Радиологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения и продукции растениеводства лесостепи Омской области
Автор: Бобренко И.А., Матвейчик О.А.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 8, 2016 года.
Бесплатный доступ
На основе радиологического мониторинга в условиях лесостепной зоны Омской области были произведены исследования по определе-нию изменения содержания экотоксикантов в пахотном горизонте почв реперных участков опытных полей. Также была изучена и проана-лизирована сельскохозяйственная продукция, выращенная на данных почвах реперных уча-стков опытных полей. В основу исследований положен материал 9 лет наблюдений. Они проводились на 2 реперных участках опытных полей: в СП «Лежанский» Горьковского района и СПК «Пушкинский» Омского района Омской области. Было выявлено, что содержание опасных искусственных радионуклидов в па-хотном горизонте почв реперных участков опытных полей стабильно и не превышает среднероссийские показатели. Учитывая это, а также, что исследуемая сельскохозяйствен-ная продукция не является загрязненной, было выявлено, что радиологическая обстановка на реперных участках опытных полей благопри-ятна. Несмотря на благоприятную обстанов-ку в отношении радионуклидов на реперных участках опытных полей и в лесостепной зоне Омской области, необходимость радиологиче-ского мониторинга очевидна, так как для при-нятия своевременных профилактических мер важно располагать системой раннего обнару-жения изменений в природных экосистемах и агроландшафтах.
Мониторинг, обследова-ние, почва, сельскохозяйственная продукция, реперные участки, опытные поля, экотокси-канты, радионуклиды
Короткий адрес: https://sciup.org/14084774
IDR: 14084774 | УДК: 332.368(571.13)
Radiological condition of lands of agricultural purpose and production of plant growing of the forest-steppe of Omsk region
On the basis of radiological monitoring in the forest-steppe zone of Omsk region the studies were made to determine the changes in the content of toxicants in the plow horizon of soil benchmark sites of the experimental fields. Also the agricultural production grown up on these soils of benchmark sites of experimental fields was studied and ana-lyzed. The material of 9 years of supervision was the basis for the researches. They were carried out on 2 benchmark sites of experimental fields: in JV “Lezhansky” of Gorky area and SPK “Pushkin” of Omsk territory of Omsk region. It was revealed that the content of dangerous artificial radionuclides in arable horizon of soils of benchmark sites of exper-imental fields was steady and did not exceed aver-age Russian indicators. Considering it, and also that the studied agricultural production was not pol-luted, it was revealed that the radiological situation on the benchmark sites of experimental fields was favorable. Despite a favorable situation concerning radionuclides on the benchmark sites of experi-mental fields and in the forest-steppe zone of Omsk region, the need of radiological monitoring was ob-vious as for the acceptance of timely preventive measures it was important to have the system of early detection of changes in natural ecosystems and agricultural landscapes.
Текст научной статьи Радиологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения и продукции растениеводства лесостепи Омской области
Радиоактивные вещества и их излучение стали одним из важнейших экологических факторов, воздействующих на биоту и представляющих большую потенциальную опасность для человека [10].
В результате интенсивной антропогенной деятельности и загрязнения природной среды радионуклидами могут возникать изменения в сельскохозяйственных угодьях как локального, так и регионального масштабов [1].
Важнейшая проблема сельского хозяйства в условиях загрязнения почвы радиоактивными элементами – это максимально возможное снижение поступления этих веществ в растениеводческую продукцию и предотвращение накопления их в организмах сельскохозяйственных животных. Решение этой задачи связано с комплексом мероприятий, которые необходимо проводить в сельском хозяйстве. Основанием для проведения данных мероприятий является увеличение заболеваемости и смертности, врожденных уродств у населения [10].
Экотоксиканты, двигаясь по цепочке «почва – растение – животное», попадают в организм человека, там накапливаются и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. В связи с этим повышается роль проведения радиологического мониторинга, который предполагает систему регулярных наблюдений за состоянием агросистемы «почва – растение – вода» при проведении хозяйственной деятельности и техногенном загрязнении.
Данные радиологического мониторинга используются для рационального планирования и проведения оперативного и текущего контроля за радиоактивным загрязнением внешней среды, а также для разработки научно обоснованных методов снижения поступления радионуклидов в корма и продукцию животноводства [4].
Знание оптимальных параметров плодородия и безопасности почв при их длительном сельскохозяйственном использовании учитывается при разработке мероприятий по выявлению и устранению последствий негативных процессов.
Цель исследований. Изучение закономерностей миграции радионуклидов в почвах земель сельскохозяйственного назначения и влияние ионизирующих излучений на продукцию растениеводства лесостепной зоны Омской области.
Объекты и методы. Исследования проходили с 2007 по 2015 г. Объектами являлись почвы земель сельскохозяйственного назначения на опытных полях СПК «Пушкинский» Омского района и СП «Лежанский» Горьковского района Омской области. Также проводился анализ сельскохозяйственной продукции, выращенной на этих почвах.
В ходе исследований проводилось определение изменения содержания искусственного (137Cs, 90Sr) и естественного (232Th, 226Ra и 40K) происхождения радионуклидов в почвенных и растительных образцах.
Выбор мест закладки реперных участков в зоне деятельности проводился с учетом всех природно-сельскохозяйственных и производственно-технологических условий, чтобы максимально характеризовать все многообразие факторов, влияющих на сельскохозяйственное производство [5].
Исследовались почвы: чернозем обыкновенный маломощный малогумусный тяжелосуглинистый на опытном поле СП «Лежанский» Горьковского района и лугово-черноземная среднемощная среднегумусная тяжелосуглинистая на опытном поле СПК «Пушкинский» Омского района Омской области. Это наиболее распространенные и продуктивные почвы данной зоны, имеющие высокий балл бонитета [6, 7, 11].
При выборе участков для исследований учитывались: рельеф и геоморфология, агроклиматические условия и увлажненность территории, состав сельскохозяйственных угодий, бонитет почвы, наличие техногенных загрязнителей, роза ветров [4].
В основу исследований взят локальный мониторинг на реперных участках, заложенных на землях сельскохозяйственного назначения. В свою очередь, он представляет собой систему наблюдений за состоянием сельскохозяйственных угодий для своевременного выявления и прогнозирования изменений плодородия почвы, качества и количества сельскохозяйственной продукции, предупреждения и устранения негативных процессов, происходящих в окружающей среде под воздействием природных и антропогенных факторов [5].
Обследование почв на реперном участке проводилось ежегодно ранней весной до начала полевых работ. Отбор проводился на глубину пахотного горизонта с помощью тростевого бура БГ-25-15.
При отборе растительных проб в хозяйственных и естественных угодьях учитывались биологические особенности культур, состояние посевов, макро- и микрорельеф местности. Отбор проб растений проводили на тех же участках, что и пробы почвы, перед уборкой урожая – отдельно основную и побочную продукцию [6].
Для получения объединённой пробы растений массой 0,5–1,0 кг натуральной влажности проводился отбор 10 точечных проб. Точечные пробы отбирались с пробных площадок, закладываемых по маршруту отбора проб почвы, с типичным состоянием растений.
Определение удельной радиоактивности почвенных и растительных образцов проводилось с помощью радиометра – спектрометра универсального СКС-99 «Спутник». Установка спектрометрическая СКС-99 «СПУТНИК» МГФК.412154.001 предназначена для спектрометрических, радиометрических и дозиметрических измерений ионизирующих излучений [9].
Результаты исследований. Исследования, полученные после радиологического обследования за 2007–2015 гг., дали возможность проанализировать радиологическую обстановку почв земель сельскохозяйственного назначения на опытных полях СПК «Пушкинский» Омского района и СП «Лежанский» Горьковского района Омской области. Были получены количественные данные содержания естественных и искусственных радионуклидов в почвах (табл. 1).
