Источники загрязнения почв радионуклидами

Радиоактивное загрязнение почвы

Активная деятельность человека очень часто неблагоприятно сказывается на окружающем мире живой и неживой природы. Бурное развитие промышленности, сельского хозяйства, трудности утилизации отходов — все это серьезно угрожает экологии планеты. С появлением атомной энергетики и усовершенствованием ядерного оружия возникла еще одна проблема — радиоактивное загрязнение почв, водоемов, атмосферы. Радиоактивное загрязнение почвы – это превышение в ней концентрации радионуклидов над показателями предельно допустимой нормы вследствие антропогенной деятельности. Загрязненные территории характеризуются значительным превышением доз внешнего и внутреннего облучения. Как происходит радиоактивное загрязнение почв? Источники загрязнения — это две группы радионуклидов: техногенные и природные. Известно, что в почве содержатся естественные радионуклиды. Но их концентрация значительно увеличивается от добычи, складирования природного сырья, переработки, внесения удобрений, их производства, сжигания угля, использования золы в качестве подкормок растениям или для изготовления строительных материалов и т.д. За счет стремительного производства и использования удобрений с каждым годом возрастает количество радиоактивно загрязненных почв. Искусственные радионуклиды массово попадают в компоненты биосферы планеты из-за ядерных взрывов. Таким образом, основными причинами, вызывающими радиоактивное загрязнение почвенного покрова, являются:

— интенсивное освоение земель сельскохозяйственного назначения;

— разработка месторождений природных ископаемых;

— захоронение радиоактивных отходов;

— выбросы радиации АЭС;

— испытание ядерного оружия.

Существует множество отрицательных последствий загрязнения почвы: непосредственное негативное влияние радиоактивных веществ на животных, растительность и человека, значительное ограничение возможности использовать почвенные ресурсы в сельскохозяйственных целях. Ведь вся продукция, которую получают с такого земельного участка, имеет превышающие норму уровня концентрации радиоактивных веществ вследствие загрязнения открытых водоемов и грунтовых вод, куда из почвы вымываются вредные соединения. Сильное загрязнение может привести к невозможности использовать пресную воду не только для питья и приготовления пищи, но и на выпаивание скоту или полив сельскохозяйственных угодий.

По вопросам проведения радиологических исследований обращаться : ФГБУ «Ставропольская МВЛ»

Источник

Радиоактивное загрязнение почв и его последствия

Активная деятельность человека очень часто неблагоприятно сказывается на окружающем мире живой и неживой природы. Бурное развитие промышленности, интенсивное развитие сельского хозяйства, трудности утилизации отходов — все это серьезно угрожает экологии планеты. С развитием атомной энергетики и усовершенствованием ядерного оружия возникла еще одна проблема — радиоактивное загрязнение почв, водоемов, атмосферы.

Определение проблемы

Радиоактивное загрязнение почвы – это превышение в ней концентрации радионуклидов над показателями предельно допустимой нормы вследствие антропогенной деятельности.

Загрязненные территории характеризуются значительным превышением доз внешнего и внутреннего облучения. Для обозначения нормы ионизирующего излечения Международной Комиссией Радиационной защиты (МКРЗ) было введено среднегодовую дозу радиации, которая для почв и горных пород составляет 0,25-0,5 микрозивертов в год (мЗв/г). Этот норматив определяет безопасное для здоровья человека количество радиации и во много раз ниже величины, которая может привести к гибели живого организма в течение дальнейших 30 дней.

Причины

Как происходит радиоактивное загрязнение почв? Источники загрязнения — это две группы радионуклидов:

Известно, что в почве содержатся естественные радионуклиды. Но их концентрация значительно увеличивается вследствие добычи, складирования природного сырья, переработки, внесения удобрений, их производства, сжигания угля, использования золы в качестве подкормок растениям или для изготовления строительных материалов и т.д.

За счет стремительного производства и использования удобрений с каждым годом возрастает количество радиоактивно загрязненных почв. К примеру, недостаточно изучен вопрос повышения концентрации в грунте радионуклидов из-за использования калийных и фосфорных удобрений.

Искусственные радионуклиды массово попадают в компоненты биосферы планеты из-за ядерных взрывов.

Таким образом, основными причинами, вызывающими радиоактивное загрязнение почвенного покрова, являются:

• интенсивное освоение земель сельскохозяйственного назначения;
• тяжелая промышленность;
• разработка месторождений природных ископаемых;
• захоронение радиоактивных отходов;
• выбросы радиации АЭС;
• испытание ядерного оружия.

