Пути снижения содержания радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства

Основные дозовые нагрузки на население, связанные с аварией на ЧАЭС, обусловлены потреблением сельскохозяйственных продуктов, производимых на загрязненных территориях. Чтобы сократить поступление радионуклидов в организм человека, необходимо снижать интенсивность их поступления в растения.

Накопление радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур можно снизить путем использования различных агрохимических и агротехнических приемов:

1) общепринятые (традиционные) мероприятия в агропромышленном производстве, направленные на сохранение и увеличение плодородия почвы, рост урожайности и одновременно способствующие уменьшению перехода радиоактивных веществ из почвы в растение;

2) специальные приемы (уменьшающие поступление радионуклидов в растения, но уменьшающие урожайность растений и ухудшающие плодородие почвы).

I. Основным агрохимическим способом уменьшения поступления радионуклидов в растения является химизация земледелия. В первую очередь – это внесение удобрений и различных химических мелиорантов, улучшающих физико-химические свойства почвы и увеличивающих ее плодородие. Вносятся органические удобрения, минеральные удобрения, проводится известкование почвы и другие агрохимические приемы. Фосфорные и калийные удобрения уменьшают переход радиоактивности в растения в 2 и более раз. Известкование почвы уменьшает поступление радионуклидов в продукцию растениеводства в 1,5-3 раза.

Снижение концентрации радионуклидов в урожае при внесении удобрений обусловлено рядом причин, основными из которых являются:

– улучшение условий питания растений, а отсюда и увеличение биомассы, что приводит к «разбавлению» радионуклидов в урожае;

– усиление антагонизма между ионами радионуклидов и ионами солей вносимых удобрений (цезий – калий, стронций – кальций);

– образование плохо растворимых соединений радионуклидов с удобрениями.

Снижает переход радионуклидов в растения и применение микроэлементов (бора, молибдена, сапропеля и др.). Обычно используют некорневую подкормку микроэлементами.

Основным агротехническим приемом для ограничения перехода радионуклидов в растение является пахота почв, что приводит к перераспределению радионуклидов в корнеобитаемом слое почвы. Радионуклиды перемещаются в глубину, а большинство растений обладает мелкой корневой системой.

II. К специальным приемам относятся следующие:

– механическое удаление верхнего загрязненного слоя почвы;

– глубокая вспашка с захоронением загрязненного верхнего слоя почвы;

– фитомелиорация загрязненных почв;

– внесение в почву специальных мелиораторов, связывающих радионуклиды в труднодоступные для растений формы;

– специальный подбор сельскохозяйственных растений (сельскохозяйственных культур и их сортов) для выращивания на загрязненных территориях.

Механическое удаление верхнего загрязненного слоя почвы – трудоемкий и дорогостоящий способ, который можно использовать на ограниченных площадях.

Наиболее эффективным приемом считается двухъярусная глубокая вспашка, когда верхний слой толщиной в 4-6 см укладывается на глубину 40-80 см, что снижает поступление радионуклидов в растения в 3-10 раз.

В результате аккумуляции радионуклидов растениями концентрация их в фитомассе может быть больше, чем в почве. Этот прием очищения почвы называется фитомелиорацией почв.

Однм из способов, ограничивающих аккумуляцию растениями радионуклидов, является перевод последних в трудноусвояемые формы путем внесения в почву химических реагентов.

Особое место отводится подбору культур. Концентрация цезия-137 в сельскохозяйственных культурах распределяется следующим образом:

1.    Зерновые, бобовые и зернобобовые (люпин > овес > гречка > горох > ячмень > просо > соя > фасоль);

2.    Овощные и картофель (капуста > картофель > свекла > морковь > огурцы > томаты);

3.    Травы (овсяница > костер > клевер > тимофеевка).

По концентрации стронция-90 овощные культуры располагаются в следующем порядке: свекла > огурцы > морковь > капуста >томаты > картофель; травы располагаются в следующем порядке: разнотравье > осоки > ежа сборная > мятлик.

Озимые культуры накапливают радионуклидов меньше, чем яровые. По аккумуляции цезия и стронция зерновые и бобовые культуры разделяются на группы:

1) слабонакапливающие (ячмень > пшеница > овес);

2) средненакапливающие (крупяные: просо > чумиза > гречка);

3) сильнонакапливающие (зернобобовые: фасоль > горох > бобы).

Из технологических приемов следует использовать переработку растениеводческой продукции: получение растительного масла из подсолнечника и сои, крахмала и спирта из картофеля, сахара из сахарной свеклы.

Концентрация радионуклидов уменьшается при консервировании продукции, засолке и других видах обработки. При переработке зерна в муку много радионуклидов удаляется вместе с оболочками. Дезактивацию растительного сырья можно проводить путем различного рода помывок (при поверхностном загрязнении растений).

Мероприятия по уменьшению содержания радионуклидов в продукции животноводства можно разделить на 4 группы:

1) приемы, используемые при содержании животных на лугах и пастбищах;

2) изменения в режиме кормления животных;

3) перепрофилирование отраслей животноводства;

4) технологическая переработка продуктов животноводства.

Корм – основной источник поступления радионуклидов в организм животных. В лугопастбищной растительности накапливается радионуклидов больше, чем в кормах искусственных сенокосов. Поступают радионуклиды в организм животных также с почвой (в год крупный рогатый скот получает 600 кг загрязненной почвы, овцы – 75 кг).

Для защиты организма животных используют временное прекращение выпаса животных и перевод их на стойловое содержание (этот прием эффективен в отношении короткоживущих радионуклидов – йода-131). Количество цезия-137 в молоке при этом снижается в 3-5 раз, в мясе – в
2-3 раза. При отсутствии запаса «чистых» кормов возможно 4-8-ми дневное голодание животных.

В дальнейшем можно преобразовывать естественные сенокосы в искусственные, применять подбор возделываемых трав и специальную агротехнику их воздействия, проводить мелиорацию лугов и пастбищ. Применение всех этих мер может снизить содержание радионуклидов в молоке и мясе соответственно в 10 и 20 раз.

Изменение рациона кормления животных включает переход на использование «чистых» кормов; подбор кормов с минимальным содержанием радионуклидов (злаковые); обогащение рациона кормовыми добавками, которые избирательно связывают радионуклиды цезия и способствуют их удалению из организма (аммониево-железо-гексационферрат, соли лития и др.); насыщение рациона минеральными веществами, особенно с содержанием кальция и калия, микроэлементами, белково-витаминными препаратами.

Учитывая то, что наиболее «чистое» мясо производится в свиноводстве и птицеводстве, необходимо перепрофилировать животноводство с крупного рогатого скота на свино- и птицеводство. При относительно высоких плотностях радиоактивного загрязнения целесообразно организовывать звероводческие хозяйства. При загрязнении почвы цезием-137 с плотностью в 15-40 Ки/км2, где невозможно получение «чистого» молока проводят переспециализацию с молочного на мясное производство.

Технологические приемы по снижению радионуклидов в животноводческой продукции делятся на обычные и специальные. Технологическая переработка молока на сливки, творог, сыр, масло сопровождается переходом радионуклидов в обрат, сыворотку, пахту со снижением радионуклидов в конечном продукте в 10-50 раз. Используют также переработку молока и сливок на сгущенные и сухие. Практически не остается радионуклидов в топленом масле. Для лучшей очистки молока от стронция-90 добавляют лимонную, уксусную и соляную кислоты, которые образуют со стронцием-90 растворимые в воде соли и нерастворимые, выпадающие в осадок.

Для уменьшения концентрации радионуклидов в мясе вываривают его в воде и удаляют бульон (в бульон переходит до 80% цезия-137). Мясо вымачивают также в воде с последующим посолом (содержание радионуклидов снижается на 80-90%). Перетопка сала сопровождается удалением 95% цезия-137 в шкварку.

Среди специальных приемов очистки молока применяют ионно-обменные смолы (пирофосфат и циалит), хорошо поглощающие ионы цезия и стронция, 80-90% которых удаляется вместе со смолами при тонкой фильтрации молока. Такой же эффект дает сепарирование молока. Применяют также электродиализ.

Технологическая переработка продукции животноводства с целью уменьшения содержания радионуклидов экономически менее выгодна, чем использование приемов по ограничению накопления радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства.