CC BY
56
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 637.13
А.Г. Шмидт, О.А. Матвейчик
РАДИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА И ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА СП «НИЖНЕИРТЫШСКОЕ» САРГАТСКОГО РАЙОНА ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
В ходе экспериментальных исследований получены данные, характеризующие содержание радионуклидов в почве и растениях СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области.
Ключевые слова: радиоактивные элементы, радионуклиды, ионизирующее излучение, стронций-90; це-зий-137; радий-226; торий-232; калий-40; радиологический мониторинг, экологическая безопасность.
Введение
Радиоактивное загрязнение биосферы является одним из опасных видов воздействия при производственной деятельности человека в современных условиях. Развитие атомной промышленности, энергетики, физико-химических технологий, добыча и переработка урановых и ториевых руд, производство ядерного оружия, эксплуатация ядерных реакторов сопровождается поступлением в биосферу большого количества искусственных делящихся материалов. Таким образом, радиоактивные вещества и их излучения - важнейший экологический фактор, воздействующий на биоту и представляющий большую потенциальную опасность для человека.
Необходимо решение проблемы сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы радиоактивными элементами - максимально возможного снижения поступления этих веществ в растениеводческую продукцию и предотвращения их накопления в организмах сельскохозяйственных животных. Решение задачи связано с комплексом мероприятий, которые следует провести в сельском хозяйстве. Основанием для их проведения является увеличение заболеваемости и смертности, врожденных уродств и населения, проживающего на загрязненных территориях.
Загрязнение системы почва - растения - вода различными химическими веществами, а главным образом твердыми, жидкими и газообразными отходами промышленности, продуктами топлива и т. д. приводит к изменению химического состава почв.
Техногенные выбросы радионуклидов в природную среду в ряде районов земного шара значительно превышают природные нормы.
Радионуклиды по цепочке почва - растение - животное попадают в организм человека, накапливаются и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. Поэтому одна из задач современности - производство экологически чистой продукции [15].
Цель исследований - оценка радиологического состояния почвенного покрова и продукции растениеводства СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области.
© Шмидт А.Г., Матвейчик О.А., 2013
Задачи исследования:
1. Определение содержания искусственных (137Cs и 9^г) и естественных (40К, 226Яа, 232Т^ радионуклидов в почвах СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области.
2. Установление количества радионуклидов, поступивших в сельскохозяйственные культуры и накопившихся в урожае.
3. Оценка по полученным результатам радиологической обстановки исследуемой территории.
В ходе исследований получены данные, характеризующие содержание радионуклидов в почве и продукции растениеводства СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области.
Объекты и методы исследования
Объекты исследования - пахотный слой почвенного покрова и продукция растениеводства СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области. В ходе исследований оп-
137^ 90 о 232^1 226™ 40т^ г
ределено содержание сб, ьг, !п, Ка и К в почвенных и растительных образцах.
Все земли сельскохозяйственного назначения расположены на территории Нижнеиртышского сельского поселения в южной части Саргатского района вдоль реки Иртыша (слабоволнистой территорией с уклоном к реке). Территория представлена в виде единого земельного массива. По агроклиматическому районированию земли сельского поселения находятся в теплой, умерено увлажненной зоне.
Значительную часть хозяйства занимают черноземы. Первое место по площади - у чернозема обыкновенного среднемощного среднегумусового тяжелосуглинистого. Второе место -у чернозема обыкновенного солонцеватого среднемощного тяжелосуглинистого. Это наиболее продуктивные почвы данного хозяйства, имеющие высокий балл бонитета [10].
Радиологическое обследование почв сельскохозяйственных угодий проводится одновременно с агрохимическим и эколого-токсикологическим. Используют единую картографическую основу, разбивку на элементарные участки и нумерацию почвенных проб.
Точечные пробы отбирают методом конверта по диагонали или другим способом, следя за тем, чтобы каждая проба представляла часть почвы, типичной для исследуемых почвенных горизонтов и ключевых участков.
Метод конверта является наиболее распространенным способом отбора смешанных почвенных образцов и чаше всего применяется для исследования почвы гумусового горизонта. Отбор проб почвы проводят в начале вегетационного периода, а именно в мае - июне [9].
При отборе растительных проб в хозяйственных и естественных угодьях необходимо учитывать биологические особенности культур, состояние посевов, макро- и микрорельеф местности. Отбор проб растений ведут на тех же участках, где и пробы почвы, перед уборкой урожая - отдельно основной и побочной продукции.
