Russian Federation
UDK 546.36 Цезий
UDK 57 Биологические науки
The purpose of the study is to assess the radiation safety of agricultural products in agricultural landscapes with additional radiation load. The work provides a literature review on assessing the radiation safety of feed and livestock products produced in agrobiocenoses contaminated as a result of radiation accidents in the territories of the Russian Federation and the Republic of Belarus. The paper reflects the radioecological situation in the central parts of the Krasnoyarsk Region. The studies were conducted in the period 2016–2018 on the basis of the laboratory of the Federal State Budgetary Institution GCAS Krasnoyarskiy and the radiation monitoring laboratory SHANECO Siberia – a branch of JSC SHANECO Group JSC. In this work, based on a radioecological survey of agricultural landscapes in the central parts of the Krasnoyarsk Region, landscapes with anthropogenic pollution were identified, data on the specific activity of 137Cs in green and roughage harvested in hay-pasture agrobiocenoses of agricultural landscapes in the central parts of the Krasnoyarsk Region were obtained. The content of 137Cs in livestock products produced in agricultural landscapes with additional technogenic load was assessed. The content of 137Cs in the feed of agricultural landscapes with absorbed doses of 1.33 and 1.55 mGy/year exceeds the value of the specific activity of technogenic cesium in the Krasnoyarsk Region. In agricultural landscapes with additional technogenic pollution, the specific activity of the daily diet for 137Cs is higher than in the rest of the region. In agricultural landscapes with doses of 1.33 and 1.55 mGy/year, the content of 137Cs in feed does not reach the control levels established by instruction № 13-7-2/216; accordingly, radiation-safe feed is produced in the Krasnoyarsk Region. In agricultural landscapes with absorbed doses of 1.33 and 1.55 mGy/year, the specific activity of 137Cs in cow's milk was found to be exceeded, but the established content of technogenic 137Cs does not exceed the requirements of SanPiN 2.3.2.1078-01.
137Cs, agrobiocenoses, specific activity of 137Cs, feed, milk, agricultural products, radiation safety
Введение. Увеличение техногенного радиационного воздействия на аграрные ландшафты – важная радиобиологическая проблема. В настоящий момент подробно изучены особенности радиационного загрязнения агробиоценозов, имеющих техногенное радиоактивное загрязнения выше нормативных значений, сформированное в результате радиационных катастроф или испытаний ядерного оружия. Оценка удельной активности агропродукции является неотъемлемым этапом мониторинга радиационной безопасности. Радиоэкологический мониторинг в Республике Татарстан, выполненный Н.В. Акмуллиной в период 2007–2011 гг., показывает, что удельное содержание 137Cs в свекле кормовой, картофеле, силосе, траве, соломе, сене, зернофураже, молоке, говядине изменялось в 2–4 раза, но не достигало критического уровня. Установлено, что удельная активность 137Cs в агропродукции составляла: молоко коровье – 0,12 Бк/кг; мясо – 2,58; солома – 0,66; свекла кормовая – 0,25 Бк/кг [1]. По данным А.Д. Булохова, в Брянской области имеются агробиоценозы с плотностью загрязнения почвы 137Cs более 74 кБк/м2, или 2 Ku/км2, при этом концентрация 137Cs в кормах этих агробиоценозов выше контрольных уровней, установленных нормативными документами РФ. В Республике Беларусь допустимый уровень содержания 137Cs в сене составляет 1300 Бк/кг, сено, заготавливаемое в Гомельской области, отвечает требованиям РДУ-2003 [2]. В агробиоценозах территории ВУРС в 2005–2007 гг., по данным М.Ю. Кадочникова, концентрация 137Cs в концентрированных кормах составляла 0,53–1,44 Бк/кг; в силосе – 0,36–0,66; в грубых кормах – 1,8–2,2 Бк/кг [3]. А.С. Кривоногова в 2012–2017 гг. установила, что в агробиоценозах на территории ВУРС в кормовой смеси концентрация 137Cs составляла 3,25 ± 0,10 Бк/кг [4].
