Радиологическое состояние почвенного покрова и продукции растениеводства СПК «Дружба» Горьковского района Омской области



В данной статье приведены экспериментальные данные о содержании радионуклидов (Cs¹³⁷, Sr⁹⁰, Th²³², Ra²²⁶, К⁴⁰)в почвах и продукции растениеводства СПК «Дружба» Горьковского района Омской области. Обследование проводилось в 2014 г. на базе ФГБУ ЦАС «Омский».

Ключевые слова: радионуклиды, радиологический мониторинг, почвенный покров, растениеводческая продукция, СПК «Дружба»

В настоящее время и в перспективе особо остро встает проблема экологической безопасности окружающей среды, экологически безопасного природопользования при возрастающих антропогенных нагрузках.

Техногенные выбросы радионуклидов в природную среду в ряде районов земного шара значительно превышают природные нормы.

До недавнего времени в качестве важнейших загрязняющих веществ рассматривались, главным образом, пыль, угарный и углекислый газы, оксиды серы и азота, углеводороды. Радионуклиды не рассматривались как источник загрязнения. На текущий момент интерес к загрязнению радиоактивными веществами значительно вырос, в связи с техногенными авариями на атомных электростанциях, утечками при захоронении радионуклидов и повышенным содержанием в биосфере концентраций Cs¹³⁷, Sr⁹⁰, Th²³², Ra²²⁶, К⁴⁰. Проблема радиоактивного загрязнения среды и воздействия радиации на флору, фауну, человека и агроэкосистемы в целом будет актуальна еще много лет. Почвенно-растительный покров является первым звеном, из которого радионуклиды, поступившие на земную поверхность, включаются в цепочки накопления и пространственно-временное перераспределение. Отсюда следует, что проведение радиологического контроля является необходимым при решении проблемы изучения аккумуляции и распределения радионуклидов как одной из биохимических функций почвенно-растительного покрова [1].

Цель работы — дать оценку радиологического состояния почвенного покрова и растениеводческой продукции СПК «Дружба» Горьковского района Омской области.

В задачи исследований входило:

1. Определить содержание искусственных (Cs¹³⁷и Sr⁹⁰) и естественных (Th²³², Ra²²⁶, К⁴⁰) радионуклидов в почвах.
2. Установить количество радионуклидов в растительных образцах различных сельскохозяйственных культур.
3. Оценить радиологическую обстановку в СПК «Дружба» Горьковского района Омской области.

Объектами исследований были пахотный слой почвенного покрова и продукция растениеводства СПК «Дружба» Горьковского района Омской области. Обследование проводилось в 2014 г. на базе ФГБУ ЦАС «Омский».

Точечные почвенные пробы отбирали методом конверта по диагонали, так чтобы каждая проба представляла часть почвы, типичной для исследуемых почвенных горизонтов и ключевых участков. Отбор проб почвы проводят в начале вегетационного периода, в мае — июне [5].

Отбор проб растений осуществлялся на участках взятия почвенных проб перед уборкой урожая. Основная и побочная продукция отбирались отдельно. Для получения объединенной пробы растительной продукции массой 0,5–1 кг натуральной влажности отбиралось около 8–10 точечных проб. Отбор производили с пробных площадок, закладываемых по маршруту отбора проб почвы.

Сельскохозяйственные культуры срезали ножницами на высоте 5 см над поверхностью почвы, затем растительность помещали в полиэтиленовые пакеты с этикеткой установленного образца [2].

Подготовка почвенных и растительных проб к измерению проведена согласно Методическим указаниям по агрохимическому обследованию почв [4].

Для радиологического исследования в соответствии с почвенными разновидностями были составлены смешанные пробы с 900 элементарных участков [2]. Была получена 21 смешанная проба по 1000 г. Почвенные образцы отбирались на черноземе обыкновенном среднемощном среднегумусовом тяжелосуглинистом. Активность каждой пробы на гамма- и бетта-трактах измерялась в четырех повторностях, после чего выводилось среднее значение активности радионуклидов в почвенных образцах.

Определение удельной активности радионуклидов в почвенных и растительных образцах проводилось с помощью радиометра-спектрометра универсального СКС-99 «Спутник».

В результате радиологического обследования земель СПК «Дружба» Горьковского района Омской области была получена информация о сложившейся радиологической обстановке, а именно о естественных и искусственных радионуклидах в почвах данного хозяйства.

Условно за контрольный уровень принимали среднее значение содержания радионуклидов в почвах России. Так как отсутствуют величины ПДК радионуклидов в почвах, то сравнение проводится со средними данными по Омской области и по России.

Содержание Sr⁹⁰ во всех пробах превышает содержание по Омской области, но не превышает среднее по России. В окружающую среду Sr⁹⁰ попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС. На территории области радиоактивных выбросов не наблюдалось, следовательно, стронций был перенесен с других мест. Среднее содержание Sr⁹⁰ в почвах Горьковского района 2,4 Бк/кг (рис. 1).

