Загрязненного радиоактивными веществами

Исходная продукция	Способ обработки (готовый продукт)	КО (коэффициент очистки)
Зерно (пшеница, рожь, ячмень, гречиха, пшено и др.)	Отвеивание Отмывание проточной водой Переработка в хлеб, крупы Переработка в спирт	1,5–2,0 1,5–3,0 1,2–2,5
Зерно (рис, гречиха, ячмень, овес)	Обрушение, удаление пленок	10—20
Картофель (клубни)	Очистка Варка Переработка в крахмал Переработка в спирт	3–5 2–3
Соя, рапс, подсолнечник, кукуруза	Переработка на растительное масло	500 (промышленный способ) и 50 (в домашних условиях)
Овощи	Отмывание проточной водой Удаление кроющих листьев (качан), засолка, маринование	3–10   2–5
Сахарная свекла	Переработка на сахар	70–90
Ягоды, фрукты	Переработка на сок Переработка на вино Переработка на варенье	до 100 до 500 100–500

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.