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

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 (59181 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 традицион- но 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

c ср.

2 С 1 V 1 + C 2 V 2 + ... + C n V n

2 V 1 + V 2 + ... + V n

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_э ф _.) 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 = 2 C i m i K i , где, C 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 зимнестойловый 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_э ф _.) защитных мероприятий в зависимости от объема проведения в различных хозяйствах в пастбищный период

  Хозяйство	Плотность загрязнения почвы, кБк/м2	Концентрация 137Cs в молоке, Бк/кг	КП	Эффективность проводимых мероприятий (F эф. )
  	I	г р у п п а
  СПК «Волна»	122	112	0,92	Мероприятия
  СПК «Щорсовский»	70	85	1,21	не проводили
  СПК «Мартьяновский»	96	78	0,81
  СПК «Унеча»	59	72	1,22
  В среднем по группе	87 ± 15	87 ± 10	1,04 ± 0,01
  	II	г р у п п а
  СПК «Труд»	366	147	0,40	Агромелиоративные и
  СПК «Родина»	303	101	0,33	зоотехнические меро-
  СПК «Прогресс»	307	107	0,35	приятия без примене-
  СПК «Победа»	255	126	0,49	ния ФСП,
  В среднем по группе	308 ± 27	120 ± 11	0,39 ± 0,04	F эф. = 2,66
  	III	г р у п п а
  СПК «им. Ленина»	851	154	0,18	Агромелиоратив-
  СПК «Майский»	781	159	0,20	ные и зоотехнические
  СПК «Новый мир»	918	182	0,19	мероприятия с приме-
  СПК «Рассвет»	714	178	0,25	нением ФСП,
  В среднем по группе	816 ± 50	168 ± 7	0,20 ± 0,02	F эф. = 5,20
  П р и м е ч а н и е. Описание групп см. в разделе «Методика».

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

  Хозяйство	Содержание 137Cs в рационе, кБк	Форма препарата	Концентрация 137Cs в молоке, Бк/кг		F эф.
  			прогнозируемая (без ФСП)	фактическая (на фоне ФСП)
  СПК им. Ленина	44,2	Бифеж	442	94	4,7
  	65,4	Ферроцин	654	131	5,0
  	29,4	ХЖ-90	294	135	2,2
  СПК «Труд»	54,5	Ферроцин	545	105	5,2
  	22,4	ХЖ-90	224	109	2,0
  СПК «Рассвет»	73,5	Ферроцин	735	108	6,8
  	31,9	ХЖ-90	391	178	2,2
  СПК «Новый мир»	52,0	ХЖ-90	520	247	2,1
  СПК «Майский»	15,4	ХЖ-90	154	89	1,7
  СПК «Ольховский»	24,0	ХЖ-90	240	118	2,0
  СПК «1 Мая»	23,3	ХЖ-90	233	101	2,3

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

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.

П р и м е ч а н и е. При расчете прогнозируемой концентрации 137Cs использовали величину перехода радионуклида в 1 кг молока, равную 1 % от его активности в рационе.

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).

	Группа хозяйств
	I             1                II                1                   III

Фактическое, Бк/кг:

в молоке:

пастбищный период	82	125	176
стойловый период	21	34	81
в мясе (в среднем за год)	142	221	233
Прогнозируемое по первому способу, Бк/кг: в молоке:
пастбищный период	82	63	88
стойловый период	21	34	81
в мясе (в среднем за год)	142	111	117
Прогнозируемое по второму способу, Бк/кг: в молоке:
пастбищный период	31	25	44
стойловый период	8	34	40
в мясе (в среднем за год)	53	111	117

П р и м е ч а н и е. Описание групп см. в разделе «Методика».

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 лакти-рующих 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

Показатель	Без контрмер	Фактический объем контрмер	Прогнозируемый объем контрмер
			первый способ	^ второй способ
Среднегодовое содержание 137Cs, Бк/кг: в молоке	205	74	52	28
в мясе	571	216	117	101
Годовой вынос 137Cs с реализованной продукцией, МБк: молоко	1410	509	358	193
мясо	457	173	94	81
Коллективная эффективная доза облучения населения, Зв/год	23,7	8,6	5,8	3,5
Поступление 137Cs в организм человека с продукцией за 1 год, Бк/чел.	92334	33864	21918	13854
Вклад в индивидуальную эффективную дозу облучения, мЗв/год	1,20	0,44	0,29	0,18