Рис. 1. Содержание стронция в почвах СПК «Дружба» Горьковского района Омской области

Анализ экспериментальных данных по Cs¹³⁷ показывает, что отсутствует превышение среднего значения по России. Если сравнивать со среднеобластным показателем, то содержание Cs¹³⁷ лишь в 8 пробах из 21 превышают его значение (рис 2). Это свидетельствует о том, что в целом загрязнения почвы этим радионуклидом не наблюдается.

Рис. 2. Содержание цезия в почвах СПК «Дружба» Горьковского района Омской области

Поведение Cs¹³⁷ в почве во многом зависит от содержания элемента химически сходного с ним. Для цезия таким элементом является калий. Обеспеченность почв хозяйства калием высокая. Наличие калия в почвенном растворе снижает поглощение цезия ППК. Также элемент может выноситься с осадками за пределы пахотного слоя или растительными культурами при сборе урожая [3]. Среднее содержание Cs¹³⁷ в почвенных образцах СПК «Дружба» составляет 12,7 Бк/кг (рис. 2).

Наибольшую величину естественной радиоактивности определяет содержание в почвах К⁴⁰, которое превышает среднее значение по региону и в большинстве случаев среднероссийский показатель. К⁴⁰ — это радиоактивный изотоп «обычного» калия. К⁴⁰ в достаточных количествах содержится в биосфере, как примесь вносится с калийными удобрениями, поэтому при внесении их в почву может повыситься суммарный уровень данного радионуклида в почве. Кроме того, К⁴⁰ долгоживущий изотоп, с очень большим периодом полураспада и способностью аккумулироваться в различных горизонтах почв (например, иллювиальных). Именно этим и объясняется его высокая концентрация в почвах данного хозяйства. Среднее содержание К⁴⁰ в почвенных образцах СПК «Дружба» составляет 542 Бк/кг (рис. 3).

Рис. 3. Содержание калия в почвах СПК «Дружба» Горьковского района Омской области

Активность тория превышает и среднероссийский, и среднеобластной показатели. Повышенное содержание Th²³² может быть связано с генезисом почвообразующих пород, кроме того Th²³² довольно широко распространенный изотоп в природе. Среднее содержание Th232 в почвенных образцах СПК «Дружба» составляет 47,3 Бк/кг (рис. 4).

Рис. 4. Содержание тория в почвах СПК «Дружба» Горьковского района Омской области

Содержание другого естественного радионуклида Ra²²⁶ в почвенном покрове полей хозяйства превышает и среднероссийский, и среднеобластной показатель. Можно предположить, что это связано с некоторыми свойствами почвы (пористость, плотность), с содержанием в ней физической глины, а также с тем, что радий наиболее распространенный и долгоживущий радионуклид в биосфере. Среднее содержание Ra²²⁶ в почвенных образцах СПК «Дружба» составляет 57,3 Бк/кг (рис. 5).

Рис. 5. Содержание радия в почвах СПК «Дружба» Горьковского района Омской области, Бк/кг

В целом, содержание радионуклидов в почвах СПК «Дружба» стабильное, так как наиболее опасные искусственные радионуклиды не превышают контрольные значения. Естественные радионуклиды в нескольких почвенных образцах превышают среднероссийские показатели, что можно объяснить изначальным содержанием элементов в почвообразующих породах и присутствием их в грунтовых водах.

В результате проведения исследований растительных образцов, отобранных с сельскохозяйственных угодий СПК «Дружба» Горьковского района Омской области, были получены данные о содержании радионуклидов в продукции растениеводства. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1

Содержание радионуклидов впродукции растениеводства СПК «Дружба», Бк/кг

№пробы	Культура	Продукция	Коэффициент накопления
			137Cs	90Sr
1	Ячмень	Зерно	12,0	1,3
		Солома	12,1	1,5
2	Яровая пшеница	Зерно	11,8	1,9
		Солома	12,2	2,4
3	Яровая пшеница	Зерно	11,9	2,1
		Солома	12,3	2,3
4	Овес	Зерно	11,6	2,1
		Солома	12,1	2,3
5	Ячмень	Зерно	11,8	2,3
		Солома	12,2	2,5
6	Яровая пшеница	Зерно	12,4	2,3
		Солома	12,9	2,6
7	Пар	-	-	-
8	Овес	Зерно	11,7	2,0
		Солома	12,3	2,0
9	Яровая пшеница	Зерно	11,5	2,1
		Солома	12,8	2,4
10	Кукуруза на силос	Зеленая масса	12,6	2,6
11	Ячмень	Зерно	11,2	2,3
		Солома	11,6	2,6
12	Яровая пшеница	Зерно	12,1	1,7
		Солома	11,9	1,8
13	Многолетние травы	Сено	11,6	2,1
14	Многолетние травы	Сено	11,9	2,2
15	Яровая пшеница	Зерно	11,8	2.0
		Солома	12,0	2,1
16	Яровая пшеница	Зерно	12,2	1,9
		Солома	12,2	2,3
17	Многолетние травы	Сено	12,2	2,2
18	Многолетние травы	Сено	12,1	2,1
19	Многолетние травы	Сено	12,4	2,5
20	Ячмень	Зерно	11,4	2,1
		Солома	11,5	2,0
21	Многолетние травы	Сено	12,3	2,2
КУ1 грубые корма (сено, солома, мякина) ПДК товарное зерно			100	600
			80	140

