Заходи щодо зменшення вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва

Для зниження концентрації радіонуклідів у сільськогосподарських рослинах можна використовувати різні прийоми, які розподіляються на дві великі групи:

1) загальноприйняті (традиційні) в агропромисловому виробництві заходи, спрямовані на збереження і збільшення родючості ґрунту, ріст урожайності, підвищення якості рослинницької продукції, одночасно сприяючи зменшенню переходу радіоактивних речовин із ґрунту в рослини;

2) спеціальні прийоми (видалення верхнього забрудненого радіоактивними речовинами шару ґрунту, глибока оранка з похованням забрудненого шару ґрунту, внесення в ґрунт спеціальних меліорантів, що зв'язують радіонукліди у важкодоступні для рослин форми та ін.), які іноді можуть призвести до визначеного зменшення врожайності рослин, деякого погіршення родючості ґрунту.

Аналогічним чином – на традиційні й спеціальні – можуть бути класифіковані прийоми по технологічній обробці рослинницької продукції, що використовуються для зниження вмісту в ній радіоактивних речовин.

Хімізація землеробства (в першу чергу внесення добрив і різних хімічних меліорантів, що поліпшують фізико-хімічні властивості ґрунту і підвищують його родючість) є одним з важливіших шляхів обмеження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини, а потім – у продукцію тваринництва. Застосування мінеральних і органічних добрив, вапна, торфу тощо – найбільш ефективні заходи зменшення концентрації радіонуклідів в урожаї. Вони становлять основу комплексу засобів захисту по профілактиці внутрішнього, а іноді й зовнішнього, опромінення при ліквідації наслідків радіаційних аварій на забруднених сільськогосподарських угіддях.

Зменшення вмісту радіонуклідів в урожаї при внесенні добрив може бути зумовлено рядом факторів: поліпшенням умов живлення рослин і пов'язаними з цим збільшенням біомаси і „розбавленням” радіонуклідів; поліпшенням концентрації в ґрунті обмінних катіонів, у першу чергу калію та кальцію; посиленням антагонізму між іонами радіонуклідів й іонами солей, які вносять у ґрунт; зміна доступності для кореневих систем радіонуклідів унаслідок переведення їх у важкодоступні сполуки та обмінної фіксації у результаті реакції радіонуклідів з добривами, що вносяться.

Ефективним прийомом для обмеження переходу радіонуклідів у рослини є оранка ґрунту. У більшості випадків радіоактивного забруднення сільськогосподарських угідь радіонукліди, що випали на поверхню ґрунтово-рослинного покриву, спочатку зосереджуються у верхньому шарі ґрунту (0 – 2 см). Оранка ґрунтів сприяє перерозподілу радіоактивних речовин у кореневмісному шарі ґрунту (як правило, 0 – 25 см).

Ще одним важливим результатом оранки ґрунтів є зниження потужності дози гамма-випромінювання за рахунок заглиблення радіонуклідів (їх розподіл в орному шарі). Звичайна оранка ґрунтів на глибину 18 – 20 см зменшує потужність дози гамма-випромінювання в декілька разів. При обробітку ґрунту на глибину 28 см надходження стронцію зменшується порівняно з контролем (ротаційна обробка на глибину 11 см) у люцерни на 40 %, пшениці – на 25, а в цукрових буряків – на 10 %. Глибоке заорювання (на 30 см) знижує нагромадження стронцію в рослинах із малою кореневою системою більше, ніж у три рази порівняно з контролем, де радіонуклід залишається на поверхні, але не впливає на поглинання стронцію рослинами з глибокою кореневою системою. Засвоєння радіонуклідів рослинами при оранці ґрунту на 30 см зменшується на 20 – 30 % порівняно з мілким обробітком ґрунту (на 15 см), ефективність глибокої оранки в зниженні надходження радіонуклідів у рослини залежить від їх біологічних особливостей.