В полевых условиях наземную часть растений срезают острым ножом или ножницами на высоте 3-5 см над поверхностью почвы, укладывают в полиэтиленовые пленки, вкладывая этикетку установленного образца [13].
Подготовка почвенных и растительных проб к измерению проведена согласно Методическим указаниям по агрохимическому обследованию почв [13].
Для радиологического исследования составлены смешанные пробы с 900 элементарных участков. Получилось 18 смешанных проб, по 1000 г каждая.
Определение удельной радиоактивности почвенных и растительных образцов проведено с помощью радиометра - спектрометра универсального СКС-99 «Спутник». Установка спектрометрическая СКС-99 «Спутник» МГФК.412154.001 (далее - СКС-99) предназначена для спектрометрических, радиометрических и дозиметрических измеренийи ионизирующих излучений.
Результаты исследований и их анализ
В результате радиологического обследования земель сельскохозяйственного назначения СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области получена информация о сложившейся радиологической обстановке: количественные данные содержания естественных и искусственных радионуклидов в почвах данного хозяйства (табл. 1).
Таблица 1
Содержание радионуклидов в почвах сельскохозяйственного назначения СП «Нижнеиртышское»
Саргатского района Омской области, Бк/кг
Номер объединенной пробы, почва Содержание радионуклидов, Бк/кг
40К 226Яа 232ТИ
№ 1, Ал 3,1 12,2 519 42,3 49,5
№ 2, Ал 3,3 12,6 494 50,9 51,0
№ 3, Ал 2,9 12,4 432 40,7 59,7
№ 4 Чв 3,5 13,2 609 53,5 66,4
№ 5, Чв, СНг 2,3 12,7 784 54,8 43,3
№ 6, СНг 2,4 12,5 683 46,1 56,9
№ 7, Чо, СНс 2,4 12,7 553 52,2 67,9
№ 8, Чо 3,4 12,5 434 49,7 67,7
№ 9, Чо, СНг 2,3 12,4 596 34,6 52,3
№ 10, Чо, СНс 3,0 13,8 712 55,9 44,1
№ 11, Чо 2,5 14,0 565 38,3 61,8
№ 12, СНг 2,7 12,8 691 59,1 45,5
№ 13, Чо 3,6 12,4 698 46,4 68,3
№ 14, Чо 2,4 14,4 683 41,6 45,9
№ 15, Чо 2,5 12,2 548 60,5 68,8
№ 16, Чо, СНг 2,4 13,7 667 47,2 70,4
№ 17, Чо 2,4 12,7 696 62,2 42,3
№ 18, Чо 2,9 14,7 578 42,1 49,7
Среднее значение 2,8 13 608 48,8 56,2
Среднее по Омской области 1,2 12,6 388 20,7 24,9
Среднее по России 6,5 22 520 27 30
В Российской Федерации во всех субъектах, где агрохимические службы присутствуют продолжительное время, установлены среднемноголетние данные по содержанию радионуклидов в почвах. За контрольный уровень принимаем среднее значение содержания радионуклидов в почвах России. Так как отсутствуют величины ПДК радионуклидов в почвах, сравнение проводится со средними значениями по Омской области и России.
Содержание радионуклидов в почвах СП «Нижнеиртышское стабильно», опасные искусственные радионуклиды цезий-137 и стронций-90 не превышают контрольные среднероссийские значения. В нескольких образцах естественные радионуклиды (40К, 226Ra, 232Т^ превышают среднероссийские показатели. Они прочно связаны илистой частью почвы и слабо переходят в растения. Превышение связано с их изначальным присутствием в почвообра-зующей породе.
Дополнительные мероприятия по снижению в почвах радионуклидов не требуются, т. к. коэффициенты накопления в растениеводческой продукции невелики и опасений поступления по трофическим цепочкам радиоизотопов в организм человека нет.
Величина коэффициента накопления позволяет предположить, какое количество радионуклида присутствует в растениях. Сведения о значениях коэффициентов накопления и их варьировании можно узнать из литературных источников. Однако данные часто бывают неполными, а в некоторых ситуациях могут вообще отсутствовать. Кроме того, значения коэффициентов накопления для одних и тех же почв изменяются во времени, для разных ра-
дионуклидов по-разному. Это существенно влияет на точность, а иногда и на возможность выполнения прогнозных оценок [2, 14].