¹СанПин № 13–7-2/216 от 1. 12.94 «Контрольные уровни (КУ) содержания радионуклидов Cs^{134, 137} и ⁹⁰Sr в кормах и кормовых добавках, импортируемых и произведенных в России»

По результатам полученных данных видно, что содержание искусственных радионуклидов в зерне, соломе и сене сельскохозяйственной продукции не превышает установленных контрольных уровней и ПДК. Определение естественных радионуклидов в растительной продукции не установлено.

Значения коэффициентов накопления искусственных радионуклидов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Коэффициенты накопления радионуклидов впродукции растениеводства СПК «Дружба»

№пробы	Культура	Продукция	Коэффициент накопления
			137Cs		90Sr
1	Ячмень	Зерно	0,9	0,92
		Солома	0,9	1,07
2	Яровая пшеница	Зерно	0,87	0,73
		Солома	0,9	0,92
3	Яровая пшеница	Зерно	0,89	0,84
		Солома	0,92	0,92
4	Овес	Зерно	0,95	0,91
		Солома	1	1
5	Ячмень	Зерно	0,97	0,92
		Солома	1	1
6	Яровая пшеница	Зерно	0,91	0,85
		Солома	0,94	0,96
7	Пар	-	-	-
8	Овес	Зерно	0,97	0,8
		Солома	1,02	1.02
9	Яровая пшеница	Зерно	0,9	0,91
		Солома	1	1,04
10	Кукуруза на силос	Зеленая масса	0,96	1,08
11	Ячмень	Зерно	0,93	0,96
		Солома	0,95	1,07
12	Яровая пшеница	Зерно	1.04	0,94
		Солома	1,03	1
13	Многолетние травы	Сено	0,96	0,91
14	Многолетние травы	Сено	0,94	0,88
15	Яровая пшеница	Зерно	0,87	0,95
		Солома	0,89	1
16	Яровая пшеница	Зерно	0,98	0,73
		Солома	0,98	0,88
17	Многолетние травы	Сено	0,99	0,91
18	Многолетние травы	Сено	0,88	0,84
19	Многолетние травы	Сено	0,92	0,93
20	Ячмень	Зерно	0,98	0,75
		Солома	0,99	0,71
21	Многолетние травы	Сено	0,92	0,95

Исходя из полученных данных, в культурах, выращенных в СПК «Дружба» содержание радиоактивного стронция от 1,3 до 2,6 Бк/кг (ПДК различных культур от 50 до 140 Бк/кг), цезия от 11,4 до 12,9 Бк/кг (ПДК различных культур от 80 до 320 Бк/кг).

Градация накопления радионуклидов растениями:

К_н более 10,0-сильное накопление;

К_н от 1,0–10 — слабое накопление;

К_н от 0,1–1,0 — отсутствие аккумуляции;

К_н от 0,01 -0,1 — слабая дискриминация при переходе из почвы;

К_н менее 0,01 — сильная дискриминация.

Для ⁹⁰Sr коэффициент накопления сельскохозяйственными культурами в СПК «Дружба» находится в интервале от 0,71–1,07, а для ¹³⁷Cs — от 0,87 до 1,04. Исходя из градации накопления радионуклидов растениями следует, что в данном хозяйстве радионуклиды накапливаются слабо (К_н от 1,0–10). Проанализировав коэффициент накопления радионуклидов растениями, можно сделать вывод о том, что сельскохозяйственная продукция не является загрязненной. Учитывая низкое содержание радионуклидов в почве, отсутствие превышения КУ и ПДК в растительности, радиационную обстановку в СПК «Дружба» можно считать благоприятной.

Для снижения содержания радионуклидов в почве, а также предотвращения их поступления и накопления в продукции растениеводства рекомендуется внесение органических удобрений, высадка зернобобовых культур, внесение смеси извести и гипса, культивация, вспашка.

Литература:

1. Булатов, В. И. Россия радиоактивная / В. И. Булатов. — Новосибирск: ЦЭРИС, 1996. — 272 с.
2. Кочегарова Н. Ф. Практикум по основам сельскохозяйственной радиоэкологии: учеб. пособие / Н. Ф. Кочегарова, Г. И. Чуянова. — Омск: ФГБОУ ВПО ОмГАУ, 2004. — 124 с.
3. Козьмин, Г. В. Ведение сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения: учеб. пособие / Г. В. Козьмин, С. В. Круглов, А. А. Курганов, Б. И. Яцало, В. А. Кутьков. — Обнинск, 1999. — 110 с.
4. 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.
5. 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.