Радиоактивное загрязнение почв: последствия заражения

Существует множество отрицательных последствий загрязнения почвы:

• непосредственное негативное влияние радиоактивных веществ на животных, растительность и человека;
• значительное ограничение возможности использовать почвенные ресурсы в сельскохозяйственных целях. Ведь вся продукция, которую получают с такого земельного участка, имеет превышающие норму уровня концентрации радиоактивных веществ вследствие загрязнения открытых водоемов и грунтовых вод, куда из почвы вымываются вредные соединения. Сильное загрязнение может привести к невозможности использовать пресную воду не только для питья и приготовления пищи, но и на выпаивание скоту или полив сельскохозяйственных угодий.

Многие ученые утверждают, что поражения радиационными веществами окружающей среды приводят к полной гибели биогеоционозов и популяций. Это происходит при высоком уровне загрязнения. Такие участки фиксируются в основном вблизи мест, на которых произошел выброс радиации и, как следствие, радиоактивное загрязнение почвы. Чернобыль — зона отчуждения после аварии на ЧАЭС. Тогда сотни гектаров получили сильнейшую дозу радиации, в результате чего были полностью выведены из жизнедеятельности человека.

Глубинные процессы

Почвенный поглощающий комплекс сортирует радиоактивные вещества. Кроме того, он их хранит в течение длительного времени.

Радионуклиды в почве характеризуются:

• свойствами химически активных изотопов;
• свойствами и составом самой почвы;
• свойствами радионуклидов в выпадениях;
• климатическими показателями;
• особенностями ландшафта.

Радионуклиды на поверхность почвы поступают в составе аэрозолей, минералов, частиц топлива и т.д. Максимальная часть их растворимых фракций в составе глобальных выпадений составляет 30-90%. Наибольший этот показатель у цезия и стронция. Как поведут себя радионуклиды в будущем — никто не знает. Динамическое равновесие нарастает по мере снижения растворимости их выпадений. Внесение в почву растворимых органических веществ и специальное подкисление среды влияет на повышение миграции радионуклидов, что используется с целью ее очищения.

Подвижность радиационного загрязнения зависит от:

• минералогического состава;
• наличия в почве геохимических барьеров;
• гранулометрического состава;
• свойства гумуса;
• реакции среды.

Горизонтальное перераспределение радионуклидов

Для прогнозирования возможных последствий радиоактивного загрязнения почвы очень важно знать особенности миграции радионуклидов.

Перераспределение радионуклидов в почве происходит в горизонтальном и в вертикальном направлениях естественным путем и по причинам антропогенной деятельности.

Горизонтальная миграция происходит вследствие:

• эолового переноса (название происходит от имени бога ветров Эола);
• разлива паводковых вод, что является причиной более интенсивного загрязнения низин и заболоченных местностей;
• жизнедеятельности животных (дождевых червей, диких кабанов, кротов и прочих «роющих»);
• движения транспорта;
• заготовки зеленых кормов на загрязненных лугах;
• лесные пожары, которые являются очень мощным фактором переноса изотопов.

Минимальная горизонтальная миграция наблюдается в лесных ценозах, а максимальная – в агроценозах с легкими почвами. Горизонтальное перераспределение, с одной стороны, снижает уровень загрязнения почв радиоактивными нуклидами, с другой — расширяет ареал их распространения.

Вертикальная миграция

Что касается вертикального перераспределения, то во всех видах почв оно происходит медленно. Линейная скорость этого процесса составляет от десятых долей до двух сантиметров в год. Почва в данном случае выполняет роль биогеохимического барьера. Исследования, проведенные в Чернобыльской зоне, показали, что основная часть радионуклидов в течение длительного времени остается в пределах верхнего слоя почвы (около 10 см). А в лесной части этой зоны радиоактивные вещества накопились в подстилке (листве, хвое) и нижнем слое почвы (около 1-2 см).

Вертикальная миграция радионуклидов зависит от таких факторов:

• извержение вулканов;
• дожди, перенос влаги стоком и испарениями;
• перенос корневыми системами растений;
• деятельность человека — вспашка, ирригация.

Самые загрязненные территории на планете

На планете существуют сотни радиоактивно загрязненных территорий. Серьезную опасность представляет территория Хенфорда в штате Вашингтон, США. Здесь в середине прошлого столетия был построен гигантский комплекс, занимавшийся первыми в мире ядерными разработками. В результате его деятельности загрязнена площадь в 518 кв. км.

Почвы в Сомали использовались для незаконного захоронения ядерных отходов. Семипалатнский полигон в Казахстане, где проводились ядерные испытания, является одной из самых радиационно опасных территорий в мире. В городе Майлуу-Суу, Кыргызстан, была налажена добыча урана во всесоюзном масштабе, что привело к чрезвычайно высокой концентрации радиоактивных изотопов в округе рудников.