В ходе исследования растительных проб, отобранных с сельскохозяйственных угодий СП «Нижнеиртышское» Саргатского района Омской области, получены данные о содержании радионуклидов в продукции растениеводства (табл. 2).
Таблица 2
Содержание радионуклидов в продукции растениеводства СП «Нижнеиртышское», Бк/кг
№ объединенной пробы Культура Продукция 137СБ 90Ьг
Искусственные
1 Многолетние травы Сено 11,9 2,4
2 Многолетние травы Сено 12,4 2,3
3 Многолетние травы Сено 12,2 2,3
4 Картофель Клубни 11,6 2,2
5 Яровая пшеница Зерно 11,3 2,3
Солома 11,0 2,2
6 Многолетние травы Сено 12,2 2,3
7 Неиспользуемые земли - -
8 Овес Зерно 12,6 2,3
Солома 11,7 2,3
9 Овес Зерно 11,6 2,4
Солома 11,6 2,5
10 Овес Зерно 11,4 2,3
Солома 11,0 2,3
11 Яровая пшеница Зерно 11,6 2,6
Солома 12,6 2,4
12 Многолетние травы Сено 12,3 2,3
13 Яровая пшеница Зерно 11,3 2,4
Солома 12,6 2,6
14 Пар - - -
15 Яровая пшеница Зерно 11,6 2,4
Солома 11,0 2,2
16 Ячмень Зерно 11,4 2,4
Солома 11,5 2,5
17 Ячмень Зерно 11,7 2,3
Солома 11,8 2,4
18 Озимая рожь Зерно 11,4 2,3
Солома 11,4 2,2
КУ* грубые корма (сено, солома, мякина) ПДК товарное зерно 100 600
80 140
* СанПин № 13-7-2/216 от 01.12.94. Контрольные уровни (КУ) содержания радионуклидов в кормах и кормовых добавках, импортируемых и произведенных в России.
137Сб и 90Ьг
Из полученных данных видно, что содержание искусственных радионуклидов в зерне, соломе, сене и клубнях сельскохозяйственной продукции не превышают установленных контрольных уровней и ПДК на них. Рассчитаны коэффициенты накопления искусственных радионуклидов в растениях (табл. 3).
В культурах, выращенных в СП «Нижнеиртышское», содержится радиоактивного стронция от 2,2 до 2,6 Бк/кг (ПДК различных культур от 50 до 140 Бк/кг), цезия - от 11 до 12,6 Бк/кг (ПДК различных культур на цезий - от 80 до 320 Бк/кг).
Таблица 3
Коэффициенты накопления радионуклидов в продукции растениеводства СП «Нижнеиртышское»
№ объединенной пробы Культура Продукция Коэффициент накопления
137сз 90Бг
1 Многолетние травы Сено 0,98 0,77
2 Многолетние травы Сено 0,98 0,7
3 Многолетние травы Сено 0,98 0,79
4 Картофель Клубни 0,88 0,63
5 Яровая пшеница Зерно 0,89 1
Солома 0,88 0,9
6 Многолетние травы Сено 0,98 0,96
7 Неиспользуемые земли - -
8 Овес Зерно 1,01 0,68
Солома 0,94 0,68
9 Овес Зерно 0,94 1,04
Солома 0,94 1,09
10 Овес Зерно 0,83 0,77
Солома 0,8 0,77
11 Яровая пшеница Зерно 0,83 1,04
Солома 0,9 0,9
12 Многолетние травы Сено 0,96 0,85
13 Яровая пшеница Зерно 0,91 0,67
Солома 1,02 0,72
14 Пар - - -
15 Яровая пшеница Зерно 0,95 0,96
Солома 0,9 0,88
16 Ячмень Зерно 0,83 1
Солома 0,84 1,04
17 Ячмень Зерно 0,92 0,96
Солома 0,93 1
18 Озимая рожь Зерно 0,78 0,79
Солома 0,78 0,76
Градация накопления радионуклидов растениями:
Кн более 10,0 - сильное накопление;
Кн от 1,0-10,0 - слабое накопление;
Кн от 0,1-1,0 - отсутствие аккумуляции;
Кн от 0,01-0,1 - слабая дискриминация при переходе из почвы;
Кн менее 0,01 - сильная дискриминация.
Коэффициент накопления стронция-90 сельскохозяйственными культурами в сельском поселении «Нижнеиртышское» - в пределах 0,63-1,04, а для цезия-137 - от 0,9 до 1,5. Исходя из градации накопления радионуклидов растениями следует: в хозяйстве слабое накопление 90 Бг и (Кн от 1,0-10,0).
