/

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		ГЛОСАРІЙ	УКЛАДАЧІ

3. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ РАЦІОНАЛЬНОГО ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

3.1. Організація сільськогосподарського виробництва на радіоактивно забруднених територіях

3.1.1. Сільськогосподарська радіоекологія. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів довкілля та сільськогосподарського виробництва

3.1.2. Міграція радіонуклідів у довкіллі та об’єктах сільськогосподарського виробництва

3.1.3. Надходження та прогнозування надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини і організми сільськогосподарських тварин

3.1.4. Основні принципи організації ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територіях

3.1.5. Засоби зниження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та в організми сільськогосподарських тварин

3.1. Організація сільськогосподарського виробництва на радіоактивно забруднених територіях

3.1.1. Сільськогосподарська радіоекологія. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів довкілля та сільськогосподарського виробництва

Сільськогосподарська радіоекологія вивчає концентрацію та міграцію радіоактивних речовин в об’єктах сільськогосподарського виробництва і вплив їх іонізуючого випромінювання на сільськогосподарські рослини і тварини.

Головні завдання сільськогосподарської радіоекології:

вивчення міграції радіоактивних речовин в об’єктах довкілля та сільськогосподарського виробництва, шляхів, якими радіоактивні речовини потрапляють в організми сільськогосподарських рослин і тварин, й нагромаджуються в них;

дії іонізуючого випромінювання інкорпорованих (що потрапили в організм) радіоактивних речовин на сільськогосподарські рослини і тварин;

розробка заходів щодо запобігання надходженню та нагромадженню радіоактивних речовин у продукції сільськогосподарського виробництва.

На живі організми в довкіллі можуть водночас діяти кілька джерел іонізуючого випромінювання, серед яких основними є:

природне випромінювання;

випромінювання внаслідок використання штучних радіонуклідів;

випромінювання від джерел, що застосовуються в медицині і побуті;

професійне опромінення.

Перші дві групи джерел стосуються опромінення всього живого, зокрема і об’єктів сільськогосподарського виробництва, дві останні – лише людини.

Природне випромінювання є складовою частиною біосфери, екологічним фактором, який впливає на всі живі організми і створює таким чином природний радіаційний фон. Воно утворюється за рахунок трьох джерел:

космічного випромінювання;

випромінювання зовнішніх земних джерел;

випромінювання внутрішніх джерел.

У космічному випромінюванні виділяють галактичне випромінювання, яке надходить на Землю з-за меж Сонячної системи – з галактичного простору, який її оточує, а також сонячне випромінювання, що зумовлюється активністю Сонця. Галактичне випромінювання – це потік частинок високої енергії, переважно протонів – первинне випромінювання, а також створене ними в атмосфері Землі внаслідок взаємодії з атомними ядрами її компонентів – вторинне випромінювання, в якому зустрічаються практично всі відомі елементарні частинки – нейтрони, протони, електрони, мезони, мюони та ін. Можна вважати, що останні за походженням є позагалактичними – надходять з Мегагалактики. Слід зазначити для порівняння, що енергія рентгенівського та гамма-випромінювань, з якими переважно мають справу радіобіологи й радіоекологи, становить відповідно 0,12•10³ та 1,2•10⁶ еВ.

Сонячне космічне випромінювання, яке порівняно з галактичним має низьку енергію (близько 4•10¹⁰еВ), не спричиняє помітного збільшення дози випромінювання на поверхні Землі, значною мірою затримуючись і розсіюючись в атмосфері. Внаслідок цього, звичайно, інтенсивність космічного випромінювання залежить від географічного розташування об’єкта і збільшується відповідно до висоти морського рівня.

Випромінювання зовнішніх земних джерел визначається радіоактивністю земної кори, води й атмосфери за рахунок природних радіоактивних елементів, передусім ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th, ²²² Rn, ²²⁰Rn, ²¹⁰Po, ⁴⁰K, ³H.

Зміст природних радіонуклідів у різних місцях Землі варіює в широкому діапазоні. Відповідно значно змінюється і природний радіаційний фон. Осадові породи, як правило, мають невисоку радіоактивність. Вивержені чорні породи (граніт, базальт) містять велику кількість радіоактивних елементів.

Внутрішніми джерелами випромінювання є радіонукліди, що потрапляють у рослини, а також в організми тварин та людей разом з повітрям, водою, їжею. Практично це всі зазначені вище елементи, які є зовнішніми джерелами опромінення. Але найбільше внутрішнє опромінення спричиняють ²²²Rn i ²²⁰Rn, ¹⁰С, ⁸⁷Rb, ²¹⁰Ро. Різні організми неоднаково вбирають і нагромаджують у своїх тканинах і органах окремі радіоактивні елементи, тому частка внутрішнього опромінення ними відносно загальної його дози різні.

Отже, живі організми постійно відчувають вплив іонізуючого випромінювання з трьох зазначених вище джерел, які становлять природний радіаційний фон. І, як зазначалося, він є одним з головних факторів природного мутагенезу, який відіграє важливу роль у процесі еволюції живих організмів. Це радіаційне середовище є також однією з причин виникнення злоякісних новоутворень і спадкових захворювань.

Починаючи з ХХ століття природний радіаційний фон поступово зростає. Це є наслідком діяльності людини й індустріалізації господарства, які спричинили видобуток з надр Землі та надходження у довкілля великої кількості радіонуклідів разом з такими корисними копалинами, як кам’яне вугілля, нафта, газ, залізні руди, солі, що становлять основу мінеральних добрив.

Джерела штучних радіонуклідів. Штучні радіонукліди утворюються в процесі ядерних реакцій, які відбуваються під впливом опромінення (бомбардування) звичайних елементів або їх природних ізотопів частинками високих енергій (від кількох мільйонів до десятків мільярдів електронвольт.

Значна кількість радіоактивних речовин утворюється під час вибуху атомної бомби, основою якого є саморозвивальна ланцюгова реакція поділу ²³⁵U або ²³⁹Рu. Після вибуху в атмосфері атомної бомби середньої потужності (10–15 Мт) близько половини утворених радіоактивних продуктів випадає в районі вибуху на земну і водну поверхні в радіусі 100 км, а інші потрапляють в тропосферу й стратосферу.

У тропосферу надходять дрібні аерозольні частинки, які упродовж місяця випадають на Землю в зоні, що визначається вже радіусом 250 – 450 км від місця вибуху (залежно від сили і напрямів вітру). Радіонукліди, які потрапляють у стратосферу, поширюються навколо всієї земної кулі і випадають на її поверхню значно пізніше, хоч початок випадання і можна виявити через 2 – 3 тижні, а повне випадання відбувається упродовж 1,5 – 2 років.

Інтенсивність впливу радіаційного фактора на об’єкти природного середовища в різних його частинах неоднакова. Навіть на перших етапах цього циклу (видобуток і переробка уранової сировини й виготовлення ТВЕЛів), коли не відбуваються ядерні реакції поділу й нейтронної активації і не утворюються штучні (техногенні) радіонукліди, у довкілля викидаються важкі природні радіонукліди і «нормальна» інтенсивність їх кругообігу змінюється. На наступних етапах ЯПЦ (під час роботи АЕС, переробки відпрацьованого палива, коли утворюється велика кількість штучних радіонуклідів, а також під час захоронення радіоактивних відходів) інтенсивність впливу радіаційного фактора на довкілля може зростати.

«Як поширювалася радіоактивна хмара після аварії на ЧАЕС»

Ядерні реактори АЕС, що працюють у багатьох країнах світу, є джерелом практично непомітного довкілля радіоактивними відходами навіть безпосередньо біля них. Слід зазначити, що проживання поблизу вугільної ТЕС, якщо врахувати викиди в атмосферу не лише радіоактивних, а й хімічних речовин, набагато шкідливіше для здоров’я людини, ніж проживання поблизу АЕС такої ж потужності. І хоч доза опромінення внаслідок викиду з АЕС зростає щороку внаслідок збільшення їх кількості й потужності, частка випромінювання з їх боку у загальному радіаційному фоні залишається, як і раніше, незначною (за даними Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) – близько 4%).

Найтяжчими аваріями як за об’ємом викиду, так і за вмістом у викидів довгоживучих радіонуклідів вважаються аварії на сховищі радіоактивних відходів на Південному Уралі та на Чорнобильській АЕС. Під час цих аварій були забруднені великі території внаслідок того, що в обох випадках викид радіонуклідів відбувався на значну висоту (до 1 км на Південному Уралі та до 7 км у Чорнобилі).

3.1.2. Міграція радіонуклідів у довкіллі та об’єктах сільськогосподарського виробництва

Радіоактивні речовини, які потрапляють в атмосферу поступово випадають на поверхню Землі. Залежно від характеру викиду продуктів поділу, погодних умов, ґрунтового покриву, хімічних та фізичних властивостей радіонуклідів їх кількість у сільськогосподарських об’єктах може коливатися в дуже широкому діапазоні.

Шляхи міграції радіоактивних речовин в об’єктах довкілля

Радіоактивні речовини, що випали на поверхню земної кулі, стають складовою частиною біологічних циклів природного кругообігу речовин, потрапляючи через харчові ланцюжки в людський організм. Фахівців сільського господарства мають знати загальні закономірності руху цих речовин по харчових ланцюжках, враховуючи особливості живлення рослин та годівлі худоби.

Радіоактивні речовини, які випадають на земну поверхню, концентруються на трьох головних об’єктах: ґрунті, рослинах і у водоймах.

Для спрощення схеми в неї не включено такі об’єкти, як рілля, луки, пасовища, ліс. З поверхні ґрунту радіоактивні речовини, розчиняючись в атмосферних опадах чи поливних водах або механічно з потоком води, потрапляють у підземні води. Швидкість їх вертикальної міграції (углиб ґрунту) залежить від багатьох факторів і насамперед від кількості атмосферних опадів, фізико-механічних та фізико-хімічних властивостей ґрунту, розчинності радіоактивних речовин. А взагалі цей процес відбувається досить повільно. Так, у зоні аварії на Чорнобильській АЕС на неораних дерново-підзолистих піщаних ґрунтах легкого механічного складу на кінець 1992 року 90% кількості усієї радіоактивності припадало лише на 10-сантиметровий шар ґрунту. На ґрунтах більш важкого механічного складу з багатим вбирним комплексом вертикальна міграція радіонуклідів відбувається ще повільніше.

Радіоактивні речовини, що потрапили на рослини, можуть адсорбуватись їх поверхнею шляхом дифузії або проникати всередину рослин через продихи, залучаються в шляхи руху речовин і нагромаджуються в органах, які мають господарське і харчове значення.

Найактивніше радіоактивні речовини поглинаються:

листям (листове поглинання)

суцвіттями (флоральне поглинання)

поверхневим корінням (поглинання з дернини).

Листове поглинання властиве більшості видів рослин, крім, можливо, деяких видів ксерофітів – рослин, що покриті волосками, товстою кутикулінізованою оболонкою, з незначною кількістю продихів та колючками замість листя.

Для багатьох видів важливим є флоральне поглинання. Проте обсяг його залежить від розміру квітки, її форми, місця розміщення (в суцвітті, на рослині). Як правило, великі квітки розоцвітих, суцвіття хлібних злаків, розміщені на відкритих частинах рослин, вбирають більше радіоактивних речовин, ніж рослини, що мають невеликі квітки, розміщені поодинці. Під час флорального поглинання можливе механічне захоплення радіоактивних частинок елементами квітки і послідовне проникнення їх у плід.

Поглинання за допомогою поверхневого коріння властиве тільки для рослин, які мають таке коріння.

В організм людини радіоактивні речовини можуть потрапляти з їжею тваринного та рослинного походження або з водою.

Вважається, що головним джерелом їх є продукція тваринництва, особливо молоко та молочні продукти. Проте, за оцінками деяких дослідників, до 50% радіоактивних речовин може надходити з рослинною їжею. Частка радіоактивних речовин, що потрапляють в організм людини через органи дихання після радіоактивних опадів, незначна.

Більшість радіоактивних речовин не потрапляє у продукти тваринного походження, а разом з екскрементами повертається у ґрунт і може знову надходити у рослини. Так само можуть повертатися у ґрунт разом з компостами, попелом та рослинними рештками радіоактивні речовини, які нагромаджуються в рослинах. Такі оборотні зв’язки можуть виникати і між іншими частинами харчових ланцюжків, наприклад між рослиною, людиною і водою, між людиною і ґрунтом. Проте міграція їх у цих напрямах відносно невелика, тому на схемі не позначена.

На суходолі радіоактивні речовини переносяться харчовими ланцюжками рослина–людина, рослина–тварина–людина і навіть ґрунт–рослина–тварина–людина так швидко, що навіть ті з них, період напіврозпаду яких становить кілька діб, можуть нагромаджуватись у людському організмі в значних кількостях.

Концентрація радіоактивних речовин у процесі міграції як правило, зменшується. Наприклад, концентрація більшості радіоактивних речовин у рослинах нижча, ніж у ґрунті, на якому ростуть ці рослини; радіоактивність молока і м’яса тварин нижча, ніж рослин, які тварини поїдають.

3.1.3. Надходження та прогнозування надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини і організми сільськогосподарських тварин

Рослини навіть за повної відсутності наслідків променевого ураження можуть нагромаджувати значні кількості радіоактивних речовин, концентрація яких у сільськогосподарських рослинах окремих видів може у десятки разів перевищувати їх вміст у ґрунті, внаслідок чого стає неможливим використання врожаю для харчування людини або годівлі тварин. У зв’язку з цим вивчення закономірностей надходження у рослини, нагромадження і розподілу в продуктивних органах окремих радіоактивних речовин має дуже важливе значення.

Радіоактивні речовини надходять до рослин двома основними шляхами:

внаслідок прямого забруднення надземних органів радіоактивними частинками, що випадають з повітря, з наступним поглинанням їх тканинами вегетативних та репродуктивних органів (некореневе надходження);

через кореневу систему з ґрунту (кореневе надходження) ступінь радіоактивного забруднення продуктивних частин рослини, може істотно змінюватися залежно від шляху надходження радіоактивних речовин і місця їх поглинання (наприклад, для злаків, овочів за некореневого надходженні радіоактивних частинок ймовірність забруднення врожаю більша, ніж за кореневого, в той час як для коренеплодів і бульбоплодів – навпаки).

Позакореневе надходження радіонуклідів у рослини. Можливість проникнення різних речовин у рослини крізь поверхню листка та інших надземних органів була встановлена ще у дослідах з некореневим підживленням мінеральними елементами. Інтенсивність проникнення і включення в обмін як звичайних, так і радіоактивних речовин значною мірою пов’язані з їх розчинністю і хімічними властивостями. Обов’язковою умовою для проникнення цих речовин, углиб рослини є наявність вологи на поверхні листя. Змочуваність листя різних видів рослин залежить від його форми, опушування, товщини кутикули, наявності жирів у ній, віку листя, наявності води в самому листі. Волоски на листі сприяють утворенню повітряних бульбашок, що зменшує змочування. Але під час повного змочування листя його поверхня затримує більшу кількість вологи саме за рахунок опушування. Чим довше волога затримується на поверхні листя, тим більше радіоактивних речовин надходить у нього. Це залежить від температури довкілля, вологості, руху повітря, тобто факторів, які впливають на швидкість випаровування. Крізь поверхню молодого листя радіонукліди проникають порівняно швидше, ніж крізь листя, дещо старше за віком. Товста кутикула та підвищений вміст у ній жирів затримують проникнення радіонуклідів.

Позакореневе надходження радіоактивних речовин у рослини може відбуватися упродовж усього періоду вегетації, внаслідок чого воно значною мірою залежить від наявності листя у рослин, пов’язаного з фазою їх розвитку в період випадання радіоактивних опадів.

Значний вплив на рух радіоактивних речовин по рослинах має вік листя, на яке випали радіоактивні опади. Радіоактивні речовини не тільки краще поглинаються молодим листям, а й інтенсивніше потрапляють до рослини і переміщуються по ній, оскільки такі речовини нагромаджуються в окремих його частинах у значно більших кількостях.

На позакореневе надходження радіоактивних частинок, що осіли на поверхні рослин, впливають також погодні умови – частинки можуть змиватися під час дощу, здуватися вітром. Утримання радіоактивних речовин на рослинах у подібних ситуаціях здебільшого залежить від форми окремих органів, їх механічних властивостей. Радіоактивні частинки нагромаджуються у великих кількостях у таких місцях, як пазухи листя, квітів, і легко здуваються і змиваються з поверхні неопушеного листя або стебла.

Внаслідок переносу вітром радіоактивного пилу з поверхні ґрунту, а також під час штучного зрошення дощуванням стає можливим вторинне забруднення надземних частин рослин радіоактивними речовинами.

У цілому рівень забруднення рослин радіонуклідами за прямого потрапляння на їх надземні частини визначається кількістю свіжих радіоактивних опадів. Водночас їх проникнення через кореневу систему залежить від загальної кількості опадів на поверхню ґрунту, і якщо з часом позакореневе надходження радіоактивних речовин зменшується, то проникнення їх з ґрунту може зростати.

Надходження радіонуклідів у рослини з ґрунту. Ґрунт – це сильний поглинач різних елементів, зокрема й радіоактивних речовин. Особливо високу здатність до поглинання має поверхневий, багатий на перегній шар, де міститься основна частина ґрунтового вбирного комплексу. Саме тому природні угіддя затримують основну масу радіоактивних речовин у поверхневому 5–6 ти – сантиметровому шарі ґрунту, у той час як на орних землях такі речовини більш-менш рівномірно розміщуються по всьому профілю ґрунту, що обробляється. Їх залучення до біологічного кругообігу речовин зумовлене, з одного боку, міцністю зв’язку з частинками ґрунту, а з другого – здатністю поглинатися корінням рослин.

Щодо здатності коріння рослин поглинати радіоактивні речовини, то вона визначається багатьма факторами водночас:

специфікою виду,

розвитком кореневої системи,

фазою розвитку,

фізіологічним станом рослин,

вологістю ґрунту,

наявністю в ньому поживних речовин.

Поглинання радіонуклідів ґрунтом та рослинами значною мірою затримує їх вимивання і перенесення до ґрунтових вод, вони фіксуються біля поверхні ґрунту у зоні розміщення основної маси коріння.

Поглинання радіоактивних речовин корінням, переміщення їх по рослині і розподіл по окремих органах значною мірою зумовлені їх хімічними властивостями. Як зазначалось, радіонукліди цезію та стронцію мають багато подібного відповідно з калієм і кальцієм – елементами, які відіграють важливу роль у мінеральному живленні рослин, і саме вони надходять до рослин з ґрунту у найбільших кількостях.

Розподіл радіонуклідів у надземних частинах рослини відбувається також по-різному. Близько половини їх кількості нагромаджується в стеблі (це властиве не тільки для пшениці, яка розглядається як приклад, а й для інших злаків, зернобобових та багатьох інших культур). Значно менше радіонуклідів потрапляє в листя. Ще менше – в колосся і лише кілька відсотків у зерно. Отже, можна виявити закономірну залежність: чим далі по транспортному ланцюжку від коріння знаходиться орган, тим менше радіоактивних речовин він нагромаджує.

У випадку із зерновими й зернобобовими культурами, основною продукцією яких є зерно, ця залежність позитивна.

Отже, за характером надходження радіоактивних речовин до рослини через коріння і нагромадження в окремих органах їх можна поділити на дві групи:

радіонукліди, які надходять і нагромаджуються у надземних частинах рослин;

радіонукліди, які надходять порівняно повільно і концентруються переважно у корінні і які незначно переміщуються в надземні органи.

Кількість радіоактивних речовин, що надійшли в рослини з ґрунту, знаходиться у прямопропорційній залежності від кількості їх у ґрунті.

Надходження радіонуклідів у організм сільськогосподарських тварин.

Надходження радіоактивних речовин у організм сільськогосподарських тварин відбувається через органи травлення і дихання, а також крізь шкіру. Аеральний шлях надходження, тобто через органи дихання, має значну питому вагу лише в період випадання радіоактивних опадів. Незначним є також проникнення радіоактивних речовин крізь шкіру.

Основним шляхом їх надходження у тваринний організм слід вважати оральний, тобто з кормами. Значно менше надходить їх з водою. Частка радіоактивних речовин в організмі тварин не відрізняється від частки звичайних стабільних хімічних елементів, які входять до складу кормів. Надходячи до органів травлення, корми піддаються механічній, хімічній і біологічній обробці, перетворюючись на сполуки, які можуть бути засвоєні організмом.

Радіоактивні речовини разом з кров’ю надходять в органи і тканини тварини, де частково затримуються, вибірково концентруючись в окремих органах. Але більшість їх відразу виводиться з організму.

Частка радіоактивних речовин, що беруть участь в обміні, неоднакова. Як правило, вони затримуються у тих тканинах і органах, у складі яких є стабільні елементи з аналогічними хімічними властивостями. Оскільки хімічний склад тканин більшості видів сільськогосподарських тварин вивчений досить добре, можна передбачити, до яких органів потрапить той чи інший радіонуклід.

Розрізняють три типи розподілу радіоактивних речовин в організмі ссавців:

скелетний – властивий насамперед для радіоактивних елементів лужноземельної групи, головними представниками якої є радіонукліди кальцію і його хімічного аналогу – стронцію. У мінеральній частині скелета нагромаджуються також радіонукліди барію, радію, плутонію, урану;

ретикулоендотеліальний – властивий для радіонуклідів рідкісноземельних елементів: церію, празеодиму, прометію, а також цинку, торію і трансуранових елементів;

дифузний – властивий для радіонуклідів лужних елементів: калію, натрію, цезію, рубідію, а також водню, азоту, вуглецю, полонію та ін.

Ступінь радіаційного впливу інкорпорованих радіоактивних речовин на окремі органи і в цілому на тварину залежить від строку перебування їх в організмі. Деякі з них, що приєднуються до процесу обміну в тканинах, які швидко метаболізують, можуть упродовж короткого часу виводитися з організму разом з продуктами метаболізму.

Слід зазначити, що і для ссавців тривалість періоду напіввиведення радіонукліда значною мірою залежить від характеру метаболізму. Так, для людини залежно від віку період напіввиведення ¹³⁷Сs коливається від 30 днів у дітей до 90 днів у людей похилого віку, а ⁹⁰Sг – від 25 до 70 років.

Важливим завданням сільськогосподарської радіоекології є прогнозування надходження і нагромадження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та організм тварин з метою розробки заходів щодо запобігання їх міграції. Для цього треба реально уявляти рівень і характер радіоактивного забруднення на тій чи іншій території, а також мати певні довідкові дані щодо закономірностей переходу окремих радіоактивних елементів у рослини, з урахуванням їх специфіки, типу ґрунту, забезпеченості його поживними речовинами, видом культури. Існує багато й інших факторів, які важко врахувати й контролювати, хоча вплив їх на надходження радіоактивних речовин у рослини може бути дуже значним. До них насамперед належать погодні умови року, від яких залежать стан і рухомість радіонуклідів у ґрунті (опади), швидкість їх надходження у рослини (з урахуванням опадів, вітру, температури повітря), інтенсивність нагромадження рослинами біомаси (залежно від опадів, температури, інсоляції).

3.1.4. Основні принципи організації ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територіях

Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях має здійснюватись згідно з положеннями концепції проживання населення на території України з підвищеними рівнями радіаційного забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи, з додержанням норм радіаційної безпеки і основних санітарних правил та забезпечувати виробництво продуктів харчування, вміст в яких радіоактивних речовин не перевищує допустимих рівнів.

У господарствах, розміщених на забруднених радіонуклідами територіях, насамперед треба вирішувати такі завдання:

виробництво сільськогосподарської продукції, споживання якої без обмежень не призведе до перевищення середньорічної ефективної еквівалентної дози опромінення людини 5 мЗв (0,5 бер) на рік понад дозу, яку вона отримала у передаварійний період;

впровадження у виробництво заходів щодо зменшення вмісту радіонуклідів у продукції до рівня, що не перевищує встановлених норм, з урахуванням їх економічної доцільності;

проведення протиерозійних заходів запобігання міграції радіонуклідів на незабруднені угіддя, у водойми, на території населених пунктів тощо.

Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях має розглядатись як ведення повноцінної галузі господарства, а не тільки як засіб збереження інфраструктури села. Воно має бути спрямованим на виробництво усіх видів продукції, що відповідають радіологічним параметрам допустимого вмісту радіонуклідів. Це забезпечують насамперед такими заходами:

підвищення загальної культури ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених територіях з дотриманням заходів радіаційної безпеки;

перепрофілювання напрямів сільського господарства на забруднених територіях, що запобігає виробництву деяких видів продукції з підвищеним вмістом радіонуклідів;

проведення меліоративних робіт, основною метою яких є зниження вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва і тваринництва.

Якщо впровадження цих заходів не забезпечує виробництва продукції, що відповідає санітарно-гігієнічним нормативам, ведення сільськогосподарського виробництва на цій території припиняється.

Виведені із сільськогосподарського обороту угіддя можна заліснити. Це дасть змогу у майбутньому використати продукцію, і насамперед деревину, а також деякою мірою обмежити міграцію радіонуклідів із забруднених зон.

Максимальне зменшення поширення радіоактивних речовин за межі забрудненої зони – дуже важливий принцип ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях. Для цього проводять заліснення і різні меліоративні роботи, причому ці заходи не мають істотно змінювати родючість ґрунту, якість продукції рослинництва і тваринництва та призводити до інших небажаних наслідків.

До раціонального мінімуму має бути зведене вивезення сільськогосподарської продукції за межі забрудненої зони, хоч це і не є перешкодою для використання за межами зони продукції, в якій концентрація радіонуклідів відповідає санітарно-гігієнічним нормативам.

Важливою умовою успішної організації ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях і реалізації заходів, щодо нагромадження радіоактивних речовин в продукції, є забезпеченість сільськогосподарських підприємств і установ радіологами високої кваліфікації, а також знання фахівцями основ сільськогосподарської радіобіології і радіоекології.

3.1.5. Засоби зниження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та в організми сільськогосподарських тварин

Залежно від властивостей ґрунту і ступеня його забруднення радіоактивними речовинами, а також від виду сільськогосподарських культур, шляхів використання врожаю та інших умов застосовують різні засоби, які можуть забезпечити зменшення радіоактивності продуктів рослинництва в багато разів. Згідно з однією з класифікацій вони поділяються на дві групи:

загальновживані у сільському господарстві засоби, використання яких може сприяти підвищенню родючості ґрунту, врожайності і водночас зниженню переходу радіоактивних речовин у рослини;

спеціальні засоби, головною метою яких є зменшення надходження радіоактивних речовин у рослини.

За іншою класифікацією розрізняють заходи механічні, агротехнічні, хімічні, агрохімічні та біологічні. Такий поділ їх звичайно умовний, оскільки загальновживані засоби за певних умов вважаються спеціальними.

На практиці іноді важко визначити чітку межу між механічними та агротехнічними засобами, хімічними й агрохімічними або біологічними тощо. Крім того, під час організації та проведення заходів щодо запобігання надходженню радіоактивних речовин у рослини, як правило, доводиться мати справу з комплексом заходів, які технологічно тісно пов’язані між собою. Тому доцільно визначити п’ять основних комплексних систем зниження надходження радіоактивних речовин у рослини:

обробіток ґрунту;

застосування хімічних меліорантів і добрив;

зміна структури сівозміни;

управління режимом зрошення;

внесення спеціальних речовин і сполук.

У таких системах передбачено використання як загальноприйнятих, так і спеціальних механічних, агротехнічних, агрохімічних, хімічних та біологічних засобів.

Основним джерелом надходження радіоактивних речовин в організм тварин є корм (понад 90%), основу якого становлять рослини, і меншою мірою – вода. На жаль, заходів, які сприяють зменшенню переходу радіонуклідів з корму й води у продукти тваринництва, небагато. Насамперед це правильно складені раціони і введення до них харчових добавок та препаратів, що запобігають такому переходу.

Збалансовані раціони дають змогу зменшити надходження ⁹⁰Sr та ¹³⁷Cs в організм тварини в 2–5 разів.

Головним під час складання раціонів має бути постійний контроль за станом забруднення кормів радіоактивними речовинами. Треба також враховувати здатність різних видів рослин нагромаджувати окремі радіонукліди, враховувати коефіцієнти переходу окремих радіоактивних речовин у різні продукти.

Несприятливі умови ведення тваринництва на сільськогосподарських угіддях, забруднених радіоактивними речовинами, створюються за екстенсивного типу годівлі тварин кормами з природних лук.

Важливу роль у запобіганні переходу в організм сільськогосподарських тварин ¹³⁷Сs відіграє оптимізація мінерального живлення. Найбільший інтерес і практичне значення у цьому відношенні, як і під час розробки систем мінерального живлення рослин, мають кальцієве і калійне живлення.

Кальцій є одним з найважливіших біогенних елементів, необхідних для забезпечення нормального здійснення багатьох життєвих процесів. В організмі тварин, і особливо у ссавців, кальцію належить особлива роль. Він становить основу скелета, головний мінеральний компонент молока. За дефіциту в організмі кальцію його місце можуть займати хімічні аналоги – елементи другої групи, серед яких знаходиться і стронцій. Саме тому порушення кальцієвого живлення може призвести до збільшення нагромадження в організмі сільськогосподарських тварин ⁹⁰Sr. Збагачення раціону на корми, які містять кальцій, наприклад, на люцерну та інші бобові трави, додавання мінерального підкорму у вигляді вуглекислих та фосфорнокислих солей кальцію є дешевим і доступним способом захисту від проникнення ⁹⁰Sr з органів травлення тварин у продукцію тваринництва.

Мало вивчений також вплив натрію на нагромадження ¹³⁷Сs, який є хімічним аналогом цього елемента, хоча й відома його роль у багатьох фізіологічних процесах. Враховуючи антагоністичні відношення в організмі між калієм і натрієм, можна припустити, що на надходження ¹³⁷Сs впливають не тільки абсолютні їх кількості в організмі, а й співвідношення між ними.

Важлива роль у зменшенні надходження радіонуклідів до організму сільськогосподарських тварин, а також у підвищенні стійкості тварин до іонізуючих випромінювань належить мікроелементам. Особливо це стосується регіонів Полісся, ґрунти яких і, відповідно, корми бідні не тільки на вміст основних, а й більшості біологічно важливих мікроелементів. Збагачення раціону на солі кобальту, цинку, міді, марганцю, заліза, йоду та іншими є важливим заходом у системі ведення тваринництва на забруднених радіонуклідами територіях.

Значний вплив на забруднення продукції тваринництва радіонуклідами має стан пасовищ. Під час слаборозвиненого чи вибитого травостою значна кількість радіонуклідів може надходити в організм тварин з частками ґрунту і тогорічною рослинністю. На це треба звертати увагу, особливо навесні і пізно восени.

Відомі речовини, які здатні знижувати перехід радіонуклідів з кормів у тканини тварин. Таку дію мають альгінати натрію, калію, кальцію – солі альгінових кислот, які виділяються з деяких видів бурих водоростей. Додавання їх до раціону тварин знижує відкладання ⁹⁰Sr у тканинах у 1,5-2 рази. Подібний ефект мають пектинові речовини, яких багато в коренеплодах, особливо буряках, гарбузі, плодах кісточкових.

Надзвичайно високою ефективністю щодо обмеження всмоктування ¹³⁷Сs у кишках ссавців відзначаються гексаціаноферати заліза, кобальту та нікелю – похідні фероцену. Під час їх введення разом з кормами засвоюваність радіонуклідів тваринами зменшується в десятки разів.

Як бачимо, кальцій і калій та їх сполуки теж захищають тварин від дії іонізуючої радіації. Але радіопротекторами їх назвати не можна, оскільки вони не зменшують наслідків дії випромінювань, а знижують надходження радіоактивних речовин в організм або в окремі тканини, органи, тобто блокують їх. Тому правильніше їх назвати не радіопротекторами, а блокіраторами.

Відомі препарати, які мають властивість прискорювати процес виведення з організму ссавців як ¹³⁷Сs, так і ⁹⁰Sr. До них належать комплексні препарати, здатні утворювати з більшістю катіонів, зокрема з цезієм і стронцієм, міцні, проте добре розчинні у воді, комплексні сполуки, які, беручи участь у метаболізмі, прискорюють їх виведення з організму. Цей клас сполук дістав назву декорпораторів.

Технологічна переробка є ефективним способом дезактивації продукції рослинництва і тваринництва. Високий ступінь очищення від радіоактивних речовин досягається під час виробництва олії з соняшнику, льону, сої, конопель, кукурудзи.

У результаті головного технологічного процесу – екстрагування жирів органічними розчинниками, які не розчиняють ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, уже на цьому етапі можна одержати практично чистий від радіоактивних речовин проміжний продукт, який в ході наступних дистиляцій та очищення шляхом відстоювання, фільтрування, гідратації і особливо рафінування доводиться до надзвичайно високого ступеня чистоти.

Вважається, що під час переробки олійних культур за такою схемою практично в усіх випадках, тобто за будь-якого забруднення рослин радіоактивними речовинами, добута олія придатна для безпечного вживання.

Існують і інші технології, які дають змогу із забруднених радіоактивними речовинами рослин одержувати різноманітні «чисті» продукти, що мають високу харчову та технологічну цінність. Це технології добування найрізноманітніших вуглеводів, ферментів, вітамінів, амінокислот, органічних кислот та ін.

Високорадіоактивні відходи, які залишаються після добування головного продукту, можуть використовуватися для добування етилового спирту.

Під час переробки молока можна видалити з нього практично повністю ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs і 10% ¹³¹I. Технологічні процеси очищення молока від радіонуклідів включають іонообмінні смоли та солі, які активно їх зв’язують. Кулінарна обробка також досить ефективний засіб дезактивації м’яса. Слід відмітити, що за надходженням радіоактивних речовин в організм людини та їх зниження займається радіаційна гігієна. Головним завданням агрономів в цьому питанні є запобігання переходу радіоактивних речовин у продукцію рослинництва і тваринництва.

Питання для самоконтролю

1. Що вивчає сільськогосподарська радіоекологія?

2. Які головні завдання сільськогосподарської радіоекології?

3. Які ви знаєте джерела радіоактивного забруднення довкілля?

4. Що таке іонізуюче випромінювання?

5. Які джерела радіоактивного забруднення створюють радіаційний фон?

6. Які шляхи надходження радіонуклідів в організми тварин?

7. Які є заходи щодо зниження надходження радіонуклідів в організм тварин та сільськогосподарських рослин?

8. Що таке дезактивація сільськогосподарської продукції?

9. Як відбувається міграція радіоактивних речовин в об’єктах довкілля?

Попередня тема

На початок

Наступна тема