Агрохимия, 2019, № 9, стр. 91-96

ВВЕДЕНИЕ

Информацию о содержании радиоактивности в почве, как важной составляющей характеристики окружающей среды и радиационной безопасности населения, необходимо получать не только в районах радиоактивного загрязнения, но и там, где уровень радиации не превышает глобальный. Особое значение агроэкологический мониторинг состояния почв земель сельскохозяйственного назначения и сельскохозяйственных растений приобретает в связи с реализацией Федерального закона о радиационной безопасности населения.

Вся совокупность результатов мониторинга, полученных государственными центрами и станциями агрохимической службы РФ, разбита на множества в соответствии с основными типами почв (черноземы, дерново-подзолистые, серые лесные и каштановые) и проведена статистическая обработка результатов, на основе которой вычислены основные статистические параметры.

Наличие в Сибири крупных радиохимических производств обусловливает вероятность загрязнения почв сельскохозяйственных угодий техногенными радионуклидами, а добыча полезных ископаемых – природными радионуклидами ²³⁸U (²²⁶Ra), ²³²Th и продуктами их распада.

Важнейшим показателем радиационного благополучия региона и радиационной безопасности населения является уровень загрязнения почвы сельскохозяйственных угодий техногенными радионуклидами. В отличие от европейской части России [1–3], Сибирь не подверглась радиоактивному загрязнению из радиоактивных облаков вследствие Чернобыльской аварии. Поэтому радиационная обстановка на сельскохозяйственных угодьях Сибири существенно отличается от таковой, характерной для европейской части России и страны в целом.

МОНИТОРИНГ РАДИАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ХИМИЧЕСКИХ МЕЛИОРАНТОВ

В настоящем исследовании радиационной обстановки сельскохозяйственных угодий Сибири использованы данные локального мониторинга на реперных участках государственных агрохимических центров и станций агрохимической службы. Проведена оценка уровней загрязнения почвы техногенными радионуклидами ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr, естественными радионуклидами ²²⁶Ra и ²³²Th и мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (МЭДГ). На уровне субъектов РФ и типов почв оценены средние величины, типичные интервалы содержания и погрешности в определении средних показателей. Данные о мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и содержании ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr из 11 субъектов РФ с 259 реперных участков представлены в табл. 1. Статистические расчеты проведены при доверительном интервале 0.95.

Показано, что мощность экспозиционной дозы гамма-излучения в регионе на сельскохозяйственных угодьях Сибири несколько меньше, чем в целом в России и находится в пределах 8.0–12.2 мкр/ч, максимальным этот показатель отмечен в Алтайском крае (16.2 мкр/ч), минимальным – в Иркутской обл. (4.1 мкр/ч).

Содержание техногенных радионуклидов ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в почве находится на уровне глобального загрязнения почвы: максимальное – 14.1 Бк/кг, в остальных субъектах среднее содержание ¹³⁷Cs в почве – <10 Бк/кг. Содержание ⁹⁰Sr не превышает глобальный уровень загрязнения почв, и в целом в Сибири оно меньше, чем загрязнение в среднем в России [4, 5].

Величины МЭДГ и содержание ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в основных типах почв Сибири представлено в табл. 2, для сравнения даны эти же параметры для основных типов почв России. В черноземных почвах Сибири средняя величина МЭДГ оказалась несколько меньше, чем в среднем в России. Среднее содержание ¹³⁷Cs в черноземах Сибири в 2.1 раза меньше, чем таковое в черноземах России. Среднее содержание ⁹⁰Sr в черноземах Сибири также меньше, чем в черноземах России, однако различие менее значительное по сравнению с содержанием ¹³⁷Cs.