Таблица 1
Содержание радионуклидов в пахотном горизонте почв реперных участков опытных полей Омской области (2007–2015 гг.), Бк/кг
|
Год исследования |
90Sr |
137Cs |
40К |
226Ra |
232Th |
|
СП «Лежанский» Горьковского района |
|||||
|
2007 |
2,25 |
10,3 |
425 |
38,0 |
40,9 |
|
2008 |
2,0 |
11,8 |
461 |
36,4 |
54,3 |
|
2009 |
2,1 |
6,9 |
502 |
39,4 |
29,9 |
|
2010 |
3,4 |
12,2 |
385 |
24,7 |
35,6 |
|
2011 |
2,5 |
12,4 |
374 |
60,2 |
58,7 |
|
2012 |
2,4 |
12,8 |
582 |
70,0 |
34,8 |
|
2013 |
2,9 |
12,2 |
562 |
71,7 |
50,8 |
|
2014 |
2,5 |
13,3 |
488 |
39,3 |
53,3 |
|
2015 |
2,7 |
12,7 |
496 |
34,6 |
52,3 |
|
Среднее |
2,5 |
11,6 |
475 |
46,0 |
45,6 |
|
СПК «Пушкинский» Омского района |
|||||
|
2007 |
1,77 |
7,9 |
471 |
28,8 |
44,9 |
|
2008 |
2,4 |
11,0 |
498 |
22,3 |
46,4 |
|
2009 |
2,4 |
7,6 |
402 |
28,1 |
27,5 |
|
2010 |
4,1 |
13,1 |
515 |
37,2 |
41,5 |
|
2011 |
4,1 |
13,1 |
529 |
52,8 |
56,7 |
|
2012 |
3,0 |
13,0 |
520 |
59,5 |
41,7 |
|
2013 |
2,3 |
12,3 |
548 |
68,4 |
40,3 |
|
2014 |
2,3 |
13,0 |
487 |
58,1 |
38,1 |
|
2015 |
2,8 |
12,9 |
568 |
64,9 |
42,2 |
|
Среднее |
2,8 |
11,5 |
504 |
46,7 |
42,1 |
|
Среднее по Омской области |
1,2 |
12,6 |
388 |
20,7 |
24,9 |
|
Среднее по России |
6,5 |
22 |
520 |
27 |
30 |
Основой системы контроля радиационной обстановки в зоне обслуживания подразделений агрохимической службы является проведе- ние систематических наблюдений на стационарных контрольных и реперных участках локального мониторинга. За большой срок време- ни проведения данных мероприятий были установлены средние многолетние данные по содержанию радионуклидов в почве как на федеральном, так и на региональном уровне. По этим данным и проводится сравнительный анализ, так как величины ПДК радионуклидов в почве нет [6, 11].
Результаты исследований показали, что содержание опасных искусcтвенных радионуклидов стронция-90 и цезия-137 не превышает контрольные среднероссийские значения. Среднее содержание калия-40 в пахотном горизонте почв составляет: на реперном участке опытного поля СП «Лежанский» Горьковского района – 475 Бк/кг почвы, на реперном участке опытного поля СПК «Пушкинский» Омского района –
504 Бк/кг почвы. Данные показатели не превышают среднероссийские показатели, но превышают средние по Омской области. Это связано с типом почвы и высоким содержанием калия в почве. Содержание радия-226 и тория-232 превышает средний по Омской области и средний по России показатели, но они прочно связаны илистой частью почвы и слабо переходят в растения. Их превышение связано с изначальным присутствием их в почвообразующей породе.
Для более точного определения содержания радиоактивных элементов была изучена характеристика метрового слоя почв реперных участков опытных полей по радиологическим показателям (табл. 2).
Таблица 2
Характеристика метрового слоя почв реперных участков опытных полей Омской области по радиологическим показателям, Бк/кг почвы
|
Место расположения реперного участка опытного поля |
Глубина отбора, см |
90Sr |
137Cs |
40К |
226Ra |
232Th |
|
СП «Лежанский» Горьковского района |
0-20 |
2,5 |
12,4 |
535 |
70,6 |
41,9 |
|
20-40 |
2,6 |
13,7 |
616 |
52,9 |
41,8 |
|
|
40-60 |
2,7 |
12,6 |
558 |
62,4 |
60,6 |
|
|
60-80 |
2,8 |
12,6 |
421 |
71,2 |
46,3 |
|
|
80-100 |
2,4 |
12,7 |
560 |
71,4 |
63,2 |
|
|
СПК «Пушкинский» Омского района |
0-20 |
2,4 |
12,2 |
692 |
58,3 |
39,3 |
|
20-40 |
2,4 |
12,4 |
648 |
63,8 |
46,9 |
|
|
40-60 |
3,4 |
12,4 |
890 |
63,0 |
56,3 |
|
|
60-80 |
2,4 |
13,7 |
739 |
45,9 |
51,1 |
|
|
80-100 |
2,2 |
12,9 |
551 |
69,9 |
62,9 |
Значительная часть радионуклидов находится в почве, как на поверхности, так и в нижних слоях, при этом их миграция во многом зависит от типа почвы, её гранулометрического состава, водно-физических и агрохимических свойств. Миграция искусственных радионуклидов в почвах протекает медленно и занимает десятки и сотни лет, однако перераспределение их по профилю почвы в большей степени происходит в результате сельскохозяйственной деятельности [1].
Удержание радионуклида происходит благодаря высокому содержанию в верхнем слое мелкодисперсных фракций, повышающих сорбционные свойства почвы. Переход по содержа- нию естественных радионуклидов не постепенный, их количество увеличивается с глубиной, так как происходит вынос радиоактивных элементов из почвообразующих пород грунтовыми водами и перенос их в нижние горизонты почвы.
Накопление радионуклидов сельскохозяйственными растениями во многом зависит от свойства почвы и биологической особенности растений [3].
В ходе исследования растительных проб, отобранных с реперных участков опытных полей, были получены данные о содержании радионуклидов в продукции растениеводства (табл.3).
Таблица 3
Содержание радионуклидов в продукции растениеводства с реперных участков опытных полей Омской области (2007–2015 гг.), Бк/кг почвы
|
Год исследования |
Культура |
Продукция |
137Cs |
90Sr |
|
СП «Лежанский» Горьковского района |
||||
|
2007 |
Овес |
Зерно |
5,1 |
1,5 |
|
Солома |
6,2 |
1,3 |
||
|
2008 |
Пшеница |
Зерно |
5,6 |
2,3 |
|
Солома |
6,5 |
2,7 |
||
|
2009 |
Овес |
Зерно |
7,1 |
2,4 |
|
Солома |
6,9 |
2,0 |
||
|
2010 |
Кукуруза |
Зерно |
- |
- |
|
Зеленая масса |
12,6 |
2,9 |
||
|
2011 |
Овес |
Зерно |
12,6 |
2,5 |
|
Солома |
12,0 |
2,4 |
||
|
2012 |
Овес |
Зерно |
11,4 |
2,3 |
|
Солома |
11,4 |
2,3 |
||
|
2013 |
Яровая пшеница |
Зерно |
11,8 |
2,2 |
|
Солома |
11,8 |
2,5 |
||
|
2014 |
Яровая пшеница |
Зерно |
11,7 |
2,2 |
|
Солома |
11,9 |
2,3 |
||
|
2015 |
Яровая пшеница |
Зерно |
11,8 |
2,3 |
|
Солома |
12,1 |
2,4 |
||
|
СПК «Пушкинский» Омского района |
||||
|
2007 |
Люцерна |
Сено |
8,1 |
1,6 |
|
Зеленая масса |
- |
- |
||
|
2008 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
6,7 |
2,7 |
||
|
2009 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
6,9 |
2,0 |
||
|
2010 |
Люцерна |
Сено |
12,6 |
2,4 |
|
Зеленая масса |
- |
- |
||
|
2011 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
12,2 |
2,2 |
||
|
2012 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
11,6 |
2,3 |
||
|
2013 |
Кукуруза |
Зерно |
- |
- |
|
Зеленая масса |
12,4 |
2,4 |
||
|
2014 |
Кукуруза |
Зерно |
- |
- |
|
Зеленая масса |
12,4 |
2,4 |
||
|
2015 |
Овес |
Зерно |
11,8 |
2,3 |
|
Солома |
14,9 |
2,3 |
||
|
КУ* грубые корма (сено, солома, зеленая масса) |
100 |
600 |
||
|
ПДК товарное зерно |
80 |
140 |
||
* – СанПин №13-7-2/216 от 1.12.94 «Контрольные уровни (КУ) содержания радионуклидов
134,137 Csи90Sr в кормах и кормовых добавках, импортируемых и произведённых в России».
