Эффективность контрмер по снижению перехода 137Сs в продукцию животноводства (миграционный и дозовый аспекты)

Размещено на http://www.allbest.ru/

15

ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОНТРМЕР ПО СНИЖЕНИЮ ПЕРЕХОДА ¹³⁷Сs В ПРОДУКЦИЮ ЖИВОТНОВОДСТВА (МИГРАЦИОННЫЙ И ДОЗОВЫЙ АСПЕКТЫ)

В.Н. КУДРЯВЦЕВ, А.В. ВАСИЛЬЕВ, Е.Г. КРАСНОВА, О.С. ГУБАРЕВА, А.Н. РАТНИКОВ, А.Д. ПАСТЕРНАК, В.А. ГОРЯИНОВ

На примере одного из районов Брянской области, наиболее радиоактивно загрязненного после аварии на Чернобыльской АЭС, изучали миграцию ¹³⁷Cs в трофической цепи крупного рогатого скота. Рассчитывали коэффициенты перехода и накопления этого радионуклида в продукции животноводства в зависимости от объема проведения защитных мероприятий в хозяйствах. Оценивали эффективность контрмер для снижения перехода ¹³⁷Cs в молоко и мясо, а также годовое поступление ¹³⁷Cs и дозовую нагрузку при потреблении этих продуктов. Разрабатывали защитные мероприятия при ужесточении санитарно-гигиенических нормативов по содержанию ¹³⁷Cs в продуктах животноводства.

Summary

EFFECTIVENESS OF COUNTERMEASURES IN ANIMAL PRODUCTION TO REDUCE 137Cs TRANSFER TO FARM PRODUCTS IN RADIOACTIVELY CONTAMINATED AREAS (MIGRATION AND DOSE ASPECTS)

V.N. Kudryavtsev, A.V. Vasil'ev, E.G. Krasnova, O.S. Gubareva, A.N. Ratnikov, A.D. Pasternak, V.A. Goryainov

For one of districts of the Bryansk region, severely affected by the Chernobyl' accident, 137Cs proportionality factors in the trophic chain of cattle and 137Cs accumulation in animal products on different scales of countermeasure application have been calculated. Effectiveness of countermeasures for reducing the radionuclide transfer to milk and meat was analyzed as the most crucial products responsible for the dose to the population living in the contaminated area. Annual 137Cs uptake and dose burden to the population were assessed pesulting from the consumption of the above products. Scenarios were developed for countermeasure strengthening while toughening the sanitary-hygienic standarts for 137Cs content in animal products.

В настоящее время в условиях радиоактивного загрязнения территорий после аварии на Чернобыльской АЭС разработана и внедряется дифференцированная (с учетом плотности радиоактивного загрязнения) система защитных мероприятий для снижения перехода ¹³⁷Cs в животноводческую продукцию в соответствии с требованиями действующих санитарно-гигиенических нормативов по содержанию ¹³⁷Cs в продуктах животноводства (1-3). Однако при ужесточении этих требований производство экологически безопасных продуктов (молоко и мясо крупного рогатого скота) в ряде регионов не представляется возможным без дальнейшей интенсификации и повышения эффективности защитных мероприятий (контрмер). В связи с этим структура и объемы проведения защитных мероприятий должны быть пересмотрены в зависимости от плотности радиоактивного загрязнения.

Переход ¹³⁷Cs в продукцию животноводства и потребление последней служит источником дополнительного облучения населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях. Молоко и мясо можно рассматривать как «критические» продукты, так как они практически полностью формируют дозу внутреннего и половину суммарной эффективной дозы облучения человека. Усиление контрмер, направленных на ограничение миграции ¹³⁷Cs по звеньям производства сельскохозяйственной продукции, является эффективным способом снижения облучения населения пострадавших регионов.

В связи с вышесказанным целью нашей работы было исследование закономерностей миграции ¹³⁷Cs в трофической цепи крупного рогатого скота при существующих объемах защитных мероприятий; разработка научно обоснованных принципов повышения эффективности контрмер для получения нормативно чистой продукции животноводства с учетом новых радиационно-гигиенических нормативов; оценка доз облучения населения при потреблении продуктов животноводства, произведенных на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, и возможности их снижения при усилении контрмер.

Методика. Исследования проводили в 22 хозяйствах Клинцовского района Брянской области, различающихся по плотности радиоактивного загрязнения и объему проведения защитных мероприятий (средневзвешенная плотность загрязнения сельскохозяйственных угодий ¹³⁷Сs составляет 326 кБк/м²) (4).

Все хозяйства района были условно разделены на три группы. В I группу входили шесть хозяйств, характеризующихся низкой степенью загрязнения ¹³⁷Сs (59-181 кБк/м²) и обычными условиями ведения животноводства (без применения защитных мероприятий и каких-либо существенных ограничений). Благодаря систематическому контролю за содержанием радионуклидов в рационах животных и традиционно принятым технологиям в животноводстве содержание ¹³⁷Cs в продукции соответствовало действующим региональным контрольным уровням (РКУ-98).

Во II группе были объединены 12 хозяйств, характеризующихся средней степенью загрязнения ¹³⁷Сs (192-403 кБк/м²) и ограниченным проведением защитных мероприятий. Производство продукции животноводства, соответствующей нормативам, обеспечивалось за счет проведения агромелиоративных и зоотехнических мероприятий, важнейшими из которых были следующие: коренное улучшение сенокосов и пастбищ, соблюдение режима выпаса скота, подбор кормов с минимальным содержанием ¹³⁷Cs. Специфические сорбенты радиоцезия -- ферроцианидсодержащие препараты (ФСП) -- не использовали или применяли спорадически в случае превышения допустимого содержания радионуклида в рационах животных (охватывали 4 % поголовья), поэтому вкладом ФСП в эффективность контрмер можно пренебречь.

III группа была представлена четырьмя хозяйствами, характеризующимися высокой степенью радиоактивного загрязнения ¹³⁷Сs (710-851 кБк/м²) и интенсивным проведением контрмер (комплекс мероприятий, направленных на снижение перехода ¹³⁷Cs в животноводческую продукцию). Содержание ¹³⁷Cs в кормах и рационах в пастбищный период (с мая по октябрь) не могло обеспечить получения нормативно чистой продукции животноводства, поэтому в рационы лактирующих коров и скота на заключительном этапе откорма обязательно добавляли ФСП.

Показателем миграции ¹³⁷Cs в трофической цепи животных служил коэффициент перехода (КП), представляющий собой соотношение между средним содержанием радионуклида в молоке и мясе и средневзвешенной плотностью загрязнения кормовых угодий. Этот показатель является интегральным критерием эффективности комплекса защитных мероприятий, охватывающих все звенья миграции радионуклида. Поскольку хозяйства существенно (на порядок) различались по объему реализации молока и мяса, среднегрупповое содержание ¹³⁷Cs (С_ср) рассчитывали по формуле

С_ср. =

где, С_n -- содержание ¹³⁷Cs в продукте n-го хозяйства, V_n -- объем реализованной продукции. Показатели, рассчитанные таким образом, существенно (до 25 %) отличались от среднеарифметических.

В связи с тем, что удельная активность молока лактирующих коров при пастбищном и зимне-стойловом содержании значительно различалась, а продолжительность этих периодов была одинаковой (6 мес), среднегодовую концентрацию ¹³⁷Cs в молоке рассчитывали как среднеарифметическую. Скот мясного направления продуктивности круглый год находился на стойловом содержании, поэтому содержание ¹³⁷Cs в мясе в течение года изменялось незначительно и практически не отличалось от среднегодовых значений.

Эффективность защитных мероприятий в животноводстве (F_эф.) определяли как соотношение (кратность снижения) КП в группах хозяйств при проведении защитных мероприятия и их отсутствии. Годовой вынос ¹³⁷Cs с молоком и мясом оценивали по суммарному количеству радионуклида в объеме продукции, реализованной за 1 год. Годовое поступление ¹³⁷Cs в организм человека (Q) с продуктами животноводства рассчитывали по формуле Q = С_i m_i K_i, где, С_i -- концентрация радионуклида в i-продукте, m_i -- количество потребляемого продукта, K_i -- доля содержания радионуклида после технологической обработки продукта (для молока и мяса соответственно 1,0 и 0,9). При расчете дозы внутреннего облучения населения использовали коэффициент, который по нормам радиационной безопасности (НРБ-99) составляет для ¹³⁷Cs 1,3-10^-8 Зв/Бк.

Достоверность различий количественных показателей миграции ¹³⁷Cs в трофической цепи оценивали на лактирующих коровах в пастбищный период, как наиболее «критический», когда миграционный поток радионуклида в звеньях цепи (при максимальных объемах проведения контрмер) в 4-5 раз выше, чем в зимне-стойловый период.

Результаты. Значения КП уменьшались при увеличении степени загрязнения сельскохозяйственных угодий и объема проведения контрмер (табл. 1). Так, в хозяйствах I группы отмечены максимальные КП, которые не зависели от плотности радиоактивного загрязнения кормовых угодий и поступления радионуклида в организм животных с рационом, а также совпадали с показателями, выявленными в аналогичных почвенно-климатических зонах до аварии на Чернобыльской АЭС при наблюдениях за глобальными выпадениями радиоактивных осадков, когда плотность загрязнения почвенно-растительного покрова была на два порядка ниже (5).

1. Коэффициенты перехода (КП) ¹³⁷Cs из почвы в молоко и оценка эффективности (F_эф.) защитных мероприятий в зависимости от объема проведения в различных хозяйствах в пастбищный период

При ограниченном проведении контрмер в кормопроизводстве и животноводстве (хозяйства II группы) КП снижались в среднем в 2,7 раза, а при интенсивном (хозяйства III группы) -- в 5,2 раза (Р 0,05), что обусловлено введением в рацион животных трех форм ФСП, характеризующихся разной эффективностью (табл. 2). В зависимости от содержания радионуклида в рационы животных вносили высокоэффективные (бифеж, ферроцин) и низкоэффективную (ХЖ-90) формы препарата, обеспечивающие снижение содержания ¹³⁷Cs в продукции в среднем соответственно в 5,4 и 2,1 раза. В хозяйствах III группы на долю использования низкоэффективной формы приходилось 73 % поголовья скота. Следовательно, можно существенно повысить потенциальную эффективность ФСП за счет увеличения объемов применения высокоэффективных форм препарата.

2. Оценка эффективности внесения различных форм ферроцианидсодержащих препаратов (ФСП) в рационы лактирующих коров в разных хозяйствах

В целом при технологии ведения животноводства и стратегии применения защитных мероприятий в хозяйствах района, сложившихся за период исследований, среднее фактическое количество ¹³⁷Cs в продукции соответствовало требованиям действующих РКУ-98, которые для молока и мяса составляли соответственно 185 и 400 Бк/кг (табл. 3).

3. Содержание ¹³⁷Cs в продукции животноводства при фактическом и прогнозируемом объемах проведения защитных мероприятий (среднее по группам)

При ужесточении норм по содержанию ¹³⁷Cs в животноводческой продукции структура и объемы проведения защитных мероприятий, обусловленные плотностью радиоактивного загрязнения, должны быть пересмотрены. Нами предложены способы повышения эффективности применяемых контрмер с целью получения нормативно чистой продукции животноводства в исследуемых группах хозяйств при вступлении в действие новых «Гигиенических требований безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078-01)», а также разработанных ранее более жестких «Гигиенических нормативов безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.560-96)», которые были отклонены из экономических соображений как трудновыполнимые.

Первый способ усиления контрмер предлагается использовать при нормативах СанПиН 2.3.2.1078-01 (по молоку и мясу соответственно 100 и 160 Бк/кг), когда качество молока (в пастбищный период) и мяса не соответствует новым требованиям. Для этого наряду с проводимыми мероприятиями предусматривается в хозяйствах II группы широкомасштабно использовать низкоэффективные формы ФСП (ХЖ-90, болюсы), III группы -- заменять низкоэффективные формы ФСП (F_эф. = 2,1) высокоэффективными (F_эф. = 5,4). Перечисленные контрмеры позволят снизить содержание ¹³⁷Cs в продуктах животноводства в 2 раза и довести его до нормативных доз.

Второй способ предполагается применять при переходе на нормативы СанПиН 2.3.2.560-96 (по молоку и мясу соответственно 50 и 160 Бк/кг). В хозяйствах I группы необходимо проводить агромелиоративные (в первую очередь коренное улучшение лугов и пастбищ) и зоотехнические (соблюдение технологии пастьбы животных, подбор кормов в рационах с минимальным содержанием радионуклидов) мероприятия (F_эф. = 2,66); в отдельных случаях не исключается возможность использования низкоэффективных форм ФСП. В хозяйствах II группы в пастбищный период рекомендуется применять высокоэффективные формы ФСП. В хозяйствах III группы в летний период при выпасе коров на пастбищах не может быть достигнута рекомендуемая концентрация ¹³⁷Cs в молоке (ниже 50 Бк/кг), поэтому необходимо переводить животных с пастбищного на стойловое (стойлово-выгульное) содержание, основанное на скармливании скошенной зеленой массы в загонах. Этот способ содержания и кормления -- традиционный в странах Западной Европы при ограниченных площадях сельскохозяйственных угодий и является одним из элементов интенсивных технологий ведения животноводства. При апробации этого способа в одном из хозяйств Брянской области нами выявлена его высокая эффективность (F_эф. = 2,2) по снижению перехода ¹³⁷Cs в молоко (6). При этом, во-первых, исключается захватывание животными почвенных частиц во время выпаса (дополнительный источник поступления радионуклидов), во-вторых, предоставляется возможность широкого использования кормовых культур с минимальным содержанием в них ¹³⁷Cs.

Для получения нормативно чистого молока в хозяйствах III группы в зимние рационы лактирующих коров необходимо добавлять низкоэффективные формы ФСП. При проведении вышеперечисленных мероприятий в хозяйствах района прогнозируемое содержание ¹³⁷Cs в молоке составит 25-44 и 8-41 Бк/кг -- соответственно в пастбищный и стойловый периоды, в мясе -- 53-117 Бк/кг.

На основании фактического и прогнозируемого среднегодового содержания ¹³⁷Cs в молоке и мясе и фактического объема их реализации в хозяйствах района нами проведена оценка суммарного годового выноса радионуклида с реализованной продукцией животноводства, а также рассчитаны коллективная и индивидуальная дозы облучения населения, обусловленные потреблением этих продуктов (табл. 4).

Фактические объемы проведения защитных мероприятий обеспечивали снижение годового выноса ¹³⁷Cs в 2,7 раза (по сравнению с прогнозируемым, без проведения контрмер).

Повышение эффективности контрмер при использовании первого и второго способов обеспечит возможность снижения годового выноса дополнительно соответственно в 1,5 и 2,5 раза. Коллективная эффективная доза облучения населения, обусловленная потреблением продуктов животноводства, при фактическом и прогнозируемых (первый и второй способы) объемах проведения контрмер снижалась соответственно в 2,8; 4,1 и 6,8 раза.

4. Годовой вынос ¹³⁷Cs с продукцией животноводства и доза облучения городского населения при потреблении этой продукции

Для расчета годового поступления ¹³⁷Cs с молоком и мясом в организм человека и оценки индивидуальной эффективной дозы внутреннего облучения использовали среднестатистические объемы потребления этих продуктов взрослым населением (молоко и говядина -- соответственно 300 и 60 кг) (7). Поступление ¹³⁷Cs с продуктами животноводства и его вклад в индивидуальную эффективную дозу облучения без проведения контрмер составил бы соответственно 92 МБк/год и 1,2 мЗв/год, что превышает допустимую дозу годового поступления радионуклида с пищей и предел эффективной дозы для населения по НРБ-99 -- соответственно 77 МБк/год и 1,0 мЗв/год. При фактическом и прогнозируемых (первый и второй способы) объемах защитных мероприятий значения этих показателей составляли соответственно 44, 29 и 18 % от допустимых доз.

Наши данные свидетельствуют о возможности повышения эффективности защитных мероприятий в кормопроизводстве и животноводстве исследуемых хозяйств при ужесточении требований санитарно-гигие-нических нормативов по содержанию ¹³⁷Cs в животноводческой продукции. В результате комплексного применения агротехнических и зооветеринарных мероприятий, а также ФСП поступление радионуклидов в продукцию животноводства может быть снижено в 100 раз (табл. 5).

5. Оценка эффективности технологических приемов в кормопроизводстве и животноводстве по снижению перехода ¹³⁷Cs в животноводческую продукцию

Такой высокий потенциальный запас эффективности разработанных контрмер на практике может быть реализован лишь при едином методологическом подходе, последовательном и тщательном проведении специальных технологических приемов. В юго-западных районах Брянской области, где были сосредоточены основные мероприятия, содержание ¹³⁷Cs в кормах и продуктах животноводства за весь послеаварийный период снизилось в среднем соответственно в 18 и 31 раз (с учетом отчуждения из хозяйственного пользования земель с плотностью загрязнения выше 1480 кБк/м², физико-химических процессов связывания радионуклида почвенно-поглощающим комплексом и радиоактивного распада, вклад которых составляет около 50 %). При этом степень загрязнения ¹³⁷Cs продукции животноводства в различные сроки после аварии существенно менялась. Так, за период с 1986 по 1990 годы содержание ¹³⁷Cs в молоке и мясе снизилось соответственно в 8 и 5 раз, что было обусловлено главным образом проведением организационных (выведение из кормового оборота наиболее загрязненных кормовых угодий) и агромелиоративных (коренное улучшение сенокосов и пастбищ) мероприятий.

В последующие годы широкомасштабное внедрение зооветеринарных мероприятий с применением ФСП позволило снизить степень загрязнения молока и мяса дополнительно в 3-4 раза. В общественном секторе и личных подсобных хозяйствах юго-западных районов Брянской области за счет применения ФСП ежегодно объем молока, содержание ¹³⁷Cs в котором соответствует нормативным требованиям РКУ-98, составляет около 30000 т. При этом ежегодно расходуют около 20 т бифежа, 0,5 т ферроцина, 5 тыс. шт. болюсов. При переходе на нормативы СанПиН-2001 потребность в ФСП возрастет в 4-5 раз.

Существует возможность повышения эффективности разработанных контрмер в животноводстве посредством внедрения ограниченно используемых технологических приемов. Так, на лугах, непригодных для перепашки и пересева трав, целесообразно проводить глинование или вводить глинистые минералы в рацион животных. При использовании глин местных месторождений поступление ¹³⁷Cs в молоко коров снижается в 1,5-2,0 раза (8). В летний период загонная пастьба животных с применением электропастухов или изгородей, обеспечивающая нормирование продолжительности и цикличность стравливания травостоя, позволяет снизить концентрацию ¹³⁷Cs в молоке в 2,0-2,5 раза (по сравнению с вольным бессистемным выпасом) (9). Аналогичный эффект достигается при переводе лактирующих коров с пастбищного на стойлово-выгульное содержание и скармливании скошенной травы в кормушках, исключающем транспорт радионуклида из почвы в организм животных и животноводческую продукцию (10).

Таким образом, предложенная нами схема повышения эффективности контрмер, учитывающая требования санитарно-гигиенических нормативов, и перечисленные технологические приемы по ограничению миграции ¹³⁷Cs в трофической цепи животных, представляют собой научно обоснованные принципы организации кормопроизводства и ведения животноводства на радиоактивно-загрязненных территориях, позволяющие получать нормативно чистую продукцию.

радионуклид радиоактивное загрязнение рогатый скот

ЛИТЕРАТУРА

1. Маяков Е.А., Бударков В.А., Васильев А.В. и др. Ветеринарные правила обеспечения радиационной безопасности животных и продукции животного происхождения. М., 1999.

2. Курганов А.А., Щурова Г.С., Пастернак А.Д. и др. Основы производства нормативно чистой животноводческой продукции на территории Брянской области, загрязненной радиоактивными веществами. Брянск, 1996.

3. Пастернак А.Д., Васильев А.В., Курганов А.А. и др. Методические указания по применению сорбентов изотопов цезия в животноводстве в радиоактивно загрязненных регионах Брянской области. Брянск, 1998.

4. Воробьев Г.Т., Гучанов Д.Е., Маркина З.Н. и др. Радиоактивное загрязнение почв Брянской области. Брянский Центр «Агрохимрадиология». Брянск, 1994.

5. Марей А.Н., Бархударов Р.М., Книжников В.А. и др. Глобальные выпадения 137Cs и человек. М., 1974.

6. Кудрявцев В.Н., Сироткин А.Н. 134, 137Cs в трофической цепи лактирующих коров при разных способах их содержания. Докл., 1991, 5: 36

7. Романов Г.Н. Ликвидация последствий радиационных аварий. Справочное руководство. М., 1993.

8. Корнеев Н.А., Романенко А.А., Васильев А.В. Глина -- естественный сорбент 137Cs. Аграрная Наука, 1995, 1: 24-25.

9. Васильев А.В., Морозов И.А., Кудрявцев В.Н. и др. Ведение животноводства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Химизация сельского хозяйства, 1992, 2: 17-20.

10. Васильев А.В., Кудрявцев В.Н., Ратников А.Н. и др. Закономерности перехода радионуклидов и тяжелых металлов в системе почва--растение--животное--продукция животноводства. Химия в сельском хозяйстве, 1995, 4:

Размещено на Allbest.ru