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 71

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

Мероприятия и технологические приемы	Кратность снижения перехода 137Cs в молоко и мясо
Агромелиоративные (улучшение пастбищ):
поверхностное	1,5-3,5
коренное	3-10
Зоотехнические:
подбор кормов в рационах	2-5
способ содержания животных	2,2
режим пастьбы	2-3
Использование в рационах сорбентов:
ферроцин	5-6
бифеж	8-10
ферроцинсодержащие болюсы	1,5-2,5
ферроцинсодержащие солевые брикеты	до 1,5
ХЖ-90	2,0-2,5
глинистые минералы	1,5-2,0

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 72

цепи животных, представляют собой научно обоснованные принципы организации кормопроизводства и ведения животноводства на радиоактивно-загрязненных территориях, позволяющие получать нормативно чистую продукцию.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.   М а я к о в Е.А., Б у д а р к о в В.А., В а с и л ь е в А.В. и др. Ветеринарные правила обеспечения

  радиационной безопасности животных и продукции животного происхождения. М., 1999.

• 2.   К у р г а н о в А.А., Щ у р о в а Г.С., П а с т е р н а к А.Д. и др. Основы производства нормативно

  чистой животноводческой продукции на территории Брянской области, загрязненной радиоактивными веществами. Брянск, 1996.

• 3.    П а с т е р н а к А.Д., В а с и л ь е в А.В., К у р г а н о в А.А. и др. Методические указания по применению сорбентов изотопов цезия в животноводстве в радиоактивно загрязненных регионах Брянской области. Брянск, 1998.

• 4.    В о р о б ь е в Г.Т., Г у ч а н о в Д.Е., М а р к и н а З.Н. и др. Радиоактивное загрязнение почв Брянской области. Брянский Центр «Агрохимрадиология». Брянск, 1994.

• 5.    М а р е й А.Н., Б а р х у д а р о в Р.М., К н и ж н и к о в В.А. и др. Глобальные выпадения ¹³⁷Cs и человек. М., 1974.

• 6.    К у д р я в ц е в В.Н., С и р о т к и н А.Н. ^{134, 137}Cs в трофической цепи лактирующих коров при разных способах их содержания. Докл. ВАСХНИЛ, 1991, 5: 36-38.

• 7.   Р о м а н о в Г.Н. Ликвидация последствий радиационных аварий. Справочное руководство. М., 1993.

• 8.   К о р н е е в Н.А., Р о м а н е н к о А.А., В а с и л ь е в А.В. Глина — естественный сорбент ¹³⁷Cs.

• 9.    В а с и л ь е в А.В., М о р о з о в И.А., К у д р я в ц е в В.Н. и др. Ведение животноводства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Химизация сельского хозяйства, 1992, 2: 1720.

• 10.    В а с и л ь е в А.В., К у д р я в ц е в В.Н., Р а т н и к о в А.Н. и др. Закономерности перехода радионуклидов и тяжелых металлов в системе почва—растение—животное—продукция животноводства. Химия в сельском хозяйстве, 1995, 4: 16-18.

Аграрная Наука, 1995, 1: 24-25.

Всероссийский НИИ сельскохозяйственной радиологии                Поступила в редакцию и агроэкологии, 249030, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское шоссе, 1;             29 апреля 2003 года

Ветеринарная радиологическая лаборатория

Брянской области, г. Брянск

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

S u m m a r y

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.

Новые книги

Агроэкологические технологии /Под ред. А.С. Гришина. Калуга: изд-во «Полиграф-Информ», 2001, т. 4, 256 с.

В монографии рассматриваются агроэкологические технологии выращивания растений, направленные на повышение плодородия почвы, продуктивности сельскохозяйственных культур, улучшение качества и снижение себестоимости продукции, сохранение окружающей среды. Дан современный обзор радиологического почвообразования. Приведены материалы по экологической ветроэнергетике. Особое внима- ние уделено экологически чистой технологии возделывания озимой пшеницы. Показано, что оптимизация условий питания растений, повышение плодородия почвы позволяют нивелировать влияние неблагоприятных метеорологических факторов. Описаны радиометрические, радиохимические и γ-спектрометрические методы определения радионуклидов (цезия, стронция и полония) в продуктах растениеводства и животноводства с целью прогнозирования степени загрязнения продукции после катастрофы на Чернобыльской АЭС и расчета коэффициента накопления радионуклидов. Дана 73

сравнительная характеристика способов утилизации органических отходов (мусоросжигание, мусоропрессование, аэробная ферментация и т.д.).