Из полученных данных, в культурах, выращенных с реперных участков опытных полей в период 2007–2015 гг., изменялось содержание:
-
- радиоактивного стронция: 1) в СП «Лежан-ский» Горьковского района – от 1,3 до 2,9 Бк/кг; 2) в СПК «Пушкинский» Омского района – от 1,6 до 2,7 Бк/кг (ПДК на стронций -90 – от 50 до 140 Бк/кг);
-
- радиоактивного цезия: 1) в СП «Лежанский» Горьковского района от 5,1 до 12,6 Бк/кг; 2) в СПК «Пушкинский» Омского района – от 6,7 до 14,9 Бк/кг (ПДК на цезий-137 – от 80 до 320 Бк/кг).
Данные показали, что содержание искусст- венных радионуклидов в полученной сельскохозяйственной продукции не превысило контрольные уровни и ПДК, установленные на них. Используя полученные данные, определили коэффициент накопления искусственных радионуклидов в растениях (табл. 4).
Величина коэффициента накопления позволяет предположить, какое количество радионуклида присутствует в растениях, по его содержанию в почве. Значения коэффициентов накопления для одних и тех же почв изменяются во времени, это существенно влияет на точность, а иногда и на возможность выполнения прогнозных оценок [8].
Таблица 4
Коэффициенты накопления радионуклидов в продукции растениеводства реперных участков опытных полей Омской области (2007–2015 гг.)
|
Год исследования |
Культура |
Продукция |
Коэффициент накопления |
|
|
137 Cs |
90Sr |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
СП «Лежанский» Горьковского района |
||||
|
2007 |
Овес |
Зерно |
0,50 |
0,67 |
|
Солома |
0,60 |
0,58 |
||
|
2008 |
Пшеница |
Зерно |
0,47 |
1,15 |
|
Солома |
0,55 |
1,35 |
||
|
2009 |
Овес |
Зерно |
1,03 |
1,14 |
|
Солома |
1,00 |
0,95 |
||
|
2010 |
Кукуруза |
Зерно |
- |
- |
|
Зеленая масса |
1,03 |
0,85 |
||
|
2011 |
Овес |
Зерно |
1,02 |
1,00 |
|
Солома |
0,97 |
0,96 |
||
|
2012 |
Овес |
Зерно |
0,89 |
0,96 |
|
Солома |
0,89 |
0,96 |
||
|
2013 |
Яровая пшеница |
Зерно |
0,97 |
0,76 |
|
Солома |
0,97 |
0,86 |
||
|
2014 |
Яровая пшеница |
Зерно |
0,88 |
0,88 |
|
Солома |
0,89 |
0,92 |
||
|
2015 |
Яровая пшеница |
Зерно |
0,93 |
0,85 |
|
Солома |
0,95 |
0,89 |
||
|
СПК «Пушкинский» Омского района |
||||
|
2007 |
Люцерна |
Сено |
1,03 |
0,90 |
|
Зеленая масса |
- |
- |
||
|
2008 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
0,61 |
1,13 |
||
|
2009 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
0,91 |
0,83 |
||
|
2010 |
Люцерна |
Сено |
0,96 |
0,59 |
|
Зеленая масса |
- |
- |
||
|
2011 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
0,93 |
0,54 |
||
Окончание табл. 4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
2012 |
Люцерна |
Сено |
- |
- |
|
Зеленая масса |
0,89 |
0,77 |
||
|
2013 |
Кукуруза |
Зерно |
- |
- |
|
Зеленая масса |
1,01 |
1,04 |
||
|
2014 |
Кукуруза |
Зерно |
- |
- |
|
Зеленая масса |
0,95 |
1,04 |
||
|
2015 |
Овес |
Зерно |
0,91 |
0,82 |
|
Солома |
1,16 |
0,82 |
Коэффициент накопления стронция-90 сельскохозяйственными культурами, выращенными на реперных участках опытных полей в 2007– 2015 гг., изменяется в пределах:
-
- с реперного участка № 1 – от 0,58 до 1,15;
-
- с реперного участка № 2 – от 0,54 до 1,13;
и для цезия-137:
-
- с реперного участка № 1 – от 0,47 до 1,03;
-
- с реперного участка № 2 – от 0,61 до 1,03.
Исходя из градации накопления радионуклидов растениями, мы делаем вывод, что на данных опытных участках в определенные годы происходило слабое накопление 90Srи 137Cs (Кн от 1,0–10,0). Коэффициент накопления радионуклидов растениями показал, что аккумуляция радионуклидов или отсутствует, или происходит слабо. Следовательно, сельскохозяйственная продукция не является загрязнённой, и ее качество соответствует санитарно-гигиеническим нормам.
Заключение. Проведение многолетнего радиологического мониторинга почв постоянных реперных участков опытных полей лесостепной зоны Омской области дает возможность получить постоянные и объективные данные по их радиологическому состоянию. Полученные результаты после обследования пахотного горизонта реперных участков опытных полей свидетельствуют о благоприятной агроэкологической ситуации в отношении содержания радионуклидов. Отсутствие случаев превышения предельной концентрации и контрольных уровней радионуклидов, а также незначительной аккумуляции их в полученной сельскохозяйственной продукции свидетельствует об удовлетворительной радиационной обстановке.
Список литературы Радиологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения и продукции растениеводства лесостепи Омской области
- Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. Основы сельскохозяйственной радиологии. -М.: Агропромиздат, 1991. -287 с.
- Красницкий В.М. Агрохимическая и эколо-гическая характеристика почв Западной Сибири. -Омск: Изд-во ОмГАУ, 2002. -144 с.
- Красницкий В.М. Радиологическая характе-ристика почв и растений Омской области//Вестник ОмГАУ. -2000. -№ 1. -С. 19-21.
- Красницкий В.М., Дубина Н.В. Радиологиче-ский мониторинг почвенного покрова степной и лесостепной зон Омской области//Мат-лы V съезда Всерос. общества почвоведов им. В.В. Докучаева. -Ростов-н/Д: ЗАО «Ростиз-дат», 2008. -С. 47.
- Методические указания по проведению ло-кального мониторинга на реперных и кон-трольных участках. -М.: ФГНУ «Росин-формагротех», 2006. -76 с.
- Методические указания по агрохимическо-му обследованию почв сельскохозяйствен-ных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, оста-точных количеств пестицидов и радионук-лидов. -М.: ЦИНАО, 1982. -59 с.
- Мищенко Л.Н. Почвы Омской области и их сельскохозяйственное использование: учеб.пособие. -Омск: Изд-во ОмСХИ, 1991. -164 с.
- Пивоваров Ю.П. Радиационная экология: учеб.пособие. -М.: Академия, 2004. -240 с.
- Ряполов А.В., Шмидт А.Г., Красницкий В.М. Радиационная характеристика пахотных почв Омской области и система агрохими-ческих мероприятий по ее улучшению//Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф., по-свящ. 125-летию со дня рождения К.П. Горшенина и 100-летию со дня рожде-ния Н.Д. Градобоева (24-25 сентября 2013 г.). -Омск, 2013. -104 с.
- Сахаров В.К. Радиоэкология. -М.: Изд-во МИФИ, 2010. -320 с.
- Шмидт А.Г., Матвейчик О.А., Красницкий В.М. Экологические проблемы АПК Омской области//Зеленая экономика: риски, выго-ды и перспективы с точки зрения устойчи-вого развития: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. III Манякинским чте-ниям. -Омск, 2014. -С. 419-426.
