12. Воздействие катастрофы Чернобыльской аэс на агроэкосистемы Беларуси

Основными последствиями Чернобыльской катастрофы является резкое изменение землепользования и сельскохозяйственной практики в результате загрязнения радионуклидами почвы, растений, животных и продуктов животного происхождения. Цезий-137 достаточно медленно перемещается в почвах, проникая вглубь только на несколько миллиметров в год. Стронций-90 образует более слабые связи с частицами почвы и перемещается быстрее. Около 90% плутония легко поглощают и удерживают частицы глины. Однако подвижность изотопов плутония может быть относительно высокой, особенно в кислых и щелочных почвах. Медленное движение радионуклидов в почвах имеет и положительную сторону, поскольку замедляется радиоактивное загрязнение грунтовых вод.

Поскольку растения могут поглощать радионуклиды в растворимой обменной форме, то тип почв влияет на их доступность. Спустя 6 месяцев после аварии в обменной или доступной форме в глинах содержалось 5 % цезия-137, в песках - 10 % и в торфяниках - 30 %. Стронций-90 в перечисленных типах почв был доступен для растений на 85-90 %.

Почва отличается высокой адсорбционной способностью и является принципиальным звеном в процессе поглощения и переноса радионуклидов. Система почва-растение играет определяющую роль в миграции радионуклидов в агросфере и биосфере в целом.

Накопление радионуклидов в верхних горизонтах почвы и их проникновение вглубь почвы делает возможным их поступление в растения в течение длительного времени. С другой стороны прочные химические связи молекул, содержащих радионуклиды, с молекулами твердых частиц почвы замедляют и даже предотвращают процесс их поглощения растениями. Это проявляется по-разному в различных типах почв.

Твердые частицы почвы могут фиксировать радионуклиды в определенных зонах, предотвращая их дальнейшую миграцию. В различных почвах 60-100 % ионов стронция находилось в формах, доступныых для растений, т.е. в растворимых, обменных или органических формах, в то время как 30-70 % ионов цезия-137 находилось в фиксированных формах. Песчаные типы почв содержали большую част радионуклидов в обменной форме, а глинистые и суглинисстые почвы - в фиксированной форме. В торфяных почвах содержалась достаточно большая часть ионов стронция-90 и цезия-137 в доступной для растений форме.

Биологические особенности различных видов растений влияют на перенос радионуклидов из почвы. Межвидовые различия уровней накопления радионуклидовв через корневую систему могут достигать 10 и даже 30 раз. Бобовые растения поглощают стронций - 90 в 2 - 6 раз интенсивнее, чем зерновые.

Применение калийных и фосфорных удобрений, известкование почв и использование органических удобрений перед посадкой растений способствуют снижению поглощения радионуклидов и уменьшают радиоактивное загрязнение в 1,5 - 5 раз. Внесение азотных удобрений вместе с калийными и фосфорными или отдельно дает обычно отрицательный результат и повышает уровень загрязнения продуктов растениеводства.

Различают прямое и косвенное воздействие радиации на биологические процессы, происходящие в живых клетках. Основой реакции организма растений на облучение является микролокальные события, связанные с изменением структуры ДНК и РНК под воздействием ионизирующей радиации с последующим усилением изменений в метаболизме клетки. На клеточном уровне радиационные эффекты могут проявляться в виде подавления активности деления клетки и возрастания частоты цитогенетических повреждений.

Загрязнение радионуклидами сельскохозяйственных земель требует изменения традиционной практики возделывания растений. Разработка и использование адаптивных сельскохозяйственных технологий необходимы для реабилитации и восстановления растениеводства на территориях с низким уровнем загрязнения.

После катастрофы радиологическая ситуация на загрязненных землях изменяется медленно. Около 90 % радионуклидов располагается в верхнем 10 - сантиметровом слое почвы. Содержание стронция - 90 и цезия - 137 снизилось в течение нескольких лет в этом слое только на 10 - 15 %. Поскольку вертикальная миграция радионуклидов очень мала, нет основания ожидать значительного самоочищения почвы в следующие десятилетия.

Применяются специальные агротехнологии для уменьшения переноса радионуклидов из почвы в сельскохозяйственные культуры. Для того, чтобы удалить радионуклиды из корневой системы растений применяли метод глубокой вспашки ( на 40 см и более). Он оказался эффективным на лугах и пастбищах, при этом коэффициент переноса радионуклидов снижался в 10 раз.

Проводят замену видов растений, которые являются накопителями радионуклидов, видами с низким коэффициентом переноса радионуклидов из почвы. Зерновые культуры, картофель и кукурузу выращивают вместо таких бобовых, как горох, люпин и клевер. Такие виды овощей, как капуста, огурцы и томаты, накапливают меньше радионуклидов по сравнению со свеклой и морковью.

На сельскохозяйственных землях, загрязненных наиболее сильно, высаживается лес. Он будет срублен через 80 лет, а в течение этого времени лес на загрязненных территориях будет играть экологически стабилизирующую роль.

Для снижения биологической доступности радионуклидов используются также природные сорбенты - цеолиты, трепел и повышенные дозы калийных и фосфорных удобрений. Если для растений доступен калий, то количество поглащаемого ими цезия уменьшается в 3 раза.

Постоянное наблюдение за содержанием радионуклидов в абиотической и биотической компонентах окружающей среды для определения, контроля и прогнозирования радиоэкологической ситуации, а также защиты населения является целью агроэкологического мониторинга на загрязненных территориях. Основным звеном агроэкологических мониторинга является изучение изменений физических, химических и биологических параметров почв и качества урожая на загрязненных радионуклидами землях. Система агроэкологического мониторинга призвана решать следующие задачи:

1. Определение содержания радионуклидов в почве, растительности, организме животных и сельскохозяйственных продуктах.

2. Выяснение путей миграции радионуклидов и определение пространственной и временной динамики радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных земель.

3. Определение и прогноз изменения поглощенных доз. Система агроэкологического мониторинга должна состоять из непосредственных измерений радиоактивности и оценки содержания радионуклидов.

Программа мониторинга должна включать:

1. Периодическое измерение дозы гамма и бета - облучения на поверхности.

2. Периодический контроль образцов в сети пунктов наблюдения с последующим определением содержания радионуклидов, а также оценкой их физических и химических характеристик.

3. Текущую оценку радиологической ситуации и прогноз ее возможного изменения.

3. Вычисление дозовых нагрузок для людей, животных и растений.

4. Разработку предложений по эффективному контролю радиологической ситуации.

Данные, полученные в процессе сельскохозяйственного мониторинга, являются основой для принятия соответствующих технологий сельскохозяйственного производства.

Изучение путей миграции долгоживущих радионуклидов в системе почва - растение - животное - продукты питания имеет принципиальное значение для осознания и оценки возникшей опасности и совершенствования сельскохозяйственных технологий с целью дальнейшего использования загрязненных земель.

Практические рекомендации по ведению сельского хозяйства на загрязненных территориях, которые разрабатываются на основе агроэкологического мониторинга, помогают организовать производство продукции растениеводства и животноводства с допустимыми уровнями загрязнения и обеспечить безопасные условия работы.

Радиационное загрязнение вызвало необратимые изменения в процессе природопользования на пораженных территориях, включая земли, леса и водные источники. В результате выпадения радионуклидов на многих сельскохозяйственных землях необходима специальная обработка или изменение землепользования. Сейчас очевидно, что единственный путь предотвратить ухудшение состояния здоровья населения - это полный отказ от сельскохозяйственного производства на сильно загрязненных территориях. “Пятнистый” характер загрязнения территории радионуклидами и вариация их уровней часто требуют отказа от сельскохозяйственной деятельности на отдельных участках и обработка других, менее загрязненных земель, где уровень радиоактивности в сельскохозяйственных продуктах строго контролируется. Это привело к изменениям в использовании загрязненных радионуклидами земель:

1. Изъяты из пользования земли с плотностью радиоактивного загрязнения более чем 40 Ku/км².

2. Ограничено использование земель для сельскохозяйственных целей с плотностью радиоактивного загрязнения от 5 до 40 Ku/км².

3. Сельскохозяйственные продукты, полученные на территориях, где плотность радиоактивного загрязнения составляет 1 - 5 Ku/км², подлежат строгому радиологическому контролю.

Применяются специальные сельскохозяйственные и промышленные технологии для снижения загрязнения радионуклидами продуктов растительного и животного происхождения и их полуфабрикатов при производстве продуктов питания.

Водохранилища, реки и озера, сильно загрязненные радионуклидами, в настоящее время нельзя использовать так, как до катастрофы. Хотя радионуклиды уже осели на дно рек и водохранилищ, они все еще находятся в подвижном состоянии, поэтому существуют ограничения на использование воды. Эти изменения состоят в следующем: изъятие из пользования сильно загрязненных водных источников, ограничение на отдых, туризм и рыбную ловлю на загрязненных водных экосистемах. Ограничения на использование природных ресурсов во многих случаях способствуют достижению равновесного состояния земных и водных экосистем.

Установление максимально допустимых уровней загрязнения пищевых продуктов является принципиальным шагом к созданию системы радиологического контроля. Для практического определения загрязнения сельскохозяйственной продукции создана сеть радиологических лабораторий в агрохимических и ветеринарных службах, на предприятиях, производящих продукты питания, на овощных базах. Кроме того, в каждом хозяйстве, расположенном в зоне с уровнем загрязнения более 15 Ки/км², организованы дозиметрические посты для первичного контроля сельскохозяйственной продукции. Все лаборатории и дозиметрические посты оснащены радиометрами для измерения уровня загрязнения цезием-137. Содержание стронция-90 в продуктах питания проверяют в районных лабораториях радиохимическим методом.

Система радиоэкологического контроля продуктов питания состоит из трех звеньев: контроль на месте производства сельскохозяйственной продукции, в процессе переработки продуктов питания и контроль конечного пищевого продукта. Работа системы контроля продуктов питания соответствует административной иерархии и включает республиканский, областной и районный уровни. На местном уровне эта система не всегда работает удовлетворительно. Например, в Беларуси радиологический контроль продуктов питания организован в 125 ветеринарных лабораториях, в 132 лабораториях санитарного контроля в крупных магазинах, в 76 агрохимических лабораториях, на 216 предприятиях по производству продуктов питания, переработке мяса и молока и на 525 постах в государственных и коллективных хозяйствах. Организация и развитие системы радиологического контроля сельскохозяйственных продуктов и продуктов питания позволяют снизить объемы производства загрязненных продуктов питания.

Для восстановления сельского хозяйства на загрязненных территориях необходимы долгосрочные агроэкологические исследования. Дальнейшие исследования вертикальной и горизонтальной миграции радионуклидов в почве и путей вторичного загрязнения сельскохозяйственных земель необходимо для разработки методов восстановления таких земель в будущем. Важное значение имеют работы по локализации сильно зараженных участков и площадей и изъятию их из землепользования с целью предотвращения вторичного загрязнения земель. Больше внимания необходимо уделить переносу и динамике стронция-90, изотопов плутония, америция-241, определив их физико-химические формы, процессы распада и кинетики их химических превращений. Изучение этих проблем необходимо для математического моделирования и прогнозирования развития радиоэкологической ситуации.