Таким образом, радиационная безопасность агропродукции аграрных ландшафтов центральной части РФ и сопредельных государств достаточно исследована. Научных работ по изучению радиационной безопасности агропродукции агробиоценозов Красноярского края опубликовано мало. В Красноярском крае внимание ученых и органов государственной власти привлекало загрязнение русла реки Енисей, на эту тему выполнено достаточно работ: оценены удельные активности основных техногенных изотопов в воде, донных отложениях и водных объектах (водорослях и разных видах рыб) на всем протяжении р. Енисей: от точки сброса Федерального государственного унитарного предприятия «Горно-химический комбинат» (ФГУП «ГХК») до Карского моря. Исследованы закономерности распределения, миграции техногенных радионуклидов в компонентах экосистемы; сформулированы модели переноса их между компонентами экосистемы р. Енисей [5–9].
Оценка радиационной безопасности агропродукции в условиях точечного техногенного загрязнения аграрных ландшафтов Красноярского края является одним из значимых вопросов региональной агроэкологии.
Цель исследования – оценить радиационную безопасность агропродукции аграрных ландшафтов с дополнительной радиационной нагрузкой.
Задачи: определить содержание 137Cs в кормах и молоке коровьем в аграрных ландшафтах с установленной дополнительной техногенной нагрузкой.
Объекты и методы. Работа проведена в соответствии с нормативной документацией [10] в 2016–2018 гг. в условиях аграрных ландшафтов с дополнительным антропогенным загрязнением, расположенных в центральных районах Красноярского края. В этих аграрных ландшафтах сельскохозяйственные животные имеют более высокие величины поглощенных доз. Автором в 2021 г. рассчитаны значения годовой поглощенной дозы [11]. Исследования выполнены в аграрном ландшафте с поглощенной годовой дозой для сельскохозяйственных животных 0,92 мГр, являющейся фоновой для Красноярского края (ООО «Миндерлинское») – контрольный ландшафт, в аграрном ландшафте с. Момотово, где дозовая нагрузка на крупный рогатый скот составляла 1,33 мГр/год, и аграрном ландшафте с. Большой Балчуг, где поглощенная доза для лактирующих коров – 1,55 мГр/год. Аграрные ландшафты с. Момотово и с. Б. Балчуг территориально принадлежат зоне наблюдения ФГУП «ГХК».
Контрольный аграрный ландшафт ООО «Миндерлинское» находится в п. Борск, в 50 км на север от г. Красноярска, в Сухобузимском районе Красноярского края. Аграрный ландшафт с. Момотово расположен на расстоянии
Удельная активность 137Cs в грубых и сочных кормах, продукции животноводства определялась согласно методикам ФГУП ВНИИМ с предварительным озолением. Удельную активность определяли на гамма-спектрометрах «МКГБ-01 РАДЕК» и «Гамма-1С», дозиметре – радиометре «МКС-АТ 130» в геометрии сосуда Маринелли 250 мл, время измерения 7200 с. Исследования выполнены в лаборатории ФГБУ ГЦАС «Красноярский» и лаборатории радиационного контроля «ШАНЭКО Сибирь».
Результаты и их обсуждение. Спектрометрически установлено, что значение удельной активности 137Cs в траве пастбищных угодий в аграрном ландшафте с дозой 0,92 мГр/год (контроль) находилось в диапазоне 0,91–1,68 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год – 4,22–14,17 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – 1,0–7,98 Бк/кг. Удельная активность 137Cs в сене разнотравном в контрольном аграрном ландшафте принадлежала диапазону значений 0,53–1,50 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год – 1,2–2,3 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – 1,1–2,67 Бк/кг. Удельная активность 137Cs в кормах с сенокосно-пастбищных агробиоценозов (табл. 1) ландшафта с дозой 1,33 мГр/год в 6,4 раза, в ландшафте с дозой 1,55 мГр/год в 2,7 раза выше, чем в агробиоценозах контрольного аграрного ландшафта (Р < 0,05).
Таблица 1
Содержание 137Cs в кормах
|
Количество проб |
Удельная активность 137Cs, Бк/кг |
||
|
Диапазон изменчивости |
Среднее значение |
||
|
0,92 (контроль) |
30 |
0,5–2,6 |
0,97±0,09 |
|
1,33 |
30 |
1,2–14,2 |
6,81±2,25* |
|
1,55 |
30 |
1,1–8,0 |
2,94±0,84* |
*Р < 0,05.