Всем известная Чернобыльская зона — мертвая зона, где на многие сотни километров случилось радиоактивное загрязнение почв. ЧАЭС — не единственная в мире атомная станция, где произошла ядерная катастрофа мирового масштаба. Подобное случилось в Фукусиме, Япония. Здесь землетрясение и цунами в марте 2011 года вызвало аварию на АЭС, в результате которой пострадала огромная территория.

Промышленный комплекс «Маяк» в России в секретном городе «Челябинск-40» возле города Кыштым пострадал от аварии в 1957 году. Ее последствиями стало радиационное загрязнение 25 тысяч гектар пахотных земель. Подобная катастрофическая ситуация сложилась вокруг ОАО Сибирский химический комбинат в Томской области, Россия.

Особенности использования загрязненных территорий

В почве в основном накапливаются радионуклиды с длительным периодом распада: прометий-147, церрий-144, цезий-137, рутений-106 и 103, стронций-90. Самым опасным для живых организмов является стронций-90. Поэтому на полях, зараженных радиацией, проводят агрохимические, агротехнические и прочие мероприятия, которые способны уменьшить переход опасных соединений из почвы в растения. С этой целью также срезают верхний слой почвы с последующим захоронением.

Эффективной мерой является и посев растений некоторых сортов и видов, которые характеризуются минимальным уровнем накопления радионуклидов. Всем известно, что в животноводстве для откорма следует использовать только чистые корма. Используют также специальные добавки сорбентов, которые подавляют переход радиоактивных веществ в состав молока.

Мелиоративные работы направлены на снижение поступления радионуклидов в растения. Для этого вносят сорбенты в почву, такие как: вермикулит, цеолит, минеральные и органические добавки, известь. В земледелии снижение накопления в растении радионуклидов происходит при помощи агротехнических приемов. Проводят плантажную вспашку, с оборотом пласта. Такая техника обработки почвы приводит к углублению радиоактивного загрязнения. Благодаря этому накопления веществ в растениях снижается в 24 раза. В сельском хозяйстве следует изменить структуру севооборота. Лучше начать выращивать технические культуры, которые не используются в пище.

Альтернативным методом использования загрязненной территории является отмена любого специфического воздействия. К примеру, можно создавать специальные заповедники. При выраженном радиационном фоне на месте заражения высаживают лес, преимущественно сосновый.

Охранные мероприятия

Охранные мероприятия на территориях, где имеется радиационное загрязнение почвы, направляются на снижение негативного влияния радиации. Проводятся такие действия:

• разработка стратегии использования продукции и территории на государственном или международном уровне в зависимости от масштабов загрязнения и потенциального риска заражения окружающих площадей;
• мелиоративные, агротехнические меры;
• химическое обеззараживание;
• использование сорбентов;
• ограничение деятельности человека;
• информирование населения о возможной опасности;
• ограничение вывоза любой продукции с опасной территории.

Период действия этих ограничений зависит в первую очередь от плотности загрязнения. Кроме того, обращают внимание на экспозиционную дозу радиации. Этот срок может длиться от нескольких недель до многих десятилетий. Таким образом экологи снижают радиоактивное загрязнение почв и его последствия.

Источник

Использование почв в условиях радиации

Источники радиоактивного загрязнения и хозяйственное использование почвы в условиях радиоактивного загрязнения. Система обработки почв в зоне радиоактивного загрязнения, снижение накопления радионуклидов в урожае и уменьшение эрозионных процессов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений, а так же почве отведена важнейшая роль в жизни общества, так как она представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности, так как эффективная защита окружающей среды от опасных химических реагентов невозможна без достоверной информации о степени загрязнения почв.

Одно из наиболее тяжелых последствий чернобыльской катастрофы — загрязнение сельскохозяйственных земель долгоживущими радионуклидами, Это привело к необходимости ведения агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения, а также широкого применения защитных мероприятий во всех отраслях сельского хозяйства в течение длительного периода времени.

Сейчас радионуклиды рассматривают в качестве важнейшего загрязняющего вещества наряду с пылью, угарным и углекислым газом, оксидами серы и азота, углеводородами. Ранее же радионуклиды рассматривались в меньшей степени. В настоящее время интерес к загрязнению радиоактивными веществами вырос, так как в большей степени стало проявляться вредное воздействие, вызванное загрязнением стронция и цезия.

1. Источники радиоактивного загрязнения

Радиоактивность — самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов, приводящее к изменению их атомного номера и массового числа.

Развитие жизни на Земле всегда происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды. Радиоактивное излучение определяется естественным радиационным фоном и искусственным. Естественный радиационный фон — представляет собой ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, действующих на человека на поверхности земли. Космические лучи представляют собой поток частиц (протонов, альфа-частиц, тяжёлых ядер) и жёсткого гамма-излучения (это так называемое первичное космическое излучение). При взаимодействии его с атомами и молекулами атмосферы возникает вторичное космическое излучение, состоящее из мезонов и электронов.

Естественные радиоактивные элементы условно можно разделить на три группы:

1. изотопы радиоактивных семейств урана, тория и актиноурана;

2. не связанные с первой группой радиоактивные элементы — калий — 40, кальций — 48, рубидий — 87 и др.;

3. радиоактивные изотопы, возникающие под действием космического излучения — углерод — 14 и тритии. [1]

Технически изменённый радиационный фон представляет собой ионизирующее излучение от природных источников, претерпевших определённые изменения в результате деятельности человека. Например, поступление радионуклидов в биосферу вместе с извлечёнными на поверхность земли из недр полезными ископаемыми (главным образом минеральными удобрениями), в результате сгорания органического топлива, излучения в помещениях, построенных из материалов, содержащих естественные радионуклиды, а также облучения за счёт полётов на современных самолётах.

Излучение, обусловленное рассеянными в биосфере искусственными радионуклидами, представляет собой искусственный радиационный фон (аварии на АЭС, отходы предприятий ядерной энергетики, использование искусственных ионизирующих излучений в медицине, народном хозяйстве).

Радиоактивное загрязнение природных средств в настоящее время обусловлено следующими источниками:

— глобально распределёнными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытаний ядерного оружия, проводивших в атмосфере и под землёй;

— выбросом радиоактивных веществ из 4-го блока Чернобыльской АЭС в апреле — мае 1986 года;

— плановыми и аварийными выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности;

— выбросами в атмосферу и сбросами в водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации;

— привнесенной радиоактивностью (твёрдые радиоактивные отходы и радиоактивные источники). [1]

Атомная энергетика вносит весьма незначительный вклад в изменение радиационного фона окружающей среды при нормальной работе ядерных установок. АЭС является лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергается вторичной обработке. Заканчивается процесс, как правило, захоронением радиоактивных отходов.

Но в результате аварий на АЭС в окружающую среду могут попасть большое количество радионуклидов. Также случаются аварии, которые сопровождаются выбросом в окружающие среду радиоактивных веществ в количествах, превышающие установленные пределы. Большую опасность при этом имеют выбросы в атмосферу.

Также большое значение как источника радиации имеют ядерные взрывы. При испытаниях ядерного оружия в атмосфере часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в нижнем слое атмосферы, подхватывается ветром и переносится на большие расстояния. Находясь в воздухе около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако, большая часть радиоактивного материала выбрасывается в атмосферу (на высоту 10-15 км), где он остаётся многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Таким образом, из всего выше сказанного можно сделать вывод, что в изменении радиационного фона окружающей среды большой вклад вносят АЭС, ядерные взрывы и радиоактивные отходы.

2. Хозяйственное использование почвы в условиях радиоактивного загрязнения

Хозяйственное использование земель возможно до уровня загрязнения в 50 Ки/км (Ки-кюри). Там, где он превышает эту цифру, производить продукцию растениеводства в первые годы после выпадения радиоактивных осадков практически нельзя. Такие земли лучше отвести под посадки леса, и в первую очередь сосны.

Все зависит от степени загрязнения, типа почвы и вида растений. В почве накапливаются долгоживущие радионуклиды: стронций-90, цезий-137, рутений-103 и 106, прометий-147, церрий-144. Стронций-90 наиболее опасен для человека и животных. Поэтому на зараженных полях проводят агротехнические, агрохимические и другие мероприятия, уменьшающие переход стронция-90 из почвы в растения. Это можно сделать путем удаления верхнего зараженного слоя почвы. В ходе дезактивации в районе Чернобыльской АЭС было срезано, вывезено и захоронено более 0,5 млн. м3 грунта [2].

Радиоактивное загрязнение может произойти в любое время года. Если поля свободны от растений, то поражается, естественно, только почва. Поэтому на землях, предназначенных под посев озимых и яровых зерновых культур, в зонах Б и В на следе радиоактивного облака проводят глубокую вспашку (до 50 — 70 см) с полным оборотом пласта. При такой пахоте верхний загрязненный слой попадает в низ борозды, и корневая система растений не достает до него. Вторая вспашка — более мелкая, чтобы не поднимать радиоактивные вещества на поверхность.

Растения поражаются в большей степени в том случае, когда радиоактивные вещества выпали в период активного роста. Величина поверхностного загрязнения растений зависит от формы листьев и стебля, степени их опушенности, фазы развития.

При поражении на ранних стадиях рост и развитие растений резко замедляются, может погибнуть до б0 — 70% урожая. Целесообразно посевы злаковых и бобовых культур скосить на сено, которое давать животным только после проверки на зараженность.

Урожай пострадает меньше (лишь до 20У), если растения облупились после цветения. Однако зерно может оказаться непригодным на семена, поэтому его отдают на корм животным или на переработку.

На полях, где предполагается гибель менее половины растений, улучшая уход за ними: проводят внекорневую подкормку, междурядную обработку, при необходимости увеличивают норму полива. Вместе с тем за время вегетации радиоактивность снижается: в результате естественного распада, пыль смывается осадками, сдувается ветром, а старые пораженные листья ожидают.

Если заражение произошло после созревания культур, то на количество собранного урожая это не повлияет. Однако семена могут потерять всхожесть. Меньше всего уязвимы семена тех растений, зерно которых закрыто створками, чешуйками, например, зернобобовых, овса, гречихи, проса. Защищены от поверхностного загрязнения и семена подсолнуха, льна, конопли. Надежно укрыты в земле картофель, свекла, морковь, турнепс, брюква и другие корнеплоды.

Уменьшить загрязненность урожая во время уборки можно, если исключить те операции, которые сопровождаются интенсивным пылеобразованием. Так, сено при сушке не ворошат, а при уборке зерновых применяют только прямое комбайнирование.

После анализа радиационной обстановки может быть выработан следующий севооборот: например, на периферии зоны А, где содержание стронция-90 в почве колеблется от 0,2 до 1 Ки/км2, целесообразно выращивать овощи. В середине зоны А, где содержание стронция-90 в почве колеблется до 3 Ки/км2 следует возделывать зерновые и бобовые культуры.

Земли в зоне Б используют только для производства технических культур — льна, конопли, подсолнечника, хлопчатника, сахарной свеклы, а также картофеля на технические нужды, зернобобовых на семена, кормовых культур для кормления скота.

В зоне В при уровне загрязнения стронцием-90 от 10 до 30 Ки/км2 в первый год проводят мероприятия с целью снижения содержания этого изотопа в пахотном слое (глубокая вспашка, внесение удобрений). Земли этой зоны, как правило, исключаются из севооборота на несколько лет. И только после того как содержание стронция-90 снизится до допустимых пределов, можно будет выращивать технические культуры [3].

Важно знать и учитывать, что бобовые, накапливают стронций-90 в 2 — 5 раз больше, чем злаковые. А из зерновых меньше всех строниция-90 собирает кукуруза.

Размещать посевы следует в зависимости от типа почв. Например, клевер, горох, вику, усваивающих больше стронция-90, лучше сажать на тяжелых по механическому составу почвах. А вот под культуры, поглощающие меньше стронция-90, — овес, пшеницу, лен, злаковые, травы — целесообразно отводить более легкие почвы.

Если посеять раннеспелые сорта, то радионуклидов в урожае будет меньше, так как короче период вегетации.

Таким образом, если рационально вести сельское хозяйство, то на зараженных землях уже в первый год после выпадения радиоактивных осадков можно добиться снижения стронция-90 в 20 и более раз. Опыт Чернобыля подтверждает: если выполнить на зараженных землях комплекс мероприятий, то достаточно быстро можно наладить производство продукции растениеводства и животноводства с допустимыми уровнями загрязнения.

3. Обработка почв

почва радиоактивное загрязнение

Система обработки почв в зоне радиоактивного загрязнения направлена на снижение накопления радионуклидов в урожае, уменьшение эрозионных процессов и снижение времени воздействия излучения на работающих в поле.

Мелиоративная глубокая вспашка, которая в наибольшей степени снижает поступление радионуклидов в растения (до 5 — 10 раз), возможна на почвах с мощным гумусовым (торфяным) слоем и в условиях Беларуси имеет ограниченное применение. Выполняют ее плантажными, болотными или специальными одноярусными плугами с предплужниками, а также ярусными. На минеральных почвах верхний слой 8 — 10 см укладывается прослойкой по дну борозды глубиной 27 — 40 см, а чистый от радионуклидов слой перемещается поверх его без оборота. [2]

Схема такой вспашки может быть использована на вновь осваиваемых землях и на глубокозалежных торфяниках с выполненной на них после аварии неглубокой обработкой, т.е. когда радионуклиды распределены в слое 0 — 25 см. Но при этом должна быть увеличена до 50 — 60 см общая глубина вспашки. Специальная глубокая вспашка — мероприятие разовое и последующие обработки проводятся таким образом, чтобы их глубина была меньше глубины расположения заделанного загрязненного слоя.

Традиционная отвальная система обработки почвы совершенствуется в направлении максимально возможного совмещения операций основной и дополнительных обработок, а также применения новых высокопроизводительных машин, таких как лущильники ЛАГ-10(15), бороны БДТ-7(10), культиваторы чизельные КЧН (КЧП)-5,4, комбинированные агрегаты финишной обработки АКШ-7,2 (3,6). Преимущественное ее использование — на землях со средне- и тяжелосуглинистыми почвами.

Эродированные и эрозионноопасные склоны, а также уплотненные и временно избыточно увлажненные участки следует обрабатывать безотвально с периодическим рыхлением и щелеванием.

На легких песчаных и супесчаных почвах с уровнем загрязнения менее 15 Ки/кв.км по цезию-137 и менее 1 Ки/кв.км по стронцию-90 целесообразна система минимальной обработки. Вспашка необходима только на задернованных агрофонах, а также под пропашные культуры (картофель, корнеплоды) при внесении высоких доз органических удобрений. При этом пахотный агрегат должен быть комбинированным, с более совершенными рабочими органами по качеству крашения пласта и заделки верхнего слоя. Для этого рекомендуются плуги типа ПЛН, оборудованные корпусами с полувинтовыми отвалами, выпуск которых освоен в Республике Беларусь. Высокое качество обработки почв достигается при использовании комбинированных пахотных агрегатов на базе камнезащитных плугов, оборудованных унифицированными корпусами

— с полувинтовыми отвалами — для обработки стерневых агрофонов;

— с винтовыми отвалами — для обработки задернованных почв.

При высокой плотности загрязнения радионуклидами (15 — 40 Ки/кв.км по цезию-137 и 1 — 3 Ки/кв.км по стронцию-90) рекомендуется комбинированная система обработки почвы. Она включает чередование минимальных обработок с ярусной отвальной вспашкой 1 — 2 раза в севообороте при одновременной заделке в подпахотные слои больших доз органических удобрений и сидератов. Глубина ярусной вспашки не превышает мощности пахотного горизонта. Одновременно выполняется предпосевная обработка. [2]

Посев зерновых, зернобобовых и крестоцветных культур должен быть особо качественным, на строго заданную глубину с равномерным распределением по площади питания. При этом локальное внесение минеральных удобрений является предпочтительным. Повышение эффективности и уменьшение потерь удобрений обеспечивается при закладке их на глубину 5 — 9 см с боковой ориентацией относительно рядков семян в пределах 3 — 4 см.

Коренное улучшение является наиболее эффективным способом снижения поступления радионуклидов из почвы в луговые травы малопродуктивных естественных кормовых угодий. Первичную обработку дернины осуществляют тяжелыми дисками в два-три следа. Слабозадерненные луга пашут обычными плугами на глубину 18 — 20 см, а сильнозадерненные и луга на торфяно-болотных почвах — кустарниково-болотным плугом на глубину 30 — 35 см, а при мощном торфяном слое — до 40 — 45 см.

На сенокосах и пастбищах, где после катастрофы было проведено перезалужение с запахиванием дернины на дно борозды, при повторном перезалужении вспашка недопустима. Следует проводить поверхностное фрезерование и прикатывание с посевом или обновлять травостой путем подсева трав в дернину фрезерной сеялкой. На переувлажненных почвах тяжелого гранулометрического состава перед применением посевных машин необходимо предварительно разделать дернину чизельными орудиями и провести фрезерование. На перезалуженных участках высокоплодородных почв возможно сохранять длительный период (5 — 6 лет) высокую продуктивность травостоя, а также менять его ботанический состав путем подсева сеялкой во фрезерованные бороздки многокомпонентных смесей трав, при норме высева семян 50% от полной. Для оптимизации агрофизических условий в корнеобитаемом слое и улучшения режима питания растений на сенокосах и пастбищах рекомендуется не реже одного раза в пять лет проводить подпокровное рыхление.

4. Особенности использования осушенных земель и эксплуатации мелиоративных систем

Гидротехническая мелиорация является радикальным способом снижения поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию на переувлажненных землях. За счет осушения и культуртехнического обустройства территории можно снизить загрязненность продукции в 5 — 10 раз.

Осушенные земли отличаются от автоморфных тем, что на них поступление радионуклидов в растительную продукцию сильно зависит от положения уровня грунтовых вод (УГВ). Как правило, осушенные массивы Белорусского Полесья представлены почвенными комплексами, включающими на одном поле торфяные, торфяно-глеевые, сработанные торфянисто-глеевые и песчаные почвы. При этом пониженные элементы рельефа представлены торфяными и торфяно-глеевыми почвами, а повышенные — торфянисто-глеевыми и песчаными. Установлено, что минимальное загрязнение растительной продукции на комплексах таких почв достигается при поддержании уровня грунтовых вод на глубине 90 — 120 см от средней отметки поверхности поля. 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. [4]

Диапазоны уровня грунтовых вод, при которых наблюдается минимальное поступление радионуклидов в растительную продукцию, для основных типов почв приведены в приложении 16. Рекомендуемые УГВ подобраны так, чтобы водопотребление основных видов растений на 30% обеспечивалось из подпахотного слоя почвы.

Запашка верхнего загрязненного слоя под уровень грунтовых вод на пониженных элементах рельефа практически исключает поступление радионуклидов в растения и в условиях развитого мезорельефа, когда эти элементы занимают 10% общей площади, снижает загрязненность растениеводческой продукции в 2 раза. Запашка загрязненного слоя на 30 — 50 см в многолетнем цикле оказалась эффективной (снижение в 1,5 — 2,0 раза) только на торфяно-глеевых и торфяных почвах при возделывании многолетних трав. Вследствие ростового разбавления скашивание злаковых травостоев в фазу цветения позволяет снижать содержание радионуклидов в продукции по сравнению с рекомендуемым скашиванием в фазу колошения в 1,5 — 2,0 раза при общем снижении выхода перевариваемого протеина с одного гектара на 24 — 28%. Поэтому выбор сроков скашивания трав зависит от плотности загрязнения почв радионуклидами и возможности обеспечения стада грубыми кормами и протеином.

На связных минеральных почвах необходимо периодически (через 4 — 5 лет) проводить 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 должны содержаться в работоспособном состоянии. Открытая мелиоративная сеть периодически должна 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, очистка сети и разравнивание вынутого грунта осуществляется по обычной технологии. При плотности загрязнения территории цезием-137 более 5,0 Ки/кв.км 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.

Особенности эксплуатации оросительных систем на загрязненных радионуклидами землях заключаются в недопущении превышения влажности пахотного слоя почвы 0,8 предельной полевой влагоемкости и образования поверхностного стока. Для этого орошение необходимо производить малыми нормами — 100 — 150 куб.м на 1 га. [4]

Большинство осушительно-увлажнительных систем на территории с плотностью загрязнения цезием-137 более 5 Ки/кв.км требует частичного переустройства. В первую очередь должна быть проведена замена затворов ковшового и коробчатого типов на более совершенные, если не обеспечивается регулирование УГВ в пределах, указанных в приложении 16. 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 пойменных землях целесообразно устройство летних самотечных польдеров при соответствующем техническом их обустройстве, засыпке вымоин и понижений.

5. Применение удобрений

Система удобрений должна быть направлена на обеспечение стабильного урожая сельскохозяйственных культур и на снижение накопления радионуклидов в продукции.

В первую очередь необходимо задействовать все источники обогащения почв органическим веществом — навоз, солому, зеленые удобрения, а при небольшом радиусе перевозок (до 30 — 40 км) и торф. Внесение органических удобрений должно обеспечить бездефицитный баланс гумуса в почве, а на бедных песчаных и супесчаных почвах — положительный баланс, снизить напряженность дефицита фосфора и калия в почве. Применение органических удобрений уменьшает переход радионуклидов из почвы в растения на 15 — 30%, одновременно повышает урожай сельскохозяйственных культур. В связи с незначительным использованием торфа в качестве удобрения уменьшилась опасность вторичного загрязнения почв радионуклидами. Содержание их в навозе за последние годы существенно снизилось. Поэтому рекомендуются те же дозы навоза и компостов под сельскохозяйственные культуры, что и на незагрязненных радионуклидами почвах. [2]

Применение кремнеземистых и карбонатных сапропелей в дозах 60 — 80 т/га (под пропашные культуры) приводит к уменьшению накопления цезия-137 в урожае до 30 — 40% и в меньшей мере — стронция-90. Однако затраты на добычу и транспортировку сапропелей не окупаются прибавкой урожая даже при минимальном радиусе перевозок (до 1 — 5 км). По прибавке урожая 1 тонна сапропеля примерно равноценна 0,6 тонн навоза. Внесение карбонатного сапропеля исключает необходимость известкования кислых почв. Однако экономически более эффективно известкование почв доломитовой мукой.

Важным приемом, ограничивающим поступление радиоцезия из почвы в растения, является применение калийных удобрений, что обусловлено как антагонизмом катионов цезия и калия в почвенном растворе, так и значительной прибавкой урожая сельскохозяйственных культур, особенно на бедных калием дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах. По мере повышения плотности загрязнения почв радионуклидами потребность в дополнительных дозах калия увеличивается.

Установлено значительное влияние калийных удобрений и на уменьшение накопления стронция-90 в растениях. Особенно эффективны повышенные дозы калийных удобрений под многолетние травы, корнеплоды и картофель.