Для дерново-подзолистых почв Сибири характерны пониженные уровни МЭДГ и загрязнения ¹³⁷Cs по сравнению с дерново-подзолистыми почвами России: содержание ⁹⁰Sr меньше нижнего предела обнаружения этого радионуклида (1 Бк/кг) методами, применяемыми в агрохимической службе. Данные радиологического мониторинга поступили из 1-го субъекта РФ с 4 реперных участков, что недостаточно для оценки содержания ⁹⁰Sr в дерново-подзолистых почвах Сибири. По косвенной оценке, основанной на загрязнении дерново-подзолистых почв Сибири ¹³⁷Cs и соотношением ¹³⁷Cs : ⁹⁰Sr, можно предположить, что среднее содержание ⁹⁰Sr в этих почвах находится в интервале 3–4, а верхняя граница не превышает 7 Бк/кг.

Для серых лесных почв Сибири средняя величина мощности экспозиционной дозы равна 9.2 мкр/ч, оно на 1.6 мкр/ч меньше, чем аналогичный показатель для России. Среднее содержание ¹³⁷Cs в серых лесных почвах в 1.9 раза меньше, чем в серых лесных почвах России. Содержание ⁹⁰Sr в серых лесных почвах Сибири меньше, чем таковое для России на 1.6 Бк/кг.

Мощность экспозиционной дозы и параметры радиоактивного загрязнения каштановых почв Сибири и России незначительно и несущественно отличаются друг от друга.

На рис. 1 представлено изменение средних параметров радиоактивного загрязнения почв Сибири во времени. Средняя величина МЭДГ по годам изменялась в интервале 10–12 мкр/ч, максимум наблюдали в 1992–1994 гг. (~12 мкр/ч). Далее произошло его снижение и стабилизация на уровне ~10 мкр/ч.

Рис. 1.

Мощность экспозиционной дозы и содержание ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в почве сельскохозяйственных угодий Сибири.

Следует отметить, МЭДГ является сложной величиной, которая определяет дозу внешнего облучения человека и формируется под действием нескольких факторов. На ее численную величину влияют:

− содержание естественных радионуклидов в почве (⁴⁰К, ²³²Th, ²³⁸U, ²²⁶Ra);

− вторичное космическое излучение;

− солнечная активность;

− содержание техногенных гамма-излучающих радионуклидов;

− радиоактивные эманации из почвы.

Поэтому численная величина МЭДГ зависит не только от радиоактивного загрязнения почв, но и от ряда натурных факторов и погодных условий.

Для сравнения на рис. 2 приведена зависимость МЭДГ в этом же временнóм интервале для России. Интервалы, в которых происходили изменения, и ход кривых несущественно отличаются друг от друга.

Рис. 2.

Мощность экспозиционной дозы и содержание ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в почве сельскохозяйственных угодий России в целом. При расчетах кривых в совокупность анализированных результатов не включены данные о загрязнении ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr почв Брянской, Тульской, Калужской и Орловской обл., подвергшихся интенсивному загрязнению от Чернобыльской аварии.

Интервал, в котором происходило изменение содержания ¹³⁷Cs в почвах Сибири с 1992 по 2016 г., составляет 6–8 Бк/кг, в целом в России он равен 12–18 Бк/кг. При этом ход кривых для Сибири и России друг от друга практически не отличается, в обоих случаях отмечен максимум в 1992–1994 гг. и в 2011 г. Максимум 2011 г. связан с аварией на АЭС “Фукусима”, поэтому в сибирских почвах он более отчетливо виден по сравнению с почвами России в целом.

Как отметили выше [5, 6], наряду с загрязнением вследствие выпадения из радиоактивных облаков, существует процесс техногенного воздействия из верхних слоев атмосферы, который обусловливает относительно равномерное загрязнение почвы, его уровень по данному механизму на 1–2 порядка меньше по сравнению с загрязнением из радиоактивного облака, но при этом охватывает бóльшие территории.

Содержание ⁹⁰Sr в почве сельскохозяйственных угодий Сибири с 1992 по 2016 г. изменялось в интервале 3–4 Бк/кг, для России эта величина находится в интервале 4–6 Бк/кг. Ход кривых временных изменений содержания ⁹⁰Sr в почве сельскохозяйственных угодий Сибири и России достаточно хорошо совпадает.

Загрязнение почвы Сибири техногенными радионуклидами ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr меньше по сравнению с сельскохозяйственными угодьями России. Радиоактивные выпадения от Чернобыльской аварии практически не затронули Сибирь.

В табл. 3 представлены результаты локального мониторинга (2014, 2016 гг.) по содержанию ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в растительной продукции, произведенной на сельскохозяйственных угодьях Сибири и России. Расчеты проведены по методике [4]. Статистические данные получены при доверительном интервале 0.95.

Загрязнение ¹³⁷Cs растениеводческой продукции Сибири меньше, чем в среднем в России (средние показатели – в 1.6–1.8 раза, верхняя граница – в 2.1–2.3 раза). Уровни загрязнения ⁹⁰Sr растениеводческой продукции для России и Сибири практически совпадают. Пониженное содержание ¹³⁷Cs в сельскохозяйственных растениях Сибири обусловлено удаленностью региона от Чернобыльской аварии. Следует ожидать, что в будущем содержание указанных радионуклидов в растениеводческой продукции Сибирского региона будет снижаться медленнее, чем аналогичные показатели в среднем в России.

Основной вклад в формирование годовой эффективной дозы облучения человека для Сибири вносят естественные радионуклиды, содержание которых в почве формирует естественный радиационный фон и является основой для расчета средних годовых доз облучения населения.

В табл. 4 приведены средние показатели и стандартные интервалы содержания ²²⁶Ra, ³²Th и ⁴⁰К в почвах субъектов сибирского региона, России [7] и мира [8]. Статистические оценки проведены при доверительном интервале 0.95. Максимальное содержание ²²⁶Ra отмечено в почве сельскохозяйственных угодий Омской обл. (среднее – 50, верхняя граница – 67 Бк/кг). В целом в Сибири содержание ²²⁶Ra находится в интервале 15–37 Бк/кг со средним показателем 26 Бк/кг, что несколько больше, чем аналогичные данные в России. Превышение незначительно и не может вносить существенного вклада в формировании годовой эквивалентной дозы облучения населения Сибири от источников естественной радиации (в том числе и для жителей Омской обл.).

Максимальное содержание ²³²Th отмечено в почве Омской обл. (среднее – 46, верхняя граница – 53 Бк/кг). Эти показатели также незначительно превышают среднестатистические российские. Содержание ²³²Th в почвах Сибири соответствует содержанию этого радионуклида в почвах России.

Содержание ⁴⁰K целиком и полностью определяется присутствием стабильного калия в почве. В окружающей природной среде ⁴⁰K находится в равновесии с химическим элементом калием. Внесение калийных удобрений увеличивает содержание ⁴⁰K, в то же время калий выносится из почвы урожаем сельскохозяйственных культур. В целом содержание ⁴⁰K в почвах Сибири соответствует его содержанию в почвах России и мира. Максимальное содержание отмечено на Алтае, а минимальное – в Тюменской обл. Содержание ⁴⁰K в почвах нормами радиационной безопасности не нормируется. Полученные данные характеризуют радиационную обстановку юга Сибири.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные результаты современных исследований загрязнения долгоживущими техногенными ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr и естественными ⁴⁰K, ²²⁶Ra,²³²Th радионуклидами почв сельскохозяйственных угодий Сибири показали, что при производстве сельскохозяйственной продукции на обширных площадях региона с применением минеральных удобрений и химических мелиорантов риск получения загрязненной продукции маловероятен. В сравнении с почвами сельскохозяйственных угодий России, загрязнение почв Сибири техногенными радионуклидами ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr значительно меньше. Радиоактивные выпадения от Чернобыльской аварии практически не затронули Сибирь. За время наблюдения (1992–2016 гг.) радиационная ситуация в почвах сельскохозяйственных угодий сибирского региона оставалась стабильной и благополучной и значительно лучше, чем в целом в России.