Одним із важливих спеціальних прийомів, спрямованих на зменшення вмісту радіоактивних речовин у ґрунті, є механічне видалення поверхневого шару ґрунту, який концентрує основну кількість радіонуклідів. Однак цей спосіб дезактивації ґрунту дуже трудоємкий і дорого коштує. Зняття шару 0 – 5 см з площі 1 га відповідає відчуженню близько 500 т ґрунту, який по суті може розглядатися як радіоактивні відходи. Мабуть, цей прийом можна використовувати тільки на дуже обмеженій території, наприклад, на городах.

До механічної дезактивації ґрунтів може належати і такий прийом, як глибока оранка ґрунтів із загортанням верхнього, найбільш забрудненого, шару ґрунту на глибину 40 – 60 см і глибше.

У доповнення до оранки з переміщенням шару ґрунту, який містить радіонукліди, на глибину пропонується відділяти новий верхній шар ґрунту від нижчележачого з підвищеною концентрацією радіонуклідів екранним бар'єром з токсичних хімічних сполук, що перешкоджають проникненню коренів рослин у нижні шари ґрунту. Проведення цих робіт пов'язане з серйозними технічними труднощами і великими економічними витратами.

Одним із способів, що обмежує акумуляцію в рослинах радіонуклідів, є їх переведення у важкозасвоювані форми. Для цього можна вносити в ґрунти різні хімічні реагенти. Наприклад, для радіоактивного стронцію в якості фіксуючих хімічних сполук можна використовувати великі дози фосфатів, розчинних силікатів (калію, натрію) тощо. Можна також промивати ґрунт, застосовуючи розчини кислот, луги, нейтральні солі, комплексони. Велике значення на зрошуваних землях має вимивання радіонуклідів з ґрунтів.

Важливим є питання меліорації лук і пасовищ, які радіоактивно забруднені. Радіонукліди, що випали на поверхню луків, більш доступні рослинам, ніж в орних землях, внаслідок чого вміст радіоактивних речовин у кормах на природних пасовищах і сіножатях суттєво вищий, ніж у кормових рослинах на ріллі.

Першочерговими завданнями агромеліоративних заходів на забруднених луках є руйнування дернистого шару і перемішування радіонуклідів у кореневмісному шарі ґрунту, тобто переведення природних пасовищ у штучні. Для підвищення продуктивності сіножатей і пасовищ застосовують звичайні агротехнічні заходи: переорювання, вапнування, підживлення мінеральними добривами, пересівання трав. Вони дають можливість одночасно значно зменшити й радіоактивне забруднення кормів.

При організації рослинництва для одержання продукції з мінімальним вмістом радіоактивних речовин можна також використовувати здатність рослин нагромаджувати радіонукліди в різних концентраціях.

За вмістом радіоактивного цезію в продовольчій частині врожаю сільськогосподарські культури розподіляються так: зернові, бобові й зернобобові – люпин, овес, гречка, горох, ячмінь, пшениця, кукурудза, просо, соя, квасоля, картопля; овочеві – капуста, столові буряки, морква, огірки, помідори; трави – вівсяниця, райграс, конюшина, тимофіївка. По акумуляції радіоактивного цезію культури можна розділити на три групи: зернові (ячмінь, пшениця і овес) – слабонагромаджуючі; круп'яні (просо, чумиза і гречка) – середньонагромаджуючі; зернобобові (квасоля, горох, боби) – сильнонагромаджуючі. Картопля займає проміжне місце між горохом і бобами.

За вмістом радіоактивного стронцію в господарсько цінній частині врожаю овочеві культури розміщуються в такому порядку: буряки, огірки, морква, капуста, помідори, картопля.