Учитывая сравнительно невысокую стоимость калийных удобрений, рекомендованы максимальные дозы, которые еще обеспечивают прибавку урожая, дифференцированные в зависимости от типа почв и содержания в них обменного калия. Нормативы потребности в калийных удобрениях определены из расчета обеспечения полной потребности сельскохозяйственных культур для формирования планируемого урожая и повышения содержания калия в почве до оптимального уровня. Предусмотрен приоритет почв с высокой плотностью загрязнения радионуклидами, где повышение обеспеченности почв калием должно идти более быстрыми темпами. Для предотвращения избыточных доз калийных удобрений и ухудшения качества продукции введены ограничения. На почвах с избыточным содержанием обменного калия (более 300 мг/кг К2О на минеральных и 1200 мг/кг на торфяно-болотных почвах) внесение калийных удобрений не предусматривается до очередного агрохимического обследования почв. [2]

Действие фосфорных удобрений также положительно сказывается на уменьшении поступления радионуклидов из почвы в растительную продукцию, особенно на почвах с низким содержанием подвижных фосфатов. Известно также, что фосфорные удобрения способствуют закреплению микроколичеств стронция-90 за счет осаждения его вносимыми фосфатами. Учитывая острый дефицит фосфорных удобрений и их высокую стоимость, рекомендовано для ведения земледелия на загрязненной территории обеспечить минимум фосфорных удобрений, необходимый для сбалансированного питания сельскохозяйственных культур с учетом содержания подвижных фосфатов в почве. Предусмотрено постепенное повышение содержания фосфора до оптимального уровня с приоритетом по плотности загрязнения земель радионуклидами. На почвах с высоким содержанием подвижных фосфатов (более 250 мг Р2О5 на 1 кг почвы на минеральных и 1000 мг/кг на торфяно-болотных почвах) фосфорные удобрения не вносятся до очередного цикла агрохимического обследования.

Важная роль отводится регулированию азотного питания растений. При недостатке доступного азота в почве снижается урожай и концентрация радионуклидов в продукции несколько повышается. С другой стороны, повышенные дозы азотных удобрений усиливают накопление радионуклидов в растениях. Расчет доз азотных удобрений необходимо вести, исходя из потребности растений на планируемый урожай. Чтобы избежать превышения оптимальных доз азотных удобрений но загрязненных землях, рекомендуется проведение почвенной и растительной диагностики для подкормок озимых и яровых зерновых культур. Предусмотрено также ограничение максимально допустимых доз азотных удобрений с учетом биологических особенностей культур.

Микроудобрения также вносят вклад в снижение поступления радионуклидов в сельскохозяйственные культуры, хотя механизм их действия изучен недостаточно. Применение микроэлементов базируется на избирательной отзывчивости сельскохозяйственных культур к отдельным элементам с учетом их недостаточного содержания в почве. Основной способ внесения микроудобрений, обеспечивающий наибольший экономический эффект и экологическую безопасность, — некорневые подкормки растений микроэлементов. [4]

Наибольшее значение для озимых и яровых зерновых культур, многолетних злаковых трав имеет некорневая подкормка сульфатом меди в дозе 80 — 120 г/га в период конца кущения — начала трубкования зерновых, а также начала вегетации или после первого укоса многолетних трав. Применение меди необходимо только на дерново-подзолистых и торфяных почвах первой и второй групп обеспеченности (соответственно менее 3 и 9 мг Cu/кг почвы). Некорневые подкормки микроэлементами технологически могут совмещаться с одновременным применением пестицидов или некорневой подкормкой азотом. На посевах кукурузы (в фазу 3 — 4 листа) и многолетних трав могут быть эффективны некорневые подкормки сульфатом цинка в дозах 100 — 250 г/га на почвах 1 и 2 групп обеспеченности (менее 5,0 мг/кг на минеральных и 15 мг/кг — на торфяно-болотных почвах). Посевы столовой, сахарной и кормовой свеклы в фазе 3 — 4 листьев отзывчивы на некорневую подкормку борной кислотой в дозе 150 — 200 г/га, при содержании подвижного бора менее 0,7 мг/кг на минеральных и 2,0 мг/кг — на торфяных почвах. Внесение микроэлементов в почву целесообразно в форме хлористого калия с добавками меди и цинка только на почвах первой группы обеспеченности: меди менее 1,5, цинка — 3,0 мг/кг на минеральных и, соответственно, менее 5,0 и 9,0 мг/кг на торфяно-болотных.

Список использованных источников:

1. Будыко М.И. Современные проблемы экологии. — М.: 1994г. — 307с.

2.Богдевич, И.М. Руководство по ведению агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель. — Мн.,1997.- 50 с.

3.Пивоваров, Ю.П. Радиационная экология: Учеб. Пособие. / Ю. П. Пивоваров, В.П. Михалев — М.: Академия, 2004.- 240 с.

4. Тимофеева, Т.А. Радиэкология: практическое руководство для студентов. /Т. А. Тимофеева. -Гомель: ГГУ им. Ф. Скарыны, 2012. -48 с.

Источник