Высокие уровни радиоактивного техногенного загрязнения кормов с сенокосно-пастбищных биогеоценозов аграрного ландшафта с дозой 1,33 мГр/год объяснялись дополнительным загрязнением почв, связанным с техногенным загрязнем поймы р. Енисей в результате деятельности ФГУП «ГХК», в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – загрязнением поймы реки и газо-аэрозольными выбросами ФГУП «ГХК».
В работе оценена удельная активность 137Cs в суточном рационе крупного рогатого скота, для расчета суммарной активности использовали потребление животным с сутки: для стойлового периода – 4–12 кг сена, для пастбищного периода – 40 кг травы (табл. 2).
Таблица 2
Содержание 137Cs в суточном рационе коров
|
Поглощенная доза |
Период содержания |
Активность рациона, Бк/сут |
|
|
Диапазон |
Среднее значение |
||
|
0,92 мГр/год (контроль) |
Стойловый |
6,4–18,0 |
12,4±2,2 |
|
Пастбищный |
36,4–67,2 |
48,0±9,6 |
|
|
1,33 мГр/год |
Стойловый |
14,4–27,0 |
21,2±3,7* |
|
Пастбищный |
168,8–566,8 |
373,0±8*** |
|
|
1,55 мГр/год |
Стойловый |
13,3–32,0 |
22,3±4,4* |
|
Пастбищный |
40–319,2 |
150,0±48,0* |
|
* Р < 0,05; *** Р < 0,001 относительно данных контроля.
Удельная активность рациона коров изменяется в широких пределах, однако в контрольном аграрном ландшафте предел ограничен концентрацией 137Cs – 67,2 Бк/кг, тогда как в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год – 566,8 Бк/кг, в аграрном ландшафте с дозой 1,55 мГр/год – 319,2 Бк/кг. Удельные активности рациона аграрных ландшафтов с техногенной нагрузкой согласуются с данными, полученными в отдаленный период на территории сельскохозяйственных угодий, загрязненных в результате Чернобыльской катастрофы [13].
Во всех аграрных ландшафтах средние значения активности пастбищного рациона превышали результаты по стойловому периоду, причиной этого является разница в концентрации воды в грубых и сочных кормах. Установлена значительная удельная активность пастбищного рациона: в аграрном ландшафте с дозой 1,33 мГр/год в 7,7 раза (Р < 0,001), в ландшафте с дозой 1,55 мГр/год в 3,1 раза (Р < 0,05) превосходило данные контрольного аграрного ландшафта. Средняя активность стойловых рационов с техногенной нагрузкой в 1,7 раза превышала значения контроля (Р < 0,05).
Удельная активность 137Cs проб кормов контрольного агроландшафта находилась в интервале 2–4 Бк/кг (рис. 1). Частотное ранжирование значений концентрации 137Cs в кормах контрольного аграрного ландшафта имело вид гамма-распределения, характерного для большого количества природных объектов. В подавляющем большинстве – 91 % результатов по аграрному ландшафту с дозой 0,92 мГр/год
соответствовали диапазону 0–2 Бк/кг, это совпадает с уровнем глобального техногенного радиоактивного загрязнения Красноярского края. В агроландшафте с дозой 1,33 мГр/год концентрация 137Cs в кормах находилась в интервале от 2 до 16 Бк/кг (рис. 1). Распределение показателей по этому ландшафту соответствовало нормальному закону распределения с максимумом в 4 Бк/кг. Удельная активность 137Cs в кормах, выращиваемых на сенокосно-пастбищных биогеоценозах с дозой 1,55 мГр/год, находилась в интервале от 1 до 7 Бк/кг (рис. 1). Частотное распределение показателей удельной активности по этому ландшафту соответствовало нормальному закону распределения с максимумом в 2 Бк/кг. Значительный средней показатель удельной активности 137Cs в кормах в аграрных ландшафтах с дозами 1,33 и 1,55 мГр/год обусловлен наличием значительного количества (33,0 и 42,8 % соответственно) результатов с высокими показателями. В частотном ранжировании результатов по ландшафтам с дополнительной техногенной нагрузкой наглядно выделяется присутствие «хвоста», обусловленного наличием проб с удельной активностью 137Cs до 16 Бк/кг в агроландшафте с дозой 1,33 мГр/год и до 8 Бк/кг в агроландшафте с дозой 1,55 мГр/год. Основанием этого являются локальные газо-аэрозольные выпадения и загрязнение поймы реки Енисей в результате предыдущей работы ФГУП «ГХК». Исходя из этого, анализ эмпирических данных позволяет заключить, что аграрные ландшафты с дозами 1,33 и 1,55 мГр/год испытывают дополнительное техногенное радиоактивное загрязнение.
Рис. 1. Удельная активность 137Cs в кормах аграрных ландшафтов
Таблица 3
Содержание 137Cs в молоке коровьем
|
Поглощенная доза |
Количество проб |
Диапазон изменчивости, Бк/кг |
Среднее значение, Бк/кг |
|
0,92 мГр/год (контроль) |
15 |
0,14–0,17 |
0,16±0,004 |
|
1,33 мГр/год |
15 |
0,58–2,41 |
1,33±0,19*** |
|
1,55 мГр/год |
15 |
0,52–2,00 |
1,07±0,20*** |
***Р < 0,001.
Из данных таблицы 3 следует, что дополнительная антропогенная радиоактивная контаминация кормов агроландшафтов с техногенной нагрузкой формирует радиоактивную антропогенную нагрузку на продукцию животноводства. Удельная активность 137Cs в молоке коровьем в ландшафте с дозой 1,33 мГр/год в 8,3 раза, с дозой 1,55 мГр/год в 6,7 раза выше относительно значений контрольного ландшафта (Р < 0,001). Однако удельная активность 137Cs в молоке, производимом в ферменных биогеоценозах с техногенной нагрузкой, значительно ниже гигиенического норматива – 100 Бк/кг. Согласно требованиям нормативных документов [14, 15], можно заключить, что во всех аграрных ландшафтах Красноярского края производится радиационно безопасная молочная продукция.
Распределение результатов удельной активности 137Cs в молоке коровьем в контрольном аграрном ландшафте имело вид гамма-распределения, характерного для множества природных объектов (рис. 2).
Рис. 2. Распределение удельной активности 137Cs в молоке коровьем
Распределение результатов концентрации 137Cs в молоке коровьем в аграрных ландшафтах с техногенной нагрузкой соответствовало нормальному закону распределения с максимум 0,8 Бк/кг – для аграрного ландшафта с дозой 1,33 мГр/год, 2 Бк/кг – для аграрного ландшафта с дозой 1,55 мГр/год. Аппроксимация распределений результатов удельной активности 137Cs в молоке в аграрных ландшафтах с техногенной нагрузкой наглядно подтверждает наличие дополнительного техногенного загрязнения аграрных ландшафтов в результате деятельности ФГУП «ГХК».
Заключение. На основании полученных данных можно сделать вывод, что в центральных районах Красноярского края имеются аграрные ландшафты с дополнительным антропогенным загрязнением. В работе установлено наличие дополнительного техногенного загрязнения 137Cs компонентов аграрных ландшафтов в результате деятельности ФГУП «ГХК». В агроландшафтах с дополнительной техногенной нагрузкой удельная активность 137Cs в кормах превышает средние значения по Красноярскому краю. В этих ландшафтах установлена значительная удельная активность пастбищного и стойлового рациона. Однако удельная активность кормов, заготавливаемых в агробиоценозах с дополнительным техногенным загрязнением, много ниже контрольных уровней, определенных инструкцией о радиологическом контроле качества кормов, утвержденной 01.12.1994. В ферменных биогеоценозах с дополнительной техногенной нагрузкой концентрация 137Cs в молоке коровьем выше фоновых значений Красноярского края. В то же время удельная активность 137Cs в молоке, биогеоценозов с дополнительным техногенным загрязнением значительно ниже гигиенического норматива, установленного СанПиН 2.3.2.1078-01. В результате можно резюмировать, что в аграрных ландшафтах Красноярского края производится радиационно безопасная агропродукция.
1. Akmullina N.V. Radio`ekologicheskij monitoring ob`ektov veterinarnogo nadzora // Uche¬nye zapiski Kazanskoj gosudarstvennoj aka¬demii veterinarnoj mediciny im. N.`E. Bau-mana. 2014. T. 220. Vyp. № 4. S. 14–16.
2. Akkumulyaciya 137Cs rasteniyami lugovyh `ekosistem prigranichnyh territorij Bryanskoj, Gomel'skoj i Chernigovskoj oblastej / A.D. Bu-lohov [i dr.] // Nauchnyj dialog. 2014. № 1. C. 5–13.
3. Kadochnikov M.Yu. `Ekologo-biologicheskie osobennosti krupnogo rogatogo skota v rajonah intensivnogo tehnogennogo zagryazneniya okruzhayuschej sredy: avtoref. dis. … kand. veterinar. nauk. Ekaterinburg, 2007. 23 s.
4. Krivonogova A.S. Teoreticheskoe obosnova¬nie i razrabotka sistemy polucheniya kachest-vennoj produkcii molochnogo zhivotnovodstva v regione s kombinirovannym tehnogennym zagryazneniem: avtoref. dis. … d-ra biol. nauk. M., 2017. 44 s.
5. Osobennosti formirovaniya doz v naselennyh punktah, raspolozhennyh na beregah Eniseya v zone nablyudeniya Gorno-himicheskogo kombinata / A.I. Grigor'ev [i dr.] // Radio`e-kologiya XXI veka: mat-ly Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Krasnoyarsk, 14–16 maya 2012 g.). Krasnoyarsk: SFU, 2012. S. 235–246.
6. Sravnitel'naya ocenka soderzhaniya perehod-nyh metallov (Cu, Zn,Mn, Pb, Cd) i radioceziya (137Cs) v schuke (Esox lucius) i nalime (Lota lota) r. Enisej / T.A. Zotina [i dr.] // Sibirskij `ekologicheskij zhurnal. 2022. T. 29, № 1. S. 111–121. DOI: 10.15372/ SEJ20220110.
7. Atlas sovremennoj radiacionnoj obstanovki na territorii Krasnoyarskogo kraya / M-vo `ekologii i racional'nogo prirodopol'zovaniya Krasnoyar-skogo kraya. Krasnoyarsk, 2019. 84 s.
8. Rakitskij V.N., Bondareva L.G., Fedorova N.E. Raschet dozy oblucheniya dlya nekotoryh komponentov pischevoj cepochki presnovod¬noj `ekosistemy reki Enisej v period deya¬tel'nosti predpriyatiya yaderno-toplivnogo cik¬la – Gorno-himicheskogo kombinata, g. Kras¬noyarsk // Radiacionnaya gigiena. 2018. T. 11, № 3. S. 22–29. DOI:https://doi.org/10.21514/1998-426H-2018-11-3-22-29.
9. Zakonomernosti raspredeleniya radionuklidov v doline reki Enisej / F.V. Suhorukov [i dr.]. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2004. 286 s.
10. MU 13.5.13-00. Organizaciya gosudarstvenno-go radio`ekologicheskogo monitoringa agro`e-kosistem v zone vozdejstviya radiacionno-opasnyh ob`ektov. M.: VNIISHRA`E, 2000. 28 s.
11. Fedotova A.S. Osobennosti rascheta poglo-schennyh doz oblucheniya dlya krupnogo rogatogo skota v usloviyah Krasnoyarskogo kraya // Agrarnyj vestnik Urala. 2021. № 12 (215). S. 77–86. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-215-12-77-86.
12. Fedotova A.S. Tehnogennoe radioaktivnoe zagryaznenie senokosnyh biogeocenozov agrarnyh landshaftov lesostepnoj zony Kras-noyarskogo kraya // Vestnik KrasGAU. 2009. № 5. S. 75–81.
13. Il'yazov R.G. Chernobyl'skaya katastrofa: pos-ledstviya i kontrmery v agro`ekosfere. M.: KURS, 2024. 272 s.
14. SanPiN 2.3.2.1078-01. Gigienicheskie trebo-vaniya bezopasnosti i pischevoj cennosti pischevyh produktov (s izm. na 06.07.2011). M.: RIT `EKSPRESS, 2001. 269 s.
15. SanPiN 2.6.1.2523-09. Normy radiacionnoj bezopasnosti (NRB-99/2009): gigienicheskie normativy. M., 2009. 70 s.
