Загрязненного радиоактивными веществами

Максимальная очистка от радионуклидов готовой продукции достигается при более глубокой технологической переработке.

Эффективность очистки оценивается коэффициентом очистки (КО) — это отношение содержания радионуклидов в исходном сырье к содержанию радионуклида в конечном продукте. Он показывает, во сколько раз конечный продукт чище, чем исходное сырьё.

Установлено, что при некоторых технологических процессах переработки, сопровождающихся разделением продукции на несколь­ко компонентов, большая часть радионуклидов концентрируется в каком-либо одном компоненте. Этим компонентом нередко оказы­вается не основной, а побочный продукт переработки. Уместно напомнить, что радионуклиды попадают в растения и далее в организм животных и человека преимущественно в виде растворенных в воде солей. Поэтому концентрируются радионуклиды, в основном, в компонен­тах, содержащих воду. Если же они сосредоточены в других компонентах, то при переработке продукции также переходят в воду. Следовательно, любая технологическая переработка, предусматривающая отделение воды путем отжима, фильтрования, центрифугирования и других способов, кроме высушивания, будет приводить к дезактивации продукта. Высокая степень очистки продукции достигается при переработке картофеля и зерна на крахмал и спирт, масличных культур — на масло, сахарной свеклы — на сахар.

Особенности использования сенокосно-пастбищных

Угодий

Производство травяных кормов для поголовья крупного рогатого скота на окультуренных высокопродуктивных сенокосах и пастбищах является одним из основных условий получения нормативно чистой животноводческой продукции.

Переход радионуклидов в травы кормовых угодий определяется:

– плотностью загрязнения почв радионуклидами;

– гранулометрическим составом почв;

– уровнем обеспеченности почв элементами питания и кислотностью;

– степенью их увлажнения;

– дозами вносимых удобрений.

В зависимости от гранулометрического состава и степени увлажнения поступление радионуклидов в растения лугов может изменяться на порядок. Повышение плодо­родия почв приводит к снижению накопления в травах Cs-137 до 3-4, a Sr-90 – 2-3 раз. Для супесчаных и суглинистых почв оптимальными являются следующие агрохимические показатели: рН 5,8-6,2, содержание подвижных фосфора 120-200, калия — 150-200 мг/кг почвы, содержание гумуса 3-4 %; для торфяных почв рН 5,0-5,3, содержание фосфора и калия не ниже 600–700 мг/кг почвы.

Для закладки культурных пастбищ наиболее пригодны почвы со сравнительно устойчивым увлажнением автоморфные и временно избыточно увлажняемые почвы суглинистого и супесчаного гранулометрического состава, краткопоемные луга, осушен­ные минеральные и торфяно-болотные почвы. Непригодны заболоченные минеральные и торфяные почвы с неотрегулированным водным режимом

Важная роль в формировании продуктивности сенокосов и пастбищ принадлежит внесению минеральных удобрений.

Для достижения продуктивности 30 ц кормовых единиц с каждого гектара сено­косов, расположенных на минеральных почвах, дозы азотных удобрений должны со­ставлять не менее 120-150 кг/гa д.в.; на неминерализованных торфяно-болотных поч­вах доза азота снижается до 50-60 кг/га д.в. На травостоях, состав которых на 30-40 % представлен бобовым компонентом, дозы азотных удобрений не превышают 30-40 кг/га. При пастбищном использовании азотные удобрения вносят под каждое стравливание по 40 кг/га д.в. или через одно стравливание — по 60-80 кг. При этом следует учи­тывать, что в первой половине лета отрастание трав идет более интенсивно и эффект более высоких доз азота выражен сильнее.

Уменьшить потребность в азотных удобрениях позволяет посев бобово-злаковых травосмесей. Включение около 40 % клеверного компонента в состав травосмесей рав­носильно воздействию 90 кг/га азота. Однако сроки использования бобово-злаковых травостоев ограничиваются 2-3 годами.

Дозы фосфорных и калийных удобрений устанавливаются с учетом планируе­мой продуктивности и обеспеченности почв их подвижными формами. Подход к опре­делению доз следующий: при низком содержании подвижных форм фосфора и калия в почвах (I и II группы) дозы должны на 20-30 % превышать вынос с урожаем. При со­держании их на уровне III-й и IV-й групп обеспеченности внесение фосфорных и калий­ных удобрений должно примерно равняться выносу, при высоком содержании – со­ставлять 60-70 % выноса. Особое внимание необходимо уделять внесению калийных удобрений на лугах с торфяно-болотными и легкими минеральными почвами, где запа­сы почвенного калия значительно ниже. Фосфорные удобрения вносятся весной, азот­ные и калийные – под каждый укос или стравливание в дозе не более 90 кг/га.