Враховуючи біологічну здатність рослин акумулювати хімічні елементи й радіонукліди, були висловлені пропозиції про біологічне очищення ґрунтів, що зазнали радіоактивного забруднення, за допомогою відчуження рослинної маси. Цей прийом називають фітомеліорацією ґрунтів. Проведені досліди показали, що він за ефективністю і рядом інших показників нераціональний. Відчуження вирощеної фітомаси не сприяє помітному очищенню ґрунту – з урожаєм буде винесено не більше 3 % радіоактивного стронцію і цезію, що міститься в ґрунті. Крім того, якщо розглядати фітомеліорацію як спосіб дезактивації ґрунтового покриву, то неминуче стає така проблема, як утилізація забруднених рослин, які є по суті радіоактивними відходами, що потребують захоронення. Крім того, очищення ґрунту від цих радіонуклідів за допомогою рослин буде також очищенням від хімічних аналогів стронцію і цезїю – біогенно важливих кальцію і калію, а також від багатьох інших біофільних речовин.

Значно зменшити кількість радіонуклідів у продукції рослинництва можна також при переробці різних видів рослинної сировини. До таких процесів належать одержання рослинної олії з соняшника і сої, крохмалю і спирту з картоплі, цукру з цукрових буряків. Чим менший вміст хімічних елементів у кінцевому продукті, тим меншою буде в ньому концентрація радіонуклідів. Однак під час переробки можуть з'явитися такі продукти, в яких вміст радіонуклідів більший, ніж у початкових продуктах, наприклад, у макухах рослинного походження. Вміст радіонуклідів у рослинницькій продукції може змінюватися при консервуванні продукції, солінні тощо.

В умовах радіоактивного забруднення сільськогосподарських угідь в основу ведення агропромислового виробництва, в тому числі й рослиництва, має бути покладений принцип зонального розміщення різних галузей АПК. Необхідність дотримання цього принципу пов'язана з тим, що допустима концентрацтя радіонуклідів у різних видах сільськогосподарської продукції може змінюватися в широких межах.

У загальному вигляді, у першій зоні (з найменшим вмістом радіонуклідів) агропромислове виробництво можна вести практично без будь-яких обмежень і без меліоративних заходів, спрямованих на зниження переходу радіонуклідів у сільськогосподарські рослини. Це стосується площ з таким вмістом радіонуклідів, який гарантує одержання сільськогосгіодарської продукції, де концентрація радіоактивних речовин буде меншою від встановлених норм.

У другій зоні, де радіонуклідів у ґрунті більше, ніж у першій, концентрація їх у ряді сільськогосподарських продуктів, якщо не застосовувати спеціальних меліоративних заходів, перевищуватиме допустимі норми.

До третьої зони можуть належати території, де вміст радіонуклідів у ряді важливих продуктів агропромислового виробництва перевищує допустимі норми.

Нарешті, в четвертій, найбільш забрудненій, зоні може бути виключено виробництво будь-яких видів продукції, що використовується людиною, або площ на корм сільськогосподарським тваринам. У сівозмінах цієї зони можна передбачити виробництво технічних, олійних і ефіроолійних культур (льон, цукрові буряки, соняшник, коноплі, рицина), а також ведення насінництва будь-яких культур. Сільськогосподарські культури в цій зоні і в зонах з меншим забрудненням можна вводити в сівозміни з наступним використантням урожаю на корм худобі, насіннєві цілі й технічну переробку (спирт, цукор, крохмаль, рослинна олія тощо). У межах кожної з цих зон можна варіювати при виборі видів і сортів сільськогосподарських культур, що відрізняються нагромадженням радіонуклідів.

Незважаючи на очевидну простоту цього принципу, необхідно мати на увазі, що його впровадження пов'язане з великими економічними й організаційно-технічними труднощами.

Контрольні питання до теми 8

1. Які існують джерела радіоактивного забруднення?

2. Що таке радіаційний фон?

3. Які причини надходження радіонуклідів у рослини?

4. Що таке аеральне радіоактивне забруднення?

5. Які причини надходження радіонуклідів у продукцію тваринництва?

6. Як відображається дія іонізуючого випромінювання на сільськогосподарських рослинах?

7. Які рослини найбільш витривалі проти дії іонізуючого випромінювання?

8. Як можна використовувати іонізуюче випромінювання для підвищення врожайності сільськогосподарських культур?

9. Які заходи потрібно проводити для зменшення вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва?