Россия
УДК 546.36 Цезий
УДК 57 Биологические науки
Цель исследования – оценить радиационную безопасность агропродукции аграрных ландшафтов с дополнительной радиационной нагрузкой В работе приводится литературный обзор по оценке радиационной безопасности кормов и продукции животноводства, производимых в агробиоценозах, загрязненных в результате радиационных аварий на территориях Российской Федерации и Республики Беларусь. В статье отражена радиоэкологическая обстановка в центральных районах Красноярского края. Исследования проведены в период 2016–2018 гг. на базе лаборатории ФГБУ ГЦАС «Красноярский» и лаборатории радиационного контроля «ШАНЭКО Сибирь» – филиал АО «ГК ШАНЭКО». В работе на основании радиоэкологического обследования аграрных ландшафтов центральных районов Красноярского края выделены ландшафты с антропогенным загрязнением, получены данные по удельной активности 137Cs в зеленых и грубых кормах, заготавливаемых в сенокосно-пастбищных агробиоценозах аграрных ландшафтов центральных районов Красноярского края. Оценено содержание 137Cs в продукции животноводства, производимой в аграрных ландшафтах с дополнительной техногенной нагрузкой. Содержание 137Cs в кормах аграрных ландшафтов с поглощенными дозами 1,33 и 1,55 мГр/год превышает значение удельной активности техногенного цезия по Красноярскому краю. В аграрных ландшафтах с дополнительным техногенным загрязнением удельная активность суточного рациона по 137Cs выше, чем на остальной территории края. В аграрных ландшафтах с дозами 1,33 и 1,55 мГр/год содержание 137Cs в кормах не достигает величин контрольных уровней, установленных инструкцией №-13-7-2/216, соответственно на территории Красноярского края производятся безопасные в радиационном отношении корма. В аграрных ландшафтах с поглощенными дозами 1,33 и 1,55 мГр/год установлено превышение значений удельной активности 137Cs в молоке коровьем, однако установленное содержание техногенного 137Cs не превышает требований СанПиН 2.3.2.1078-01.
137Cs, агробиоценозы, удельная активность 137Cs, корма, молоко, агропродукция, радиационная безопасность
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. Акмуллина Н.В. Радиоэкологический мониторинг объектов ветеринарного надзора // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2014. Т. 220. Вып. № 4. С. 14–16.
2. Аккумуляция 137Cs растениями луговых эко¬систем приграничных территорий Брянской, Гомельской и Черниговской областей / А.Д. Булохов [и др.] // Научный диалог. 2014. № 1. C. 5–13.
3. Кадочников М.Ю. Эколого-биологические особенности крупного рогатого скота в райо-нах интенсивного техногенного загрязнения окружающей среды: автореф. дис. … канд. ветеринар. наук. Екатеринбург, 2007. 23 с.
4. Кривоногова А.С. Теоретическое обоснование и разработка системы получения качественной продукции молочного животноводства в регионе с комбинированным техногенным загрязнением: автореф. дис. … д-ра биол. наук. М., 2017. 44 с.
5. Особенности формирования доз в населенных пунктах, расположенных на берегах Енисея в зоне наблюдения Горно-химического комбината / А.И. Григорьев [и др.] // Радиоэкология XXI века: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. (Красноярск, 14–16 мая 2012 г.). Красноярск: СФУ, 2012. С. 235–246.
6. Сравнительная оценка содержания переходных металлов (Cu, Zn,Mn, Pb, Cd) и радиоцезия (137Cs) в щуке (Esox lucius) и налиме (Lota lota) р. Енисей / Т.А. Зотина [и др.] // Сибирский экологический журнал. 2022. Т. 29, № 1. С. 111–121. DOI: 10.15372/ SEJ20220110.
7. Атлас современной радиационной обстановки на территории Красноярского края / М-во экологии и рационального природопользования Красноярского края. Красноярск, 2019. 84 с.
8. Ракитский В.Н., Бондарева Л.Г., Федоро-ва Н.Е. Расчет дозы облучения для некоторых компонентов пищевой цепочки пресноводной экосистемы реки Енисей в период деятельности предприятия ядерно-топлив¬ного цикла – Горно-химического комбината, г. Красноярск // Радиационная гигиена. 2018. Т. 11, № 3. С. 22–29. DOI: 10.21514/ 1998-426Х-2018-11-3-22-29.
9. Закономерности распределения радионуклидов в долине реки Енисей / Ф.В. Сухоруков [и др.]. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 286 с.
10. МУ 13.5.13-00. Организация государственного радиоэкологического мониторинга агроэкосистем в зоне воздействия радиа¬ционно-опасных объектов. М.: ВНИИСХРАЭ, 2000. 28 с.
11. Федотова А.С. Особенности расчета поглощенных доз облучения для крупного рогатого скота в условиях Красноярского края // Аграрный вестник Урала. 2021. № 12 (215). С. 77–86. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-215-12-77-86.
12. Федотова А.С. Техногенное радиоактивное загрязнение сенокосных биогеоценозов аграрных ландшафтов лесостепной зоны Красноярского края // Вестник КрасГАУ. 2009. № 5. С. 75–81.
13. Ильязов Р.Г. Чернобыльская катастрофа: последствия и контрмеры в агроэкосфере. М.: КУРС, 2024. 272 с.
14. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (с изм. на 06.07.2011). М.: РИТ ЭКСПРЕСС, 2001. 269 с.
15. СанПиН 2.6.1.2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): гигиенические нормативы. М., 2009. 70 с.