Основой рационального использования пастбищных угодий является загонная система пастьбы животных. При такой организации вся площадь выпаса делится на участки, которые стравливаются поочередно. Когда заканчивается полный цикл стравливания, пастьбу начинают повторно с загона, который был стравлен первым. Установ­лено, что при такой системе примерно на четверть повышается эффективность исполь­зования травостоя и создаются более благоприятные условия для повторного отраста­ния трав. Длительность использования каждого загона не должна превышать 4-5 дней. Максимальный суточный сбор корма крупным рогатым скотом отмечается при траво­стоях высотой 20-40 см и урожаях 75-150 ц/га зеленой массы. При меньшей урожайно­сти наблюдается более высокий уровень загрязнения трав радионуклидами. Важным моментом является правильное определение начала весеннего стравливания. Высота трав к этому моменту должна достигать 12-15 см.

Для обеспечения высокого качества травяных кормов с меньшим содержанием радионуклидов следует проводить уборку злаковых травосмесей в фазу конца колоше­ния–начала цветения преобладающих видов. Наиболее благоприятная фаза уборки бо­бовых наступает в фазу конца бутонизации - начала цветения. При таком сроке уборки отмечен наиболее высокий сбор сухого вещества. При более ранних сроках скашивания в травах содержится больше протеина, но вместе с тем наблюдается и более высокое содержание радиоактивных элементов. Запаздывание со сроками уборки приводит к снижению выхода сухого вещества и переваримого протеина, увеличению содержания клетчатки и ухудшению переваримости кормов.

Гидротехническая мелиорация является радикальным спосо­бом снижения поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию на пере­увлажненных землях. За счет осушения и проведения культуртехнических мероприятий можно снизить загрязненность продукции в 5-10 раз.

Осушенные земли отличаются от нормально увлажненных тем, что на них поступление радионуклидов в растительную продукцию сильно зависит от положения уров­ня грунтовых вод (УГВ). Для большинства торфяных, торфяно- и торфянисто-глеевых почв минимальное поглощение растениями Cs-137 и Sr-90 достигается при положе­нии уровня грунтовых вод на глубине – 90-120 см от поверхности почвы. Подъем УГВ на глубину 40-50 см от поверхности почвы приводит к увеличению поступления ра­дионуклидов в растения в 5-20 раз, а его снижение до 150-200 см – в 1,5-2,0 раза.

На связных минеральных почвах необходимо периодически (через 4-5 лет) производить глубокое, безотвальное рыхление подпахотного слоя почвы и мероприятия по организации поверхностного стока в режимах, исключающих эрозию почвы. Это сти­мулирует поглощение влаги корнями из подпахотного слоя почвы и снижает поступле­ние радионуклидов в растения на 30-50 %.

В зоне радиоактивного загрязнения должно осуществляться тщательное регулирование водного режима. Проводящая и регулирующая сеть, а также сооружения на ней, должны содержаться в работоспособном состоянии. Открытая мелиоративная сеть должна периодически окашиваться и подчищаться. Также должны своевременно про­изводиться промывка и ремонт закрытого дренажа. Перед очисткой каналов определя­ется содержание радионуклидов в донных отложениях и на прилегающей к ним мест­ности. Если содержание радионуклидов в илистых отложениях незначительно превы­шает их содержание в почве на прилегающей местности, тогда очистка сети и разравнивание вынутого грунта осуществляется по обычной технологии. При плотности загрязнения территории Cs-137 более 185 кБк/м² и превышении уровня загрязнения донных отложе­ний над загрязнением почвы окружающей местности более, чем на порядок, требуется захоронение вынутого грунта на глубину 0,7-0,8 м вблизи бровок канала.

Большинство осушительно-увлажнительных систем на территории с плотностью загрязнения Cs-137 более 185 кБк/м² требует частичного переустройства. В первую оче­редь должна быть проведена замена затворов ковшового и коробчатого типов на более совершенные, если не обеспечивается регулирование УГВ. Существующая регули­рующая сеть также должна быть углублена, если не обеспечивается требуемая норма осушения.

Поскольку кратковременные заполнения поверхности почвы водой в значитель­ной степени увеличивают поступление радионуклидов в растения, на осушенных пой­менных землях целесообразно устройство летних самотечных польдеров при соответствующем культуртехническом их обустройстве, засыпке вымоин и понижений.

Радиоактивному загрязнению подверглись поймы рек Припять, Горынь, Уборть, Лань, Днепр, Сож, Друть, Ипуть и др. В республике радиоцезием загрязнено около 250 тыс. га пойменных земель. Среди пойменных почв, подвергшихся загрязнению Cs-137, 69 % развиваются на рыхлом аллювии, 24 % – на связном и 7 % со­ставляют торфяно-болотные пойменные почвы. Наиболее загрязненными являются поймы р. Припять: до 555 кБк/м² — 14,5 тыс. га более 555 кБк/м – 31,3 тыс. га; р.Сож соответственно 1,1 и 10,1 тыс. га, р. Ипуть – 1,7 и 7,6 тыс. га.

Переход радионуклидов из почвы в травы пойменного луга заметно выше, чем на водоразделах, что обусловлено генетическими особенностями почв и повышенным увлажнением. Размеры перехода радионуклидов опреде­ляются степенью увлажнения почв и их гранулометрическим составом. При переходе от дерновых временно избыточно увлажняемых почв к дерново-глеевым поступление радионуклидов в растения возрастает более чем в 2 раза на связных почвах и более чем в 10 раз на рыхлых. На аллювиальных торфяных почвах отмечен наиболее интенсивный переход радионуклидов в растения.

Установлено, что в засушливые годы величина загрязнения трав ниже, чем во влажные. Причем более четко эти различия проявляются на почвах легкого грануло­метрического состава. Например, на суглинистых аллювиальных дерново-глееватых почвах в периоды со значениями гидротермическою коэффициента (ГТК) 1,91 удель­ная активность трав при плотности загрязнения почв Cs-137 370 кБк/м² составила 220 Бк/кг, а при величине ГТК 1,47–101 Бк/кг, т.е. снижалась более чем в два раза. На супесчаном аллювии при таких же величинах ГТК различия в содержании Cs-137 в травах более заметно – соответственно 1326 и 363 Бк/кг.

Длительность затопления пойменных лугов паводковыми водами также отражает­ся на накоплении Cs-137 в травах. При уменьшении количества дней затопления в годы с длительными паводками (40-80 дней) удельная активность трав на супесчаном аллю­вии существенно снижается – до 4 раз. При сроке затопления до 20 дней и ме­нее влияние этого фактора выражено незначительно.

Переход радионуклидов из почвы в травы пойменного луга в большой степени определяется обеспеченностью элементами питания и их соотношением. Для снижения накопления Cs-137 в травах пойменных лугов рекомендуется внесение сбалансированно­го минерального удобрения при соотношении азота, фосфора и калия 2-3:1:2-3. При несбалансированном внесении азотные удобрения могут являться причиной увеличе­ния содержания Cs-137 в травах. Дозы фосфорных удобрений рекомендуется ограничить 60 кг/га д. в, так как дальнейшее их увеличение не оказывает существенного положи­тельного влияния ни на продуктивность, ни на снижение уровня загрязнения трав. Уве­личение дозы калийных удобрений от 120 до 180 кг/га действующего вещества приво­дит к уменьшению уровня загрязнения трав радиоцезием на почвах с низкой обеспе­ченностью калием примерно в 2 раза. Дозы калийных удобрений более 180 кг/га не рекомендуются, так как даже при дробном внесении приводят к излишнему накоплению калия в растениях и нарушению оптимального соотношения двух- и одновалентных катионов в кормах, что ухудшает их усвоение животными. Оптимальной дозой, отве­чающей экологическим и экономическим требованиям, является доза N180P60K180, которая обеспечивает снижение накопления Cs-137 в травах в 4-6 раз, продуктивность луга на уровне 70-80 ц/га сена. На торфяно-болотных почвах предусматривается сни­жение доз азота до 50-70 кг/га д.в. и повышение доз калия – до 240 кг/га. При этом со­отношение NPK должно быть в пределах 1-1,5:1:3-4.

На пойменных лугах, где не проводится коренное улучшение, хорошие результаты дает поверхностное известкование. Рекомендуется на кислых почвах пойм внесение доломитовой муки в дозах 2-3 тонны с периодичностью 3 года.

В поймах рек, где торфяные почвы занимают значительные площади и являются преобладающей почвенной разновидностью (особенно это касается обвалованных уча­стков), эффективным приемом является создание сеяных лугов. При подборе травосме­сей следует учитывать длительность затопления пойм, интенсивность накопления ра­дионуклидов разными видами трав и способность их к образованию очеса. Например, при отчуждении на высоте 6 см у мятлика лугового (низовой злак) в приземном слое сохраняется более 50 % массы урожая, у овсяницы луговой (промежуточный злак) – около 40 %, а у тимофеевки луговой (верховой злак) – 29 % массы. На загрязненных радионуклидами пойменных лугах предпочтение следует отдавать верховым злакам, таким как тимофеевка луговая, кострец безостый, райграс высокий, двукисточник тростниковидный и промежуточным — овсяница луговая, ежа сборная.

С учетом биологических особенностей трав, по-разному реагирующих на длительность затопления, на торфяных почвах при возможном их затоплении до 15-20 суток рекомендуется использовать тимофеевку луговую, овсяницу тростниковидную, ко­стрец безостый, а при более длительном затоплении (до 30–40 суток) овсяницу тростни­ковидную лучше не использовать. Если же длительность затопления превышает 40 суток, рекомендуется посев двукисточника тростниковидного. Предпочтительно пойменные луга использовать в качестве сенокосов. Пастбищное использование пойменных лугов на почвах с избыточным увлажнением следует исключать.

8.3. Мероприятия по уменьшению содержания

радионуклидов в продуктах животноводства

Основной задачей ведения животноводства в зонах радиоактивного за­грязнения является получение продукции, соответствующей требованиям рес­публиканских допустимых уровней. Проведение защитных агромелиора­тивных и зоотехнических мероприятий позволяет значительно снизить производство молока и мяса с превышением допустимых уровней по содержа­нию Cs-137 и Sr-90. В системе этих мероприятий выделяют 4 группы приемов:

1) производство кормов с допустимым содержанием радионуклидов;

2) двухстадийный откорм животных перед отправкой на мясокомбинат;

3) раздельный выпас скота для производства цельного молока и молока - сырья для переработки на масло;

4) применение специальных кормовых добавок;

5) технологическая и кулинарная переработка продуктов животноводства;

6) перепрофилирование отраслей животноводства.

Известно, что более 90 % радионуклидов поступает в организм живот­ных с кормами, поэтому качеству кормов уделяется особое внимание. Чтобы уменьшить содержание радионуклидов в кормах проводят поверхностное и коренное улучшение пастбищ и сенокосов.

Для получения гарантированно чистых молока и мяса устанавливаются пределы допустимого содержания (ПДС) Cs-137 и Sr-90 в суточном рационе животных и предельнодопустимые уровни (ПДУ) радиоактивного загрязнения различных кормов.

ПДС радионуклидов в рационе определяется из соотношения:

,

где РДУ – Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия-137 и стронция-90 в пищевых продуктах и питьевой воде; К_п – коэффициент перехода радионуклида из рациона в 1 л (1кг) продукта, % суточного поступления.

При загрязнении отдельных видов кормов, превышающем предельно допустимый уровень, нормирование радионуклидов в рационе производится за счет увеличения доли более чистых кормов.

Для получения молока, соответствующего нормативам, рекомендуется использовать улучшенные и культурные пастбища и сенокосы, а также скармливать скоту при стойловом содержании скошенную зеленую массу и не выпасать скот на пастбищах со слабой дерниной и низким (менее 10 см) травостоем. При стойловом содержании рекомендуют включать в рацион сено с культурных сенокосов, силос сеяных трав и кукурузы, кормовую свеклу и концентраты.

Прогноз содержания радионуклидов в продуктах животноводства производится по формуле:

,

где А _прод. – активность продукта; А _рац. – активность суточного рациона.

Выращивание и начальный откорм молодняка проводится без ограничений по обычным рационам. Если радиоактивное загрязнение кормов превышает допустимые уровни и не позволяет нормировать суточный рацион на уровне ПДС, тогда выращивание и откорм скота проводится в два этапа. На первом этапе – кормление животных проводят по принятой в хозяйстве технологии без ограничений. В последние два месяца откорма используют рационы, в которых содержание Cs-137 не превышает ПДС, включающие кукурузный силос, сенаж из однолетних трав, корнеплоды, барду. Контроль рациона по содержанию Sr-90 не проводят, потому что переход Sr-90 в мышечную ткань не превышает 0,04 %, в то время как переход Cs-137 в 100 раз больше и составляет 4%.

К числу эффективных контрмер по снижению перехода радионуклидов в продукты животноводства относится применение различного рода препаратов химического и природного происхождения. Для снижения поступления цезия-137 в нашей республике широко используются ферроцинсодержащие препараты. Применение ферроцина в мясном скотоводстве в виде болюсов, солебрикетов или добавок к комбикорму позволяет получать "чистое" мясо практически во всех хозяйствах Беларуси. Препарат используется также для снижения поступления радиоцезия в молоко. Использование ферроцинсодержащих препаратов позволяет при различных уровнях загрязнения продуктов животноводства снизить содержание цезия-137 в мясе и молоке, соответственно, в 4,5-6,6 и 5,0-12,0 раз.

В кристаллической решетке ферроцианидов есть катион аммония (NH⁺₄), который вступает в ионно-обменные реакции с ионами щелочных элементов, в результате которых они необменно поглощаются ферроцианидами с образованием комплексных соединений. По прочности связи с ферроцианидами установлен убывающий ряд: цезий> рубидий>калий> натрий. Цезий связывается ферроцианидом в 1000 раз больше, чем калий. Прочность связи определяется ионным радиусом элемента. Поэтому введение ферроцидов не уменьшает содержание в организме натрия и калия и не нарушает натриво-калевый обмен. Ферроцианиды являются самым эффективным сорбентом радиоцезия.

Для снижения поступления Sr-90 в рационе повышают содержание усвояемого кальция, при этом не должно нарушаться его соотношение с фосфором.

В первые недели после радиоактивного выброса введение йодистого калия в рацион способствовало уменьшению содержания радиоактивного йода-131 в молоке на 50 %.

Снижение содержания радионуклидов в молоке и мясе отмечается при насыщении рациона минеральными веществами и особенно кальцием и калием, а также микроэлементами, белково-витаминными препаратами.

Технологическая и кулинарная обработка продукции животноводства позволяет в значительной степени сократить по­ступление радионуклидов в организм человека.

Установлено, что радиоцезий равномерно распределяется в мягких тканях, одинаково загрязняя мышцы, печень и почки. Уровень загрязнения костей цезием-137 намного ниже, чем мягких тканей. Наименьшая концентрация радиоцезия наблюда­ется в сале и жире. Концентрация радиоцезия в мясе молодняка обычно выше, чем у взрослых животных. Как правило, концентрация радионукли­дов меньше в свинине, чем в говядине или мясе птицы и диких животных.

Уровень радиоактивного загрязнения мяса может быть значительно снижен путем засолки его в рассоле. Наибольший эффект достигается при предварительной нарезке мяса на куски и последующем посоле при многократной смене рассола. При этом цезий-137 переходит в рассол, а эффективность извлечения радионуклидов возрастает с увеличением дли­тельности вымачивания.

Снизить концентрацию радиоактивных веществ в мясе можно также и при помощи варки, но с обязательным удалением отвара (бульона) после 8–10 минутного кипячения. При такой варке из мяса, а также из печени и легких, в бульон переходит примерно 50% цезия-137, а из костей до 1 %. Это необхо­димо учитывать при приготовлении первых блюд на мясокостном бульоне.

В яйцах радионуклиды концентрируются в основ­ном в скорлупе, меньше всего их в желтке. Поэтому лучше употреблять яйца в пищу в виде яичниц, омле­тов, в кондитерских изделиях.

Радионуклиды цезия и стронция не связаны с жи­ровой фракцией молока. Поэтому наименее загрязненным продуктом при переработке молока является масло, далее следуют сливки, творог и сыр клинковый. Наи­большая концентрация цезия-137 и стронция-90 при­ходится на сыворотку.

В случае, когда концентрация радионуклидов в молоке не позволяет использовать его в свежем виде для пищевых целей, такое молоко следует перерабатывать на молочные продукты и в первую очередь – на масло.

В процессе сепарирования молока в обрат переходит от 92 до 98% стронция-90; 84-96% йода-131 и 86-99% цезия-137; в сливки – 2-8%; 4-16% и 1-15% соответственно. При переработке сливок в сливочное масло основная часть указанных радионуклидов переходит в пахту и промывные воды. В масле остается менее 1,5% стронция-90; до 3,5% йода-131 и 0,3-2,2% цезия-137. Молочный жир (топленое масло) радионуклидов стронция и цезия практически не содержит.

Таким образом, замена в пищевом рационе молока, содержащего повышенные концентрации радионуклидов, полученными из него продуктами, позволяет более чем в 10 раз снизить вклад радионуклидов в рацион человека. Переработка цельного молока в сливки, сметану, творог домашним способом снижает содержание радионуклидов в этих продуктах в 4–6 раз, а переработка такого молока на сыр (сычужный) и сливочное масло – в 8–10 раз.

В хозяйствах, расположенных на почвах с плотностью загрязнения Cs-137 15–40 Ки/км², где невозможно получение молока, содержание радионуклидов в котором не превышает установленных пределов, целесообразна переспециализация молочного скотоводства на мясное с разведением скота симментальской породы или переспециализация скотоводства на свиноводство или птицеводство.