Введение к работе
Актуальность работы. Поведение радиоактивных продуктов ядерного деления в почвах начали изучать в России в Биофизической лаборатории Тимирязевской сельскохозяйственной академии В.М. Клечковский, И.В. Гулякин, Е.В. Юдинцева, СП. Целищев (О поведении..., 1956). Аналогичные работы были продолжены после аварии на ПО «Маяк» на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа. В ходе исследований были выявлены особенности взаимодействия минеральных и органических веществ почвы с микроколичествами радиоактивных продуктов деления,
Л ОН Qf\
при этом особое внимание уделялось Cs и Sr - биологически подвижным радионуклидам (Юдинцева, 1968). Подобные работы были проведены видными зарубежными учеными Р.С. Расселлом и Л. Фредрикссоном.
После аварии на Чернобыльской АЭС одним из наиболее тяжелых ее последствий стало крупномасштабное загрязнение сельскохозяйственных угодий долгоживу-щими радионуклидами, определяющее необходимость ведения агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения в течение длительного периода времени (Сельскохозяйственная радиоэкология, 1992). Потребление сельскохозяйст-
1 ^7
венной продукции с повышенным содержанием Cs стало важным источником дополнительного облучения человека. Поэтому изучение закономерностей миграции
1 ^7
Cs из почвы в сельскохозяйственные растения и влияния защитных мероприятий на этот процесс важны как с точки зрения теоретической радиоэкологии, так и для практики, а именно организации и ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных территориях. Большой вклад в изучение влияния контрмер на
1 ^7
снижение накопления Cs сельскохозяйственными растениями после аварии на ЧАЭС внесли P.M. Алексахин, Н.И. Санжарова, А.Н. Ратников, Т.Л. Жигарева (Россия); Б.С. Пристер, В.А. Кашпаров (Украина); И.М. Богдевич, С.К. Фирсакова (Беларусь) и др.
По прошествии почти 25 лет после аварии на ЧАЭС, несмотря на существенное улучшение радиационной обстановки, до сих пор не удалось полностью решить проблему обеспечения безопасности населения, проживающего на территориях России, загрязненных радиоактивными веществами (Чернобыльский форум, 2005). В России наиболее критическими являются 6 юго-западных районов Брянской области, в которых находится 121 населенный пункт (с числом жителей около 31.5 тыс. чел.), где среднегодовые дозы облучения населения превышают ІмЗв. В этих населенных пунктах отмечается наиболее высокое содержание Cs в сельскохозяйственной продукции. В пострадавших от аварии районах расположены 23 коллективных хозяйства, в которых все еще невозможно получение сельскохозяйственной продукции, соответствующей нормативам, без проведения специальных защитных мероприятий. Проблема производства продукции сельского хозяйства, отвечающей установленным ра-
диологическим стандартам, будет сохраняться в частном секторе сельских населенных пунктов до 2060 г., а в коллективных хозяйствах - до 2030 г. (Панов, 2009).
Сельскохозяйственные растения являются первичным звеном поступления радионуклидов из почвы в рацион питания человека. Поэтому применение защитных агрохимических и агротехнических мероприятий занимает особое место при реабилитации территорий, пострадавших от аварии на ЧАЭС (Alexakhin et. al., 2006). При определении экологически и экономически обоснованных доз удобрений и известковых материалов необходимо учитывать способы их влияния на биологическую подвижность радионуклидов. С практической точки зрения это позволяет с большой вероятностью прогнозировать и оценивать степень загрязнения сельскохозяйственной продукции радиоактивными веществами (Путятин, 2007).
Как в первый, так и в отдаленный периоды после аварии на ЧАЭС существует необходимость в разработке оптимальных защитных мероприятий, позволяющих получать стабильные урожаи с учетом закономерностей поведения радионуклидов в системе почва-растение и агрохимических свойств почв. Особое внимание надо уделять сельскохозяйственным угодьям, загрязненным радиоактивными веществами, поскольку на этих территориях одновременно необходимо обеспечивать производство нормативно чистой продукции и поддерживать плодородие почв. Оптимизация защитных мероприятий предполагает оценку эффективности их проведения в растениеводстве в различные периоды после аварии на ЧАЭС.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлась оценка эффективности применения защитных мероприятий в растениеводстве на различных этапах ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Разработать подход к классификации сельскохозяйственных угодий по степени интенсивности применения защитных мероприятий с учетом типа и агрохимических показателей почв, а также продуктивности агроценозов.
Оценить эффективность защитных мероприятий в АПК, выполненных в течение
1 ^7
20 лет после аварии на ЧАЭС, по снижению перехода Cs из почвы в сельскохозяйственные культуры.
1 ^7
Проанализировать динамику коэффициентов перехода Cs в сельскохозяйственные растения в различные периоды после радиоактивных выпадений с учетом объемов и видов защитных мероприятий.
Определить вклад контрмер, биогеохимических процессов и радиоактивного рас-
1 ^7
пада в снижение накопления Cs сельскохозяйственными растениями с течением времени в различные периоды после аварии на ЧАЭС.
Оценить уровни загрязнения Cs сельскохозяйственных угодий, обеспечивающие получение нормативно чистой продукции растениеводства с учетом различных объемов и видов защитных мероприятий и агрохимических характеристик почв.
Рассчитать периоды времени после радиоактивных выпадений, когда обеспечивается производство продукции растениеводства, соответствующей радиологическим стандартам, при различных объемах защитных мероприятий.
Теоретическая значимость и научная новизна работы. Теоретическое значение имеет предложенная классификация сельскохозяйственных угодий, загрязненных в результате радиоактивных выпадений, по степени интенсивности применения защитных мероприятий с учетом типа почв и их агрохимических характеристик. Впервые проведена оценка эффективности контрмер, выполненных в течение 20 лет
1 ^7
после аварии на ЧАЭС, по снижению накопления Cs сельскохозяйственными рас-
1 ^7
тениями. Определены динамика коэффициентов перехода Cs в растения и влияние защитных мероприятий на накопление этого радионуклида в сельскохозяйственной
1 ^7
продукции. Оценены периоды полуснижения содержания Cs в продукцию растениеводства в зависимости от типа почв и интенсивности применения защитных мероприятий. Установлена зависимость эффективности защитных мероприятий от времени после радиоактивных выпадений - максимально эффективным является применение контрмер в первые годы. Впервые выявлено, что в зависимости от интенсивности
1 ^7
проведения защитных мероприятий их вклад в снижение содержания Cs в продукции растениеводства в первый период после радиационной аварии максимален и составляет 20-35%. Во второй период он снижается (до 10-25%), а в третий период - не превышает 5-15%. Установлено, что по истечении 15-20 лет после аварии в отсутст-
1 ^7
вии защитных мероприятий для некоторых культур уменьшение содержания Cs в растениях определяется фактически только распадом радионуклида. Показано, что в настоящее время проведение агрохимических мероприятий на пахотных угодьях и агротехнических - на кормовых, остается основным способом снижения содержания
1 ^7
Cs в производимой сельскохозяйственной продукции.
Практическая значимость результатов исследований. Проведенные иссле-
1 ^7
дования показали, что при одних и тех же условиях Cs в большей степени переходит в кормовые культуры и в меньшей - в продукцию растениеводства пищевого назначения. Это необходимо учитывать при планировании систем севооборотов на радиоактивно загрязненных территориях. Дан прогноз уровней загрязнения радионуклидами сельхозугодий, когда возможно получение сельскохозяйственной продукции, соответствующей нормативам в различные сроки после радиоактивных выпадений и интенсивности контрмер. Определены периоды времени, когда в коллективных хозяйствах 6 юго-западных районов Брянской области возможно получение отвечаю-
щей установленным нормативам продукции растениеводства на сельскохозяйственных угодьях с различными объемами защитных и реабилитационных мероприятий.
Основные положения, выносимые на защиту:
1 ^7
Оценка эффективности защитных мероприятий по снижению перехода Cs из почвы в сельскохозяйственные растения в различные периоды после аварии на Чернобыльской АЭС.
Оценка вклада биогеохимических процессов, защитных мероприятий и распада
1 ^7
Cs в снижение накопления этого радионуклида сельскохозяйственными растениями.
3. Прогноз уровней загрязнения Cs сельскохозяйственных угодий, когда возможно
получение продукции растениеводства, удовлетворяющей действующим нормати
вам, в различные периоды после радиоактивных выпадений с учетом и в отсутст
вии защитных мероприятий.
Личный вклад диссертанта в разработку научных результатов, выносимых на защиту. Автором поставлена цель исследования, созданы базы данных по загрязнению радионуклидами земель, продукции растениеводства, характеристикам участков сельскохозяйственных угодий, расположенных на радиоактивно загрязненной территории. Выполнена статистическая обработка данных и проведен их анализ. Оценены
1 ^7
коэффициенты перехода Cs в растения с учетом интенсивности защитных мероприятий.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях, в том числе: на международной конференции «Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий» (Москва, 2005); V съезде по радиационным исследованиям: радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность (Москва, 2006); IV Региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2007); Всероссийской конференции молодых ученых «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2007); IV Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные задачи математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2008); V Региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2008); Международной конференции по радиоэкологии и радиоактивности в окружающей среде (Норвегия, 2008); Международной научно-инновационной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Полярное сияние - 2008. Ядерное будущее: технологии, безопасность и экология» (Санкт-Петербург, 2008); I Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008); VII Региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2010); Всероссийской научной конференции «Закономерности изме-
нения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова» (Москва, 2010); Международной научно-практической конференции «Экологическое нормирование, сертификация и паспортизация почв как научно-инновационная основа рационального землепользования» (Москва, 2010). Апробация диссертации состоялась на межлабораторном научном семинаре ВНИИСХРАЭ 18 августа 2010 г.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 14 печатных работах, в виде научных статей и тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 13 рисунков, 19 таблиц. Список литературы содержит 196 источника, в том числе 59 иностранных.