Коэффициент накопления радионуклидов растениями свидетельствует, что сельскохозяйственная продукция не является загрязненной; учитывая низкое содержание радионуклидов в почве, радиационную обстановку в СП «Нижнеиртышское» можно считать благоприятной.
Выводы
После проведения исследований можно сделать выводы:
- естественный радиационный фон в почвах хозяйства превышает среднеобластные средние российские показатели;
137 90
- содержание искусственных радионуклидов Cs и Sr в почвах СП «Нижнеиртышское» не превышает контрольных среднероссийских значений;
- растения, выращенные на почвах СП «Нижнеиртышское», слабо аккумулируют радионуклиды из почвы, поэтому коэффициент накопления низкий;
- вся сельскохозяйственная продукция, полученная в СП «Нижнеиртышское», с низким коэффициентом накопления и не является загрязненной. Ее качество соответствует санитарно-гигиеническим нормам.
Список литературы
1. Агроэкология / В.А. Черников [и др.] ; под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекерса. - М. : Колос С, 2000. -
536 с.
2. Алексахин, Р.М. Радиоактивное загрязнение почвы и растений / Р.М. Алексахин. - М. : Акад. наук СССР, 1963. - 133 с.
3. Анненков, Б.Н. Основы сельскохозяйственной радиологии / Б.Н. Анненков, Е.В. Юдинцева. - М. : Аг-ропромиздат, 1991. - 287 с.
4. Гришина, Л.А. Организация и проведение почвенных исследований для экологического мониторинга / Л.А. Гришина, Г.Н. Копцик, Л.В. Моргун. - М. : Изд-во МГУ, 1991. - 82 с.
5. Кочегарова, Н.Ф. Практикум по основам сельскохозяйственной радиоэкологии : учеб. пособие / Н.Ф. Кочегарова, Г.И. Чуянова. - Омск : ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2004. - 124 с.
6. Красницкий, В.М. Миграционная способность радионуклидов в почвенном профиле / В.М. Красниц-кий, Н.В. Дубина // Плодородие. - 2009. - № 6. - С. 49-50.
7. Красницкий, В.М. Радиологическая характеристика почв и растений Омской области / В.М. Красниц-кий // Вестн. ОмГАУ. - 2000. - № 1. - С. 19-21.
8. Красницкий, В.М. Радиологический мониторинг почвенного покрова степной и лесостепной зон Омской области / В.М. Красницкий, Н.В. Дубина // Материалы V съезда Всерос. о-ва почвоведов им. В.В. Докучаева. - Ростов н/Д : Ростиздат, 2008. - С. 47.
9. Мищенко, Л.Н. Диагностика и классификация почв Западной Сибири и их сельскохозяйственное использование : учеб. пособие / Л.Н. Мищенко, А.И. Семенкин, В.И. Убогов. - Омск : Изд-во ОмГАУ, 2002. - 68 с.
10. Мищенко, Л.Н. Почвы Омской области и их сельскохозяйственное использование : учеб. пособие / Л.Н. Мищенко. - Омск : ОмСХИ, 1991. - 164 с.
11. Методы и средства радиологического контроля в сельском хозяйстве. - М. : 1995. - 34 с.
12. Методические указания по агрохимическому обследованию почв сельскохозяйственных угодий. -М. : ЦИНАО, 1982. - 157 с.
13. Методические указания по агрохимическому обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов. - М. : ЦИНАО, 1982. - 59 с.
14. Радиационная экология : учеб. пособие для студентов высших учебных заведений / Ю.П. Пивоваров [и др.]. - М. : Академия, 2004. - 240 с.
15. Сахаров, В.К. Радиоэкология / В.К. Сахаров. - М. : МИФИ, 2010. - 320 с.
SUMMARY
A.G. Schmidt, O.A. Matveychik
Radiological condition of the soil cover and production of plant growing of SP of Nizhneirtyshskoye Sargatsky region of the Omsk region
During pilot studies the data characterizing the content of radionuclides in the soil and in plants of JV Nizhneirtyshskoye of the Sargatsky region of the Omsk region were obtained.
Keywords: radioactive elements, radionuclides, ionizing radiation, strontium-90; tsezy-137; radium-226; thori-um-232; potassium-40; radiological monitoring, ecological safety.
