднених територм, на piBeHb забруднення фунлв умовно чистих територiй (при внесены 12 т/га)
Радюнуклщ
137Cs 90Sr
Активнiсть у 0-30 см шарi Грунту, до внесення гною, кБк/м2 11,90 1,13
Вноситься з гноем, кБк/м2 0,1008 0,1812
Активнкть у 0-30 см a^i Додаеться з
фунту, пкля внесення гною, гноем у
кБк/м2 фунти, %
12,00 + 0,84
1,28 + 13,27
Це свщчить, що внесення у фунти гною ВРХ з радюактивно забруднених територм сприяe мiграцií та перерозподту 137Cs i 90Sr на площах стьськогосподарських угiдь. Гнойова маса iз забруднених територiй e джерелом вторинного забруднення фунлв 137Cs i 90Sr, що зумовлюe необхiднiсть оцмки вмiсту цих радiонуклiдiв.
Висновки
Отриман результати дослiджень дають уявлення фахiвцям аграрного виробництва про радiоекологiчний стан агроландшафлв на забруднених територiях центрально! частини лкостеповоУ зони, про стан мiграцií 137Cs i 90Бг трофiчним ланцюгом «фунт-рослина», та про рiвень забруднення 137Cs i 90Sr продукци рослинництва у вiддалений перiод пкля аварГУ на Чорнобильськiй АЕС.
Результати дослщження показують, що дослiджувана рослинна продущя не перевищуe ДР-2006 i придатна для використання. Однак потрiбно зауважити, що результати дослiджень свщчать про наявнiсть штучних радiонуклiдiв i 90Бг, яких в природi ранiше не iснувало, а тому це потребуe контролю за Ух мiграцieю в агроекосистемах. Встановлено коефiцieнти переходу 137Cs i 90Sr з фунту (зокрема чорнозему типовому) в овочеву продущю, що в подальшому дасть змогу спрогнозувати забруднення цими радюнуклщами продущю, що вирощуватимуться на радюактивно забруднених територiях Центрального Лкостепу.
Наявнiсть радiонуклiдного забруднення рослинноУ продукци через 30 роюв пiсля ЧорнобильськоУ катастрофи показуe, що проблема контролю i вивчення, а також прогнозування надходження радюнукл^в у продукцiю нин e актуальною.
References
Averin, G. (2012). Country report of Ukraine. European neighbourhood and partnership instrument. Shared environmental information system. Kyiv.
Derzhavni gigijenichni normatyvy "Dopustymi rivni vmistu radionuklidiv l37Cs ta 90Sr u produktah harchuvannja ta pytnij vodi". (2006). Kiev. 845/12719. (in Ukrainian).
Dovidnyk dlja radiologichnyh sluzhb Minsil'gospprodu Ukrai'ny. Kiev (in Ukrainian).
Greenpeace International report. (2016). Nuclear Scars: The lasting legacy of Chernobyl and Fukushima. Retrieved from: http://www.greenpeace.org/international/en/press/releases/2016/nuclear-legacies-Chernobyl-Fukushima/. Accessed on 30.08.2017
Gudkov, I.M., Lazarev, M.M. (2003). Osoblyvosti vedennja sil's'kogospodars'kogo vyrobnyctva na zabrudnenyh radionuklidamy terytorijah Lisostepu (pp. 747-775). In: Naukove zabezpechennja stalogo rozvytku sil's'kogo gospodarstva v Lisostepu Ukrai'ny. Kiev. TOV "Alefa" (in Ukrainian).
Hudkov, I.M., Haychenko, V.A., Kashparov, V.O., Kutlakhmedov, Yu.O., Hudkov, D.I., Lazaryev, M.M. (2011). Radioekolohiya. Kiev. Nonohrad (in Ukrainian).
Metodychni rekomendacii' z vidboru zrazkiv g'runtu dlja radioizotopnogo analizu pry obstezhenni sil'gospugid'. (1997).
Metodyka yzmerenyja aktyvnosty radyonuklydov v schetnyh obrazcah na scyntyljacyonnom gamma-spektrometre s
yspol'zovanyem programmnogo obespechenyja "Progress". (1996). Moscow (in Russian).
Present and future environmental impact of the Chernobyl accident. (2001 ). IAEA-TEC DOC-1240, IAEA, Vienna.
Schuller, P., Handl, I., Tramper, R. (1988). Dependence of the 137Cs soil - to - plant transfer factor on soil parameters. Health
Physics, 55(3), 575-577.
Twenty-five Years after Chornobyl Accident: Safety for the Future. (2011). National Report of Ukraine. Kiev. KIM.
Citation:
Gerasymenko, V., Rozputny, O., Pertsovyi, I., Skyba, V., Saveko, M. (2017). Migration and prognosis of radionuclides 137Cs and 90Sr in vegetable produce: the case of villages of the Central Forest-Steppe of Ukraine in the remote period after Chernobyl Disaster. Ukrainian Journal of Ecology, 7{3), 246-250. I Thk work Is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0. License
